Осадочные бассейны, в которых обнаружено подавляющее большинство коллекторов нефти, образованы в результате отложения речных осадков. Пески осаждаются близ морского побережья, илы — на более удаленных от берега участках дна, а глины — в глубоководных морских районах. Первоначально осадки мягки и характеризуются значительным содержанием воды. По мере накопления осадков из нижних слоев за счет их уплотнения вода выжимается. На небольших глубинах уплотнение оказывает прямо противоположное действие — керны и буровой шлам, поступающие на поверхность, могут довольно легко диспергироваться на отдельные зерна. Такие осадки называют нелитифицированными. На больших глубинах осадки постепенно становятся литифицированными в результате уплотнения и диагенеза. (Под диагенезом понимаются минералогические и химические изменения, которые происходят вследствие воздействия подземных температур и давлений, а также электрохимического воздействия окружающей среды). В конце концов зерна цементируются друг с другом благодаря заполнению пустот минералами из силикатных и известковистых пластовых вод с образованием песчаников, отвердевших глинистых сланцев и аргиллитов. Если в результате этих процессов осадки окажутся полностью литифицированными, образовавшиеся горные породы невозможно диспергировать никаким другим способом, кроме прямого механического воздействия, например размалывания. Породы, состоящие главным образом из песков и илов, называют песчанистыми, а породы, в которые преимущественно входят глины и смеси глин и илов, называют глинистыми. Быстрое отложение осадков характерно для геосинклинальных условий, т. е. районов, где происходит медленное погружение земной поверхности (в настоящее время это отмечается в районе северного побережья Мексиканского залива). В результате проявления в земной коре тектонических сил поверхность может циклически подниматься и опускаться. Поэтому одни старые осадочные бассейны могут оказаться над уровнем моря, а другие перекрываться или переслаиваться осадками иных типов, такими как карбонаты, сульфаты и каменная соль которые отлагаются в результате испарения насыщенных растворов в лагунах и внутренних водоемах.

Градиент горного давления

Осадочная порода, находящаяся на определенной глубине, должна выдерживать вес формаций, залегающих над ней. Общее напряжение S, создаваемое перекрывающими породами (твердые вещества и вода), называется геостатическим (либо литостатическим) или горным давлением и определяется по уравнению

S = ρ_вgН,                                  

где ρ_в — объемная плотность осадочных пород; g—ускорение свободного падения; Н — глубина.

Значение ρ_в  обычно принимается 2,3 г/см³, поэтому градиент геостатического давления S/H = 22,6 кПа/м. Однако в осадочных бассейнах, образовавшихся сравнительно недавно, объемная плотность пород у поверхности мала и увеличивается с глубиной. На рис. 12 показана зависимость среднего градиента горного давления от глубины для северного побережья Мексиканского залива.

Геостатическое давление

Находящаяся на некоторой глубине порода должна выдерживать вес вышележащих пород и пластовых флюидов. Общее напряжение, создаваемое перекрывающими породами, называется геостатическим (либо литостатическим) или давлением горных пород (Р₀) и рассчитывается по уравнению:

Р₀ = ρ_В x TVD,

где ρ_В – объемная плотность осадочных отложений; TVD – глубина по вертикали

Геостатическое давление (P_о) равно общему давлению, возникающему под действием веса осадочных отложений (P_s) плюс давление, оказываемое весом пластовых флюидов (P_f), которое должны выдерживаться пластом или P₀ = P_S + P_f.

Рис.12 Распределение градиента горного давления с глубиной для всех нормально уплотненных горных пород в районе северного побережья Мексиканского залива

Геостатическое давление (P_о) равно общему давлению, возникающему под действием веса осадочных отложений (P_s) плюс давление, оказываемое весом пластовых флюидов (P_f), которое должны выдерживаться пластом или P₀ = P_S + P_f.

Принимая английскую систему мер, геостатическое давление рассчитывается по следующему уравнению: P₀ (фунты/кв.дюйм) = 0,052 x ρ_B (фунты/галлон) x TVD (футы), где переводной коэффициент 0,052 — это 12 дюймов/фут ÷ 231 куб.дюйм/галлон.

Взаимозависимость давления/ глубины обычно выражается в понятии «градиента». Это величина представляет собой частное давления и глубины. Градиент геостатического давления (P_OG) рассчитывается следующим образом: P_OG (фунты/кв.дюйм /фут) = 0,052 x ρ_B (фунты/галлон)/

 Поскольку объемная плотность пород при их уплотнении варьируется, в зависимости от их расположения и глубины залегания, за объемную плотность обычно принимается 144 фунта/куб.фут (19,25 фунта/галлон или уд.вес 2,3), отсюда градиент геостатического давления или горного давления — 1 фунт/кв.дюйм/фут (0,23 кг/см² /м). Наиболее точную величину объемной плотности породы можно получить из плотностной диаграммы. Эти диаграммы не всегда доступны для получения данного вида информации, однако градиенты можно и рассчитать. Средний градиент геостатического давления, представленный в виде кривой относительно глубины Мексиканского залива, близок к 0,83 фунта/кв.дюйм / фут (~16 фунтов/галлон) у поверхности и к 1,0 фунту/кв.дюйм /фут (~ 20 фунтов/галлон) на глубине около 20000 футов (6096 м). Если градиент пластового давления неизвестен, принято считать, что он равен 1,0 фунту/кв.дюйм/фут, или следует использовать значение, рассчитанное для близлежащего участка.