补充拓展资料：油气资源评价成因法-盆地模拟法

盆地模拟的概念与内涵,顾名思义就是对盆地的地质要素及其相互作用过程，进行模拟分析试验。盆地模拟是以一个油气生成、运移聚集单元为对象，在对模拟对象的地质、地球物理和地球化学过程深入了解的基础上，根据石油地质的物理化学机理，首先建立地质模型，然后建立数学模型，最后编制相应的软件，从而在时空概念下，由计算机定量地模拟含油气盆地的形成和演化，烃类的生成、运移和聚集。,概念,1,盆地模拟的概念与内涵,1、对象：从盆地模拟的定义和特点考虑，其模拟对象必须是一个或多个相对独立的油气生、运、聚地质单元。过去认为该地质单元可以是盆地、盆地内的坳陷、凹陷或次凹等，现在看来，油气系统是最适于做盆地模拟评价的油气地质单元。因此，在盆地内含油气系统分布比较清楚的条件下，应以含油气系统为基本的区域模拟对象。,内涵,1,盆地模拟的概念与内涵,2、性质：石油地质过程定量化数值模拟具有系统化、定量化、动态化、多学科综合的特点强调关系建立和过程恢复,内涵,1,盆地模拟的概念与内涵,3、模拟流程：,内涵,盆地分析,地质建模,数学模型,软件编程,目标模拟,1,盆地模拟的概念与内涵,4、应用条件：除了油气普查阶段没有系统的盆地石油地质资料，难以开展盆地分析模拟之外，盆地油气勘探的各个阶段都应当进行盆地模拟分析。具体地讲,应具备以下必要条件：(1)盆地范围内普遍开展了重、磁、电、地震等物化探工作，盆地构造特征及地层充填格架和序列基本查明；(2)具有参数井（或科探井）和预探井资料；(3)具有各类分析化验资料。,内涵,1,盆地模拟在资评中的作用,作为油气勘探的一种手段或工具，盆地模拟是一种技术；作为了解石油地质过程的一种思维或方法，盆地模拟是一种研究思路和方法。盆地模拟不仅改进和完善了含油气沉积盆地分析的研究方法，同时实现了计算机自动绘图，改进了传统的手工制图方法，使石油地质研究朝着定量化、计算机化和绘图自动化方向前进了一大步。,2,石油地质综合研究的方法,现代勘探=科学勘探+计算机技术(丁贵明，1996)在现代油气勘探工程中，盆地模拟被提升为一种计算机勘探技术，同圈闭描述评价和油气藏描述评价一起成为现代油气综合勘探方法的重要组成部分，并制订了相应的勘探方法规范。,2,盆地模拟在资评中的作用,计算机勘探技术,在石油地质综合研究中，盆地模拟作为一种研究思路和方法，为地质家深入了解油气地质事件的发展演变过程提供了有效的帮助。由于数据存贮的方便性和模拟计算的即时性，地质家可以通过改变模型的某一参数或属性迅速获得某一结果，从而验证或修改已有的认识。,2,盆地模拟在资评中的作用,研究思路和方法,（1）按照统一的模拟方法和参数体系标准，模拟计算盆地的分层系和总资源潜力；（2）搞清盆地生烃凹陷和主力烃源岩（层）的规模分布和品质（生、排烃强度和排烃效率），为盆地资源评价的类比法和统计分析法提供基础参数；（3）开展石油地质条件定量分析，为盆地的区带及圈闭风险分析和经济评价提供依据；（4）进行有利方向和远景目标的优选分析；（5）建立各盆地规范的基础参数数据和盆地模拟成果图件，为股份公司资源评价数据库、图形库的建立和完善奠定基础。,2,盆地模拟在资评中的作用,任务,盆地模拟原理方法,运聚史,综合评价,生烃史,排烃史,地史,热史,五史模拟,3,盆地模拟方法地史,考虑因素,模拟内容,技术方法,构造与负荷沉降沉积压实异常压力剥蚀事件断裂事件沉积间断海平面与古水深,Mckenzie的纯剪切法Airy地壳均衡法挠曲均衡法回剥技术超压技术回剥与超压结合技术平衡剖面技术,沉降史埋藏史构造演化史,3,沉降史,沉降史恢复,盆地的大小几何形态构造特征,基底的沉降,盆地的形成,沉积物的充填,进一步沉降,沉降史,1、构造因素，岩石圈伸展减薄；2、热力作用因素，岩石圈冷却收缩；3、沉积物负荷引起的均衡补偿作用；4、地壳深部的变质作用；5、板内应力作用。,沉降史的形成机制,沉降史,Mckenzie纯剪切模型,均衡原理：Airy均衡模式挠曲均衡(Flexure),沉降史,Mckenzie纯剪切模型,初始沉降(Si)：岩石圈减薄引起的沉降冷却沉降(Sh)：岩石圈冷却引起的沉降,构造沉降=初始沉降+冷却沉降,沉降史,Airy均衡模式,Iw+Cc+Mm=Hs+Cc+(M-DL)m,DL负荷沉降,沉降史,Airy均衡模式,DL负荷沉降DL=*H,m-w,s-w,构造沉降DT=总沉降-负荷沉降DL,沉降史,挠曲均衡(Flexure),DT=(*H-*SL)+(Wd-SL),沉降史,挠曲均衡(Flexure),m-s,m-w,DT构造沉降,m-w,w,沉降史,总沉降=沉积物厚度+古水深=构造沉降+负荷沉降,埋藏史,压实作用与孔隙度变化规律地层压力埋藏史恢复剥蚀厚度恢复,埋藏史,埋藏史,压实作用与孔隙度变化规律,埋藏史,压实作用与孔隙度变化规律,1、孔隙度与深度的关系=0*exp(-CZ)0地表孔隙度；C压实系数。2、欠压实层孔隙度变化分层分段处理3、次生孔隙度变化统计建摸,埋藏史,地层压力,静岩压力:p0=D(1-)s+wg静水压力:phy=D.w.g地层压力:p=phy骨架压力:phy=p0-phy有效压力:phy=p0-p,埋藏史,地层压力,异常压力异常高压异常低压过剩压力超压压力系数压力梯度,地层压力分类,压力梯度，kPa/m压力系数压力分类,13.58,1.38,异常低压,常压,高压异常,异常高压,埋藏史,埋藏史恢复,分段回剥技术超压技术剥蚀厚度恢复,孔隙度变化是不可逆性的；同一地层（同一井点）只遭到一次剥蚀；已知剥蚀厚度、剥蚀时间；已知孔隙度随深度的变化。,埋藏史,分段回剥技术,前提条件,已知目标层顶、底界埋深，求骨架厚度；,埋藏史,分段回剥技术,埋藏史,分段回剥技术,回剥柱状图,埋藏史,埋藏史恢复,埋藏史,剥蚀厚度恢复,测井法,埋藏史,剥蚀厚度恢复,数值模拟法,埋藏史,剥蚀厚度恢复,地震解释法,埋藏史,剥蚀厚度恢复,趋势面分析法,盆地模拟方法热史,考虑因素,模拟内容,技术方法,盆地成因类型地温场热源热成因机制地温场特征：热导率地温梯度大地热流值,构造热演化法古温标法结合法Ro计算方法：最大温度法Ro-TTI关系法Easy%Ro法,热流史地温史有机质演化史,3,01-5-30,盆模,36,地温场与热史恢复,地温场的一般知识,不同盆地类型地温场及演化特征,热史重建,构造热演化法,古温标法,结合法,地温场的一般知识,1.地温场的描述参数a.地温（T）和地温梯度（GradT）b.岩石热导率（岩石的导热能力）实测或估算，估算用以下公式：k(z)=(kf)(ks)1-式中，kf孔隙流体的热导率ks岩石骨架的热导率C.热流（热导率与地温梯度的乘积）,地温场的一般知识,2.我国沉积盆地地温梯度特征a.东部及西南部盆地地温梯度明显高于西北部盆地b.东部盆地的地温梯多在3-40C/100m，最高可达60C/100m；东南沿海区盆地的地温梯度为2.5-3.50C/100m；西部盆地为“南高北低”：西藏及云南西部盆地为2.5-30C/100m，最高可达5-70C/100m；柴达木及河西走廊地区为2.5-30C/100m；塔里木盆地、准噶尔盆地多在1.5-2.50C/100m。c.一般沿盆地构造呈闭合型分布，盆地构造中部高部位常有相对高温区。由于热的非稳态效应。d.沉积年代较早的盆地，一般地温梯度较低。,地温场的一般知识,3.我国沉积盆地大地热流特征a.大陆地区热流平均值63-68mw/m2，总体具有“东高西低、南高北低”的特征。b.东部盆地的热流值普遍明显高于中西部盆地，热流值为60-70mw/m2。c.中西部盆地具有中等或低热流的特点，包括陕甘宁、四川、塔里木、柴达木等，平均值为50-55mw/m2。d.西藏、云南地区的一些盆地有明显的高热流，如楚雄盆地、伦坡拉盆地等，最高可达140mw/m2。,不同盆地类型的地温场及演化特征,1.大陆裂谷和被动大陆边缘盆地1）形成机制：由于地幔热物质上涌造成地壳的伸展减薄、在地壳均衡机制作用下造成的沉降、沉积。2）沉积特征：分为早期的快速沉降裂陷期和后期的整体缓慢沉降坳陷期。3）热流特征：热成因型盆地，整体具有高热流，且随着时间的推移，由于地幔热物质的逐渐泠却而减小。4）实例：东部拉张盆地。,不同盆地类型的地温场及演化特征,2.克拉通盆地1）形成机制：假说较多，但通常认为是由于壳内花岗岩侵入或者地壳深部变质作用引起。2）沉积特征：拥有大范围、大规模的的倾斜平缓沉积岩，记录上100Ma的连续沉降和沉积过程。3）热流特征：热流场稳定，热流值较低，一般在30-50mw/m2之间。4）实例：塔里木盆地古生界。,不同盆地类型的地温场及演化特征,3.前陆盆地1）形成机制：由于碰撞造山作用引起造山带核部之下岩层的均衡沉降和邻近的前陆地层的向下弯曲，形成一个迅速沉积的来自临近山脉物源的前渊。2）沉积特征：近物源、快速堆积，后期长时间的抬升剥蚀。3）热流特征：盆地形成与地壳深部热源无关，基底热流变化较小，几乎为常数。4）实例：柴达木盆地，塔里木盆地中新生代盆地,不同盆地类型的地温场及演化特征,4.拉分（走滑）盆地1）形成机制：沿平移断层侧向拉开而形成的沉积空间，通常沿主控断层呈长带状分布。2）沉积特征：和裂谷盆地类似。3）热流特征：盆地形成与地壳深部热源有一定关系，但相对裂谷盆地来说，热流值一般较低。4）实例：美国的LosAngeles盆地。,热史重建,1.构造热演化法1）原理：对于热成因型盆地（裂谷盆地），热演化特征直接决定了盆地的形成发育过程。因而在岩石圈尺度下，通过正演盆地的发育过程（构造格架）而获得热演化史。2）特点：大尺度，反映盆地总体规律，一般精度较低。3）缺陷：没有考虑沉积物中的古温标，不能反映局部热状况。4）模型：如Mckenzie的均匀伸展模型。,热史重建,2.古温标法1）原理：沉积地层中的古温标如：Ro、矿物包裹体、磷灰石裂变径迹、粘土矿物转换率等记录了其本身在地质历史时期的受热史，因而通过反演其形成过程并与现今温标值一致而重建热史。2）特点：小尺度，反映古温标样品处局部热状况，有较高精度。3）缺陷：如果不考虑盆地形成过程，多解性。有些只反映所承受的最大温度。,热史重建,3.古温标法镜质体反射率Ro法Ro值计算模型利用Ro资料模拟热史的步骤应用实例,镜质体反射率Ro法热史重建,3.1镜质体反射率Ro值计算模型1）模型分类：温度函数（最大温度模型）时间温度函数（RoTTI模型）化学动力学模型（Easy%Ro模型）2）最大温度模型(Barker）：Ro是其经历的最高温度的单一函数，加热时间可以不考虑。公式：Ro=exp（0.0078Tmax-1.2)Ro=a*exp*（b*Tmax）,镜质体反射率Ro法热史重建,3）RoTTI模型：Lopatin提出的时间温度指数公式为：TTI=,计算出TTI值后，建立TTI与Ro的对应关系。Welte和Yukler（1981）提出的通用模型为：Ro=1.301*lg（TTI）0.5282BASIMS系统采用利用实测结果进行分段线性回归的办法。,镜质体反射率Ro法热史重建,4）Easy%Ro模型（化学动力学模型）：Burnham和Sweeney（1989）提出了镜质体反射率Ro计算的化学动力学模型，其反应活化能采用频带分布，即将Ro的成熟过程视作为若干个平行反应，并通过实测数据建立了Ro与降解率之间的关系（VITRIMAT模型）。1990年进行了简化改进，称Easy%Ro模型。Ro=exp（-1.6+3.7*Fk）其中，Fk第K个埋藏点化学动力学反应程度（降解率）,镜质体反射率Ro法热史重建,式中，fi第i种反应的权系数，I=1，2，。，20；Iik见下式；tk某地层底界的第k个埋藏点的埋藏时间，Ma；Tk某地层底界的第k个埋藏点的古温度，0C。,镜质体反射率Ro法热史重建,式中，A频率因子，其值为1*1013S-1Ei活化能，kcal/mol；R气体常数，1.986cal/（mol*K）；a1，a2，b1，b2为常数。,镜质体反射率Ro法热史重建,3.2利用Ro资料模拟热史的步骤（1）重建地质埋藏史（包括剥蚀史）（2）假定地温史（地温梯度史或热流史），结合埋藏史得到的各地层底界的深度得到古温度（3）利用任一Ro值计算模型计算各地层的Ro史，最终得出各地层底界的Ro现今值（4）与实测Ro值对比，视拟合效果重复上述过程，直到满意为止,镜质体反射率Ro法热史重建,3.2利用Ro资料模拟热史的步骤,镜质体反射率Ro法热史重建,3.2利用Ro资料模拟热史的步骤排除多解性分段、交互正演的Easy%Ro模块：,镜质体反射率Ro法热史重建,3.2利用Ro资料模拟热史的步骤无能为力的情况：在顺序沉降、各地层的最大沉积厚度都在今天的情况下，Ro值的大小可能完全取决于今天的热效应。,只能依据盆地构造性质、构造演化历史进行推测。,镜质体反射率Ro法热史重建,3.3应用实例,磷灰石裂变径迹法热史重建,4.古温标法磷灰石裂变径迹法基本原理热指标及其意义裂变径迹退火动力学模型单样品交互热史模拟模块AFTA相对于Ro指标的优势,磷灰石裂变径迹法热史重建,4.1基本原理磷灰石裂变径迹具有以下特性：（1）径迹发生的稳定性（恒定的速率）（2）径迹发生的连续性（随地质时间不断形成）（3）退火性在受热条件下，径迹缩短甚至完全消失。退火温度区间：500C1250C（4）退火作用的唯一性：只决定于热作用因而在了解其退火机制的前提下，可通过模拟径迹的形成过程而得到正确的热历史。,磷灰石裂变径迹法热史重建,4.2热指标及其意义（1）裂变径迹年龄在没有发生退火的情况下，样品经历的地质时间越长，则产生的径迹越多，因而观测到的径迹密度越大，因而通过考察样品的径迹密度及其铀浓度，就可求得裂变径迹年龄。如果样品经历过热事件，则所形成的径迹将发生相应程度的退火，由此而得到的径迹年龄将小于样品的真实年龄，称为表观年龄。,磷灰石裂变径迹法热史重建,4.2热指标及其意义（2）平均裂变径迹长度初始形成的径迹（未退火）的平均长度是一个固定的常数：16.30.9m。随着所经受的温度-时间的增加，退火作用加强，平均裂变径迹长度减小。对于同一地质年代（同一沉积层）的样品，平均裂变径迹长度越小，表明其所经受的古温度愈高。,磷灰石裂变径迹法热史重建,4.2热指标及其意义（3）裂变径迹长度分布所经历的地质时间与温度史（具体受热历史）的综合反应。特定的热历史将导致特定的径迹长度分布。,磷灰石裂变径迹法热史重建,4.3裂变径迹退火动力学模型（1）温度时间互补原理大量实验与观测数据表明：在恒温条件下，裂变径迹的退火温度与时间遵循互补原理，即：ln（t）=a+b/T式中t时间，s；T温度，K；a，b代定系数。,磷灰石裂变径迹法热史重建,4.3裂变径迹退火动力学模型（2）长度分布y(l)计算大量实测数据及实验数据统计表明，拥有平均长度la的同一组径迹其长度分布比较接近高斯分布：,式中y(l)该组径迹中长度为l的径迹条数S该组径迹分布的标准偏差，实验数据表明，S随la的减小而增大，用最小二乘法拟合成双曲线为：S=1/（0.0986la-0.22）,磷灰石裂变径迹法热史重建,4.4单样品交互热史模拟模块AFTA采取交互正演的办法来反推样品的受热史。具体做法如下：（1）根据样品实测的径迹长度分布形态，假定其受热路径温度史。（2）利用退火的动力学模型模拟计算该受热路径下所能形成的径迹长度分布。（3）和实测的径迹长度分布对比，视差异程度调整受热路径并模拟计算，直至较好拟合为止。,4.4单样品交互热史模拟模块AFTA输出结果：,温度史径迹退火轨迹拟合效果对比径迹年龄曲线,磷灰石裂变径迹法热史重建,磷灰石裂变径迹法热史重建,4.5相对于Ro指标的优势（1）不但能反映样品所承受的最新的、最大热事件的温度，并且能给出其地质时间。（2）能反映达到最高温度后的具体泠却过程。,结合法热史重建,5.结合法构造动力学与古温标相结合（1）定义：已知今热流、今地温并依据一定的构造演化模型来求取古热流、古地温的一种正、反演技术，即在埋藏史的基础上，假定古今热流之间遵循某种关系，再加上古温标的约束，从而得出古热流与古地温。,结合法热史重建,5.结合法构造动力学与古温标相结合（2）一般步骤：求今热流；假定古今热流关系求古热流；求古地温；通过古温标（Ro）检验而调整最佳古、今热流关系因子；最终确定古热流史，从而得到古温度史。,结合法热史重建,5.结合法构造动力学与古温标相结合（3）求今热流：Q0=K0*GT0式中K0平均热导率值，cal/（cms0C）GT0平均地温值，0C/（100m）（4）假定古今热流关系求古热流：Q（t）=Q0（1+t）根据构造演化特征，采用多段线性模型：Q（t）=Q0i1+i（t-ti）,结合法热史重建,5.结合法构造动力学与古温标相结合（5）已知古热流求古地温：式中T(z,t)古地温，0C；Ts(t)平均地温值，0C/（100m）k(z)平均热导率值，cal/（cms0C）z埋藏深度，m；,结合法热史重建,5.结合法构造动力学与古温标相结合（5）利用地温史计算Ro来检验的正确性：式中I（tbk）时间温度效应因子（n个）；而I（tbk）与Ro存在以下关系：,0,T(z,tb)20%陈发景等(1986)1%,BASIMS特点：考虑泥岩、灰岩、煤三种源岩的临界饱和度；由用户定义。,排烃史,排油史计算,排油驱动力临界饱和度,压实排油压差排油,排油时间排油量,油相运移模式,排烃史,压实排油法,V0(1-)=V(1-)V0=V(1-)/(1-0)V=V0-V,Cex=V/V=V/V00=(0-)/(1-)0,骨架不变原理,排液量=源岩体积的缩小量,排烃史,压实排油法,Eex1=0Eexk=0S0k=Soir,排烃史,压差排油法,砂泥岩交错的地层；大套纯泥岩层。,适用条件：,排烃史,排气史,水溶相油溶相游离相扩散相,天然气的运移相态：,排烃史,排气史,天然气物质平衡运移原理,Q排=Q生-(Q吸+Q溶)=Q生-(Q吸+Q油溶+Q水溶),排烃史,天然气在水中的溶解规律,温度对天然气溶解度的影响,排烃史,天然气在水中的溶解规律,压力对天然气溶解度的影响,排烃史,天然气在水中的溶解规律,矿化度对天然气溶解度的影响,排烃史,水溶解气量计算,残余水溶解气量=Vw*RswRsw=Rsw*ScRsw=0.1781A+B(145.038p)+C(145.038p)1.96Sc=1-0.0753-0.000173(1.8T+32)r盐式中：p地层压力；T地温；A,B,C与温度有关的系数。,排烃史,天然气在油中的溶解规律,天然气在油中的溶解度比在水中大10倍,天然气在轻油中的溶解度比在重油中大,湿气比干气更易溶于石油中,纯气比含氮气更易溶于石油中,排烃史,残余油溶解气量=Vor*Rs=(E生油-E排油)/o*Rso=(Rs*gs+os)/Bo,油溶解气量计算,排烃史,烃源岩对天然气的吸附作用,q=x,q吸附量；吸附常数；x浓度。,排烃史,烃源岩对天然气的吸附作用,蒙脱石高岭石石灰岩砂岩,大,小,不同岩石吸附气能力,同一岩石对不同气体的吸附气能力,大,小,CO-CO2-C2H10-C3H8-C2H6-CH4-N2-H2,排烃史,烃源岩吸附气量计算庞雄奇（1993）,烃源岩吸附气量=106*Ebg*HEbg=0.12C(0.836+0.68Ro+0.498Ro*2)*T温度；p压力；C有机质丰度；Ro镜质组反射率；H厚度。,pexp-n(T-20),(1+5.32p)*1+0.455exp(1-p),排烃史,排气史计算,排气量=生气量-残余水溶解气量-残余油溶解气量-烃源岩吸附气量,排烃史,排气史计算,有效排烃厚度：BASIMS考虑了源岩上下有效排烃厚度，以及厚层源岩中有效源岩的旋回性，并提供了交互输入界面。,盆地模拟方法运聚史,考虑因素,模拟内容,技术方法,水动力类型地层压力运移通道排烃方向,流体势分析运移散失量计算数值模拟,运移方向运移时间聚集强度聚集区,3,研究内容,运移相态运移动力运移通道运移方向散失量聚集区与聚集量,研究方法,流体势分析从盆地的水动力类型（场）出发，研究水动力场的演化规律及流体势分布特征，进而指出油气可能的运移方向和聚集区。数值模拟从油气二次运移机理出发，建立地质概念模型和数值计算模型，利用计算机技术动态追踪、模拟油气二次运聚过程，并最终计算出油气聚集强度和聚集区。,盆地的水动力类型,压实流盆地,重力流盆地,滞流盆地,水动力类型的演化,压实流盆地,重力流盆地,滞流盆地,流体势分析,流体势：地下单位质量流体所具有的机械能的总和。,=gZ+,dp,q2,2,流体势=位能+压能+动能,压能：当流体的密度不随压力而变化时压能=,流体势分析,p,动能：当流体流动很缓慢(1cm/s)时动能=0,流体势分析,水=gZ+,dp,油=gZ+,气=gZ+,气,