油气运移的地质、地球化学(上)

流体矿产与固体矿产的基本区别之一是.体矿产形成后一般不再运移.石油、天然气在形成后必须经过运移、聚集才能形成油气藏.油气的生成地点与聚集成油气藏地点不一致是正常的.油、气从油(气)源岩向储集岩的运移称初次运移.油气在储集岩体中的运移称二次运移.这两种运移的机理是不同的.初次运移更难研究.油气运移的研究,不仅具有重要的理论意义,而且具有重要的实用价植:对勘探油气来说,油气初次运移量和聚集量显然比总生油(气)量更实用,而油气初次运移率和聚集率取决于油气运移的动力、机理、距离、时间等因素;油气运移的时间的研究很重要,因只有油气的生成期、运移期与圈闭形成期配合得好,才能形成良好的油气藏;油与运移的方向指示了找油的方向.     

渤海A油田气烟囱识别及其研究意义

气烟囱是一种特殊的地质现象,与油气的生成、运移密切相关。在地震资料上进行气烟囱的识别研究有助于工区的断层封闭性、油气运移通道、成藏模式的研究。基于倾角数据体的气烟囱识别技术引入倾角和方位角信息,结合有监督的神经网络分析方法,提取出能够反映气烟囱地震异常体的地震属性组合,完成了对气烟囱的识别研究,相对以往方法,该方法具有识别准确度高、效率快的优点。此方法运用于渤海A油田,较好地完成了油田的油气运移及成藏模式分析,为油田的储量增长奠定了基础。同时,对渤海A油田断层的封闭性进行了风险分析和提示,保证了油田的钻井安全。     

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。     

塔中地区深部流体活动及其对油气成藏的热作用

利用塔中地区钻井岩心、分析化验、地震等资料,系统地分析了深部流体活动机制及其对油气成藏的热作用。通过奥陶系岩石热液矿化蚀变、古地温异常及CO₂无机成因气与储层包裹体测温等研究后认为：深部流体通过地震、火山或其它各种通道,如断裂、不整合面等向浅部运移;深部流体提高生烃量及生烃速率,而且降低烃源岩中残余有机质含量,影响有效烃源岩评价;深部流体对油气储层的影响,既有热液方解石充填的破坏性,又有热液溶蚀、热液次生矿物带的建设性;深部流体在向上运移的过程中形成异常高压, 为油气二次运移提供动力。深部流体对天然气形成的热作用、储层改造与成藏动力学方面,不仅在能量上,而且在物质上都对油气藏的形成和演化起到重要影响,并使塔中地区奥陶系油气成因更加复杂化。     

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.      

盆地流体模拟在石油勘探中的应用──以莺-琼盆地为例

由于沉积盆地内流体活动的示踪研究难度较大,因此,在盆地流体研究中更多地依赖于正演模拟,用来解释和验证地质模型和观点。盆地流体模拟所遵循的基本准则是孔隙流体运动的达西定律。能量守恒和质量守恒定律。由此建立孔隙流体的温度和压力的耦合方程,利用有限元法解上述非线性耦合方程,从而可动态地恢复盆地不同演化阶段的温度场、压力场和流体场。模拟成果可用于地质模型和观点的解释和验证,更重要的是用于钻前预测,包括热成熟度和压力预测以及油气运移方向预测。而且多场的叠合分析为油气运移和聚集研究提供了定量的依据,同时为油…     

论成藏动力系统中的流体动力学机制

介绍了成藏动力系统中流体的 3个来源 ,即沉积流体、自源流体和深源流体 ;推动流体运动的五种动力 ,即盆地深部的热动力、自源动力、重力流、浮力和毛细管力叠加产生的作用力、构造动力。分析了在成藏动力系统中这几种动力的作用机制。指出深部热动力控制了成藏动力系统的温压场和成藏作用的时空展布 ,沉积盆地中自源动力控制烃源岩生排烃过程 ,而油气在自源动力的压实流、重力流、浮力以及毛细管阻力叠加形成的流体势控制下进行二次运移、聚集和成藏。构造动力既是圈闭形成分布和油气运移聚集的控制因素 ,又是导致油气藏破坏、油气再次运移、聚集的重要作用力     

碳同位素动力学模拟及其在天然气评价中的应用

天然气碳同位素动力学模拟是国际油气地球化学界的前沿性研究方向。它和盆地沉积埋藏史、受热史结合起来,对于评价天然气的成因和成藏历史是一种新而且有效的手段,正逐渐为人们所接受。介绍了天然气形成的碳同位素动力学模拟,以及其在评价天然气的成熟度、气源、运移-聚集史和油气比研究等方面应用的新进展,充分展示了其具有良好的应用价值。天然气碳同位素特征不仅受母源、成熟度的影响,而且与运聚条件、沉积盆地增温速率有关。瞬时聚集气与累积聚集气在碳同位素特征存在明显差别。碳同位素分馏动力学模型在不同含油气盆地会存在差异,不仅取决于气源条件,还与运移-聚集史、沉积-构造史有关。中国叠合型盆地天然气藏成因复杂,具有多期、多源的特点,本研究对这类天然气的研究与评价提供了新思路。     

DF1-1底辟区构造应力场及渗流场演化的数值模拟研究

DF1-1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DF1-1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.      

油气二次运移研究进展述评

油气运移,尤其油气的二次运移是石油地质学研究的重要内容,同时也是一个薄弱环节.20世纪90年代以来,油气二次运移研究所取得的主要进展是:①对油气二次运移机理的认识有了很大提高;②油气二次运聚模拟实验设计更加科学,实验结果更为可信;③油气二次运聚数值模拟水平有了长足进步.深入的综合研究和油气运移聚集的三维可视化模拟是今后的研究方向.     

倾角导向体控制的气烟囱识别技术及其在海拉尔盆地贝尔凹陷中的应用

在调研了国内外气烟囱研究成果与思路的基础上,通过全新的地震解决方案——OpendTect平台提供的基于属性多层感知器(MLP)的人工神经网络(ANN)的方法预测气烟囱的发生概率体,并利用倾角导向体对算法进行改进,提出倾角控制下的地震气烟囱识别技术,很好地补充并发展了模式识别技术在地震勘探领域的应用。通常该技术一方面可以解释运移通道和浅层气成藏的原因;另一方面,形成的气烟囱地震数据体还可以预测源岩的发育情况;此外,对于判别断层封闭性也非常适用。最后应用这一技术对海拉尔盆地贝尔凹陷一含油区块的运移通道和成藏规律进行研究,分析该研究区的断裂发育特征和运移通道类型,总结了油源、通道、储层和盖层的空间配置关系,并建立相应的成藏模式。     

川东北地区海相深层多源生烃动态转化机制——以普光气田为例

海相碳酸盐岩层系深层-超深层油气形成机制是石油地质学研究的热点和难点。以川东北普光气田为例,通过烃源(岩)评价及其与原油、储层沥青和天然气之间的地球化学对比、油气藏形成演化与保存过程分析,结合不同类型天然气组分、流体包裹体以及多种烃源生烃模拟等实验数据,对油气来源和成烃成藏过程进行了系统分析。结果表明,在多期沉积构造活动背景下,海相深层烃源岩系和主力产层均经历过高温高压环境与高热演化,形成了不同类型的干酪根、以分散和富集状态赋存的可溶有机质,以及以有机酸盐形式存在的不溶有机质等多种形式烃源,并普遍存在不同类型烃源、不同成因油气的连续或叠置动态相态转化,及其对油气成藏贡献的接替过程,呈现出"来源的多样性、转化的接替性、过程的多期性和成因的复合性"之油气形成演化特点,提出"多源生烃动态转化"是深层油气形成演化的主要机制,将烃源生气过程延续到更高的演化阶段,有利于深层-超深层条件下油气藏的再充注和聚集保存。     

川西前陆盆地流体的跨层流动和天然气爆发式成藏

川西前陆盆地是我国西部典型的前陆盆地,也是我国重要的致密砂岩含气区。盆地上三叠统须家河组二段和四段等渗透层中的流体跨过须家河组三段、五段等不渗透层流入侏罗系自流井组、千佛岩组、沙溪庙组、遂宁组和蓬莱镇组等渗透层,即发生了流体的跨层流动。流体的跨层流动一方面使侏罗系砂岩发生了受酸性水控制的次生溶蚀作用,从而改善了侏罗系的储集条件;另一方面为侏罗系形成天然气藏提供了气源条件。盆地天然气成藏具有烟囱效应、早聚晚藏和异常高压等特征。深盆气是天然气早期聚集在川西前陆盆地上三叠统(主要是须二段和须四段)的基本形式,是后期天然气成藏的基础,本文称之为气库区。天然气藏形成是由地壳隆升作用致使早期聚集的气库区决口,引起流体跨层流动,天然气以速度快、规模大和范围窄的形式运移和聚集,本文称之为爆发式成藏。爆发式成藏形成了上三叠统晚期裂缝重组气藏和侏罗系气藏(并非都是次生气藏)两类气藏。早期天然气聚集和定位地区的确定和评价是今后川西前陆盆地天然气勘探的重点和难点。     

Types, Evolution and Pool-Controlling Significance of Pool Fluid Sources in Superimposed Basins： A Case Study from Paleozoic and Mesozoic in South China

Having multiple tectonic evolution stages, South China belongs to a superimposed basin in nature. Most marine gas pools became secondary pools. The pool fluid sources serve as the principal pool-controlling factors. On the basis of eight typical petroleum pools, the type, evolution in time-space, and the controlling of petroleum distribution of pool fluid sources are comprehensively analyzed. The main types of pool fluid sources include hydrocarbon, generated primarily and secondly from source rocks, gas cracked from crude oil, gas dissolved in water, inorganic gas, and mixed gases. In terms of evolution, the primary hydrocarbon was predominant prior to Indosinian; during Indosinian to Yen- shanian the secondary gas includes gas cracked from crude oil, gas generated secondarily, gas dissolved in water, and inorganic gas dominated; during Yenshanian to Himalayan the most fluid sources were mixed gases. Controlled by pool fluid sources, the pools with mixed gas sources distributed mainly in Upper Yangtze block, especially Sichuan (四川) basin; the pools with primary hydrocarbon sources distributed in paleo-uplifts such as Jiangnan (江南), but most of these pools became fossil pools; the pools with secondary hydrocarbon source distributed in the areas covered by Cretaceous and Eogene in Middle-Lower Yangtze blocks, and Chuxiong (楚雄), Shiwandashan (十万大山), and Nanpanjiang (南盘江) basins; the pools with inorganic gas source mainly formed and distributed in tensional structure areas.     

轮南低凸起油气输导体系格架及输导样式

多源多灶的生烃背景导致轮南地区的油气成藏过程高度复杂化.基于油气成藏动力学理论,综合运用钻井、地震以及地球化学等资料对轮南低凸起关键时期油气输导体系格架及典型油气藏输导样式的研究表明,由于志留系沥青砂盆地级的分布特征有力地证实了加里东晚期奥陶系岩溶缝洞体尚未形成,因此志留系砂体是加里东晚期源自寒武系烃源岩的烃类向轮南低凸起横向输导的主要通道;其次,海西早期的强烈抬升及长时间的暴露剥蚀导致表生岩溶作用深度改善了轮南地区碳酸盐岩层系的储集效能,而潜山风化壳之下的奥陶系岩溶缝洞储集体是这一时期源自满加尔坳陷内奥陶系烃源岩烃类的横向运载层;喜山期油气成藏的实质为海西晚期奥陶系整装油气藏形成后的调整改造过程,包括过量干气的气洗改造以及不同尺度断裂的垂向调整.轮南油田、桑塔木油田以及解放渠东油田三叠系油气藏的形成均受控于深大断裂的垂向输导.同时,上覆盖层的强制性封闭将喜山期干气的横向输导路径束缚于奥陶系内部,奥陶系油藏经气洗相分馏改造转变为次生的饱和凝析气藏.而由于桑塔木断垒带地区连接奥陶系与石炭系的层间断裂以及轮古东地区奥陶系层内断裂活动所诱发的泄压相分馏改造,不仅在石炭系圈闭形成了纯气相的不饱和凝析气藏,还直接控制了轮古东油田凝析气藏及其流体性质的分布.      

与盐构造相关的流体流动和油气运聚

盐构造的形成必然伴随着流体的活动 ,盐构造和流体构成了一个有机的反馈系统。含盐盆地中主要的流体类型有含盐热流体、烃类流体、富金属热流体及同生水和大气水等。盐构造在流体流动中起着重要的作用 :( 1)改造流体动力系统 ,包括密度驱动和超压驱动 ;( 2 )提供复杂的流体流动的通道网络 ,主要由盐丘上部的地堑式断裂簇和流体底辟通道、盐体 /围岩接触断裂等构成 ;( 3 )规定流体流动域———特定的流体赋存的特定的空间 ;( 4 )捕获流体共同运动。对于油气而言 ,盐构造既提供了油气运移的驱动力和运移通道 ,又提供了丰富的圈闭。在此基础上文中概括了盐构造、流体流动及油气运移和聚集相互关系的模式。地震剖面上的特征反射、岩心中的脉体、流体包裹体以及流体的理、化参数的空间变化等 ,可以帮助示踪与盐构造相关流体的流动路径 ,追溯流体流动的历史 ,认识油气成藏的过程。     

叠合盆地成藏流体源类型、演化及控藏意义——以中国南方中、古生界海相地层为例

中国南方经历了多阶段构造演化的历史，具有典型叠合盆地性质，海相地层以次生油气藏为主，成藏流体源成为首要控藏要素。结合中国南方8个典型油气藏的实例，总结了叠合盆地成藏流体源类型，分析了其随时空的演化规律及其对油气分布的控制作用。认为中国南方海相地层的成藏流体源包括烃源岩热解烃、原油裂解气、二次生烃、水溶气、无机气及混合气等多种。在印支期之前以烃源岩热解烃为主，印支-燕山期主要形成原油裂解气和水溶气，燕山-喜马拉雅期主要形成由各种气源构成的混合气。受成藏流体源控制，混源型气藏主要分布干上扬子区（四川盆地）；原生型油（气）藏主要形成干江南等古隆起区，但大多已演化为古油藏；二次生烃型气藏主要分布干下、中扬子白垩系-古近系覆盖区，及楚雄盆地、十万大山、南盘江等地；无机型气藏形成干张性构造区。     

油气次生成藏动力学

油气次生成藏动力学主要研究从原生油气藏破坏到次生成藏的驱动力及其作用过程,并总结从原生油气藏到次生油气藏的系列成藏模式。油气次生成藏地质作用是基础,油气溢出方式、三次运移的驱动力和流动方式分析是核心,总结系列成藏模式是目的。次生成藏主要有构造、水力和二者的复合3种地质作用。底部溢出的油气以浮力作用为主进行渗流,顶部溢出的油气可以是渗流,也可以是以超压作用为主的涌流。成藏模式包括跨成藏动力系统垂向成藏、成藏动力系统内侧向成藏和垂向成藏3种。     

松辽盆地十屋断陷深层油气成藏过程与模式

松辽盆地十屋断陷深层油气藏经历了多期成藏与多期演化,根据烃源岩生排烃史模拟结合储层流体包裹体分析,十屋断陷深层油气藏主要经历了3期油气成藏过程,登娄库期末是早期原生油气藏的主要形成期,以形成油藏为主;泉头期末是十屋断陷深层油气藏大规模形成期,形成的油藏和气藏并重,早期油气藏继续接受本区成熟源岩生成的油气而不断扩大,同时早期原油在此阶段逐渐裂解成气;嫩江期末十屋断陷深层油气藏强烈改造,以形成次生油气藏和大量天然气藏为主。十屋断陷发育2类油气成藏模式:一类是中央隆起带"多期成藏中晚期强调整型"油气成藏模式,这是十屋断陷的主要成藏模式;另一类是位于深凹带和斜坡带"早期成藏晚期弱调整型"油气成藏模式。     

新构造运动对中国天然气成藏的控制作用

由于天然气扩散速率比石油快而不易保存,所以晚期成藏对天然气成藏来说有利于天然气的保存。新构造运动是中国构造史上最后一次大规模的造山运动,对天然气的成藏有着十分重要的控制作用。对于在晚期生气的烃源岩来说,新构造运动产生有效圈闭与晚期供气形成良好匹配,有利于天然气晚期成藏;对于早期成藏的天然气来说,新构造运动使气藏在纵向、横向发生调整,形成新的气藏,另外还可对部分气藏的储层进行优化、改造;新构造运动不仅使圈闭形成,并且还产生断裂系统,沟通烃源岩与储集层,导致幕式成藏,天然气充注效率提高,有利于天然气成藏;另外,新构造运动在构造强烈地区会对已形成的气藏起破坏作用。