A study of the coupling relationship between overpressure evolution and formation water of Xujiahe Formation in Xincang structure area, west Sichuan depression
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摘要:
沉积盆地超压体系是油气勘探与开发过程中一个不容忽视的问题，不仅影响了地质流体的运移和聚集，更为勘探带来安全隐患。以实测地压和油田水化学数据为基础，对川西坳陷新场构造带须四段和须二段现今地层水矿化度与现今压力系数关系进行比较，结合地层水特征系数和阴阳离子关系，综合前人研究结果，对须四段和须二段压力演化史与地层水演化过程进行分析，考察川西坳陷须家河组超压系统演化与地层水演化的耦合关系。结果表明，须家河组超压发育与地层水具有密切的联系：①须家河组储层段压力分布范围较广，在弱超压至超强压之间，须二段属于中超压而须四段属于超高压，平面分布中须二段探测井中矿化度随压力系数增加而减少，须四段则相反；②在压实过程中，由于流体排驱受阻导致“欠压实”超压的产生，随着超压的不断积聚，局部出现裂缝，导致地层水更加强烈的混合作用和运移；③生烃作用导致自生压力增大，地层水离子水岩作用强烈，造成流体包裹体与现今地层水离子成分分异；④构造挤压抬升过程中，须四段裂缝不发育，压力进一步升高，须二段则产生泄压，出现了凝析水和水侵现象，造成须四段和须二段现今地层水特征的差异。
Abstract:Overpressure systems in sedimentary basins not only affect the migration and accumulation of geological fluid but also bring potential hazard for exploration. Formation water salinity, pressure coefficient, characteristic coefficient and ions relationships of the second and fourth member of Xujiahe Formation (T3X2, T3X4) in western Sichuan Basin were integrated and utilized to study the coupling relationship between overpressure system and formation water. The results show that the development of overpressure is closely related to the formation water: (1) the formation pressure varies from weak overpressure to super overpressure in Xujiahe Formation. T3X2 belongs to medium overpressure, while T3X4 is super overpressure. The fluid salinity of exploration wells in T3X2 decreases with increments of pressure coefficient, which yields opposite relationship in T3X4. (2) Fluid expulsion leads to "undercompaction" overpressure during compaction, resulting in the occurrence of fractures and pronounced mixture and migration of formation water. (3) The maturation of organic matter results in the increment of pressure and the composition difference between fluid inclusions and formation water due to extensive water-rock reaction. (4) The scarcity of fractures in T3X4 results in the increment of formation pressure, while the condensate water and water invasion in T3X2 results from the development of fractures during uplift. Thus, T3X2 and T3X4 display nonidentical characteristics of formation water.
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致谢: 项目工作得到中石化西南油气分公司项目负责人的帮助，在此表示感谢。
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图 1 新场地区须家河组构造图（据参考文献[14]修改）
Figure 1. Geological structures of Xujiahe Formation in Xinchang area
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图 2 川西坳陷上三叠统主要界面埋藏史曲线（据参考文献[19]修改）
T—三叠纪；J—侏罗纪；K—白垩纪；E+N—古近纪-新近纪；Q—第四纪；T3X2-T3X6—须二段-须六段；T3m+T3t—马鞍塘组-小塘子组
Figure 2. Burial and thermal histories characteristics of major interface of western Sichuan depression
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图 3 新场地区须二段压力系数演化特征
Figure 3. The characteristics of the pressure parameters evolution of T3X2 in Xinchang area
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图 4 新场地区须四段压力系数演化特征
Figure 4. The characteristics of the pressure parameters evolution of T3X4 in Xinchang area
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图 5 新场构造带须家河组地层压力演化过程（据参考文献[6]修改）
T—三叠纪；J—侏罗纪；K—白垩纪；E—古近纪；N—新近纪；Q—第四纪；MZ—中生代；CZ—新生代
Figure 5. The process of formation pressure evolution in Xinchang area
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图 6 新场构造带须家河组矿化度与压力系数随深度变化图
Figure 6. Vertical changes between TDS and pressure parameters in Xinchang area
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图 7 新场地区须二段地层水矿化度平面分布图
Figure 7. Plane distribution of formation water salinity of T3X2 in Xinchang area
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图 9 须二烃包裹体伴生盐水包裹体均一温度与包裹体液相离子随温度变化图
Figure 9. Variation with temperature between homogenization temperature of fluid inclusions and ions of fluid inclusions in T3X2
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图 10 须四烃包裹体伴生盐水包裹体均一温度与包裹体液相离子随温度变化图
Figure 10. Variation with temperature between homogenization temperature of fluid inclusions and ions of fluid inclusions in T3X4
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图 11 新场地区须家河组现今离子含量关系柱状图
Figure 11. The content of ions in the Xujiahe Formation in western Sichuan depression
表 1 川西坳陷沉积速率
Table 1 Deposition rate of western Sichuan depression
地层 年代/Ma 厚度/m 沉积速率/（m·Ma-1） T3x（须家河组） 223~208 3900 260 J1b（白田坝组） 208~189 300 15.8 J2q（千佛崖组） 189~175 250 17.9 J2s+x（沙溪庙组） 175~161 1500 107.1 J3sn（遂宁组） 161~154 300 42.8 J3p（蓬莱镇组） 154~144 1800 180 K1—E（下白垩统—古近系） 144~25 1500 12.6 
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