梨树断陷桑树台深洼带异常高压成因分析

王小琴

梨树断陷桑树台深洼带异常高压成因分析

王小琴

（中国石化东北油气分公司梨树一体化项目团队，吉林 长春 130062）

在各含油气盆地里普遍存在地层压力异常现象，其成因研究是油气成藏研究与地层压力预测的基础，不同的成因与油气藏形成、分布的关系不同。钻井资料证实，梨树桑树台深洼带发育异常高压，纵向上主体分布在沙河子组地层，综合分析桑树台深洼带地质条件，通过声波速度-密度交会图法，结合沉积速率分析、埋藏史及生烃史分析，对异常高压成因机制进行了分析，结果表明梨树桑树台洼陷区沙河子组以烃类生成增压成因为主。

异常高压；桑树台深洼带；欠压实作用；烃类生成

梨树断陷油气资源丰富，近年来随着勘探逐渐深入，桑树台深洼带部分井在沙河子组钻遇了异常高压。异常高压或超压因其在含油气盆地分布的普遍性、与油气藏形成关系的密切性以及对钻井安全的重要性，一直是油气地质与勘探研究的热点问 题[1]。本文以桑树台深洼带沙河子组地层压力为研究对象，通过对桑树台次洼异常高压的分布特征及高压成因判别，探讨了该区异常高压的成因机制，对沙河子组油气成藏动力及富集规律的研究具有重要的意义[2]。

1 研究区概况

梨树断陷位于松辽盆地东南隆起区，是晚侏罗以后发育的具有断坳叠置的单断箕状断陷，其受西部桑树台断裂的控制，发育断陷层和坳陷层两套层系，断陷层自下而上发育火石岭组（K1h）、沙河子组（K1sh）、营城组（K1yc）。研究区沙河子组自下而上发育沙一段、沙二段，沙河子组主要岩性为灰黑色泥岩与灰褐色砂砾岩、中砂岩、细砂岩、少量粉砂岩等厚—不等厚互层，偶夹煤线或薄煤层，整体呈现水泛面上升—下降—上升—下降的旋回组合特征，分别对应着两次水退和水进的过程。沙河子一段沉积时期，水平面比较浅，发育扇三角洲平原和前缘的物源体系，岩性比较粗，到沙河子组二段下部时期，湖水变深，发育大型的水下扇体，沙河子组二段上部沉积时期水体范围变大，砂体继续发育。

2 异常高压的分布特征

2.1 纵向分布特征

国内外多个学者对异常压力有不同的划分方案，本文按照国家天然气藏分类标准来划分，压力系数小于0.9为低压，压力系数在0.9～1.3之间为常压气藏，压力系数1.3～1.8为高压气藏，压力系数大于1.8为超高压气藏，桑树台深洼带梨深1井、梨深2井、梨深2-1井沙河子组存在异常高压现象。

通过实测地层压力与深度关系图（图1）清楚的反映了梨树断陷不同层位地层压力随深度的变化特征。

图1 梨树断陷实测压力系数随埋深变化图

梨树断陷实测压力分布常压、异常高压（高压、超强压）均有发育；纵向上可大体划分为两个压力系统。当埋深<2 000 m时，异常压力不发育，地层压力与静水压力一致，压力系数介于0.8～1.3之间；当埋深＞2 000 m时，开始出现压力异常，常压与异常高压共存，压力系数介0.8～1.8之间。不同层系地层压力也有不同的变化，泉头组、登娄库组、营城组普遍发育常压系统，沙河子组主要发育常压与异常高压并存系统，沙河子组高压异常段从4 200 m开始出现，例如梨深1井4 264.6～4 271.6 m井段测试压力系数为1.47；在4 400 m深度以上主要发育超高压系统，例如梨深2井沙二上4 465.4～4 474.4 m实测压力系数1.859。

2.2 平面分布特征

从营城组、沙河子组的地层压力平面分布图（图2）来看，平面上发育多个异常高压中心，分别处在桑树台洼陷、苏家屯次洼和双龙次洼。

从异常高压发育的强度来看，桑树台洼陷的异常高压强度要明显大于苏家屯次洼和双龙次洼，压力系数可达1.6以上，而苏家屯次洼和双龙次洼超压强度差不多，压力系数最高在1.2～1.3之间。

3 桑树台深洼带高压成因

根据实钻测试资料，桑树台次洼异常高压纵向上主体分布在营一段至沙河子组地层，本文通过有效应力-声波速度交会法、声波速度-密度交会图法，结合沉积速率分析、埋藏史及生烃史分析，对异常高压成因机制进行了分析。

3.1 测井曲线组合分析

声波测井和电阻率测井主要反映的是岩石的传导属性，其异常通常是超压造成岩石孔系结构发生改变的反映，即异常高压的反映，而并不一定反映孔隙度异常；密度和中子测井反映的是岩石的体积属性，与孔隙度有良好的相关性。因此，要采用测井曲线组合分析的方法来判别异常高压成因。从梨深2井电阻率、声波时差、密度曲线与埋深变化曲线可以看出，超压段（沙二下及沙一）声波时差随埋深增大，而密度无变化，大段超压泥岩电阻率低于趋势线、声波时差高于压实趋势呈镜像变化特征（图3），分析可能为生烃膨胀成因。

图3 梨深2井泥岩电阻、声波、密度曲线随深度变化图

3.2 声波速度-密度交汇图

异常高压分为符合加载曲线、符合卸载曲线、孔隙度近似不变3类，泥岩声波时差-密度交会图法被认为是区分超压形成机制的有效方法，特别是在区分生烃增压和欠压实作用。根据梨深2井沙河子组泥岩测井数据分析，主要异常高压类型为卸载型（图4），说明为流体膨胀原因。

3.3 沉积速率分析

桑树台次洼是梨树地区断陷期长期的沉降及沉积中心，整体具有较高的沉降速率和沉积速率。据前人研究成果桑树台次洼带营城组沉积厚度1 400～2 000 m，相应的沉积速率约为230～330 m/Ma；沙河子组沉积厚度1 500～2 800 m，相应的沉积速率约为180～350 m/Ma。虽然营城组、沙河子组较高的沉积/沉降速率具备欠压实可能形成的物质基础，较易形成超压，但两个组沉积末期的抬升剥蚀让高压难以保存。

3.4 综合分析

桑树台次洼高压中心出现在深洼区3 500 m以下范围内，超压层位岩性组合以灰黑色泥岩为主，具有较高的生烃潜力，并且泥岩埋深大，从登娄库沉积时期逐步进入生油窗，至今处于过成熟阶段，为生烃高峰期。

图4 梨深2井不同井段声波速度－密度交会图

同时梨树地区经历过多期构造活动，其中明水期末构造抬升反转后形成了现今中央隆起带的构造格局，该过程中伴随着封闭地质体的抬升和南北向挤压运动，也会对超压形成造成影响[4]。依据实测地层温度资料分析，梨树地区地温梯度在3.4 ℃/100 m，属常温系统，3 500 m埋深温度即达到130 ℃，高地温场是该洼陷超压形成的主要地质背景；断层活动、构造抬升是影响该洼陷超压系统保存、调整的重要因素[4]。沙河子组超压层段主要符合卸载型曲线，且声波时差偏于正常压实趋势线，泥岩密度未出现异常现象。高压段未发育高孔隙度带、反算伊顿指数为5，表明非欠压实成因；结合前面分析测井曲线变化、埋深、泥地比等地条件，综合判断桑树台次洼异常高压主要形成机制为生烃增压（流体膨胀）[5]。

4 结 论

1）梨树断陷沙河子组发育异常高压，主要分布在桑树台次洼、苏家屯次洼和双龙次洼，桑树台洼陷的异常高压强度要明显大于苏家屯次洼和双龙次洼，压力系数可达1.6以上。

2）桑树台次洼异常高压层位岩性组合以灰黑色泥岩为主，高地温场是该洼陷超压形成的主要地质背景。综合分析地层异常高压时期和大量生排烃期有较好的响应关系，因此烃类生成作用对地层流体增压起重要作用。

[1] 赵靖舟，李军，徐泽阳. 沉积盆地超压成因研究进展[J]. 沉积学报，2017，38（9）：973-974．

[2] 吴峰，钱诗友，郑元财. 高邮凹陷北斜坡阜宁组异常压力成因机制研究[J]. 复杂油气藏，2019，12（3）：23-24．

[3] 李军，张超谟，王贵文，等. 挤压盆地泥岩对地应力响应特征机理及地质应用[J]. 测井技术，2004，28（2）：141-144.

[4] 金秋月，甘军，等. 渤海湾盆地车镇凹陷地层超压成因[J]. 东北石油大学学报，2015，39（5）：34-39．

[5] 张凤奇，王震亮，赵雪娇，宋玉斌. 库车坳陷迪那２气田异常高压成因机制及其与油气成藏的关系[J]. 石油学报，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，工程师，硕士，青海省海西市人，2009年毕业于吉林大学矿物学、岩石学、矿床学专业，现从事开发地质工作。

TE121

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1004-0935（2020）07-0807-03