中国中西部典型前陆盆地超压体系形成机制与大气田关系

李伟，陈竹新，黄平辉，于志超，闵磊，鲁雪松

（1.中国石油勘探开发研究院，北京 100083；2.中国石油西南油气田公司，成都 610051；3.中国石油塔里木油田公司，新疆库尔勒 841000）

0 引言

含油气盆地中超压体系或异常高压体系及其与油气关系的研究是地质学家们长期关注与研究的重要命题。通常开放型沉积地层中的流体压力即为对应埋深的静水压力[1]。在封闭或特殊地质背景下的地层流体压力会低于或高于静水压力值，即异常压力[1-3]。异常高压的形成机制有欠压实、生烃作用、构造挤压、断裂作用、底辟作用、水热作用、黏土矿物转化、渗透作用、超压传递等多种机制[3-6]。对于异常压力的分类也有多个标准，Hunt认为压力系数小于0.96为低压异常、0.96～1.06为常压、1.06～1.20为高压异常、大于1.20为异常高压[2]。根据石油地质理论与油气勘探实践，普遍将地层压力系数小于0.75定义为超低压地层、0.75～0.90为低压地层、0.90～1.10为常压地层、1.10～1.40为高压地层、大于 1.40为超高压地层[3]。中国石油行业标准定义压力系数小于0.9为低压气藏、0.9～1.3为常压气藏、1.3～1.8为高压气藏、大于1.8为超高压气藏[7]。上述压力系数是地层压力相对于静水压力的强度分类与定义，其命名却是压力强度的概念，这不仅使压力系数分级的定义（如高压、低压）容易与流体压力的绝对值高低定义（如高压、低压）相混淆，而且超压体系中压力系数分级过于简单，不能满足超压体系特征的准确描述。本文按照既满足勘探开发实践的需求，又满足便于超压准确描述需要的原则，将压力系数0.9～1.2定义为常压、大于1.2统称为超压、小于0.9统称为负压，其中压力系数 1.2～1.6为弱超压、1.6～2.0为强超压、大于 2.0为极强超压，压力系数0.7～0.9为弱负压、0.5～0.7为强负压、小于0.5为极强负压。根据前人的研究，中国中西部前陆盆地多数都存在地层超压现象，而且多发育在前陆冲断带-前陆坳陷区。超压的成因多为构造挤压、生烃增压、欠压实、压力传递、超压封存等。对前陆盆地超压与油气关系，多讨论了超压的封盖作用等。其主要问题是超压研究多以油气藏为单元，其宏观发育规律不明，深层至超深层的超压发育特征不清，超压的形成机制众说纷纭，典型前陆盆地的系统分析很少，区域超压与超大型气田发育关系讨论很少。以此为基础，本文通过对中西部典型前陆盆地实测地层压力、重点探井钻井液密度、测井计算压力等资料的研究，结合天然气地质条件分析，探讨不同前陆盆地地层流体超压体系特征与形成机制以及超压体系与大规模天然气聚集的关系。

1 前陆盆地超压特征与形成机制

前陆盆地是指造山带前缘至克拉通地块之间狭长坳陷带，主要由造山带的前缘冲断带、前缘坳陷带与克拉通地块边缘挠曲形成的前陆斜坡与前陆隆起等主要构造单元组成[8-9]。中国中西部前陆盆地最主要特征是多数不发育克拉通地块，而是以叠合盆地沉积地块为基础发育，前陆斜坡与前陆隆起主要受与造山带相对应的前前陆盆地沉积中某一部分的变形特征所控制，且后前陆盆地阶段的演化与改造各不相同[10]，由此造成中国中西部前陆盆地超压体系的形成机制与特征存在较大差异。本文以川西前陆盆地、库车前陆盆地与准南前陆盆地等典型前陆盆地的超压体系为例来讨论其特征与形成机制的共性与差异性。

1.1 典型前陆盆地超压体系个性特征与形成机制

1.1.1 川西前陆盆地

川西前陆盆地是指晚三叠世发育于扬子克拉通西缘基底之上，位于龙门山山前的改造型前陆盆地。前前陆盆地沉积期震旦纪—早中三叠世主要发育海相沉积，前陆盆地沉积期晚三叠世主要发育碳酸盐岩缓坡楔、海陆过渡相沉积与前陆坳陷型陆相湖盆沉积，后前陆盆地沉积期主要发育侏罗纪坳陷型湖盆沉积与白垩纪—第三纪的山间盆地沉积[11]。20世纪 50年代以来，该前陆盆地在震旦系灯影组—下白垩统剑门关组的 20多个层系中获得工业天然气流[12]，展示出多层系、多岩石类型含气的局面。这些天然气藏中既有常压气藏又有超压气藏，超压气藏既发育在中浅层又发育在深层—超深层。

1.1.1.1 超压体系基本特征

对于川西前陆盆地中生界超压特征，前人多数以川西坳陷上三叠统须家河组超压封存箱与超压发育特征、形成机制等进行过论述[13-16]，而对深层—超深层超压体系特征、前陆斜坡与前陆隆起区的超压特征没有系统论述。本文通过钻井液密度的视压力系数转换与地层测试压力数据分析，初步揭示川西前陆盆地超压体系发育基本特征。

在山前带中浅层、邛西断裂—熊坡断裂以南中浅层、威远构造及其邻区等喜马拉雅构造运动影响强烈的地区以常压为主，其他地区多发育弱超压—极强超压，展现出超压体系平面发育不均衡并受断裂影响严重的特征（见图1）。

图1 川西前陆盆地气藏分布与上三叠统须家河组超压及断裂叠置平面分布特征图

前陆坳陷区具有多旋回超压结构。如剑阁—九龙山构造区在背斜构造部位压力系数在纵向上存在 4高5低的变化规律（见图2）：①白垩系—侏罗系至上三叠统须家河组由常压—弱超压上升为强超压—极强超压；②中三叠统雷口坡组至下三叠统嘉陵江组由弱超压上升为强超压；③下三叠统飞仙关组至下二叠统栖霞组由强超压上升为极强超压；④志留系至寒武系由强超压上升为极强超压，至震旦系降低为弱超压。

川西前陆盆地超压具有巨厚层连续发育的特征，这一特征在川西坳陷中部—北部以及前陆斜坡区普遍存在。如双鱼石—九龙山除了山前带与浅于1 000 m的部分浅层地层外，数千米地层都是超压地层，只是超压发育强度不同（见图2）。又如磨溪—高石梯—龙女寺前陆隆起区下侏罗统—寒武系近5 000 m地层都存在超压，只有1 000 m以浅部分侏罗系与深层—超深层震旦系为常压地层（见图3）。

川西前陆盆地超压体系具有分区差异发育的特征（见图2）。九龙山构造主体及西南斜坡剑阁地区都是多旋回连续超压特征，东南斜坡上的元坝二叠系却出现常压气藏，将连续的巨厚层超压地层分隔成中深层与超深层2个超压层。双鱼石地区只发育2个超压旋回，上部超压旋回由中下侏罗统—须家河组弱超压、下三叠统嘉陵江组强超压与中二叠统底部弱超压组成，下部超压旋回由中二叠统栖霞组弱超压与泥盆系观雾山组强超压组成。龙岗70井附近纵向超压特征又与剑阁及双鱼石存在较大的不同。

图2 川西前陆盆地矿山梁—双鱼石—九龙山—元坝超压体系特征与天然气聚集剖面图（剖面位置见图1）

川西前陆隆起区不仅压力体系发育差异较大，且主要为单旋回超压体系（见图3）。威远构造区基本不发育超压体系，而高石梯—磨溪—龙女寺地区却发育巨厚层的单旋回超压体系。威远—资阳地区地层压力系数基本都在 1.1以下，即使嘉陵江组盐膏段也是常压。高石梯—磨溪—龙女寺地区压力系数展现出自上而下由低变高、再由高降低的变化过程，属典型巨厚层单旋回超压体系。

图3 川西前陆盆地前陆隆起区威远—高石梯—磨溪—龙女寺超压体系特征与天然气聚集剖面图（剖面位置见图1）

1.1.1.2 超压体系形成机制

川西前陆盆地超压体系的形成既古老又复杂。王震亮等[16]认为川西坳陷须家河组存在欠压实与生烃增压的沉积型古超压与构造挤压应力增压形成构造型古超压等形成机制；徐国盛等[17]通过数值模拟研究认为须家河组烃源岩进入生烃高峰期时压力系数最高可达2.1。前人研究多认为超压是构造应力、生烃增压、欠压实与流体封存等因素综合作用的结果[13-16,18-19]。本文认为盐膏层塑性超压封闭与古流体超压封存是现今超压体系大规模形成的主要原因，且不同超压机制的形成时间不同。

现今超压体系形成机理之一是盐膏层的塑性超压封闭，这一形成机制主要发生在中三叠统雷口坡组—嘉陵江组盐膏段及以下地层，盐岩与膏岩脆塑性转化主要受温度和围压控制，温度临界点为100 ℃，围压临界点为65 MPa，所对应的深度临界点多在3 000 m左右[20-23]。由于四川盆地晚白垩世以来长期隆升使地层遭受剥蚀，部分地区盐膏段由原来的深埋并具有塑性转变成浅埋并具有脆性，从而使盐膏段形成超压梯度变化带或完全具脆性的常压带。盐膏段由塑性转为脆塑性的典型实例是川中前陆隆起如嘉陵江组—雷口坡组（见图3）。高石梯—磨溪—龙女寺地区因喜马拉雅构造运动的影响，侏罗系—白垩系被剥蚀了约2 000 m，地层埋深由白垩纪末期的4 000～5 000 m变成目前的3 500～2 500 m，但是埋深大于3 000 m的嘉陵江组中下部发育强超压—极强超压，压力系数多为 1.8～2.3，而嘉陵江组上部与雷口坡组发育弱超压—强超压，压力系数为1.4～1.8。如威远气田及邻区嘉陵江组—雷口坡组盐膏段地层埋深都浅于2 500 m，盐膏层完全变成了脆性，地层压力系数多为1.0～1.1，未能形成超压封闭。川西坳陷区埋深在4 500～5 500 m的盐膏段多为强超压—极强超压（见图2），但因与上覆地层形成的压力系数差较小而导致区域封闭作用地位降低。

现今超压体系形成机理之二是古流体超压封存。这一超压形成机理在川西前陆盆地中生界碎屑岩地层中尤为突出。川西坳陷中北部至川中前陆隆起区的广安—合川以西地区须家河组普遍存在超压特征，压力系数在川中为1.2～1.6、在川西坳陷区为1.4～2.3，老关庙—柘坝场—剑阁—九龙山—元坝地区的压力系数最高，多为 2.0～2.3[18]，显现出极强超压特征。这是由于自喜马拉雅构造运动以来，盆地长期处于隆升剥蚀状态，川西地区侏罗系—白垩系剥蚀了2 000～4 000 m[24]，中浅层流体压力大规模卸载成常压与弱超压，中深层由于岩石致密使流体压力卸载不畅而得以长期封存。

超压体系在川西前陆盆地不同构造单元的主要形成机制存在明显差异。川西前陆坳陷区中生界碎屑岩所封存的古流体压力很高，多为区域性的强超压—极强超压，占主导地位的超压体系形成机制是中生界碎屑岩中的古流体高压封存作用，下伏嘉陵江组—雷口坡组盐膏层的塑性超压封闭居次要地位。川中前陆隆起区中生界碎屑岩封存的古流体压力较低，多为弱超压，在区域性超压封存作用中居次要地位，下伏嘉陵江组—雷口坡组盐膏层的塑性超压封闭占主导地位。川西坳陷南部因断裂发育、威远构造及邻区因喜马拉雅晚期构造运动的强烈改造[24-25]未能形成超压体系。

综上所述，川西前陆盆地超压体系具有巨厚连续发育与分区差异发育特征，前陆坳陷区具有多旋回超压结构，前陆隆起区不仅压力体系存在较大差异，且发育单旋回超压体系。构造应力、生烃增压、欠压实等是古流体超压形成的主要机制，盐膏层塑性超压封闭与古流体超压封存是现今超压形成的主要机制。现今超压体系受喜马拉雅构造运动的影响明显，喜马拉雅期破坏强烈的地区不发育超压体系。

1.1.2 库车前陆盆地

库车前陆盆地是典型的叠加型前陆盆地[26]，经历了三叠纪周缘前陆盆地、侏罗纪断陷盆地、早白垩世坳陷盆地、新生代再生前陆盆地等 4个演化阶段[26]，烃源岩主要发育在三叠纪周缘前陆盆地晚期与侏罗纪断陷沉积盆地的早中期，巨厚砂岩储集体主要发育在早白垩世坳陷沉积期，区域性盐膏盖层主要发育在新生代再生前陆盆地期，由此形成了良好生储盖组合。其在新生代早中期快速深埋与生烃，并以Ⅲ型有机质生气为主[27]。自20世纪50年代开展油气勘探以来，除前陆冲断带浅层侏罗系发现含油构造外，绝大多数天然气聚集在白垩系—第三系。天然气聚集多以超压气藏为特征[28]。

1.1.2.1 超压体系基本特征

库车前陆盆地区域性超压体系主要发育于盐膏层及以下的地层中，由双超压体系叠合而成。前人根据克拉苏构造带白垩系—第三系与依南 2井三叠系—侏罗系的研究认为库车前陆盆地存在第三系盐膏层—白垩系、侏罗系烃源层—三叠系双超压结构[29]。

从平面上看，上超压体系主要发育在库车坳陷主体部位，北部山前带与南部斜坡带多为常压，超压分布受构造带控制明显，强超压—极强超压呈条带状发育于克拉苏构造带与秋里塔格构造带，地层压力系数高于 1.8的强超压—极强超压带主要发育于克拉苏构造带以及秋里塔格构造带东段，展现出明显受线性构造控制的基本特征（见图4）。

图4 库车前陆盆地盐膏层之下超压发育特征与天然气聚集平面分布特征图

从剖面上看，库车坳陷主体部位双超压体系叠置发育（见图5）。白垩系—第三系超压体系主要发育于克拉苏构造带—秋里塔格构造带，三叠系—侏罗系超压体系主要发育于库车坳陷北部—冲断带深层。克拉苏构造带及以南古近系盐下普遍发育超压地层，压力系数不仅随埋深加大而降低，且受逆冲构造高低的控制明显，如克拉 2构造为强超压—极强超压，盐膏层底部压力系数可达 2.16，白垩系气藏顶部压力系数可达 2.08，并随埋深的加大而降低到 1.86，显示出储集体距离盐膏层底部越远压力系数越小的特征，压力系数明显高于克深构造；迪那古近系气田具有极强超压特征，位于构造顶部的迪那22井压力系数最高为2.24，位于翼部的迪那 202井压力系数为 2.13，构造位置更低的迪那11井压力系数为2.05，迪那102井压力系数仅为 2.02，显示出距离背斜构造顶部越远超压强度越小的规律。库车山前单斜带因地层出露，压力顺层卸载，盐下邻近地层转化成常压，如克参 1井古近系盐膏层中的压力系数可达 1.91，而白垩系砂岩中的压力系数降到了 1.28；巴什 2井白垩系砂岩压力系数仅为1.06。由于中上侏罗统岩性致密，三叠系—侏罗系深层发育强超压，如依南2井下侏罗统压力系数高达1.84，三叠系为 1.74。预测库车坳陷主体北部—克拉苏构造带深层因煤系烃源岩发育也存在超压。

图5 库车前陆盆地深层—超深层超压体系与天然气聚集关系剖面图（剖面位置见图4）

1.1.2.2 超压体系形成机制

前人对库车坳陷地层超压进行了大量的研究，认为超压形成机制主要有构造应力、构造侵位、生烃增压、欠压实、盐膏层封闭、超压传导、充气作用、气柱浮力、构造抽吸、压力封闭、流体热增压等[28-34]。张凤奇等[34]认为迪那 2气藏的形成与异常高压的形成具有同步性，康村期油气充注时为常压，库车期快速沉积形成了欠压实超压，库车组剥蚀期到第四纪的构造挤压是超高压与气藏形成的主要时期；王震亮等[30]认为白垩系在库车组沉积前处于沉积型超压阶段，而库车期以来则属沉积型超压的萎缩和构造挤压型超压发育阶段。本文通过对库车前陆盆地地层压力的研究，认为上述观点均存在局限性，白垩系—古近系的上超压体系与三叠系—侏罗系的下超压体系的成因机制存在明显的不同，需要分压力体系来进行研究。

白垩系—古近系上超压体系形成机制主要是盐膏塑性超压封闭与生烃增压。盐膏塑性超压封闭是区域超压体系形成的封盖条件。库车坳陷克拉苏构造带至秋里塔格构造带及其广大的坳陷区不仅发育盐膏层，而且发育区域性超压体系，其他地区却因不同原因不发育超压体系（见图4）。库车坳陷北部山前单斜带因盐膏层多数被剥蚀而不发育超压。南部斜坡区虽然盐膏层厚度为100～500 m，玉东、羊塔克、牙哈等构造古近系盐膏层也存在超压封闭能力，压力系数可达1.4～1.6，而其下部的白垩系多为常压，压力系数为1.08～1.20。生烃增压是上超压体系区域超压形成的另一必要机制。南部斜坡带因烃源岩的热演化程度较低（见图5），三叠系—侏罗系Ro值多在 1.2%以下，其以北地区烃源岩热演化程度普遍很高，三叠系—侏罗系Ro值多在1.2%以上，大部分地区达到1.4%～2.0%，生烃增压在新近纪库车组沉积期达到高峰[35]。

另外，线性发育的强超压—极强超压带是塑性盐膏超高压力封闭与构造作用叠加的结果。挤压构造带的强超压—极强超压的形成与构造作用相关，这类作用主要包括构造抽吸引起的超压传递或充气增压与构造应力增压等[34]。

三叠系—侏罗系下超压体系形成机制主要是生烃增压与超压封存作用。生烃增压作用主要发生在除南部斜坡以外的库车坳陷区—山前冲断带深层[29,35]，超压流体的封存作用主要发生在北部单斜带—依奇克里克冲断带深层。由于山前冲断带自喜马拉雅晚期以来强烈褶皱隆升，地表剥蚀量达2 000 m以上[24]，白垩系以上地层因盐膏层的缺失或转化为脆性而不再具备封堵能力[36]。而侏罗系致密，不仅中侏罗统泥岩发育，且其深层砂岩孔隙度也降到了5%，对深层生烃形成的超压具有一定的封堵作用，再加上隆升剥蚀的时间很短，仅2～3 Ma[30,35]，部分超高压流体得以封存。

综上所述，库车前陆盆地区域性超压体系由双超压体系叠合而成。上部区域性超压体系的形成机制主要是塑性盐膏超压封闭与生烃增压，塑性盐膏超压封闭与构造作用叠加是线性构造带发育强超压—极强超压的主要机制。下部超压体系的形成机制是生烃增压与超压流体封存共同作用的结果。

1.1.3 准南前陆盆地

准南前陆盆位于准噶尔盆地中南部，包括南部山前冲断带、南缘褶皱背斜带、昌吉坳陷带等[37]。准南前陆盆地是典型的多类型前陆盆地与坳陷盆地叠合而成，沉积地层厚达15 000 m[10,38]，发育中二叠统卢草沟组、上三叠统黄山街组—郝家沟组、中下侏罗统八道湾组—头屯河组、下白垩统清水河组、古近系安集海河组等 5套烃源岩，二叠系—侏罗系烃源岩是主要气源[39]。天然气的主要储集体有八道湾组、头屯河组、上侏罗统齐古组和喀拉扎组、清水河组、古近系紫泥泉子组[39]。区域盖层有安集海河组、清水河组、头屯河组—齐古组[40]。目前已经发现齐古、独山子、安集海、吐谷鲁、卡因迪克等小型背斜油藏，霍尔果斯、高泉等油气藏，呼图壁、玛河等小型背斜气藏[38-40]。本文根据钻井液密度与地层压力测试数据探讨超压体系的变化规律与成因机制。

1.1.3.1 超压体系基本特征

准南前陆盆超压体系主要发育在古近系、下白垩统、中下侏罗统。前人认为存在安集海河组与八道湾组—三工河组多套超压层[41-43]。

从平面来看，准南前陆盆地侏罗系具有南缘褶皱背斜带最强并向北逐渐降低的超压特征。前人认为新近系与古近系的超压主要发育于霍—玛—吐褶皱背斜区[41-43]。近期钻探揭示高泉背斜与西湖背斜的新近系与古近系也发育超压，白垩系的超压可以扩大到部分前陆斜坡带。山前冲断带基本不发育超压体系，冲断带北侧的褶皱背斜带普遍发育极强超压，压力系数多在2.0以上，并以此为中心向北、向东、向西超压强度逐渐减弱（见图6）。

图6 准南前陆盆地侏罗系地层压力变化与油气聚集关系平面分析图

从剖面上看，中浅层超压体系局限多变，深层—超深层超压体系广泛多层系连续稳定。新近系超压体系相对较薄、较弱且局限多变（见图7）。新近系的油气藏多数是常压，压力系数为1.0～1.1，只有独山子沙湾组油藏压力系数为1.73左右的强超压。

图7 准南前陆盆地西段托斯台—高泉—卡因迪克超压体系与天然气聚集关系剖面图（剖面位置见图6）

古近系超压体系具有相对强度大、连续性与稳定性较好、厚度较薄的特征。超压体系由褶皱背斜带的极强超压向北部斜坡区强超压及前陆隆起区的弱超压变化（见图8）。准南前陆盆地西段古近系超压体系更加发育，高探 1井区古近系超压体系不仅与新近系及白垩系连成整体，且在西湖1井—卡6井与新近系沙湾组底部及白垩系也连成一个整体。从目前发现的油气储集层分布来看，古近系既有超压也有常压。如霍尔果斯油气藏压力系数为2.36～2.46、安集海油藏压力系数为2.18，而呼图壁气藏压力系数为1.03。

白垩系超压体系具有南强北弱、西强东弱、稳定连续的基本特征。主要发育于清水河组，局限发育于东沟组。南部山前冲断带为常压，断层下盘的高探 1井白垩系全部为极强超压，压力系数高达2.2～2.3；西湖1井白垩系全部为弱超压，压力系数为1.4～1.6，只在中部出现压力系数为2.0以上的极强超压；卡6井区压力系数降至 1.4以下的弱超压（见图7）。冲断带下盘的吐谷 1井白垩系几乎都是压力系数大于 1.80～1.86的强超压，大丰1井区东沟组变为压力系数为1.14的常压，仅清水河组存在压力系数为 1.6～2.0的强超压，芳草 1井区清水河组中部薄层泥岩降为压力系数1.4以下的弱超压，马桥凸起的盆参2井区变为常压特征（见图8）。

侏罗系及以下超压体系具有南强北弱、稳定、连续、广泛发育的基本特征。准南前陆盆地钻达侏罗系的探井多在山前冲断带、前陆斜坡带与前陆隆起区，少数在坳陷区。坳陷区超压最强，如高探 1井侏罗系为极强超压，压力系数在 2.0以上（见图7）。山前冲断带三叠系—侏罗系多为常压—弱超压，如齐古构造的压力系数为1.21～1.40；坳陷区为强超压，如大丰1井上侏罗统压力系数为1.8；斜坡区也是强超压，如芳草 1井侏罗系压力系数为 1.74。前陆隆起区为弱超压—极强超压，如盆参 2井三叠系—侏罗系压力系数为1.5～1.6，盆参2井北侧的莫深1井侏罗系至古生界压力系数为 1.80～2.12（见图8）。因此，准南前陆盆地侏罗系，尤其是中侏罗统及以下多发育强超压体系。

图8 准南前陆盆地中段齐古—吐谷鲁—呼图壁—莫索湾凸起超压体系与天然气聚集关系剖面图（剖面位置见图6）

综上所述，准南前陆盆地超压体系纵向上具有多层系发育、越深越发育、越深规模越大的基本特征，平面上超压体系在前陆冲断带（即山前带）最不发育、前陆坳陷的褶皱背斜带最发育、斜坡带较发育、前陆隆起带的马桥凸起只在中侏罗统及以下发育。

1.1.3.2 超压体系形成机制

前人研究认为准南前陆盆地超压体系的形成机制主要有构造挤压、欠压实、生烃、黏土矿物脱水、水热增压、压力封存箱等[41-43]。本文通过地层压力、构造变形、烃源岩埋藏演化程度等研究认为，应重点讨论区域性超压的形成机制，而不是局限于特殊超压形成机制。

区域性超压体系主要是由欠压实作用与生烃增压作用引起。如古近系—新近系的超压多与泥岩有关，这些泥岩大多没有进入生烃门限，埋深越大，超压的强度越大。构造对这类超压的形成贡献并不大，准南山前带是构造挤压最强烈的区带，第三系没有因为构造挤压而产生超压。坳陷区由于埋深较大，泥岩欠压实形成的超高压普遍存在，尤其该区局部挤压褶皱背斜由于构造应力的作用可形成极强超压区，如霍尔果斯油气藏压力系数可达 2.46。中生界侏罗系—白垩系多处于生烃门限之下，埋深越大超压体系的规模越大。

厚—巨厚层超压体系的形成是多种超压形成机制联合作用的结果。由于上覆地层超压体系可产生区域性的叠置封存作用，从而使坳陷区白垩系及以下地层、斜坡区下白垩统及以下地层、前陆隆起马桥凸起区中侏罗统及以下地层叠置形成巨厚超压体系。如高探 1井自新近系至侏罗系持续发育超压，既有新近系与古近系的欠压实超压体系的叠置封闭作用，又有白垩系与侏罗系的生烃增压作用，两种作用累加形成厚度超过4 000 m的超压地层。又如马桥凸起中下侏罗统生烃增压超压体系叠置封盖了二叠系—三叠系生烃增压超压体系。

由此可知，准南前陆盆地超压体系具有多层系发育、中浅层局限多变、深层—超深层稳定连续且大规模发育的特征，超压体系主要发育于前陆坳陷-前陆斜坡带以及前陆隆起中部的深层—超深层。区域性超压体系的形成主要是欠压实作用与生烃增压作用，厚层—巨厚层超压体系的形成是欠压实、生烃增压与超压叠置封闭等多种超压形成机制联合作用的结果。

1.2 典型前陆盆地超压体系共性特征

由于前陆盆地形成以挤压应力为背景，前缘坳陷具有快速沉降与埋藏、前陆冲断带具有冲断带破坏与线性构造发育、前陆隆起相对稳定等主要特征，因此前陆盆地超压体系发育与形成机制具有一定共性。

超压体系具有多类型与多层位叠置发育的共性特征，其成因与前陆盆地晚期的快速沉降充填与盆地性质的转化相关。川西前陆盆地多套陆相与海相地层发育超压体系且厚层叠置发育（见图2），库车前陆盆地三叠系—古近系发育超压体系且主要在前陆坳陷带—前陆冲断带叠置发育（见图5），准南前陆盆地新生界发育欠压实超压层和中生界发育生烃增压超压层且在前陆冲断带与坳陷区大面积叠置发育（见图7、图8）。

超压体系具有在封闭型冲断构造带线性发育强超压—极强超压的共性特征，其成因与晚期构造的强烈挤压有关。川西坳陷喜马拉雅期构造挤压对封闭体系超压的形成贡献很大，老关庙—柘坝场一带的构造挤压增压可达80%～100%[16]，库车前陆盆地构造挤压形成条带状的强—极强超压带，喜马拉雅期构造挤压形成准南前陆冲断带超压[43]。

超压体系的发育具有前陆坳陷带较强、前陆斜坡—前陆隆起较弱、前陆隆起深层较强的基本特征，其成因主要与前陆坳陷区快速深埋生烃增压与稳定前陆隆起深层超压持续封存有关。川西前陆盆地须家河组快速沉积，至中晚侏罗世快速生烃，形成巨厚强超压地层（见图2）；库车前陆盆地生烃增压作用主要发生在库车坳陷带—山前冲断带深层[29,35]；准南前陆坳陷背斜带超压体系最发育，其成因主要与快速埋藏产生的欠压实作用与快速生烃作用有关[41-43]。

2 前陆盆地超压体系与大气田形成

前人认为超压体系或封存箱顶面附近最有利于油气聚集[2,5]，超压体系是良好盖层[44-45]，超压是油气运移重要动力[41-43]，构造运动使天然气向封存箱外“混相涌流”形成规模次生气藏[16]，超压层内部及其上下都可形成油气藏[29,34]，深层—超深层超压盖层与超大型气田存在着4种不同压力环境下的储盖组合模式[36,46]。按照中国气田规模划分标准，探明天然气地质储量（100～500）×108m3为中型气田、（500～3 000）×108m3为大型气田、（3 000～10 000）×108m3为特大型气田、大于10 000×108m3为巨型气田[47]。由于前陆盆地超压体系多发育在深层—超深层，因此探讨超压体系与天然气地质储量大于500×108m3的大气田形成关系才更有意义。

2.1 超压体系天然气大规模聚集的基本条件

前陆盆地是目前中国陆上天然气大型气田发育的主要区域，如库车前陆冲断带克拉2、克深、迪那、大北等气田[28]，川西前陆冲断带元坝与双鱼石气田及前陆隆起安岳、合川等气田[12,48]，准南前陆坳陷高泉油气藏[40]等，这些都与区域性超压体系发育有密切关系。

2.1.1 烃源岩条件

超压体系内与其下部大规模天然气聚集的首要条件是充足的气源。川西前陆隆起安岳巨型海相碳酸盐岩气田探明储量为11 100×108m3，烃源岩为下寒武统麦地坪组—筇竹寺组泥岩；库车坳陷盐下大气田群探明天然气储量为14 100×108m3，烃源岩主要为侏罗系与三叠系煤系泥岩；准南前陆盆地深层发现的高泉油气藏高探1井日产油 1 213×104m3、日产气 32.17×104m3，展示出大型油气田的苗头[40]，烃源岩主要为侏罗系—二叠系。

2.1.2 储集层条件

超压体系内与其下部大规模天然气聚集的必要条件是发育大型储集体且广泛发育与构造相关的各类圈闭。库车前陆冲断带克拉2、克深、大北等大气田不仅褶皱背斜构造圈闭广泛发育，而且古近系底砂岩—下白垩统巴什基奇克组砂岩厚达150～300 m；川西前陆坳陷剑阁、元坝等须家河组大气区以及前陆隆起区安岳、合川、广安、蓬莱等须家河组大气区砂岩储集层厚40～260 m；安岳巨型气田龙王庙组白云岩储集层在磨溪—龙女寺地区大面积发育，白云岩储集层厚 50～180 m，震旦系灯影组白云岩储集层厚100～450 m[12]。

2.1.3 封盖条件

超压体系内与其下部大规模天然气聚集的重要封盖条件是超压体系的稳定与完整发育。高石梯—磨溪—龙女寺地区为长期继承性古隆起，构造相对稳定，深层超压体系受中生界须家河组—侏罗系自身封存型超压体系与中下三叠统盐膏层塑性超压封存型超压体系的双重封堵得以形成巨型天然气聚集区，探明天然气地质储量超过13 000×108m3。反之，与之相邻的威远构造是喜马拉雅晚期强烈构造运动褶皱隆升而成，失去了须家河组与侏罗系的超压封盖与塑性盐膏层的超压封堵，仅在威远震旦系形成了探明天然气地质储量约401×108m3中型气田[24]。准南前陆盆地高泉构造只在超压系统内发育断裂，下伏白垩系—侏罗系聚集了大规模油气[40]；而吐谷鲁构造断裂切穿了白垩系—侏罗系与古近系超压体系，仅在古近系紫泥泉子组发育小型油藏。因此，超压体系的稳定性与完整性对大气田的形成十分关键。

2.2 超压体系与天然气大规模聚集规律

前人认为油气多聚集于超压体系的底部或上覆常压地层中，在超压体系内部也有一定的聚集，只是形成的油气藏稳定性较差，但本文研究认为不尽然。

受输导体系的控制，在超压体系内大气田常发育于前陆冲断带断裂系统中上部。库车前陆冲断带克拉2及克深等大气田发育于切穿超压体系内部源储的断裂系统顶部（见图5），川西前陆冲断带双鱼石气藏发育于切穿超压体系下部的断裂系统中上部栖霞组—茅口组（见图2），准南前陆盆地西端前陆冲断带高泉油气藏发育于切穿超压体系中下部的断裂体系顶部侏罗系—白垩系（见图7）。

受超压封盖的控制，大气田常发育于超压体系内部或底部的常压或相对低压区。川西前陆隆起区安岳震旦系特大型气田灯影组二段气藏与灯影组四段气藏都是常压气藏，压力系数为1.07～1.10，而上覆巨厚层超压地层的压力系数多为 1.4～2.2（见图3）。川西前陆深层—超深层双鱼石二叠系白云岩气藏、元坝二叠系—三叠系礁滩气藏的压力系数明显低于超压体系中的上下地层（见图2），其中双鱼石栖霞组气藏压力系数为1.36～1.37，上覆茅口组压力系数为1.8，下伏泥盆系压力系数为1.48～1.65。

受源储的控制，超压体系内的大气田常发育于距烃源较近且储集体规模大的区域。安岳大气田震旦系气藏赋存于下寒武统筇竹寺组优质厚层烃源岩之下，下寒武统龙王庙组气藏发育于该套烃源岩之上。川中超压体系上部须家河组烃源岩发育，安岳须家河组形成了压力系数为 1.4～1.6的须二段大型致密气藏，探明天然气地质储量超过2 000×108m3。川中巨型超压体系内部龙王庙组储集层主要发育在磨溪地区，其他层位都因储集体规模较小只发育中小型气藏。

2.3 超压体系发育区大气田有利领域初步预测

中国陆上典型前陆盆地中虽然已经发现了多个大型—巨型天然气田，但本文认为还有新领域值得重视，如川西前陆盆地封存型超压体系内的前陆隆起—斜坡区海相碳酸盐岩与坳陷带中北部中生界致密砂岩气、库车前陆盆地前缘三角带盐下白垩系砂岩与前陆坳陷侏罗系—三叠系致密砂岩、准南前陆盆地深层—超深层等均是天然气大规模聚集的重要新领域。

3 结论

中国中西部典型前陆盆地区域性超压体系发育与形成机制各具特色。川西前陆盆地现今区域性超压体系主要受喜马拉雅期构造运动与超压封存作用控制，具有巨厚层连续与分区差异发育的规律；库车前陆盆地区域性超压体系主要受盐膏塑性超压封闭与生烃增压作用控制，由盐膏层及以下地层双超压体系叠合而成；准南前陆盆地区域性超压体系主要受欠压实与生烃增压作用控制，具有多层系发育、中浅层局限多变、深层—超深层稳定连续且规模大的特征。超压体系存在多类型超压与多层位超压叠置发育、前陆坳陷带发育强超压、封闭性前陆冲断构造带线性发育强超压—极强超压、前陆隆起区深层发育强超压—极强超压等共性特征。

超压体系及其以下大气田形成必须同时具备大规模烃源岩、大规模储集体与稳定完整的区域性超压体系等 3个重要条件。大气田常发育于超压体系内断裂系统的中上部、超压体系内或底部常压与相对低压区、超压体系内近源且储集层大规模发育区。超压体系对流体的封存与封盖都是区域性的，有利于深层与超深层大型气田的形成。

川西前陆盆地前陆隆起—斜坡区海相碳酸盐岩与坳陷带中北部中生界致密砂岩气、库车前陆盆地前缘三角带盐下白垩系砂岩与前陆坳陷侏罗系—三叠系致密砂岩、准南前陆盆地深层—超深层均是天然气大规模聚集的重要新领域。