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油气成藏研究现状

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
资源描述:
特别是近 20 年的时间里,随着世界石油工业的迅速发展和紧张的世界能源形势, 对油气成藏过程和分布规律的研究和认识取得了突飞猛进的发展, 主要体现在如下几个方面:(1) 对油气成藏条件( 生、 储、 盖层等) 的研究,无论从方法、 手段和理论上, 已基本上成熟和完善。(2) 成藏过程, 成藏期次的研究, 从动态过程的角度对油气藏的形成进行历史分析, 结合构造演化史、 沉降史、 热史及成岩史研究, 开展了包裹体分析、 同位素分析、 油藏地化分析等大量研究, 对油气成藏有了相当的认识。(3) 成藏动力学, 即油气运移与聚集研究, 结合地压场、 地温场和地应力场开发了大量实验模拟和数值模拟的定量化研究, 取得了较好的效果。(4) 油气系统分析, 这是一项新兴的石油地质综合研究方法, 把油气藏的各种地质要素( 生、 储、盖和上覆岩层) 和地质作用( 油气生运聚作用和圈闭形成作用)纳入统一的时空范围内综合考虑, 强调彼此间的配置关系, 从而弄清油气分布规律。下面分别以“ 三场” 与油气的研究、 成藏史研究、 含油气系统研究、 成藏动力学系统研究以及盆地模拟技术等五个方面介绍目前国内外油气成藏机理研究的新进展和存在的不足以及发展趋势。1、地温场与地压场的研究现状及发展趋势在油气成藏机理的各种因素研究中, 通过研究古地温、 热史、 地层压力、 地应力与油气形成的关系, 揭示地温场、 地压场与地应力场与油气分布的关系。地压场是指一定地质空间范围内地层压力及其分布特征, 一般由正常压实带、 异常高压带、 异常低压带组成。地温场对油气分布的控制作用主要体现在地温场与烃源岩空间匹配关系, 热史与烃源岩演化之间的关系。由于地温与地压的密切关系, 有人把地温、 地压系统在垂向上看成是叠合式温压系统, 这种叠合式温压系统以可分为高压型和低压型两种。地温场、 地压场与地应力场密切相关, 对油气藏形成分布有重要的控制作用。目前, 石油地质学家们都趋向于对“ 三场” 进行综合分析。尽管“ 三场”相互关联, 对油气藏形成和分布有着重要的控制作用。但是其中具体的作用机制仍未弄清。2、成藏史的研究现状及发展趋势成藏史中研究成藏机理研究逐渐成为当今成藏研究的热点之一, 相继诞生了大量的新方法和新手段, 提出了储层有机岩石学( 流体包裹体法和团体烃类法)、 成岩矿物的同位素分析法( 成岩矿物和包裹体的 K/位素分析法)和油藏地球化学法等三大类研究方法,形成了一整套以构造演化史、埋藏史、 热史、 沉积成岩作用序列分析为基础, 以包裹体分析法、K/位素法和油藏地化分析为支柱的成藏史研究方法。研究的准确性, 从定性和推测性研究, 向定量的、 半定量发展, 提高了研究精度。下面重点谈一谈储层有机岩学法、成岩矿物同位素分析法和油藏地化法。1)储层有机岩石学主要是运用流体包裹体 ( 特别是有机包裹体)和固体烃类( 沥青) 研究油气成藏信息。流体包裹体中记录着烃类流体和孔隙水的性质和组分、 物化条件和地球动力学条件。许多储集岩中含有固体烃类, 对其进行有机岩石学和有机地球化学分析可以提供油气藏被改造、 破坏的信息。自 80 年代初, 随着储层研究的发展, 我国将流体包裹体广泛应用于石油地质研究领域。测定流体包裹体的均一温度, 可以估计自生矿物包裹体的形成时间, 进行油气注入时间和方向的推算; 对包裹体烃类地球化学测试, 研究储层包裹体中烃类母质特征及其成熟程度, 进而研究油气充注史和油源问题。其中的许多方法还有待进一步完善, 尤其是如何使注入史分析真正定量化, 是努力的方向。2)成岩矿物的同位素分析成岩矿物稳定同位素地球化学分析为判断古流体的成分、 性质、 来源提供了证据。可利用砂岩储层中自生伊利石的同位素年龄来判断油气藏的形成时间, 即烃类充填介质层的时间应晚于自生伊利石的同位素年龄。根据平面上和剖面上自生伊利石的同位素的年龄分布可以判断成藏速度以及烃类运移方向。其中 K/位素法目前应用最多。3)油气藏地球化学根据油气藏地球化学描述认识油气藏非均质性,从油藏非均质性推断储层中烃类流体充注史,判断烃类注入方向和时间。分析油气水界面位置及其变迁史, 阐明油气藏演化史。通过油气藏地球化学来定量评价二次运移和认识油气藏分布规律、 利用原油中生物标志化合物的组合分析反映油气成藏史, 是油藏地化研究成藏史的有效方法。3、油气系统的研究现状及发展趋势含油气系统分析是近年来兴起的一种油气评价和预测新方法。在一定的地质时空范围内, 一个含油气系统包括所有与油气藏形成有关的地质要素和地质作用, 系统强调这些要素和作用的相互依存性, 各要素之间、 各地质作用之间以及地质要素和地质作用之间都必须呈某种适当的时空配置关系, 才能使烃源岩中的有机质转化为油气, 并经过运移、 聚集成藏。在我国 60 年代, 胡朝元曾在《 松辽盆地若干石油地质理论问题》 中提出“ 成油系统” 的概念,与西方含油气系统十分相似。到了 80~90 年代, 随着油气系统分析的广泛应用并在实践中不断取得成功, 油气系统方法研究在国内外进展很快, 产生大量新技术、 新方法。含油气系统应用主要有三个方面的贡献:(1) 用系统论的观点, 将从源岩到圈闭的油气藏总是当作一个系统工程进行研究, 把油气藏形成的各要素及作用有机结合起来研究, 体现了系统论思想在油气勘探中的应用。(2) 把盆地演化历史和油气成藏史结合起来, 使从静态的研究生、 储、盖、 运、 圈、 保等油气藏形成条件发展到动态分析油气藏的形成过程。(3) 把传统的以定性研究为主的地质学研究发展到以严谨的化学反应过程为依据, 以数值模拟为手段的定量 "半定量研究,这种定量研究为油气资源预测和勘探指出了明确目标和方向。(4) 该理论虽然正确地把油气从源岩到圈闭作为一个系统加以研究,对系统内客观存在的流体( 油气水) 渗滤运动动力学机制尚未进一步研究, 也没有从油气运移、 聚集的动力学系统追踪油气藏的形成和分布。(5) 该理论强调了油气藏形成所必需的地质作用, 但如何研究却鲜有论述, 而这一作用正是油气藏形成和寻找新油气田的关键所在。(6) 该理论对多旋回、 多油气源层、 多层位、 多类型的储层和圈闭的含油气盆地复式油气聚集带如何划分含油气系统, 如何运用这一理论进一步找油显得无能为力。4、成藏动力学及其系统的研究现状及发展趋势90 年代含油气系统理论风靡全球, 近几年油气成藏动力学又成为国际石油界研究的热点。油气成藏动力学对温度、 压力、 应力等各种动力场的研究,取得了长足进展,并向多种动力场耦合方向发展。将含油气系统理论与油气成藏动力学理论相结合,揭示烃类运移的运动学规律, 是油气成藏动力学今后发展的必然方向。成藏动力学系统的提出是基于含油气系统理论和成藏动力学的缺陷和不足。中国地质大学田世澄等( (1995、1996) 认为这个系统包含着两个最基本的部分, 一部分是与沉积层方向一致的若干个成藏动力学的子系统,这些子系统彼此相邻又分隔开,各个子系统中不仅包括成藏的最基本条件, 还包括成藏作用。另一部分是连络这些子系统的连通体系, 它包括切割各个子系统的断层、 不整合面以及各子系统在盆地边缘的岩性、 岩相变化带。成藏动力学系统中的子系统和连通体系构成了一个成藏动力系统, 其间的流体运动受一个统一的流体势场成藏动力学及其系统的研究现状及发展趋势 所控制, 或受一个统一的压力系统控制。成藏动力学系统的研究要运用整体、系统、 动态、 宏观微观相结合、 定量研究的思路, 进行以下几个方面的研究:①研究盆地演化的深部动力学背景;②把盆地构造、 沉积演化特征与盆地生、运、聚成藏动力学作用的时空演化研究结合起来;③地层孔隙流体压力特征;④用宏观微观相结合的方法,运用生物标志流体包裹体进行油" 源对比追踪,从而确定各种油藏与各源层的关系, 进行恢复流体历史分析;⑤分析各个成藏动力学系统的成藏条件和成藏过程,编制成藏事件图;⑥与地震地层学、层序地层学紧密结合预测和评价隐蔽油气藏;⑦进行盆地模拟,恢复盆地演化史、构造发育史、沉积史、热史、生烃史、流体压力演化史、排烃史、运聚史,分层、分期动态定量地研究成藏动力学系统的形成演化和油气藏的形成分布规律。5、盆地模拟技术发展现状及趋势盆地模拟问世于 70 年代末,经过国内外众多学者的不懈努力,该项技术取得了长足的发展, 并且在盆地分析和早期油气资源评价中发挥了重要的作用。目前国际上商品化的盆地模拟技术软件主要有德国 模系统,法国模系统, 美国 模系统。我国盆地模拟研究起步较晚,目前已接近国际水平,盆模软件主要是 模系统和盆模系统。纵观近 20 年的国内外盆地模拟技术的发展,就模拟对象而言,主要是区域性的盆地模拟, 而区带、特别是勘探目标的模拟评价技术整体上还停留在方法探索阶段,没有形成一套成熟的商业性技术;就维数而言,技术比较成熟,运用比较广泛的是一维盆地模拟技术, 二维盆地模拟技术某些方面还有待完善,三维盆地模拟正处于方法探索阶段; 就方法而言, 主要是单一的数值模拟,缺乏整体系统性;就内容而言,岩体模拟、构造模拟和运聚模拟是相对比较薄弱的环节;就参数而言,大部分还使用封闭式的全过程模拟,对复杂的模拟过程缺乏透明度, 缺乏专家对参数设置的可视化人工干预。随着油气勘探理论( 含油气系统理论、 成藏动力学系统理论、 幕式排烃理论等) 的不断发展和勘探程度的不断提高, 边缘学科的不断渗透, 以及计算机软硬件环境的改善, 未来盆地模拟技术的发展方向是以成藏动力学系统模拟为核心的地质家综合应用平台。地质家综合评价应用平台, 应适合各种地质单元体的多维综合模拟评价; 应具有人机联作的参数设置界面、人机联作的图形编辑及三维可视化界面、开放式信息管理系统。
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