压实作用与油气成藏的关系研究,压实作用系指沉积物在上覆水体和沉积物负荷压力下,不断排出水份,体积(或厚度)缩小,孔隙魔降低的过程.随着孔睬度的降低,相应地将引起沉积层渗透率的降低.刚刚沉积下来的新鲜沉积物,其含水量达70—90%,受到压实作用后,含水量;宴小,并随埋藏深度的加大含水量越来越小.这里主要指由负荷压力引起的静水压实作用可见,在压实作用下,沉积镩的密度,孔隙度,厚度均有变化.泥质沉积物的这种变化最明显,且很有地质意义,它所含的流体(水)被排出,进入相邻的孔隙性岩层,成为地下水的来源之一.如果这类泥质岩是源岩,则它的排液过程就更值得重视,因为这同烃类的初次运移有关.显然,压实作用在恢复沉积层的厚度,孔隙度的变化历程,排烃过程,构造作用研究中很重要.一,压实作用对沉积物孔隙度变化的影响前人在孔隙度与埋深之间关系方面做了许多工作,一般两者之间的关系式为?,=-',其中为深度处的孔隙度;为沉积物的原始孔隙度;为压实系数;为埋深.根据压实曲线可计算古地层厚度以及剥蚀地层的剥蚀量.对于四川盆地川西坳陷,压实参数如下表:砂,泥岩压实作用参数表岩性韧始孔隙度舶压实系数砂岩36.52.70泥岩5065110由上表可推理:由于砂泥岩压实过程中的速度差异,砂岩压实速度慢,泥岩压实速度快,造成各自厚度的差异,因此在同一地质系统中,砂泥比高的地区形成相对隆起,从而由压实作用的差异性形成构造上的隆起坳陷差异.同时,这样形成的隆起对油气的长距离运移提供了良好的通道.四川盆地川西坳陷的新场地区深部地层砂岩厚,使得天然气通过砂岩在浅部成藏就是这样的例子.岩石的孔隙度随其埋深增大而减小,是压实作用的结果,即应当说孔隙度是压力的函数,而非埋深的函数,这还得研究压实作用造成的压力的种类,分布和变化.压实过程中的压力因素一般有地静压力,静水压力,流体压力,超压等.当流体压力大于静水压力时就会形成超压.在地层遭受剥蚀期间,由于上覆压力的减少,使静水压力减小,出现超压.同时水对天然气的溶解度相应减小,溶解气脱溶成弥散状,形成游离气;在超压作用下,趋向盖层下面聚集起来,最后成藏.二,压实作用可形成微裂缝:"2压实作用与油气成藏的关系研究沉积盆地在较稳定的沉降阶段,其最大主应力1受控于上覆地层的总重量,即地静压力,中阔主应力2和最小主应力3则是水平方向的.如果地下岩石以弹性方式承受上覆荷重,则在数值上与成正比(,1981),即:2=(1)式中为岩石泊松比,是随深度变化的函数=().按一般原理,当烃源岩孔隙流体压力()大于或等于最小主应力(3)与岩石的抗张强度()之和时,即:≥3+时,岩石会发生破裂,形成以垂直于层面方向为主的微裂缝系统.要使微裂缝保持开启状态,则孔隙压力()只需满足()≥3.因此,使岩石初次生产破裂的破裂压力为:=+(2)综上所述,岩石是否产生微裂缝主要是受控于烃源岩的孔隙压力和"破裂"压力.之间的关系.当小于孔隙压力时,岩石产生微裂缝,孔隙流体流动后孔隙压力随之降低,使开启的裂缝闭台.这样压实作用产生的微裂缝为流体(或烃类)提供一定时间的通道:以后岩层受水平方向挤压在裂缝薄弱处形成逆断层.三,压实作用的排烃效应.在压宴过程中,一方面因孔隙体积逐步减小而不断从烃源岩中排出流体,与此同时烃源岩生成烃类,粘土矿物转化脱出层间水以及水热增压等作用均会造成流体体积的增大,这两种作用的叠加就增强了压实流体的排出0因此在建立压实排烃初次运移模型时应考虑烃源岩孔隙体积的变化.对于压实作用产生的烃类运移,聚集过程大多数采用流体势研究.据..1.等(:1987)的流体势概念,取沉积界面为基础面,基准面为零势面,则地下流体势口为:::尚+(3)口为流体势,为研究点相对于基准面的标高,为深度处的孔隙流体压力,()为漉体密度随压力变化的函数,为重力加速度,为界面力,日为润湿角,为深度处岩石孔隙的毛细管半径.公式第一项为单位质量流体相对于基准面(=0)的重力势能;第二项代表单位质量漉体的弹性势能;第三项代表单位质量漉体界面势能.水层的润湿角0很小,胡=,这时,抽,气,水势(,)分别为:++_20(4)+(5)=一(6)在实际研究中.一般将毛细管势忽略不计,在渗流层中压力变化不大的条件下把油,气,水的密度当成常数,则(4),(5)式简化成=+÷(7)103四川石油普查=+由(6)式=(一)将之代入(4),(5)式并整理得(8)(9)=一'<>(10)一一.…)令.=刺===氐则(10),(11)简化为:.=—和=—,该方程式就是(1982)提的法.该方法本身包涵了判断形成油气圈闭一背斜圈闭和水动力圈闭的概念,对评价油气的造穆方向和在何处成藏是有意的.该方法中永势在地史过程中的数值只能通过求取古水动力场的方法来取得.四,压实作用对古水动力场的影响在一个较稳定的沉降压实盆地,某一渗流层内的流体必然经历这样一个连续的历史过程,上覆地质载荷不断增加,渗流层中隙孔隙水不断被挤外,还要接受上,下邻层以压实分漉面为界的压实流体的补给及以其它方式(如扩散,微裂缝排烃)进入的流体量的补给.因此,渗漉层中任意一个体积元内流体的力学状态都受渗流层及其上,下邻层压实状态和排流量的控镧.鄂右生(1等根据质矗辱恒定律和达西定律推鲁出舌水头方程,在稳定沉降的珏实盆地中渗流质在各个阶段古坡角一般均很小,简化平面=维二阶方程:褰++=0(+一鲁)一0式中:一水头,—谚滤系数(=醇)吣一渗透层承受的地静应力,一流体压缩率;重力加速度;一渊点标高;一岩石界面垂向压缩率,定义为:一(昔)=咐一(为孔隙压力);一单位时间面积内压实进入储层的总水量;一单位时间单位面积内进入储层的液态烃总体积;广单位时间单位面积内进入储层的游离气总体积;,一分别为液态烃和气态烃相对于地层水的密度值,即=,,=,;^卜一渗流层厚度;一地层水密瘴.,:.-这样,恢复出历史过程中的水势展布,解决了定量恢复油气在储层中流体势坜舱关键.五,结论我们认为压实作用与油气成藏的关系是:在有机质演化的早期,压实作用强,压实水量大,】04
