川西坳陷东坡沙溪庙组地层压力

特征研究

吉翔

中国石油化工股份有限公司江苏油田分公司勘探开发研究院， 江苏 扬州 225009

摘要：川西坳陷东坡位于四川盆地西部坳陷的中部地区，面积约2400km2。是印支期以来龙门山挤压推覆所形成的前陆盆地。本文基于研究工区内实测资料，对研究区内异常地层压力形成原因及分布特征进行研究并对重点层系进行压力预测。

关键字：川西坳陷东坡；异常高压；压力预测

1川西坳陷油气地质特征

1.1川西坳陷构造特征

川西地区属于四川盆地中西部地区，地层展布呈北东向，是在印支期构造演化时期龙门山挤压推覆作用之下形成的前陆盆地，地层在构造沉降上具有西陡东缓的特征，主要表现为靠近龙门山造山带地层沉降幅度较大、盆地缓坡处沉降幅度较小，大致表现为不对称箕状形态。川西坳陷地区主要包括3个二级构造单元分别为：川中地块区、川西断褶带、龙门山逆冲推覆带^[1]（图1-1）。

图1-1川西前陆盆地构造样式图（马如辉，2009）

图1-2 川西前陆盆地构造图（据徐涛等，2004）

川西地区处于沿龙门山冲断带前缘发育的山前带，主体部分主要分布5个三级构造单元（图1-2），具“三凹二隆、凹隆相间”的基本构造格局。

1.2构造位置及构造特征

川西坳陷分为川西坳陷北段、中段以及南段。研究区位于川西坳陷中段，川中地区平缓断褶带以西、龙门山推覆挤压构造带以东，可划分为5个构造单元分别为：梓潼凹陷、孝泉-丰谷构造带、成都凹陷、龙门山构造带和知新场-龙宝梁构造带。本次研究区域处于川西坳陷东部的一个次级构造即丰谷-中江地区。研究工区主要包含中江-回龙、永太、知新场-石泉场、合兴场-高庙子和丰谷共计5个三维地震勘探区块（图1-3）。

图1-3 川西坳陷东坡构造分区

1.3生储盖组合特征

现将川西坳陷地区的致密砂岩划分为上、中、下三大成藏组合，即T₃x⁵+J₃-J上成藏组合；T₃x³+T₃x⁴-T₃x⁴中成藏组合及T₃m+T₃t+T₃x²-T₃x²下成藏组合。

T₃x⁵+J₃-J上成藏组合的主力烃源岩为须家河组五段和下侏罗统的暗色泥岩,这套湖相沉积的泥质岩致地层中烃源岩非常发育。研究表明这段烃源岩生烃强度多大于30×108m³/km²，烃源充足；主要储层为三角洲水下分流河道、滩坝相、河口坝相砂岩，砂体发育纵向上多层相互叠置，横向上连成片，发育于中侏罗统千佛崖组、上沙溪庙组及上侏罗统遂宁组、蓬莱镇组；该区域盖层的岩性主要为厚度均一，分布广的棕红色泥岩，对于下伏上沙溪庙组是良好的区域性盖层，多发育于白垩系灌口组、蓬莱镇组及遂宁组，成为了天然气藏的良好的盖层可以起到良好的封盖作用保存圈闭中的油气，防止其漏出。

1.4圈闭类型及天然气分布特征

四川盆地西部从印支期到喜马拉雅期共经历八次构造运动，多次构造运动致使地层受到了多次构造挤压抬升以及后期的剥蚀作用，燕山期经历的时间长且构造活动频繁，喜山期构造活动最为强烈，现今的构造面貌由喜山期运动定型。研究区域内的天然气气藏大多有多期成藏的特征。

根据构造发育及储层分布特征，研究区圈闭类型以构造-岩性类型圈闭为主，合兴场-高庙子、知新场-石泉场构造变形较强烈，以断鼻构造为主，主要发育断鼻型的岩性—构造圈闭。丰谷、中江-回龙、永太区块构造变形较弱，断层不发育，以岩性圈闭为主。川西坳陷东坡包含高庙子、丰谷、永太、知新场-石泉场多个勘探区块，天然气在这几个区块中均有分布。目前勘探显示高庙子和中江构造是油气聚集的有利区。

2川西坳陷地层压力特征

2.1地层压力特征

根据分析重点试气层的测试数据，可知研究区地层从1700米至3100米，压力分布在30Mpa至60Mpa之间，地层压力随深度加深逐渐增大；压力系数大于1属异常高压地层^[2]。平面观察得出：靠近断层的区域压力系数偏小，远离断层的区域压力系数偏大，总体来说压力系数从西向东逐渐增大（图2-1）。

图2-1 实测压力系数平面分布图

2.2地层压力演化史

自早侏罗世（须家河组开始生烃时期）至喜马拉雅早期，川西坳陷发生普遍超压；压力系数1.2～2.0之间，属异常高压。通过生烃史模拟表明，喜山期构造抬升剥蚀平均1359.2米。可看出喜山期构造活动剧烈，对工区地层影响大，故此沙溪庙组地层异常高压是由喜山期构造挤压和地层抬升剥蚀所引起。

由于研究区成藏动力主要为地层压力，所以地层压力的演化过程决定了成藏动力的演化过程。运用流体包裹体PVT热动力学模拟软件－VTFLINC模拟流体包裹体的最小捕获压力时，须知道盐水包裹体的均一温度及其共生的油包裹体或烃类包裹体的均一温度、气／液比和流体相的组成。

利用与烃类包裹体同期盐水包裹体预测成藏期的压力系数，研究区有三期油气充注过程：第一期：128～135Ma，燕山中幕早白垩世，压力系数1.48～1.75，超压状态；第二期：100～125Ma，燕山晚幕早白垩世，压力系数1.50～1.07，超压-静水压力；第三期：75～100Ma，燕山晚幕晚白垩世，压力系数0.86～1.15，静水压力。

研究区域现今地层压力系数1.5～2.0属于超压状态。一方面由于喜山运动导致地层抬升剥蚀，低孔低渗的致密储层导致流体排出不畅，从而保留地层抬升前古静水压力并产生异常高压；另一方面则表现为喜山期构造挤压应力传导致异常高压的形成。喜山期活动的断层表现为开启性，构成泄压通道。

分析可知：燕山中幕研究区地层属于异常高压。但是在燕山晚幕，生烃达到高峰期时地层压力却属于静水压力，其中原因主要考虑由于断层表现为开启性，构成泄压通道，研究区域逐渐变为静水压力。现今期则由于喜山期强烈的构造运动，导致地层抬升剥蚀和构造挤压，从而产生异常高压，使气体在地层压力下向构造高点聚集，紧接着，随着断层的开启，使得断层根部开始泄压，则构造高部位的气藏向断层根部运移随后沿断层继续向上运移。

根据压力演化特征，在成藏期和喜山期成藏动力主要为异常压力，成藏期由源岩脱气在超压作用下顺断层快速向上幕式排烃，在遇到断砂配置和储集物性优良的砂体则在区域地层压力的作用下向其中运移聚集，但是断层远端的气藏充注度较低达不到溢出点则是因为远源动力不足难以聚集较多气体。喜山期，则由于构造运动使得地层抬升和剥蚀产生异常高压，气体则在地层压力作用下运移聚集，但随着断层的开启，断层根部开始泄压，由于上覆地层砂体孔隙度渗透率低下致使气体泄压不畅故造成研究区内总体受到异常高压控制作用但靠近断层的区域压力系数相对于远离断层的区域压力系数小（图2-4）。

图2-4 成藏动力演化模式图

3川西坳陷地层压力预测

选择适当的方法对于研究区域重点层位地层压力进行预测对于后续流体势模拟是非常重要的工作。前人已有许多种预测地层压力的方法如利用地震层速度，R比值法，纵横波参数法等等预测地层压力^[3-6]，在此我们利用Terzaghi^[6]公式计算地层压力：

P = S-δ （1）

其中，δ为有效应力（MPa），S为上覆地层压力（MPa），P为流体压力即地层压力（MPa）。

3.1地层压力预测步骤

首先，实测压力点的声波时差与有效应力相关系数为0.74，表明数值之间存在着一定的线性关系，通过统计测井数据获得每口井在对应深度段的声波时差，获得所有井位在对应层位的有效应力拟合公式（图3-1）：

y=-3.6452*ln(x)+22.3589

其
中，X为声波时差(s/m)，Y为有效应力（MPa）。

图3-1 有效应力与声波时差关系图

其次，根据S=H[(1-φ)ρ_ma+ρ_f]*g计算上覆地层压力

其中：g为重力加速度(9.8m/s²)，ρ_f为流体平均密度(kg/m³)，φ为岩石平均孔隙度(%)，H为上覆岩层垂直高度(m)，ρ_ma为岩石骨架平均密度(kg/m³)。

图3-2 预测压力可信性研究

最后，在已知有效应力与上覆地层压力的情况下通过Terzaghi公式计算出每层每口井的地层压力数值从而编制各层的压力等值线图以便更好的分析各小层的压力变化趋势。由已知的实测压力数据与相同井位预测压力数据拟合出的线性关系可知：预测压力数据具有可信性(图3-2)。

3.2地层压力分布特征

JS₃^1-2：知新场、中江地区属于低压区往北部逐渐增大，合兴场、丰谷地区为低压区，往永太西部逐渐增大（图3-2）。

JS₃^3-1：知新场、中江地区依然属于低压区，但局部高压区扩散到中江西南部，永太西部以及丰谷北部（图3-3）。

JS₃^3-2、JS₃^3-3：知新场地区为低压区往东北方向压力逐渐增大，在丰谷-永太地区形成局部压力高点（图3-4，图3-5）。

4 结 论

在对川西坳陷东坡沙溪庙组实测地层压力分布、重点层位地震资料、测井曲线数据研究的基础上，对研究区域的压力分布特征、重点层位的压力预测、异常高压形成机制作用进行研究，得出以下几点结论:

1、川西坳陷东坡沙溪庙组地层压力系数从西向东逐渐增大，靠近断层的测压井压力系数偏小，远离断层的测压井压力系数偏大。

2、研究区地层异常高压的原因：一方面是喜山运动导致地层抬升之后受到剥蚀加之低孔低渗的致密储层导致流体排出不畅，以至于保留着地层抬升前的古静水压力并产生异常高压；另一方面则表现为喜山期构造挤压应力传导致异常高压的形成。

3、研究区地层压力分布由西南方向往北东方向逐渐增高，北部地区压力由西往东逐渐升高；具体来说：知新场—中江地区压力普遍较低，丰谷—永太地区压力较高。

参 考 文 献

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[3] 冯福平,李召兵,刘小明.基于岩石力学理论的测井地层压力预测[J].石油地质与工程,2009,23(03):101-103.

[4] 樊洪海.利用声速检测欠压实泥岩异常高压的简易方法与应用[J]. 石油钻探技术,2001,29(05):9-11.

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[6]TERZAGHI K，PECK R B.Soil mechanics in engineer-ing practice［M］.New York: John Wiley and Sons,1967．

作者简介：吉翔（1992-），女，助理工程师，硕士研究生，湖北潜江人，2017年毕业于长江大学地质工程专业，研究方向：开发地质，从事开发地质研究工作。