成藏动力学研究

超压盆地成藏动力学研究最新进展中石油大庆勘探开发研究院

中国地质大学(武汉)

沉积盆地与沉积矿产研究所解习农源岩圈闭成藏动力学油气成藏动力学研究可以理解为在沉积盆地范围内，通过对温度场、压力场和化学场等各种物理、化学场的综合研究，在流体输导网络的格架下，再现油气生成、运移和聚集的全过程的多学科综合研究体系。源岩圈闭成藏动力学成藏动力学研究要求对油气生成、运移和聚集的全过程进行系统地描述、追踪和研究。这一研究方法能帮助理解大中型油气田的形成

，并用于油气预测和战略评价。

超压盆地成藏动力学研究最新进展富生烃凹陷分析成烃动力学分析油气输导主通道分析超压环境成藏动力学特点成藏动力学模拟环渤中坳陷油气田分布渤中凹陷含油气系统模式图Es3烃源岩品质

TOC=1.82（％）

HC＝1260.81ppmEd2LS1+S2＝14.47（mg/g）“A”＝0.1264（％）

Ro＝0.64（％）干酪根类型为Ⅱ1型烃源岩预测面积＝

3550～5900km2

Ed2L烃源岩品质

TOC=0.68（％）Ed2L1.32（％）Ed3HC＝478.51ppmEd2L3462.87ppmEd3S1+S2＝2.3（mg/g）Ed2L6.76（mg/g)Ed3“A”＝0.1344（％）Ed2L0.4573（％）Ed3Ro＝0.58（％）干酪根类型为Ⅱ2型烃源岩预测面积＝4000～7150km2环渤中坳陷大型油气系统形成的突出特征

以大型富生烃坳陷为中心新构造运动控制成藏两套烃源岩和良好盖层深部地幔特征提供的高能量场东营凹陷勘探形势及构造纲要图

东营凹陷面积5700平方公里，总资源量38.4亿吨，已发现34个油气田，探明石油地质储量19.534亿吨，控制石油地质储量1.349亿吨。油气藏类型丰富，有大型构造油气藏、断块油气藏也有岩性、地层油气藏。利津洼陷牛庄洼陷博兴洼陷民丰洼陷与两期大型近海湖盆有关的大型生烃坳陷进展之二——

成烃动力学超压生烃抑制作用崖35-1-1井有机质成熟度与地层压力的关系Tmax(C)400450500RO(%)0.10.51.0压力(MPa)204060801.01.41.8压力系数第四系莺歌海组黄流组2000300040005000强超压：压力>60MPa

压力系数>1.5超压抑制门限?埋藏深度(m)乐东30-1-1A井压力及有机质热演化剖面高S1/(S1+S2)反映了有机质热演化产物的滞留，深部超压层段有机质热演化的强烈抑制是高地层水/有机质比率、有机质热演化产物的滞留及高流体压力综合作用的结果10002000300040005000Depth(m)012300.5140043046001002000501000.312TOC(%)S1/(S1+S2)Tmax(C)P(MPa)Ro(%)LD3011YA1911lLD3011YA1911CaculatedPredictedT(C)甲烷气油成岩作用深成作用准变质作用传统生烃模式1000300040005000020006000超压生烃抑制作用压力增大可明显抑制有机质的热演化和油气生成作用超压对生烃的抑制作用可导致生烃门限变深,生油深度增大等进展之三——

油气输导主通道传统观点：从高势区向低势区运移（据Verweij，1993）常压条件下油气输导主通道分析油气运移路径:

最小阻力控制

0255075100%<2m<6m长石石英岩屑粘土矿物油迹孔隙输导层封闭层Ness组Etive组NorthSeaBasin输导层中油迹的分布盖层底面形态对油气运移控制模型Hindle模式无盖层平面状倾斜盖层穹隆状背斜盖层向斜盖层背斜盖层横向阻挡-平面盖层油气只通过输导层顶部1-数米进行侧向运移，而不是占据整个输导层，封闭层底面控制油气的侧向运移输导体中的流体运移方式油气运移主通道分析——

烃源岩中的含烃流体排向与其相连接的流体输导体及其输导能力。因此，油气运移主通道取决于:1、输导体和烃源体接触关系；2、各种输导体的输导能力；3、各输导体间的配置关系。输导体和烃源体接触关系辽西凹陷的油气富集各种输导体的输导能力断层封堵性分析断裂的活动历史断裂的力学性质断裂面形态断裂组合特征断裂面断层泥断裂两侧的岩性和对接关系各输导体间的配置关系侧向输导主通道——构造脊运移模式3500生烃凹陷300029002800270031002800280035003000290028002700310028002800烃源灶有效源岩封闭层底面构造等高线运移路径石油气/凝析油无油气圈闭AA’CDE有效源岩干井显示油井生烃灶页岩砂岩文昌A凹陷油气短距离运移模型惠州凹陷-东沙隆起油气长距离运移图东沙隆起珠江组浅海泥岩盖层与

生物礁储层浅海泥岩只有与油源区相联系的隆起区构造脊才有含油的可能侧向输导主通道——主砂体控制运移模式

单气2滨7利72梁20滨1纯9广5梁20金1高28史3史11河6牛3王16牛20莱10莱4辛14辛126永80青6坨93盐8010km鲁西隆起广饶凸起青城凸起滨县凸起陈家凸起庄青子凸起坨远源浊积扇砂体三角洲前缘远源浊积扇砂体坨165井区沙四上地震相分类图坨165坨166扇根扇中共描述砂砾岩体16个，有利面积26.8km2

上报控制地质储量560万吨，预测地质储量2980万吨K1n异常高压主要分布在青山口组与嫩江组厚层泥岩之中，两者与姚家组输导体形成压力封存箱。K1qnK1nK1qn泥岩超压促进了油气的初次运移及压力封存箱中油气的二次运移。垂向输导主通道——断裂控制运移模式不同构造背景条件下进展之四——

超压环境成藏动力学Pf=gh静水压力梯度静岩压力梯度

10MPa/km23MPa/km

压力系数压力分类0.9~1.2常压弱超压中超压高超压特高超压1.2~1.51.5~1.751.75~2.0>2.0（据龚再升等，1997）异常压力分类表异常高压钻井井喷电阻率测井低电阻率声波测井高声波时差试油测压高压地震低速带密度测井低密度时差密度电阻率压力时差密度电阻率压力

(us/ft)(g/cm3)(MPa)(us/ft)(g/cm3)(MPa)1002002.22.425100501001002002.22.42.8315050LD3011A早期超压:高地层水/有机质高时差、低电阻率、相对低密度YA1911晚期超压低时差、高电阻率、相对高密度10002000300040005000超压体系成因类型——自源和它源型超压体系内输导系统超压体系形成时间与油气生运聚关系高温超压条件油气成藏动力学特征它源型——由于垂向或侧向上输导体与更高超压流体囊连通，通过流体的注入导致砂岩孔隙中流体压力的增大

自源型——由于快速不均衡压实、流体体积增大或孔隙空间减小等原因所致超压体系成因类型——自源和它源型超压盆地流体活动特点——幕式流体活动超压盆地流体活动特点——幕式底辟作用超压盆地流体活动特点——地层压力异常由于盆地演化历史、沉积构成、热演化历史以及流体活动历史不同，导致不同地区、不同构造带的超压顶界面和压力结构特征差异很大超压盆地流体活动特点——地温梯度异常超压盆地流体活动特点——地层水异常超压盆地流体活动特点——成岩作用异常超压盆地流体活动特点——有机质热异常超压盆地流体活动的油气地质意义——幕式排烃模型流体压裂超压体系内部油气运移和聚集Diagramshowinghowsandstoneenclosedinshalearemorelikelytobecomechargedwithhydrocarboniftheshalethatenclosesthemhasgeneratedhydrocarbons.(Martinsen,1997)超压盆地流体活动的油气地质意义

——幕式成藏模式泥底辟构造是超压释放的重要途径，超压流体可沿相关的断裂和裂隙向上运移，充注于浅层或直接泄漏于海底。莺歌海盆地中央泥拱带的“流体底辟”

就是流体通过底辟作用产生超压释放的实例。超压流体释放过程同时也是油气运聚过程。

1.超压顶界；2.底辟体；3.断裂；4.流体运移；5.流体充注；6.流体逸散HydrocarbonmigrationroutesGeologiccross-sectionC-C’throughthePouiFieldillustratingthecomplexnormalfaultingandstackedgasandoilzonesinPliocenetoPleistocenesandstones.Thetopofnormalpressure(T.O.A)consistentlyoccursintheshaleabovethe17-2sandacrossthefield.Largepressuredifferencesarepresentacrossthelargernormalfaults.78%ofoilproductionfromnormalpressuredstrata;22%ofoilproductionfromoverpressuredstrata异常超压与油气分布Trinidad,WestIndies,Heppardetal(1998)notedthatoilandgasproductionwasrestrictedtoreservoirswithporepressuregradientslessthan16.9MPa/km.FormerSovietUnion,BeloninandSlavin(1998)observedthatmostofoilandgasproductionwasdistributedinthereservoirswithporepressuregradientslessthan18.7MPa/km(PC=1.8).NileDeltaandNorthSinaiBasinsofEgypt,Nashaat(1998)concludedthathydrocarbonproductionisprecludedinthereservoirsthatexceed19.6MPa/km.★★★1993年，LeachWG应用美国湾岸区25204口井的油、水、气产量与超压关系的统计，得出超压盆地油气主要富集在超压顶界面附近。进展之五——

成藏动力学模拟成藏动力学模拟是在某一特定的地层与地理范围内重建油气运聚历史，以油气成藏过程模拟为重点，即开展从油气生成、初次运移、二次运移到油气聚集过程的模拟，从而能够定量地、动态地再现油气运聚的历史过程。成藏动力学模拟以物理、化学定律来描述有关油气从源岩到圈闭的诸多地质地化作用，建立相应的地质模型与数学模型（包括各种确定性模型、随机模型、经验模型等），借助于计算机技术来实现，是一项大型的时空动态综合的系统工程。松南凹陷崖南凹陷陵水凹陷崖北凹陷松西凹陷宝岛凹陷松东凹陷BD14-2BD14-3BD15-2BD7-3BD7-1BD13-1ST27-2ST23-1ST24-2ST23-2ST22-1ST34-3YC19-2YC26-1YC13-1YC7-4YC8-1YC13-6YC14-2YC13-4YC14-1YC26-3YC23-1YC11-2YC17-1YC11-1YC16-1LS13-4LS13-3LS13-2LS13-1LS15-1LS8-1LS9-2LS9-3LS4-1LS4-2LS3-4ST35-1ST31-2ST35-1ST36-1BD13-2BD19-1BD19-2NBD19-2SBD20-418°50′18°10′17°30′17°10′18°30′17°50′18°10′17°30′17°10′17°50′18°50′18°30′109°00′111°00′109°20′109°40′110°00′110°20′110°40′111°20′111°40′110°00′110°20′110°40′111°20′111°00′111°40′109°20′109°00′109°40′YC10-1YC10-3YC10-2LS7-1LS7-2LS2-2LS1-3LS1-4LS2-1YC21-1松涛凸起崖城凸起琼东南盆地凹陷分布图乐东凹陷YC35-1YC7-5