二连盆地异常低压成因机理探讨

1 二连盆地异常低压特征
二连盆地位于我国内蒙古自治区的中北部 , 东 起大兴安岭 , 西到乌拉特中后联合旗一带 , 南界为阴 山山脉北麓 , 北至中蒙边界 , 东西长约 1 000 km , 南 北宽 20 ～ 220 km, 总面积约 10 ×104 km2, 是我国陆 上大型沉积盆地之一 [ 8] 。 二连盆地 地层压力在纵 向上与深度基本保持直线关系 , 在平面上则在凹陷
Investigation on genetic mechan ism of subnormal pressure in Erlian Basin
XU X iao-m ing1 , L IU Z hen1 , X IAO W e i1 , HAO Q i1 , ZHAO X ian-zheng2 , YANG D e-xiang3
摘要 :二连盆地主要凹陷的压力场基本上都呈现为异常低压特征 , 地层压力系数大多小于 1.0, 但用现有的异常低压成 因机理来解释二连盆地的异常低压却遇到了困难 , 为此将该区异常低压埋藏史曲线与异常高压盆地 (渤海湾盆地和莺 歌海盆地 )的埋藏史曲线进行了对比 。 结果表明 , 二连盆地在晚白垩世具有长达 50 ～ 60 M a的沉积停滞期 , 长时期的沉 积停滞可能是二连盆地异常低压的主要原因 。 沉积停滞条件下既不会出现欠压实现象 , 也无法产生异常高压 , 但却造 成地层具有较高的压实程度 , 使得后来再次沉积深埋时 , 压实作用受阻 , 上覆负荷过多地加载 在了岩石骨架上 , 流体压 力相对变小 , 形成异常低压 。 关键词 :二连盆地 ;异常 低压 ;成因机理 ;沉积停滞 中图分类号 :TE 121. 31 文献标识码 :A
图 1 二连盆地地 层压力与深度的关系
1. 2 地 层压 力平 面分 布特 征
平面上 , 二连盆地各凹陷的压力系数平均值小 于 1. 0, 巴音都兰凹陷压力系数最高值为 0.99, 整个 盆地都位于低压压力场中 , 乌里雅斯太凹陷的最高 压力系数为 1.12, 接近于静水压力 。 各凹陷地层压 力高值区主要分布在凹陷较深部位的断槽带 , 从断 槽带向各构造带地层压力逐渐降低 。
巴音都兰凹陷从断槽带向北部的巴 Ⅰ 构造和东 南部的巴 Ⅱ构造 , 以及南部的马林斜坡构造带 , 压力
系数逐渐由 0.99降低为 0.92。 其中从断槽带向巴 Ⅱ构造压力系数降低最快 , 而向巴 Ⅰ 构造和向马林 斜坡构造带压力系数变化基本相似 (图 2)。 乌里雅 斯太凹陷腾一段地层压力分布也具有同样的规律 , 压力系数在洼槽的西部深洼槽区为高值区 , 向东南 部的木日各构造和桃希构造压力系数逐渐 由 1.02 降低为 0.90, 静水压力线呈北东方向展布 。 基本与 木日各构造带展布一致 。 阿南凹陷阿尔善组压力系 数从凹陷的中部洼槽部位向南部的鼻状构造带 、北 部的阿北 、哈北构造带逐渐降低 。
3. R esearch Institute of Petroleum Exploration and D eve lopmen t, HuabeiO ilfield B ranch Com pany, Renqiu 062552, Hebei Province, Ch ina)
Ab strac t:The pre ssure fie ld of the sag s in E rlian Basin show s cha racte rs o f ba sica lly subno rma l pressure, and the pressure coe fficien ts are m ost less than 1. A nd it is difficu lty to in te rpre t the gene tic m echan ism s o f subnorm a l pressure of E rlian Basin w ith conventional gene tic me chan ism s. Compared w ith the buria l history of the basins o f Y inggehai Basin and Bohai Bay Basin which dom inated w ith overpressu re, it is found tha tE rlian Basin unde rw en t a long depo sitiona l stagnancy stag e tha t a lmo st ex tends 50 ～ 60M a in late r C re taceous, and this m ay be the key factor tha t leads to pre sen tly subnorm a l p ressu re env ironm en.t U nder depositiona l stagnancy stage, ne ithe r undercompac tion nor ove rpre ssure can be generated, bu t the subsurface stra tus experience continuous com pac tion wh ich p reven ts the subsequent com pac tion caused by the ove rlo ading pro ce ss in the fo llow ing sedim entary per iods. In the fo llow ing sed im en tary p rocess, because the ove rburden m a in ly exe rts on the m atrix of the rock and the pressure of the inne r contained flu id is concea led ou t, the subno rm al pre ssure is form ed. K ey word s:Erlian Basin;subno rm al pre ssure;gene tic m echanism;depositional stagnancy
意义 。前人对异常低压的成因机理研究可以归结为 5种观点 :(1)构造抬升剥蚀卸压成因 [ 1-2] ;(2)构造
成因 , 地层在张力作用下发生断裂 , 从而开启地层形 成异常低压[ 3] ;(3)轻烃扩散作用[ 4-5] ;(4)断裂和不 整合面的压力释放作用[ 6] ;(5)上覆负荷差异支撑 机理 [ 7] 。但是 , 利用前人异常低压的几种成因机理
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其长达 50 ～ 60 M a的沉积停滞可能是其异常低压的 主要原因 。 2. 1 沉 积停 滞造 成的 地层 异常低 压
欠压实作用是异常高压形成的主要原因 , 在一 般持续或快速埋深的盆地 , 刚刚沉积的沉积物在持 续埋深的情况下 , 上覆负荷的增加使得某些厚层泥 岩与渗透层相邻部位的泥岩首先被压实排水 , 其孔 隙度 、渗透率降低 , 形成致密带 。这阻滞了厚层泥岩 内部孔隙大量流体的及时排出 , 从而形成泥岩欠压 实现象 [ 9] , 也导致了泥岩内部的异常高压 。
来解释二连盆地的异常低压时却遇到了困难 , 因此 ,
收稿日期 :2006 - 11 - 27 作者简介 :许晓明 (1980 -), 女 (汉族), 湖北松滋人 , 博士研究生 , 从事地质资源与地质工程研究 。
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Hale Waihona Puke 中 国石油大学学报 (自然科学版 ) 2007年 4月
笔者提出一种新的异常低压成因机理 , 试图用该机 理解释二连盆地异常低压的主要成因 。
异常高压与异常低压都是地下常见的流体压力 现象 。 在沉积盆地中 , 异常高压现象普遍存在 , 故而 异常高压成因机理研究也较多 。 相对来讲 , 异常低 压成因机理研究成果要少一些 , 但是作为一种重要 类型 , 其形成 、发展和演化在一定程度上控制了盆地 内流体的流动样 式 , 因此 , 搞清异常 低压的形成原 因 , 对于确定油气运移和成藏规律具有十分重要的
程中均有较长时间的沉积停滞 , 全盆地出现了 50 ～ 系沉积埋藏时 , 下伏岩石已经致密 , 没有大量的流体
60 M a的沉积停滞 , 在晚白垩世大部分未接收沉积 。 排出 , 从而也就不能形成泥岩欠压实现象 。 从各盆
(1. K ey Laboratory for Hydrocarbon Accum ulation, M inistry of Educa tion, Ch ina Un iversity of Petroleum , B eijing 102249, China; 2. Exploration and P roduction Branch Company, PetroCh ina, Beijing 100011, China;
由统计资料看出 , 欠压实地层应具备如下条件 : ① 巨大的沉积物总厚度 ;② 厚层粘土岩的存在 ;③
形成互层砂岩 ;④ 快速堆积加载 , 而其中快速沉积 是最主要的因素 [ 10-12] 。 从具 有异常高压特 征的盆 地 ———莺歌海盆地和渤海湾盆地东营凹陷的埋藏史 曲线可以看出 , 具有异常高压特征的盆地都经历了 快速 、持续的埋深 。莺歌海盆地一直处于稳定的埋 深 , 并没有产生过抬升以及沉积间断 , 在第三纪时沉 积了巨厚的沉积物 , 沉积速度快 , 为欠压实作用的产 生提供了很好的先决条件 , 而欠压实作用是莺歌海 盆地形成异常高压的主要成因 。 渤海湾盆地东营凹 陷沉积以新生代为主 , 在第三系和第四系的沉积中 , 地层一直都处于持续埋深阶段 , 出现了欠压实现象 , 异常高压也比较明显 (图 3)。
二连盆地异常低压成因机理探讨
许晓明 1 , 刘 震 1 , 肖 伟 1 , 郝 琦 1 , 赵贤正 2 , 杨德相 3
(1. 中国石 油大学 石油天然气成藏机理教育部重点实验室 , 北京 102249;2. 中国石油天然气股份有限公司 勘探与 生产分公司 , 北京 100011;3. 华北油田分公司 勘探开发研究 院 , 河北 任丘 062552)