在油氣資源的勘探過程中，經常遇到儲層中流體承受“地壓”的現象。
超高壓與超高溫的地下環境對油氣的勘探與開發有著深刻的影響，它們極大的妨礙著鑽探完井、開採及相應的油儲工程措施。因此，它們往往是作為一種對鑽探與固井的不利因素來對待。然而，由於它們的高溫高壓特性，近年來國外開始認真地考慮把它們作為一種可以利用的地熱資源。
地壓地熱資源與通常所稱的正常水壓地熱資源的主要區別，在於這種資源具有比較高的壓力(其壓力梯度為正常靜水壓力梯度的1.2倍到2倍)，同時含有溶解氣體。因此一個地壓地熱系統的潛能是由三部分能量所組成，即熱能、機械能(水力機械能)以及存在於水中的甲烷。甲烷在標準狀態下微溶於水，但隨著壓力和溫度的增加，其在水中的溶解度急劇的上升，從而形成在地壓地熱系統中的一種重要資源。
基本介紹
- 中文名：地壓資源
- 外文名：geopressured resource
- 系統潛能：熱能、水力機械能、水中的甲烷
- 特點：高壓力
- 產生：儲層中流體承受“地壓”
- 不利：影響鑽探和固井
- 領域：能源開發與利用
簡介,地壓地熱資源的形成,地層異常壓力的產生,地壓系統中高溫異常的形成,地壓系統中甲烷溶解度,勘探與利用,
簡介
油氣儲層中的異常高壓現象幾乎在全世界都曾經發現過，雖然這些含有高壓流體的儲層岩石年代可以是不同的，但在比較近代的．快速堆積的沉積物中卻相當常見。它們的深度淺的只有幾百公尺，深的可以大大超過6000公尺。它們既可以出現在砂泥岩剖面系列中，也可能在塊狀蒸發岩一碳酸岩剖面中出現。
蒸發岩一碳酸岩
蒸發岩一碳酸岩地壓地熱資源與通常所稱的正常水壓地熱資源的主要區別，在於這種資源具有比較高的壓力(其壓力梯度為正常靜水壓力梯度的1.2倍到2倍)，同時含有溶解氣體。因此一個地壓地熱系統的潛能是由三部分能量所組成，即熱能、機械能(水力機械能)以及存在於水中的甲烷。甲烷在標準狀態下微溶於水，但隨著壓力和溫度的增加，其在水中的溶解度急劇的上升，從而形成在地壓地熱系統中的一種重要資源。
地壓地熱資源的形成
地層異常壓力的產生
一個具有正常的靜水壓力的地質環境可構想為一種“開啟”的水力學系統，由於流體在孔隙空間中的滲濾連通流體靜力學條件得以建立或者重新建立。相反，異常高壓的地質環境則基本上是“封閉”的，它阻止或至少極大的妨礙流體的連通，從而上復負荷的壓力部分地被孔隙中的液體所承裁。
甲烷
甲烷孔隙中流體的異常高壓往往是由多種因素迭加所致。常見的因素有：
(2)儲層中流體的再壓縮：正常或低壓的儲層流體(水或烴類)由於與深部高壓地層中流體溝通使淺部儲層中流體壓力升高。
(3)古壓力：此類異常地層壓力只能存在於四周被塊狀，緻密基本上不滲透岩石所密封包圍的較古老的岩石內，或者存在於被密封包圍的地層中以後由於構造變動上升抬高到較淺部位。
烴類
烴類(5)熱動力和生物化學因素：如果水動力學系統基本上是封閉的，則地層溫度的變化同樣將改變流體壓力。
(6)沉積速度與沉積環境因素：里西哥灣盆地的地層異常高壓很可能與此因素有關。在那裡晚白堊紀以後的厚層泥岩快速沉積，隙間水可能很快地被圈閉並與地面水體相隔絕，在這種條件下，孔隙水不僅受到靜水壓力，同時還負載著上復較新沉積物的負荷，由此造成了地層異常壓力。除此以外，極大的沉積厚度，前三角洲相巨厚泥岩的存在，砂岩體與泥岩的互動成層，快速的承受負荷夠都是與高壓異常的形成密切有關，其中最重要的或許是沉積速度。如果承受負荷的速度慢於孔隙介質中流體的被壓縮驅趕的速度，則流體呈現為正常的靜水壓力。反之，如果由於岩石的水力傳導能力較低，流體來不及從孔隙空間中驅趕出去，則上復負荷將部分成全部地作用在流體上，沉積物的壓縮作用就被阻礙，隙間流體就呈現為異常高壓。
鹽丘
鹽丘地壓系統中高溫異常的形成
在一個沉積盆地中，如果缺乏明顯的近期侵入岩體，有無可能出現高溫異常？如果可能則其異常可能達到多大?形成的主要原因是什麼？這些問題是研究與評價沉積盆地內地區地熱資源的關鍵。
沉積盆地
沉積盆地在地球表面都存在若熱流。所謂熱流，招的是在單位時間內，由地球內部以熱傳導方式傳遞到單位自由表面積上的熱量。根據地球化學的研究，大陸殼上大部份熱流來自於地殼上部鈾、釷、鉀40等放射性元素的衰變所發射出來的熱量，這些放射性元意在地球的演變與分異過程中富集在地殼和上地幔的頂部。它們在酸性岩漿岩(如花崗岩等)中含量較高，在基性岩和超基性岩中(玄武岩、輝長岩、橄欖岩)含量較低。而在沉積岩中其放射性元素與生熱能力則介於上述兩類岩石之間。
1968年伯奇(Birch)等人曾對地殼岩石放射性生熱能力與熱流之間的關係提出一個簡單的關係式。即
衰變
衰變
式中：
q為總熱流值
q0為來自地殼較深部和上地量處的深部熱流
qc為地殼上部放射性元意富集層所提供的池殼熱流，
D為放射性元素富集層的厚度。
A為岩石的放射性生熱能力。
對深部熱流q0而言，不同的地質構造單元其值相差甚巨。在活動構造地區q0較高而在古老地盾地區則較低，即穩定的地盾地區可能與探部熱流q0的低值直接有關。
由於總熱流q也可表達為地溫梯度與岩石熱傳導係數的乘積，即
式中：K為岩石的熱傳導係數；
dt/dz為地溫梯度。
因此，當在沉積盆地內發現溫度異常不太大(例如高於正常溫度30℃到60℃)的情況下，導致溫度異常的原因可能與下述有關。
內華達山脈
內華達山脈(1)總熱流值略高於正常熱流值。
由於熱流值在地區之間是變化的，它與地質構造單元及地殼活動有著密切關係。它在圍太平洋的地層活動帶數值極高，而在遠離洋底斷裂的海床中一般為低值。但在同一個池質構造單元內，例如某一個沉積盆地內其差別不應當太大，除非由於存在侵入岩體成深裂而導致局部範圍的熱點或熱帶。因此略高於正常熱流的現象可能是局部範圍內莫霍面附近溫度較高所致。眾所周知，莫霍面並不是一個等溫面，例如墨西哥灣的西格斯皮懸崖附近其莫霍面處溫度大致在1000℃-1200℃左右；而在內華達山脈地區其莫霍面處溫度僅500℃左右。同時莫霍面的探度也各處相異。在具有相對高溫的莫霍面上升抬高處可能提供更多的熱量進入地殼上部，並構成較高的熱流。但是，如果在地壓系統的上下地質剖面中並沒有量測到較高的熱流，則看來難以用莫霍面升高來解釋地壓系統中的偏高溫度。
墨西哥灣
墨西哥灣另外，淺部熱流也可能造成總熱流的偏高。而淺部熱流的異常可以是由於放射性元素富集層的厚度加大或生熱能力較強所形成。但就一個沉積盆地而言，花崗岩層的厚度及放射性元素豐度的急劇變化還有待於證實。
(2)熱流值正常但溫度異常可以由以下因素構成。
A．儲層岩石及其間流體具有較低的熱傳導係數。
由於地壓系統是在海遲過程中沉積與形成發展的，負荷上部的砂/泥比通常較地壓儲層的為高，因此在地壓系統中由於砂/泥比較低造成乎均導熱係數低，從而使地溫梯度變高。
其次孔隙中的流體(油、水、氣)其導熱係數遠遠低於岩石中的礦物顆粒，因此對著含油氣水層往往可獲得比較高的地溫梯度。這也意味著孔隙度的增加會降低導熱係數並使地溫梯度升高。
莫霍面
莫霍面應當注意的是以上的熱流與地溫梯度的簡單關係只是在熱傳導的前提下才較可靠，如果熱傳遞是在有熱對流參與的條件下進行，則以上的簡單關係就不可靠了。但是，地壓系統由於嚴密的封閉性，熱對流的影響看來是比較小的。
B．在地壓條件下自由氣體絕熱壓縮所產生的熱量。
據計算，在儲層壓力升高到700巴， 自由氣體飽和度從0%增加到40%，壓力梯度超過正常的一倍達到2巴/10米的條件下，儲層溫度將達到頂期的異常溫度，即150℃左右。但根據從地壓系統中采出的流體成分分析，儲層中氣體飽和度遠遠低於40%，即地區系統的高溫看來不象是由於大量的自由氣體在超高壓條件下的絕熱壓紹所產生的熱量所致。
C．由於熱對流造成淺部高溫
深部高溫流體由於壓力差沿斷層面上升進入淺部儲層，在斷層面附近的局部高溫可能是由於此種因素造成。
斷層面
斷層面D．由於岩石熱物理性質的橫向變化使得均勻的熱流在構造的隆起部位聚集。當然這仍然與各種岩石的熱傳導係數的差異效應有關，同時，蓋層的厚度對阻止熱的繼續擴散也是相當重要的。
從上述對地壓地溫系統中異常高溫形成的討論來看，影響因素仍是很多的。因此，對於高溫異常的形成機理必須從區域地質背景，構造活動，岩石的熱物理性質，熱流及熱泥研究以及具體的地壓系統形成的歷史過程等方面加以考察解釋。雖然儲層及其中流體的較低的熱傳導係數看來是在正常熱流條件下造成地壓系統中高溫的主要因素，但不能排斥其他因索，尤其是不能忽略多種因素的疊加影響。
地壓系統中甲烷溶解度
在地壓系統中存在有甲烷．二氧化碳、氯氣和硫化氫等多種氣體。目前傾向性的看法是這些氣體主要是沉積岩中有機物質的熱裂解作用的產物。甲烷形成的溫度範圍很廣，但大部分甲烷產生在100℃到200℃之間，其產串最高溫度大致在150℃左右。
氯氣
氯氣甲烷在池壓系統中或許以下述三種形式存在：
(1)在束縛水存在條件下形成連續氣相；
(2)溶解在高壓水中；
(3)孤立分散的被水包圍的氣泡。
勘探與利用
作為一種在經濟上有價值的資源來說，地壓地熱資源必須具有相當大的儲量，並能在相當長的時期內(例如20-30年時間內)能以很高的產率進行穩定的生產。因此在評價其資源的價值時必須同時考慮儲集層的質量及其中流體的質量。前者決定了儲集的規模，穩定性和它能給出流體的能力；後者(包括流體所具有的壓力、溫度、甲烷的溶解量，流體的化學組成等)決定了人們對其可能利用的程度及可能帶來的有害影響。
天然氣
天然氣