识别和预测它的超压引起的垂直传输:乐东斜率的高温高压气藏的例子在莺歌海盆地

文摘

莺歌海盆地是一个典型的高温高压(高温高压)含气盆地。深的压力系数超过2.2中新世乐东坡水库,在莺歌海盆地nondiapir区。确定超压机制和预测孔隙压力是天然气勘探和开发的关键问题在乐东斜率。摘要超压机制研究根据垂直有效stress-logging响应的分析和地质评价、使用凉亭,孔隙压力预测方法。装卸的交会图表明,超压存在于储层主要包括两种类型:neighbor-source和它超压。neighbor-source超压主要是压力造成的传输从相邻泥岩储层压力系数小于1.5 ~ 1.6。高震级超压点的压力系数大于1.6显示一个典型的卸载响应,表明砂岩压力而非原位泥岩压力升高,这是最有可能产生的超压垂直转移。高震级超压流体产生的高成熟的超深埋N₁年代源岩迁移到浅水库通过隐而未现的过错/裂隙,导致超压的垂直转移。垂直转移生成超压为1.5 ~ 0.2,这是有利于保护透镜状砂体的超压。鲍尔斯估计孔隙压力的方法是在良好的协议与实测压力和提供有意义的参考打超前钻眼压力预测nondiapir莺歌海盆地和底辟区。

1。介绍

孔隙压力称为异常高压或超压在静水压力大于预期在给定深度(1,2]。可以带来巨大风险由于意外超压区钻井作业期间,这是对人类生活和环境有害(3,4]。已经取得了显著的进展在研究超压的起源和在低渗透性地层孔隙压力预测。低渗透性的泥岩中发挥关键作用的生成和保存异常压力(1,3,5]。原位沉积盆地超压在通常归因于不均衡压实或流体膨胀(气体的产生)1- - - - - -3,5,6]。一般的超压泥岩地质时间,不能长时间持续通过流体泄漏(与超压消散7- - - - - -9]。

超压再分配现象普遍发生在渗透地下蓄水层。研究超压的再分配是同样重要的,因为它是理解超压机制。根据孔隙流体来源、超压在渗透性地层可分为三种类型:自源,neighbor-source,它超压(10]。源超压引起的浮力烃列,公司会使用气开裂,沉淀溶解气体(3,5,10]。Neighbor-source超压是指在渗透性地层超压现象造成的传播来自相邻的高压低渗透性地层的压力,和泥岩的压力等于砂岩。常用的压力预测方法包括等效深度法和伊顿法可以成功地应用于预测neighbor-source超压(11,12]。它超压意味着压力超压传递的结果由于水动力连接不同的超压系统,包括横向转移在倾斜横向连续砂岩(质心效应)和垂直转移通过打开错误(7,13,14]。特别是,缺点可以扩展超深高震级超压系统,导致一个非常高的超压在浅渗透性岩层15]。

垂直有效stress-porosity /声波速度块(也称为装卸曲线)是用来区分neighbor-source超压和它超压(3,7,16,17]。孔隙压力与不均衡压实一般平行垂直应力;因此,埋葬的垂直有效应力保持不变,因此,仍将在加载曲线上的关系。而孔隙压力增加导致垂直有效应力降低当形成超压流体膨胀或垂直转移。然而,压实主要是一个不可逆过程,生成的超流体膨胀或垂直转移遵循一条远离加载曲线(18,19]。不幸的是,无法区分流体装卸分析扩张和垂直转移机制(3,7]。

准确预测它的超压是另一个困难的问题在钻井工程(20.,21]。垂直转移超压总是生成地层正常压实后,它只与一个小孔隙度的变化,因为轻微的弹性收缩的泥沙颗粒(19]。声波测井响应是沉积物中较小的超压是由垂直转移。Tingay et al。2]试图预测垂直转移超压使用伊顿方法和提出更高的伊顿指数是弱者需要放大声波测井响应。然而,更大的伊顿指数也放大任何小声波与超压变化,导致一个嘈杂的孔隙压力预测在静水和略超压沉积物。伊顿法似乎不能令人满意地处理垂直的问题转移超压的预测。

作为一个整体,尽管它超压引起的压力转移并不是一个新观察,沉积盆地内超压的横向或垂直转移并没有被广泛报道,有一些明显的例外(7,15,17,20.- - - - - -22]。目前,它超压的研究大多局限于定性描述测量超压的特点和可能的生成过程。识别和准确预测超压使用测量压力和日志数据传输仍然超压研究的弱点。

莺歌海盆地是一个典型的高温高压(高温高压)盆地天然气资源丰富,是著名的北海和墨西哥湾的盆地。超压在墨西哥湾的起源和北海盆地已经彻底研究的研究人员和公认的不均衡压实,气体的产生,和化学压实超压机制[主导23- - - - - -26]。然而,在莺歌海盆地温度和孔隙压力高于在墨西哥湾和北海盆地和超压机制更为复杂。莺歌海盆地中的最高温度约为250°C,和压力系数达到2.38。超压的深度浅,超压随深度增加迅速,安全钻井窗口很窄(27]。一些研究包含详细的岩石物性、地球化学、地球物理、盆地超压机制的建模的分析和预测在莺歌海盆地28- - - - - -31日]。已经认识到,造成的不均衡压实泥岩沉积率高自中新世是最常见的在莺歌海盆地超压机制(15,28,30.]。生烃的超压的贡献是可以忽略不计的中新世地层埋藏较浅的超过4500 (15]。高震级的发展超压在浅渗透砂岩与超压传递通过打开断层密切相关(15,28]。特别是,在莺歌海盆地泥底辟构造极大地改变了孔隙压力的分布规律(29日,32]。从深层超压系统超压是转移在底辟带浅系统通过断层和裂缝,导致超压的发展浅水库(15,28,32]。源超压引起的不均衡压实被认为是最重要的超压机制nondiapir区(31日]。先前研究人员试图改善现有预测方法,但是由于复杂的超压和过压的令人费解的测井响应机理,在莺歌海盆地超压预测仍有困难会议安全钻井的需要,这很容易造成溢漏,甚至爆裂(33,34]。

近年来,莺歌海盆地的勘探重点已经开始转向岩性油藏在乐东斜坡,它显示了一个埋藏深度大(超过4000)、高温(大于200°C,温度和温度梯度达到46.8°C /公里),和高超压(压力系数接近2.30)[35]。很少有详细的研究在超压机制生成LD-B井区直到现在。考虑到乐东斜坡位于nondiapir区,研究人员属性的超压机制LD-B井区压实不均衡和生烃(31日,36]。然而,等效深度法和伊顿法很难准确地确定孔隙压力(34,36]。此外,很难合理地解释了为什么同一砂体之间的孔隙压力显示明显的差异在不同的井。事实上,孔隙压力的深埋水库LD-B井区是由沉积和埋藏条件,砂体连通性和断层活动(35]。有多个超压机制,很难预测和监视孔隙压力。因此,值得进一步了解的超压机制LD-B井区。

本文确定了内在泥岩压力和确定储层压力适当或异常使用装卸曲线结合一维盆地建模。垂直转移的可能性超压与地质条件分析确认。在此基础上,压力预测模型参数优化实现准确预测它的超压。这项研究的结果将在钻井期间减少可能的踢、井喷等事故,确保钻井安全和提供有效指导开发石油和天然气资源。

2。地质背景

莺歌海盆地是一个新生代沉积盆地位于中国南海,沿着northwest-southeast钻石形的方向,这是由红河走向滑动断层控制。一边的盆地东北部毗邻Beibuwan盆地和海南岛,是连接到Kuntum隆起西部和琼东南盆地东南部。莺歌海盆地进一步分为河内萧条,Lingao隆起,东部斜坡,抑郁,中部和西部斜坡。由于右旋走滑,一排排left-order enechelon底辟构造近南北罢工开发中部抑郁,即中央泥底辟带(图1(一))。的LD-B井区的东南部的中央萧条莺歌海盆地(图1 (b)),海水深度平均大约85米。莺歌海盆地的构造演化可分为两个阶段:早第三纪裂谷阶段和Neogene-Quaternary postrifting热沉降阶段。

新生代沉积地层的厚度在莺歌海盆地渐新世的超过17公里,由形成期(E₃y)和陵水形成(E₃l);三亚中新世地层(N₁年代);梅山(N形成₁米)和Huangliu形成(N₁h);上新世莺歌海形成(N₂y);和第四纪乐东形成(昆士兰)(图2)。形成期和陵水形成包括碳质泥岩和煤层形成于半封闭式的浅海和三角洲前缘。

三亚的形成可分为两个成员:第一个成员(N₁年代¹)主要是砂岩和泥岩夹层,第二个成员(N₁年代²砂岩与泥岩薄夹层的组成的)。梅山形成由浅灰色泥质粉砂岩和泥岩沉积的semi-deep海洋环境,也包含海底扇砂岩。Huangliu形成进一步分为两个成员。第一个成员(N₁h¹)层间的泥质粉砂岩和粉砂质泥岩,第二个成员(N₁h²)包含灰色泥岩和细砂岩。莺歌海的形成是由灰色粉砂岩和泥岩semideep海洋和三角洲沉积。乐东形成包含浅海沉积,岩性主要是灰色粘土和桑迪集团。

海洋泥岩的N₁年代和N₁m形成富含III型干酪根,这是莺歌海盆地主要烃源岩(37]。开发了多套储层上覆N₁氢、氮₂y,昆士兰的形成。N₂y²昆士兰形成属于浅组合,埋深相对较浅,压力系数从1.0到1.5不等。N₁m, N₁h形成深埋组合,温度梯度超过45°C /公里,和压强系数超过1.8。

重力流沉积物和海底扇砂岩的N₁h和N₁m的形成是主要的天然气储层和回厚的泥岩的N₁y²在LD-B井区。右旋走滑张性断层和骨折提供天然气的运移通道,形成一个大型高温高压岩性气藏(35]。

3所示。数据和方法

3.1。数据源

模块式地层动态测试器的准确性(联合化疗)压力是受到很多因素的影响,如岩性和地层的渗透率,井眼条件,和泥浆性能。在大多数情况下,不可靠的数据显示在阀座密封失效的形式,超压力,干测试。流动性(渗透率和粘度的比值)被选为一个关键因素来决定联合化疗的有效性的结果,和流动的相对价值对应的有效点,低渗透性,和干点1 ~ 20 md / cp, 0.01 ~ 0.5 md / cp,分别和低于0.01 md / cp。最后,总分269分的好成绩,其中包括63名有效点,82低渗透性点,59岁的干点,60密封失败点,和5超压力点,分类;只能用于孔隙压力的有效点分析。

最后一关井压力由钻柱测试记录(DST)接近于原始地层压力时关井时间足够长,并形成足够高的渗透率。除了天然气开发造成的减压,关井压力往往形成固有的低渗透等因素的影响,不完整的压力恢复,和当地的泥饼的问题,所以关井压力不能用于直接反映了孔隙压力。因此,测量压力数据需要筛选确定DST数据是可以接受的(39]。DST很少被执行LD-B井区,和只有5有效DST点选择。

虽然泥浆比重不是一个准确的孔隙压力表示,当平衡或使用本文钻探技术,泥浆比重可以代表孔隙压力校准的测量压力(39]。20多井的泥浆重量LD-B井区选择和转换成等效的压力。

通过比较来自不同来源的孔隙压力与深度,联合化疗的压力是在良好的协议与DST的压力或泥浆比重等效压力在相应的深度(图3)。这表明,测量数据可以可靠地反映地下压力筛选后的特点。

甲烷的碳同位素(C₁)、乙烷(C₂)在天然气和二氧化碳(有限公司₂)测量使用SP3400气chromatography-combustion-isotope比率MAT252质谱仪(GC-CIRMS)。烃源岩的碳同位素数据来自黄等。37]。不同的有机气体使用的歧视情节δ¹³C₁- - - - - -δ¹³C₂- - - - - -δ¹³C₃天然气从[被修改的样本40]。

作为使用最广泛的方法,研究油气成藏阶段,地史流体包裹体也记录好信息,可以有效地确定流体性质的积累。均一化温度是最低温度捕获的流体包裹体和代表了最低宿主矿物的沉淀温度。利用流体包裹体均一化温度测量是由水et al。41),使用校准Linkam thmsg - 600 heating-freezing阶段。

3.2。装卸交会图

曲线反映了声波速度变化与垂直有效应力的增加在泥岩的压实称为加载曲线。卸载效应指的是减少垂直有效应力的过程,和卸载曲线反映了垂直有效应力之间的关系和声波速度(18]。泥岩的装载和卸载曲线不仅可以识别的超压机制还预测孔隙压力。

不均衡压实阻碍泥岩压实的过程中,因此,垂直有效应力和声波速度保持在加载曲线(图4(一))。垂直有效应力可以计算出对应于给定的泥岩声波速度的基础上加载方程。引起的超压流体膨胀或垂直转移可以显著降低声波速度和垂直有效应力和情节在卸载曲线(图4 (b))。同样的,当确定卸载方程,可以确定垂直有效应力基于声波速度。此外,它很容易获得孔隙压力根据有效应力原理,即垂直应力和垂直有效应力之间的区别。

加载曲线之间的关系由泥岩的声波速度和垂直有效应力可以表示如下(18]: 在哪里泥岩的声波速度,英尺/秒;表面的声波速度或泥线,通常在5000英尺/秒;垂直有效应力,MPa;和和相关系数,可由垂直有效应力的回归与邻井的声波速度。

此外,相关的孔隙压力加载机制可由以下公式计算: 在哪里孔隙压力的加载情况下,MPa;和是垂直压力,MPa,这是通过集成密度计算值。

卸载曲线可以描述由以下方程(18]: 在哪里最大垂直有效应力,MPa;和与加载曲线的参数是一致的;和是弹塑性泥岩系数。

通常等于垂直有效应力值对应于最大的声波速度( ),和通常等于速度的速度开始逆转。

显示完整的弹性形变泥岩,卸载曲线的同时,原来的加载曲线。 代表完整的塑性变形。的价值通常范围从3到8光局部变化(11]。

卸载情况下的预测孔隙压力可以由以下公式: 在哪里的孔隙压力卸荷情况下,MPa。

3.3。一维盆地建模

一维盆地构造建模是利用斯伦贝谢的PetroMod v2012确定超压机制和恢复热历史。一维建模,每个单元的信息,包括名称、最高深度和厚度,得到的报告,年龄和决心从已知的年龄层的关键。每一层的复杂岩性是基于切削描述和确定(泥岩含量,计算出伽马射线日志记录)。干酪根类型、总有机内容(TOC)和氢指数(HI)确定基于公布的数据(42]。选择Burnham-III动力学模型生烃,简单% Ro用于恢复烃源岩的成熟度演化。paleo-water深度(PWD)、湿地(SWIT),温度梯度(PTG),所研究的历史时期和paleo-heat流(公积金)用于一维建模是指(43]。

关于热的重建和成熟历史,孔的镜质体反射率和温度是用于校准目的。基于热演化历史,结合流体包裹体的均一化温度,确定天然气的充电时间。根据埋藏史,温度和成熟度演化仿真结果,孔隙压力耦合建模与压实不均衡和生烃。最后模拟压力受到实测压力数据和泥浆的重量。

4所示。在储层超压发育

检查测量的压力联合化疗和DST和等效压力是用来分析不同储层的孔隙压力特征的LD-B井区。超压意味着压力系数(孔隙压力与静水压力)比超过1.2。

所有的测量压力LD-B井区超,压力系数在1.2和2.3之间。压力分布非常复杂,压力系数并不随着埋深增加,压力在不同深度和层(图有很大不同5)。

轻中度级超压在N₁h¹和N₁h²3950以上,压力系数从1.29到1.60不等,多余的压力大约是10.65 - -23.46 MPa。3950 - 4500米的深处,高震级超压( )观察N₁h和N₁m的形成。压力系数突然增加到2.05 - -2.27,这基本上是接近破裂压力梯度,和41.15和51.84 MPa之间的过度压力。压力系数N₁年代好B-11在约4700下降至1.72,和超压为32.78 MPa(图5)。

横向和纵向特征的孔隙压力LD-B井区进行了分析的基础上,测量压力和泥浆比重等效压力。总的来说,超压在LD-B井区从N开始发展₁y形成,超压前大约是2000(图6)。在不同的垂直井孔隙压力差别很大。好B-11中的孔隙压力显示逐步增加,也没有突然的压力变化。测量的压力接近泥浆比重等效压力。然而,孔隙压力分布在鲨鱼完全不同,压力系数逐渐增加到1.6 N₁h¹,它迅速增加到约2.27 N₁h²在只有200米。突然增加的孔隙压力显然是反映在泥浆比重的变化(图6)。

5。测井响应超压的存在

5.1。声波和密度对超压的反应

声波渡越时间(AC)的比较,这反映了交通特性,与密度(穴),这反映了大部分属性,有助于识别超压的存在和起源。不均衡压实超压显示AC和窝偏离正常压实趋势(NCT),而流体膨胀的特点是更比窝的逆转AC (20.]。

颈- 1井为例,讨论对超压泥岩压实回应。完成颈- 1井的深度是5026米,这对应于N1m。实测压力数据缺席在这个好,但是连续泥浆重量是可用的。泥浆的重量相当于压力显示,孔隙压力是正常的3000以上。超压随深度逐渐增加超过3000,和深层的泥浆比重达到1.8 - -2.0 (> 4000)。泥岩的声波传输时间和密度在上面的正常压力段3000米有一个很好的趋势随着深度增加,符合正常压实趋势(图7)。

与正常压实趋势相比,在超压部分泥岩的声波传输时间比3000显示异常高值,但密度显示只有一个小的偏差。声波渡越时间和密度偏离正常压实趋势超压间隔与埋藏深度超过3500米。在超压的顶部,有一个明显的对声波传播时间,但密度反应相对滞后。比蒙脱石向伊利石的伊利石/蒙皂石混合层泥岩逐渐减少在这个深度(44),这表明化学压实。化学压实泥岩泥岩的密度增加,削弱了测井响应震级较低超压在某种程度上(45]。在较深,超压时更高的密度开始显示异常,但振幅小于声波传播时间(图7)。简而言之,与正常压力段相比,AC的偏差和穴正常压实趋势可以作为一个索引的超压LD-B井区。

5.2。垂直有效Stress-Logging属性

装卸曲线由垂直有效应力和测井响应可用于有效区分砂岩中的超压机制。如果超压点落在加载曲线,它表明,不平衡所产生的超压主要是泥岩的压实。如果超压点偏离加载曲线,它可以被认为是卸货超压机制,包括水热增压、生烃和超压传递20.,46]。

将进入岩石脆性甚至塑料阶段在高温高压环境中,可能改变装卸行为(47]。根据先前的研究,脆脆塑转变的临界条件的中新世地层是32 MPa,相应的深度约2500米,脆塑转变临界压力的可塑性是123 MPa,和深度是8000米48]。因此,几乎所有的中新世地层的脆塑阶段,所以装卸中的差异引起的不同的变形行为可能不是重要的在乐东斜率。

垂直应力计算通过集成密度测井和垂直有效应力等于垂直应力-孔隙压力。声波渡越时间和密度的平均值作为泥岩区间内的压力测量数据。正常压力数据的颈- 1 3000米以上和LD-A井区是用于建立加载曲线,这是用作基准基线识别可能超压机制LD-B井区。

装卸的交会图的LD-B井区表明10 51过压点阴谋的加载曲线和压力系数约为1.2 - -1.6(图8)。结果表明,从相邻泥岩超压在砂岩被传播,这主要是由不均衡压实。值得注意的是,分压力系数接近1.5 -1.6开始偏离加载曲线。这项研究的一个重要的理解是,所有高震级超压(压力系数大于1.6)分LD-B井区偏离加载曲线。与压力系数的增加,相应的垂直有效应力显著降低,与测井响应的卸载曲线,而卸载曲线上的点表示很少或没有密度的变化,表明卸货超压(图的典型特征8)。

6。讨论

6.1。超压机制的一代

超压部分LD-B井区显示声波和密度测井响应异常(图7),表明超压的贡献不均衡压实。这个同意罗等的理解。15和Lei et al。30.),结果也是一致的,一些超压点落在装运肢体在装卸曲线(图8)。

不均衡压实是最常见的超压机制厚mudstone-dominated滇池流域在连续快速埋葬小盆地,它是支持的机制来解释超压盆地,包括莺歌海盆地,墨西哥湾沿岸,北海15,23,24]。沉积的地质条件的LD-B井区导致不均衡压实的发生。N的泥岩的内容₁h和N₁在LD-B m井区大约60 ~ 80%,,沉积速率大于200 m / Ma,显示mud-rich快速沉积的层。上覆泥岩含量的N₁y是超过85%,沉积速率达到1000米/ Ma和沉积速率的昆士兰也超过500米/ Ma。如此高的沉积和埋葬率结合mud-dominated序列是有利于发展的不均衡压实。数值模拟结果证实,孔隙压力系数可以达到大约1.5 - -1.6由于不均衡压实泥岩(15,43),结果是一致的,与压力系数小于1.6的情节点加载曲线(图8)。

声波的振幅渡越时间偏离正常压实趋势深层超压部分远远大于高的密度,与压力系数大于1.6的点落在卸载曲线。证据表明不均衡压实不足以产生超压在水库和高表明卸载机制的贡献。从理论上讲,有四个机制导致卸载效应:水热增压,粘土成岩作用,气体的产生和超压传递。详细分析这些机制和评估每个可能的效率机制,通过区域地质分析。

由于较高的温度梯度,温度达到180°C在LD-B深度4000井区,和水热增压被认为是超压的原因之一(36,49]。然而,定量仿真结果证实,岩石的渗透率下降 ,和水热施压是微不足道的(50]。事实上,这种渗透率远小于实际页岩的渗透率( )(50,51]。此外,高温会降低孔隙流体的粘度,从而促进孔隙流体的耗散50]。因此,我们得出这样的结论:重要的水热增压并不发生在LD-B井区。

成岩转换从蒙脱石向伊利石已经被释放结合水认为产生超压或荷载传递机制(1,46,52]。已经证明粘土成岩作用可以产生非常轻微的超压流体膨胀过程45]。荷载传递过程与粘土成岩作用可能会产生显著的超压(46,52),特别是当温度高于90°C。和负载转移已经证明在墨西哥湾和北海盆地超压的建议多达14 MPa可以通过这个过程生成25,26,52,53]。然而,莺歌海盆地之间的最大区别北海和墨西哥湾盆地是墨西哥湾和北海盆地反常地smectite-rich系统[52,53]。小卷的蒙脱石在泥岩LD-B井区已报告(44),这表明荷载传递的影响效应在超压LD-B井区不重要是由于有限的蒙脱石的变换。

干酪根或公司会使用气开裂导致大幅提高流体体积,理论上可能导致超压接近地面压力(3,4]。气体的产生已经被证明是一个有效的增压机制在墨西哥湾和北海盆地(1,23,24),而不是在莺歌海盆地。平均总有机碳(TOC)泥岩的N₁y和N₁h小于0.6%,TOC的N₁m和N₁烃源岩是1.55%左右。颈- 1井的孔隙压力模拟定量评估生烃增压效果。中新世烃源岩的埋藏深度小于5000 m,液态烃的主导产品,和天然气产量是有限的。此外,石油代对超压的影响不大,所以生烃的影响不是一个重要的超压机制(15]。明显的气体的产生发生深度5000米以下,N和超压引起的气体生成₁烃源岩是重要的,这个比例可以超过50%超深源岩(15,43]。

即使考虑到可能的自我和neighbor-source超压,这不足以解释一些极端在渗透性地层超压现象。因此,一些其他更有效的机制,如超压传递,必须考虑。一个常见的概念来解释的存在超压在砂岩的重心,从深层超压地层侧压砂体转移通过一个倾向于浅间隔,导致后者比预期更高的压力(13,14]。超压系统中的故障/骨折的存在有可能通过增强超压转移到浅地层渗透率通过故障/断裂平面(7,15,17,54]。最可能的机制高震级在中新世储层超压LD-B井区断层是超压垂直转移/骨折。先前的研究已经提出它超压来解释在莺歌海盆地超压的一代。垂直转移现象曾被认为主要发生在莺歌海盆地的底辟区由于错误的发展,这是很容易引起超压流体向上流动的(28,29日]。超压被认为是不太容易受到垂直转移nondiapir区因为故障一般不会发展28,31日]。研究人员建议,超压主要是由于压实不均衡和生烃考虑LD-B井区属于nondiapir区(36,49]。然而,在这项研究的证据表明,它超压引起的垂直转移nondiapir区超压机制仍然是一个非常重要的。事实上,有足够的地质证据支持这一观点,在中新世储层超压是影响超深超压流体沿断层的转移过程/骨折。

6.2。超压的证据一代垂直转移

孔隙压力在中新世水库LD-B井区显示从中度到高震级超压,突然转变和垂直有效stress-logging交会图显示一个典型的卸载响应。根据上述分析,超压引起的生烃的比例是有限的。因此,突然压力过渡区和卸载效应只能解释为超压垂直转移。我们将进行一个详细的地质分析,讨论深层超压流体的来源,它超压的转移途径,和超压的模式转移的过程。

6.2.1。超压的流体来源转移

自高震级过压属于它在储层超压LD-B井区,超压的来源来自更深的中新世水库。高震级的存在超压在这个机制系统是先决条件。超压传递过程中渗透性岩层伴随着流体迁移。因此,确定天然气的来源也表明澄清超压流体的来源。

天然气的碳同位素组成是一个很好的指标来确定它的遗传类型和来源(40]。的δ¹³C₁气体样品的N₁h水库LD-B井区约为-34.04‰~ -29.44‰,和的值δ¹³C₂约为-25.88‰~ -23.13‰。的δ¹³C₁和δ¹³C₂气体样品的N₁米气体池-29.24‰~ -27.40‰和-23.13‰~ -20.26‰,分别。这两个δ¹³C₂天然气在N的值₁h和N₁m是大于28‰,表明典型的特点从含煤烃源岩生成的天然气。的δ¹³C₁- - - - - -δ¹³C₂图的天然气显示,几乎所有的气体样本LD-B井区情节在煤型天然气区域(图9(一个))。

E的细₁l, N₁s是两套烃源岩在莺歌海盆地和碳同位素组成显示大大不同。的δ¹³C₂干酪根的N值₁年代源岩显然是重,主要从-25‰到-21‰,平均为-23.8‰。大约-30‰~ -26‰平均为-27.2‰的干酪根E₁l源岩(55]。可用数据表明,天然气在LD-B井区更密切相关的N次方₁烃源岩(图9 (b))。

已经证实,超压流体主要来自N₁源岩,建立一个一维模型来模拟超压一代的N₁年代。两口井的孔隙压力耦合压实不均衡和生烃的恢复。建模的孔隙压力的N₁y和上覆岩层与泥浆比重基本上是一致的等效压力和压力渗透形成类似于相邻泥岩(图10)。测量压力的N₁h和N₁m是比模拟结果,表明孔隙压力是影响超压传递。N的地质条件₁烃源岩是利益不均衡压实和大量气体生成潜力,导致孔隙压力显著增加,压力系数的N₁年代达到大约1.9 - -2.0。如果超压是影响垂直传递,压力梯度在砂岩等于静水压力梯度。估计孔隙压力在N₁年代在浅水库基本上是根据测量压力接近或略低于建模的结果(图10),这进一步证实了超深埋烃源岩有可能超压传递。

6.2.2。超压传递的途径

研究故障在nondiapir区非常初步的很长一段时间由于有限的地震资料的分辨率和不明显的断层落差。认为缺乏所需的路径形成它的超乐东斜率。因此,气体的迁移途径超深埋中新世浅油藏烃源岩是它超压的形成的关键因素。

近年来,三维地震相干、曲率分析技术已经应用于获得新的理解识别的高压底辟系统和莺歌海盆地的断裂迁移系统56]。地震剖面显示有一系列隐而未现的过错/裂隙很少把中新世地层中人口分布在近南方向(图(11日)),故障/裂隙也被完全验证了三维地震资料(35,55,56]。隐而未现的过错或裂隙主要开发的N₁米,底部向上延伸到N1h(数字11 (b)和11 (c))。

虽然这些隐藏的缺点/裂隙停止向上扩展后10.5 Ma (N的基础₁h),由于现有的低摩擦系数的缺点,缺点/裂隙将打开失败的孔隙压力超过阈值时无凝聚力的错误(57]。打开隐藏的缺点/裂隙连接水库和烃源岩,和深层超压天然气可以偶然地向上迁移到水库。天然气的运移和聚集过程将不可避免地导致超压的垂直转移,导致超压高浅水库。

超压垂直转移引发故障关闭由于开幕式在深层储层超压降低。低流体扩散率的超压泥岩保持高于周围砂岩(9,15]。因此,流体在深埋系统连续流从低渗透性泥岩,渗透砂岩期间和之后故障,导致超压的增加在砂岩,并最终促进下次故障开放。深源岩通常有足够的超压流体保持情景性故障,确保高过压的保护在浅地层。

6.2.3。保护垂直转移超压

的超压的影响渗透砂岩一般是瞬时现象,和超压消散的很快,除非有效密封。一般来说,打开后,故障,更有效的密封,长时间在砂岩转移超压保护。

烃源岩成熟度的时候在乐东斜率通常是太迟了,是天然气的充电周期。气体动力学的结果生成和碳同位素分馏建议的气藏LD-B井区成立以来1.2 ~ 0.1 Ma (37,55]。水溶液包裹体的均一化温度与同时形成含夹杂物主要分布在155 ~ 165°C和N 170 ~ 185°C₁h和N₁m水库(41]。天然气的形成年龄池可以通过耦合包裹体的均一化温度与burial-thermal历史。结果表明,有一个阶段的连续充气LD-B井区,充电时间是approximately1.50 ~ 0.2 Ma(图12)。

当前或最近的地质断层开放,这意味着转移超压形成1.50 Ma或更晚。LD-B气藏的河道砂体是深埋地下,砂体储层属性是穷人,四周都是超压泥岩。大量的气体在水库进一步降低了岩石渗透率由于共存的两个阶段。这些综合效应导致转移过压的保护。已经记录的几十米能保持超压泥岩砂岩超过1 Ma和这样的密封能力在盆地[很常见51,54]。

6.2.4。模型的超压一代乐东斜率

本研究认为不均衡压实引起的超压可以达到约1.5 - -1.6 N₁h和N₁m在乐东斜率,超压垂直转移占大多数的观察高震级超压。基于这些知识,模型的超压一代在LD-B井区可以建立和使用作为超压的基础识别和预测未来的压力。

N₁年代烃源岩有潜力开发高震级超压泥岩含量大于75%,沉积速率超过280米/ Ma,有机质含量大于1.55%,成熟度高于1.3 ~ 2.0%,压力系数达到1.9 - -2.0。当打开故障/裂隙连接烃源岩和储层超压转移伴随着天然气沿断层的迁移/骨折,导致超压高浅的河道砂体N₁h和N₁米的形成(图13)。故障/裂隙很少开发中新世和第四纪地层,超压是局限于fault-affected N₁h(图13)。含气性通道中孤立砂体LD-B气藏,表明侧向密封条件。上方的厚,广泛分布的泥岩气藏不受断层影响/骨折和展品垂直密封好。因此,超压传递错误/骨折可以保留很长一段时间在密封超低渗透储层。

超压序列通常被认为是不受欢迎的石油和天然气勘探目标,因为盖层或错误密封失败的风险增加(58]。水力压裂时的超压超过骨折压盖层,导致流体和超压耗散。值得注意的是,破裂压力梯度明显增加,增加超压(图5),这种现象称为孔隙压应力耦合(59]。孔隙压应力耦合反过来增加了盖层的能力来维持的最大超压(38,59]。

6.3。孔隙压力预测从日志数据

了解超压的原因是准确的孔隙压力预测的基础;不同的overpressure-generating机制影响岩石属性超压的反应。常用压力预测方法包括等效深度,伊顿,和鲍尔斯方法,都是基于声波传播时间进行。等效深度法预测超压根据异常高孔隙度、价值和假设不平衡所产生的超压主要是泥岩的压实。作为一个经验关系,伊顿法并不真正表明超压的原因,虽然压力预测结果可以修改通过调整伊顿指数。建立了加载和卸载曲线时,鲍尔斯方法系统地考虑不均衡压实和卸载超压的机制11,12]。

由于超压在LD-B井区结合了多种机制的结果,包括不均衡压实和超压垂直转移,鲍尔斯方法用于预测孔隙压力。声波传输时间转换成声波速度,和垂直有效stress-sonic速度关系是构建LD-B井区(图14)。装卸的关键参数方程可以确定如下: , , , ,和 。

孔隙压力计算公式的装卸情况 和 在哪里和是装卸的孔隙压力情况下,分别MPa。

孔隙压力预测结果表明,浅的间隔在b - 1主要是正常压力,压力方程采用加载条件下的预测,预测结果也显示正常的价值观。测量压力约4000显示了明显的卸荷特征,以及预测压力卸荷条件下与测量压力(图基本上是一致的(15日))。此外,孔隙压力也采用等效深度法计算叠加在情节;加载过程在较浅的深度,这两个结果是相似的。压力预测的等效深度法可以近似反映了泥岩的压力,但严重低估了油层压力在目标部分(图(15日))。这意味着转移超压通常没有相应的日志记录异常振幅。鲍尔斯的方法可以应用于孔隙压力预测井d 1 e,这是附近LD-B井区,和更可靠的压力预测结果也可以获得(数字15 (b)和15 (c))。

值得注意的是,压力预测的等效深度法反映了泥岩的持续的压力变化。然而,预测砂岩的压力不仅反映砂体的压力,由超压影响垂直转移,而不是整个地层的压力分布趋势。在任何的压力之间的间隔应预测泥岩和砂岩的压力的压力。确定压力在砂岩,砂体和断层之间的关系/骨折应该确认。如果砂岩没有必要条件与深层超压系统,压力可能基本上接近泥岩的压力。当砂岩连接故障与超压砂岩越高,压力应该参考Bowers预测压力的方法。

7所示。结论

(1)的不均衡压实泥岩和流体膨胀机制不足以解释高震级在储层超压LD-B井区在莺歌海盆地。所有高震级超压点偏离的加载曲线和显示一个典型的响应卸载机制。它超压引起的垂直转移nondiapir区超压机制仍然是一个非常重要的(2)超深埋中新世发达高振幅超压源岩,为超压流体转移确保足够的来源。隐而未现的过错/裂隙连接烃源岩和储层为超压垂直转移提供了可能的途径。它超压的形成时间不早于1.5 Ma,允许超压保护密封透镜状砂体(3)它超压与垂直转移并不总是有足够的测井响应振幅对应超压值。鲍尔斯的孔隙压力计算方法是在良好的协议与实测压力,特别是垂直转移超压可以准确预测的鲍尔斯的方法(4)超压机制的认识和压力预测提供新的见解高震级超压发电和天然气的形成,这是特别有意义的钻探前压力预测nondiapir莺歌海盆地的区域,它有助于降低钻井风险

数据可用性

主要数据用于支持本研究的结果都包含在这篇文章中,和其他人可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究已经由战略重点资助的研究项目的中国科学院(XDA14010202),国家科技重大项目(2017 zx05008 - 004),和中国国家自然科学基金(U20B2014)。我们感谢中海油湛江分公司的提供原始数据。编辑和审稿人都感激他们的批评和建议,大大提高工作的质量。

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