東濮凹陷柳屯洼陷泥巖裂縫超壓形成機制

謝　敏,徐本燕,張京波,張　瑜（中國石油化工股份有限公司　中原油田勘探開發研究院,鄭州　450000）

東濮凹陷柳屯洼陷泥巖裂縫超壓形成機制

謝敏,徐本燕,張京波,張瑜
（中國石油化工股份有限公司中原油田勘探開發研究院,鄭州450000）

摘要：欠壓實作用、生烴作用、構造擠壓作用是可以產生大規模超壓的主要機制。壓實不均衡導致的欠壓實作用是新生代盆地由于快速沉降造成的異常高壓的主要成因機理；生烴作用和原油裂解成氣是生烴中心范圍內產生異常高壓的主要機制；構造擠壓則是在具有強烈擠壓背景下產生異常高壓的重要機制。對于鹽湖盆地中的膏鹽剖面，礦物脫水導致的孔隙流體體積增加引起的增壓式超壓形成的重要機制之一。

關鍵詞：東濮凹陷；柳屯洼陷；超壓；形成機制

超壓是相對于正常流體壓力而言的，當實際流體壓力高于其相同深度的正常流體壓力，則稱為超壓。實踐證明油氣藏的形成和分布于超壓關系密切[1]，因此研究人員對于超壓的研究也越發重視。對于超壓形成的研究也取得了較大成果，主要包括壓實作用、油氣生成、礦物脫水等方面[2-4]。

1　壓實作用

柳屯洼陷沙三上沉積時期為洼陷的擴展時期，洼陷沉降快速，沉積速率高，沉積厚度大，含砂率低，因此，欠壓實作用相對較強，有利于超壓形成。

根據對柳屯洼陷及附近地區47口井的壓實曲線進行分類，表明本地區的壓實曲線類型存在兩大類曲線特征：

（1）正常壓實型壓實曲線類型，主要分布在三角洲平原亞相分流河道微相相帶，剖面上一般呈“砂包泥”的結構；

（2）欠壓實曲線類型又可以劃分出兩類欠壓實曲線類型：

1）漸變型欠壓實曲線類型，其壓實曲線從淺到深，可以劃分為三段，即：正常壓實段，欠壓實過渡段和欠壓實段。標志特征是存在較明顯的欠壓實過渡段；一般漸變型欠壓實曲線主要分布在“泥包砂”的砂泥巖剖面之中，其沉積相帶多為三角洲前緣～前三角洲沉積相帶（圖1）。

2）突變型欠壓實曲線類型，其壓實曲線從淺到深，可以劃分為兩段，即：正常壓實段和欠壓實段。標志特征是正常壓實曲線段與異常壓實段為突變接觸，且欠壓實最明顯的地方在欠壓實段上方。這類欠壓實曲線主要分布在膏鹽發育的盆地中心部位，反映了膏鹽層段的強封閉性，導致壓實過程中流體排除的強烈不暢的現象，形成的欠壓實現象位于欠壓實段的頂部（圖2）。

2　油氣生成

沙三上時期，柳屯洼陷深湖區是生烴中心之一，烴源巖有機碳含量在0.14%～6.19%，平均為2.39%；65%沙三上為有機碳豐度達到很好到極好烴源巖。干酪根類型主要是Ⅱ1和Ⅱ2型，也包含一部分Ⅰ型干酪根，以生油為主。由鏡質體反射率數據分析可知，在3200m左右開始進入生烴高峰期。超壓系統在3200m以下，由實測鏡質體反射率據可知，在3250m左右鏡質體反射率為0.93左右，進入生烴期。可以看出，超壓頂面深度與生烴深度在空間上具有一致性，由此判斷生烴作用對超壓的形成有一定的貢獻。

3　礦物脫水

在柳屯地區發育鹽湖沉積，鹽湖中心為鹽巖沉積﹑向外為石膏、含膏泥巖﹑碳酸鹽巖、鈣質泥巖﹑暗色泥巖﹑油頁巖和粉砂巖沉積組合。泥巖中含有豐富的氯離子﹑鉀離子﹑鈉離子等無機元素，這些先天條件為粘土礦物轉化提供極為有利的物質基礎。

在文留地區，粘土礦物主要為伊利石，其次為伊蒙混層。超壓頂界深度主要為3200m左右，超壓段主要存在伊利石和伊蒙混層，但是沒有蒙脫石，通過其含量分析，表明存在蒙脫石脫水轉化為伊蒙混層，進一步轉化為伊利石的過程。

鉀離子的參與和適當的溫度是蒙脫石向伊利石轉化的主要條件，而在柳屯洼陷鹽湖區富含鉀離子。從分析測試的結果來看，伊利石是粘土礦物的主要組成成分，說明在文留地區蒙脫石向伊利石的轉化是相對比較徹底的，鹽湖的沉積特征是促進粘土礦物脫水的有利因素。

4　膏鹽封閉作用

膏鹽巖對超壓的形成和保存起著重要作用，與超壓的分布也有著密切聯系，這主要是因為膏鹽起著物性及壓力雙重封閉作用。膏鹽作為蓋層，其巖性非常致密，幾乎不發育孔喉，具有相當大的排替壓力，這保證了超壓可以保存下來[5]。

在研究區，其儲層主要為裂縫，在裂縫相對發育同時，若蓋層也發育裂縫，則造成地層壓力散失，無法形成超壓。而膏鹽塑性強、易流動以及韌性強的特點保證了蓋層不會輕易產生裂縫，從而對超壓起到保護作用。

5　結論

從超壓成因研究來看，欠壓實、礦物脫水和生烴作用是柳屯洼陷泥巖裂縫超壓形成的關鍵因素，而柳屯洼陷鹽湖區發育油頁巖—鈣質泥巖—含膏泥巖—石膏—鹽巖的沉積旋回特征為超壓提供了良好的封閉條件。

參考文獻：

[1]曹華，龔晶晶，汪貴鋒.超壓的成因及其與油氣成藏得關系[J].天然氣地球科學,17(03):433-435.

[2]褚慶忠，李耀華.異常壓力形成機制研究綜述[J].天然氣勘探與開發，2001,24(04):38-46.

[3]查明，曲江秀，張衛海.異常高壓與油氣成藏機理[J].石油勘探與開發，2002,29(01):19-23.

[4]高崗，黃志龍，王兆峰等.地層異常高壓形成機理的研究[J].西安石油大學學報（自然科學版），2005,20(01)1-7.

[5]付廣，呂延防，薛永超等.泥巖蓋層壓力封閉的演化特征及其研究意義[J].石油學報，2000,21(03):41-44.

作者簡介：謝敏，男，2010年畢業于中國石油大學（北京）地質工程專業；現為中原油田分公司勘探開發研究院從事石油地質綜合研究工作。