异常高压对油气富集成藏具有重要意义。据不完全统计，全世界已发现的180多个高压盆地中有160多个为富含油气盆地^[1-3]，异常压力油气田约占全球油气田的30%左右。西湖凹陷是我国东海海域一个富含天然气的异常高压凹陷，主要勘探目的层平湖组，发育于裂陷时期，物源供给充沛，沉积速率150~300 m/Ma^[4]，期间经历了两次大的水进过程，泥地比高，为高压形成创造了条件。据统计，已钻探井和评价井中近一半钻遇异常高压，最高压力系数达到1.8。异常高压的存在，使深部储层保持了较高的孑L隙度，为深层油气聚集提供了有效空间。但是，异常高压也给钻井工程、测井、测试等作业带来安全风险。在压力预测精度低时往往采用过平衡钻井，对储层造成很大伤害，增加了深部油气层的识别难度。因此，对异常高压层预测方法、分布规律和形成机制进行探讨，对超压盆地油气勘探具有重要意义。

1 地层异常压力预测方法

地层孔隙压力的确定方法很多，最常用的是利用测井资料检测地层孔隙压力，主要确定方法有二种，一种是常规趋势线法(包括等效深度法、Eaton法^[5]等)，另一种是速度模型法^{[6, 7]}(简易法及bowers方法)，本文采用Eaton法对已钻井地层压力进行检测标定，该方法由Eaton于1972年提出，适应于砂泥岩地层；该法利用实测参数与趋势参数的偏差并通过一定的幂指数模型得到地层孔隙压力，其中一项重要参数n指数随地区和地质年代的不同而变化，一般n指数取值2~3。

使用Eaton方法预测地层压力流程如下：首先利用GR曲线提取测井曲线中泥岩及砂泥岩段的声波时差数据，之后选定正常压实段回归正常压实趋势线，再结合测井密度通过Eaton模型计算出地层孔隙压力。

图 1为Eaton法计算D4井的地层压力综合柱状图，井深3 800 m左右压力系数达到1.2，开始进入高压层段，该段地层泥岩厚度大，煤层发育，有机碳和生烃潜量比较高，属于优质烃源岩，具备了形成异常高压的地质条件，随埋深和烃源岩成熟度增加，优质烃源岩生烃增压作用十分显著，在埋深4 150 m左右压力系数达1.5。这一计算结果符合异常高压发育的一般规律。与实测压力比较，吻合度比较高，地层压力系数误差在0~5%。

按此方法计算了工区内全部20多口井的地层孔隙压力。并用有实测地层压力的井进行了检验，总体上地层压力系数误差在0~5%，说明在本区采用Eaton法预测地层压力是可行的。

2 平湖构造带高压分布特征

应用上述Eaton方法对工区20多口井压力预测结果，结合实钻测试压力数据，平湖构造带高压分布有以下特征。

2.1 垂向分布特征

西湖凹陷平湖构造带平湖组高压顶界深度处于3 300~3 800 m之间(图 2)，埋藏最浅的是南部A油气田区，高压顶界面为3 300 m，最深的是北部的D油气田区，高压顶界面为3 800~4 300 m。高压界面之下，压力系数向下快速增大，目前西湖凹陷钻井揭示最大压力系数为1.8。

2.2 横向分布特征

从层位上看，渐新统花港组多为常压系统，高压系统主要发育于始新统平湖组内(图 3)，高压起始界面跟构造背景密切相关。平湖构造带从南向北依次发育了A/B/C/D等四个大型的北东东向的鼻状构造带，其中南部的A1井所处构造埋深最浅，平湖组顶界埋深3 000 m，往北埋深逐渐增加，D6井所处构造平湖组顶界埋深3 500~4 100 m，高压顶界面则跟构造背景相一致，由南往北深度逐渐加大。在南北方向上，处于斜坡二台阶上高压出现的层位都集中在平湖组三段中部。

在东西方向上，从斜坡高部位的一台阶到低部位的三台阶，高压出现的深度增加，层位变新。如D构造，二台阶D4井高压顶界面深度为4 100 m，层位为平三段中部；三台阶的D7井高压顶界面深度为4 500 m，层位则为平二段下部(图 4)。

从斜坡带的高压分布特征分析，不同构造带高压顶界面深度不同，同一构造带斜坡不同部位高压顶界面出现的层位不一致。

3 西湖凹陷平湖构造带高压形成机制探讨 3.1 高压形成机制类型

高压的形成机制比较复杂，概括起来有泥岩欠压实、水热增压、有机质降解(生烃体积膨胀)、压力传递(渗透)、构造挤压(断层、褶皱、侧滑或平移、来自断层下降盘的挤压、盐丘或泥岩底辟运动、地震)、黏土矿物脱水等十几种。但就一个特定异常压力体而言，其成因可能以某一种因素为主，其它因素为辅。其中泥岩欠压实和生烃增压两种成因最为常见。

3.2 西湖凹陷平湖构造带异常高压形成机制探讨 3.2.1 地质分析法

(1) 欠压实成因

欠压实产生异常高压一般具备四个条件：巨大的沉积物厚度、厚层泥质岩的存在、形成砂泥岩互层、快速沉降和快速充填。平湖构造带平湖组发育正好符合这四个条件：①平湖组厚度一般在2 000~3 000 m，厚度巨大；②平湖组厚层泥岩十分发育，在平二段的顶部、平三段中上部是平湖组沉积期内两次大规模水进期，沉积了厚泥岩段；③平湖组主要为厚层泥岩和薄层砂岩互层沉积，砂地比一般小于30%；④平湖组沉积时期是西湖凹陷快速沉降期^[8]，物源丰富，沉积速率高达150~300 m/Ma。因此欠压实作用是形成平湖组异常高压的一个重要因素。

(2) 生烃成因

平湖组是西湖凹陷主力烃源岩层，半封闭海湾泥质沉积、湖沼或滨岸沼泽沉积的炭质泥岩或煤层为主要的烃源岩^[9]。据统计，深灰色、暗黑色泥岩及煤层厚度占沉积总厚度的45%~60%；地化分析指标表明，平湖构造带泥岩属于中等~好烃源岩，主要烃源岩在3 500 m进入成熟，3 800 m出现生烃高峰，与该区高压出现的深度相当，说明大量生烃对高压的形成有一定的贡献^[10]。

3.2.2 成因机制岩石力学关系判别法

(1)岩石力学关系判别原理

Tosaya等人通过实验分析认为岩石压实过程的力学关系存在加载曲线和卸载曲线两种^[11]。①压实加载曲线(原始压实曲线)关系：沉积过程中，随上覆岩层压力增加，沉积物逐渐压实，垂直有效应力增加，孔隙减小。垂直有效应力与孔隙度或压实度的关系称为原始加载曲线。平衡压实过程中的力学关系符合原始加载曲线。在不平衡压实过程中，垂直有效应力不会在原有值的基础上减小，而是较平衡压实情况增加速率减小或维持原值不变，因此，不平衡压实过程也是一个逐渐加载或停止继续加载维持原有载荷的力学过程，其应力一应变关系也符合原始加载曲线。②压实过后的卸载曲线关系：压实过程中或压实后，若因某种原因孔隙压力升高或上覆压力减小，造成垂直有效应力减小而孔隙度增大，该过程称为卸载过程。因岩石并非完全弹性，卸载过程中垂直有效应力—孔隙度关系与原始加载曲线不同(图 5)。

(2) 岩石力学关系高压成因机制判别

不同的异常高压形成机制存在力学的加载过程或者卸载过程，因此西湖凹陷平湖构造带的高压形成机制理论上也能够通过力学关系去判别，本文以平湖构造带D6井为例，分别拟合其有效应力—声波速度曲线图，通过其曲线是否符合“加载”或“卸载”的形态来进一步判断其高压形成机制，并通过有效应力一密度曲线来证实这种判断方法的可靠性。

图 6所示：绿色部分为常压段，有效应力与声波速度呈线性增长趋势；到高压段A(蓝色部分)，与常压段相比有效应力与声波速度增长速度变缓，反应了该段地层孔隙流体承担了部分上覆岩层压力从而形成高压，符合岩石力学加载曲线，初步判断此段高压为欠压实引起；高压段B(红色部分)有效应力骤然降低，说明由于生烃导致的流体膨胀承担了更多的上覆岩层压力，致使孔隙压力显著增大，符合岩石力学卸载曲线，初步判断此段高压为生烃作用引起。

为了证明这种鉴别方法的可靠性，本文拟合了该井相对应层段的有效应力一密度交汇图(图 7)，发现在高压段A中密度随着有效应力的缓慢增长略有降低，这符合欠压实形成高压的地质规律(流体无法排出导致密度降低)，在高压段B中密度随着有效应力降低小幅度的增大，这也符合生烃作用形成高压的地质规律，说明利用岩石力学存在的加载和卸载曲线鉴别高压的成因机制是可靠的。此种方法对平湖构造带20多井进行了判别，取得了良好效果。

综上所述，西湖凹陷平湖构造带欠压实和生烃作用是该区高压形成的两个重要因素。高压一般发育于厚层泥岩之下，当埋深小于烃源岩大规模生烃门限时，高压成因以欠压实为主，压力系数一般不超过1.5；当埋深大于烃源岩大量生烃门限深度时，生烃作用是高压形成的主要因素，部分叠加了欠压实作用，此时压力系数较大。

4 结论

(1) 西湖凹陷平湖构造带高压主要分布在3 300~3 800 m以下。沿斜坡走向上由南向北，高压顶界发育的层位不变，深度随构造起伏变化；沿斜坡倾向方向，从斜坡高部位向低部位，高压顶界面变深，层位变新。

(2) 平湖构造带高压的形成机制主要与快速沉积形成的欠压实和有机质生烃作用有关，其中生烃增压作用显著，形成的高压压力系数高。

(3) 利用已有井的测井数据，通过加载曲线和卸载曲线判别平湖构造带高压形成机制实用性比较强，利用判别结果可以优选地层压力模型，提高地层压力预测的精度，为钻井安全奠定基础。