断裂带油气幕式运移:来自物理模拟实验的启示

断裂结构对油气运移的影响是当前油气输导体系研究的前沿与薄弱环节。本文在调研断裂结构及其流体流动机制的基础上,利用物理模拟实验研究断裂带油气幕式运移过程,探讨断裂带油气运移机理及相关问题。实验结果表明,断裂内部结构控制着油气运移的路径和方式,含油饱和度在一定程度上影响油气运移的路径;破碎带是油气幕式运移的优势通道,且油气聚集成藏的潜在圈闭为位于油源断裂主动盘一侧的圈闭。单次幕式充注过程中运移量与时间之间的对数型关系表明,流体沿断裂幕式运移具有非线性流的特征,且流动速率可能介于一个相对固定的范围,其数量级约为10~2~10~3m/a;流体沿断裂幕式流动过程包含高速非线性流、过渡流动机制和线性达西流3种流体流动机制,其间的相互转换是一个多物理场相互作用的复杂过程。此外,断层体油气藏的形成条件为油气沿断裂运移时,运移动力与阻力在断裂带内达成平衡状态。     

断裂带流体作用及动力学模型

越来越多的证据表明流体活动与断裂作用密切相关。断裂带流体活动不仅影响断裂发生、发展、封闭和断裂强度，而且影响到断裂带附近矿床的形成。断裂带活动为流体循环、水岩相互作用提供了必要条件，流体的再分配是断裂带中应力积累和释放的响应。流体压力和剪切压力的耦合变化影响断裂带摩擦作用中剪切强度的变化，进而控制断裂发生和停止。因此，断裂带流体活动的幕式变化指示了断裂活动事件或地震活动旋回。     

准噶尔盆地油气运移基本方式与机理探讨

在准噶尔盆地,以断裂为主,联合输导层(储层和不整合)的“断控体系”是油气运移的基本固体格架。文中从油气形成和演化过程中的有机-无机相互作用入手,分析了准噶尔盆地油气运移的基本方式和机理。结果表明,油气在输导层运移过程中,随有机质热演化、成岩演化,以及距油源断裂的远近不同,伴随着的水量有着显著变化。流体性质的差异导致了不同的储层水岩反应和油气成藏机制,据此,可将油气在输导层中的运移方式划分出两种基本类型:机械-侵蚀型和机械型。而在断裂带地区,断裂对储层中高压流体系统的沟通,触发了“减压沸腾”作用,伴随着流体沸腾,油气呈幕式运移聚集。     

准噶尔盆地油气运移基本方式与机理探讨

在准噶尔盆地,以断裂为主,联合输导层(储层和不整合)的“断控体系”是油气运移的基本固体格架。文中从油气形成和演化过程中的有机-无机相互作用入手,分析了准噶尔盆地油气运移的基本方式和机理。结果表明,油气在输导层运移过程中,随有机质热演化、成岩演化,以及距油源断裂的远近不同,伴随着的水量有着显著变化。流体性质的差异导致了不同的储层水岩反应和油气成藏机制,据此,可将油气在输导层中的运移方式划分出两种基本类型:机械-侵蚀型和机械型。而在断裂带地区,断裂对储层中高压流体系统的沟通,触发了“减压沸腾”作用,伴随着流体沸腾,油气呈幕式运移聚集。     

DFl—1底辟区构造应力场及渗流场演化的数值模拟研究

DFl—1底辟区是莺歌海盆地内超压流体最活跃的地带之一．超压流体的活动直接受控于构造应力及其形成的不同类型的断裂和裂隙构成的输导系统．从底辟区大规模流体垂向活动以及幕式活动的特征来看，流体流动的动力主要是由于垂向压差的存在以及渗流场变化引起的局部应力场(包括热应力场)的作用所致．在详细研究底辟区的构造及流体活动关系的基础上，对底辟区构造应力场及渗流场的演化进行了模拟．结果显示：构造运动引起的应力场决定了DFl—1底辟区油气沿主要断裂系走向迁移的总趋势，在底辟区流体从底辟的两侧向其中心运移，由底辟体中向上运移为主；高压流体产生的热应力控制局部应力场状况及油气运移方向，驱动流体向底辟体顶部运移，当热应力值过大时有可能改变应力场状况以及油气运移总趋势．     

准噶尔盆地腹部断裂和不整合面流体活动特征对比

断裂和不整合面是油气流体运移的良好通道,但对其流体活动特征的差异研究却不甚深入。以准噶尔盆地腹部地区为例,主要从流体活动的矿物岩石学记录入手,对断裂和不整合面的流体活动特征进行了对比研究。结果表明,断裂带流体活动复杂,在活动期均是油气流体运移的良好通道,并呈现出"幕式"特征,流体来源以深源含油气流体与大气降水影响为主。相比而言,不整合面之上流体来源较为单一,主要是含油气流体,而不整合面之下与断裂带地区类似,受到深源含油气流体与大气降水的复合影响。总体而言,断裂带流体活动强度要比不整合面上下的储层更强,断裂与不整合面纵横交叉之处是油气流体活动的有利通道,距不整合面越远,其流体活动强度越弱。这些认识可为区域油气勘探提供科学依据,也可供国内外同类研究类比参考。     

断裂带中流体包裹体的应用——以东营凹陷平南断裂为例

断裂是油气运移的主要通道之一,断裂带岩石中的包裹体可以反映流体当时的物理、化学性质及断裂性质。本文通过对平南断裂岩石样品中的包裹体进行岩相学研究,发现平南断裂是一条早期形成,后期经过正负反转运动的断裂带;包裹体均一温度的研究表明,平南断裂带中有两期油气运移事件发生,两期对应的温度分别为60~85℃和90~120℃,平南断裂下盘潜山油藏主要是第二期油气运聚而成。     

地壳中的热流体活动与油气运移

地壳中的热流体活动实际就是地壳流体作用，是最近十多年来才被认识到并发展起来的前沿科学。地壳流体起着传输能量和搬运物质的作用，是地壳中最活跃的一种营力，直接影响和控制着整个地壳的构造、沉积、成岩和成矿等作用。通过对地壳流体的研究可能产生全新的地质科学理论。油气运移是发生在沉积盆地中的热流活动，它贯穿在整个油气的生成、运移、聚集和散失过程中，直接控制着油气藏的形成并影响着盆地中的构造活动和成岩作用。研究油气运移可以为研究整个地壳流体提供一个窗口和借鉴。不连续的幕式排烃机理可以使人们联想到地壳深部的变质流体也可能呈幕式活动并产生幕式的构造运动。在深部流体活动的作用下有必要对石油的无机成因学说、热降解机理和深盆热水运移等问题重新进行评估。     

异常压力环境下流体活动及其油气运移主通道分析

沉积盆地的油气生成、运移和成藏过程与盆地流体作用密切相关, 而异常压力环境下流体活动有其特殊性, 因而与之相关的油气运移和成藏也有其特殊性.对于异常压力体系(包括高压和低压)而言, 存在2类流体系统, 即半开放型和封闭型流体系统.前者由于封闭层的间歇开启导致流体幕式释放, 后者以封闭层内热对流作用为主.按照封闭层开启的成因机制可划分为3类, 即水力破裂或流体压裂型、断裂型、断-压双控型.封闭层的间歇开启构成异常压力环境下油气运移的主通道.这些流体活动和油气运移在海底以及盆地的浅层和深层显示不同地球物理特征, 如气苗、麻坑、气烟囱和流体底辟带等.同样, 还可以利用岩石中残留的一些标记或异常现象示踪盆地流体活动, 如流体包裹体、地层水化学、有机地球化学异常、成岩作用异常、流体场动态模拟等.这些特征和标志为流体和油气运移主通道的识别, 同时也为异常压力环境下油气勘探提供重要的依据.      

准噶尔盆地西北缘克-乌断裂带油气分布控制因素分析

根据地化指标及测井资料分析了准噶尔盆地西北缘克－乌断裂带断理解活动以及断裂带岩性（火山岩、碎屑岩）对油气分布的影响。认为断裂活动及断裂带岩石物性对油气分布具有明显控制作用，在断裂活动期间，断裂带为油气运移提供良好通道，成熟度较低的油气通过断裂带运移至上覆地层；断裂活动平静期，断裂带碎屑岩对油气起封闭作用，火山岩断裂带仍是油气运移通道。成熟度较高的油气经过火山岩运移到断裂带内缘聚集成藏，在断裂带外缘，由于碎屑岩封闭作用及成熟度料高油气的排替作用，油气成熟度呈现“上低下高”的分布格局。     

王家岗断阶带含烃流体的成藏效应分析

王家岗断阶带及其附近地区地层和地层流体所表现出的能量场和物质两方面的成藏效应,反映其局部地区的油气运移具有瞬态流体流动的特点.在以断层活动为主、以烃源岩超压为辅的双重控制作用下,来自牛庄洼陷内深部烃源岩的超压含烃热流体沿断阶带内的断层向王家岗地区方向快速充注.能量场上,快速的大规模流体流动既引起了地温场的局部扰动,也将深层的超压能量传递到浅层.物质上,溶解有大量矿物质的深部热流体以混相涌流的方式运移到浅层.流体活动强的断层附近区域水-岩相互作用强烈,地层岩石中的碳酸盐质量分数和黏土矿物组成变化较大.同时在深部流体进入浅层活动活跃的层段内,地层水矿化度高的地段聚集的油气也较多.     

流体沸腾机制探讨及在石油地质中的可能性——来自合成流体包裹体的证据

本文通过对流体包裹体的合成实验研究,探讨了流体沸腾机制及在石油地质中的可能性。研究表明,流体沸腾作用的发生,主要跟降压或降温降压作用以后流体落入一定盐度流体气相线与TP(H2O)-CP(H2O)-CP(NaCl-H2O)曲线的下方L V或L V H(石盐)相图区的温度与压力范围内有关。由于深大断裂的存在,可能使部分油气流体发生间歇性的沸腾作用,这对于加速油气运移、提高油气成熟度和促进天然气藏的形成可能具有十分重要的意义。     

塔里木盆地库车油气系统中、新生界的流体压力结构和油气成藏机制

库车油气系统中、新生界流体压力纵向结构可分为台阶式、中凸式、均斜式 3种类型。平面分布可分两个带 3个区 :北带主要是台阶式压力结构分布区 ,南带的大部分是中凸式压力结构分布区 ,南带的南缘为均斜式压力结构分布区 ,构成不同类型的封存箱。这种压力结构分异主要是喜玛拉雅晚期 ( 5Ma)天山向南强烈推挤造成的 ;喜玛拉雅早期 ,整个油气系统压力结构大体是一致的 ,深浅层基本为正常压力 ,也即均为均斜式压力结构分布区。喜玛拉雅早、晚期的流体压力封存箱规模不等 ,油气运聚的环境不同 ,因而不同时期、不同地带具有各不相同的油气成藏机制。初步可概括为 3种机制和 3种成藏模式 :早期封存箱内成藏机制———牙哈模式 ;晚期封存箱内成藏机制———克拉苏模式 ;封存箱外成藏机制———大宛齐模式     

油气成藏的脉动式探讨

在柴达木盆地和东营凹陷的油气储集层中分别发现了沸腾包裹体 (群 ) ,这是在国内的沉积盆地中的首次发现。文中介绍了这些沸腾包裹体特征及其与油气成藏的关系。沸腾包裹体 (群 )的存在 ,是在异常高压带和断裂作用下流体发生沸腾作用的证据 ;说明在油气成藏的过程中 ,有缓慢的充注 ,更有快速的运移 ,油气的脉动式运移在一定地质条件下是一种重要的成藏方式。由此建立了断裂作用下油气脉动运移的模式。     

内蒙古西部狼山温更逆冲断层的地质特征

内蒙古西部狼山温更逆冲断层发育在温更侏罗纪沉积盆地西北边界, 是一条规模较大的逆冲断裂构造带。断层倾向北西, 上盘由太古宙-元古宙变质地层和古生代深成侵入体构成, 下盘为侏罗纪沉积, 由北西向南东方向逆冲。断层切割改造了早-中侏罗世沉积地层, 被早白垩世沉积地层覆盖, 表明了逆冲断层形成在下中侏罗统沉积之后白垩系固阳组沉积之前。断层带同构造石英脉中流体包裹体的分析结果表明, 断层形成于5.5～6 km浅部地壳构造层之上, 温度为195℃～210℃, 围压为50 ～60 MPa, 断层带的宏观和显微构造显示断层以脆性变形机制为主。     

Structure and Fluid Transportation Performance of Faults in the Changxing-Feixianguan Formation,Xuanhan County,Northeastern Sichuan Basin

On the basis of field observations, microscopic thin-sections and laboratory data analysis of ten faults in Xuanhan County area, northeastern Sichuan Basin, central China, the internal and megascopic structures and tectonite development characteristics are mainly controlled by the geomechanical quality in brittle formation of the Changxing-Feixianguan Formation. The fluid transportation performance difference between the faults formed by different geomechanics or different structural parts of the same fault are controlled by the mcgascopic structure and tectonite development characteristics. For instance, the extension fault structure consists of a tectonite breccia zone and an extension fracture zone. Good fluid transportation performance zones are the extension fracture zone adjacent to the tectonite breccia zone and the breccia zone formed at the early evolutionary stage. The typical compression fault structure consists of a boulder-clay zone or zones of grinding gravel rock, compression foliation, tectonite lens, and dense fracture development. The dense fracture development zone is the best fluid transporting area at a certain scale of the compression fault, and then the lens, grinding gravel rock zone and compression foliation zones are the worst areas for hydrocarbon migration. The typical tensor-shear fault with a certain scale can be divided into boulder-clay or grinding gravel rock zones of the fault, as well as a pinnate fractures zone and a derivative fractures zone. The grinding gravel rock zone is the worst one for fluid transportation. Because of the fracture mesh connectivity and better penetration ability, the pinnate fractures zone provides the dominant pathway for hydrocarbon vertical migration along the tensor-shear fault.     

Ore—Forming Conditions and the Process of Gold Mineralization of Wendeng Gold Deposit,Shandong—Application of Cathodo—Luminescence in Fluid Inclusion Studies

The Wendeng gold deposit is located 30 km northwest of Wendeng City,Shandong Province, occurring in a brecciated alteration zone in the foot wall of the NNE-striking fault(F1). It consists of quartz, pyrite, specularite, potash feldspar, sericite, carbonates and chlorite hosted in Proterozoic biotite-plagioclasee gneiss. Three generations of quartz are recognized based on cathodoluminescence and micro morphology. Systematic studies of fluid inclusions provide data to establish P-T-V-X relations for the fluid evolution in mineralization process.It is concluded that the ore-forming solution was evolved from meteoric water through ghermal events during Mesozoic tectonics. The precipitation of gold was related to two boiling events.     

汶川地震断裂带科学钻探工程一号孔主断层的随钻流体响应特征

汶川地震断裂带科学钻探工程(WFSD)的主要研究目的是探讨龙门山断裂带深部断裂的物质属性。随钻实时流体分析作为井口流体实时监测手段,首次获得了龙门山断裂带随钻流体组分响应特征,在一号孔(WFSD-1)主断层上出现随钻流体多组分同时异常,且异常强度大。通过比较WFSD-1号孔主断层的钻探岩心岩性和随钻流体组分剖面,认为随钻流体组分的异常区间与主断层的区间保持一致,表明流体异常与断层的响应特征,主断层区间的流体异常为多组分的极值异常,强度与断层泥厚度成正比。这些钻探泥浆气体响应特征将为钻探工程、取心钻进提供第一时间支持。     

北方岩溶区断裂带水文地质性质及结构模型

断层带结构和内部流体流动特性是水文地质研究领域的难点问题。石油地质领域,在油气运移与成藏方向已形成较成熟的断层封闭性定量评价技术手段。相比较,断裂的水文地质性质研究尚停留在断裂的力学性质对断层导水、阻水特性的定性评价阶段,尚未详细开展断裂带结构、渗透性各向异性等方面的研究工作。文章梳理总结国外断裂带水文地质性质研究中关于结构组成、断裂带演化、渗透率影响因素等方面的研究成果,引入断裂带渗透率结构模型,并以中国北方岩溶区碳酸盐岩与碎屑岩互层含水岩组为例,构建断裂带水文地质结构模型。断裂带研究尺度和精度不同、断裂带发育部位不同,导致其结构及水文地质性质亦不相同,如何建立起精确、典型的断裂带水文地质结构模型,需要各领域数据共享及多学科融合共同开展研究工作。      

滇西马厂箐钼铜金矿床深部地质过程的系列成矿效应

[摘 要] 马厂箐钼铜金矿床是金沙江-哀牢山断裂带上与喜马拉雅期富碱斑岩有关的典型矿床之一,其成矿作用具有特殊性。本文应用透岩浆流体成矿理论,重点探讨了马厂箐钼铜金矿床深部地质过程中成岩与由地幔流体作用引发壳幔混染并形成系列成矿的关系。通过对马厂箐矿床成岩成矿时代的厘定、岩矿石稀土和微量元素、稀有气体及Pb-Sr-Nd 同位素研究,论证了成矿流体和岩浆流体均来自于富集地幔,这种成矿流体是包含于富碱岩浆并与其互不混溶的地幔流体。在上升运移过程中,地幔流体可随富碱岩浆的结晶成岩过程对岩体进行同步自交代蚀变而在斑岩体内或其深部形成矿床;也可与岩浆分离而独立运移,在岩体与围岩的接触带及地层围岩中进行交代蚀变成矿。在这一成岩成矿过程中, 引发并促进壳幔物质混染和叠加成矿,由此导致了马厂箐矿区成矿分带表现为从岩体到围岩、从高温到低温的不同矿种和不同类型的系列成矿效应。