science >> Wetenschap >  >> Natuur

Kwantitatieve reconstructie van paleodruk in formaties en casestudies

Krediet:CC0 Publiek Domein

Vormingsdruk regeert de generatie, uitzetting, migratie, accumulatie en conservering van aardolie. Vloeistof-gesteente-interacties tijdens diagenese en mineralisatie worden ook beïnvloed door de formatiedruk. Dus, het onderzoeken van de paleo-drukformatie in sedimentaire bekkens is een belangrijk aspect van het onderzoek naar de mechanismen en processen die verband houden met de accumulatie van koolwaterstoffen, en het speelt een steeds belangrijkere rol bij de exploratie van koolwaterstoffen en prospectieve voorspellingen.

Formatiedruk treedt op tijdens de langetermijnevolutie van bekkens, en wordt gereguleerd door tektonisme, afzetting, diagenese, vloeistofstroom, geothermisch veld, en magmatische activiteit. Olie- en gasexploratie richt zich steeds meer op diepe, ultradiepe en oude lagen die, echter, hebben over het algemeen meerdere stadia van tektonische bewegingen meegemaakt. Reconstructie van de paleodruk in deze lagen is niet eenvoudig.

Er zijn verschillende methoden ontwikkeld voor paleodrukreconstructie in sedimentaire bekkens, inclusief benaderingen op basis van bekkenmodellering, analyse van vloeistofopname, differentiële spanning van rotsen, transformatie van kleimineralen, akoestische transittijd van mudstones, en seismische golfsnelheid. Elk van deze methoden heeft voordelen en beperkingen, maar de meeste kunnen alleen de formatiedruk bepalen in een bepaalde geologische periode, in plaats van het hele proces van drukontwikkeling. Verder, sommige van deze methoden zijn vastgesteld op basis van eenvoudige modellen voor porositeitevolutie, die niet van toepassing zijn op reservoirs met complexe vloeistofstromen, intense tektonische activiteiten, en abnormale evolutiepaden voor porositeit.

Oorsprong van abnormale drukken veranderen meestal tijdens de geologische geschiedenis. In dit onderzoek, er wordt een nieuwe methode voorgesteld om de paleodruk in lagen te reconstrueren door verschillende paleodrukberekeningsmethoden te integreren volgens de identificatie van het vormingsmechanisme en de belangrijkste factoren die verantwoordelijk zijn voor het beheersen van abnormale drukken. Volgens de geologische achtergrond, kwantitatieve analyses van de factoren die overdruk zouden kunnen beheersen, werden eerst uitgevoerd om de bijdragen van elk mechanisme tijdens verschillende geologische perioden te verduidelijken. De drukevolutie werd gereconstrueerd door vloeistofverdichtingsmodellering met beperkingen opgelegd door paleo-drukken verkregen uit vloeistofinsluitsels of differentiële stressmethoden. Het bepalen van de mechanismen die verantwoordelijk zijn voor overdruk tijdens de geologische geschiedenis is de basisvoorwaarde voor paleo-drukonderzoek. Dus, kwantitatieve studies werden uitgevoerd naar de bijdragen van onevenwichtige verdichting, gas opladen, olie kraken, temperatuurverlaging, en tektonische opheffing en verzakking tot overdruk.

Drie casestudies van paleodrukreconstructie werden uitgevoerd voor de Sinische lagen in het Sichuan-bekken, Ordovicische lagen in het noorden verheffen zich in het Tarim-bekken en de Perm-lagen in het Sulige-gasveld in het Ordos-bekken, waar deze drie studieplekken normaal onder druk staan, zwak overdruk en abnormaal lage druk momenteel, respectievelijk.

De Sinian-formatie in het centrale Sichuan-bekken staat momenteel voornamelijk onder druk. Onder de beperking van de vangdruk als gevolg van vloeistofinsluitingen in drie perioden, die werden berekend met behulp van PVTsim-software, de evolutie van de druk in de Dengying-formatie werd verkregen door bekkenmodellering met een vloeistofverdichtingskoppelingsmodel. De druk in de Sinian Dengying Formation wordt veroorzaakt door een combinatie van accumulatie van koolwaterstoffen, olie kraken om gas te vormen, en temperatuurverlagingen veroorzaakt door tektonische opheffing, waar deze verschillende factoren gedurende verschillende perioden een dominante rol speelden.

Het Sulige-gasveld in het Ordos-bekken is een typisch gasveld met een abnormaal lage druk. Een grote temperatuurdaling van 165°C naar 105°C vond plaats in de laatste 100 Ma. Ongeacht de gasdissipatie, de druk zou met 17,7-22% worden verlaagd wanneer de temperatuur met 50-60°C zou dalen. Anderzijds, gassen werden afgevoerd 17-24 vol%, resulterend in een afname van 23-32% in de formatiedruk. Gebaseerd op analyse van vloeistofinclusie en numerieke modellering, zwakke overdrukken kwamen tweemaal voor in de geologische geschiedenis, waar de eerste overdruk ontstond bij 195 Ma, die eerder was opgeschort door de opheffing bij 160 Ma, na 140 Ma is er weer overdruk ontstaan, waar het werd gemaximaliseerd in 98 Ma op een grootste diepte van 4425,6 m en met een drukcoëfficiëntwaarde van 1,1. Vervolgens, zowel de formatiedruk als de drukcoëfficiënt namen geleidelijk af als gevolg van opheffing en denudatie, en veranderd in een abnormaal lage druk met een coëfficiënt van 0,85 op dit moment.

De vloeistofdruk tijdens de kritieke periode van tektonische compressie kan kwantitatief worden berekend met behulp van de differentiële stressmethode met calciet-tweelingen als paleobarometer. De paleodruk in de Ordovicische Yinshan-carbonaatlagen in het Shunnan-gebied van het Tarim-bekken werd gereconstrueerd als een case study. Het Shunnan-gebied bevond zich in een tektonische compressieomgeving van het midden en laat-Caledonië tot de Hercynische periode, en de oriëntatie van de hoofdspanning veranderde van SW-NE naar SE-NW. De paleo-stress varieerde van 66,15 tot 89,17 MPa, met een gemiddelde van 82,06 MPa in het Caledonisch, en varieerde van 56,97 tot 79,29 MPa, met een gemiddelde waarde van 66,80 MPa in het Hercynische. De overmatige vloeistofdruk in de carbonaatlagen tijdens tektonische compressievervorming werd berekend door het verschil tussen realistische effectieve verticale spanning en theoretische verticale spanning. Gecombineerd met modelleringsresultaten, een zwakke overdruk werd ontwikkeld in de Ordovicische lagen tijdens de midden tot laat Caledonische periode door de sterke compressie gerelateerd aan de Paleo-Kunlun Oceaan subductie. De formatiedruk zakte geleidelijk naar normale druk als gevolg van strata-opheffing en spanningsveldconversie. Aan het einde van het Perm en het Neogeen werden nog twee fasen van overdruk gevormd, voortgekomen uit zuidoost-trending compressie en gasvulling, respectievelijk.

Drukanalyse is de basis van vloeistofdynamische systeemanalyse, wat van belang is voor koolwaterstofmigratie en reservoirdiagenese. De ontwikkeling van effectieve methoden voor het terugwinnen van paleodruk voor carbonaatlagen kan essentieel zijn voor het aanpakken van verschillende problemen in onderzoek naar diepe en ultradiepe laagdruk.