改造型含油气盆地油气成藏研究进展.pdf

石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 0 年 2 月第3 2 卷第 1 期 J o u r n a l o f O i l a n d G a s T e c h n o l o g y J ． J P I F e b ． 2 0 1 0 V o 1 ． 3 2 N o ． 1 改造型含油气盆地油气成藏研究进展 孔凡军 ，陈文学 中国 石油 化工 股份有限公司石油勘探 开发研究院， J r ,V , 1 0 o 0 8 3 [ 摘 要] 从改造 型盆地概念 、研究思路、研 究 内容等方 面探讨 了改造 型含 油气 盆地理论研 究现状及 进展 。 改造型含油 气盆地研 究思路包 括从构 造演化 入手 的 “ 正演”思路 、从 “ 保存 单元”研 究入手 的 “ 反演” 思路和 动态演化 的研究思路；研究 内容包 括构造分析 、成烃 成藏、保存条 件 3个主 要方 面，构造分 析贯 穿 成 藏 研 究各 个 方 面 。 [ 关键词] 改造型盆地 ；油气成藏；构造分析 ；研究进展 [ 中图分类号]T E l 2 2 ． 1 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 1 0 O 1 ～ 0 1 7 4 0 3 改造型盆地是我国含油气盆地 的重要特色[ 1 3 ，中国中、古生界沉积盆地大都经历 了多期叠加与改 造 ，在不同的地质时期发育了多种类型的生储盖组合 ，经历了多期油气生成、运移 、聚集成藏和破坏调 整的过程 ，盆地中的油气聚集 、分布规律极其复杂。我国改造型盆地分布广泛 ，是当今和今后勘探的重 点和 热点地 区 。 1 改造型盆地概念、类型及特点 改造型盆地是指含油气盆地原型经过内外地质动力作用使其面貌发生重大改变的盆地。改造型盆地 与原生盆地是一相对的概念，所谓原生盆地是地质历史时期盆地发育过程中沉积建造、构造变形、水动 力 、热动力、区域构造背景、地理环境和盆地类型等方面的原始状况 ] 。但是 ，对于一个沉积盆地来 讲 ，“ 每时每刻都在遭受着后期改造 ，改造是绝对 的”l 3 ] ，因此改造的强度是划分改造型盆地和原生盆 地的关键 。只有盆地结构 、构造和建造等原始状态在各种地质作用下遭受较明显的改造 ，古今盆地出现 较大的差异 ，相应地盆地内油气成藏过程、赋存环境 、油气系统和分布规律与原生盆地发生较大的差异 并发生重新组构 ，才可称之为改造型盆地l_ 3 ] 。与改造型盆地概念相似和相近的术语有残 留盆地、残余盆 地、叠合盆地、构造盆地、反转盆地等 。这些概念大都属于改造型盆地的一种或几种类型 。目前被广泛 应用 的有残 留盆 地 、残余 盆地 、叠 合盆 地 、多 旋 回盆地 等 。 王定一 从 内外 地质 动力 的作用 将这类 盆 地划分 3种类 型 抬 升改 造 型 、断块 改造 型 、冲断一 褶 皱 改造型。刘池洋等 根据改造的主要动力作用和和改造形式不同将改造型盆地划分 7 种类型 抬升剥蚀 型 、叠 合深埋 型 、热力 改造型 、构造 变形 型 、支解残 留型 、反转 改造型 和复合 改造型 。 改造 型盆 地是 我 国含油气 盆地 的重要 特色 ，演化历 史复 杂 ，在 不 同阶段受 不同 的地 球 动力学 机制影 响，导致油气生、运、聚过程复杂化 。在多期改造型盆地中，后期改造性质和改造方式对油气聚集和保 存具有重大影响。改造型盆地控制的多期成藏过程中，晚期成藏应得到充分重视[ 6 ] 。 2 改造型盆地油气成藏的评价思路 目前 的油 气地质 理论和 勘探经 验 ，主要是 在对无 明显 改造 和改造较 弱盆地 的 油气勘 探实践 中产生 和 总 结 的。对 于改 造型 盆地 的油气评 价 ， 尚无 系统 的理 论 和程 序 ，国内众 多学 者对此 进行 了积极探 索 ，提 [ 收稿 日期]2 0 0 9 1 1 0 3 [ 作者简介]孔凡军 1 9 6 8一 ，男 ，1 9 9 2年大学毕业，博士 ，高级工程 师，现主要从事油气成藏地质与资源评价方面的研究工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 2 卷第 1 期 孔凡军等 改造型含油气盆地油气成藏研究进展 出了相应的油气评价思路。大体可 以归纳为 3个主要方面①从构造演化人手 ，揭示盆地演化 阶段及后 期改造期次、形式、强度，分析构造与油气生排聚的关系 ，探讨有利 的聚集区L 7 ；②从现今保存单元 和成藏单元分析人手 ，分析现今构造在定型期以后是否有油气成藏的条件 ，以及早期成藏后的保存 ，在 改造过程中多次再运移 、聚集的地质条件 ，确定有利勘探区_ 4 ；③强调 “ 动态演化” ，揭示烃源岩生烃 过程与 时空演 化 ，主要构 造期 油气运 聚方 向及油 气 系统 的动 态 演化L 9 ] 。3个 方 面相 互联 系 、交叉 ，勾 绘 出改造 盆地研 究思 路 的总 体框架 。 刘池洋等 提出①厘定盆地属性 ，分析动力环境 ；②恢复原始盆地 ，回归现今盆位置 ；③揭示改 造过程 ，明确几个时期；④确定改造程度 ，划分保存单元；⑤探讨聚散特点，评价资源规模 ；⑥重视多 元油气 ，突破单 一模 式 ；⑦多期 动态 聚散 ， ‘ 突 出晚期成 藏 ；⑧注意 差异改 造 ，切记 以点带 面 。 王定一L 4 提出 “ 晚期成藏 、成藏单元与整体持续封存”的研究思路与方法。晚期成藏是指盆地经过 多期改造 以后最后一次成藏 ，即现在构造定型期以后是否有油气成藏的条件 。它包括盆地未改造前形成 且保存至今的油气藏 ，也包括盆地在改造过程 中经过多次再运移、聚集而形成的次生油气藏以及现今构 造格局定型后形成的油气藏 。总之，是指盆地定型以后形成或保存的油气藏 ；成藏单元是指现在所划分 的二级或次级构造单元应具有成藏条件。对原型盆地来讲即是被改造后形成的二级或次级构造单元应具 有形成工业或商业价值油气藏的成藏条件 ，它大体可以分为改造一 破坏型、改造一 保存型和改造一 建设型 3类。在划分了成藏单元之后，还要对改造一 保存型和保存一 建设型地区 单元 进行封存程度 的研究 ， 特别要从宏观上研究成藏以后该地区构造运动期次、性质、强度 ，水动力变化和油气显示状况等。“ 整 体持续封存”则对天然气藏来讲更为重要 ，因为天然气藏的形成往往处于动态平衡状态，如果气源供应 不足或 中断 ，盖层及 四周的封堵条件稍有变化，天然气则会不断逸散而成为空圈闭。所以整体持续封存 的概念 应是全 方位封 存并 持续 到现在 。 赵宗举 针对中国南方中、古生界复杂的油气演化历史，强调了 “ 动态演化”的评价思路 ，在对南 方 中、古生界重点区块 盆地进行评价分析时，主要从 以下方面人手①应用三维盆地模拟烃源岩生 烃过程与时空演化；②分别计算不 同构造运动期主力烃源岩生烃强度及资源量；③通过古今油气藏解剖 分析油气成藏与破坏规律；④结合古构造及古隆起分析其油气运移指向 ；⑤分主要构造运动期研究油 气 系统 的动态演 化 。 由此可见 ，对改造型含油气盆地勘探理论与研究方法正在不断的发展和创新。 3 改造型盆地油气成藏研究的主要内容 改造型盆 地油气 成藏 研究 的研究 内容 涉及成 盆动力 学 过程 研究 和 成烃 一 成 藏 动力 学 过程 研究 的各个 方面。构造分析贯穿改造盆地油气成藏研究的全过程 ，而保存条件是最终是否成藏的决定性因素 ] 。 3 ． 1 改造型 盆地构 造分析 改造 型盆 地构造 分析要从 地 质反演 和原 型盆地 构造 演化 的地质 正演两个 方 面开展 工作 。第一 步为地 质反演过程，从现今改造盆地出发，利用各种构造分析技术 对改造型盆地进行构造复位 和古地理重 建 。在恢 复原 型盆地 古构造格 局 和沉 积 特征 的基础 上研 究 原 型 盆地 油气 系统 的特征 。重 点研 究 以 下 内 容 ①盆一 山系统形 成演 化及转 换 和耦 合 过程 的恢 复 ；② 不 同演 化 阶段 盆 地原 型 及 沉积 相 带 的恢 复 ； ③古构造应力场的恢复；④关键构造变革期的确定及其对盆地转型的影响 ；⑤构造样式的叠加和改造。 第二步为地质正演过程 ，以原型盆地为出发点 ，利用区域地质研究形成的构造演化规律作为约束条件 ， 分析原型盆地在后期演化过程中经历的成盆与改造、成烃与成藏 。将这种理论分析结果与现今改造型盆 地的实际情况进行对 比，校正古地理重建和构造分析过程中的主观因素。 3 ． 2 改造型 盆地成 藏研 究 、 改造型盆地一般经历了复杂的构造运动，其成藏特征与弱改造盆地相比，更为复杂 ，表现为多期生 烃 、多期 成藏 与多次 破坏 ，以及 立体 成藏 的特点 。对改 造盆 地 的成藏特 征研究 更注 重各种 成藏 静态要 素 和动态要素的匹配关系，体现了改造型盆地研究整体、动态 、综合的特点。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 0年 2 月 1 源岩 的动 态演化过 程开展盆 地 “ 五史 ”研 究 ，即地 史 、热 史 、生 烃史 、排烃 史 、运 聚史 ，主 要采用盆地模拟技术 引，以及计算机技术、物理模拟技术系统研究 “ 五史”的各项条件 、机制及其相 互关 系 。揭示和 模拟 盆地源 岩 的动 态 演化 过 程 ，确 定 盆地 主要 烃 源岩 的多 期 生 、排 烃 期 ， 明确源 岩 的 生 、排烃史 。 2 油气成藏关键 时刻及成藏期次研究方法有圈闭形成史分析法 、烃类流体包裹体研究法 、自生 伊利石同位素年代分析法、油气藏地球化学研究法、生排烃史分析法 、饱和压力法 、储层沥青法、油水 界面追溯法和油气相态资料计算法 。利用上述方法确定盆地主要油气聚集、成藏期 。 3 油气运聚方向、运聚单元分析对于改造盆地 而言，对运聚趋势不仅体现在现今 的构造趋势， 更多是古构造趋势 。主要采用古构造恢复 、层序地层学研究 、流体历史分析、流体势计算 、含氮化合物 分析技 术及盆 模技 术 ，开展流 体驱 动系统 、输导 体 系 、流动 样式 、流 向及 流量 研究 。结合生 排烃期 、主 要成藏期，以及古构造及古隆起分析其油气运移指向，分主要构造运动期研究油气系统的动态演化 。对 于改造盆地而言，断裂输导起着重要作用 ，深源浅聚、二次调整、立体成藏，是改造型盆地常见的油气 聚集模式，油气纵向运移在改造盆地研究中应得到充分重视 。 3 ． 3改造型盆 地保 存条 件研 究 对于油气藏 的形成，生烃是基础 ，储集层和圈闭是条件，而保存则是关键l 1 ，尤其是对于改造型 盆地 而 言 。然 而 ，保存 条件 研究 又是一 个 比较 薄弱 的环 节 。综合 前人研 究思 路 ，笔 者认 为应从 以下几个 方 面人手 1 确定改造程度 ，划分保存单元改造与保存是彼此对立 、又相互联系的一对矛盾。油气藏就是 在这一对矛盾的动态变化和平衡中形成 、破坏和存留的。从油气藏赋存的角度，确定后期改造的正反两 方面作用 ，综合研究和评判原型盆地 “ 保持” 、“ 保存”和后期改造的程度，评价盆地的整体封盖保存条 件 ，进行改造类型和改造程度划分，筛选相对改造较弱、油气保存条件较好的单元 ，即油气保存单元。 2 有效盖层对于改造型盆地 ，区域性顶板盖层的厚度、岩性 ，断裂发育程度，对油气藏的保存 条件至关重要 。由于具有多期生烃 、多期成藏的特点 ，因此 ，不但要静态的研究区域性顶板盖层 ，而且 要从动态的观点 ，研究油气成藏各关键时刻以及油气再次运移、调整期间，区域性盖层封盖性能的变化 情况 ，准确评价油气的保存条件。 3 断层对油气运聚和破坏作用 断层对油气 的成藏具有双重作用 ，一方面作为油气运移聚集的输 导通道 ，可 以形成 下生上 储型油 气藏 ；另一 方面 ，多期 活动 的 、规模 较大 的通天 断层 常造成 油气 的大量 散失或富集程度高度减弱 。因此要研究叠合盆地不 同成藏关键时刻断裂的发育强度 ，切割层位，划分断 裂级次 ，研究不同级次断裂在油气运移聚集保存中所扮演 的角色 输导作用、封堵作用 、调整作用、逸 散 作用 和破坏 作用 。 4 油气藏破坏阶段与类型 不同油气成藏流体动力系统具有不 同的油气藏破坏类型 。油气藏 的破 坏主要为两个阶段 早期非常缓慢的破坏阶段 构造平静期 和晚期快速破坏阶段 主构造活动期 。 油气藏破坏的类型主要有机械 渗透破坏 、扩散破坏、化学和生物破坏。扩散破坏主要对气藏发生作 用 ，化学 和生 物破坏 主要对 油藏 发生作 用 ，而机械破 坏对 油藏 和气藏均 发生作 用 。通过对 地层 水常规水 化学参数 、氢氧同位素 、油 田水有机地球化学分析判识油气运移方向与油气藏保存条件。通过油气水性 质在平面和剖面上的变化 ，同样可以揭示油气藏的保存和散失情况口 。 。原油的密度 、粘度、含胶量 越高 ，凝固点和地层水矿化度越低 ，反映地下水 的活动性越强，油藏保存条件越差 。 5 岩浆活动 热流体对油气运聚保存的影响 岩浆活动常与构造运动相伴生。可以通过野外露 头上岩体与围岩的接触关系、岩体侵入层位 、同位素测定或区域对 比来了解岩浆活动期次；通过野外观 测填图、重磁或地震资料可以分析岩体的产状、规模和分布，研究岩浆活动与成藏期和油气藏之间的关 系及 其对油气 藏 的破 坏作 用 。 6 油气保存条件综合评价及保存单元的确定 通过上述工作 ，作出不 同油气成藏流体动力系统 或流动单元的油气藏保存条件平面评价图，明确保存单元及其级别 ，分析油气藏保存条件的优劣 ， 预测油气藏分布，降低勘探风险 ，提高勘探效益 。 下转 1 9 6页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 0 年 2月 [ 1 6 ]Kh a r a k a Y K，L a w L M， C a r o t h e r s W W ， e t a 1 ．Ro l e o f o r g a n i c s p e c i e s d i s s o l v e d i n f o r ma t io n w a t e r s f r o m s e d i me n t a r y b a s i n s i n mi n e r a l d i a g e n e s i s[ c ]G a u t i e r D ．R o l e s o f Or g a n i c Ma t t e r i n S e d i me n t Di a g e n e s is ．B E P M，S p e c i a l P u b l i c a t i o n ．1 9 8 6 ，3 8 ． 1 1 1 ～ 1 2 2 ． [ 1 7 ]金强，万从礼，周方喜 ．金湖 凹陷闵桥玄武岩 中微量元素向烃源岩的迁移及其地质 意义 [ J ]．中国石 油大学学报 自然科学 版 ， 2 0 0 6，3 0 3 1 ～ 5 ． [ 1 8 ]万从礼 ，翟庆龙 ，金强 ．生油岩与火成 岩的相互作 用研究初 探有 机酸对火成 岩的蚀 变及过 渡金属对有 机质演 化的催化作 用 [ J ]． 地质地球化学 ，2 0 0 1 ，2 9 2 4 6 ～5 0 ． [ 1 9 ]张枝焕 ，杨永才 ，李伟 ．油藏地球化学原理及其在油气勘探与油藏评价中的应用 [ J ]．海相油气地质 ， 2 0 0 6 ，l 1 4 3 9 4 5 ． [ 2 o ]常象春 ，张晶亮 ．苏北盐城凹陷天然气与凝析油的成 因机制 [ J ]．海洋地质与第 四纪地质 ，2 0 0 4 ，2 4 4 9 5 9 9 ． [ 2 1 ]包建平 ，毛风鸣，段云鹏 ，等 ．苏北盆地盐城 凹陷天然气和凝析油 的地球化学特征 和成因 [ J ]．天然气地球科学 ，2 0 0 4 ，1 5 2 1 0 3 ～ 1 O 8 ． [ 2 2 ]朱 自强 ．超临界态二氧化碳 、硫化氢技术一 原理与应用[ M]．北京化学工业出版社，2 0 0 0 ． [ 2 3 ]王仲侯 ，张淑君 ．克拉玛依油 区高矿化度重碳 酸钠型水的发现 与特征 [ J ]．石油实验地质 ，1 9 9 8 ，2 0 1 3 9 ～4 3 ． [ 2 4 ]王仲侯 ，张淑君 ，田英 ，等 ．准噶尔盆地地层 活化水的成因与油气藏关系 [ J ]． 新疆石油地质 ，2 0 0 3 ，2 4 2 1 1 2 ～l l 4 ． [ 编辑] 宋换新 上接 第 1 7 6页 4 结 语 改造盆地经历复杂的演化历史 ，遭受多次构造变动，具有多次生、排烃和多期成藏等特征 ，油气成 藏机理复杂 ，油气分布特征受多种因素控制。以构造演化为主线 ，系统研究成烃、成藏及保存条件体现 了改造型盆地研究思路特点。改造型油气成藏机理、残余资源量计算，油气分布控制因素研究是 目前改 造盆地 研究 的难点 ，也是热 点领域 。 [ 参考文献] [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 1 7 ] [ 1 8 ] [ 1 9 ] 赵重远，周立发 ．成盆期后改造与中国含油气盆地地质特征 [ J ]．石油天然气地质 ，2 0 0 0 ，2 1 1 7 ～1 0 ． 刘池洋 ．含油气盆地地质学研究进展 [ M]．西安 西北大学 出版社 ，1 9 9 3 ． 刘池洋 ．后期改造与古地质构造恢 复 [ J ]．西北大学学报 自然科学版 ，1 9 9 1 ，2 1 增 刊 1 ～8 ． 王定一 ．改造型含油气盆地类型及研究思路 [ J ]．石油天然气地质 ，2 0 0 1 ，2 1 1 1 9 ～2 3 ． 刘池洋，孙海 山 ．改造 型盆地类型划分 [ J ]．新疆石油地质 ，1 9 9 9 ，2 0 2 7 9 ～8 2 ． 孙肇 才，邱蕴玉 ，郭正吾 ．板内形变 与晚期次 生成藏 扬 子区海 相油气 总体形 成规 律的探讨[ J ]．石油实验 地质 ，1 9 9 1 ，3 1 2 1 0 7 ～ 1 4 2 ． 刘池洋 ，杨兴科 ．改造盆地研究和油气评价的思路 [ J ]．石油天然气地质 ，2 0 0 1 ，2 1 1 1 1 ～1 4 ． 褚庆忠 ．残余 盆地构造发育的研究意义 、现状及思路 [ J ]．西安石油学 院学报 自然科学版 ，2 0 0 2 ，1 7 1 1 ～5 ，1 0 ． 袁剑英 ，周炎如，李相博 ，等 ．残余盆地构造分析与油气地质评价 [ J ]．石油天然气地质 ，2 0 0 1 ，2 1 1 1 5 ～1 8 ． 赵文智 ，何登发 ．中国复合含油气系统的概念及其意义 [ J ]．勘探家 ，2 0 0 0 ，5 3 I ～l 1 ． 汤良杰 ，金之钧 ，贾承造 ，等 ．叠合盆地构造解析几点思考 [ J ]．石油实验地质 ，2 0 0 1 ，2 3 3 2 5 1 ～2 5 5 ． 张庆春 ，石广仁 ，田在艺 ．盆地模拟技术的发展现状与未来展望[ J ]．石油实验地 质，2 0 0 1 ，2 3 3 3 1 2 ～3 1 7 ． 康永 尚，王捷 ．流体动力系统 与油气成藏作用 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