泥岩化学压实作用研究进展

埋藏过程中,泥岩化学压实作用在岩石孔隙演化、微观结构及异常压力形成中起着非常重要的作用,但目前对于泥岩化学压实作用研究还十分薄弱。系统总结了泥岩化学压实作用机理、化学压实作用导致的泥岩结构变化、化学压实作用地球物理响应及判识等方面的最新研究进展,并讨论了泥岩化学压实作用研究中的几个关键问题。结果表明:化学压实作用受化学动力学控制,温度、时间及矿物成分是最主要的影响因素,蒙脱石向伊利石转化是泥岩中最普遍和最重要的化学压实作用;化学压实作用过程中,黏土矿物层间水转化为自由水导致的体积膨胀可能并不明显,但是蒙脱石向伊利石转化可能引起骨架弱化、有效应力转移效应,伴随黏土成岩过程的硅质胶结和结构变化将显著降低泥岩渗透率,并可能明显改变泥岩压实系数;蒙脱石向伊利石转化导致泥岩有效应力-孔隙度关系变化,使得压实曲线从蒙脱石曲线向伊利石曲线转换,测井响应上表现为声波时差减小和密度增大的趋势。目前,泥岩化学压实作用研究中仍需进一步深入的问题主要包括化学压实作用与黏土矿物结构、有机质对泥岩压实作用的影响、化学压实作用与泥岩流变学特征、化学欠压实与化学压实不平衡以及化学成岩泥岩超压预测方法等。     

海上高温高压地层孔隙压力预测方法研究

针对南海北部莺歌海盆地地层异常高压比较普遍的情况,利用改进的声波速度-密度交会图版,对其中东方13气田高温高压地层的异常高压形成机制进行分析。对于泥岩地层,分析认为其异常高压成因机制主要为欠压实作用、水热增压作用和化学压实作用,各机制对高温高压形成的贡献率随垂深不同而变化。基于该气田的特殊地质情况,建立了孔隙压力计算的组分模型,采用测井数据对孔隙压力进行计算。考虑到构造起伏的影响,认为砂岩储层孔隙压力是由泥岩传递和烃柱浮力作用产生的两部分孔隙压力组成,并建立了相关计算模型。     

东营凹陷页岩储层成岩作用及增孔和减孔机制

以济阳坳陷东营凹陷古近系页岩储层为研究对象,利用岩石薄片观察、X射线衍射全岩矿物含量分析、电子探针分析、碳氧同位素测试分析、氩离子抛光和场发射环境扫描电镜分析、低温氮气吸附实验等技术方法,研究孔隙类型及组合样式,分析成岩流体环境及架构矿物演化特征,划分成岩阶段,明确孔隙的发育演化主要受控于黏土矿物转化和碳酸盐矿物的含量、成岩作用强度及其溶蚀程度,增孔和减孔机制的界限并不严格.研究结果表明:东营凹陷页岩储层发育基质孔隙组合、基质孔隙-有机孔隙组合、裂缝沟通基质孔隙组合等多种类型孔隙组合(包含微裂缝),孔隙面貌复杂;受地层水介质及原始沉积环境影响,局部层段酸性碱性流体交替控制细粒物质的成岩演化,总体呈现由碱性—弱碱性—酸性—弱碱性的成岩环境变化特征;有机质成熟度较低(Ro1.0%),成岩阶段处于中成岩阶段,早成岩B期—中成岩B期是孔隙演化的关键时期;压实作用下黏土矿物的脱水转化与催化生烃、溶蚀与沉淀作用共存、方解石近源重结晶与有机质生烃排酸的共同作用造成了孔隙的动态演化;黏土矿物转化、有机质生烃、方解石等脆性矿物的成岩作用对储层孔隙体系的演化起到了重要的作用.     

泥页岩成岩过程中黏土矿物脱水转化及热动力机制

在总结前人相关研究基础之上,建立了黏土矿物脱水转化与成岩阶段划分、孔隙裂缝形成的关系,总结了温度、时间、压力、孔隙流体性质以及有机质热演化对黏土矿物转化的影响。通过对比各种黏土矿物转化时的古地温和流体性质变化,将泥页岩成岩演化划分为3个阶段,每个阶段发生的主要成岩反应不同,致使矿物组合发生差异。实验结果显示,甲烷吸附能力大小与泥页岩成岩过程中黏土矿物转化密切联系,其相对大小顺序为:蒙脱石伊蒙混层高岭石绿泥石伊利石。蒙皂石伊利石化和蒙皂石绿泥石化是较为重要的成岩反应,探讨他们的成因机制,并建立相应模型,对研究泥页岩储层有一定的参考意义。     

富油凹陷洼槽区古压力演化特征及影响因素——以冀中坳陷饶阳凹陷为例

为了明确富油凹陷洼槽区古压力演化特征,以冀中坳陷饶阳凹陷为研究对象,运用录测井、试油等资料,在现今地层压力研究的基础上,采用盆地模拟技术与流体包裹体测温技术相结合定量恢复了不同洼槽古压力演化过程,并探讨了富油凹陷洼槽区古压力演化的影响因素,认为洼槽区古压力演化经历了原始积累—释放—再积累3个阶段,不同阶段不同洼槽古压力演化特征差异明显;源岩生排烃能力控制的生烃增压作用是大规模生排烃时期(12~0 Ma)古压力明显增强的主要原因.结果表明:饶阳凹陷洼槽区发育东营组—沙一段和沙三段2套压力系统,河间、马西与留西洼槽为上弱下强型,任西洼槽为下强上弱型,其中河间洼槽超压强度最大,压力系数可达1.58.古压力恢复结果表明饶阳凹陷洼槽区成藏期普遍发育超压,最大压力系数可达1.51,相邻构造带发育弱超压,最大压力系数为1.29.洼槽区沉积充填特征决定了不同层系的岩性、厚度与沉积速率等特性,影响了欠压实增压机制对超压的贡献大小;大规模生排烃时期异常压力快速积累,洼槽区古压力变化率fVR随生排烃量差值增大而提高,马西洼槽fVR可达0.030 Ma-1.     

碳酸盐岩储层低角度裂缝常规测井曲线识别方法与应用

在文献资料及钻井资料研究基础上,开展低渗透碳酸盐岩储层裂缝常规测井曲线识别及预测研究,旨在探讨利用常规测井曲线识别方法进行碳酸盐岩裂缝型储层研究的方法的可行性及适用性。本次研究总结了不同常规测井曲线对碳酸盐岩低角度裂缝的响应特征,并以单井为例,详细刻画了取心段裂缝发育及与常规测井曲线的响应关系,在此基础上对全井段裂缝发育层进行识别及裂缝发育规模进行了预测。最终通过该方法在Y3井致密碳酸盐岩地层中识别出三个低角度裂缝发育层段。研究结果表明,常规测井曲线是识别碳酸盐岩低角度裂缝的有效手段之一,在基质孔隙欠发育碳酸盐岩裂缝型储层中,低角度及水平裂缝发育与常规测井曲线有较好的响应关系,主要表现为在低角度及水平裂缝发育层段,双侧向曲线为高阻背景下的负异常且呈负差异特征,体积密度测井呈低值,中子及声波时差相应增大,井径曲线平直或小幅增大等现象。     

缝洞型碳酸盐岩地层孔隙压力测井预测方法研究

针对缝洞型碳酸盐岩非均质性强、异常压力成因机制复杂的特点,分别建立等效深度法、Eaton法及有效应力法的地层孔隙压力测井预测模型,对比分析各方法的适用性。分析表明,改进的有效应力法综合考虑了孔隙度、泥质含量和密度等因素,可避免单因素导致的精度低和误差大的问题,且无需建立正常压实趋势线,能够满足缝洞型碳酸盐岩地层孔隙压力的预测需求。     

缝洞型碳酸盐岩地层孔隙压力测井预测方法研究（29）

针对缝洞型碳酸盐岩非均质性强、异常压力成因机制复杂的特点,分别建立等效深度法、Eaton法及有效应力法的地层孔隙压力测井预测模型,对比分析各方法的适用性.分析表明,改进的有效应力法综合考虑了孔隙度、泥质含量和密度等因素,可避免单因素导致的精度低和误差大的问题,且无需建立正常压实趋势线,能够满足缝洞型碳酸盐岩地层孔隙压力的预测需求.     

四川安岳地区须二段致密砂岩储层成岩相特征及测井识别

通过岩芯观察以及对普通薄片、铸体薄片、扫描电镜等资料的鉴定和分析,探讨了安岳地区须二段致密砂岩储层岩石学和物性特征、成岩作用、成岩阶段和成岩演化序列;基于不同成岩相的测井响应特征,利用自然伽马、声波时差、电阻率、密度和补偿中子孔隙度等常规测井参数建立了不同成岩相的测井识别标准,进而划分安岳地区各单井成岩相?结果表明:安岳地区须二段致密砂岩储层经历了压实、胶结等破坏性成岩作用和溶蚀、破裂等建设性成岩作用;根据成岩作用类型、成岩矿物及其对储层物性的影响,将储层划分为压实致密相、伊蒙混层充填相、碳酸盐胶结相、不稳定组分溶蚀相和成岩微裂缝相5种成岩相类型;结合试气资料,成岩微裂缝相常伴随构造裂缝的发育,含气性最好,而当没有裂缝的叠加作用时,不稳定组分溶蚀相含气性较好;成岩相特征、展布及其测井识别方法能有效评价致密砂岩储层并预测优质储集体发育带,为油气勘探提供地质依据。     

莺歌海盆地莺歌海组二段泥岩盖层封闭性综合评价

通过实测莺歌海盆地莺歌海组二段泥岩盖层的排替压力,建立了盖层排替压力与声波时差的线性关系,进而提出了利用声波时差及地震速度资料求取排替压力的方法。接着,利用测井声波时差和地震速度资料,按等效深度法确定莺歌海组二段下部泥岩盖层的超压分布。综合考虑盖层累计厚度、排替压力、剩余压力、气藏内部压力、断裂对盖层破坏程度和天然气本身性质(比如流动黏度),提出了盖层封闭能力综合评价指数,并据此对莺歌海组二段泥岩盖层综合封闭能力进行评价。结果表明:莺歌海组二段泥岩盖层封闭能力强的地区分布在乐东区大部、临高区南部及东方区东部到一号断裂之间的地区,一号断裂南段、东方区东部和北部地区则为盖层封闭能力较强的地区,研究区边部由于地层上倾出露地表,盖层封闭能力逐渐减弱。莺歌海组二段泥岩盖层封闭能力中等及以上地区可作为天然气的有效盖层;由现有气藏分布可知,莺歌海组二段泥岩盖层封盖能力良好,中深层的天然气保存条件优越。     

川西新场地区须家河组泥岩欠压实与油气层关系

新场地区须家河组气藏属于致密碎屑岩气藏,具有超深、超压、超致密、低孔渗等特点。通过研究新场地区深层油气藏泥岩欠压实特征及其与储层、盖层、油气运移聚集和分布的关系,认为：新场地区须家河组地层存在明显的泥岩欠压实段,油气层多分布于欠压实段内;由于欠压实砂岩中的颗粒表面被烃类润湿后,抑制了降低孔隙度的成岩作用,其异常地层压力在一定程度上阻碍了砂岩的进一步压实,储层的物性相对变好,新场地区须家河组地层在整体致密-超致密背景上发育了部分储集性能较好的储层;由于欠压实高压泥岩的压力封闭作用,须三段、须五段成为有效盖层;欠压实泥岩内由烃类产生的剩余孔隙流体压力及构造作用形成的裂缝有利于油气向欠压实段内的砂岩运移和聚集。     

东营凹陷热液流体活动及其油气地质意义

为了明确含油气盆地中热液流体活动的发育特征及其油气地质意义,以渤海湾盆地东营凹陷古生界和新生界古近系为研究对象,通过岩心、薄片、激光拉曼、岩石热解、同位素、微量元素、稀土元素、黏土矿物X射线衍射、扫描电镜和高压压汞等手段,识别了含油气盆地中热液流体的活动标志,并对其油气地质意义进行了探讨,认为东营凹陷中热液流体活动较为发育并具有重要的油气地质意义.研究结果表明:东营凹陷中发育多种热液流体活动的指示标志,包括多种热液矿物及其组合类型;特殊的岩石颜色和结构;幔源成因的CO_2气藏;具有异常高T_(max)或S_1与S_2值的泥岩;硫同位素表现为深源或有深源硫参与的特征;具有热液成因的碳酸盐脉;泥岩中Co,Ni,Zn和Mo等微量元素出现异常高值;灰岩的稀土元素具有Eu正异常;凹陷中浅层砂岩中伊利石质量分数超过40%或者绿泥石质量分数超过25%.热液流体活动可以促进湖水分层的形成,有利于优质烃源岩的发育;热液流体的高温高压效应有利于烃源岩的生排烃和油气的运移;热液流体可以溶蚀岩石中的不稳定组分从而形成次生孔隙,同时热液流体通过促进绿泥石的发育来抑制次生石英加大的形成,从而改善砂岩储层的孔隙结构.     

控制储层中异常高孔带发育的成岩作用——以琼东南盆地西部崖城区为例

基于大量物性数据和沉积构造背景,利用铸体薄片、有机地球化学和流体包裹体技术,研究了控制琼东南盆地西部崖城区储层异常高孔带发育的成岩作用.认为崖城区三段异常高孔带的成因不同,控制其发育的主要成岩作用分别为有机酸溶蚀与大气淡水淋滤作用,热流体溶蚀作用和有机质生成天然气引起的超压保持作用.研究结果表明:崖城区共发育3段异常高孔带,分布于2 400~3 100m,3 600~4 100m和4 500~4 800m.第1段异常高孔带属于有机酸和大气淡水混合溶蚀型,即有机质早期大量释放的有机酸和大气淡水共同溶解了长石、碳酸盐胶结物等产生次生孔,早期绿泥石包壳未起有效作用.第2段异常高孔带属于热流溶蚀型,热流体使烃源岩加快熟化从而延长有机酸的产出期,而且促使蒙脱石迅速转化为伊利石从而释放更多的H~+;深部流体携带大量酸性组分且具有较强的流体性,可以对储层产生淋滤,也加快了Al~(3+)的迁移;更高的温压可以促进溶蚀反应的发生,提高溶解度.第3段异常高孔带属于超压保持性型,强超压有效抑制了压实作用和自生矿物发育,保持了孔隙度.超压体系向上集中排放形成热流体使得该段超压储层硅质流失,致使自生石英未规模发育.伊蒙转化反应被提前而且超压对该反应也有抑制作用,使得自生伊利石未大量形成.该区天然气充注期为晚期,烃类侵位未能抑制石英等自生矿物的生长,但盆地晚期快速沉降使得源岩大量生成天然气促使超压形成,间接贡献了第3段异常高孔带的发育.     

长宁地区龙马溪组页岩气储层测井解释评价

四川盆地长宁地区地质构造复杂,广泛发育浅海陆棚相沉积的黑色页岩,区内龙马溪组页岩气储层表现出高自然伽马、高声波时差、高中子、低密度的测井响应特征。针对此特征,利用ECS和ELAN-PLUS测井进行矿物成分、有机碳总量、储层物性的解释评价。研究表明,该区龙马溪组中下部发育有优质页岩储层,总厚度达33.4 m,孔隙类型以基质孔隙为主,脆性矿物含量及有机碳总量较高,有开发潜力。     

基于常规测井资料小波多尺度分析的裂缝识别方法

对裂缝的正确预测、识别是裂缝性储集层勘探开发的关键。本文立足于充分利用常规测井资料,采用小波多尺度分析方法提取声波时差测井高频信号,结合自然伽马测井(GR)、中深感应测井(ILMI、LD)等常规测井资料识别出裂缝发育层段,得出的结论与电成像、声成像测井资料基本一致.本研究为无成像测井资料油井裂缝识别提供了一种新的直观有效分析方法。     

咸化湖盆地层超压特征及成因机制——以柴达木盆地英西地区渐新统为例

为了探索咸化湖盆地层超压分布特征及成因机制,以处于成化沉积环境且普遍发育地层超压的柴达木盆地英西地区渐新统为例,在对膏盐岩和地层超压空间分布特征描述的基础上,采用测井曲线组合分析法和声波速度-密度交会图法判别地层超压成因类型,结合地质条件分析地层超压形成、分布及保存的控制因素,并探究了地层超压对油气成藏的贡献作用.认为...     

红层岩石物理特征与储层预测技术研究——以东营凹陷纯化地区为例

在孔店—沙四下沉积时期,在东营凹陷的纯化地区发育了以冲积为特点的红色碎屑岩地层,紫红色泥岩与砂岩呈互层分布。砂岩单层厚度薄,砂体侧向叠置,埋深较大,预测难度大;红层储层具有层速度大、密度高、低伽马等特征。研究分析表明,声波阻抗难以有效区分储层与围岩,泊松比与密度的乘积能较好反映砂岩特征,利用叠前弹性反演技术对研究区储层进行了预测,取得较好效果。     

东营凹陷盐下次生孔隙的发育及其影响因素分析

东营凹陷深层次生孔隙比较发育,这与该地区广泛分布的盐膏层密切相关.结合东营凹陷,通过研究盐膏层对盐下温度压力等的影响,分析对次生孔隙发育的影响,预测次生孔隙发育和分布的深度范围.得出分析结论:盐膏层热导率高,隔热性差,降低了盐下深层的温度,抑制了成岩作用,客观上加大了次生孔隙发育的深度;盐膏层的发育同时使盐下地层存在异常高压,进而使有机质的成熟演化及液态烃保存的深度加大,有利于次生孔隙发育深度加大;同时,石膏向硬石膏转化时,排出大量富含有机酸的水,有利于形成次生孔隙带.     

沁水盆地郑庄煤层气储层裂隙的测井响应特征

煤层气储层的裂隙发育程度与储层的地球物理测井响应特征相关,通过对沁水盆地郑庄区块80余口井测井资料的分析,总结了地质构造作用及裂隙发育对测井特征的影响,认为研究区识别煤层气储层裂隙的敏感参数依次为体积密度（DEN）、深侧向电阻率（RD）、声波时差（AC）、井径（CAL）、自然伽马（GR）、中子孔隙度（CNL）等,通过判断深、中、浅三个电阻率值的差异识别裂隙发育程度,建立了夹矸层RD≥3000 Ω·m、3000Ω·m＞RD≥1000Ω·m、1000Ω·m＞RD≥500Ω·m、RD＜500Ω·m、及CNL＞ 45％等几种类型的测井响应参数,给出了相应的测井响应示例,为建立研究区的裂隙发育展布提供了参考.     

长期反复荷载作用下软黏土地基的变形特性

软黏土地基在长期反复荷载作用下容易产生变形大、沉降时间长且难于预测等问题。针对该问题,通过太沙基一维固结理论,求解了矩形及梯形反复荷载作用下软黏土地基的一维固结解析解;利用ABAQUS有限元软件,提出了一种反复荷载作用下软黏土地基长期固结变形的数值分析预测方法。利用该方法结合工程实例详细分析了反复荷载下软黏土地基沉降、孔隙压力和有效应力及孔隙比等随时间的长期发展变化规律,发现沉降量与反复荷载的水平加载段时间成正比;孔隙水压力的最终发展趋势是围绕0值上下波动;有效应力随着加载次数逐渐增加;孔隙比的变化与土层深度、加载大小与加载次数有关,并将不同荷载类型下的模拟值、理论值和实测数据进行了分析比对,发现等效的反复荷载下的沉降曲线与实测值吻合较好。