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油气成藏动力学研究-思想、方法和实例
油气成藏动力学研究
-思想、方法和实例
油气成藏动力学研究
什么是成藏动力学?
成藏动力学以地球动力学为基础 ,以油气运移聚集的动力学 一个油气成藏流体动力系统是由固体格架和其中的流体 成藏动力学是综合利用地质、地球物理、地球化学手段和 成藏动力学就是以地球动力学为基础,以油气运聚的动力 (油、气、水)组成的一个统一整体,它具有特定的功能和相 系统和过程为核心。把油气的生、储、运、聚、散连结成 计算机模拟技术,在盆地演化历史中和输导格架下,通过 学系统和过程为核心,把油气的生、储、运、聚、散连结 为一个统一的整体 对稳定的边界,其中的流体构成一个流动单元 , 探讨盆地油气生成、运移、聚集和分布 ,受控于一个 能量场演化及其控制的化学动力学、流体动力学和运动学 成为一个统一的整体,探讨盆地油气的生成、运移、聚集 的规律 和分布规律,进而指导油气勘探的一门科学。 ,从而指导油气勘探工作”。 统一的压力系统。并可提出重力驱动型、压实驱动型、流 过程分析,研究盆地油气形成、演化和运移过程及聚集规 体封存型和滞流型流体动力系统类型的划分方案。 律的综合学科。 ---田世澄等, 褚庆忠&张树林, 1996 2002 ---郝芳等, 康永尚&郭黔杰, 2000 1998
2
40 35 30 25 20 15 10 5 0 50
y = 0.0097x2 - 1.897x + 103.27 R = 0.807
2
三甲基咔唑-B
三甲基咔唑-A
50
60
70
80
90
运移距离(km)
60 70 80 运移距离(km)
90
油气充注期次确定
Accumulation times
25
20
油气成藏动力学的研究内容
3、输导体系地质特征与分类解析 (1)砂岩输导体的输导特征分析 (2)与不整合有关的输导体的输导特征分析 (3)断层面(带)的输导特征分析 (4)复合输导体系的构成及其输导性能评价
油气成藏动力学的研究内容
4.油气成藏过程定量分析
(1)成烃动力学 - 不属于成藏动力学探讨的范围 (2)排烃动力学 供烃动力学 - 生成,逸散(扩 散、微裂隙逸散),溢出(圈闭破坏、油藏气 化),溶解带出,水动力破坏 决定了油气供 给的方式及量
• 模型建立:区分研究的尺度并明确各种限定
成藏动力学研究
成藏动力学是对油气成藏过程和机理进行定量研究的 思想和方法。
成藏动力学研究的前提是对沉积盆地演化的地质背景 充分了解;对盆地石油地质条件的清楚认识;对不同 区块主要的油气成藏期的准确划分。 成藏动力学研究应该以一期油气成藏过程中从油气源 到油气藏的统一动力环境系统为单元,定量研究油气 供源、运移、聚集的机理、控制因素和动力学过程。
油气勘探研究中三种不同工作方法的比较
内 容 出发点 着眼点 传统石油地质学 石油地质条件 含油气系统理论 系统论 系统的划分与评价 系统结构图解法 系统成因分析法 系统模拟类比法 勘探实践 定性 油气成藏动力学 动力学机理 区带和勘探目标评价 建立三维数字盆地 建立控制性模型动力学模拟 人工智能模拟模拟实验 勘探实践 定量
离、时间)
二次运移和聚集机理(相态、动力、阻力、运移通道、力向、
距离、时间)
由此,系统地提出油气成藏的基本要素:烃源岩、 储集层、盖层、排烃、运移、圈闭、保存条件,以 及盆地的形成演化对油气成藏过程的控制。
油气成藏理论研究的发展阶段
油气成藏动力学定量分析阶段 (80年代初期至今 ) 动力学定量分析 1972-Welte提出数值盆地模型的概念和软件 1984-IFP商业的盆模软件TemisPack的推出 1989-挪威盆地模型国际会议 1990 - Allen&Allen出版盆地分析、 England等提出 流体势的新概念并讨论油气运聚的特征 1994-Magoon&Dow提出含油气系统的概念体系、划 分和命名原则、Ortoleva等压力封存箱 1996-田世澄等,提出油气成藏系统的概念 2002-张厚福&方潮亮、杨甲明等提出油气成藏动 力学的概念
定量地获得对所研究地 些本质特征。 质对象某些本质特征的认识
的重要参数及关系,由物理学、物理化学、 在正确的地质认识的基础上,由物理学、物 验室加以实现,以获得该地质对象的某些本 岩石力学等的基本原理建立数学模型并求解, 理化学、岩石力学等的基本原理建立数学模 质特征的认识。 以获得该地质对象的某些本质特征。 型并利用数值求解,以获得该地质对象的某
油气成藏动力学研究
什么是成藏动力学?
油气成藏动力学研究是指在某一特定的地质单元内,在 以盆地为背景,以油气为对象,以油气系统为单元,研究 油气生成、运移、聚集、保存的成藏动力学过程及控制因 相应的烃源体和流体输导体系发育的格架下,通过对温 素的学科。 度、压力 (势)、应力、含烃流体等各种物理、化学场的 综合定量研究,在古构造发育的背景上历史再现油气生、 --- 张厚福&方潮亮,2002 排、运、聚乃至成藏全过程的多学科综合研究,其目的 是由油气成藏的动力学机理出发,进行区带和勘探目标 的评价,并形成一套可操作的工作方法。 --- 杨甲明等,2002
机制和演化过程的地质学科的统称
油气成藏
在地质历史时期,油气是如何、在何处聚集 成藏的?聚集的油气至今是否仍然存在?
石油地质学研究
的
核心问题
油气成藏理论研究的发展阶段
早期成藏理论探索阶段(19世纪末至20世纪50年代初)
1861-亨特提出早期背斜学说
1910-建立了比较完善的油气藏形成背斜学说
1930-形成了“非背斜圈闭理论”
油气成藏动力学研究的内容
1.油气成藏的动力学背景
(1)盆地演化的分析模拟 (2)地温场特征及其演化 (3)构造应力场特征及其演化
(4)压力场特征及其演化
油气成藏动力学的研究内容
2.油气成藏系统划分
(1)已发现油气藏成藏时间的确定
(2)主要运聚期统一的流体动力系统的确定
(3)主要成藏期的油气成藏系统划分
T3
20 500
40
J1
J2
J3
K1
K2
Cz
1000
60
深度 (m)
1500
80 100
2000
长8
1
2500 包 裹 体 均 一 温 度(℃)
120
成藏模式
migration and Accumulation Mode
高渗条件下的先期初次充注-后期成 岩造成低渗 研究区油气运聚成藏系统具有继 先期存在的油气改造颗粒表面性质- 承性,第一期运聚成藏的范围基 低渗条件下的油润湿通道 本限定后期的成藏范围。 后期低渗条件下油气先前残余路径以 浸润方式运聚
频 度 (%)
10 15
5
0 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130
均一温度(0 C)
三期油气充注
Case study
Estimation of oil invasion
225 180 地 质 时 间 (M a) 135 90 45 0
成藏动力学研究的内容
成藏动力学的研究还是一个探索的过程
统一动力环境系统既是研究的范围和条件,也是划分 成藏单元、确定成藏系统的依据
定量的研究才能解决成藏过程中的动力学问题,才能 强不同的成藏因素和过程有机的联系在一起 供源已大大突破由烃源岩生油、排烃的局限,包括了 烃源岩生油/排烃、原先油气藏的溢出/破坏、再次生烃、 他源供烃等种种可能。 油气藏的保存条件可分别在供源和聚集条件中研究
定量方法在地质研究中的实现
G = F (x, y, z, t, P, T, D…)
尺度分析与模型建立的思想
• 理论基础:盆地内的许多复杂地质现象和过
•
程在某些时间段、某一限定范围内某一个地质 作用甚至其中某一个物理作用明显大于其它作 用(Phillips,1991) 尺度分析:在特定的时间和空间范围内,定 量地分析某一地质现象,找出控制和影响该地 质现象的主要组成部分和过程,抽提与所研究 问题相关的主要部分,建立起简单明了的关系 条件,勾画出所涉及问题的轮廓,理清主要研 究内容及其与环境和其它主体间的关系,从而 针对研究对象的特点建立起合适的模型
什么是成藏动力学?
成藏动力学研究的前提是对沉积盆地演化的地质背景 充分了解;对盆地石油地质条件的清楚认识;对不同 油气聚集带主要的油气成藏期的准确划分。
只是成藏过程的研究,不应该承担太多的研究内容
充分尊重和利用石油地质学已取得的研究成果和认识 成藏动力学的定量研究只能注重现单一的成藏过程, 研究的范围以油气聚集带为限。 以油气成藏期次为依据,在时间和空间上划分出油气 运聚成藏的单元
侧向运移 Lateral migration
15 庄20
y = 687769x-3.0325 R2 = 0.941
GOIt均值(%)
10 西41 5 西13 西56 0 30 50 70 运移距离(Km) 90 西60 西61 110
运移方向
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
y = 0.0125x2 - 2.3622x + 126.38 R = 0.8182
Case study
盆地演化过程模拟分析
0Ma现今时期
盆地背景流体势
成藏单元内的流体势
Case study
长81段早白垩世末流线图
长82段早白垩世末流线图
Case study
沉积微相及砂体连通性分析
0 20 40 Km
NE
庄40井
1940
西21井
庄13井
(3)动力与通道间的耦合关系及其演化
(4)运聚散动力学 受运移动力作用,在油气成藏 系统的输导格架条件下发生,运、聚、散过程