庫車坳陷縱向壓力結構的劃分

庫車坳陷縱向壓力結構的劃分

khook坳陷位于塔里木盆地的北部，靠近kortan褶皺帶。新生代強烈構造擠壓、晚期天然氣大量充注、異常高的氣藏壓力以及新生界下部巨厚的膏鹽蓋層是庫車坳陷最為典型的地質特征。近年來庫車坳陷天然氣勘探取得重要突破,發(fā)現(xiàn)了克拉2、迪那2等大中型超高壓天然氣藏。庫車坳陷的異常高壓的形成機理及其演化是研究天然氣藏形成的關鍵問題,引起了石油地質工作者的極大關注。國內許多學者對庫車坳陷異常高壓的形成機理進行了探討,但對于該坳陷異常高壓成因的認識還不一致,對一些超壓形成機理的認識一直停留在定性推理的水平上,缺少直接的證據(jù),對不同超壓形成因素的相對貢獻也一直沒有進行深入的定量研究。本文試圖在異常壓力分布特征研究的基礎上,通過對異常高壓分布與各種地質因素的統(tǒng)計分析,搞清異常高壓的形成機理。一、縱向壓力帶和縱向壓力帶庫車坳陷異常高壓十分發(fā)育,根據(jù)實測壓力和泥巖壓實反映的壓力變化規(guī)律可以在縱向上把庫車坳陷的壓力結構劃分為5個具有不同特征的壓力帶(圖1)。1.地表內達地帶該帶以正常的靜水壓力為基本特征,壓力系數(shù)近于1.0。該帶的深度范圍從地表一直延伸到2600~3000m。對應的地層層位為第四系和上第三系庫車組、康村組和吉迪克組。2.剩余壓力隨深度的變化特征該帶位于靜水壓力帶之下,其基本特征是地層壓力逐漸從靜水壓力變?yōu)槌瑝?剩余壓力隨深度一直增大到下伏超壓帶頂部的剩余壓力為止,壓力增加的梯度明顯超過靜水壓力梯度,聲波時差表現(xiàn)為增大的特征。在庫車坳陷該帶的層位主要為下第三系上部的膏鹽層段,延伸的厚度可從百余米到超過千米。3.拉2氣田的儲層位于第一壓力過渡帶之下,該帶超壓十分明顯,剩余壓力可高達30MPa以上,克拉2氣田的儲層即位于該超壓帶內。由于氣層內氣柱高度和氣水密度差的影響,該帶內氣層實測剩余壓力從該帶頂部的最高值向下部逐漸降低,但該帶內水層的剩余壓力基本保持不變在庫車坳陷該帶主要包括下第三系下部和白堊系,部分地區(qū)還包括侏羅系上部層位。4.第二超壓帶剩余壓力該帶實測壓力數(shù)據(jù)較少,其剩余壓力介于第一超壓帶和下伏第二超壓帶之間,剩余壓力具有向下增大的特征,聲波時差值向下增大或變化不大。該帶所涉及的層位主要為中上侏羅統(tǒng)和下侏羅統(tǒng)上部(圖1)。5.壓力值的變化特征第二超壓帶在依奇克里克構造帶各井都有明顯顯示,剩余壓力也在30MPa以上,實測壓力的變化特征與克拉2井第一超壓帶十分相似,剩余壓力值具有從超壓帶頂部向下逐漸減小的趨勢,聲波時差也具有增大的趨勢或變化不大(圖1)。該帶層位主要位下侏羅統(tǒng)。二、異常壓力形成機械論1.膏鹽厚度對超壓的控制作用在超壓帶之上的壓力過渡帶是庫車坳陷最主要的蓋層分布層位,對超壓的保持具有關鍵的作用。庫車坳陷第一超壓帶剩余壓力超過10MPa且規(guī)模較大的第三系—白堊系圈閉如克拉2、大北1、依南2、東秋5和迪那2等都分布在膏鹽分布區(qū)域,在膏鹽厚度薄、缺失和被斷層錯斷的地區(qū)超壓程度變低或為常壓。從蓋層厚度與圈閉剩余壓力相關圖可以看出,膏鹽厚度對超壓具有明顯的控制作用(圖2)。統(tǒng)計表明,第三系膏鹽和膏泥巖段蓋層有效封閉厚度下限值為100m左右。因此,壓力過渡帶蓋層的厚度對超壓的保持起到了至關重要的作用。2.構造擠縮率與超壓發(fā)育的關系前人對構造擠壓與超壓的關系進行了許多論述,超壓的構造擠壓成因機理已被普遍認可。為了定量表示構造擠壓的強度,提出了構造擠縮率的概念。庫車坳陷各圈閉構造擠縮率與超壓發(fā)育的統(tǒng)計關系(圖3)表明,各圈閉剩余壓力與構造擠縮率具有明顯的相關關系,偏離趨勢線的數(shù)據(jù)點主要是缺失膏鹽蓋層所致。從圖中可以看出,擠縮率大的圈閉,所受的構造擠壓程度強,超壓程度就高,擠縮率小的圈閉,所受的構造擠壓程度弱,超壓程度就低。可見構造擠壓作用是超壓形成的重要原因。3.流體超壓產生的條件流體充注增壓作用指從烴源巖排出的高壓流體向封閉儲層的充注,從而使封閉儲層容納了更多的流體,從而增加了儲層的壓力。流體充注產生超壓必須具備充注動力、充注通道、時間上的匹配和足夠的充注量等條件。這些條件在庫車坳陷都是具備的,充注增壓的發(fā)生是必然的。庫車坳陷白堊系儲層剩余壓力與下伏侏羅系源巖排烴強度之間具有良好的相關性(圖4),其中相關性較差的幾個數(shù)據(jù)點均為缺乏膏鹽蓋層的圈閉。由此從統(tǒng)計關系上證明了流體充注作用對異常高壓形成的貢獻。4.庫車提出的偏相關分析結果除上述3個主要因素外,溫度的變化、欠壓實作用對異常壓力的產生也有一定的影響。但異常壓力與單個地質因素之間的相關性并不很密切,這是因為異常壓力是多種地質因素綜合作用的結果。為了研究不同地質因素對異常高壓形成的貢獻,對異常壓力與多種地質因素進行了偏相關分析。表1是剩余壓力與各地質因素偏相關分析的結果,可以看出,膏鹽蓋層的厚度、擠縮率和流體充注強度與過剩壓力的相關性最好,其次是剝蝕量,而今埋深的影響較小。從上述偏相關分析的結果可知,構造擠壓和流體充注是目前庫車坳陷超壓形成的主要因素,而膏鹽蓋層的厚度則是超壓得以保存的主要因素?，F(xiàn)今埋深與剝蝕量之間也具有強正相關性,剝蝕是造成埋深變化的因素,二者共同反映欠壓實、構造抬升及水熱降溫等地質作用的影響。三、壓力過渡帶的特征(1)庫車坳陷的地層壓力在縱向上變化特征明顯,可以劃分為5個具有不同特征的壓力帶:正常壓力帶、第一壓力過渡帶、第一超壓帶、第二壓力過渡帶和第二超壓帶。壓力過渡帶一般具有壓力梯度大聲波