譚紹泉，曾治平，宮亞軍，閔飛瓊，陳雪

（中國石化勝利油田分公司西部新區(qū)研究中心，山東 東營257200）

0 引言

經(jīng)典成烴演化理論認(rèn)為，溫度與時間是烴源巖成烴演化的2 大基本要素，且兩者之間相互彌補(bǔ)［1］。隨著含油氣盆地勘探程度的逐漸增強(qiáng)，盆地洼陷深部儲層油氣勘探日趨重要。深洼區(qū)烴源巖的成烴演化與經(jīng)典成烴理論發(fā)生了一些矛盾［2-5］，而這種現(xiàn)象往往伴隨地層超壓的出現(xiàn)。然而，超壓對烴類演化是否具有內(nèi)在的影響作用，國內(nèi)外學(xué)者之間的觀點(diǎn)存在較大差異［1，4-6］。

準(zhǔn)噶爾盆地腹部中生界地層發(fā)育多套含油層系，儲層內(nèi)異常高壓普遍發(fā)育，反映油氣運(yùn)移充注過程伴隨著異常高壓的演化過程。古地層壓力恢復(fù)結(jié)果證實，在不同成藏關(guān)鍵期，油氣的運(yùn)移充注與地質(zhì)歷史時期地層壓力的積累和釋放呈現(xiàn)幕式演化規(guī)律。同時，儲層原油地球化學(xué)測試結(jié)果也反映有機(jī)質(zhì)成烴演化過程受到異常高壓演化的影響。筆者結(jié)合國內(nèi)東部超壓盆地研究方法，對準(zhǔn)噶爾盆地深層超壓在成烴成藏過程的影響作用進(jìn)行探討。

1 現(xiàn)今地層壓力特征

準(zhǔn)噶爾盆地昌吉凹陷普遍發(fā)育深層超壓系統(tǒng)［7-9］，所有探井在深層都鉆遇了超壓（壓力系數(shù)大于1.2）。DST 實測壓力、測井資料和地震信息數(shù)據(jù)綜合分析表明：盆地腹部4 個區(qū)塊中生界地層現(xiàn)今3 800～5 500 m深度上開始發(fā)育超壓，最大壓力系數(shù)達(dá)2.1，接近于靜巖壓力（見圖1a），不同區(qū)塊超壓頂界面深度存在較大的差異，但在深度剖面上，壓力均可劃分出淺層常壓、壓力過渡帶和深層超壓3 層結(jié)構(gòu)； 超壓頂界面在區(qū)域上近似于一個向南傾斜的穿層曲面（見圖1b），與區(qū)域地層的產(chǎn)狀一致，但小于地層的傾斜幅度，從各個地區(qū)超壓頂界面深度范圍來看，沙窩地地區(qū)超壓頂界面對應(yīng)層位是三工河組（J1s），莫西莊地區(qū)對應(yīng)層位是八道灣組（J1b），征沙村地區(qū)對應(yīng)層位是三工河組（J1s），而永進(jìn)地區(qū)對應(yīng)層位是西山窯組（J2x）；中2、中4 區(qū)塊地層超壓頂界面對應(yīng)層位是八道灣組（J1b），反映超壓頂界面主體在中生界侏羅系中下段開始發(fā)育。

2 異常高壓與烴類演化

有機(jī)質(zhì)成烴演化是不可逆的一個過程。隨著埋藏深度增大，地層溫度逐漸升高，其鏡質(zhì)體反射率Ro逐漸增大，由低熟進(jìn)入成熟，再進(jìn)入高熟階段，直至干氣階段。在實際自然條件下，經(jīng)常發(fā)生構(gòu)造抬升，受沉積間斷地層剝蝕，鏡質(zhì)體反射率保持穩(wěn)定，但不能出現(xiàn)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。隨著越來越多的盆地的油氣勘探，地層超壓與油氣分布關(guān)系日益受到重視。超壓對烴源巖成烴演化過程的影響，國內(nèi)外學(xué)者存在3 種不同的觀點(diǎn)：一是認(rèn)為超壓對烴類演化過程起到抑制作用［2，6］；二是認(rèn)為超壓對烴類演化過程起到促進(jìn)作用，即超壓的存在加速了烴類演化［5］；三是認(rèn)為超壓的發(fā)育對烴類演化過程沒有明顯影響［4-5］。

準(zhǔn)噶爾盆地現(xiàn)今為典型的冷盆，地溫梯度低（腹部約22.7 ℃/km）。成1 井巖心樣品分析顯示，4 912.5 m的Ro值為0.77%，而依據(jù)傳統(tǒng)熱演化模式計算該深度對應(yīng)的Ro值為0.80%，反映異常高壓對鏡質(zhì)體反射率的影響沒有明顯的響應(yīng)特征。但從熱解峰溫與深度的變化特征來看，異常高壓頂界面以下有機(jī)質(zhì)熱解峰溫變化小，主要集中在435～445 ℃，其變化規(guī)律難以說明超壓是否對烴類演化產(chǎn)生影響。利用地球化學(xué)生標(biāo)參數(shù)的演化，可以較為明顯地說明異常高壓對有機(jī)質(zhì)熱演化反應(yīng)過程的影響作用［2-3］（見圖2）。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地腹部實測壓力剖面與超壓頂界面特征

在正常的地質(zhì)歷史演化過程中，生標(biāo)參數(shù)∑C21-/∑C22+和C21+22/C28+29在深度剖面上具有相似的變化特征，即隨著深度增大，其值表現(xiàn)為逐漸降低的趨勢。而在實際地質(zhì)條件下，對比地層壓力在深度的變化特征表明：在淺層常壓環(huán)境下，生標(biāo)參數(shù)與傳統(tǒng)生烴演化過程具有一致性；在超壓背景下，生標(biāo)參數(shù)出現(xiàn)異常，即隨著深度增大，參數(shù)值逐漸增大，與有機(jī)質(zhì)的正常熱演化趨勢恰恰相反。這說明異常高壓對有機(jī)質(zhì)熱反應(yīng)過程可能存在一定的抑制作用。

圖2 準(zhǔn)噶爾盆地成1 井地層壓力與生標(biāo)參數(shù)剖面

3 異常高壓與儲層成巖演化

在成烴演化過程中，地層壓力發(fā)生規(guī)律性變化，隨著有機(jī)質(zhì)成烴演化過程的展開，油氣隨著壓力的變化逐漸向外排放，儲層也可能受到異常高壓的影響。目前國內(nèi)外較為統(tǒng)一的觀點(diǎn)認(rèn)為，早期超壓的形成過程會對儲層物性產(chǎn)生保護(hù)作用，即在超壓作用下，儲層砂巖可以較好地保存孔滲條件，對于油氣的輸導(dǎo)、儲集具有非常重要的實際意義［10-11］。

正常條件下，隨著深度增加，成巖作用逐漸增強(qiáng)，黏土礦物的轉(zhuǎn)化表現(xiàn)出一定的規(guī)律性，儲層砂巖的孔滲條件也表現(xiàn)出類似規(guī)律，即隨著深度增加，伊利石逐漸減少，孔隙度逐漸減小。盆地腹部淺層成巖特征表現(xiàn)為正常演化特征，進(jìn)入異常高壓層段，黏土礦物的轉(zhuǎn)化出現(xiàn)異常，同時對應(yīng)層段的儲層砂巖物性也明顯變好（見圖3）。在超壓層段，儲層砂巖的物性存在較大變化空間，說明深部超壓環(huán)境下儲層砂巖依然具有較好的孔滲條件［12-14］（見圖3）。

圖3 準(zhǔn)噶爾盆地成1 井地層壓力與成巖作用的關(guān)系

異常高壓對于儲層的改造作用實際上包含了早期超壓對儲層原始孔隙的保護(hù)和保存，同時也包括了晚期超壓封存箱內(nèi)有機(jī)質(zhì)熱演化反應(yīng)形成的有機(jī)酸持續(xù)對儲層的改造形成的次生孔隙，最終形成現(xiàn)今的儲層孔滲特征。而這種現(xiàn)今孔滲條件較好的深部優(yōu)質(zhì)儲層，則是腹部深層油氣勘探的首要目標(biāo)［15-16］。

4 異常高壓演化與油氣充注過程

4.1 地層壓力演化與成藏關(guān)鍵期油氣充注的配置

要明確超壓與油氣充注過程的關(guān)系，首先要明確地層壓力在地質(zhì)歷史時期的演化規(guī)律，以及關(guān)鍵成藏期油氣充注過程地層壓力的變化趨勢。通過對比同期鹽水包裹體與烴類包裹體計算古地層壓力方法，恢復(fù)地史時期地層壓力演化趨勢，明確劃分了早期超壓積累階段、中期超壓釋放階段和晚期超壓積累階段。

結(jié)合前文埋藏史、排烴史分析結(jié)果，地史時期地層壓力演化的3 個階段與盆地腹部早二疊系P1f 烴源巖油氣充注、中二疊系P2w 烴源巖油氣充注和侏羅系烴源巖生烴演化過程的3 個階段完全吻合。這從另一個方面說明了地層壓力特別是異常高壓在成烴演化和油氣充注過程中的重要作用： 早二疊系P1f 烴源巖受快速沉積作用影響，在高溫條件下快速成烴，在侏羅系早中期開始向外排放，壓力逐漸釋放； 但隨后中二疊系P2w 烴源巖也進(jìn)入生烴門限，延緩了地層壓力的減小幅度，隨著中二疊統(tǒng)烴源巖進(jìn)入生烴高峰，在早白堊紀(jì)晚期—晚白堊紀(jì)早期進(jìn)入排烴高峰，地層壓力迅速釋放后減小，表現(xiàn)出地層壓力對油氣充注過程的控制作用。新近紀(jì)晚期，隨著侏羅系烴源巖的成熟度增加，進(jìn)入生烴門限，在上部封閉層的作用下，地層壓力逐漸增加，最終形成現(xiàn)今盆地腹部地層壓力分布特征。

4.2 超壓與隱性輸導(dǎo)通道形成條件

準(zhǔn)噶爾盆地腹部地層埋藏厚，油藏埋深大（3 500 m 以上），且大部分處于超壓背景下。深部二疊系烴源巖形成的油氣如何穿過近3 000 m 厚的蓋層在侏羅系儲層聚集成藏［12，14，17］的問題，一直是準(zhǔn)噶爾盆地腹部油氣勘探的難點(diǎn)。通過古地層壓力的恢復(fù)（見圖4），建立目的層不同時期地層壓力的演化特征，利用流體勢方法，計算深部不同地層的超壓強(qiáng)度，對比不同地層的破裂壓力值，建立深部儲層裂縫地質(zhì)模型，從而明確不同超壓強(qiáng)度與裂縫發(fā)育之間的相關(guān)性。

腹部地區(qū)地層普遍發(fā)育超壓—強(qiáng)超壓，如成1 井在5 036.5～5 328.5 m，地層壓力達(dá)88.520～97.250 MPa，壓力系數(shù)為1.78～1.86；董2 井在5 328.9～5 335.6 m 層段發(fā)育超壓108.174 MPa，壓力系數(shù)高達(dá)2.07。這樣的壓力條件，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了地層的破裂壓力，容易在上覆地層的薄弱區(qū)塊形成一系列垂向裂縫，成為油氣垂向運(yùn)移通道，在淺層斷層與連通性砂體溝通作用下，在深部儲層形成一系列巖性為主的隱蔽油氣藏［18-21］。但超壓引起的天然水力破裂縫發(fā)育局限，隨著壓力的快速釋放，裂縫容易閉合，在超壓發(fā)育過程中，表現(xiàn)為幕式特征，這種裂縫隱蔽性強(qiáng)，在地震上識別難度較大。

4.3 超壓頂面與現(xiàn)今油氣分布

超壓頂界面上下多是油氣藏聚集的有利區(qū)域。近年來，超壓對油氣分布的控制作用得到了廣泛重視，關(guān)注的焦點(diǎn)之一是不同壓力環(huán)境油氣的相對豐度，即特定超壓盆地中油氣田數(shù)或油氣儲量在不同成藏組合中的分布。隨著超壓盆地油氣勘探的深入，一些沉積盆地超壓與油氣的分布表現(xiàn)出一定的規(guī)律。

圖4 盆地腹部侏羅系地層壓力地史演化趨勢

準(zhǔn)噶爾盆地腹部已鉆探井45 口，通過對比部分探井含油層系與超壓頂界面距離的關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)今油氣分布主要集中在超壓頂界面上、下200 m 附近，這與斷裂發(fā)育程度、儲層物性發(fā)育程度、超壓頂界面壓力釋放均存在密切聯(lián)系。結(jié)合這個規(guī)律，準(zhǔn)中地區(qū)可以集中于超壓頂界面上下的有效儲層優(yōu)先勘探，這對該區(qū)增儲上產(chǎn)具有直接的現(xiàn)實意義。

5 結(jié)論

1）準(zhǔn)噶爾盆地勘探目的層系普遍發(fā)育異常高壓，從現(xiàn)今勘探程度上，可以將壓力系統(tǒng)劃分為上部的靜水壓力系統(tǒng)，主要為白堊系及以上地層，油氣顯示情況較差；中部的壓力過渡帶，侏羅系頂，壓力系數(shù)在1.4～1.6；下部的強(qiáng)超壓系統(tǒng)，壓力系數(shù)大于1.7，油氣顯示豐富，也是腹部主要勘探層段。

2）腹部深層異常高壓環(huán)境烴源巖成烴演化受到一定程度的抑制作用，而在超壓背景下，生標(biāo)參數(shù)出現(xiàn)異常，即隨著深度的增大，參數(shù)值逐漸增大，與有機(jī)質(zhì)的正常熱演化趨勢恰恰相反。

3）腹部深層往往存在儲層物性明顯較好的層段，對比異常高壓形成演化過程，早期超壓對深部儲層物性具有較好的保護(hù)作用，且晚期超壓封存箱內(nèi)有機(jī)質(zhì)熱演化反應(yīng)形成的有機(jī)酸持續(xù)對儲層的改造形成的次生孔隙。

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