第四章 成藏动力学1-1

第四章
成藏动力学
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 ） 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等出版盆地分析、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、杨甲明等提出油气成藏动力学的概 念
讲 授 内 容
第一章
第二章
第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
成藏地质学的研究内容和方法 成藏地球化学 成藏年代学 成藏动力学 油气聚集成藏理论 大油气田形成理论 非常规油气藏的形成与分布
第四章
第一节
第二节
成藏动力学
成藏动力学的研究内容与方法
油气运移
第三节
第四节
油气运移通道与输导体系
模型建立：区分研究的尺度并明确各种限定条
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
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成藏动力学
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 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。 定量地获得对所研究地 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
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成藏动力学
二、油气成藏动力学的研究 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
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成藏动力学
二、油气成藏动力学的研究 内容
2．油气成藏系统划分
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，才能把 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、已生成油气藏的溢出/破坏、再次生烃、 它源供烃等种种可能 油气藏的保存条件可分别在供源和聚集条件中研究
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成藏动力学
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 ）
以盆地分析、盆地模型及油源地球化学指标对 比为主要方法的成藏机理盆地动力学研究阶段 以含油气系统方法为指导的从系统论角度综合 研究油气成藏过程的系统分析阶段 以定量成藏动力学为目标的探索阶段
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成藏动力学
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成藏动力学
油气成藏动力学研究的地位
什么是成藏动力学?
以盆地为背景，以油气为对象，以油气系统为单元，研究 油气成藏动力学研究是指在某一特定的地质单元内，在 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&方朝亮，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地位
石油地质学（Petroleum Geology）
石油地质学是关于石油、天然气等有机流体矿产的 生成、运移、聚集和保存条件在沉积盆地内发生、 发展、演化的科学。 石油地质学研究主要内容包括油气的生成、储集 （输导）、盖层、运移、圈闭、保存等诸方面的原 理和研究方法。 石油地质学的研究内容和方法随科学的进步和人们 对于油气地质条件的认识而发展。
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成藏动力学
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。
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
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成藏动力学
什么是成藏动力学?
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。 成藏动力学的研究还是一个探索的过程
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成藏动力学
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
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
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成藏动力学
定量方法在地质研究中的作用
假说
综合、选择
最佳 假说
假说
假说 定量分析
定性分析
地质 观察
结果
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成藏动力学
定量方法在地质研究中的实现
G = F (x, y, z, t, P, T, D…)
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成藏动力学
油气成藏动力学研究的地位
含油气系统 （Petroleum System） 定义－沉积盆地内的自然系统，其中包含有活跃的生烃 凹陷、所有与其有关的油气及形成油气藏所必须的地质 要素及作用。 结构组成－地质要素包括源岩、储集岩、盖层、上覆岩 层；地质作用包括圈闭形成,烃类生成、运移和聚集。 系统边界－成熟烃源岩区及来自该源岩的最远的常规和 非常规油气藏。 研究方法－四图一表：关键时刻埋藏史曲线图，有效烃 源岩区域平面展布图，有效烃源岩空间展布图，基本要 素和作用发生时间的事件图，含油气系统一览表
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
第四章
成藏动力学
提出成藏动力学的理由
含油气系统研究方法的局限性
强调有效源岩体和油气藏等要素及其之间的成因关系, 而对成藏动力学过程分析不够 含油气系统模拟的系统概念不强,地质分析基础不够扎 实
中国含油气盆地的特殊性
陆相盆地分割性强，沉积岩相变化快、地层分布复杂 叠合盆地多期演化、多期活动、多套烃源岩、多期成藏、 多次破坏、多次成藏 含油气系统概念和方法在中国含油气盆地内应用的庸俗 化
石油地质研究发展的必然性
定量地球化学手段的实现 计算机模拟技术的进步 盆地流体动力学的发展
第四章
成藏动力学
第四章
成藏动力学
什么是成藏动力学?
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。 不是一个单独的学科或者学科分枝
不是含油气盆地内的一个具体的单元或组成部分 而是石油地质学研究思想和研究方法随整个科学技术 的进步和地质科学的发展而呈现出的必然的发展趋势
因盆地地质环境的不同，成藏动力学的研究在中国和 西方国家的表现形式有所不同
些本质特征。 质对象某些本质特征的认识
第四章
成藏动力学
什么是成藏动力学?
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。
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.
地球动力学－研究地质现象发生、发展的成
第四章
成藏动力学
油气成藏动力学研究的地位
关于成藏动力学的疑问
为什么国外学者未明确提出成藏动力学的概 念和研究体系？
为什么我国学者热衷于成藏动力学的讨论， 但每个人提出的成藏动力学的概念和内涵都 如此不同？ 到底什么是油气成藏动力学？
第四章
成藏动力学
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 人工智能模拟实验 勘探实践 定量
油气聚集机理
第五节
第六节
成藏动力系统
成藏动力学应用
第四章
成藏动力学
第一节 成藏动力学的研究内容与方法
一、成藏动力学的研究历史与现状
二、成藏动力学的研究内容
三、成藏动力学的研究方法
第四章
成藏动力学
一、成藏动力学的研究历史与现状
（一）油气成藏理论研究的发展阶段
早期成藏理论探索阶段 系统的油气成藏理论形成阶段 油气成藏动力学定量分析阶段
中国复杂的叠合盆地背景要求成藏动力学研究更加注 重油气成藏的机理和过程，更加注重定量的分析。
第四章பைடு நூலகம்
成藏动力学
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
第四章
成藏动力学
油气成藏动力学研究的地位
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
第四章
成藏动力学
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”
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