第十一章盆地分析在能源资源中的应用

1、主讲：杜振川主讲：杜振川研究生课程第十一章 沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用第四篇 应用 盆地分析的理论与方法一直是在人类社会能源需求的推动下发展的，因此一直聚焦于找寻油气和其他能源资源中的应用。盆地在沉降过程所形成的容纳空间充填了沉积物、有机物和水，当其祝降到一定深度后，在压实和地温场的作用下各种充填物发生了交互作用，在这些反应过程中形成了油气、煤和放射性矿产资源。因此，沉积盆地是天然的化学反应器油气从生成到聚集的全过程皆受盆地的演化所控制。第十一章 沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用 在油气勘查工作中，从战略性远景研究到

2、油气的找寻过程中，盆地分析最主要的应用有下列方面： 1、查明沉积盆地的结构与性质 盆地的结构与性质包括了解盆地的基底、盆地的构造样式、构造格架和地层格架。 一般来讲不同类型盆地各有其特有的油气成藏条件。 在地球物理探侧特别是在地震探测基础上，可较早地确定上述问题的基本轮廓；对于地层格架可应用层序地层分析，在尚无钻井或少量钻井的情况下，即可开始研究。 第十一章 沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用 2、研究经源岩的性质及其生烃潜力 沉积盆地的基底埋探和沉降历史是关系油气基本成藏条件的重要前提。沉积盆地沉降幅度大，基底有足够的埋深，烃源岩才能进入油气窗范围，在适当温

3、度间隔下形成油气。油气窗的深度与盆地的地温梯度有关。不同盆地烃源岩成熟的深度由1000余米至3000余米不等，因此过浅的盆地多不具备生烃条件，或有效烃源岩体积过小。第十一章 沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用 2、研究经源岩的性质及其生烃潜力美国洛杉矶盆地结构模式化图表示了烃源岩埋深与生油窗的关系 （据Magoon 和 Daw,1994) 黑色部分表示圈闭中充注石油的部分图为美国洛杉矶盆地的实例，根据实际情况模式化的剖面表明烃源岩沉降到恰当深度时，才能成为有效烃源岩，未成熟的部分则不具生烃潜力。 第十一章 沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用沉积盆地分析在能源资

4、源勘查中的应用 3、揭示盆地中隆起和坳陷的分布格局，并发现留生烃坳陷的位置 识别和划分盆地中隆起和坳陷，确定富生烃凹陷的位置。在我国东部和西部盆地找寻油气的最重要经验之一，是判断和发现富生经凹陷，因为富生烃凹陷控制了油气系统，是油气系统的核心。没有盆地就没有石油，没有富生烃凹陷就没有大油气田，我国的石油勘探家早就提出过“源控论”的观点，近期并做了进一步总结。 3、揭示盆地中隆起和坳陷的分布格局，并发现留生烃坳陷的位置渤海湾盆地东营凹陷烃源岩发育与油田分布关系图 3、揭示盆地中隆起和坳陷的分布格局，并发现留生烃坳陷的位置东营凹陷油气聚集与异常高压烃源体关系模式图 第十一章 沉积盆地分析在能源资源

5、勘查中的应用沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用 3、揭示盆地中隆起和坳陷的分布格局，并发现留生烃坳陷的位置 盆地中的隆起单元具有同等的重要地位，因为隆起的高点可能是油气聚集的部位。 4、研究生、储、盖层在地层格架中的配置关系以及对成藏至关重要的圈闭条件 “油气的成藏组合”包括形成油藏需要有烃源岩、储层、盖层和圈闭等基本要素以及这些要素的时空配置，沉积盆地分析则为这些要素的确定打下了基础。 沉积盆地分析中用层序地层学方法和高精度地球物理探测技术可以在不同类型盆地中建立等时地层格架，在此基础上进一步进行沉积体系域、沉积体系和相构成单元的研究以及精细的制图，将会阐明生、储、盖的空间配置关系，并能预测

6、不同类型的储集体。 沉积盆地构造史的研究，则对圈闭的形成及其与油气运移、充注过程的进行匹配。 4、研究生、储、盖层在地层格架中的配置关系以及对成藏至关重要的圈闭条件 多年勘探工作在松辽盆地大庆油区找到五十多亿吨油气地质储量，成为我国石油供给第一大主力产油工业基地。在大庆长垣为中心形成了世界级的巨型油气系统，经过多年的勘探开发和研究工昨，已阐明这一巨型油气系统的形成有一系列相互匹配的成藏条件。 4、研究生、储、盖层在地层格架中的配置关系以及对成藏至关重要的圈闭条件大庆长垣区有利成藏要素的匹配关系 4、研究生、储、盖层在地层格架中的配置关系以及对成藏至关重要的圈闭条件大庆长垣的剖面图 第十一章 沉

7、积盆地分析在能源资源勘查中的应用沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用第二节盆地分析与煤资源研究 沉积盆地是煤炭资源聚积的重要场所。沉积盆地中是否有煤的聚积主要取决于古植物、古地理、古构造和古气候等因素的控制，由于受这些因素的控制，地史中的煤聚积在空间和时间上都具有规律性的分布。在时间上，我国重要的聚煤作用主要发生在晚石炭一早二叠世、晚二迭世、晚三叠世、早一中侏罗世、早白垩世、古近纪和新近纪。在空间上，晚石炭一早二叠世聚煤作用主要发生在华北地区；晚二叠世和晚三叠世聚煤作用主要发生在华南地区；早一中侏罗世聚煤作用主要发生在鄂尔多斯盆地和西北大型聚煤盆地中；早白垩世聚煤作用主要发生在东北地区；古近纪和

8、新近纪聚煤作用主要发生在西南和东北地区。 第十一章 沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用第二节盆地分析与煤资源研究 在勘查工作中，从战略性远景研究到煤的寻找，盆地分析要解决的问题主要包括下列方面： 1)查明沉积盆地的结构与性质； 2）建立盆地等时地层格架和充填演化模式； 3)恢复盆地中沉积体系的空间配置和古地理特征，及其对煤聚集 的控制作用，圈定富煤单元； 4）研究不同类型盆地煤质特征的分布规律。第十一章 沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用第二节盆地分析与煤资源研究 一、富煤带及富煤单元 富煤单元是聚煤坳陷或聚煤盆地中同一时间单

9、元内聚煤作用相对富集地带。 富煤带的形成是古地理和古构造因素综合作用的结果，这两个方面的作用可通过沉积相组合、含煤岩系厚度和旋回结构等方面分析加以揭示。 第十一章 沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用第二节盆地分析与煤资源研究 一、富煤带及富煤单元阜新盆地王家营子区海州组横向沉积断面图 1、富煤带 第十一章 沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用第二节盆地分析与煤资源研究 一、富煤带及富煤单元 控制海州组煤层分布的主要因素有如下两个方面： 1)古环境条件是控制聚煤的直接因素： 在由横向冲积扇、扇前辫状河和纵向网状河系统组成的沉积体系

10、中，地形平坦坡度较缓的网结河冲积平原是有利的聚煤场所。河道之间或河道边缘的湿地沼泽化、浅湖淤没和河道废弃都可能转化为持续时间较长的泥炭沼泽，形成厚煤层。1、富煤带 第十一章 沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用第二节盆地分析与煤资源研究 一、富煤带及富煤单元冲积扇展布与煤聚集的关系 1、富煤带 第十一章 沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用第二节盆地分析与煤资源研究 一、富煤带及富煤单元 2）在断陷盆地中，聚煤作用受古构造因素控制。 在泥炭堆积过程中，只有构造活动相对稳定时期才能保持泥炭堆积和基底沉降的平衡，更重要的方面是在盆地演

11、化过程中，各阶段的古环境配置受古构造运动，特别是盆缘断裂活动性的控制各阶段横向上环境分带和纵向上的分区性与断陷盆地的同沉积构造格架密切相关。1、富煤带 第十一章 沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用第二节盆地分析与煤资源研究 一、富煤带及富煤单元2、富煤单元 富煤单元：是指同一煤层相对较厚而稳定分布的部分，空间常有一定的形态。富煤单元的圈定是按各主要煤层分别进行，并根据煤层发育的厚度确定富煤单元的轮廓。 聚煤盆地内同一沉积体系单元或体系域单个可包含多个富煤单元，这些富煤单元平面展布样式明显受沉积体系控制。 第十一章 沉积盆地分析在能源资源勘查中的应用沉积盆地分析

12、在能源资源勘查中的应用第二节盆地分析与煤资源研究 一、富煤带及富煤单元2、富煤单元 因此，应用层序地层分析方法建立地层格架，划分各级层序地层单元，重建沉积体系域，确定富煤单元形成条件，预测盆地内富煤单元的分布。第二节盆地分析与煤资源研究 二、海平面变化对聚煤作用的控制1）可容空间对泥炭聚集的影响）可容空间对泥炭聚集的影响 泥炭堆积只有在可容空间的增长速度约等于泥炭堆积速度的情况下，才能得以保存形成煤层； 如果可容空间的增长速度超过泥炭的形成速度，那么泥炭沉降就会被碎屑物质、湖水或海水所淹没； 因此形成煤的最好环境是具有生物遗体的堆积、持续上升的水面和较少的碎屑物质。 碎屑沉积物的供给也是控制泥

13、炭堆积的重要因素，一方面碎屑物质的注入为植物的生长提供养料和稳定基础，另一方面如果注入量过大（可容空间减少），就会破坏植物的生长。第二节盆地分析与煤资源研究 二、海平面变化对聚煤作用的控制2）可容空间对泥炭厚度、几何形态及连续性的控制）可容空间对泥炭厚度、几何形态及连续性的控制泥炭厚度 可容空间与泥炭产率比值 第二节盆地分析与煤资源研究 二、海平面变化对聚煤作用的控制2）可容空间对泥炭厚度、几何形态及连续性的控制）可容空间对泥炭厚度、几何形态及连续性的控制从图中可分析由下自上可分为几部分： 最下部可容空间比率低，即基准面下降，甚至低于地下水面，大面积的侵蚀和冲积河道对沉积物进行改造，泥炭不能堆

14、积，仅在局部低洼地带可能有孤立的、相对薄的、已氧化的泥炭堆积。 往上（低中）由于可容空间持续上升，沉积环境相对稳定及上升的地下潜水面，泥炭沼泽可持续发育。 第二节盆地分析与煤资源研究 二、海平面变化对聚煤作用的控制2）可容空间对泥炭厚度、几何形态及连续性的控制）可容空间对泥炭厚度、几何形态及连续性的控制 一定泥炭产率条件下、基准面变化与煤厚、煤几何形态的关系1侵蚀面；2、6煤厚中等、连续；3、5煤很厚、有间断；4煤层薄、不连续上述图示也可表示为下图 第二节盆地分析与煤资源研究 二、海平面变化对聚煤作用的控制3）在层序地层格架中预测煤层的形成和几何形态）在层序地层格架中预测煤层的形成和几何形态

15、在层序的三个体系域中都有可能发生泥炭的堆积而形成煤层，但是由于不同阶段可容空间的大小及植物生长所产生的泥炭产率不同，使得形成煤层的厚度及连续性差别很大。第二节盆地分析与煤资源研究 二、海平面变化对聚煤作用的控制3）在层序地层格架中预测煤层的形成和几何形态）在层序地层格架中预测煤层的形成和几何形态 在近海环境中，相对海平面的下降提供海岸向海方向进积，河流下切，形成层序边界和低水位中的冲积体系，即基准面的下降、氧化作用及陆表的侵蚀作用，泥炭沉积很薄且不连续，保存也不好。 在相对海平面缓慢上升的低位楔沉积时期，海平面和地下水面上升，稳定的冲积河道和海岸平原的加积作用形成相对较厚和较连续的含煤岩系，但

16、是分布面积不大，往往分布于海岸平原和三角洲平原。 随着相对海平面的持续上升，含煤岩系向外扩展，可形成厚度较大的煤层，但是随后的相对海平面快速上升，可容空间快速增长，海岸线向陆迁移，水深加大，泥炭沼泽变得比较局限和零散分布。第二节盆地分析与煤资源研究 二、海平面变化对聚煤作用的控制3）在层序地层格架中预测煤层的形成和几何形态）在层序地层格架中预测煤层的形成和几何形态 地下水面的快速上升可能淹没海岸平原，从而形成湖泊和海湾。最大海侵后，海平面开始下降，稳定的近海环境，海岸平原的全面进积作用使高水位期可形成相对较厚而孤立的含煤岩系。 含煤岩系形成的不同阶段基于受相对海平面变化控制的体系域特征，这其中包含了沉降因素，由于可容空间和泥炭堆积之间的平衡关系，高沉降率有利于早期低水位沼泽的形成，低沉降率延长了泥炭沼泽的演化，而且使海进体系域中比较广泛的泥炭堆积可以很好得到保存。