盆地埋藏史分析

1盆地埋藏史分析盆地分析基础：第三讲：五史分析主讲：何登发合讲：何金有中国地质大学（北京）2012.112/40含油气盆地分析流程和研究方法框架图3/40盆地分析与模拟的主要内容

运聚史综合评价生烃史排烃史地史热史“五史”模拟六个模型石油地质过程/成藏动力学过程“五史”是一个相互联系的有机整体4/40压实作用与孔隙度变化规律地层压力埋藏史恢复剥蚀因素埋藏史分析5/40压实作用与孔隙度变化规律压实脱水过程：1、Powers

二阶段2、Burst

三阶段3、Perry&Hower

四阶段6压实作用与孔隙度变化规律压实作用脱水阶段粘土矿物排水量%孔隙度%地层压力早期快速孔隙水纯蒙脱石64.770~35正常早期稳定过剩层间水纯蒙脱石13.535~25正常晚期突变第三层间水蒙伊混层21.125~10异常高压晚期紧密最后层间水纯伊利石0.710~5正常泥岩压实阶段及其特征78/40（1）压实作用与孔隙度变化规律埋藏史的模型9/40压实作用是最重要的成岩后生作用埋藏史的模型机械压实：厚度减小，孔隙度降低，密度增大，波速增高压实作用胶结作用溶蚀作用交代作用重结晶作用破裂作用成岩后生作用孔隙度减小孔隙度增加10/40孔隙度与深度的关系=0*

exp(-CZ)

0——地表孔隙度；

C——压实系数。欠压实层孔隙度变化

分层分段处理次生孔隙度变化

统计建模（1）机械压实作用与孔隙度变化规律埋藏史的模型1112（5.1）（5.2）（5.3）孔隙度方程积分深度方程1314/23压实作用与孔隙度变化规律地层压力埋藏史恢复剥蚀因素埋藏史分析15/40地层压力地层压力：作用在地层孔隙中流体上的压力，即孔隙流体压力，单位：Pa(＝kg/(m·s2),N/m2)或MPa。正常压力：正常压实带的孔隙流体压力

p=D.

f

.

g式中，

p：地层压力，Pa；D：上覆岩层厚度，m；

f：流体密度，kg/m3;g：重力加速度，9.81m/s2.

异常压力：欠压实（超压）带的流体压力

p

=D.

f

.

g＋pa式中，

Pa：超压，Pa16/40地层压力（1）静岩压力：上覆岩层的重量（骨架、流体）引起的压力，也叫上覆岩层压力。

p0=D[(1

-

)

s+w].

gp0=phy+

δ式中，p0：静岩压力，Pa；

s

：骨架（基质）密度，kg/m3

；

w：流体密度，kg/m3;

：孔隙度，小数；phy：静水压力，Pa；

δ

：骨架压力，Pa.与地层压力有关的概念（2）静水压力：地层连通静水柱的重量造成的压力，也叫孔隙流体压力。

phy

=D.

w.g

17/40地层压力（3）骨架压力:

上覆岩层固体颗粒的重量造成的压力，其值等于静岩压力与静水压力之差。

δ=p0

-

phy

（4）有效压力:

正常压实过程中起实际承受作用的那部分骨架压力，其值等于静岩压力与地层压力之差。

peffect

=

p0-

p正常压实：peffect

=

δ欠压实：

peffect

<δ（5）压力系数:

地层压力与静水压力之比。（6）压力梯度:

单位埋深地层压力的增量。18/40地层压力的分类压力梯度，kPa/m<9.289.28-10.4110.41-13.58>13.58<0.90.9-1.11.1-1.4>1.4异常低压常压高压异常高压地层压力压力分类压力系数19/40压实作用与孔隙度变化规律地层压力埋藏史恢复剥蚀因素埋藏史分析20/40埋藏史恢复回剥技术：由今溯古的恢复地层埋藏史的反演模拟技术超压技术：从古到今恢复古地层压力史的正演模拟技术常用的两种技术：21/40孔隙度变化是不可逆性的；同一地层（同一井点）只遭到一次剥蚀；已知剥蚀厚度、剥蚀时间；已知孔隙度随深度的变化。1)回剥技术（backstripping）应用条件：适用于正常压实的地区或地层段！基于沉积压实原理，随着埋藏深度的增加，地层的上覆盖负载也增加，导致孔隙度变小，体积变小。假定地层在沉降过程中横向不变，而仅是纵向变化，则地层体积变小就归结为地层厚度变小。再根据地层的骨架厚度始终不变的假设，求取同一地层在不同时期的埋深技术思路是：各地层在保持其骨架厚度不变的条件下，从今天盆地分层现状出发，按地质年代逐层剥去，直至全部剥完为止。基本原理：22/40一般情况下，孔隙度与深度关系服从指数函数分布：式中，φ—任意埋深y下的地层孔隙度

φ0—地层在地面上的孔隙度

c—与岩性有关的常数，表示孔隙度随深度呈指数递减的速率脱压实概念模型（据Allen等，1990）1)回剥技术（backstripping）23/40已知目标层顶、底界埋深，求骨架厚度：式中，hs─地层的骨架厚度，m；

Z1─地层的顶界深度，m；

Z2─地层的底界深度，m；

φ(Z)─地层的孔隙度—深度曲线，小数；

φ0i─地层中第i种岩性的地表孔隙度，小数；

Ci─地层中第i种岩性的压实系数，m-1；Pi─地层中第i种岩性的含量，小数；n─地层的岩性总数。回剥公式回剥技术（backstripping）24（5.1）（5.2）（5.3）（5.4）（5.5）（5.6）孔隙度方程积分深度方程积分变换每一层厚度2526（5.7）（5.8）（5.9）（5.10）（5.11）（5.12）27（5.13）（5.14）（5.15）每一层的厚度28孔隙度变化是不可逆性的；同一地层沉积速率（或剥蚀速率）相等；同一地层（同一井点）只遭到一次剥蚀；已知剥蚀厚度、剥蚀时间；已知孔隙度随深度的变化。分段回剥技术前提条件

29已知目标层顶、底界埋深，求骨架厚度；已知目标层顶界埋深和骨架厚度，求地层厚度；最顶层埋藏史恢复。分段回剥技术技术准备

30分段回剥技术恒定骨架厚度法31分段回剥技术变骨架厚度法I

32分段回剥技术变骨架厚度法II

33/40回剥柱状图回剥技术（backstripping）34/40回剥技术（backstripping）埋藏史和Ro史图35/40

钻井岩心资料估算古水深范围（据Allen等，1990）沉积体几何形态与古水深关系古水深及海平面变化校正回剥技术（backstripping）36/402)超压技术（overpressure）超压：地层中超出静水压力的那部分压力，也叫过剩压力，是盆地演化过程中由于地层的非均质性、不均衡压实和不均一成岩作用的必然产物。超压产生的条件：盆地隆升盆地沉降异常低压异常高压地层剥蚀地层降温孔隙体积收缩天然气扩散…不均衡压实构造挤压大量生烃蒙脱石脱水地层增温岩石胶结…37/40超压技术（overpressure）超压技术适用于异常压实或欠压实的地层！从地表开始，计算一个地层的古超压史，同时算出相应的古厚度史，一直计算到今天。这个古厚度史可能与实际厚度不一致，这时调整计算该地层的骨架厚度，进行第二次从古到今的计算；直至古厚度史的今天值与实际厚度吻合。超压技术所用的关键参数是渗透率，更确切地说，是超压地层的顶界和底界的渗透率。超压计算的数学模型包括古超压方程和古厚度方程两部分。技术思路：38/40古超压方程超压技术（overpressure）式中，H

─上覆地层总厚度，m；h

─地层的古厚度，m；

hs─地层的骨架厚度，m；t─埋藏时间，s；

φ─地层的孔隙度，小数；φ1─地层顶界的孔隙度，小数；

φ─地层的平均孔隙度，小数;

C─地层的平均压实系数，m-1；

ρs─厚度H中骨架的平均密度，kg/m3；

ρf─厚度H中流体的平均密度，kg/m3；ρf─地层中点流体的密度，kg/m3；

39/40古厚度方程

超压技术（overpressure）式中，h

─地层的厚度，m；

t─埋藏时间，s；

K1─地层顶界的渗透率，μm2；K2─地层底界的渗透