油气成藏动力学研究-思想、方法和实例

T3
20 500
40
J1
J2
J3
K1
K2
Cz
1000
60
深度 （m）
1500
80 100
2000
长8
1
2500 包 裹 体 均 一 温 度(℃)
120
成藏模式
migration and Accumulation Mode
高渗条件下的先期初次充注－后期成 岩造成低渗 研究区油气运聚成藏系统具有继 先期存在的油气改造颗粒表面性质－ 承性，第一期运聚成藏的范围基 低渗条件下的油润湿通道 本限定后期的成藏范围。 后期低渗条件下油气先前残余路径以 浸润方式运聚
1953－Hubbert完整提出了流体势的概念
浮力、水动力和毛细管力被确定为成藏过程中 影响油气运移聚集的主控因素,油气成藏过程被 看作为动力学过程
油气成藏理论研究的发展阶段
系统的油气成藏理论形成阶段（50年代中期至70年代末 ） －1960 各种油气成因学说并驾齐驱 1960 － 1970 干酪根降解成烃现象的发现，陆相成 油理论 1971－Tissot & Pelet系统地总结有机晚期成油学 说。 油气初次运移机理（相态、动力、阻力、运移通道、力向、距
• 模型建立：区分研究的尺度并明确各种限定
成藏动力学研究
成藏动力学是对油气成藏过程和机理进行定量研究的 思想和方法。
成藏动力学研究的前提是对沉积盆地演化的地质背景 充分了解；对盆地石油地质条件的清楚认识；对不同 区块主要的油气成藏期的准确划分。 成藏动力学研究应该以一期油气成藏过程中从油气源 到油气藏的统一动力环境系统为单元，定量研究油气 供源、运移、聚集的机理、控制因素和动力学过程。
（3）动力与通道间的耦合关系及其演化
（4）运聚散动力学 受运移动力作用，在油气成藏 系统的输导格架条件下发生，运、聚、散过程
实例分析
鄂尔多斯盆地西峰油田 油气成藏动力学研究
Case study
Position of the Ordos Basin
0 杭锦旗 东胜 伊金霍洛旗 石咀山 鄂托克旗 乌审旗 银川 榆林 鄂托克前旗 横山 盐池 靖边
定量方法在地质研究中的实现
G = F (x, y, z, t, P, T, D…)
尺度分析与模型建立的思想
• 理论基础：盆地内的许多复杂地质现象和过
•
程在某些时间段、某一限定范围内某一个地质 作用甚至其中某一个物理作用明显大于其它作 用（Phillips，1991） 尺度分析：在特定的时间和空间范围内，定 量地分析某一地质现象，找出控制和影响该地 质现象的主要组成部分和过程，抽提与所研究 问题相关的主要部分，建立起简单明了的关系 条件，勾画出所涉及问题的轮廓，理清主要研 究内容及其与环境和其它主体间的关系，从而 针对研究对象的特点建立起合适的模型
定量地获得对所研究地 些本质特征。 质对象某些本质特征的认识
的重要参数及关系，由物理学、物理化学、 在正确的地质认识的基础上，由物理学、物 验室加以实现，以获得该地质对象的某些本 岩石力学等的基本原理建立数学模型并求解， 理化学、岩石力学等的基本原理建立数学模 质特征的认识。 以获得该地质对象的某些本质特征。 型并利用数值求解，以获得该地质对象的某
成藏动力学研究的内容
成藏动力学的研究还是一个探索的过程
统一动力环境系统既是研究的范围和条件，也是划分 成藏单元、确定成藏系统的依据
定量的研究才能解决成藏过程中的动力学问题，才能 强不同的成藏因素和过程有机的联系在一起 供源已大大突破由烃源岩生油、排烃的局限，包括了 烃源岩生油/排烃、原先油气藏的溢出/破坏、再次生烃、 他源供烃等种种可能。 油气藏的保存条件可分别在供源和聚集条件中研究
• 地球动力学－研究地质现象发生、发展的成
因机制和演化过程的地质学科的统称 • 发展方向－定量方法的应用 • 现代动力学研究－定量地研究地质现象发生、 发展的成因机制和演化过程
定量的分析方法
• 地质统计和概率分析 在正确的地质认识的基础上，利用数理统 • 物理模拟方法 计的方法测量地质对象某一方面的物理量 在正确的地质认识的基础上，抽提研究对象 • 数学模型方法 值，通过分析其概率特征，得出该地质对 的重要要素及关系，由材料力学、岩石力学 象的某些本质特征。 在正确的地质认识的基础上，抽提研究对象 • 数值模型方法 黏土力学等的基本原理建立物理模型并在实
机制和演化过程的地质学科的统称
油气成藏
在地质历史时期，油气是如何、在何处聚集 成藏的？聚集的油气至今是否仍然存在？
石油地质学研究
的
核心问题
油气成藏理论研究的发展阶段
早期成藏理论探索阶段（19世纪末至20世纪50年代初）
1861－亨特提出早期背斜学说
1910－建立了比较完善的油气藏形成背斜学说
1930－形成了“非背斜圈闭理论”
油气勘探研究中三种不同工作方法的比较
内 容 出发点 着眼点 传统石油地质学 石油地质条件 含油气系统理论 系统论 系统的划分与评价 系统结构图解法 系统成因分析法 系统模拟类比法 勘探实践 定性 油气成藏动力学 动力学机理 区带和勘探目标评价 建立三维数字盆地 建立控制性模型动力学模拟 人工智能模拟模拟实验 勘探实践 定量
频 度 (%)
10 15
5
0 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130
均一温度（0 C）
三期油气充注
Case study
Estimation of oil invasion
225 180 地 质 时 间 （M a） 135 90 45 0
Case study
盆地演化过程模拟分析
0Ma现今时期
盆地背景流体势
成藏单元内的流体势
Case study
长81段早白垩世末流线图
长82段早白垩世末流线图
Case study
沉积微相及砂体连通性分析
0 20 40 Km
NE
庄40井
1940
西21井
庄13井
离、时间）
二次运移和聚集机理（相态、动力、阻力、运移通道、力向、
距离、时间）
由此，系统地提出油气成藏的基本要素：烃源岩、 储集层、盖层、排烃、运移、圈闭、保存条件，以 及盆地的形成演化对油气成藏过程的控制。
油气成藏理论研究的发展阶段
油气成藏动力学定量分析阶段 （80年代初期至今 ） 动力学定量分析 1972－Welte提出数值盆地模型的概念和软件 1984－IFP商业的盆模软件TemisPack的推出 1989－挪威盆地模型国际会议 1990 － Allen&Allen出版盆地分析、 England等提出 流体势的新概念并讨论油气运聚的特征 1994－Magoon&Dow提出含油气系统的概念体系、划 分和命名原则、Ortoleva等压力封存箱 1996－田世澄等，提出油气成藏系统的概念 2002－张厚福&方潮亮、杨甲明等提出油气成藏动 力学的概念
侧向运移 Lateral migration
15 庄20
y = 687769x-3.0325 R2 = 0.941
GOIt均值(%)
10 西41 5 西13 西56 0 30 50 70 运移距离（Km） 90 西60 西61 110
运移方向
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
y = 0.0125x2 - 2.3622x + 126.38 R = 0.8182
什么是油气成藏动力学？
什么是动力学
Dynamic geology -- a general term for the branch of geology that deals with the causes and processes of geologic phenomena. 地球动力学－研究地质现象发生、发展的成因
油气成藏动力学研究
什么是成藏动力学?
油气成藏动力学研究是指在某一特定的地质单元内，在 以盆地为背景，以油气为对象，以油气系统为单元，研究 油气生成、运移、聚集、保存的成藏动力学过程及控制因 相应的烃源体和流体输导体系发育的格架下，通过对温 素的学科。 度、压力 (势)、应力、含烃流体等各种物理、化学场的 综合定量研究，在古构造发育的背景上历史再现油气生、 --- 张厚福&方潮亮，2002 排、运、聚乃至成藏全过程的多学科综合研究，其目的 是由油气成藏的动力学机理出发，进行区带和勘探目标 的评价，并形成一套可操作的工作方法。 --- 杨甲明等，2002
油气成藏动力学研究的内容
1．油气成藏的动力学背景
（1）盆地演化的分析模拟 （2）地温场特征及其演化 （3）构造应力场特征及其演化
（4）压力场特征及其演化
油气成藏动力学的研究内容
2．油气成藏系统划分
（1）已发现油气藏成藏时间的确定
（2）主要运聚期统一的流体动力系统的确定
（3）主要成藏期的油气成藏系统划分
石油地质条件的综 合评价
凹陷资源量计算 圈闭资源量计算 地质风险分析 勘探实践 定性
工作方法 反馈 结果
－ 据杨甲明等，2002
动力学方法的现代概念
• Dynamic geology -- a general term for the
branch of geology that deals with the causes and processes of geologic phenomena.
40
80Km
神木
临县 米脂 离石
子长 吴旗
志丹
环县 华池
安塞 延安 甘泉 延长 蒲县
固原 西峰
庆阳
富县
宜川
黄龙
华亭 铜川 彬县
油气充注与成岩作用交替
Oil invasion and diagenesis
Case study
粘土矿物在孔隙的内表面 形成薄膜，黄白色荧光沥 青构成颗粒的一部分，在 薄膜包裹的孔隙内后期蓝 白色荧光原油充注
2
40 35 30 25 20 15 10 5 0 50
y = 0.0097x2 - 1.897x + 103.27 R = 0.807
2
三甲基咔唑-B
三甲基咔唑-A
50
60
70
80
90
运移距离（km）
60 70 80 运移距离（km）
பைடு நூலகம்90
油气充注期次确定
Accumulation times
25
20
油气成藏动力学的研究内容
3、输导体系地质特征与分类解析 （1）砂岩输导体的输导特征分析 （2）与不整合有关的输导体的输导特征分析 （3）断层面（带）的输导特征分析 （4）复合输导体系的构成及其输导性能评价
油气成藏动力学的研究内容
4．油气成藏过程定量分析
（1）成烃动力学 － 不属于成藏动力学探讨的范围 （2）排烃动力学 供烃动力学 － 生成，逸散（扩 散、微裂隙逸散），溢出（圈闭破坏、油藏气 化），溶解带出，水动力破坏 决定了油气供 给的方式及量
油气成藏动力学研究
－思想、方法和实例
油气成藏动力学研究
什么是成藏动力学?
成藏动力学以地球动力学为基础 ,以油气运移聚集的动力学 一个油气成藏流体动力系统是由固体格架和其中的流体 成藏动力学是综合利用地质、地球物理、地球化学手段和 成藏动力学就是以地球动力学为基础，以油气运聚的动力 (油、气、水)组成的一个统一整体,它具有特定的功能和相 系统和过程为核心。把油气的生、储、运、聚、散连结成 计算机模拟技术，在盆地演化历史中和输导格架下，通过 学系统和过程为核心，把油气的生、储、运、聚、散连结 为一个统一的整体 对稳定的边界,其中的流体构成一个流动单元 , 探讨盆地油气生成、运移、聚集和分布 ,受控于一个 能量场演化及其控制的化学动力学、流体动力学和运动学 成为一个统一的整体，探讨盆地油气的生成、运移、聚集 的规律 和分布规律，进而指导油气勘探的一门科学。 ,从而指导油气勘探工作”。 统一的压力系统。并可提出重力驱动型、压实驱动型、流 过程分析，研究盆地油气形成、演化和运移过程及聚集规 体封存型和滞流型流体动力系统类型的划分方案。 律的综合学科。 ---田世澄等， 褚庆忠&张树林， 1996 2002 ---郝芳等， 康永尚&郭黔杰， 2000 1998
什么是成藏动力学?
成藏动力学研究的前提是对沉积盆地演化的地质背景 充分了解；对盆地石油地质条件的清楚认识；对不同 油气聚集带主要的油气成藏期的准确划分。
只是成藏过程的研究，不应该承担太多的研究内容
充分尊重和利用石油地质学已取得的研究成果和认识 成藏动力学的定量研究只能注重现单一的成藏过程， 研究的范围以油气聚集带为限。 以油气成藏期次为依据，在时间和空间上划分出油气 运聚成藏的单元