地壓系統

地溫和地層壓力是含油氣盆地內控制油氣生成和演化的兩個最基本的物理參數，它們構成地下地溫—地層壓力系統。在該系統中，地溫與地層壓力保持直線關係。含油氣盆地一般包含若干個直線狀的地溫—地層壓力系統，這些直線狀的系統又在垂向構成複式溫—壓系統。複式溫—壓系統可分為高壓型和低壓型兩類。

基本介紹

• 中文名：地溫-地壓系統
• 外文名：geotemperature- geopressure systems
• 構成：地溫、地層壓力
• 特點：地溫與地層壓力保持直線關係
• 組合：複式溫—壓系統
• 複式溫—壓：高壓型和低壓型兩類

簡介

地溫一地壓系統作為盆地流體動力場的耦合。直接控制著油氣的運移和聚集。

盆地

在中國不同類型含油氣盆地中，地溫一地壓系統特徵存在很大差異，依據含油氣盆地深部和淺部溫壓系統的斜率關係。劃分出3大類地溫一地壓系統模式：高壓型複式溫壓系統模式( 淺部地層壓力為靜水壓力、深度地層壓力表現為高壓異常) 、低壓型複式溫壓系統模式( 淺部地層壓力為靜水壓力、深度地層壓力表現為低壓異常) 和單一型溫壓系統模式( 淺部與深部地層壓力均為靜水壓力) 。

（1）高壓型複式溫壓系統

高壓型複式溫壓系統內，淺層系統的斜率分布範圍較窄，地區差異小；深層系統的斜率分布範圍很寬，地區差異較大。

（2）低壓型複式溫壓系統

低壓型複式溫壓系統內，淺層系統的斜率分布範圍較寬，地區差異很大；深層系統的斜率分布範圍較窄，地區差異相對較小。低壓型複式溫壓系統內深淺部地層連通性較差，在垂向斷裂附近，淺層流體具有向下運移的趨勢。

（3）單一型溫壓系統

單一型溫壓系統深、淺層系統的斜率一致且分布比較集中，地區差異不明顯。單一型溫壓系統內深淺部地層連通性很好，流體垂向運移動力不足。

克拉通盆地

在中國3大類含油氣盆地中，伸展型盆地主要發育高壓型複式溫壓系統，低壓型複式溫壓系統次之；擠壓型盆地以高壓型複式溫壓系統為主，也有低壓型複式溫壓系統發育；克拉通盆地發育低壓型復武溫壓系統或高壓型複式溫壓系統。

歷史背景

地層壓力是地下流體動力場的最直接表達。

在20世紀80年代提出的“含油氣系統”概念中，Magoon就認為油氣運移子系統主要受包括壓力和溫度合成關係在內的物理作用控制。

含油氣系統

而90年代的“流體壓力封存箱”理論則將地下地層單元按地層壓力劃分為不同的水動力系統，不同的水動力系統之間靠密封層隔開，彼此間的流體壓力不能相互連通。地下地層壓力隨埋深增加表現出各種不同的特徵，可以是異常高壓，或者是異常低壓，甚至是靜水壓力。在異常壓力研究中，超壓與油氣分布的關係尤為密切，全球約有三分之一的油氣田表現出超壓特徵。但在低壓系統中也可以發育各種油氣藏，異常低壓流體封存箱的形成演化及負壓的成因對低壓油氣藏的運聚成藏起著重要的控制作用。

在中國各典型合油氣盆地中異常地層壓力普通存在，不同類型的含油氣盆地從古生代到新生代地層壓力有增大的趨勢。

比較而言．前陸盆地多以異常高壓油藏為主，克拉通盆地油藏壓力多見低壓或輕微超壓，裂谷盆地異常低壓油藏也有一定分布。

基本概念

如果把地下溫度與地層壓力作為一個整體．那么含油氣盆地的地溫—地壓系統基本屬於一種封閉系統。

在這個系統內，地層溫度與孔隙流體壓力具有獨特的關係．而相鄰系統之間只有能量傳遞，而無物質交換．系統內的熱能(由地溫控制)和機械能(由地層壓力控制)特徵將影響地層孔隙中流體的溫度—壓力特性。將含油氣盆地內部地層溫度與地層壓力輻合而成的這祥一個封閉系統稱為地溫—地壓系統。

地層壓力

在每一個這樣的“封閉系統”內．地層溫度與地層壓力保持直線關係，其數學表達式為：

式中：T為地層溫度，℃；p為地層壓力．MPa；K、L為常數。對於不同的溫壓系統．溫壓直線關係的斜率一般不同。

含油氣盆地在縱向上一般具有兩個或兩個以上的溫壓系統，通常包括一個淺層溫壓系統和至少一個深層溫壓系統，不同溫壓系統在縱向上炭現出一種”折線模式”。淺層溫壓系統的地層壓力呈正常靜水壓力狀態，而深層溫壓系統的孔隙流體壓力為異常壓力，淺層溫壓系統與深層溫壓系統共同構成一個複式溫壓系統。

沉積盆地存在3類溫壓系統，即高壓型複式溫壓系統(淺部地層壓力為靜水壓力、深部地層壓力表現出高壓異常)、低壓型複式溫壓系統(淺部地層壓力為靜水壓力，深部地層壓力表現為低壓異常)以及單一型混壓系統(淺部和深部地層壓力都為靜水壓力)。對於同一類型的含油氣盆地．三大類地溫—地壓系統可能都存在。

中國含油氣盆地地層壓力特徵

中國三大類含油氣被地地層壓力縱向分布比較複雜，深、淺層壓力變化比較大，異常高壓和異賞低壓起始深度變化也比較大。

由於受地層年代、埋深、構造部位、過壓實和欠壓實等多種地質因素和地質過程的影響，三大類盆地深層既可以是異常高壓，也可以形成異常低壓，甚至還可以是靜水壓力環境，而且在縱向上受不同流體分割單元的控制，異常高壓和異常低壓在縱向上交替出現的現象十分常見。對於油氣儲層而言，同樣可以是高壓儲層(如東營凹陷沙三段、柴達木盆地下乾柴溝組)也可以是低壓儲層(如惠民凹陷沙二段、鄂爾多斯盆地延長組)。

鄂爾多斯盆地

在中國的含油氣盆地中，伸展型盆地異常高壓和異常低壓都大量存在，異常高壓的發育與其具有較高的地溫梯度有直接的關係，高地溫梯度有利於油氣的生成和地層流體體積的膨脹，從而導致地層壓力增大。而異常低壓的形成則主要泥於盆地本身活躍的構造運動，抬升剝蝕和斷裂的發育導致了地層壓力的釋放。

吐哈盆地

擠壓型盆地由於發育在擠壓應力背景之下，普遍具有較高的地層壓力，但異常低壓也有分布(如吐哈盆地台北凹陷)，這與其所處的構造部位以及低溫背景有很大關係。克拉通盆地地層壓力具有整體性特徵，異常地層壓力受到盆地整體地質過程的影響，如鄂爾多斯盆地早自愛世以來的大規模整體拾升，造成盆地卸裁強壓，而且後期的地溫調整後。盆地整體地溫梯度明顯降低也是低壓產生的主要原因之一，對於四川盆地．高壓的形成主要是低密度天然氣的生成，儲層的緻密化是超壓得以保存的原因。

儘管中國三大類盆地異常壓力在縱向上的分布特徵比較複雜，但異常高壓和異常低壓在起始深度上卻具有明顯的特徵，異常低壓出現的深度大都比較淺．除了吐哈盆地台北凹陷異常低壓出現的起始深度(2500 m)比較深外．其他盆地或者凹陷的異常低壓起始深度都不超過1500 m(大民屯凹陷)；而所有盆地或凹陷異常高壓出現酌起始深度卻比較深，除駕歐海盆地中央凹陷帶(1480m)外，其他盆地或者凹陷異常高壓起始深度都大於1500m。