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。     

油气运移通道及其对成藏的控制

通过油气在地下岩石中运移通道空间类型的分析,指出孔隙、裂缝和孔隙—裂缝组合是油气运移通道的三种主要类型。据此提出油气在地下运移的三种基本输导层为连通砂体、断层和不整合面,它们在地下又可构成砂体—不整合面、砂体—断层、由不整合面—断层、砂体—断层—不整合面四种组合,成为油气运移的立体网络通道。油气运移通道类型控制着油气成藏模式。连通砂体输导层可控制地层超覆、岩性尖灭、断层遮挡油气藏的形成;不整合面、不整合面—砂体组合、断层—不整合面组合构成的输导层可控制基岩风化壳油气藏的形成;断裂、砂体—断层组合、砂体—断层—不整合面组合构成的输导层可控制断块、背斜、构造—岩性和断层—岩性油气藏的形成。     

压实流盆地油气运移动力学模型与数值模拟--以东营凹陷为例

针对压实流盆地“离心”式流体势场性质和泥质岩排流模式,建立了东营凹陷沙三段古水动力学概念模型和“准三维非稳定流”数学模型?将古水动力场均衡网格与压实-排流结点网格系统迭加,由达西定律和水均衡原理建立了水均衡差分方程,从而为古水动力学?古流体势场和石油二次运移数值模拟提供了数值方法?模拟结果表明,在东营期末(25Ma),高势区位于利津和牛庄洼陷中心,最大可达59000m2/s2,并向盆地边缘逐渐降低?油气由高势区向低势区呈“离心”式运移,这正是控制油气呈环?带状聚集与分布的区域动力学条件?模拟结果还显示,沙三段在明化镇期(5Ma)?东营期(25Ma)和现今,其石油的运移速度分别为30~40km/Ma?5~25km/Ma和5~10km/Ma,运移动力也因地质时间和空间而不同     

吉林省延吉盆地油气地球化学异常的形成及含油气远景评价

理论和实践均表明在地下油气藏的上方存在高浓度的烃类气体的异常,这样人们可以利用油气藏对其上覆地层发出的扩散气流及其反应物作为信息,进行油气勘探,即油气地球化学勘探。有关烃气流的垂直运移问题,是油气化探的基础理论问题,它包括烃气流的扩散运移和烃气流的渗透运移两个方面。烃气流的扩散运移服从于菲克第一定律,并且可以导出如下级数方程: C=C_0[Z/H-2/πsum from n=1 to ∞(-1)~(n-1)sin(nπZ/H)e(-n~2π~2/H_*~2Dt)] 根据这一方程可以求出地下深部油气藏的烃气流扩散到地表的时间t_1。对于某一含油气区在获得该区的石油地质资料以后,根据其生油门限,可以求得生成油气的时间,即地下烃气流开始扩散的时间t_2,当t_2>t_1时,在地表可以获得地下深部油气藏扩散到地表的信息,反之不然。吉林省延吉盆地为吉林省东部中生代内陆盆地,它是在古生代地层海西期花岗岩基础之上发展了一套侏罗系,白垩系和第三系地层。根据化探工作结果和石油地质勘探认为:盆地内具有良好的生油条件,根据计算结果得出:廷吉盆地生油门限温度为70℃,生油门限深度为1700m,那么,经公式计算:t_1为64.45Ma,t_2为127.5Ma,因此,可以认为在延吉盆地内地下深部的烃气流及有关物质可以通过扩散的方式运移到地表,在地表形成油气地球化学异常。由于延吉盆地内构造比较发育,尤其有主要的两组断裂控制盆地构造格局,因此,烃类气体的渗透作用在盆地内也是形成地面油气地球化学异常的一种方式,因此,延吉盆地油气地球化学异常的形成是扩散作用和渗透作用迭加的结果。延吉盆地的油气化探工作是在200km~2的面积内采集了388个土壤样品共分析了九个地球化学指标为:紫外UV290、UV410,荧光UF431、UFF、Hg、I、Ba、Sr、Po210外加47个△C指标的测试工作。经过数据处理:R型簇群分析,R型因子分析得出了各指标之间的相互关系,其结论为: ①发光沥青指标间关系最密切,它们都是油气运移的直接产物,是寻找油气藏的直接指标。② ~(210)Po与Hg油气物质在成因上有一定的联系,可以作寻找油气藏的较好指标。但由于~(210)Po放射性指标的多解性,只能根据具体的情况判断它们和油气的关系,但在延吉盆地中从簇群分析结果中可以看出。~(210)Po和Hg可以作为寻找油气藏远景区的直接指标。③ Ba、Sr和油气的形成无直接关系,只能作为一种沉积环境的指标,在本区Ba/Sr>1,这也反应了延吉盆地是属于中生代内陆沉积环境形成的。通过对盆地内各油气地球化学指标分布特征和异常形态,以及综合异常图,再结合航磁推断的地质构造一起考虑,可以对盆地内含油气远景作出预测。认为:本区最有利的含油气远景区推测为在布尔哈通河以南,朝阳川、龙井县以西、西城公社至龙井县以北的几个盆地中心内局部深凹陷地段,因此,若在这一地段内存在良好的圈闭条件,有望找到油气藏。     

松辽盆地西部斜坡带油气运聚的动力因素探讨

松辽盆地西部斜坡带自生伊利石钾氩测年反映本区油气成藏事件在时间上表现出集中性,在空间上具有广泛性,表现出油气成藏事件的幕式性。时间上的集中性表现在油气成藏时间主要分为三期60Ma、58Ma、45Ma;空间上的广泛性表现在位于油气运移路径上相距极远(35km直线距离)的两点具有相同的油气成藏时间,据此限定的油气运移最小速率为4.5km/Ma,该油气运移速率不能由传统的油气运移动力--水动力、浮力解释,两者所造成的油气最大运移速率约为2km/Ma,远远小于研究区油气实际运移的最小速率,说明研究区的油气运移必须考虑构造作用的影响。中国东部古近纪近东西向的构造挤压作用对松辽盆地西部斜坡带的油气运移、聚集产生了全方位的影响。构造挤压作用强化了泥岩超压作用,并可导致油气从拉张作用所形成的泥岩裂缝中排出,因而有利于油气的初次运移。构造活动的幕式性导致了流体的幕式活动,而流体的幕式活动导致了油气的幕式运移与成藏,因此构造作用是本区油气波浪式运移、幕式成藏事件的主要动力来源。近东西向的构造挤压作用形成了本区主要的背斜型圈闭,同时导致本区NNE、NE向断层性质转为封闭,形成本区主要的断块型油气藏。     

油气初次运移理论新探

应用渗流力学的基本原理,研究油气初次运移的机制问题。研究认为,油气的初次运移是以连续相、而不是以溶液相和扩散相的形式进行的;油气初次运移的动力是浮力,因而初次运移的方向是向上的;油气初次运移所需的时间与源岩的渗透能力有关,与油气的粘度有关,还与源岩的厚度有关;油气藏的异常高压是一种暂时的压力状态,气藏的异常高压多于油藏,新生油气藏多于古油气藏;油气初次运移的通道就是源岩的粒间孔隙,源岩的非均质性和微裂缝对油气初次运移十分不利,因形成微油气藏而降低油气运移效率;源岩的厚度越大,越有利于油气聚集;“倒灌”现象是不存在的,缺少基本的动力驱动,基岩油气藏的形成是二次运移过程中侧向运移的结果。初次运移与二次运移具有相同的动力机制、运移相态和运移方向,因而两者是完全统一的。     

油气初次运移理论新探

应用渗流力学的基本原理,研究油气初次运移的机制问题。研究认为,油气的初次运移是以连续相、而不是以溶液相和扩散相的形式进行的;油气初次运移的动力是浮力,因而初次运移的方向是向上的;油气初次运移所需的时间与源岩的渗透能力有关,与油气的粘度有关,还与源岩的厚度有关;油气藏的异常高压是一种暂时的压力状态,气藏的异常高压多于油藏,新生油气藏多于古油气藏;油气初次运移的通道就是源岩的粒间孔隙,源岩的非均质性和微裂缝对油气初次运移十分不利,因形成微油气藏而降低油气运移效率;源岩的厚度越大,越有利于油气聚集;“倒灌”现象是不存在的,缺少基本的动力驱动,基岩油气藏的形成是二次运移过程中侧向运移的结果。初次运移与二次运移具有相同的动力机制、运移相态和运移方向,因而两者是完全统一的。     

准噶尔盆地油气沿不整合运移的主控因素分析

准噶尔盆地不整合上下发现了众多油气藏,表明不整合是油气运聚的有利通道。通过对不整合上下地层中含油气流体活动特点的分析,提出了不整合的垂向结构是控制油气沿不整合运移的主导要素。不整合从垂向上可划分为上(底砾岩)下(风化壳)两层结构,有时下层风化壳顶部也会发育一层厚度不均的粘土层,使得不整合表现为三层结构。其中,风化壳又包括风化破碎型(火山岩)和风化淋滤型(碎屑岩)两类。基于底砾岩的沉积特征和风化壳的类型,从垂向结构入手,进一步将不整合划分为基岩披覆、砂砾岩和砂泥岩对接等三大类型:基岩披覆型不整合在本区对油气运移最为有利,砂砾岩型不整合次之,而砂泥岩对接型不整合一般不能成为油气运移通道。     

沉积盆地地下水与油气成藏－保存关系

含油气沉积盆地地下水动力场可以划分为：①泥岩压实水离心流;②大气水下渗向心流;③(层间)越流、越流——蒸发泄水和④滞流四种局部水动力单元类型。通常盆地边缘大气水不对称下渗,发育向心流,中央凹陷区以泥岩为主的砂泥岩地层压实,发育离心流,大气水下渗向心流与地层压实离心流汇合,发育越流泄水。沉积盆地地下水动力场演化和地下水成因控制了地下水化学场的分布规律。在离心流和向心流流动过程中,地下水浓缩、盐化,在越流泄水区形成高浓缩、高盐化地下水。泥岩压实离心流是沉积盆地油气运移的主要动力之一,在地层压实排水离心流过程中,由于岩性、地层、断层等圈闭使得部分油气在运移过程中聚集;在地下水越流泄水过程中有利于油气大量聚集—富集;在向心流推进过程中,早期聚集的油气可能部分被破坏,此外也可能在特定的地质条件下形成水动力和部分岩性、地层、断层油气藏。     

有机包裹体在珠三坳陷油气运移研究中的应用

通过研究珠江口盆地珠三坳陷储集层中的有机包裹体及其与成岩作用的关系,认为成岩作用对珠三坳陷油气聚集空间的分布起了主要控制作用,在珠海组寻找次生孔隙发育带是储层研究的重要目标;晚成岩期Ａ亚期是油气运移的主要时期,主要运移时间为上新世中晚期—第四纪,与珠三坳陷构造、封堵条件的形成时间具有空间上的最佳配置关系,该区具备形成大型油气田的条件;对该区油气运移方式、通道及水介质条件进行了分析研究,认为该区油气运移方式是垂向和侧向运移方式的结合,油气运移通道有断层、砂岩层以及不整合面,古水体分析表明珠海组地层确实是珠三坳陷聚集烃类的良好地带。     

油气运移聚集定量化模拟

动态再现油气运移聚集过程的难点在于运移聚集模型的建立.传统的基于达西定律的油气运聚模拟有其局限性, 而采用流线模拟模型, 基于浮力驱动, 跟踪计算油气运移轨迹流线, 并将关于油气运聚的一些公认的地质模型转化成定量化的数学模型, 体现在模拟中, 实现了油气在非均匀介质中的充注动态过程模拟.基于此模拟结果, 可进行区带资源评价, 同时为地质家解释油气运移主通道提供一个可视化的直观的分析工具.实际模拟计算表明, 该定量化模型合理可靠, 能够满足实际地质分析需要.      

Effects of fault activities on hydrocarbon migration and accumulation in the Zhu I Depression,Pearl River Mouth Basin,South China Sea

Faults can act as either conduits or barriers for hydrocarbon migration, because they have complicated anisotropic flow properties owing to their complicated three-dimensional structures. This study focuses on the Zhu I Depression, Pearl River Mouth Basin (PRMB), China. In this area, hydrocarbon migration and accumulation occurred over a relatively short period of time and were contemporaneous with fault activation, so the characteristics of hydrocarbon accumulations can be used to deduce the effect of active faults on hydrocarbon migration and accumulation. This study addresses the effect of fault activity on flow properties during hydrocarbon migration through a quantitative and comparative analysis of fault activity vs hydrocarbon accumulation. The fault slip rate and shale smear factor parameters were used to characterise faulting and elucidate its effect on hydrocarbon migration and accumulation. Active faults are generally excellent vertical conduits with strong fault activation resulting in vertical migration of most hydrocarbons and little preservation; traps near faults with fault slip rates greater than 20 m/Ma rarely contain commercial oil and gas accumulations. Faulting can form shale smear, which, if continuous, can act as a barrier to hydrocarbon migration. An active fault can allow hydrocarbon transport from deeper formations and to be trapped by continuous shale smear in shallower strata. Most of the oil and gas in the Zhu I Depression have accumulated near faults with a moderate fault slip rate (<20 m/Ma) and development of continuous shale smear (SSF<4–6).     

鄂尔多斯盆地陇东地区延长组含油气流体活动期次与石油充注史

利用显微荧光与包裹体显微测温技术,并结合烃源岩生排烃史分析,探讨了鄂尔多斯盆地陇东地区延长组含油气流体活动期次及石油充注历史。结果表明：陇东地区延长组烃源岩开始排烃的时期为早白垩世早期（约133 Ma）,主要存在两期含油气流体活动,第一期含油气流体活动发生在早白垩世主力源岩排烃期间（133~100 Ma）,第二期含油气流体活动发生在晚白垩世构造抬升期间（100~70 Ma）。早白垩世期间石油的充注表现为充注强弱程度不同的连续过程,晚白垩世以来生烃停止导致石油的充注与运移逐渐减弱并在晚白垩世末期基本停止。     

油气优势运移通道的类型及其物理模拟实验研究

地质分析和物理模拟实验证实地质条件下油气总是沿着浮力最大和阻力最小的的方向和通道运移,形成油气优势运移通道有5种基本模式:级差优势、分隔优势、流向优势、流压优势和断面优势。物理模拟实验结果表明油气运移实际通道只占输导层的1%~10%,但却运输了油气的绝大部分;输导层物性的差异、盖层沉降中心的偏移、流体动力、断层倾角及断层面几何形态控制了油气运移的优势通道;实际地质条件下油气运移所形成的优势通道是上述5种模式综合作用的结果。由于优势通道是大部分油气运移的实际路径,其研究对追踪油气来源、预测有利圈闭有着十分重要的作用。     

断盖配置渗漏油气时期确定方法及其应用

为了客观把握含油气系统中断裂处的油气纵向分布规律,在断盖配置渗漏油气机制及其渗漏油气时期构成研究的基础上,通过厘定断裂开始破坏泥岩盖层封闭时刻、断层岩开始封闭时刻和断裂活动停止时刻,确定断盖配置渗漏时期,并结合源岩排烃史,建立了一套确定断盖配置渗漏油气时期的方法,并将其应用于渤海湾盆地南堡凹陷南堡5号油田,研究F3断裂...     

准噶尔盆地东北缘乌伦古坳陷油气成藏的构造制约

近年来随着地质工作的不断深入,在乌伦古坳陷发现丰富的油气资源。然而与盆地其余地区相比,其油气勘探开发程度仍较低。本文通过构造特征和断裂发育过程对乌伦古坳陷油气成藏规律进行了系统研究。研究区发育3套烃源岩,其中石炭系滴水泉组和巴塔玛依内山组烃源岩最为重要,索索泉凹陷中心为乌伦古坳陷的石炭系烃源岩生油中心。乌伦古坳陷油气藏的形成受控于逆冲断裂而呈带状分布,是逆冲断裂控制的油气聚集带。断裂活动自北往南变新,断裂活动期次与烃源岩生烃高峰期相匹配,沟通油源的深大断裂是油气运移的主要通道。浅部发育反冲断层,主要分布在斜坡区的喀拉萨伊断裂附近,对早期油气起到破坏作用。研究区断裂系统在平面上自北往南可分为根部带、中部带和前锋带,受断裂活动影响,构造圈闭和油气藏形成时期逐渐变新,层位逐渐变浅,类型由断层相关变为褶皱相关。     

库车坳陷的油气运移全定量模拟

为了给库车坳陷的油气勘探提供定量依据, 使用盆地模拟软件BASIMS对该坳陷的地史、热史、成岩史、生烃史、排烃史及运聚史进行了全定量模拟.其中油气初次运移的模拟使用简易而实用的方法, 即: 对于油气初次运移, 采用沉积压实渗流法求排油、物质平衡法求排气; 对于油气二次运移, 采用基于浮力驱动及达西定律的拟三维运聚模型.除了讨论这些数值方法的敏感性参数(参数敏感性与风险分析、排烃分配因子、断层及不整合面的渗透率、油气储集单元的确定) 外, 给出了排烃史和运聚史的模拟结果, 其聚集量的模拟结果不仅在数量上而且在位置上与实际情况符合, 尤其是预测出的几个有利勘探目标后来被勘探结果所证实      

川东北飞仙关组鲕滩气藏天然气运聚效率

设计进行了封闭体系下原油裂解成气的模拟实验, 建立并标定了原油裂解成气及其碳同位素分馏的化学动力学模型, 以罗家寨气田罗家7井为例分别进行了地质应用.生烃动力学研究发现, 飞仙关组古油藏具备“高效气源灶”的特点, 原油在中晚侏罗世172~151Ma约20Ma时期内裂解殆尽, 且原油裂解气的生成与其运聚成藏作用具有良好的时空匹配关系, 由此可促成飞仙关组气藏天然气的高效运聚.碳同位素分馏动力学研究证实甲烷成藏参与率达87%.利用生烃动力学与碳同位素分馏动力学结合的方法对天然气的运聚效率进行探讨是一个新的有效途径.      

内蒙古海拉尔盆地油气成藏期次分析

利用储层自生伊利石测年法、烃源岩生排烃史法和包裹体均一温度法等综合分析了海拉尔盆地油气成藏期次。综合分析表明:海拉尔盆地油气成藏期主要分为两个大的阶段:第一阶段油气成藏时期在距今120～80 Ma,相当于伊敏组沉积时期—青元岗组沉积早期,是海拉尔盆地各凹陷最主要的成藏时期,油气大规模注入储层时期应该在距今105～90 Ma,相当于伊敏组二、三段沉积时期,此时期为烃源岩大量生排烃时期,油气运移动力充足,有利于油气发生运移并聚集成藏;第二阶段为青元岗组沉积至今,青元岗组沉积以来,发生过近东西向的挤压反转,使已形成的油气藏重新调整,同时二次生成的油气继续注入成藏。优质的烃源岩、断裂和稳定的厚层泥岩是控制研究区油气藏形成和分布的主要因素。