库车前陆逆冲带异常高压成因机制及其对油气藏形成的作用

在综述沉积盆地内异常高压形成机制的基础上, 对库车前陆逆冲带的异常高压的分布、特征及其成因机制进行了深入的探讨. 库车前陆逆冲带之西部克拉苏构造带异常高压主要分布于下第三系至下白垩统中; 构造挤压作用及其构造侵位是其异常高压形成的主要机制, 下第三系膏盐岩层的封闭也是其重要原因. 东部依奇克里克构造带的异常高压主要分布于下侏罗统阿合组, 其异常高压不是由欠压实、而主要是由生烃作用引起的, 构造应力也起了重要作用. 不同的异常压力分布和成因机制对油气藏的形成具有不同的作用. 克拉苏构造带K-E储层为一它源的异常高压系统, 成藏的条件之一是烃类(T-J烃源岩)沿断层向上运移至K-E储层, 并在其中聚集成藏, 而这一运移和聚集过程受到K-E储层异常高压系统的控制. 依奇克里克构造带异常高压封闭体系是造成T-J储层溶蚀孔隙不发育, 导致储集物性差的主要原因; 而依南2号构造T-J储层物性差是该构造缺乏石油聚集、形成天然气藏的主要原因.     

前陆盆地异常压力特征与天然气成藏模式

库车、准南和川西等前陆盆地普遍存在异常高压, 其异常高压的分布特点是：压力系数高, 分布范围和层序广; 异常高压分布层位与岩性密切相关; 异常高压分布与山前拗陷区密切相关. 库车和准南地区异常高压的形成既有不均衡压实成因又有构造挤压成因, 但在不同盆地和同一盆地不同地质时期, 各种因素所起的主导作用不同. 通过分析重点前陆盆地异常压力分布与气藏的关系及异常压力对气藏形成的影响作用, 建立了不同的天然气成藏模式：(1) 强烈构造活动使超压带内成藏(库车克拉2气田); (2) 浅部泄压、后期成藏模式(准南呼图壁气田); (3) 深部压力传递伴随天然气运移和聚集成藏(川西新场气田).     

松辽南部岩性地层油气藏成藏年代研究及其勘探意义

松辽盆地南部扶新隆起的形成时间、演化特征和油气充注时间认识不清, 一直没有公认的统一结论. 文中对扶新隆起扶余油层岩性地层油气藏自生伊利石K-Ar同位素年龄进行了研究. 在伊利石矿物分离提纯、X衍射分析和扫描电镜检测的基础上, 进行了同位素测试和年龄的计算分析. 在松辽南部“六史”演化综合分析的基础上, 剖析了松辽南部扶新隆起的构造-沉积-成藏演化特征, 认为盆地南部整个中央坳陷区油气演化和成藏的地质背景相似, 其中的长岭凹陷和扶新隆起是在青一段烃源岩进入生烃高峰后和扶余油层主成藏期后才发生明显的“隆-凹”分异, 即油气成藏发生于扶新隆起大规模隆升之前. 油藏具有上生下储、本地供源、垂向运移的特征, 澄清了以往油源主要来自长岭凹陷侧向运移的地质认识. 根据自生伊利石同位素年龄, 结合流体包裹体方法, 确定了扶新隆起扶余油层岩性地层油气藏油气充注的完整历史过程. 这一认识有助于正确评价扶新隆起和长岭凹陷及外围地区的资源潜力和勘探方向. 研究表明自生伊利石K-Ar同位素测年和流体包裹体两种技术方法的结合是追溯油气充注历史、确定油藏年龄的行之有效的方法手段.     

塔里木盆地轮南低凸起油气多期成藏动力学

根据烃源岩生烃期、封盖层与圈闭形成期、有机包裹体分析、储层沥青分析等技术综合确定了轮南低凸起区有二叠纪、白垩纪至早第三纪、晚第三纪至第四纪3个成藏期和二叠纪末期与晚第三纪至第四纪两个油气藏调整期. 综合研究表明, 早海西期形成的奥陶系大型潜山在二叠纪时为源自寒武系至下奥陶统的石油沿奥陶系风化壳顶面由南向北侧向充注成藏, 成藏后经历了二叠纪末期的改造、白垩纪至早第三纪的调整与晚第三纪至第四纪的再次充注的复杂过程, 形成了早期重质海相原生油藏和晚期原生轻质油气藏. 石炭系、三叠系、侏罗系油气藏则是奥陶系油气藏向上调整与再分配的结果, 其中, 三叠至侏罗系油气藏的形成受晚第三纪以来构造向北掀斜的影响, 源自不同烃源岩层系的油气沿断层垂向运移, 进入三叠系底部不整合面继而由北向南侧向运移和聚集成藏.     

天然气运移和聚集动力的耦合作用

以准噶尔盆地为例，利用运移和聚集动力学方法对不同时期天然气运移和聚集方向进行了综合分析，表明侏罗系天然气在白垩纪－早第三纪的运移以及二叠系天然气在株罗纪以来的运移受控于沉隆过程所决定的流体压力（包括异常压力）和毛细管力，而侏罗系天然气在晚第三纪至今的运移以及二叠系天然气在三叠纪的运移受控于构造应力，据此指出了准噶尔盆地天然气运移和聚集的有利地区。研究表明在构造稳定早期，流体压力、重力、毛细管力是影响流体势的3个主要动力机制；而在构造强烈活动时期，由于强烈构造挤压引起流体压力骤增对天然气运移的作用远远大于重力和毛细管力的作用，故构造应力起主导作用。     

深盆气-成岩圈闭: 以鄂尔多斯盆地榆林气田为例

在鄂尔多斯盆地榆林气田的上倾部位, 不存在构造、地层和沉积岩性圈闭条件. 应用偏光显微镜、荧光显微镜、包裹体均一温度、拉曼光谱测试等手段研究了成岩作用的历史, 揭示出三期地质流体的活动, 分别发生在晚三叠世、晚侏罗世和早白垩世末期, 并发现圈闭的形成明显受成岩作用影响. 在第一和第二期流体作用期间, 酸性流体进入了储层, 引起溶蚀和胶结作用, 储层的孔渗条件得到一定程度的改善, 但是此后盆地的再次沉降引起的再压实作用使得储层致密化. 到早白垩世末期, 盆地内古生界主力气源岩进入大规模生排期, 气田上倾部位的气水过渡带内胶结作用继续进行, 进一步降低了孔隙度和渗透率. 榆林气田的成藏机理因此发生了从深盆气到成岩圈闭的转换, 有利于较长时间地保留天然气.     

沉积盆地泥质岩石的水力破裂和幕式压实作用

近年来,沉积盆地中幕式流体活动是人们十分关心的热点问题,其主要活动形式有伴随泥或盐底劈活动,沿先存断裂系统突破和水力破裂.水力破裂(Hydrofracturing)是低渗的泥质岩石中幕式流体活动的主要途径之一,它是由于孔隙空间中流体压力的增大而导致泥质岩石内的破裂,这种破裂面通常形成于异常高的流体压力背景.水力破裂大大改善了沉积物的渗透性,这样孔隙中流体的流动远远大于没有水力破裂时的情形.因此,低渗泥质岩石中的水力破裂不仅影响油气的运移,而且还影响沉积物的压实作用迄今为止,水力破裂现象已经在世界上的许多沉积盆地中见到,如墨西哥湾盆地北海盆地以及我国的莺歌海-琼东南盆地.但有关水力破裂的定量模拟的文献极少,与之相伴生的幕式压实作用也很少提及.     

和田河气田碳酸盐岩气藏特征及多期成藏史

根据气源对比研究, 认为该区气藏的主要气源岩为寒武系烃源岩. 在烃源岩演化和构造演化研究的基础上, 结合该区气藏储层沥青薄片分析和流体包裹体均一温度研究, 认为气藏主要有3个形成期. 第1期为晚加里东期, 寒武系烃源岩生成的油通过断层以液相形式向上运移至奥陶系碳酸盐岩储层中聚集, 成藏后由于地壳抬升, 该油藏被破坏; 第2期为晚海西期, 寒武系烃源岩到生凝析气阶段, 由于断裂活动切穿至二叠系, 烃类以液相形式进入奥陶系储层, 可能圈闭条件不好, 没有大规模成藏; 第3期为喜山期, 由于挤压应力的作用, 和田河气田两侧断裂活动剧烈, 形成现今的断垒构造, 寒武系烃源岩到生干气阶段, 烃类以气相形式向上运移至奥陶系和石炭系储层, 形成现今的大气藏.     

煤成油排驱主要制约因素

煤成油的排驱是指煤在热成熟作用过程中,生成的烃类物质在某种动力的驱动下从煤层母体排出至输导层的过程。煤所生烃类排出母体一方面取决于煤所具有的固有内在属性,它包括两个含义:其一是煤原始生烃潜力,它决定了煤中烃类达到含油饱和度的难易程度;其二是煤分子排列格架及分子质点表面性质,它决定了烃类储存空间大小与烃类流动的难易程度。另一方面,外生地质营力的存在是煤层发生排烃作用的必要条件。适当的构造挤压应力及存在通过源岩的输导层（如断裂、层理面、剥蚀面等）以便形成差异应力,为烃类排驱与运移提供了外在条件,这两方面缺一不可。吐哈盆地煤成油的排驱亦正是煤内在属性与外部构造挤压力共同作用的结果。     

塔里木盆地克拉通区油气藏形成主控因素与油气分布

塔里木盆地克拉通区位于盆地腹部, 主要发育寒武系海相烃源岩, 其次是中、上奥陶统海相和石炭-二叠系海陆过渡相烃源岩. 烃源岩分区、分期成熟, 形成不同时期的多个供烃中心. 克拉通区经历了多期构造运动, 形成多个古隆起. 不同时期有效供烃中心与古隆起相匹配是控制油气藏形成与分布的最主要因素, 古隆起具有多期油气充注历史, 并经历了多期调整甚至破坏, 有效供烃中心周围的古隆起及其斜坡区最有利于油气聚集, 油气相态与供烃中心演化历史有关. 海西晚期是塔里木盆地克拉通区最广泛的成藏时期, 毗邻烃源岩、保存条件良好的原生油气藏是勘探的最有利目标; 区域盖层之下、断裂带周围、不整合面上和下油气最富集; 石炭系砂岩、奥陶系风化壳岩溶、内幕碳酸盐岩储层是油气聚集的主要层段; 石炭系、志留系砂岩尖灭油气藏、碳酸盐岩缝洞型岩性油气藏是进一步勘探的主要对象.     

深部岩石圈温压条件下烃类存在的实验研究

在密闭体系中压力高达3 GPa, 温度高达700℃的条件下进行了褐煤加水的模拟实验, 分析了实验产物中的烷烃生物标志化合物的变化规律, 并讨论了高压高温对有机质演化的影响. 实验结果表明, 高压抑制了液态烃的生成, 使高峰值后移; 相同压力条件下, 温度升高有利于有机质的成熟演化; 压力增加会抑制或延迟油气的生成和有机质成熟. 高碳数烷烃在地幔高压力条件下仍可以存在, 这不仅突破了“生油窗”的传统概念, 而且还加深了在异常高压高温区寻找油带富集区的认识.     

库车煤成烃前陆盆地冲断带大气田形成的控制因素

库车拗陷是一个发育中生界三叠至侏罗系煤地层的前陆盆地, 通过对库车拗陷煤成烃前陆盆地的研究认为, 含煤地层的烃源岩丰度高、厚度大, 具有以生气为主的母质类型, 能够提供充足的气源; 其次, 尽管以挤压为主的前陆逆冲断裂带十分复杂, 但仍能形成完整的大型的构造圈闭, 同时逆冲断裂带是沟通深部源岩的通道; 而上部地层发育优质的膏泥岩盖层是大气田形成的关键. 受前陆盆地控制的源岩生烃史和前陆逆冲带的发育过程, 决定了大气田具有晚期成藏的特征.     

克拉2气田天然气地球化学特征与成藏过程

在克拉2气田大量的天然气组分和组分的碳同位素以及其他分析资料的基础上, 讨论了克拉2气田天然气的地球化学特征、来源、成因及成藏过程. 克拉2气田天然气组分偏“干”, 干燥系数近于1.0, 且碳同位素明显偏重, 如δ ¹³C₁均值为-27.36‰, δ ¹³C₂均值为-18.5‰. 综合分析认为, 库车油气系统腐殖型天然气主要来源于三叠和侏罗系烃源岩, 并且侏罗系烃源岩的贡献可能要大于三叠系. 克拉2天然气组分偏干、同位素偏重的主要原因是克拉2天然气为腐殖型烃源岩为主的晚期阶段聚集的产物, 同时也受异常高压的影响. 结合源岩生烃史和构造发育史, 可将克拉2气田的成藏概括为两次充注、两次调整(破坏)的形成过程, 即喜山早期油气充注、破坏过程和喜山晚期的天然气充注、调整过程.     

油藏地球化学的理论与实践

油藏地球化学(Reservoir Geochemistry)是80年代中后期在国际上新兴的一门石油地球化学分支学科,是地学与石油工程学之间的边缘交叉学科.它主要采用现代地球化学分析测试技术,结合各项工程作业资料直接研究油藏中流体和矿物的相互作用、油藏流体的非均质性分布规律及其形成机理,探索油气充注、聚集历史与定位成藏机制,成为理论性和实践性都很强的应用有机地球化学的一个分学科,构成本世纪末有机地球化学领域的一个新的学科生长点。     

火山活动对沉积有机质演化的影响及其油气地质意义——以辽河盆地东部凹陷为例

异常热作用(如火山喷发、岩浆侵入)对沉积有机质演化的影响已被广泛地受到重视,目的在于了解这种热烘烤所引起有机物质化学结构的变化,从而对煤和石油的演化能获得较好的认识.研究表明,这种异常热作用对油页岩的主要影响则表现为石油烃的生成以及其从邻近岩层的排出,残留烃具有高芳香度的特征.本文以我国辽河盆地东部凹陷下第三系烃源岩为研究对象,首次揭示了该区域早第三纪火山活动对油气生成、聚集的影响.     

流体地球化学进展及其在地震预测研究中的应用

地震预测是仍未解决的世界性难题.流体地球化学是地震预测的潜在手段之一,近年来得到了较为广泛的认可与运用.地震的孕育和发生过程始终伴随着地下物质运移、能量传输和条件改变,从而导致流体中元素和同位素的迁移与演化,进而形成地表可观测到的流体地球化学异常.活动断裂带是地震多发区,同时也是深部流体运移和释放的有利通道.活动断裂带流体的地球化学特征对地壳应力、温压条件和渗透率的变化极其敏感,可以作为指示构造或地震活动的良好指标.流体地球化学与断裂活动的密切关系使得流体地球化学不仅在地震预报中发挥着重要作用,也是解释地震过程中物质来源、能量交换和条件变化的有效手段.此外,新的地球化学分析技术的迅速发展,使其在研究地震前兆机理和地震物理过程中发挥越来越重要的作用.本文在综述近年来流体地球化学在地震预测领域研究进展的基础上,结合自身团队的研究结果和认识,提出未来地震地球化学研究的发展方向.     

库车拗陷的油气成藏期

以侏罗系和三叠系两套陆相烃源层的地球化学对比为基础, 确定库车拗陷的天然气属煤型气, 主力气源岩是中、下侏罗统煤系; 主力油源岩则是上三叠统湖相泥岩. 库车拗陷中生代缓慢沉降, 而在晚第三纪急剧下沉, 导致5 Ma以来侏罗和三叠系烃源岩快速深埋、急剧演化到高成熟、过成熟阶段. 三叠系烃源岩晚到23~12 Ma的中新世早期才进入生油高峰, 而侏罗系则晚到5 Ma以来、特别是2.5 Ma以后才进入生干气期, 这是库车拗陷烃源岩热演化的一大特色. 提出了库车拗陷两期成藏、晚期聚气的模式, 其特点是: 主力油气藏往往油、气不同源, 油藏形成早, 气藏形成晚; 早期以油相作长距离侧向运移, 晚期以气相作短距离垂向运移, 也有侧向运移; 拗陷南、北侧圈闭形成时间有早有晚, 从而形成南油北气, 油在外环, 气在内环的分布格局. 虽然库车拗陷天然气成藏很晚, 但十分有利于大气田的保存.     

基于界面追踪的黏弹性流体微观流动模拟

特高含水期后期,地层剩余油主要以油膜、盲端残余油等形态存在,水驱开发效果变差,采用黏弹性流体驱替是当前提高采收率的有效方法.为探索黏弹性流体驱替残余油的水动力学机理,基于N-S方程模拟黏弹性流体在微孔道内流动.采用Oldroyd-B本构方程描述流体的黏弹性,运用相场方法实时追踪驱替过程中两相界面.分别研究壁面油膜在黏弹性流体驱替下的运动和变形,黏弹性流体对盲端残余油的驱替效果,并分析残余油微观受力状况.采用有限元方法对模型进行求解,并验证模型与求解的正确性.研究结果表明:黏弹性流体可以有效驱动壁面油膜运动,相同注入流量下,黏弹性流体作用于壁面油膜上的水平应力差远大于水;作用于油膜上的法向应力分布不均匀导致油膜发生较大变形.同时黏弹性流体在盲端内的波及边界更深,有利于引发盲端残余油的运动,提高残余油采收率.黏弹性流体驱替对水湿油藏开发增产效果更明显.该研究初步揭示了黏弹性流体驱替残余油的水动力机理,为油田三次采油提供有效指导.     

云开隆起西缘大型剥离断层的发现及意义

云开隆起与钦州凹陷接合带的构造认识是华南地质构造研究中一个十分引人注目的问题,其主要构造认识有:①博白-岑溪深大断裂:②地体构造边界:③同生沉积断裂,并认为该断裂自早古生代就已孕育,加里东运动后,东侧形成云开隆起,从志留系到寒武系发育加里东递增变质带,即从区域浅变质岩到混合岩、混合花岗岩逐渐过渡;西侧形成钦州海西残余地槽,该地槽在海西末期封闭.此外,还存在下列地质问题:①寒武系、奥陶系、志留系以及部分泥盆系地层的缺失或变薄原因;②上述地层在缺乏生物地层年代证据时,如何准确地划分它们的时代;③下古生代地层变质、变形作用发生的构造背景;④如何评价加里东递增变质带;⑤地层的变质、变形特征及其构造、岩石组合关系.     

大陆俯冲带流体活动和元素迁移:大别-苏鲁超高压变质岩和变质脉的研究

大别-苏鲁超高压变质岩和变质脉的岩石学及地球化学研究表明,在大陆俯冲带流体-岩石反应过程中,伴随着显著的元素迁移和同位素分馏.大别-苏鲁造山带高压脉中单矿物(如金红石和多硅白云母)具有明显的生长环带,指示变质脉是流体-岩石相互作用的结果.较高的流体/岩石比和强烈的二者相互作用是导致Nb-Ta迁移和分异的主导因素.对中国大陆科学钻探主孔石榴橄榄岩、榴辉岩和变质脉的Li和B同位素地球化学研究,表明在陆壳深俯冲和折返过程中Li和B发生了明显的分馏且表现出不同的地球化学行为.富集Si,Al,Na,LILE(如Rb,Ba和Sr)和HFSE(如Nb,Ta和Ti)的高压变质脉的存在以及不同岩性接触带高度变化的地球化学特征指示,在峰期超高压变质条件下可能形成了超临界流体,它对微量元素的迁移起到了非常重要的作用.