油气藏形成与破坏03

1、（2 2）孢粉颜色法）孢粉颜色法 JT PC DS OKE1E2E3N 5001050100 T(Ma) C 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 2.0 2.5 3.0 孢粉颜色指数，孢粉颜色指数，Barruard等等 热变指数，热变指数，Lopatin2.0 达到的最高温度 孢粉颜色、热变指数与温度关系孢粉颜色、热变指数与温度关系 （3 3）流体包裹体法）流体包裹体法 一般认为均一温度代表包体形成温度的下限，但一般认为均一温度代表包体形成温度的下限，但 Wagner(1982)Wagner(1982)、Prezbind

2、owsk(1987)Prezbindowsk(1987)、 Barker(1990)Barker(1990)等根据实验研究认为如果包体形成等根据实验研究认为如果包体形成 经历了再均衡作用，则均一温度代表了包体形成经历了再均衡作用，则均一温度代表了包体形成 过程中所经历的最高温度。过程中所经历的最高温度。 Barker(1990)Barker(1990)研究发现镜质体反射率的对数与包研究发现镜质体反射率的对数与包 体均一温度间存在着良好的线性关系：体均一温度间存在着良好的线性关系： lnRo=0.00811Th-1.26 (n=115, r=0.93)lnRo=0.00811Th-1.26 (n

3、=115, r=0.93) 包体均一温度分布反映油气充注历史、运聚期次包体均一温度分布反映油气充注历史、运聚期次 （4 4）自生矿物法）自生矿物法 沉积岩中的自生矿物受周围环境影响会发生不沉积岩中的自生矿物受周围环境影响会发生不 同的变化，可根据自生矿物系列的转化受古地同的变化，可根据自生矿物系列的转化受古地 温控制且不可逆转的原则，来判断岩样在地质温控制且不可逆转的原则，来判断岩样在地质 史上曾经受的最高古地温。史上曾经受的最高古地温。 低温石英低温方石英非晶质二氧化硅二氧化硅系列 或钠长石浊沸石和片沸石 或方沸石和斜发沸石火山玻璃沸石系列 伊利石蒙伊混层蒙脱石粘土矿物系列 CC C 674

4、5 138 C116C56 C137C104 / / （5 5）其他方法）其他方法 磷灰石裂变径迹法：磷灰石裂变径迹法：磷灰石是含铀较丰富的矿物，磷灰石是含铀较丰富的矿物， U U235 235受热中于轰击裂变产生诱发径迹，诱发径迹的 受热中于轰击裂变产生诱发径迹，诱发径迹的 密度和长度频率对地温作用非常敏感。用磷灰石预密度和长度频率对地温作用非常敏感。用磷灰石预 测古地温的有效范围为测古地温的有效范围为5050150150。 干酪根电子顺磁共振法干酪根电子顺磁共振法(ESR)(ESR)：利用电子顺磁共振利用电子顺磁共振 波谱仪测定的干酪根中自由基含量（波谱仪测定的干酪根中自由基含量（NgNg

5、）、共振点）、共振点 的位置（的位置（g g）和信号的宽度（）和信号的宽度（W W）等，可作为一种衡）等，可作为一种衡 量有机质成熟度的指标，也可以反映沉积物所经受量有机质成熟度的指标，也可以反映沉积物所经受 的最高温度的最高温度; ; 数值模拟法：数值模拟法：热史模拟（重建含油气盆地的古热流热史模拟（重建含油气盆地的古热流 史和古地温史）史和古地温史） 天外天一井天外天一井 孤山一井孤山一井 单井古温度史单井古温度史 TYT-1 CMP=2D;TH=THF;MAT=LL TG=1;TI=1;EXP=VR;PRM=MKC DI=50 30(C) 60(C) 90(C) 120(C) 150(C

6、) 180(C) 180(C)180(C) Age (my) 0102030405060 Depth Subsurface (m) 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 qNEKJTPPMDSOCRA Qd N2s N1y2 N1L1 E3h2 E3h1 E2p E2b Fm t = 0 Early Mature 0.55 to 0.7 (%Ro) Mid Mature 0.7 to 1 (%Ro) Late Mature 1 to 1.3 (%Ro) Main Gas Generation 1.3 to 2.2 (%Ro) TYT-1 CMP=2D;TH=THF;M

7、AT=LL TG=1;TI=1;EXP=VR;PRM=MKC DI=50 30(C) 60(C) 90(C) 120(C) 150(C) 180(C) 180(C)180(C) Age (my) 0102030405060 Depth Subsurface (m) 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 qNEKJTPPMDSOCRA Qd N2s N1y2 N1L1 E3h2 E3h1 E2p E2b Fm t = 0 Early Mature 0.55 to 0.7 (%Ro) Mid Mature 0.7 to 1 (%Ro) Late Mature 1 to 1

8、.3 (%Ro) Main Gas Generation 1.3 to 2.2 (%Ro) GS-1 CMP=2D;TH=THF;MAT=LL TG=1;TI=1;EXP=VR;PRM=KC 30(C) 60(C) 90(C) 120(C) 120(C) Age (my) 01020304050 Depth Subsurface (m) 0 1000 2000 3000 4000 qNEKJTPPMDSOCRA Qd N2s N1L3 N1y2 N1L1 E3h上 E3h下 E2p Fm t = 0 Early Mature 0.55 to 0.7 (%Ro) Mid Mature 0.7 t

9、o 1 (%Ro) Late Mature 1 to 1.3 (%Ro) Main Gas Generation 1.3 to 2.2 (%Ro) GS-1 CMP=2D;TH=THF;MAT=LL TG=1;TI=1;EXP=VR;PRM=KC 30(C) 60(C) 90(C) 120(C) 120(C) Age (my) 01020304050 Depth Subsurface (m) 0 1000 2000 3000 4000 qNEKJTPPMDSOCRA Qd N2s N1L3 N1y2 N1L1 E3h上 E3h下 E2p Fm t = 0 Early Mature 0.55 t

10、o 0.7 (%Ro) Mid Mature 0.7 to 1 (%Ro) Late Mature 1 to 1.3 (%Ro) Main Gas Generation 1.3 to 2.2 (%Ro) 二、今古温度场特征二、今古温度场特征 0 20 40 60 80 100 120 140 3 4 5 6 403020100 BYT-1 古地温( C) o 古地温梯度（ oC/100m) 古地温梯度 E2p2顶 E2E3N1N2+Q 古地温 古地温及古地温梯度演化 古热流及升温速率演化古热流及升温速率演化 BYT-1 XIHU Age (my) 020406070 Heat Flow (mW

11、/m2) 30 40 50 60 70 Temperature Rate (C/my) -10 -5 0 5 10 15 HPPMOEPKJTPPMDSOCRA E1 E1 BS-1 XIHU Age (my) 0102030405060 Heat Flow (mW/m2) 30 40 50 60 70 Temperature Rate (C/my) -10 -5 0 5 10 15 HPPMOEPKJTPPMDSOCRA E1 E1 Heat Flow bottom Temperature Rate bottom 1. 1. 压力是油气排出、运移和聚集的前提与基础，且其与压力是油气排出、运移

12、和聚集的前提与基础，且其与 油气生成、保存及成岩油气生成、保存及成岩成矿流体的关系十分密切。成矿流体的关系十分密切。 2. 2. 沉积盆地内部的压力场可分为：沉积盆地内部的压力场可分为： 异常低地层压力（负压）；异常低地层压力（负压）； 正常地层压力（常压）；正常地层压力（常压）； 异常高地层压力（超压）；异常高地层压力（超压）； 三者的交叉组合。三者的交叉组合。 3. 3. 异常高流体压力系统（超压系统）一般是指地层压力异常高流体压力系统（超压系统）一般是指地层压力 系数大于或等于系数大于或等于1.21.2的压力系统，其顶、底或四周被封的压力系统，其顶、底或四周被封 隔层所包围。隔层所包围。

13、 二、压力场二、压力场 据不完全统计，世界上超压盆地有据不完全统计，世界上超压盆地有180180多个，其中多个，其中160160多个多个 是富含油气的盆地是富含油气的盆地. . 大于大于10万万km2盆地盆地 110万万km2的盆地的盆地 我国的主要油气田都发育或曾经发育超压我国的主要油气田都发育或曾经发育超压 三、压力形成与演化三、压力形成与演化 中国沉积盆地分布图中国沉积盆地分布图 影响有机质热演化，拓宽生烃窗的范围；影响有机质热演化，拓宽生烃窗的范围； 影响储层成岩演化，有利于深部储层孔隙保存；影响储层成岩演化，有利于深部储层孔隙保存； 为油气初次运移提供驱动力，促使微裂缝产生，形为油气

14、初次运移提供驱动力，促使微裂缝产生，形 成成“隐性隐性”通道；通道； 作为流体势的重要组成部分，控制油气二次运移方作为流体势的重要组成部分，控制油气二次运移方 向和聚集部位；向和聚集部位； 强化盖层的封闭作用；强化盖层的封闭作用； 超压封存箱与油气成藏：箱外（超压封存箱与油气成藏：箱外（300m，原油），原油）， 箱内（箱内（200m，天然气）；，天然气）； 压力与温度联合作用改变气在油、水中的溶解度，压力与温度联合作用改变气在油、水中的溶解度， 影响烃类物系的相态变化；影响烃类物系的相态变化； 控制压实背斜、盐丘、泥丘等的形成与分布。控制压实背斜、盐丘、泥丘等的形成与分布。 压力场研究作用及

15、意义压力场研究作用及意义 迄今为止，可用于研究和预测地下流体压力迄今为止，可用于研究和预测地下流体压力 场的方法有很多，但就其应用的广泛性和重要性场的方法有很多，但就其应用的广泛性和重要性 而言，以而言，以声波测井、实测地层压力声波测井、实测地层压力（DSTDST、RFTRFT、 FMTFMT等）和等）和地震速度地震速度资料最为重要。其中前两种资料最为重要。其中前两种 方法仅适用于已钻探地区，后者则可应用于凹陷方法仅适用于已钻探地区，后者则可应用于凹陷 深部和未钻探地区的压力场研究和预测，为钻探深部和未钻探地区的压力场研究和预测，为钻探 提供钻前预测服务，并使压力场和超压系统的研提供钻前预测服

16、务，并使压力场和超压系统的研 究得以在盆地级规模上展开。究得以在盆地级规模上展开。 压力场研究方法压力场研究方法 钻井实测：钻井实测：DSTDST、RFTRFT、FMTFMT、泥浆比重等、泥浆比重等 西湖凹陷斜坡带压力-深度关系背斜带压力-深度关系 0 04 40 08 80 0 1 10 00 00 0 2 20 00 00 0 3 30 00 00 0 4 40 00 00 0 5 50 00 00 0 H(m) P(MPa) 平 北 平 中 C=1 0 02 20 04 40 06 60 0 1 16 60 00 0 2 20 00 00 0 2 24 40 00 0 2 28 80 0

17、0 0 3 32 20 00 0 3 36 60 00 0 H H ( (m m ) ) P P ( (M M P P a a) ) C C = =1 1 While a well is being drilled, a number of parameters, such as a rapid increase in the rate of penetration, a rapid increase in the temperature of the drilling mud, and a decrease in the density of shale cuttings, may indi

18、cate abnormal pressure. 地球物理测井地球物理测井 q地球物理响应地球物理响应 （超压识别）（超压识别） 高高 声声 波波 时时 差差 三、压力形成与演化三、压力形成与演化 低低 视视 电电 阻阻 率率 三、压力形成与演化三、压力形成与演化 地球物理测井声波时差法计算地球物理测井声波时差法计算 正常压力段：P=wgH 异常压力段： 经验曲线法经验曲线法：HottmanHottman和和JohnsonJohnson研究发现地层声波时差的研究发现地层声波时差的 偏差值（偏差值（t t测 测- - t t正常 正常）与地层实测压力梯度成正相关。因 ）与地层实测压力梯度成正相关。

19、因 此，可据此建立关系曲线，然后根据未知区的声波时差值此，可据此建立关系曲线，然后根据未知区的声波时差值 （t t测 测- - t t正常 正常）计算出其压力梯度 ）计算出其压力梯度 等效深度法：等效深度法：在不考虑地在不考虑地 层温度的影响下，与超压带上层温度的影响下，与超压带上 任一点测井参数相同处的正常任一点测井参数相同处的正常 趋势线上的点，其孔隙结构特趋势线上的点，其孔隙结构特 征、压实程度相同，具有等效征、压实程度相同，具有等效 性。性。 页岩孔隙度 深 度 Ze Z 2000 6000 PH-3PH-1PH-4PH-2BYT-1WYT-1KQT-1 1.5 2.0 2.5 3.0

20、 3.5 4.0 4.5 Depth(km) Huagang Fm. Pinghu Fm. NE Top overpressure Normal compaction trend BB Longjing Fm. Bajiaoting Fm. Yuquan Fm. Liulang Fm. 西湖凹陷斜坡带泥岩压实压力特征 地震压力预测地震压力预测基于地震速度资料基于地震速度资料 适应范围广：适应范围广：前两种方法仅适用于已钻探地前两种方法仅适用于已钻探地 区，该方法则可应用于凹陷深部和未钻探地区，该方法则可应用于凹陷深部和未钻探地 区的压力场研究和预测，为钻探提供钻前预区的压力场研究和预测，为钻探

21、提供钻前预 测服务，并使压力场和超压系统的研究得以测服务，并使压力场和超压系统的研究得以 在盆地级规模上展开。在盆地级规模上展开。 预测方法：预测方法： 经验曲线法经验曲线法 等效深度法等效深度法 速度比值法速度比值法 公式直接计算法：公式直接计算法：Fillippone W R (1979,1982) 移植于声波测井 压力方程：压力方程： 质量守衡方程：质量守衡方程：在模拟流体流动时，假设质量保持不变。 质量状态方程：质量状态方程：描述流体性质（密度、粘度）对温度和压力的 依赖关系 。 达西定律：达西定律：描述流体以单相流形式通过孔隙介质的通用公式。 压力演化史恢复：数值模拟压力演化史恢复：

22、数值模拟 (1) )(q t v (3) l PK v (2) )25() 1 . 0(expTP sc 生压机制：生压机制： 沉积物不均衡压实沉积物不均衡压实 烃类生成烃类生成 f(P) (4) (5) 1 1 o o o o P L C P 单井压力演化单井压力演化 0 20 40 60 80 100 120 0 100200300 Time (Ma) Excess Pressure (MPa) The first cycle of pressuring-depressuringThe second half cycle of pressuring Depressuring Pressur

23、ing P T J 剖面压力演化剖面压力演化 油气二次运移是在饱含水的多孔介质的输导油气二次运移是在饱含水的多孔介质的输导 层和通道（断层、不整合面和相互连通的孔隙层和通道（断层、不整合面和相互连通的孔隙- - 裂缝系）中发生的以独立相态为主的位置迁移。裂缝系）中发生的以独立相态为主的位置迁移。 在同一输导系统内，对油气运聚起控制作用在同一输导系统内，对油气运聚起控制作用 的主导因素是油气的势能。的主导因素是油气的势能。 三、流体势能场三、流体势能场 流体（油、气、水）总是从其自身的高势能区流体（油、气、水）总是从其自身的高势能区 向低势能区运移，并最终在闭合的低势能区聚集，向低势能区运移，并

24、最终在闭合的低势能区聚集， 形成油气藏。形成油气藏。 在进行流体势能场分析时，应注重在三维烃源在进行流体势能场分析时，应注重在三维烃源 岩体和流体输导体系发育的格架下，流体运移期岩体和流体输导体系发育的格架下，流体运移期 古流体势的模拟恢复，以确定与输导体系相连通古流体势的模拟恢复，以确定与输导体系相连通 的最有利的聚油构造。的最有利的聚油构造。 压力和势能场与油气形成分布的关系主要表现在：压力和势能场与油气形成分布的关系主要表现在： （1 1）地静压力、压实作用：初次运移；）地静压力、压实作用：初次运移； （2 2）流体势：油气初次、二次运移，指明有利聚集部）流体势：油气初次、二次运移，指明

25、有利聚集部 位；位； （3 3）异常地层压力：流体压力封存箱；）异常地层压力：流体压力封存箱； （4 4）促进油、气、水运移；）促进油、气、水运移； （5 5）压力与温度：改变气在油、水中的溶解度，影响）压力与温度：改变气在油、水中的溶解度，影响 烃类物系的相态变化，控制油气藏的形成与分布；烃类物系的相态变化，控制油气藏的形成与分布； （6 6）异常压力带与欠压实带；）异常压力带与欠压实带； （7 7）压实背斜圈闭的形成与分布；）压实背斜圈闭的形成与分布； （8 8）盐丘、泥丘等刺穿构造的形成与分布。）盐丘、泥丘等刺穿构造的形成与分布。 流体势、压力、油气藏关系流体势、压力、油气藏关系 流体势

26、分析方法：流体势分析方法： 应用渗流力学原理，根据盆地内实测的地层压力、声波测井和应用渗流力学原理，根据盆地内实测的地层压力、声波测井和 地震层速度等资料，来预测盆地内的地层异常压力及其分布，地震层速度等资料，来预测盆地内的地层异常压力及其分布， 然后将压力转化成流体势，作出流体势剖面和平面图，进而然后将压力转化成流体势，作出流体势剖面和平面图，进而 从平面和剖面上的油、气、水势的大小来分析油气二次运移从平面和剖面上的油、气、水势的大小来分析油气二次运移 方向、距离和范围，再结合各种圈闭性质及其所在位置的地方向、距离和范围，再结合各种圈闭性质及其所在位置的地 质条件，预测可能的油气聚集的有利部

27、位。质条件，预测可能的油气聚集的有利部位。 势能理论的应用与意义：势能理论的应用与意义： 用地下流体力场和势分析的方法可以统一处理和定量解释油气用地下流体力场和势分析的方法可以统一处理和定量解释油气 的二次运移和聚集规律，明确预测油气运移的主通道，确定的二次运移和聚集规律，明确预测油气运移的主通道，确定 有利的油气勘探靶区，显著提高钻探成功率。有利的油气勘探靶区，显著提高钻探成功率。 Hubbert M K (1940, 1953)：单位质量流体所具单位质量流体所具 有的机械能（位能、压能和动能）的总和。有的机械能（位能、压能和动能）的总和。 B. England W A (1987)：考虑了

28、毛细管力作用对油考虑了毛细管力作用对油 气运移的影响，将流体势表述为相对于基准气运移的影响，将流体势表述为相对于基准 面单位流体体积所具有的总势能。面单位流体体积所具有的总势能。 2)( 2 0 q P dP gz P rP dP gz P cos2 )( 1 油势剖面分布 138218298378458538618698778858938 -5 -4 -3 -2 -1 0 BYT1BYT2 SP T(s) T20 T24 T30 T32 古流体势恢复：古流体势恢复：在进行势能场分析时，应在进行势能场分析时，应 注重在三维烃源岩体和流体输导体系发育注重在三维烃源岩体和流体输导体系发育 的格架下

29、，流体运移期古流体势的模拟恢的格架下，流体运移期古流体势的模拟恢 复，以确定与输导体系相连通的最有利的复，以确定与输导体系相连通的最有利的 聚油构造。聚油构造。 古厚度（埋藏史）与古压力（压力演化史）古厚度（埋藏史）与古压力（压力演化史） 的模拟恢复的模拟恢复 2)( 2 0 q P dP gz P 构造应力场研究的主要内容是在确定各地的点应力状构造应力场研究的主要内容是在确定各地的点应力状 态态( (时间、大小和方向时间、大小和方向) )的基础上，研究在一定区域范围内的基础上，研究在一定区域范围内 各个构造活动时期的构造应力分布。各个构造活动时期的构造应力分布。 构造应力场是影响油气运移、聚

30、集乃至保存和破坏的构造应力场是影响油气运移、聚集乃至保存和破坏的 重要因素之一。重要因素之一。 构造应力场的研究无论是对划分盆地构造演化阶段与构造应力场的研究无论是对划分盆地构造演化阶段与 认识盆地构的发育规律和油气运移聚集规律，还是对油气认识盆地构的发育规律和油气运移聚集规律，还是对油气 田的开发都有十分重要的意义。田的开发都有十分重要的意义。 构造应力场控制了生油深凹陷、油气聚集带、沉降中构造应力场控制了生油深凹陷、油气聚集带、沉降中 心以及烃源岩系的展布；而在局部上，构造应力场则在一心以及烃源岩系的展布；而在局部上，构造应力场则在一 定程度上影响着含油气构造和油气田的分布。定程度上影响着

31、含油气构造和油气田的分布。 四、构造应力场四、构造应力场 应力场与油气藏形成分布的关系应力场与油气藏形成分布的关系 有机质成熟生烃的力学化学反应；有机质成熟生烃的力学化学反应； 油气运移、聚集的重要动力；油气运移、聚集的重要动力； 形成各类背斜、断层等构造圈闭；形成各类背斜、断层等构造圈闭； 形成二级构造带；形成二级构造带； 形成断层、裂缝、微裂缝；形成断层、裂缝、微裂缝； 有助于形成各种地层不整合；有助于形成各种地层不整合； 有助于形成储集层的次生孔隙带；有助于形成储集层的次生孔隙带； 有助于形成刺穿构造；有助于形成刺穿构造； 强烈应力作用可破坏油气田。强烈应力作用可破坏油气田。 盆地构造应

32、力场分析可以从盆地构造应力场分析可以从地质分析地质分析和和模拟分析模拟分析两个途两个途 径入手，其中传统的地质分析方法是构造应力场分析的基径入手，其中传统的地质分析方法是构造应力场分析的基 础，其主要是根据各种础，其主要是根据各种构造形变、岩石力学实验资料构造形变、岩石力学实验资料、生、生 物化石、同位素资料及数学解析、物理模拟、井壁崩落法、物化石、同位素资料及数学解析、物理模拟、井壁崩落法、 凯赛效应法、震源机制解释、声发射法和水力压裂法等来凯赛效应法、震源机制解释、声发射法和水力压裂法等来 对构造应力场进行定时、定向和定量。对构造应力场进行定时、定向和定量。 随着电子计算机技术的迅速发展和广泛应用，构造应力随着电子计算机技术的迅速发展和广泛应用，构造应力 场的数值模拟研究取得了长足的进展，为了解和模拟含油场的数值模拟研究取得了长足的进展，为了解和模拟含油 气盆地的古构造应力场及其发展演变特征提供了有效的途气盆地的古构造应力场及其发展演变特征提供了有效的途 径。而径。而构造应力场的有限元法数值模拟构造应力场的有限元法数值模拟就是其中的有效方就是其中的有效方 法之一，目