地靜壓力

地靜壓力

又譯成靜地壓力、地壓或岩壓。是指整個地層(包括其中所含流體)的壓力。其壓力梯度,視岩石的總體密度而變,通常約為0.23千克/厘米2或者1磅/英寸2.英尺。一個地層的異常高地層壓力的上限就是這個地層的靜地壓力。

基本介紹

  • 中文名:地靜壓力
  • 外文名:geostatlc pressure
原理,發展過程,意義,

原理

地靜壓力(礦山壓力)的影響,是在上覆岩層重量作用下,粘土隔水層中的結合水(岩石溶液)被擠入含水層,使這些含水層地下水的化學成分發生重大的變化。在適當的條件下,地靜壓力成為地下水化學成分形成的主導因素。
由土力學知道,在靜止的條件下,外部負荷或上覆岩層的重量完全分布在不同深度的含水岩層的礦物骨架上。充滿含水層的水只受靜水壓力的作用,並不承受上覆岩石的重量。在產生補充負荷時平衡被破壞,部分負荷由岩石骨架承擔,部分傳遞給孔隙中的水。在補充負荷的作用下,含水層中的地層壓力增大並超過靜水壓力,產生過剩壓力,孔隙水被擠壓到起排泄作用的透水性更好的岩層中去,並沿著它被排走,而沉積物則開始被壓實。隨著孔隙水的被擠出,沉積物被壓實到所有增加的負荷不再向礦物骨架上增加為止。水的損失在新的沉積物沉積後馬上開始.直到岩石完全固結。只剩下一些物理和化學結合水時為止。

發展過程

在地殼運動發展過程中,隨著沆積盆地基底不斷下降和沉積作用的不斷進行,沉積物的堆積就會越來越厚,於是因上覆沉積物重量所產生的地靜壓力也會越來越大,當地靜壓力達到一定程度時,早期沉積物逐漸被壓縮,開始緊結成岩,並將其孔隙空間所含水及少量石油天然氣擠壓出來,向低壓區的孔隙空間運移。這時石油可呈單個小液漓狀運移,少量呈溶解狀態或膠柬狀態運移,天然氣則多呈溶解狀態運移。
在同一地質時期內,在沉積盆地的不同部位,沉積物的厚度和岩性都有變化。一般在沉積盆地的沉降中心厚度較大,多為泥質或碳酸鹽質沉積物(如果盆地的沉降中心與沉積中心基本相符),而向盆地邊緣厚度減薄,岩性也逐漸變粗,出現砂質甚至礫狀沉積物。另一方面隨著盆地的頻繁升降,水體深淺交替變化,則常可形成粗、細相問的韻律沉積。於是,隨著地質歷史的發展,在沉積盆地內,無論是在橫向上或是在縱向上,沉積物的厚度和岩性都會發生明顯的變化。
這樣一方面由於上覆沉積物厚度不同,在盆地不同部位,不同層位中都會形成地靜壓力差;另一方面,不
同類型沉積物的緊結程度也不同,一般泥質沉積物的顆粒小,孔隙度大,含水分多,在新鮮軟泥中水常可占80~90%,它比砂質沉積物更易被壓縮,壓實程度高。R.N.金斯布格曾指出,在3048米的深度,粘土的孔隙度可由80%經壓實作用降至8%左右.我國大港油田對不同深度泥岩的孔隙度進行了研究,並作出了泥岩埋藏深度與孔隙度之間的關係曲線。
根據曲線,可把泥岩壓實過程分為四個階段:(1)深度為0-500米的初次壓實階段。在該階段中,泥質沉積物的孔隙度隨深貶變化較大,孔隙度從40%降為28%;(2)深度為500一2700米的穩定壓實階段。該階段泥質岩孔隙度由28%降到12 %;(3)深度為2700~3200米的壓實突變階段。該階段孔隙度與深度的關係曲線表現為斜率劇烈變緩的突變過程,孔隙度在深度差為500米的範圍內,從12%降至4.5%;(4)深度大幹3200米的緊密壓實階段。
該階段泥岩孔隙度隨深度的變化已不明顯,壓實作用接近於停止,孔隙度為4.5~3.5 %。
砂質沉積物的壓實程度則遠較泥質沉積物小,其孔隙度變化也很小。

意義

在海相沉積層壓實形成沉積水時,地靜壓力有特殊的意義。交替置換和排泄沉積水的過程,取決於一系列因素,而主要的是含水沉積綜合體的岩石成分。當水的壓力不能克服岩石的水平和垂直阻力時,在漫長的地質時期內水將成為封存水。
研究孔隙溶液有兩重目的:第一是說明它們在活動水成因中的作用;第二是確定留在岩石中的孔隙溶液本身在壓實階段的變質作用。為了分離出岩石溶液,一般用兩種方法:壓榨法和替換法。用壓榨法取出岩石溶液的儀器的壓力區間是很寬的,由n×0.1~98 066.5 N/cm2(0~1 kgf/cm2)。根據n.A.克留柯夫從天然土石中擠壓溶液的試驗證明,軟泥沉積物在形成初期所吸收的水分,在重力或構造力的作用下幾乎能全部被壓出。
對於粘土中孔隙溶液的遷移.最好的條件是承壓水盆地中垂直剖面為粘土、碳酸岩和砂岩互層的情況。為了與溶濾水相區別,把從粘土中壓榨出來的水稱為壓榨水。

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