欠壓實作用

泥質岩類在壓實過程中由於壓實流體未能及時排出或排出受阻，孔隙體積不能隨壓力變大而變小，使其中流體也承受了上覆地層的負荷，出現孔隙流體壓力高於相應靜水壓力的現象。產生該現象的過程叫欠壓實作用。

觀點一：欠壓實是地質學中最荒謬概念之一

首先，欠壓實是地質學中最荒謬的概念之一。

根據岩石的變形機制，把岩石孔隙度的變化過程劃分為壓實和壓縮兩個階段，岩石壓實階段的孔隙度呈指數規律變化，岩石壓縮階段的孔隙度保持為常數。壓實作用就是使骨架顆粒的排列方式不斷趨於緊湊的過程。傳統理論把壓縮階段稱做欠壓實階段，是一個誤解。根據固體力學和流體力學的有關理論，研究了岩石在壓縮階段的體積變化關係，得出了該階段的岩石不可能排液、當然也就不可能排烴的結論。

人們一直把岩石的壓縮階段，稱做岩石的欠壓實階段，而把第Ⅰ曲線段稱做岩石的正常壓實階段。欠壓實理論認為，當岩石壓實到一定深度後，由於岩石排水不暢，岩石的孔隙壓力增高，岩石的孔隙度不再沿曲線Ⅰ段繼續減小，而保持為一常數，即出現了欠壓實現象。若不是因為欠壓實，岩石的孔隙度將沿著曲線Ⅰ段繼續減小，直至為0。實際上，這是對岩石孔隙度變化規律的誤解。

在壓實作用階段，通常認為骨架體積不發生變化，由於緊湊排列的結果，使得孔隙體積大幅度減小，因而孔隙度也大幅度減小。在該階段，由於流體體積的壓縮幅度比岩石孔隙體積的減小幅度小，因此，壓實排水的現象是不可避免的。

但是，在岩石的壓縮階段，由於岩石骨架已緊湊排列並且膠結，孔隙體積的減小是因為骨架體積的減小所致；若骨架體積不變，則孔隙體積不可能減小"&#。由於孔隙體積與骨架體積是同步減小的，因此，岩石的孔隙度是不發生變化的。

根據大量的實驗研究結果，地層水的壓縮係數比岩石的壓縮係數高。也就是說，在岩石的壓縮階段，地層水體積的壓縮量比孔隙體積的壓縮量還要大，因此，地層岩石不可能排水。

因此，“欠壓實現象”的解釋是沒有理論根據的。

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該觀點出自非石油地質學專業人士，大家不要輕信，請參考國內外相關文獻對欠壓實的解釋。

以上觀點是靜態的、脫離石油地質實際的理想物理模型，其最大的漏洞在於：只對原始流體的壓縮係數進行探討，但除了上覆地層的壓力作用外，地溫的增加導致的流體體積膨脹，以及粘土礦物脫水、乾酪根排烴產生了新的流體，以上觀點是沒有考慮的。

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能指示泥頁岩（烴源岩）存在欠壓實的最直接的標誌是該泥頁岩（烴源岩）相對正常泥頁岩存在異常高殘餘粒間孔及由此引起的異常高孔隙度，目前國內主要沉積盆地泥頁岩（烴源岩）儲層微觀孔隙結構研究表明，泥頁岩（烴源岩）孔隙空間以有機質孔、晶間孔為主，尺度極其微小，能指示欠壓實存在的殘餘粒間孔不發育。泥頁岩（烴源岩）段的高時差或低密度並不是孔隙空間的反應，而主要是有機質的反應。地質歷史上是否存在欠壓實已經沒有確鑿證據，目前的泥頁岩（烴源岩）不存在欠壓實。

勘誤討論：

欠壓實的概念是對的，在理論上是成立的，而且也是被觀察到的地質現象；不過要產生欠壓實的條件是很嚴格的。它要求某個岩層體積單元從淺層（比如300m）沉降到深層（比如1500m）時一直處於封閉狀態。實際上外文在對欠壓實（under-compacted）定義時，很強調這個封閉狀態(closed system)。

不過由欠壓實而推導出的排烴機理卻是不對的。

如果籠統的說“欠壓實概念極其荒謬”難免會招來爭議。

岩石欠壓實概念

首先，看看壓實作用，壓實作用是沉積物最重要的成岩作用之一。指沉積物沉積後，由於上覆沉積物不斷加厚，在重荷壓力下所發生的作用。通過壓實作用沉積物發生脫水，孔隙度降低，體積縮小，密度增大，鬆軟的沉積物變成固結的岩石。例如泥炭，通過壓實體積縮小（到1/20～1/30）後,便轉變為堅硬的煤。研究資料表明，碎屑沉積物在300米深處，受壓實作用影響，其所含75%以上的水已被排出，石英砂岩由40%左右的原始孔隙降低至30%～10%。

壓實作用受有效應力的增加，壓實速率（即可壓縮性）強烈地受顆粒大小的影響。由於壓實作用涉及孔隙度損失，以及由此引起孔隙流體的排替，所以，壓實速率也受滲透率的控制。

欠壓實和異常高壓是伴隨發生的，否定了欠壓實就是否定了異常高壓。

異常高壓形成的主要原因是：（1）沉積體中具有足夠低的低滲透性岩石，使得流體流動速度相對沉積體壓力恢復速度而言小得可以忽略，異常高壓通常出現在以頁岩為主的沉積環境。（2）區域構造應力傳遞給流體所造成異常高壓。（3）由地質年代較新的沉積物在盆地中迅速沉積和埋藏過程中，低溫增高，孔隙流體膨脹比壓實膨脹要大得多，在這種情況下，在岩石流體中產生異常高壓。（4）當沉積物發生快速埋葬或者沉積物中有大量粘土礦物，使沉積物形成了一個層間水的，膨脹的粘土顆粒的疏鬆體系，而產生異常高壓。（5）粘土層上覆於異常壓力地層之上的時間可達數百萬年之久，而壓力並沒有應流體流過粘土層或頁岩層而釋放。當粘土被壓實後，孔隙度和滲透率都非常低，以至於水無法流動，形成異常高壓。（6）在沉積物中大部分有機質在成岩過程中轉化為液態和氣態烴，在轉化過程中，生成的流體會產生或加劇在壓實的粘土沉積物的異常高壓。（7）埋藏在下覆地層中的烴類流體和鹽度較低的淡水垂直運移造成異常高壓。（8）流體在高壓差的滲透作用下可穿過一套互層的砂泥岩，從而出現異常高壓。

鑽井實踐證實：在世界各地都發現了異常高壓地層，且其形成機制各不相同，可能有物理的、化學的、物理化學的相互作用。但多數情況下，壓力的增高是由於水不能從被壓實的沉積物中排除所致。