异常高压又称超压。相对于
静水压力,沉积盆地可出现异常低压和超压,二者统称为异常压力。当孔隙流体压力高于静水压力时称为超压,其上限为
地层破裂压力。
世界上有180 多个沉积盆地的油气分布与异常高压有关,高压油气田约占全球油气田的30 %。我国东部和西部含油气盆地也发现了许多与异常高压有关的油气藏和有利勘探目标,证实油气藏的形成和分布与异常高压关系非常密切,其形成和演化对油气分布具有控制作用。
石油地质学家对
烃源岩异常高压的成因进行了深入研究,已经有了比较一致的认识,烃源岩异常高压的形成主要有以下几种机理。
在泥质沉积物的压实过程中,在达到一定埋藏深度后,由于泥岩中的流体排出受阻或来不及排出,孔隙体积不能随上覆负荷的增加而有效地减小,从而使泥岩层中的孔隙流体承受了一部分上覆沉积物颗粒的重量,泥岩的孔隙度高于相应深度正常压实孔隙度、孔隙流体压力高于静水压力,这种现象称为欠压实。在沉积盆地中,浅层泥岩一般处于正常压实状态,泥岩的孔隙度随深度的增加有规律地降低,地层压力为静水压力;当埋深达到一定深度后,泥岩开始处于欠压实状态,泥岩的孔隙度开始偏离正常压实趋势,形成异常高孔隙度和异常高压。
蒙皂石所含的层间水比孔隙空间中的自由水具有更大的密度,在温度的作用下,蒙皂石所含的层间水释放为自由水后将占有更大的体积。如果在泥岩排液受阻的情况下,这种水的释放很容易引起孔隙流体压力的升高,而形成异常高压。
干酪根成熟后将生成大量油气。这些油气的体积大大地超过原来干酪根本身的体积,这些不断生成的新生流体进入烃源岩的孔隙空间,将使孔隙流体体积增大。在正常压实的情况下,多余的流体将被排出烃源岩;而在欠压实阶段,由于排液受阻,油气的生成必然造成孔隙压力的增大,促进异常高压的形成,引起烃类的排出。
任何流体都具有热胀冷缩的性质。当地温升高时,烃源岩孔隙中的油、气、水都要发生膨胀。在开放的体系内,体积膨胀增加的流体将排出烃源岩,流体压力仍保持静水压力;在封闭和半封闭的体系内,体积的膨胀必然导致压力的增大,促进异常高压的形成,成为排烃动力。
构造运动产生的地应力作用在地层上,将引起地层的压缩和变形,造成地层孔隙空间的减少,从而引起烃源岩内部压力的增加,因而构造应力成为异常高压形成的一个重要原因。构造作用增压主要发生于压性盆地中,在
前陆盆地山前带具有普遍意义。
异常高压作为一种天然的驱动力,是油气运聚的一种重要动力来源,它可使封隔层与围岩产生裂缝或其它形式的运移通道,对导通烃源岩与运移通道系统、促进运移、形成油气聚集都非常有利;在压实流盆地中,异常高压形成的流体势能更是驱动油气区域性侧向运移的动力学机制。然而,异常高压也可导致成藏环境的失衡,使已聚集的油气再运移或逸散。因此,要客观地评价异常高压对油气成藏过程的作用。