咸化湖盆条件下盐类对地层超压的作用机制研究

Previous research shows that the origin and distribution of formation overpressure are mainly controlled by several factors including disequilibrium compaction, hydrocarbon generation, tectonic compression and diagenesis. These factors are influenced by salt component and concentration in saline lacustrine basins, but it is not clear how salts affect formation overpressure via these factors. Aiming at the effect mechanism of salts on formation overpressure, this project will take western Qaidam Basin as the typical area of saline lacustrine basin and formation overpressure to establish spatial relationship between salts and overpressure by field geological survey and laboratory test analyses; conduct physical and numerical simulation to probe the effect mechanism of salts on formation overpressure, including fluid volume change during the process of hydrocarbon generation and diagenesis influenced by salts, compression stress change during disequilibrium compaction and tectonic compression by salts; use analogical and statistical method to establish quantitative or semi-quantitative model to predict formation overpressure by salts and their concentration. The achievements will enrich Chinese continental petroleum geology theory and promote progress for petroleum exploration in saline lacustrine basins.

前人研究表明地层超压形成与分布的主要影响因素包括不均衡压实作用、有机质生烃作用、构造挤压作用、成岩作用等，在咸化湖盆条件下这些因素又受到盐类成分及浓度的影响，而盐类如何通过这些因素影响地层超压尚不明确。针对咸化湖盆盐类对地层超压的作用机制这一科学问题，通过野外地质调查和实验室分析测试，以咸化湖盆和地层超压发育典型地区——柴达木盆地西部为解剖对象，建立盐类与地层超压空间分布关系的地质模型；以不同盐类成分及浓度条件下的地层超压形成物理模拟和数值模拟实验为关键技术，探讨盐类对地层超压的作用机制，包括生烃作用和成岩作用中盐类对流体体积变化的影响机制、不均衡压实作用和构造挤压作用中盐类对压应力变化的影响机制；采用类比与统计分析相结合的研究方法建立盐类成分及浓度预测地层超压的定量和半定量模型。本项目成果将进一步丰富我国陆相石油地质理论，促进咸化湖盆油气勘探。

地层超压是世界上很多含油气盆地普遍存在的现象，而含油气盆地中地层超压分布及形成机制一直是油气勘探评价中的热点问题。前人在研究超压时较少考虑地层中的特殊矿物，如盐类矿物如何影响地层超压的发育？柴达木盆地西部是我国典型的陆相咸化湖盆，发育氯化盐、碳酸盐、膏盐等多种盐岩类型，盆地超压的分布具有层位多，范围广的特点，为研究盐类对地层超压的作用机制提供了有利的条件。本次研究明确了研究区主要层位的盐类和超压发育特征，厘清了研究区的超压成因机制，建立了盐类条件下流体体积变化主导和压应力变化主导的半定量或定量超压预测模型。主要认识包括：（1）对研究区盐类与超压分布特征的叠合特征研究发现，柴达木盆地西部新生界地层压力系数整体在西部相对较高，东部较低，高压力系数区域与氯离子含量高值区迁移规律相似，逐渐向北、向东迁移；（2）对柴达木盆地西部英西、油泉子和大风山3个典型构造带的超压成因研究发现不均衡压实、构造挤压和生烃作用是盆地超压主控因素；（3）结合数值模拟手段，通过典型单井的埋藏史、构造演化史、生烃史和超压演化史的耦合关系划分了研究区的超压阶段；（4）采用类比与统计分析相结合的研究方法，建立盐类条件下流体体积变化主导和压应力变化主导的半定量或定量超压预测模型。