中国海相残留盆地油气资源潜力评价技术探索.pdf

第 3 1 卷第 6期 天热气比 O I L G A S G E 0 L 0 G Y 2 0 1 0年 1 2月 文章编号 0 2 5 3 9 9 8 5 2 0 1 0 0 60 8 6 5 0 6 中国海相残 留盆地 油气 资源潜力评价技术探 索 徐旭辉 ， 朱建辉 ， 金晓辉 1 ．中国石 油化工 股份有 限公司 石 油勘 探开发研 究院 ， 北京 1 0 0 0 8 3 ； 2 ．中国石油化工股份有限公 司 石油勘探开发研究院 无锡石油地质研究所 ， 江苏 无 锡 2 1 4 1 5 1 摘要 从活动论构造历史观 出发 ， 应用“ 原 型控源 、 叠加控藏” 的研究思路 ， 分析 了古 中国陆 、 古亚 洲陆和新亚 洲陆 3个地 史 阶段 中陆缘与 陆内盆地 的形成演化 ， 探索 了中国古生界海相残 留盆地 T S M 盆地模 拟资源评 价技术。研 究认为中国古生代 海相盆地在纵 向上主要发育下寒武统 、 中上奥陶统一 下志 留统和二叠系 3套烃源岩。下寒 武统烃源岩分 布于被动 大陆边 缘靠陆一侧 ， 中上 奥陶统一 下志留统 烃源 岩分 布于台 内坳陷， 二叠 系烃源岩分布 于陆 内裂 陷一坳陷盆地 ， 被 动边 缘坳 陷是 烃源岩最有利发 育 区。烃源岩 主要包括碳 酸盐岩和 泥质岩两类。通过原型盆地 约束下的地质作用一油气响应确定性数 学 模拟方法进行 网络整合， 提供油气资源评估和位置预测， 从而评价 了古生代海相盆地原型的发育和后期叠加改造演化的 过程及其油气意义。该方法在华北地 区上古生界烃源岩潜力的评价应用中， 取得 了较好的效果。 关键词 叠加改造 ； T S M盆地模拟资源评价技术； 原型盆地； 海相残留盆地； 中国 中图分类号 T E l 2 2 ． 3 文献标 识码 A M e t ho d f o r a pp r a i s i n g h y dr o c a r b o n r e s o u r c e p o t e nt i a l i n r e l i c t ma r i n e b a s i n s i n Ch i n a Xu X u h u i ， Z h u J i a n h u i 。 a n d J i n X i a o h u i 1 ． S I N O P E C E x p l o r a t i o nP r o d u c t i o n R e s e a r c h I n s t i t u t e ， B e ij i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a ； 2 ． Wu x i R e s e a r c h I n s t i t u t e o fP e t r o l e u m G e o l o g y， S I NOPEC Ex pl o r at i o n Pr o d u c t i o n Re s e ar c h I ns t i t u t e ，Wu x i ， J i a n g s u 21 4 1 5 1 ， C h i n a Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o t h e t h e o r y o f mo b i l i s m a nd t h e i de a o f“p r o t o t y p e b a s i n c o n t r o l l i n g h y d r o c a r b o n s o u r c e s a n d s u p e r i mp o s i t i o n o f b a s i n s c o n t r o l l i n g h y d r o c a r b o n a c c u mu l a t i o n” ，we s t u d i e d t he f o r ma t i o n a nd e v o l u t i o n o f c o n t i n e n t a l ma r g i na l a n d i n t r a c o n t i n e n t a l ba s i n s du rin g t h e g e o l o g i c a l h i s t o r i e s o f t h e a n c i e n t Chi n e s e Co n t i n e n t ， t h e a n c i e n t As i a n Co n t i n e n t a n d t he n e w As i a n Co n t i n e n t ．a n d p r o b e d t h e TS M b a s i n mo d e l i n g me t h o d for r e s o u r c e e v a l u a t i o n i n Ch i n e s e r e l i c t P a l e o z o i c ma r i n e b a s i n s ．Ve r t i c a l l y 。3 s e t s o f s o u r c e r o c k s i n c l u di n g t h e L o we r Ca mb ria n， t h e Mi d d l e t o Up pe r Or do v i c i a n Lo we r Si l u r i a n a nd t he P e r mi a n we r e d e v e l o pe d i n Ch i n e s e P a l e o z o i c ma r i ne b a s i ns ． Th e L o we r Ca mb r i a n s o u r c e r o c k s we r e d e v e l o p e d o n t h e l a n d 。 s i d e o f p a s s i v e c 0 n t i n e n ． t a l ma r g i n， t h e Mi dd l e t o - Up p e r Or d o v i c i a n L o we r S i l u r i a n o n e s i n i n t r a p l a t f o r m d e p r e s s i o n a n d t h e P e r mi a n o n e s i n i n t r a c o n t i n e n t a l r i f t e d d o wn wa r p i n g b a s i ns ． De p r e s s i o ns o n p a s s i v e c o n t i n e n t a l ma r g i n we r e t he mo s t f a ． v o r a b l e f o r d e v e l o p me n t o f s o u r c e r o c k s ． Th e r e a r e ma i n l y t wo t y p e s o f s o u r c e r o c k s ，na me l y c a r b o n a t e s a n d a r g i l l i t e s ． Th r o u g h p r o t o t y p e b a s i n c o n s t r a i n e d q u a n t i t a t i v e ma t h e ma t i c a l mo d e l i ng o f g e o l o g i c p r o c e s s 。 h y d r o c a r b o n r e s p o ns e s， we p e r f o r me d n e t wo r k i n t e g r a t i o n a n d a p pr a i s a l o f p e t r o l e u m r e s o u r c e p o t e n t i a 1 ．Th e d e v e l o p me n t o f t h e Pa l e o z o i c ma r i n e p r o t o t y p e b a s i n s a n d t h e i r l a t e r s up e r i mp o s i t i o n a n d e v o l u t i o n a s we l l a s t h e i r p e t r o l e u m s i g n i fi c a n c e s a r e d i s c u s s e d ． Th i s me t h o d h a s b e e n s u c c e s s f u l l y a p p l i e d t o t he a p p r a i s a l o f t h e Up p e r Pa l e o z o i c s o u r c e r o c k p o t e n t i a l i n No r t h Ch i n a ． 收稿 日期 2 0 1 01 1 0 5 。 第一作者简介 徐旭辉 1 9 6 4 一 ， 男 ， 博 士、 教授级高级工程师 ， 盆地分析与盆地模 拟。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石 油 与 天 然 气 地 质 第 3 1卷 Ke y wor ds s u p e rimp o s i t i o n a n d mo d i fic a t i o n， r e s o u r c e a pp r a i s a l t h r o u g h TS M b a s i n mo d e l i n g， p r o t o t y p e ba s i n， r e l i c t ma r i n e b a s i n， Ch i n a 前中生界海相层系肩负着 中国油气资源战略 接替 的重大使命 ， 是 中国石油工业“ 二次创业” 的 重要领域 J 。中国海相残留盆地在古生代陆块聚 合过程中生成 、 发展 ， 在 中、 新生代陆块边缘增生、 陆块挤榨和排斥过程 中翻天覆地改造 ， 其 独具 风 格的成盆 、 成烃 、 成藏特征对科学 、 客观地评 价油 气资源潜力提出了更高的理论与技术要求 。本文 着重分析古生代海相盆地原型的发育和后期叠加 改造演化的过程 ， 针对其特 点分析了资源评价方 法的适用 性 ， 提 出 了 中国古 生界 海相 残 留盆 地 T S M盆地模拟资源评价技术方法和思路。 l 中国古生代海相盆地 发育与烃源 岩分 布 在中国油气盆地形成 的 3个地史 阶段 中， 古 中国陆形成阶段 青 白口纪一志 留纪 ， 在 离散陆 块会聚过程 中发育大洋旋 回陆缘盆地序列 ； 古亚 洲陆形成阶段 泥盆纪一 中三叠世 ， 由于增生大 陆问远距离聚合 ， 北聚南离 ， 发育大陆旋 回陆内盆 地序列 ， 。 不 同历史 时期 、 不 同演 化 阶段 的原 型 盆地 发育 和其沉积充填序列控 制着古生代 海相盆地 烃源岩 的发育与展布 。在纵 向上主要 发育下寒 武统 、 中上奥 陶统一下志留统 、 二叠 系 3套烃源 岩 。其 中 ， 下寒 武统 烃源 岩分 布 于被 动大 陆边 缘靠 陆一 侧 ， 中上奥 陶统一下 志 留统烃 源 岩分 布于 台 内坳 陷 ， 二 叠 系烃 源 岩 分 布 于 陆 内裂 陷一坳 陷 盆 地 。发 育 特 征 表 现 为 台 缘 区 以泥 质 、 泥灰岩烃 源岩 为主 ； 克 拉通 台地 内部 ， 早 古 生代时期 以碳 酸盐 岩 或蒸 发岩碳 酸 盐岩 为 主 ， 晚古生代时期 ， 由于 海相 往 陆相过 渡 以及古 气 候条件 的影响 ， 以煤系烃源岩 煤 系暗色泥岩和 煤岩 为主 ； 同时受离 散作 用 的控制 ， 并 列 的裂 谷 或坳 拉槽 和 断 陷盆 地 内普 遍 发育 深 水 泥 质岩 ， 富含有机质 。 2 海相盆地的改造与烃源岩演化特点 新亚洲陆形成阶段 晚三叠世以来 ， 中国及 邻区处于大陆边缘会 聚增生和陆内挤榨一排斥形 变 ， 陆缘盆地序列 与陆内变格盆地序列发展。根 据陆缘和陆内构造互相呼应关系， 中一 新生代变格 盆地可分为 3期 ， 即第一变格期 K ； 第二变 格期 K 一E 和第三变格期 N Q 。第一变格期 可以细分为早期 J 和晚期 J 。 一K ， 。例如塔 里木盆地 ， 在晚三叠世一中侏罗世 LJ 由于天 山复苏形 成 了塔 北 前 渊、 随后 又经 历 了晚侏 罗 世～早 白垩世 J 一K 阿 尔 金排 拆 带 、 晚 白垩 世～古近纪 K ， 一E 陆 内挤榨一排斥 和新近纪一 第四纪 N Q 天 山、 昆仑挤榨 ， 塔北和塔南 区持 续发育前渊盆地 。这些改造变化决定 了塔里木盆 地寒武系～奥陶系烃源岩的演化特点。有机质演 化程度研究表明， 中一 下寒武统主体处于高成熟晚 期至过成熟早期演化 阶段 ， 推测 在埋深更大的满 加尔坳陷和阿瓦提断 陷演化程度更 高， 局部 已达 生烃“ 死亡线”； 中奥陶统烃源岩主体也处 于高成 熟一过成熟早期演 化阶段 ， 推测 满加尔坳 陷及 阿 瓦提断陷处于过成熟演化阶段 ， 上奥 陶统烃源岩 主体仍处 于生油 窗之 内。不 同世 代 的原 型盆地 彼此并列叠加形成 了中国现今展布的中一新生代 盆地及构造格局 ， 而受 中一新生 代盆地叠加 的变 格作用制约 ， 造就 了下古生界两套主力烃源岩演 化程度普遍 较高 ， 主体处于 高过成熟 演化 阶段 。 由于面上迭加的差异性 ， 使得二叠系烃源岩演化 程度横 向变化较大 ， 而且不 同盆地 内烃源岩有其 特有的生烃历程 。从机理分析看 ， 原型盆地的叠 加改 造 导 致 中 国 古 生 界 海 相 烃 源 岩 具 有 从 I～Ⅱ 型干酪根母质 、 再生烃源岩 、 Ⅱ，一Ⅲ型干 酪根母质等演化 的一次成烃 、 再次成烃和多期 成 烃的多种模式 。 3 海相油气资源潜力评价技术探索 3 ． 1 评价方 法 目前 ， 常用 的油气资源评价方法可归纳 为类 比法、 统计法和成 因法 3大类。在每一类评价 方 法 中， 都包括多种具体评价方法 表 1 。 从方法 的特 点看 ， 由于我 国海 相 领 域勘 探 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 6期 徐旭辉， 等． 中国海相残留盆地油气资源潜力评价技术探索 8 6 7 和研究程度普 遍较 低 ， 在 很 多地 区 的成 油地 质 条件 尚不清楚 ， 加之 海相 领域 的类 比标准 区 目 前 还基本 不具 备 或不 完备 。 因此 ， 应用 类 比法 对海相 油 气 资 源潜 力 进 行 评 价 具有 相 当 的难 度 。根据统计法 的方 法 原理 ， 统计 法仅 适 用 于 勘探程度 较高 的地 区 ， 并 且评 价 区 内应 有 能形 成一 定统 计 规 律 的多 个油 气 藏 的发 现。 因 此 ， 就 目前情况而言 ， 对于勘探程 度普遍较 低 的 海相领域 尤其是勘 探新 区 的油气 资源评 价 ， 统计法 尚不 适用 。成 因法 在实 际应 用 过程 中， 对评价 区的油气 生成 、 运移 、 聚集 、 保 存 等各 项 基础地质进行 充分 研 究 的基础 上准 确 、 客 观 地 确定一系列重 要参 数 是一 项难 度很 大 的工 作 。 但近些 年从 内涵 到外延 均取 得较 大 发展 ， 涵盖 了埋藏史 、 热史 、 生烃史 、 运聚史等 方面模拟 ， 是 成盆 、 成烃 、 成 藏 的确定 性模 拟评 价方 法 ， 适 用 于石油勘探 的各 个 阶段 ， 当资 料少 时可 从 系统 角度 ， 综合分析评价潜力 ， 做 出早期 预测。 当资 料较为丰 富时 ， 可定量分析有 利 区带 ， 评价 有利 目标 3 ． 2 T S M 盆地模 拟 资源评 价技 术 T S M盆地模拟资源评价技术是建立在朱夏 ] 提出的 3 T一 4 S一 4 M盆地研究工作程式基础上 ， 将 油气盆 地作 为 一个 系统 ， 按 理 论 建模一实 例 校 验一动态模 拟 的程 序来进 行系 统研究 。T S M 盆 地模拟方法 。 。 是设 定在原 型盆 地约束 下进行 的地质作用与油 气响应确 定性数 学模拟 。它强 调 以盆地原型并列叠加分析作为模拟 的前提 ， 以 针对性的模 拟方法模 拟不 同盆地类 型的地质作 用过程 ， 从 而 更加 逼 近盆地 地 质演 化 的实 际情 况 、 突出其演 化特 点。同时 T S M 盆地模 拟 强调 地质作用是油气物质演化的边界 条件 ， 强调 了对 油气 的生 、 排 、 运的控制作用和动态系统 的整合 ， 对控制油气演化 的各项 因素及其相互 关系进 行 动态的模拟 ， 对模拟油气 的分布情况与实际发现 进行拟合 ， 预测未知地 区 ， 从 而合理地 对油气 资 源进行评价。 据 此 ， 地 质 概 念 建 模 强 调 了 “ 原 型 控 源 ， 叠加控藏 ” 理念 ， 即在原 型盆地地质作用 约束下 的油气预 测模 拟 ， 要求 与 实际地 质条 件 进行 互 动 的模拟分 析 ， 取得适应 实际 的数学模 型配置 ， 着重 于模 拟演绎 原型 系统确 定性 地质作 用一油 气 响应关 系的合理性 。把盆地分析 和地质 数据 的采集 以及模拟结果与 实际勘探评价 的不 断反 馈作为一个 整 体 的系统来 加 以考 虑 图 1 ， 不 断反馈模拟结果 ， 不断修正地质模 型 ， 最终为用 户 提供 资源评 价 和勘探 部署 意见 ， 使模 拟 评价 结果 对 实 际 勘 探 人 员 更 具 有 可 检 验 性 和 说 服 力 表 1 油气资源评价方法特点对 比 Tabl e 1 Co mpar i s on o f di ffe r e nt pe t r ol e um r e s our c e a ppr ai s a l me t ho ds 评价方法 类 比法 统计法 成 因法 根据评 价区与 类 比区油气成 藏条件 的 通过对评价 区已发现油气 田的规模 、 发 成因法从油气 生成 的物质 基础烃 相似性 ， 并 由已知 区 类 比区 的油气 现过程等方面的统计分析 ， 建 立油气 田 源岩出发 ， 通过对其演化过程 中油气生 基本概念 资源丰度估算未知 区 评 价区 资 源丰 规模分布模型 ， 预测探 区内的剩余油气 成量 、 排 出量 和聚集 量 的估算 ， 从 而进 度 和资源量 的资源评价方法 资源的评价方法 行油气 资源评价 某一评价盆地 预测区 和某 一高勘探 有多种具 体方法 ， 如 油 田规模序列法 、 常用方法包括有机碳法 、 氯仿沥青“ A” 程度盆地 标准区或刻度 区 有类似 的 广义帕莱托 分布法 等、 统计趋势预测法 法 、 干酪根热降解法 、 盆地模 拟法等 ， 其 基本方法 成油气地质条件 ， 那么它们将会有大致 包括年发现率 法、 探井进 尺发现率 法 中以盆地模拟法最具代表性 相 同的含油气丰度 面积丰度 、 体 积丰 等 、 发现过程模型法等 度 适用于评价区 的成油气地 质条件 基本 仅适用 于勘探程度较高 的地区 ， 并且评 适用于石油勘探 的各个 阶段 。理 论上 清楚 ； 类 比标准区已进行 了系统 的油气 价 区内应有 能形 成一 定统计 规律 的多 具有广泛的适用性 ， 但在 实际应用过程 资源评价研究 ， 且 已发现油气 田或油气 个油 气 藏的发现 中， 在 对评 价 区的油 气生 成 、 运移 、 聚 应用条件 藏 集 、 保存等各项基 础地质进行充分研究 的基础上准确 、 客观地确定一系列重要 参数是一项难 度很大 的工作 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m