為探索泥巖化學(xué)壓實(shí)作用的增壓機(jī)制及其超壓響應(yīng)特征,結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)研究,對(duì)泥巖化學(xué)壓實(shí)作用與超壓發(fā)育關(guān)系、化學(xué)壓實(shí)階段超壓響應(yīng)特征以及孔隙壓力預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié),分析了東營凹陷泥巖化學(xué)壓實(shí)作用在孔隙壓力預(yù)測(cè)中的意義.認(rèn)為泥巖化學(xué)壓實(shí)作用以黏土礦物轉(zhuǎn)化為主導(dǎo)機(jī)制,通過改變泥巖的微觀結(jié)構(gòu)及巖石物理屬性,化學(xué)壓實(shí)作用影響了超壓的發(fā)育及其測(cè)井響應(yīng),建立不同壓實(shí)階段正常壓實(shí)趨勢(shì)線是有效判識(shí)超壓成因機(jī)制、準(zhǔn)確預(yù)測(cè)孔隙壓力的基礎(chǔ).研究結(jié)果表明:1)泥巖壓實(shí)過程可以劃分為機(jī)械壓實(shí)階段（<70℃）、過渡階段（70～100℃）以及化學(xué)壓實(shí)階段（>100℃）,黏土礦物轉(zhuǎn)化（尤其是蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化）控制了泥巖的化學(xué)壓實(shí)行為;2)泥巖化學(xué)壓實(shí)的增壓效應(yīng)主要包括3個(gè)方面:形成垂直于最大有效應(yīng)力方向排列的黏土顆粒組構(gòu),促進(jìn)泥巖壓實(shí)、導(dǎo)致自生膠結(jié)物沉淀降低泥巖滲透率,增強(qiáng)體系封閉性、使得泥巖發(fā)生骨架弱化作用,引起有效應(yīng)力轉(zhuǎn)移;3)在有效應(yīng)力-孔隙度/密度和聲波時(shí)差/電阻率-密度交會(huì)圖中,化學(xué)壓實(shí)導(dǎo)致的超壓表現(xiàn)出非彈性卸載特征,即隨著有效應(yīng)力減小,呈現(xiàn)出孔隙度降低,而聲波時(shí)差和密度同時(shí)增大的測(cè)井響應(yīng);4... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,49(05)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：23 頁

【部分圖文】：

泥巖壓實(shí)過程中微觀結(jié)構(gòu)變化和孔隙壓力發(fā)育模式

泥巖中黏土礦物轉(zhuǎn)化會(huì)導(dǎo)致黏土顆粒定向性顯著增強(qiáng),進(jìn)而影響了泥巖的壓實(shí)過程[4,42,60-61].近年來,基于高分辨率電鏡(SEM,TEM)、高分辨率X射線測(cè)角儀(HRXTG)以及同步輻射X衍射(SXRD)等觀測(cè)提供的證據(jù)表明純粹的機(jī)械壓實(shí)作用僅能夠?qū)е吗ね令w粒呈現(xiàn)弱定向結(jié)構(gòu)[42,46,60].而蒙-伊轉(zhuǎn)化過程中自生伊利石垂直最大有效應(yīng)力方向生長,則能夠?qū)е吗ね令w粒的定向性顯著增強(qiáng),極大促進(jìn)泥巖壓實(shí)的進(jìn)行[42,47-48,61].黏土礦物轉(zhuǎn)化過程中釋放的自由水可以作為潤滑劑促進(jìn)黏土顆粒旋轉(zhuǎn),進(jìn)一步增強(qiáng)黏土顆粒的定向排列[47,62].根據(jù)世界范圍內(nèi)不同成巖階段黏土顆粒定向性觀察,研究人員建立了不同壓實(shí)階段泥巖壓實(shí)過程中黏土顆粒定向性演化規(guī)律及其主控制因素(圖2a)[63-64].黏土顆粒定向性增強(qiáng)促進(jìn)了泥巖的壓實(shí)進(jìn)程,導(dǎo)致泥巖壓實(shí)系數(shù)顯著增大[51,58].微觀結(jié)構(gòu)的變化使得成巖轉(zhuǎn)化后的富伊利石泥巖與富蒙脫石泥巖的有效應(yīng)力-孔隙度關(guān)系具有明顯差異[41,51].在相同的有效應(yīng)力條件下,富伊利石泥巖孔隙度總是低于富蒙脫石泥巖,壓實(shí)系數(shù)明顯增大[43,51,65].泥巖的壓實(shí)系數(shù)越大,孔隙度和滲透性隨埋深增加而減小得越快,在相同時(shí)間內(nèi)孔隙流體排出的量也就越大,從而更有利于機(jī)械壓實(shí)不均衡的發(fā)育[29,57-58].考慮到黏土礦物轉(zhuǎn)化對(duì)泥巖壓實(shí)系數(shù)的影響,盆地?cái)?shù)值模型中孔隙度-深度關(guān)系中的壓實(shí)系數(shù)可以通過乘以以下校正因子Cf進(jìn)行調(diào)整[57-58],即

蒙-伊轉(zhuǎn)化初期,Sr接近于So,Cc近似為1,此時(shí)對(duì)泥巖滲透率沒有影響.隨著蒙-伊轉(zhuǎn)化進(jìn)行,Sr不斷降低,膠結(jié)指數(shù)n逐漸增大,Cc逐漸減小,泥巖滲透率隨之降低[57].校正因子Cc不僅反映了與蒙-伊轉(zhuǎn)化有關(guān)的硅質(zhì)膠結(jié)作用對(duì)壓力演化的影響,而且反映了在成巖轉(zhuǎn)化中蒙脫石比例變化的影響.基于此的數(shù)值模擬結(jié)果表明,化學(xué)壓實(shí)過程中膠結(jié)作用導(dǎo)致的泥巖封閉性增強(qiáng)能夠顯著提高各種增壓機(jī)制的作用效率,增加壓力異常的程度(圖3c)[57-58,72].1.3 骨架弱化及伴隨的應(yīng)力轉(zhuǎn)移

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