王小琴

梨樹斷陷桑樹臺深洼帶異常高壓成因分析

王小琴

（中國石化東北油氣分公司梨樹一體化項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，吉林 長春 130062）

在各含油氣盆地里普遍存在地層壓力異?，F(xiàn)象，其成因研究是油氣成藏研究與地層壓力預(yù)測的基礎(chǔ)，不同的成因與油氣藏形成、分布的關(guān)系不同。鉆井資料證實(shí)，梨樹桑樹臺深洼帶發(fā)育異常高壓，縱向上主體分布在沙河子組地層，綜合分析桑樹臺深洼帶地質(zhì)條件，通過聲波速度-密度交會(huì)圖法，結(jié)合沉積速率分析、埋藏史及生烴史分析，對異常高壓成因機(jī)制進(jìn)行了分析，結(jié)果表明梨樹桑樹臺洼陷區(qū)沙河子組以烴類生成增壓成因?yàn)橹鳌?/p>

異常高壓；桑樹臺深洼帶；欠壓實(shí)作用；烴類生成

梨樹斷陷油氣資源豐富，近年來隨著勘探逐漸深入，桑樹臺深洼帶部分井在沙河子組鉆遇了異常高壓。異常高壓或超壓因其在含油氣盆地分布的普遍性、與油氣藏形成關(guān)系的密切性以及對鉆井安全的重要性，一直是油氣地質(zhì)與勘探研究的熱點(diǎn)問 題[1]。本文以桑樹臺深洼帶沙河子組地層壓力為研究對象，通過對桑樹臺次洼異常高壓的分布特征及高壓成因判別，探討了該區(qū)異常高壓的成因機(jī)制，對沙河子組油氣成藏動(dòng)力及富集規(guī)律的研究具有重要的意義[2]。

1 研究區(qū)概況

梨樹斷陷位于松遼盆地東南隆起區(qū)，是晚侏羅以后發(fā)育的具有斷坳疊置的單斷箕狀斷陷，其受西部桑樹臺斷裂的控制，發(fā)育斷陷層和坳陷層兩套層系，斷陷層自下而上發(fā)育火石嶺組（K1h）、沙河子組（K1sh）、營城組（K1yc）。研究區(qū)沙河子組自下而上發(fā)育沙一段、沙二段，沙河子組主要巖性為灰黑色泥巖與灰褐色砂礫巖、中砂巖、細(xì)砂巖、少量粉砂巖等厚—不等厚互層，偶夾煤線或薄煤層，整體呈現(xiàn)水泛面上升—下降—上升—下降的旋回組合特征，分別對應(yīng)著兩次水退和水進(jìn)的過程。沙河子一段沉積時(shí)期，水平面比較淺，發(fā)育扇三角洲平原和前緣的物源體系，巖性比較粗，到沙河子組二段下部時(shí)期，湖水變深，發(fā)育大型的水下扇體，沙河子組二段上部沉積時(shí)期水體范圍變大，砂體繼續(xù)發(fā)育。

2 異常高壓的分布特征

2.1 縱向分布特征

國內(nèi)外多個(gè)學(xué)者對異常壓力有不同的劃分方案，本文按照國家天然氣藏分類標(biāo)準(zhǔn)來劃分，壓力系數(shù)小于0.9為低壓，壓力系數(shù)在0.9～1.3之間為常壓氣藏，壓力系數(shù)1.3～1.8為高壓氣藏，壓力系數(shù)大于1.8為超高壓氣藏，桑樹臺深洼帶梨深1井、梨深2井、梨深2-1井沙河子組存在異常高壓現(xiàn)象。

通過實(shí)測地層壓力與深度關(guān)系圖（圖1）清楚的反映了梨樹斷陷不同層位地層壓力隨深度的變化特征。

圖1 梨樹斷陷實(shí)測壓力系數(shù)隨埋深變化圖

梨樹斷陷實(shí)測壓力分布常壓、異常高壓（高壓、超強(qiáng)壓）均有發(fā)育；縱向上可大體劃分為兩個(gè)壓力系統(tǒng)。當(dāng)埋深<2 000 m時(shí)，異常壓力不發(fā)育，地層壓力與靜水壓力一致，壓力系數(shù)介于0.8～1.3之間；當(dāng)埋深＞2 000 m時(shí)，開始出現(xiàn)壓力異常，常壓與異常高壓共存，壓力系數(shù)介0.8～1.8之間。不同層系地層壓力也有不同的變化，泉頭組、登婁庫組、營城組普遍發(fā)育常壓系統(tǒng)，沙河子組主要發(fā)育常壓與異常高壓并存系統(tǒng)，沙河子組高壓異常段從4 200 m開始出現(xiàn)，例如梨深1井4 264.6～4 271.6 m井段測試壓力系數(shù)為1.47；在4 400 m深度以上主要發(fā)育超高壓系統(tǒng)，例如梨深2井沙二上4 465.4～4 474.4 m實(shí)測壓力系數(shù)1.859。

2.2 平面分布特征

從營城組、沙河子組的地層壓力平面分布圖（圖2）來看，平面上發(fā)育多個(gè)異常高壓中心，分別處在桑樹臺洼陷、蘇家屯次洼和雙龍次洼。

從異常高壓發(fā)育的強(qiáng)度來看，桑樹臺洼陷的異常高壓強(qiáng)度要明顯大于蘇家屯次洼和雙龍次洼，壓力系數(shù)可達(dá)1.6以上，而蘇家屯次洼和雙龍次洼超壓強(qiáng)度差不多，壓力系數(shù)最高在1.2～1.3之間。

3 桑樹臺深洼帶高壓成因

根據(jù)實(shí)鉆測試資料，桑樹臺次洼異常高壓縱向上主體分布在營一段至沙河子組地層，本文通過有效應(yīng)力-聲波速度交會(huì)法、聲波速度-密度交會(huì)圖法，結(jié)合沉積速率分析、埋藏史及生烴史分析，對異常高壓成因機(jī)制進(jìn)行了分析。

3.1 測井曲線組合分析

聲波測井和電阻率測井主要反映的是巖石的傳導(dǎo)屬性，其異常通常是超壓造成巖石孔系結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的反映，即異常高壓的反映，而并不一定反映孔隙度異常；密度和中子測井反映的是巖石的體積屬性，與孔隙度有良好的相關(guān)性。因此，要采用測井曲線組合分析的方法來判別異常高壓成因。從梨深2井電阻率、聲波時(shí)差、密度曲線與埋深變化曲線可以看出，超壓段（沙二下及沙一）聲波時(shí)差隨埋深增大，而密度無變化，大段超壓泥巖電阻率低于趨勢線、聲波時(shí)差高于壓實(shí)趨勢呈鏡像變化特征（圖3），分析可能為生烴膨脹成因。

圖3 梨深2井泥巖電阻、聲波、密度曲線隨深度變化圖

3.2 聲波速度-密度交匯圖

異常高壓分為符合加載曲線、符合卸載曲線、孔隙度近似不變3類，泥巖聲波時(shí)差-密度交會(huì)圖法被認(rèn)為是區(qū)分超壓形成機(jī)制的有效方法，特別是在區(qū)分生烴增壓和欠壓實(shí)作用。根據(jù)梨深2井沙河子組泥巖測井?dāng)?shù)據(jù)分析，主要異常高壓類型為卸載型（圖4），說明為流體膨脹原因。

3.3 沉積速率分析

桑樹臺次洼是梨樹地區(qū)斷陷期長期的沉降及沉積中心，整體具有較高的沉降速率和沉積速率。據(jù)前人研究成果桑樹臺次洼帶營城組沉積厚度1 400～2 000 m，相應(yīng)的沉積速率約為230～330 m/Ma；沙河子組沉積厚度1 500～2 800 m，相應(yīng)的沉積速率約為180～350 m/Ma。雖然營城組、沙河子組較高的沉積/沉降速率具備欠壓實(shí)可能形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，較易形成超壓，但兩個(gè)組沉積末期的抬升剝蝕讓高壓難以保存。

3.4 綜合分析

桑樹臺次洼高壓中心出現(xiàn)在深洼區(qū)3 500 m以下范圍內(nèi)，超壓層位巖性組合以灰黑色泥巖為主，具有較高的生烴潛力，并且泥巖埋深大，從登婁庫沉積時(shí)期逐步進(jìn)入生油窗，至今處于過成熟階段，為生烴高峰期。

圖4 梨深2井不同井段聲波速度－密度交會(huì)圖

同時(shí)梨樹地區(qū)經(jīng)歷過多期構(gòu)造活動(dòng)，其中明水期末構(gòu)造抬升反轉(zhuǎn)后形成了現(xiàn)今中央隆起帶的構(gòu)造格局，該過程中伴隨著封閉地質(zhì)體的抬升和南北向擠壓運(yùn)動(dòng)，也會(huì)對超壓形成造成影響[4]。依據(jù)實(shí)測地層溫度資料分析，梨樹地區(qū)地溫梯度在3.4 ℃/100 m，屬常溫系統(tǒng)，3 500 m埋深溫度即達(dá)到130 ℃，高地溫場是該洼陷超壓形成的主要地質(zhì)背景；斷層活動(dòng)、構(gòu)造抬升是影響該洼陷超壓系統(tǒng)保存、調(diào)整的重要因素[4]。沙河子組超壓層段主要符合卸載型曲線，且聲波時(shí)差偏于正常壓實(shí)趨勢線，泥巖密度未出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。高壓段未發(fā)育高孔隙度帶、反算伊頓指數(shù)為5，表明非欠壓實(shí)成因；結(jié)合前面分析測井曲線變化、埋深、泥地比等地條件，綜合判斷桑樹臺次洼異常高壓主要形成機(jī)制為生烴增壓（流體膨脹）[5]。

4 結(jié) 論

1）梨樹斷陷沙河子組發(fā)育異常高壓，主要分布在桑樹臺次洼、蘇家屯次洼和雙龍次洼，桑樹臺洼陷的異常高壓強(qiáng)度要明顯大于蘇家屯次洼和雙龍次洼，壓力系數(shù)可達(dá)1.6以上。

2）桑樹臺次洼異常高壓層位巖性組合以灰黑色泥巖為主，高地溫場是該洼陷超壓形成的主要地質(zhì)背景。綜合分析地層異常高壓時(shí)期和大量生排烴期有較好的響應(yīng)關(guān)系，因此烴類生成作用對地層流體增壓起重要作用。

[1] 趙靖舟，李軍，徐澤陽. 沉積盆地超壓成因研究進(jìn)展[J]. 沉積學(xué)報(bào)，2017，38（9）：973-974．

[2] 吳峰，錢詩友，鄭元財(cái). 高郵凹陷北斜坡阜寧組異常壓力成因機(jī)制研究[J]. 復(fù)雜油氣藏，2019，12（3）：23-24．

[3] 李軍，張超謨，王貴文，等. 擠壓盆地泥巖對地應(yīng)力響應(yīng)特征機(jī)理及地質(zhì)應(yīng)用[J]. 測井技術(shù)，2004，28（2）：141-144.

[4] 金秋月，甘軍，等. 渤海灣盆地車鎮(zhèn)凹陷地層超壓成因[J]. 東北石油大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，39（5）：34-39．

[5] 張鳳奇，王震亮，趙雪嬌，宋玉斌. 庫車坳陷迪那２氣田異常高壓成因機(jī)制及其與油氣成藏的關(guān)系[J]. 石油學(xué)報(bào)，2012，33（5）：739-746．

Genetic Analysis of Abnormal High Pressure in Sangshutai Deep Depression Belt of Lishu Fault Depression

（Lishu Integrated Project Team, Sinopec Northeast Oil & Gas Branch, Changchun Jilin 130062, China）

The formation high pressure anomaly is common in the oil and gas-bearing basins, and the study of its causes is the basis of the research of oil and gas formation and the prediction of formation pressure, and the relationship between different causes and the formation and distribution of oil and gas reservoirs is different. Drilling data confirmed that the Sangshutai deep depression belt developed abnormal high pressure, vertical body distributed in a section of Shahezi formation. The geological conditions of the Sangshutai deep depression belt were comprehensively analyzed. Through sonic velocity-density rendezvous, combined with sedimentation rate analysis, burial history and biohydrocarbon history analysis, abnormal high pressure cause mechanism was analyzed. The results showed that Shahezi formation in the area of the Sangshutai deep depression belt in Lishu fault depression was supercharged by hydrocarbon generation.

Abnormal high pressures; Sangshutai deep depression belt; Compaction disequilibrium; Hydrocarbon forming

2020-03-16

王小琴（1985-），女，工程師，碩士，青海省海西市人，2009年畢業(yè)于吉林大學(xué)礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)，現(xiàn)從事開發(fā)地質(zhì)工作。

TE121

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1004-0935（2020）07-0807-03