泥岩化学压实作用的超压响应与孔隙压力预测

来源期刊：中国矿业大学学报2020年第5期

论文作者：李超 罗晓容 张立宽

文章页码：951 - 973

关键词：黏土矿物转化;化学压实作用;超压测井响应;异常流体压力;孔隙压力预测;

摘    要：为探索泥岩化学压实作用的增压机制及其超压响应特征,结合国内外相关研究,对泥岩化学压实作用与超压发育关系、化学压实阶段超压响应特征以及孔隙压力预测方法进行了系统总结,分析了东营凹陷泥岩化学压实作用在孔隙压力预测中的意义.认为泥岩化学压实作用以黏土矿物转化为主导机制,通过改变泥岩的微观结构及岩石物理属性,化学压实作用影响了超压的发育及其测井响应,建立不同压实阶段正常压实趋势线是有效判识超压成因机制、准确预测孔隙压力的基础.研究结果表明:1)泥岩压实过程可以划分为机械压实阶段（<70℃）、过渡阶段（70～100℃）以及化学压实阶段（>100℃）,黏土矿物转化（尤其是蒙脱石向伊利石转化）控制了泥岩的化学压实行为;2)泥岩化学压实的增压效应主要包括3个方面:形成垂直于最大有效应力方向排列的黏土颗粒组构,促进泥岩压实、导致自生胶结物沉淀降低泥岩渗透率,增强体系封闭性、使得泥岩发生骨架弱化作用,引起有效应力转移;3)在有效应力-孔隙度/密度和声波时差/电阻率-密度交会图中,化学压实导致的超压表现出非弹性卸载特征,即随着有效应力减小,呈现出孔隙度降低,而声波时差和密度同时增大的测井响应;4)适用于化学压实阶段的孔隙压力预测方法包括伊利石压实曲线法、纵横波速度比法、偏移-修正法、Dutta压实模型法以及两步测井预测法等;5)东营凹陷泥岩黏土矿物快速转化深度与超压顶深（2 000～2 800 m）大致相同,超压发育及测井响应与化学压实密切相关,基于化学压实正常趋势线预测的深部（>3 000 m）孔隙压力与实测压力更接近.