泥岩压实阶段及其特征
压实作用 脱水阶段 粘土矿物 排水量% 孔隙度% 地层压力 早期快速 孔隙水 纯蒙脱石 64.7 13.5 21.1 0.7 70~35 35~25 25~10 10~5 正常 正常 异常高压 正常
早期稳定 过剩层间水 纯蒙脱石 晚期突变 第三层间水 蒙伊混层 晚期紧密 最后层间水 纯伊利石
深 0 度
(m)
孔 隙 度 (%)
10 20 30
压实阶段 快速压实阶段 稳定压实阶段
1000
突变压实阶段
2000
紧密压实阶段
松辽盆地的泥岩压实曲线（据王行信，1980）
正常压实
压实作用
异常压实(欠压实)
正 常 压 实
孔隙流体处于开放状态，随上覆沉积物的增加的流体 不断排出，孔隙度随上覆沉积物的增加而相应减少。因此 ，正常压实段的孔隙流体压力处于动平衡状态，基本上保 持为静水柱压力，即孔隙流体压力系数取决于孔隙流体密 度。正常压实又称为平衡压实。

D j Hi ( D j ) Dj
1 ( z )dz
h H i ( h) h
1 ( z ) dz
式中 Hi(Dj)—现今顶界埋深为h(米)的第I层的厚度(米)； Hi(h)—第j层沉积时埋深为Dj(米)的第I层的厚度(米)； (z)—孔隙度与埋深的关系。 根据钻井地层分层资料和声波测井资料，由公式可以求解出 每一层在不同埋深下的厚度Hi(Dj)。
现今地层 第j层沉积
上 伏 地 层 厚 度 （ D j） 上 伏 地 层 厚 度 （ h）
第i层厚度 第i层厚度
H i(h)
H i(Dj)
时间 (Ma)
Tm T4 T3 T2 T1
Fn
F4
F3
F2
F1
深度
回 剥 法 示 意 图
F3
F2
F1
沉积初期
F2
(m)
F1
F1
F4 F3 F2 F1
现今地层
埋藏史恢复
一、地层压实校正 二、关键性参数 三、计算步骤
孔 隙 度 （ 对 数 ） 正 常 压 实 — 静 水 压 力 相 混 合 压 实 — 混 合 压 力 相
孔 隙 压 力
深 度
砂 页 岩 互 层
海 相 页 岩
欠 压 实 超 压 力 相
根据孔隙压力对泥岩压实阶段的划分
（据C.R.Evans,1975）
压实作用与孔隙度变化规律
埋藏史恢复
目的：
分析古构造的发展与演化 评价烃源岩有机质在地质时期中的热演化程度
分析地层在地质时期中经历的温度和压力条件
技术方法：
•Mckenzie的纯剪切法 •Airy地壳均衡法 •挠曲均衡法 •平衡剖面技术 •超压技术 •回剥技术
对盆 地或 剖面
考虑因素：
•构造与负荷沉降 •断裂事件 •地层压实作用 •剥蚀事件、沉积间断 •海平面与古水深
单井
埋藏史恢复的技术方法
一、泥质沉积物（岩）压实作用原理
压实作用是指在上覆沉积负荷作用下沉积物 受到的挤压作用，它是使疏松的沉积物固结成 岩的主要作用之一。 压实作用的压力主要来自上覆沉积物重力和 水体的静水压力。因此，压实作用在地质时期 中长期持续的一种成岩作用。
它从沉积物埋藏开始一直可以继续到沉积 物埋深达9000米以上。在压实作用下沉积物的 孔隙流体不断排出、孔隙度不断减少，体积密 度不断增加。
地 层 由 老 到 新
地层。 “回剥法技术”
B 8(My)
就是根据地层形成的时 间、空间顺序关系，从
C
12(My) 5 (My) 4 (My)
上而下恢复地层在各个 地质时期的厚度和埋藏
D F
深度。
0
5
10
15
20
现今25
(My) A
“ 回 剥 法” 恢 复 埋 藏 史 示 意 图
5 (My)
B 5 (My) C 5 (My) D 5 (My) E 5 (My)
1
2
1
1
沉积时间
沉 积 表 面 B A B C
C B
A
A
原 始 孔 隙 岩 石 骨 架 A沉 积 末 期 B沉 积 末 期
残 余 孔 隙
A层 岩 石 骨 架 不 变
C沉 积 末 期
沉积压实埋藏史示意图
地层 代号
岩性剖面 沉积时间
沉积岩层在沉积形
A
10 (My)
成过程中，自下而上形 成了由老到新的一系列
埋 藏 深 度
二、压实校正数学模型
同一地层在不同埋藏深度下地层厚度 埋藏深度 (m) 平均孔隙度 (%) 地层厚度 (m) 0 50 500 20 2500 10 5000 5
1000
700
600
550
A. D.Flavey和Ian Deighton(1981)在假定压实过 程中岩石骨架体积保持不变的条件下，提出下 列压实校正模型公式：
—孔隙度（%）；
0 —沉积初始孔隙度（%）；
c
Байду номын сангаас
—压实系数（1/m）；
z —埋藏深度（m）。
在正常压实阶段的压实曲线的编制方法，有直接测 量和间接测量两种。目前大多利用声波时差测井资料间 接求取孔隙度。根据Wyllie等人(1956，1958)大量试验 的结果，推断在具有均匀分布的小孔隙的固结地层中， 孔隙度与声波时差值之间具有线性关系：
地质时间
0 5 10 15 20 B C D E B A A 25
C D E
埋 藏 深 度
地层 代号
岩性剖面 沉积时间
A
10 (My)
地层剥蚀： 地层沉积与 抬升的时间 相同。
地层 代号
岩性剖面 沉积时间
A
10 (My)
B
8(My)
地层剥蚀
B
8(My)
被剥蚀 地层
C
12(My) 5 (My) 4 (My)
粒状方解 石胶结作用
油
压溶 作用 、 中粗 粒状 方解 石胶 结作 用
1
2
2
致密，亮晶颗粒灰岩 孔 隙 度 小 于 1-2%
秧1井D—P颗粒碳酸盐成岩演化序列
沉积物物理（机械）压实
碳酸盐沉积物物理（机械）压实产生的特征示意图
（据强子同等，1991）
含有稀疏颗粒的灰岩因压实作用转变为富颗粒灰岩示意图 图 2-10 含有稀疏颗粒的汇演因压
埋藏深度 (m) 平均孔隙度 (%)
地层厚度 (m)
50 50 1000
500 20 700
2500 10 600
5000 5 550
压实作用 “回剥法” 恢复埋藏史
“超压法”恢复埋藏史
“平衡剖面法”
一、回剥法原理
回剥法恢复埋藏史示意图
现今 厚度
再剥 去2层
剥去 3层
3层沉
积末期
3
1 2 3
2
Ze
Ze
Z
eff Pc Pf
欠压实泥岩孔隙流体压力、有效应力变化示意图
声 波 时 差
深 度0 126 Q Nm1 1000 Nm 2 200
（ 对 数 ）
(us/m) 100 300
流 体 压 力
(kg/cm2)
分 段 拟 合
(m)
正 常 压 实
0 e
c z
2000
Ng
Ed 3000 Es 4000
欠 压 实
d e
z
三、砂岩的压实作用
砂岩的胶 结作用和大量 次生孔隙的形 成往往使孔隙 度与深度的关 系变得复杂。 近年来， 虽然有许多学 者在这方面进 行了深入研究， 但是定量化的 描述仍然比较 缺乏普遍适用 性。
砂岩压实作用示意图（据M.R.Giles等（1998）
C
12(My) 5 (My) 4 (My)
D F
D F
剥蚀地层
0 5 10 15 20 25 30
现今
(My) A
“ 回 剥 法” 恢 复 埋 藏 史 示 意 图
5 (My)
B 5 (My) C 5 (My) D 5 (My)
剥蚀地层
地质时间
0 5 10 15 20 25 A B C D E
E 5 (My)
1
成岩作用
砂屑、鲕粒、生屑沉积物
纤状、刃状文石、高镁方解石 胶结作用、大气淡水溶蚀作用 淡水方解石 胶结作用
孔 隙 度 (%)
0 20 40
泥晶化作用
压实作用、重结晶作用 棘屑次生加大作用 溶蚀作用、构造破裂 压溶作用、石英交代 深部溶蚀、中粗粒 方解石胶结作用 构造裂缝、方解石充填
残余晶间孔、溶蚀孔、缝 颗 粒 灰 岩 ， 孔 隙 度 =2-6%
1 K
max eff eff
K'
0 e max eff e
式中
eff —有效应力；
K —随着围压增加而孔隙度减少的压缩系数；
K ' —围压减小而引起弹性回弹的压缩系数；
max eff —最大有效应力。
页 岩 孔 隙 度 深 度
（ 对 数 坐 标 ）
页 岩 流 体 压 力
压实作用与孔隙度变化规律
声 波 时 差
深 度0
(m)
(us/m) 100 300
流 体 压 力
126 Q Nm1
200
（ 对 数 ）
(kg/cm2)
孔 隙 度 （ %）
（ 对 数 ）
1000 Nm 2
2000
Ng
Ed 3000 Es 4000
黄骅坳陷港深28井声波时差、流体压力、孔隙度随深度变化关系
四、碳酸盐岩的压实作用