超壓成因識別與定量評價及其與油氣運移成藏的關系

文晨曦

(西北大學 地質學系，陜西 西安 710069)

超壓對油氣成藏的重要性不言而喻，超壓成因的判識和定量評價是其中的難點問題，目前，對超壓的形成機制識別和定量評價方面的方法仍有爭議，嚴重影響了對超壓進行準確評價和分析。本文系統總結了不均衡壓實、傳遞型超壓和構造擠壓型超壓的識別與定量評價的方法，研究其對油氣運移與成藏的作用。國內外研究現狀

1 超壓的識別方法

1.1 不均衡壓實

圖1 DB101綜合壓實曲線(據王震亮，1992)

壓實曲線常用來判別欠壓實，但在以往的研究中，常使用聲波時差進行研究，但實際上影響聲波時差的因素有很多，因此利用測井曲線進行綜合判定是更為有效的方法。其中聲波時差和電阻率曲線重要反映的是巖石的體積屬性，密度和中子測井曲線主要反映的是巖石的傳導屬性。若在偏離正常曲線的層段上，四者均有反映，則可以用來識別不均衡壓實。

Bowers提出孔隙度-垂向有效應力關系圖(又稱Bowers圖版)來進行鑒別不均衡壓實，該圖版又稱為加載-卸載曲線。鮑爾斯認為不均衡壓實引起的超壓位于加載曲線上，而流體膨脹和傳遞型超壓則位于卸載曲線上。

孔隙度對比法是Tingay在僅有欠壓實和傳遞型超壓的盆地中提出的，用以區分傳遞型超壓和不均衡壓實型超壓，其方法主要是利用威利公式，利用密度曲線計算孔隙度與聲波時差曲線計算孔隙度，將兩者正常壓實段的孔隙度校正為一致后，對比超壓段的密度計算孔隙度與聲波時差計算孔隙度之間的偏離程度。若兩者均偏離正常趨勢，則為不均衡壓實導致的超壓，因此通過孔隙度對比可以確定超壓是否為不均衡壓實成因。

1.2 構造擠壓型超壓識別方法

構造擠壓造成壓實的進一步加強，可以看做是補充壓實，在壓實曲線上可能表現為正常壓實段，所以需要對比實測壓力或者泥漿密度的正常壓實開始的深度與壓實曲線上正常壓實開始的深度，若兩者有明顯差異，則認為可能是構造擠壓的作用。測井曲線上聲波時差平直段與構造擠壓密切相關，不同深度的泥巖具有相同的壓實程度，這表明必然有構造擠壓應力參與了對地層的壓實作用。

泥巖對地應力的反映更為靈敏，利用泥巖電阻率與聲波時差作交會圖發現，泥巖電阻率和聲波時差對地應力響應的靈敏度是不相同的。在弱擠壓環境下，泥巖電阻率變化小，聲波時差變化大，在強擠壓環境下，泥巖電阻率變化大，聲波時差變化小。

1.3 傳遞型超壓識別方法

傳遞型超壓不改變孔隙度，但是流體壓力是增加的，造成有效應力明顯減小，而聲波速度基本不變，聲波速度的輕微變化主要是孔隙結構的改變造成的。

密度與中子對孔隙度有良好上的反映，聲波時差對孔隙結構的反映良好，密度計算得到的孔隙度若保持正常孔隙度而聲波時差計算的孔隙度偏離正常趨勢，則可以判定為由壓力傳遞和膨脹增壓有關。

2 超壓定量評價方法

2.1 等效深度法

本原理是在欠壓實帶，同樣的孔隙度值對應相同的有效應力。等效深度法認為在正常壓實段，壓實與排水相平衡，在異常段內認為地層完全封閉，不排水，但實際上欠壓實的產生只是壓實與排水的不平衡，觀察點的孔隙度之所以得以保存。據此有如下公式:

(1)

(2)

(3)

綜合以上三式就可以得到如下計算異常高壓的公式:

(4)

式(1)中:σ為總上覆壓力; Pp為孔隙壓力。式(2)中:ρr為巖石平均密度，h為深度。式(3)中:ρw為孔隙流體的平均密度。式(4)中:ρr為深度h的巖石平均密度;ρre為等效深度為he的巖石平均密度;ρwe為等效深度he處孔隙流體的平均密度。

2.2 Eaton法

Eaton提出了著名的伊頓法，伊頓公式是半定量的壓力預測的方法，其原理是由于超壓的影響，使其脫離正常趨勢，利用正常壓實趨勢下的參數值與實測值之間的比值或者差值來反映超壓的程度，用來預測超壓地層的流體壓力。此方法不僅可以應用于欠壓實作用形成的超壓，而且也可用于其他作用形成的超壓，是一種比較實用的方法。

(5)

式(5)中:Pp為孔隙壓力；Po為上覆地層靜巖壓力；Ph為正常的靜水壓力；Δtn為聲波在正常的泥巖中旅行時間；Δto為實測的聲波在泥巖中旅行時間；N為經驗系數。

3 超壓與油氣運移成藏的關系

超壓是油氣運移的驅動力，超過靜水壓力的那部分超壓稱為剩余壓力，油氣的運移方向取決于剩余壓力的分布狀態，油氣的側向運移方向是油氣總是沿著剩余壓力等值線的法線方向從剩余壓力高值區向剩余壓力低值區運移。油氣的垂向運移動力是源儲壓差，也就是烴源巖與儲層之間的壓力差，源儲壓差越大，油氣垂向運移的動力越大。