油气成藏理论与方法

油气成藏理论与方法油气成藏理论与方法查查 明明 石油大学石油大学 地球资源与信息学院地球资源与信息学院油气成藏理论与方法油气成藏理论与方法石油和天然气的二次运移与聚集石油和天然气的二次运移与聚集地温场地温场-压力场压力场-应力场与油气成藏应力场与油气成藏油气运移通道与成藏油气运移通道与成藏油气成藏史及成藏期次研究油气成藏史及成藏期次研究油气资源评价油气资源评价专题讲座专题讲座油气成藏理论与方法油气成藏理论与方法石油和天然气的二次运移与聚集石油和天然气的二次运移与聚集油气二次运移、聚集的基本理论油气二次运移、聚集的基本理论油气二次运移和聚集的研究方法油气二次运移和聚集的研究方法盆地流体动力学原理与方法盆地流体动力学原理与方法油气运移地球化学油气运移地球化学盆地类型与油气运移和聚集盆地类型与油气运移和聚集油气运移动力学模型与数值模拟油气运移动力学模型与数值模拟研究实例分析研究实例分析油气成藏理论与方法油气成藏理论与方法地温场地温场-压力场压力场-应力场与油气成藏应力场与油气成藏古地温场的形成及影响因素古地温场的形成及影响因素古地温场分布与演化古地温场分布与演化异常高压的类型及特征异常高压的类型及特征异常高压的形成机理与演化异常高压的形成机理与演化异常高压与油气成藏机理及成藏模式异常高压与油气成藏机理及成藏模式应力场分析的基本原理应力场分析的基本原理应力场研究方法及实例分析应力场研究方法及实例分析油气成藏理论与方法油气成藏理论与方法油气运移通道与成藏油气运移通道与成藏断裂（层）运移通道研究断裂（层）运移通道研究不整合运移通道研究不整合运移通道研究储集砂体运移通道研究储集砂体运移通道研究复合运移通道与油气运移及成藏复合运移通道与油气运移及成藏运移通道与成藏模式运移通道与成藏模式研究实例分析研究实例分析油气成藏理论与方法油气成藏理论与方法油气成藏史及成藏期次研究油气成藏史及成藏期次研究油气成藏史分析原理及新方法油气成藏史分析原理及新方法油气成藏期次研究方法油气成藏期次研究方法成藏史与成藏期次研究实例分析成藏史与成藏期次研究实例分析油气成藏理论与方法油气成藏理论与方法油气资源评价方法油气资源评价方法盆地数值模拟与资源评价盆地数值模拟与资源评价研究实例分析研究实例分析专题讲座专题讲座中国近期油气新发现及发展前景中国近期油气新发现及发展前景主要参考文献主要参考文献专著专著 李明诚，李明诚，19941994，石油与天然气运移，石油，石油与天然气运移，石油工业出版社工业出版社 杨绪充，杨绪充，19931993，含油气区地下温压环境，含油气区地下温压环境，石油大学出版社石油大学出版社 郝石生等，郝石生等，19941994，天然气运聚动平衡及其，天然气运聚动平衡及其应用，石油工业出版社应用，石油工业出版社 查明，查明，19971997，断陷盆地油气二次运移与聚，断陷盆地油气二次运移与聚集，石油大学出版社集，石油大学出版社 马启富等，马启富等，20002000，超压盆地与油气分布，超压盆地与油气分布，地质出版社地质出版社主要参考文献主要参考文献专著专著 曾溅辉等，曾溅辉等，20002000，油气二次运移和聚集物，油气二次运移和聚集物理模拟，石油工业出版社理模拟，石油工业出版社 张义纲等，张义纲等，19971997，油气运移及其聚集成藏，油气运移及其聚集成藏研究，河海大学出版社研究，河海大学出版社主要参考文献主要参考文献中文期刊中文期刊 石油勘探与开发石油勘探与开发 石油大学学报（自然石油大学学报（自然版）版）石油与天然气地质石油与天然气地质 石油学报石油学报 中国海上油气中国海上油气 勘探家勘探家 石油实验地质石油实验地质 沉积学报沉积学报 现代地质现代地质 地球科学地球科学 地学前沿地学前沿 新疆石油地质新疆石油地质 地质学报地质学报 地质论评地质论评 科学通报科学通报 中国科学中国科学（D D）主要参考文献主要参考文献外文期刊外文期刊 AAPG Bull.AAPG Bull.JouralJoural of Petroleum Geology of Petroleum Geology Marine and Petroleum Geology Marine and Petroleum Geology JouralJoural of Petroleum Science and of Petroleum Science and EngineeringEngineering APEA APEA l二次运移的机理l二次运移的机理模式l油气聚集的机理模式油气二次运移聚集的基本理论油气二次运移聚集的基本理论 油气运移、聚集示意图油气运移、聚集示意图油气二次运移的机理油气二次运移的机理 初次运移相态l l烃溶于水(G.I.Adams,1903;M.J.Munn,1909;A.W.Mccoy,1918;L.C.Price,1976)l l烃呈胶束状(E.G.Baker,1959,1967;R.J.Cordell,1973)l l烃呈游离相(P.A.Dickey,1975;K.Magara,1978;D.H.Welte,1981)油气二次运移的机理油气二次运移的机理 初次运移相态l l干酪根三维网络运移(C.D.McAuliffe,1978,1979)l l油溶或气溶相(Sokolov,1963;Tissot,1987;S.S.Hao,1993)油气二次运移的机理油气二次运移的机理 初次运移相态l l扩散相(Sokolov,1956;Hinch,1978;D.Leythaeuser,1980,1982;B.Krooss,1978,1988,)l l(高温,高压环境)混溶相(Sokolov,1963;Tissot,1987;S.S.Hao,1993)油气二次运移的机理油气二次运移的机理n n初次:液态烃的主要运移相态游离相油溶相气溶相n n初次:气态烃的主要运移相态游离相扩散相水溶-油溶相 石油与天然气运移相态纵向演变示意图石油与天然气运移相态纵向演变示意图（据李明城，（据李明城，19921992，修改。），修改。）廊固凹陷下第三系天然气初次运移相态分布图廊固凹陷下第三系天然气初次运移相态分布图油气二次运移的机理油气二次运移的机理n n二次:液态烃的主要运移相态游离相(独立相)n n二次:气态烃的主要运移相态游离相(7.02)油溶相(2.17)水溶相(1)扩散相油气二次运移的机理油气二次运移的机理n n液态烃液态烃二次运移的临界饱和度T.Schowalter(1979):10%L.Catalan et al(1992):1030%Selle et al(1993):10.410.6%M.Thomas et al (1994):515%P.Ungerer (1990):0.54%W.A.England(1987):2030%C.D.McAuliffe(1979):2030%油气二次运移的机理油气二次运移的机理n n气态烃气态烃二次运移的临界饱和度Hevorson(1976):510%T.Schowalter(1979):510%10%l l结论l l油:1030%l l气:10%+油气二次运移的机理油气二次运移的机理n n油气二次运移的临界烃柱高度静水环境油气二次运移的机理油气二次运移的机理n n油气二次运移的临界烃柱长度静水环境 下倾水流含水层中油串平衡剖面图下倾水流含水层中油串平衡剖面图油气二次运移的机理油气二次运移的机理n n油气二次运移的临界烃柱高度动水环境(R.R.Berg,1975)附加高度油气二次运移的机理油气二次运移的机理n n油气二次运移的临界烃柱高度动水环境:水动力+浮力+毛细管力油气运聚的机理模式油气运聚的机理模式 油气二次运移的机理模式 油气聚集的机理模式运移通道剖面示意图（据运移通道剖面示意图（据T.T.T.T.SchowalterSchowalter,1979),1979)运移通道平面示意图运移通道平面示意图（据（据T.T.T.T.SchowalterSchowalter,1979),1979)背斜圈闭中石油聚集机理模式图背斜圈闭中石油聚集机理模式图（据（据W.A.England等，等，1987）油气运聚的研究方法油气运聚的研究方法 油气运聚模拟实验l lL.Catalan et al(1992)的模拟实验JJ实验装置：玻璃珠+石英砂,静水-浮力JJ主要现象与结论运移时有多个通道，但有主通道运移沿有限的通道进行玻璃管垂直时：残余油饱和度 11.6%运移效率 47.348.5%油气运聚的研究方法油气运聚的研究方法 油气运聚模拟实验l lL.Catalan et al(1992)的模拟实验玻璃管倾斜时：残余油饱和度 7.4%运移效率 62.4%连续油相的垂直高度超过运移前缘的临界值时才发生运移，毛细管力不可忽视，在该高度以上运移速度与毛细管力无关 运移倾角对运移效率的影响示意图运移倾角对运移效率的影响示意图（据（据L.Catalan等，等，1992）油气运聚的研究方法油气运聚的研究方法 油气运聚模拟实验l lO.M.et al(1993)的模拟实验JJ实验装置：岩芯,低倾角(7.5),芯长60cm,动水条件JJ方法：射线吸收法JJ高渗砂岩：=22.6%,k=2260mdJJ低渗砂岩：=18.4%,k=66mdJJC12烷：d=0.74,u=1.47mPa.s油气运聚的研究方法油气运聚的研究方法 油气运聚模拟实验l lO.M.Selle et al(1993)的模拟实验JJ主要现象与结论mm高渗砂岩:340h“突破”临界烃柱高度:1.6cm临界饱和度10.4%运移速率受毛细管力+垂向渗透率控制油气运聚的研究方法油气运聚的研究方法 油气运聚模拟实验l lO.M.Selle et al(1993)的模拟实验JJ主要现象与结论mm低渗砂岩:s s 340h“突破”s s临界烃柱高度:7.6cms s临界饱和度10.6%s s运移速率受毛细管力控制油气运聚的研究方法油气运聚的研究方法油气运聚模拟实验l lO.M.Selle et al(1993)的模拟实验JJ主要现象与结论 临界饱和度相近 饱和度分布不同 不同实验的到的临界饱和度均为1030%油气运聚的研究方法油气运聚的研究方法水动力学与流体势分析l l沉积盆地的水动力演化阶段JJ压实流离心流盆地JJ重力流向心流盆地JJ滞流盆地无流动油气运聚的研究方法油气运聚的研究方法水动力学与流体势分析l l压实流油气从盆地中心向边缘运移l l重力流油气从边缘向盆地中心运移l l滞流盆地无流动油气运聚的研究方法油气运聚的研究方法水动力学与流体势分析l l压实流顺层流动：动力来自沉积物的压实，超压是重要的动力来源(Coustau,1975;1977;Jacquin&Poulet,1970;1973)l l重力流穿层流动：动力来源于地形起伏引起的水头梯度(Toth,1978;1980;1990)流体动力学分析流体动力学分析盆地流体动力学特征l l水文地质旋回l l地层水化学性质l l油气性质l l区域压力分布l l流体势与油气分布流体动力学分析流体动力学分析流体势分析M.K.Hubbert(1940;1953)流体动力学分析流体动力学分析流体势分析lM.K.Hubbert(1940;1953)s水势和水头流体动力学分析流体动力学分析n流体势分析lUVZ法则沙三段油势（Uo)等值线图（单位：m）油气运聚的研究方法油气运聚的研究方法n有机地球化学分析l l基础油气源对比l l原理地质色层效应(Geochromatography)l l研究者:D.T.Day(1897);Stahl(1980);C.M.Bethke(1991);B.M.Krooss(1991)；Seifert&Moldowan(1981)等油气运聚的研究方法油气运聚的研究方法n有机地球化学分析l l指示运移的地化指标s s烷烃色谱：含量，主峰碳，nC21-/nC22+，烷烃碳同位素s s甾烷分子参数：油气运聚的研究方法油气运聚的研究方法n有机地球化学分析s s原油物性：密度，粘度，凝固点s s高压物性，原油孢粉，甲烷碳同位素，氢同位素，氩同位素油气运移地球化学分析油气运移地球化学分析n运移地球化学油源对比s s生物标志化合物s s碳同位素分布s s正构烷烃油气运移地球化学分析油气运移地球化学分析n运移地球化学运移参数分析s s烷烃色谱：含量，主峰碳，nC21-/nC22+，烷烃碳同位素s s甾烷分子参数s s碳同位素分布s s原油物性东营凹陷位置图烷烃含量变化趋势图（箭头指示含量增加）烷烃含量变化趋势图（箭头指示含量增加）原油相对密度变化趋势图（箭头指示密度变小）原油粘度变化趋势图（箭头指示粘度变小）原油凝固点变化趋势图（箭头指示凝固点降低）油气运聚的研究方法油气运聚的研究方法n计算机数值模拟n技术思路l l定性研究s s流体环境s s运移规律s s运移模式油气运聚的研究方法油气运聚的研究方法n计算机数值模拟l l定量研究s s概念模型 s s数学模型s s参数分析s s数值模拟东营凹陷新生代水文地质旋回划分 东营凹陷水型分布图东营凹陷水型分布图牛庄凹陷东部主要油区水型分布图1：牛庄、王家岗；2：广利；3：永安镇；4：八面河东营凹陷西部主要油区水型分布图1：滨南；2：樊家、高青；3：平方王；4：利津、郑家原始地层压力原始地层压力深度关系图深度关系图a a：沙三段沙三段 b:b:沙四段沙四段油气运移典型模式油气运移典型模式n断陷盆地运移模式n nA.Perrodon(1992)模式s s裂谷盆地：垂向运移为主s s坳陷盆地：侧向运移为主s s前陆盆地：垂向+侧向油气运移典型模式油气运移典型模式n断陷盆地运移模式n n陈发景（1989）模式双断式：断陷中心双断式：断陷中心中央凸起带中央凸起带同断式：断陷中心同断式：断陷中心凸起带、缓坡凸起带、缓坡地堑地堑-地垒式：主地堑中心地垒式：主地堑中心两侧两侧油气运移典型模式油气运移典型模式n断陷盆地运移模式n n断层作用 s s断层对运聚、散失的影响是重要的s s断层的活动时期是关键的s s沿断层运移的时间是短暂的，但运移量是巨大的s s沿断层的运移是周期性的油气运移典型模式油气运移典型模式n断陷盆地运移模式n n东营凹陷 s s典型的大陆裂谷盆地s s良好的封闭环境s s压实和欠压实作用显著 s s典型的“离心”式流体势场s s油气呈“环带”状分布油气运移典型模式油气运移典型模式n断陷盆地运移模式n n东营凹陷 s s东营期是断层的主要活动期s s沿储层的侧向运移是长期的s s沿断层的垂向运移是间歇性、重要的s s缓坡和中央构造带是主要运移方向油气运移动力学模型油气运移动力学模型 n概念模型对盆地基本地质特征或规律的认识与归纳形成思路或概念 地质模型n数学模型针对概念模型采用的恰当表达式n计算机（软件）模型数值解法，计算机程序油气运移动力学模型油气运移动力学模型 n概念模型盆地模型：盆地性质，运移方式 运载层模型：储层分布规律古水动力模型：运移动力，来源油气运移动力学模型油气运移动力学模型 n数学模型状态方程 运动方程达西定律连续 性方程质量守恒定律流体势方程超压方程热流方程油气运移动力学模型油气运移动力学模型 n数学模型水动力学方程 运移速度方程n数值方法网格系统 有限差分方程油气运移数值模拟油气运移数值模拟 n模拟参数研究基本地质参数 运载层参数流体参数 系统参数油气运移数值模拟油气运移数值模拟 n数值模拟及分析古水头 压实水头流体势 运移速度