深部流体及其油气成藏效应研究现状

随着对沉积盆地的研究从骨架到内部流体,再到圈层间流体的相互作用,对沉积盆地内油气形成的认识不断深入。深部流体是影响油气形成的一个重要因素,根据进入盆地的深部流体的化学组分与同位素特征,可以把深部流体分为两种组合类型,高氧逸度环境下,以CO2+H2O为主成分(富CO2流体);低氧逸度的流体,主要组分为CH4+H2+H2O(富H流体)。有机质热降解生烃是缺氢的过程,幔源富H流体的注入可补偿烃源岩生烃过程中所缺乏的氢,从而提高烃源岩的产烃率。富CO2的深部流体,可以改造储层孔隙,形成大量原生与次生的混合型孔隙,改善储层物性。     

沉积盆地深部流体活动及油气成藏效应

沉积盆地深部流体包括幔源深部流体和壳源岩浆等,它们对成矿和油气成藏具有广泛而明显的影响。深部流体的油气成藏效应主要表现在四个方面:(1)形成与深部流体活动有关的无机成因气藏;(2)通过物质和能量交换,参与烃源岩的干酪根热解生烃;(3)通过溶蚀或交代,改变储层的岩石成分或孔渗结构进而改善其储集性能;(4)通过增温,驱动油气快速运移。论述了沉积盆地深部流体对油气成藏效应的研究进展及对油气勘探的重要意义。     

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。     

深部流体中氢的油气成藏效应初探

深部流体对含油气盆地内油气成藏的影响已不断得到认识 ,人们在越来越多的油气田中发现了深部流体参与油气成藏的证据。氢是深部流体中重要的还原组分 ,许多沉积盆地都有氢异常的报道。深部来源的氢至少可能通过两种途径进入沉积盆地内 :一种是地球深部的氢直接通过深部脱气进入沉积盆地 ,通道为切穿盆地基底的深大断裂或伴随的火山活动 ;另一种来源是超基性岩的次生蚀变 ,如橄榄岩的蛇纹石化也可以放出氢。氢与沉积盆地内的有机质发生作用将会大大提高烃类的产率。加氢反应和合成反应是两种不同的机制。模拟实验表明在沉积盆地中存在加氢反应的条件 ,加氢反应可能是含油气盆地中广泛存在的一种生烃机制。在中国东部地区裂谷型盆地广泛地分布 ,并具有众多切穿基底的深大断裂 ,研究证实存在相当多的无机成因天然气 ,这预示着研究深部流体中氢的成藏效应不仅具有理论意义 ,而且也具有重要的现实意义。     

渤海湾盆地东濮凹陷不同区带油气成藏期差异性及主控因素

东濮凹陷是渤海湾盆地典型富油气凹陷,利用烃源岩生排烃史模拟和储层流体包裹体分析,对凹陷内不同区带、不同层系油气藏的形成时期及差异性进行了系统研究。结果表明,研究区存在两期成藏:第一期为古近纪东营组沉积后期至抬升初期,第二期为新近纪明化镇组沉积末期,其中第一期为主成藏期。不同区带、不同层系油气充注成藏时期存在明显差异:第一期成藏范围广泛,在全区均有分布,第二期成藏则主要分布于近生烃凹陷区;中浅部层系多为第一期单期成藏,深部层系多为两期成藏,第二成藏期主要分布于深部主力生烃层系中。不同区带及不同层系成藏的差异性主要受控于烃源岩主生排烃期断层活动性和高成熟烃源岩的分布。     

渤中坳陷超压-构造活动联控型流体流动与油气快速成藏

渤中坳陷是东营组沉积期及其之后渤海湾盆地沉降-沉积速率最高的地区, 亦是晚期断裂活动最强烈的地区.较高的沉降-沉积速率产生了重要的成藏物质效应: (1) 持续的较快速沉降-沉积使东营组发育较深湖-深湖相泥岩并成熟, 从而使渤中坳陷发育沙河街组和东营组2套有效源岩; (2) 较高的沉降-沉积速率引起的压实不均衡及伴生的源岩快速生烃引起较强的超压, 超压对有机质热演化的抑制作用使沙河街组源岩生、排烃滞后, 从而使沙河街组和东营组在晚期同时保持在较有利的生、排油阶段, 这是渤中坳陷油气资源丰富和油气晚期快速成藏的物质基础.较强的超压和强烈的断裂活动决定了超压-构造活动联控型流体流动, 进而决定了油气幕式快速成藏过程和油气分布: 油气主要富集于新近系, 新构造运动控制油气分布      

沉积盆地超深层有机- 无机复合生烃机理及地质模式

全球范围内超深层油气的不断发现,对经典的生烃理论提出了挑战,外源氢加入的有机-无机复合生烃过程引起了广泛关注。基于地质观察统计数据,分子氢在沉积盆地中分布广泛,形成机制复杂。在地质环境中,水和水-岩反应、深部流体等途径产生的无机氢是最主要的外部氢源。可控加氢模拟实验揭示了沉积盆地的氢逸度水平是调控烃类产物生成的重要因素之一,并且干酪根的加氢裂解是沉积盆地中易于发生的生烃过程。外源氢介入生烃过程的前提是环境氢逸度大于沉积有机质本身的氢逸度,其有效范围受生烃母质化学组成和结构的制约,约起始于生油高峰之后,约终止于沉积有机质H/C=0.3之时。亦即,有机-无机复合生烃作用是沉积盆地超深层生烃的有效途径。在其有效发生的范围内,油气资源类型依然由生烃母质类型(化学组成和结构)、成熟度和受热历史等因素决定,具有明显的阶段性和不同于经典理论的生烃模式。外源氢的参与,在成熟阶段可小幅度提升生油产率;在高—过成熟阶段可显著增加天然气产率;在高成熟阶段,加氢脱烷基作用最大可增加50%的轻质油/凝析油产率;在过成熟阶段,加氢脱甲基-开环作用最大可增加约5倍甲烷产率。有机-无机复合生烃模式的确立,丰富了传统生...     

塔里木盆地流体与油气藏

本文以塔里木盆地为例，通过流体势分析，油田水化学分析，包裹体测温和原油中含氮化合物的丰度及比值研究，确定塔中地区晚海西期油气主要来自东北和西北两个方向，在中段形成塔中4油藏，并通过流体运移方向分析，认为塔中4油藏在喜马拉雅期受淡水冲洗破坏，使油所储量大大减少，轮南地区的油气主要来自南部的满加尔凹陷和两侧的哈拉哈塘凹陷和草湖凹陷，其中草湖凹陷两次供油气，而其他两个凹陷三次供油气，流体运移方向的研究有助于认识油气的分布规律，对确定勘探的有利区带和目标具有重要意义。     

多期构造演化盆地的复杂地温场对油气生成的影响——以塔里木盆地塔中地区为例

根据磷灰石裂变径迹分析（ＡＦＴＡ）及干酪根自由基浓度分析了塔里木盆地塔中地区单井的热历史，同时结合波动地质学分析的结果研究了其复杂的构造演化－沉积埋藏史，由此探讨了复杂构造运动对油气生成和油气藏形成的影响，表明多期构造运动一方面对油气藏会产生破坏作用，而另一方面却对延长生油层的生烃时间有利（即可以晚期生烃）。后期多次构造运动有利于烃源岩晚期、长期生烃     

多期构造演化盆地的复杂地温场对油气生成的影响--以塔里木盆地塔中地区为例

根据磷灰石裂变径迹分析（ＡＦＴＡ）及干酪根自由基浓度分析了塔里木盆地塔中地区单井的热历史，同时结合波动地质学分析的结果研究了其复杂的构造演化－沉积埋藏史，由此探讨了复杂构造运动对油气生成和油气藏形成的影响，表明多期构造运动一方面对油气藏会产生破坏作用，而另一方面却对延长生油层的生烃时间有利（即可以晚期生烃）。后期多次构造运动有利于烃源岩晚期、长期生烃。     

东营凹陷新生代火山岩及其与盆地演化-油藏的关系

用地质学、岩石化学、地球化学方法研究了东营凹陷新生代火山岩的分布、产状、岩相及岩石种属、碱度、钾钠类型、岩浆成因与盆地演化、油藏的关系．研究表明：火山喷发既有陆上喷发，也有水下喷发，均以溢流为主；火山岩既有拉斑玄武岩，也有碱性玄武岩，类型为钾质略高的普通型和钾质不高的钾质型；火山岩由幔源原始岩浆在上地幔、地壳岩浆房中演化后喷出地表形成，是盆地强烈拉张下陷和生油层堆积最盛时期的产物；岩浆活动为生油层的熟化和石油的生成提供了热能，火山岩中部分是石油的良好储集层，部分是良好的屏蔽层，与油藏有着密切的关系     

东营凹陷高青-平南断裂带幔源流体活动特征及其成藏效应

东营凹陷高青-平南断裂带为幔源流体运移的主要通道,该幔源流体主要为岩浆(岩)和CO2气体。高青-平南断裂带幔源流体活动方式和活动强度存在着时间和空间上的差异,该断裂带在古近纪-新近纪至少经历了四期富CO2幔源流体活动。高青-平南断裂带富CO2幔源流体对油气成藏的影响主要表现在：①直接形成无机CO2气藏;②通过能量——热的作用和物质,即CO2的加入,影响水-岩相互作用的强度和方向,从而改善油气储集层的物性;③在一定程度上提高源岩的排烃效率,增加油气的运移速率。     

流体包裹体中微量气体组成及其成矿示踪体系研究新进展

N2 Ar He体系可用以示踪成矿流体及温泉等与火山有关的水流体的来源 ,当体系中He含量低于检出限 ,N2 Ar He体系不能用时 ,CO2 /CH4 N2 /Ar体系可用于识别成矿流体中岩浆水、建造水和大气降水 ,CO2 CH4 H2 体系可以鉴别成矿流体是否发生过沸腾作用以及沸腾是在开放体系还是封闭体系中形成 ,一般开放体系中沸腾有利于成矿。CO2 CH4 C2 H6体系可用于判别岩浆作用是否直接影响成矿或对成矿流体的贡献 ,从而确定热液矿床的成因。CH4 C2 H6 C3 H8体系可用来示踪一些与干酪根热解有关的成矿流体长距离、大规模迁移过程。C2 H6 C3 H8 C6H6体系可用于判定成矿流体的大地构造环境 ,因岛弧与裂谷环境下C2 H6/C3 H8比值有明显差异。以广东长坑 (Au Ag)和嵩溪 (Ag Sb)矿床为例 ,概述了这些体系各自的应用     

Burial Dissolution of Ordovician Granule Limestone in the Tahe Oilfield of the Tarim Basin, NW China, and Its Geological Significance

With a comprehensive study on the petrology, geology and geochemistry of some Ordovician granule limestone samples in the Tahe Oiifieid of the Tarim Basin, two stages of burial dissolution were put forward as an in-source dissolution and out-source dissolution based on macro-microcosmic petrology and geochemistry features. The main differences in the two stages are in the origin and moving pass of acid fluids. Geochemical evidence indicates that burial dissolution fluids might be ingredients of organic acids, CO2 and H2S associated with organic matter maturation and hydrocarbon decomposition, and the in-source fluid came from organic matter in the granule limestone itself, but the out-source was mainly from other argillaceous carbonate rocks far away. So, the forming of a burial dissolution reservoir resulted from both in-source and the out-source dissolutions. The granule limestone firstly formed unattached pinholes under in-source dissolution in situ, and afterwards suffered wider dissolution with out-source fluids moving along unconformities, seams, faults and associate fissures. The second stage was much more important, and the mineral composition in the stratum and heat convection of the fluid were also important in forming favorable reservoirs.     

层序地层地球化学在海拉尔盆地呼和湖凹陷烃源岩评价中的应用

呼和湖凹陷是海拉尔盆地未来油气勘探的新战场,目前勘探程度较低,关于烃源岩的认识比较薄弱,精细评价该区烃源岩对有利区带预测具有重要意义。以层序地层学和地球化学理论为指导,综合运用有机碳(TOC)、生烃潜量Pg(S1+S2)、氯仿沥青"A"、干酪根元素特征、岩石热解特征和干酪根类型指数(KTI)及显微组分特征、镜质组反射率(Ro)和源岩甾萜烷特征等方面资料,从不同层序和同一层序不同体系域对呼和湖凹陷的烃源岩特征进行综合评价研究。结果表明,呼和湖凹陷烃源岩非均质性特征明显,烃源岩生烃的层位主要分布于Sq4、Sq3和Sq2层序的湖侵体系域和高位体系域,尤其是Sq3和Sq2层序的湖侵体系域中。应用这一方法进行烃源岩评价,不仅对呼和湖凹陷的油气勘探工作具有重要的意义,同时对于勘探程度低、钻井稀少的含油气盆地中的烃源岩评价工作更为有效。     

滇西兰坪盆地西缘铜矿床矿物流体包裹体研究

滇西兰坪中新生代盆地西缘发育众多的铜多金属矿床，主要以脉状或透镜状赋存于由砂岩、粉砂岩和页岩组成的含盐红色碎屑岩建造中，或产于火山岩中。本文在前人工作基础上，对区域3个代表性矿床进行了系统的矿物流体包裹体地球化学研究，结果表明：区域铜矿床矿物流体包裹体类型简单，以气液两相包裹体和液相包裹体为主；均一温度不高，显示成矿为中低温度；流体包裹体成分显示为a^＋（K^＋）＋Ca^2＋Cl^-＋SO^2-4型，表明成矿流体主要是以大气降水补给的热卤水；成矿流体气相组成主要为H2O和CO2，还原性烃类气体的存在并与氧化性气体的反相关关系显示其与盆地有机质的密切关系及在成矿过程中的重要性。结合成矿地质背景及矿物氢氧同位素的分析，认为该带中的矿床地幔物质参与成矿是次要的，成因上应为受深断裂控制的、大气降水补给的热卤水型矿床。     

中口子盆地侏罗系煤系烃源岩地球化学特征及生烃潜力评价

甘肃-内蒙古交界处的北山盆地群侏罗系是我国西北地区潜在的油气勘探新领域。为加深对该盆地群资源潜力的认识,以有机地球化学分析数据为基础,探讨了其中煤系烃源岩的沉积环境、有机质来源,建立了该烃源岩生烃潜力评价标准。研究结果表明,中口子盆地侏罗系烃源岩干酪根类型以Ⅱ₁-Ⅱ₂型为主,生烃母质主要是陆生植物,含少量的藻类和水生生物,主要形成于三角洲平原沼泽或湖侵期的间湾湖泊等氧气量适中的弱氧化-弱还原沉积环境。生烃潜量和氢指数是衡量煤系源岩有机质丰度、生烃潜力和生油潜力最有效的指标,根据生烃潜力评价标准：黑帐房凹陷侏罗系暗色泥岩多属于中-差烃源岩,南泉凹陷暗色泥岩生烃潜力级别优于黑帐房凹陷,主要为中-好烃源岩;南泉凹陷炭质泥岩大多数属于中等-好油源岩,煤岩大多属于差油源岩。     

Effects of Deep Fluids on Hydrocarbon Generation and Accumulation in Chinese Petroliferous Basins

Deep fluids in a petroliferous basin generally come from the deep crust or mantle beneath the basin basement, and they transport deep substances(gases and aqueous solutions) as well as heat to sedimentary strata through deep faults. These deep fluids not only lead to large-scale accumulations of CO_2, CH_4, H_2, He and other gases, but also significantly impact hydrocarbon generation and accumulation through organic-inorganic interactions. With the development of deep faults and magmatic-volcanic activities in different periods, most Chinese petroliferous basins have experienced strong impacts associated with deep fluid activity. In the Songliao, Bohai Bay, Northern Jiangsu, Sanshui, Yinggehai and Pearl Mouth Basins in China, a series of CO_2 reservoirs have been discovered. The CO_2 content is up to 99%, with δ~(13)C_(CO2) values ranging from-4.1‰ to-0.37‰ and ~3He/~4He ratios of up to 5.5 Ra. The abiogenic hydrocarbon gas reservoirs with commercial reserves, such as the Changde, Wanjinta, Zhaozhou, and Chaoyanggou reservoirs, are mainly distributed in the Xujiaweizi faulted depression of the Songliao Basin. The δ~(13)CCH4 values of the abiogenic alkane gases are generally -30‰ and exhibit an inverse carbon isotope sequence of δ~(13)C_(CH4)δ~(13)C_(C2H6)δ~(13)C_(C3H8)δ~(13)C_(C4H10). According to laboratory experiments, introducing external H_2 can improve the rate of hydrocarbon generation by up to 147% through the kerogen hydrogenation process. During the migration from deep to shallow depth, CO_2 can significantly alter reservoir rocks. In clastic reservoirs, feldspar is easily altered by CO_2-rich fluids, leading to the formation of dawsonite, a typical mineral in high CO_2 partial pressure environments, as well as the creation of secondary porosity. In carbonate reservoirs, CO_2-rich fluids predominately cause dissolution or precipitation of carbonate minerals. The minerals, e.g., calcite and dolomite, show some typical features, such as higher homogenization temperatures than the burial temperature, relatively high concentrations of Fe and Mn, positive Eu anomalies, depletion of 18 O and enrichment of radiogenic ~(87)Sr. Due to CO_2-rich fluids, the development of high-quality carbonate reservoirs is extended to deep strata. For example, the Well TS1 in the northern Tarim Basin revealed a high-quality Cambrian dolomite reservoir with a porosity of 9.1% at 8408 m, and the Well ZS1 C in the central Tarim Basin revealed a large petroleum reserve in a Cambrian dolomite reservoir at ~6900 m. During the upward migration from deep to shallow basin strata, large volumes of supercritical CO_2 may extract petroleum components from hydrocarbon source rocks or deep reservoirs and facilitate their migration to shallow reservoirs, where the petroleum accumulates with the CO_2. Many reservoirs containing both supercritical CO_2 and petroleum have been discovered in the Songliao, Bohaiwan, Northern Jiangsu, Pearl River Mouth and Yinggehai Basins. The components of the petroleum trapped with CO_2 are dominated by low molecular weight saturated hydrocarbons.