《储层地质力学》欠平衡压实

该讲座主要讲解了地质力学中的 超压现象（Overpressure）及其成因机制——不平衡压实（Disequilibrium Compaction），核心内容如下：

1. 超压定义与背景：

• 超压指 孔隙流体压力超过静水压力（正常值为 0.44 psi/ft）。

• 这是沉积盆地（如墨西哥湾）中常见的现象，对油气勘探开发至关重要。

2. 核心机制：不平衡压实：

• 当 沉积速率过快，上覆岩层（如低渗透性泥岩）快速堆积增加垂向应力（σᵥ）。

• 下方 高渗透性地层（如砂岩）中的流体 来不及通过低渗透盖层扩散排出。

• 导致孔隙压力无法及时平衡上覆应力，从而在封闭层下形成超压。

3. 特征时间（τ）的推导与意义：

• 高渗砂岩（k ≈ 毫达西）：τ ≈ 数年，流体可快速排出，不易形成超压。

• 低渗盖层（k ≈ 10 纳达西）：τ ≈ 数十万年，远超地质沉积时间尺度，流体被“封存”，导致超压。

• 基于 达西定律 和 质量守恒方程，推导出流体扩散的特征时间公式：

  τ ≈ (φ μ c L²) / k

  （φ：孔隙度，μ：流体粘度，c：压缩系数，L：特征长度/地层厚度，k：渗透率）。

• 关键影响因素是渗透率(k)：

4. 地质实例（墨西哥湾）：

• 密西西比河 带来巨量快速沉积物，是墨西哥湾超压发育的 主要原因。

• 测井曲线（伽马射线GR、压力曲线）清晰显示：浅部为静水压力线，深部因不平衡压实出现显著 超压带。

• 这种超压环境是墨西哥湾油气资源富集的关键因素之一。

5. 补充概念：

• 简要回顾了应力-应变关系（杨氏模量E）和 体积模量（K），为理解孔隙压缩提供基础。

• 指出推导中对重力项的简化处理（不影响渗透率主导的结论）。

总结：讲座系统阐释了不平衡压实导致超压的物理机制，通过数学模型（特征时间τ）量化了流体扩散速率与沉积速率的竞争关系，并以墨西哥湾为典型案例，揭示了该机制在真实地质环境中的表现和重要性。