异常压力与气藏的形成

1、 异常压力与气藏形成 一、异常地层压力的概念、分类 二、异常压力与油气藏分布 三、异常压力形成原因 四、异常地层压力的物理响应特征 五、异常压力流体封存箱 六、异常压力演化与气藏形成模式一、异常地层压力的概念、分类 地层压力是指作用于地层孔隙空间的流体（油、气、水）压力。 某点的正常地层压力等于地表到该点深度的静水柱重量。 超过静水压力的地层压力或压力系数（实测压力/静水压力）大于1者为高压异常； 低于静水压力的地层压力或压力系数小于1者为低压异常。异常地层压力的分类压力系数 压力分类 0.96 0.961.06 1.061.2 1.2 低压异常 常 压 高压异常 异常高压 压力系数 压力分类

2、 0.75 0.750.9 0.91.1 1.11.5 1.5 超低压 低 压 常 压 高 压 超高压 Hunt 提出的压力剃度边界值：正常地层压力 淡水：9.79kpa/m 盐水：11.90kpa/m二、含油气盆地普遍存在异常地层压力 Anomalous pressure is a global phenomenon Anomalous pressure may exist at any depth,but more common at depth greater than 3000m; Anomalous pressure occurs in rocks of all age ,but i

3、s more common in younger rocks; Hunt，1990指出，全球180个沉积盆地发现存在异常压力流体封存箱四川盆地36%气藏分布在超高压区；中、西部80%分布在高压区柴达木盆地西部第三系油气田80%储量分布在高压地层中020406080010002000300040005000地层压力（MPa） 埋 深(m)图 柴西地区地层压力深度交汇图静水压力线 库车坳陷高压天然气藏三、异常高压形成原因 不均衡压实（欠压实） 油气生成 水热增压 矿物转化 块断导致封闭地层升降 区域地表差异剥蚀 渗析 浮力（油气藏中的压力异常） 流体等势面不规则 侧向构造挤压 塑性物质刺穿作用正常

4、压实与不均衡压实作用粘土矿物脱水作用流体热增压作用区域差异剥蚀作用导致地面与侧压面间出现不同关系块断作用导致封闭地层压力改变流体性质（浮力）导致的压力异常Pc=Pd+hg（w-G）/10油气藏内流体压力变化气油水塑性物质流动与异常压力琼东南盆地底辟导致高温地热流活动和异常压力形成挤压作用6070809069.277.987.2克拉苏构造带异常高压成因：挤压应力传导是主要原因克拉苏构造带异常高压成因：挤压应力传导是主要原因四、异常地层压力的测试 及其物理响应特征 电缆测试 Drill-Stem Tests, DST Repeat Formation Tester(RFT) Formation M

5、ulti Tester (FMT) 物理响应 声波、电阻率、 密度测井 钻井液密度和粘度（减低） 钻速增加 钻井岩屑增大，形状呈贝壳状断面、裂片状 气测指针跳动（泥浆气侵） 地层水盐度变低（SP测井）异常地层压力的预测AAPA=HAwaterg+（HA-HA ） rockg1）孔隙度深度关系 原理：等效深度法具有相同孔隙度的地层，岩石颗粒支撑的有效应力相同异常地层压力的预测2）地震速度层速度，Philiipon公式: Pf=1-(Vint-Vmin)/(Vmax-Vmin) bgz在中浅层，可用下式：Pf=ln(Vmax/Vint)/ln(Vmax/VminbgzVmin：流体速度；Vmax：

6、骨架速度；Vint：层速度五、流体压力封存箱 周边被低渗封闭层隔离的，内部水压独立于周围的箱状体规模与级次 一个盆地内在纵横向上可存在多个不同规模、不同级别的流体压力封存箱封闭层类型 Stratigraphic seals Diagenetically banded seals Precipitated seals(precipitation of cements) Gradational seals Faulted associated seals流体封存箱的周期破裂与封存箱有关的成藏模式琼东南盆地高压气藏形成模式The overpressure compartment is a dynam

7、ics system, leakage by intermittent fracturing of the top seal may cyclically occur. There is a tendency for gas to preferentially leak from the top of structures, the top seal acts like a safety valve on a pressure cooker and the gas preferentially escapes through the top seal. A gas cloud (gas chi

8、mney) overlays the prospect. Gas chimneyoil异常高压与油气藏分布 异常高压不仅对油气的运移、聚集、保存有积极作用,而且控制着成藏过程和油气分布,其关键是高压系统分布的层位与烃源岩的配置关系、高压形成时间与油气运移期的 配 置 关 系 等。 准噶尔盆地异常高压系统控制的油气分布有多种形式(见表2):油气突破封隔层在其上的砂岩储集层中成藏(如莫北2井);油气在超压层内部成藏(如莫索湾、石西、石南);油气紧邻“压力封闭”层之下成藏(如呼图壁)。 超高压与油气成藏 异常高压对油气形成、运聚、封盖及成藏起积极作用的机理。 然而,过高的异常压力并不利于油气成藏,因

9、为油气藏是地层温 压动平衡条件下的产物,压力过高将会打破这种平衡状态而转向负面。 根据世界范围油气藏形成与地层压力系数统计结果,压力系数大于1.94时基本不具备成藏条件。在大油气田形成过程中,局部存在的高压(压力系数一般不超过2)起着积极作用,而超高压将使区域范围内的水动力条件活跃起来,不利于油气藏的保存1。压力过高产生的微裂缝既有利于油气垂向运移、聚集,也可导致已聚集的油气逸散。推荐阅读文献Basin compartments and seals, AAPG memoir 61, 1994.How abnormal pressures affect hydrocarbon explorati

10、on and exploitation. Oil & Gas Journal. Jan.12, 1998: 79-84“三隆四坳”七个构造单元实例库车坳陷克拉2号高压气田位置构造分带与油气分布库车坳陷油气资源层系分布图0,340,711,860,790,240,150,581,248,967,832,960,60 01 12 23 34 45 56 67 78 89 91010N1-2kN1-2kN1jN1jE EK KJ JT T油油气气第三系：第三系： 13.79108t 占占52.4%白垩系：白垩系： 8.62108t 占占32.8% 合计：合计： 22.41108t库车坳陷油气

11、资源层系分布图库车坳陷油气资源层系分布图库车坳陷油气资源分区分布图库车坳陷油气资源分区分布图0,5680,5680,2830,2830,2670,2674,8944,8943,3083,3083,7213,7210 01 12 23 34 45 56 6克拉苏克拉苏依奇克里克依奇克里克秋里塔克秋里塔克10108 8t t油油气气库车坳陷油气资源分区分布图库车坳陷油气资源分区分布图库车坳陷第三系膏盐岩分布图圈闭面积：圈闭面积：49.6km49.6km2 2，幅度：，幅度：510m 510m 含气面积：含气面积：48.1km48.1km2 2，含气幅度：，含气幅度：498m498m克拉2气田克拉2

12、气田圈闭类型克拉2气田温压特征地层温、压系统地温梯度2.2100m属正常温度系统。压力系数为1.95-2.20属超高压气藏。P=-0.0036H+65.959R = 0.9521P=-0.01046H+48.9730-2600-2500-2400-2300-2200-2100-2000-1900727374757677P/MPaH/mH:-2489.92米t = 0.02188H+17.7755R = 0.968934003500360037003800390040004100949698100102104106t/ D/m可采储量：2130.65亿方计计算算单单元元 A A ( ( k k

13、m m2 2) ) H H ( ( m m ) ) ( ( % % ) ) S S g g i i ( ( % % ) ) T T ( ( K K ) ) P P i i ( ( M M P P a a ) ) Z Z i i G G ( ( 1 1 0 08 8m m3 3) ) E E1 1 - - 2 2k k m m 3 3 4 4 8 8 . . 1 1 5 5 . . 7 7 1 1 2 2 . . 3 3 8 8 9 9 1 1 1 1 6 6 . . 5 5 7 7 E E1 1 - - 2 2k k m m 5 5 K K1 1b b s s 1 1 4 4 5 5 . .

14、0 0 9 9 1 1 . . 5 5 1 1 2 2 . . 3 3 6 6 8 8 1 1 3 3 3 3 7 7 . . 6 6 3 3 K K1 1b b s s 2 2 3 3 0 0 . . 1 1 1 1 0 0 5 5 . . 1 1 1 1 3 3 . . 6 6 7 7 3 3 1 1 2 2 1 1 9 9 . . 8 8 9 9 K K1 1b b s s 3 3 K K1 1b b 1 1 5 5 . . 0 0 4 4 5 5 . . 4 4 9 9 . . 7 7 6 6 5 5 3 3 7 7 3 3 7 7 4 4 . . 3 3 6 6 1 1 1 1 .

15、. 4 4 8 8 9 9 1 1 6 6 6 6 . . 7 7 7 7 合合 计计 2 2 8 8 4 4 0 0 . . 8 8 6 6 克拉2气田天然气探明地质储量数据表 异常高压分布在下第三系和白垩系异常高压分布在下第三系和白垩系克拉1克拉3克拉2地层压力：地层压力：74.4MPa74.4MPa；压力系数：；压力系数：1.95-2.21.95-2.2地层压力系数平面变化库车坳陷中西部白垩系地层压力(系数)分布图秋参1却勒1吐北1大北1大北2吐北2库北1黑英1克拉1克拉2克拉3东秋51.91.81.71.61.51.41.3盆地边界秋里塔格南界压力系数等值线井位图例克拉12.02.12.0羊塔1羊塔51.3库车坳陷中西部白垩系地层压力(系数)分布图秋参1却勒1吐北1大北1大北2吐北2库北1黑英1克拉1克拉2克拉3东秋51.91.81.71.61.51.41.3盆地边界秋里塔格南界压力系数等值线井位图例盆地边界盆地边界秋里塔格南界秋里塔格南界压力系数等值线压力系数等值线井位井位图例克拉12.02.12.0羊塔1羊塔51.3库车坳陷中西部下第三系地层压力(系数)分布图1.91.81.71.61.51.41.3盆地边界秋里塔