盆地数值模拟

移法求流体压力史和油聚集史、 移法求流体压力史和油聚集史、地球热力学法求沿通 道运移的含溶解气的油量等。 道运移的含溶解气的油量等。 1984年美国南卡罗拉那大学地球科学系也研制 （4） 1984年美国南卡罗拉那大学地球科学系也研制 了一维盆地模拟系统， 了一维盆地模拟系统，并提出了用镜质体反射率确定 古热流的方法， 古热流的方法，打破了以往单纯使用地球热力学法的 传统， 传统，之后又相继提出了用其它几种地化资料确定古 热流的方法，扩大了其应用范围。 热流的方法，扩大了其应用范围。 （5） 1987年英国BP石油公司提出了一个关于油气二 1987年英国BP石油公司提出了一个关于油气二 年英国BP 次运移聚集的二维模型。 次运移聚集的二维模型。其特点是将烃类划分为两相 即含饱和水的“石油液” 石油气” ，即含饱和水的“石油液”和“石油气”，“石油液 有含不同的成分； ”有含不同的成分；水动力和浮力的合成作为运移的 动力；考虑地下流体的不同相态， 动力；考虑地下流体的不同相态，流体渗流符合达西 定律；运移损失量与通道孔隙体积有关。 定律；运移损失量与通道孔隙体积有关。
气成藏作用机理和成藏作用过程的认识。 气成藏作用机理和成藏作用过程的认识。而盆地模拟 技术的出现和发展， 技术的出现和发展，使得对含油气盆地或含油气系统 的石油地质过程研究的快速、定量化成为可能。 的石油地质过程研究的快速、定量化成为可能。 盆地模拟是以系统科学理论为指导， 盆地模拟是以系统科学理论为指导，以油气形成 是以系统科学理论为指导 的石油地质机理为建模基础， 的石油地质机理为建模基础，将复杂的石油地质过程 模型化、定量化， 模型化、定量化，从而实现盆地的三维动态分析模拟 的一种方法和手段 方法和手段。 的一种方法和手段。 可以说，作为研究石油地质过程的一种思维， 可以说，作为研究石油地质过程的一种思维，盆 地模拟是一种研究思路和方法； 地模拟是一种研究思路和方法；作为油气勘探的一种 手段或工具，盆地模拟是一种技术。 手段或工具，盆地模拟是一种技术。
法国石油研究院（ ② 法国石油研究院（IFP）的TemisPack（二维）， ） （二维）， Genex（一维）和Temis 3D（三维）系列软件，该系 （一维） （三维）系列软件， 列软件由Beicip-Franlab公司市场化。 公司市场化。 列软件由 公司市场化 美国Platte River公司（PRA）的BasinMod，其主 公司（ ③ 美国 公司 ） ， 打产品是BasinMod 1-D, BasinMod 2-D, 目前正在研 打产品是 制BasinMod 3-D。 。 这些软件内容全面，技术先进，商品化程度高， 这些软件内容全面，技术先进，商品化程度高， 在解决盆地分析问题的不少方面都有其独到之处。 在解决盆地分析问题的不少方面都有其独到之处。
二 盆地模拟发展简史
1 国外发展简史 1978年原西德尤利希公司建立了世界上第一个 自 1978 年原西德尤利希公司建立了世界上第一个 一维盆地模拟系统以来， 一维盆地模拟系统以来 ， 世界各大石油公司和研究机 构相继开展了盆地模拟方法研究和软件研制工作。 构相继开展了盆地模拟方法研究和软件研制工作 。 二 十多年来， 法国、 美国、 英国、 十多年来 ， 法国 、 美国 、 英国 、 日本等分别推出了规 模不等、各具特色的盆地模拟系统。 模不等、各具特色的盆地模拟系统。 （1）1978年原西德尤利希公司石油与有机地化研究所 ） 年原西德尤利希公司石油与有机地化研究所 推出了基于正演地史的一维盆地模拟系统。 推出了基于正演地史的一维盆地模拟系统 。 其基本思 路是： 按压实作用恢复埋藏史， 路是 ： 按压实作用恢复埋藏史 ， 对欠压实地层计算其 古超压史， 同时算出相应的古厚度史， 古超压史 ， 同时算出相应的古厚度史 ， 并获得流体速 度史；通过热流方程获得古地温史； 度史；通过热流方程获得古地温史；
中国海洋石油勘探开发研究中心也于1989年推出 年推出 中国海洋石油勘探开发研究中心也于 了一维盆地模拟系统（ 了一维盆地模拟系统（HYBSS），1990年与吉林大学 ） 年与吉林大学 合作推出油气资源评价专家系统（ 合作推出油气资源评价专家系统 （ PRES） ， 并在海 ） 上油气资评中得到广泛应用； 上油气资评中得到广泛应用 ；1996年后分别与美国加 年后分别与美国加 州大学伯克利分校、 州大学伯克利分校 、中科院数学所以及中国地质大学 等单位合作开发了以二维模型为核心的盆地模拟系统 （ProBases）。 ） 90年代以来， 盆地模拟技术在我国得到快速发展 年代以来， 年代以来 在一维盆地模拟系统推广应用的基础上， 。在一维盆地模拟系统推广应用的基础上，不少单位 如大庆油田、胜利油田、中原油田、青海油田、 如大庆油田、胜利油田、中原油田、 青海油田 、西北 石油地质所等都结合本地实际， 石油地质所等都结合本地实际，对已有的软件进行改 进完善，或独立开发盆模软件。例如， 进完善， 或独立开发盆模软件。例如 ，大庆油田在三 维空间网格化技术、热史模型等方面都有所进展； 维空间网格化技术、热史模型等方面都有所进展；
2 国内发展状况 我国盆地模拟技术是在80年代初期跟踪西方国家 我国盆地模拟技术是在 年代初期跟踪西方国家 技术基础上发展起来的，发展历程与西方大体相似。 技术基础上发展起来的，发展历程与西方大体相似。 1980年， 我国胜利油田在开展 “ 临邑盆地烃潜力 年 我国胜利油田在开展“ 研究”时引进了原西德的一维盆地模拟软件， 研究”时引进了原西德的一维盆地模拟软件， 后又对 该软件进行了改进， 该软件进行了改进 ，从而形成了我国第一套盆地模拟 软件系统（ 软件系统（SLBSS）。 ） 1989年北京石油勘探开发科学研究院推出了具有 年北京石油勘探开发科学研究院推出了具有 自主版权的一维盆地模拟系统（ 自主版权的一维盆地模拟系统（BAS1），1990年推出 ） 年推出 了二维盆地模拟图形工作站系统（ 了二维盆地模拟图形工作站系统（BMWS），1996年 ） 年 推出了全新的、具有国际版权的盆地综合模拟系统（ 推出了全新的、具有国际版权的盆地综合模拟系统 （ BASIMS） 。 上述软件成为全国二轮油气资源评价的 ） 主力软件，最终用户达到50多家 多家。 主力软件，最终用户达到 多家。
两史结合求出TTI和有机质成熟度史（Ro史）；在Ro 和有机质成熟度史（ 史 两史结合求出 和有机质成熟度史 史基础上，根据产烃率曲线计算生、排烃史。 史基础上 ，根据产烃率曲线计算生、 排烃史。 整个计 算过程需要反复调整计算结果，使之与现今资料吻合； 算过程需要反复调整计算结果，使之与现今资料吻合 ； （2） 1981年日本石油勘探有限公司建立了一个简化 ） 年日本石油勘探有限公司建立了一个简化 的二维盆地模拟系统。 的二维盆地模拟系统。其特点是在地质剖面上划分若 干小矩形单元， 干小矩形单元，对每个单元进行沉积埋藏史和生烃史 模拟，并用浮力法研究二次运移。该公司1987年还提 模拟，并用浮力法研究二次运移。该公司 年还提 出了一维排烃模型，完善了原有的排烃模型。 出了一维排烃模型，完善了原有的排烃模型。 1984年法国石油研究院建立了一个较完整的二 （3） 1984年法国石油研究院建立了一个较完整的二 维盆地模拟系统， 维盆地模拟系统，模拟对象是经过地质解释的地震剖 该系统使用正演的回剥技术恢复盆地埋藏史， 面。该系统使用正演的回剥技术恢复盆地埋藏史，并 提出了根据今热流求古热流的地球热力学法、 提出了根据今热流求古热流的地球热力学法、两相运
地质过程定量模拟
（盆地数值模拟技术）
主讲 ：赵永军
第一章 绪 论
一 盆地模拟的概念 二 盆地模拟发展简史 三 盆地模拟的主要模型 四 盆地模拟技术研究难点 五 盆地模拟技术发展展望
一 盆地模拟的概念
沉积盆地是油气形成和赋存的基本地质构造单元。 沉积盆地是油气形成和赋存的基本地质构造单元。 油气的形成与赋存是发生在含油气盆地发展演化地质 历史中的事件，为了揭示油气藏的形成机理， 历史中的事件，为了揭示油气藏的形成机理，必须查 明今天的油气藏或含油气系统的成藏要素在地史过程 中的演变， 中的演变，即进行以油气成藏为核心的完整的盆地分 析研究。 析研究。 盆地分析是一项庞大的系统工程， 盆地分析是一项庞大的系统工程，具有多学科性 和复杂性的特征。长期以来，由于受地质理论、 和复杂性的特征。长期以来，由于受地质理论、测试 手段及计算技术等条件的限制， 手段及计算技术等条件的限制，石油地质家对含油气 盆地的特征和形成演化， 盆地的特征和形成演化，只进行定性或半定量的描述 和成因推理。 和成因推理。这在一定程度上影响了对沉积盆地中油
1988年日本石油勘探有限公司与美国南卡罗拉 （ 6 ） 1988 年日本石油勘探有限公司与美国南卡罗拉 那大学合作， 那大学合作，在原简化模型基础上建立了一个较完整 的二维盆地模拟系统。 的二维盆地模拟系统。该系统的烃类生成和运移模型 考虑了独立的油相或气相运移、热膨胀力、 考虑了独立的油相或气相运移、热膨胀力、毛细管力 裂缝及断层等。 、裂缝及断层等。 （ 7 ） 90 年代是盆地模拟全面发展的时期 。 其特点是 90年代是盆地模拟全面发展的时期 年代是盆地模拟全面发展的时期。 ，各大石油公司不再集中大量人力、物力研制大型盆 各大石油公司不再集中大量人力、 模软件，而是转向与大学及科研机构合作共同开发， 模软件， 而是转向与大学及科研机构合作共同开发 ， 或购买商品化软件。软件系统由早期的一维、 或购买商品化软件 。软件系统由早期的一维、 剖面二 维向平面二维和三维模型发展， 维向平面二维和三维模型发展，盆地模拟在广泛的实 际应用中得到不断的发展和完善。 际应用中得到不断的发展和完善。
总之，国际上前10年以一维模型为主 年以一维模型为主， 总之 ， 国际上前 年以一维模型为主 ， 重点研究 盆地三史，即地史、热史、生烃史， 盆地三史 ，即地史 、热史、 生烃史， 多数处于试验性 应用阶段； 年以二维模型为主， 应用阶段 ；后10年以二维模型为主， 研究的重点是盆 年以二维模型为主 地中油气的排烃史和运移聚集史， 地中油气的排烃史和运移聚集史，并全面进入实际应 用阶段；目前正朝着三维模型、 用阶段； 目前正朝着三维模型、三相多组分运移方向 发展。 发展。 在软件的工业化应用方面， 在软件的工业化应用方面 ， 目前在国际商品软件 市场上活跃的主要是三家盆地模拟软件： 市场上活跃的主要是三家盆地模拟软件： 德国有机地化研究所（ ① 德国有机地化研究所（IES）的PetroMod，由剖面 ） ， 二维油气系统分析软件PetroFlow、平面二维油气系统 二维油气系统分析软件 、 分析软件Finesse和沉积作用分析软件 和沉积作用分析软件Sedpak三个相对 分析软件 和沉积作用分析软件 三个相对 独立的系统组成。 独立的系统组成。
Hale Waihona Puke 胜利油田与山东大学合作， 胜利油田与山东大学合作，采用算子分裂法求解三维 模型，推出视三维盆地模拟系统（ ）；西北 模型，推出视三维盆地模拟系统（SL3DBS）；西北 ）； 石油地质所与物探局合作开发了“ 石油地质所与物探局合作开发了“盆地综合分析系统 一些院校如石油大学、南京大学、 ”。一些院校如石油大学、南京大学、成都理工学院 中国地质大学、 、中国地质大学、大庆石油学院等也在地质模型和模 拟方法方面作了大量卓有成效的工作， 拟方法方面作了大量卓有成效的工作，并建立了规模 不等的盆地模拟系统， 不等的盆地模拟系统，例如成都理工学院与杭州石油 地质研究所共同开发的“南方海相残余盆地模拟系统 地质研究所共同开发的“ 石油大学（北京）与大庆油田联合研制了“ ”，石油大学（北京）与大庆油田联合研制了“盆地 模拟与油气评价系统（ 模拟与油气评价系统（BMPES）”。 ）