第28卷 第2期
O I L &G AS GE OLOGY 2007年4月
收稿日期:2007-01-09 作者简介:陈红汉(1962—),男,教授、博士生导师,沉积盆地含烃流体地质、成岩矿物流体包裹体系统分析 基金项目:国家自然科学基金项目(40372068)资助
文章编号:0253-9985(2007)02-0143-08
油气成藏年代学研究进展
陈红汉
(中国地质大学资源学院石油系,湖北武汉430074)
摘要:总结了国内外主要油气成藏定年技术和方法,并对其优、缺点做出了评述,认为油气成藏年龄确定已由过去的地质间接确定方法为主,发展到今天多种放射性同位素直接测年的新阶段;其中,在配备电子倍增器和UV 激光纯化系统的高灵敏度质谱仪上,开展流体包裹体与自生钾长石A r 2A r 定年相结合的方法,实现了微区、微量和多期次油气充注精确定年,对叠合盆地油气成藏动力学建模和次生油气藏勘探均具有重要意义。同时指出,油气成藏年代学研究不仅需要多学科的交叉、渗透,而且需要发展更加具有代表性的成岩矿物定年和多种定年结果相互验证,为正确揭示不同盆地油气成藏年龄提供可靠依据。
关键词:油气成藏年代学;流体包裹体;自生钾长石;A r 2A r 定年中图分类号:TE11213 文献标识码:A
Advances i n geochronology of hydrocarbon accum ul a ti on
Chen Honghan
(Depart m ent of Petroleu m Geology,Faculty of Earth Resources,China University of Geosciences,W uhan,Hubei Province,430074)
Abstract:Thr ough su mmarizing the dating techniques and methods commonly e mp l oyed in geochr onol ogy of hy 2dr ocarbon accu mulati on and evaluating their advantages and disadvantages,it is suggested that the indirect dat 2ing of hydr ocarbon accu mulati on thr ough geol ogical methods be rep laced by direct deter m inati on of hydr ocarbon charging ages thr ough radi oactive is ot ope app r oaches .By using highly sensitive mass s pectr ometer equi pped with electr on multi p lier and UV laser p r obe syste m ,an integrated method of fluid inclusi on with A r/A r dating of au 2thigenic K 2felds par overgr owth has been successfully app lied in p recise dating of multi p le 2phase hydr ocarbon charging of s mall a mount in s mall areas,bearing significance for the kinetic modeling of hydr ocarbon m igrati on and accumulati on and the exp l orati on of secondary reservoirs in superi m posed basins .
It is als o worthy of note
that the geochr onol ogy study of hydr ocarbon accumulati on needs not only the intersecti on and inter penetrati on of multi p le disci p lines,but als o the devel opment of more rep resentative diagenetic m ineral dating methods that could be validated by the results of many other dating techniques,thus p r oviding reliable bases f or hydr ocarbon accu mulati on dating in different sedi m entary basins .
Key words:geochr onol ogy of hydr ocarbon accumulati on;fluid inclusi on;A r/A r dating of authigenic K 2felds par overgr owth
1 概述
地质流体演化是一种多因素耦合的、复杂的动力学过程;要“动态”地分析这个过程,就必须研
究流体作用随时间的变化。过去,学者利用各种
方法确定流体流动和流体-岩石相互作用的相对
时序,或运用本构模拟的方法正演其过程,都存在确定过程随时间的变化速率问题。只有能够测定出其流体流动和流体-岩石相互作用时间,就
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石油与天然气地质第28卷
有可能构筑更加切合实际的、可预测性的动力学演化方程。
油气从烃源岩—圈闭的成藏历史是一个漫长的微观过程。油气成藏的生-储-盖匹配关系就是从地质过程和宏观角度研究油气赋存的时-空约束条件。从烃源岩进入生烃门限“深度”,到含油气系统分析中烃源岩开始大量生烃的“关键时刻”,反映了石油地质学对“时间”概念理解的深化[1～3];而明确强调油气生成、运移和聚集过程随时间的演变关系[4],更深入研究烃源岩排烃速率、油气运聚效率以及次生成藏和叠合盆地多期成藏机制,则体现了当今油气成藏动力学研究前沿领域中的一个发展趋势———油气成藏年代学[5]。
然而,迄今除了一些沥青中含有微量的U2Pb, Rb2Sr和S m2Nd以及自生钾长石和伊利石等矿物中K/A r和A r/A r放射性元素可供测年之外,大量与油气直接相关的低温成岩矿物,如石英、方解石、石膏、白云石等自生矿物还不能精确定年,严重制约了油气成藏年代学的发展。但随着配备电子倍增器的高灵敏度质谱仪(如MM-1200和MM-3600)的问世和小型化激光纯化系统的建立[6,7],可实施成岩矿物的微区、微量分析,为油气成藏年代学的发展奠定了基础。
由于油气本身尚未发现可供测年的对象,传统确定油气成藏时期主要是根据构造演化的阶段性分析,结合烃源岩生烃史的方法来确定其油气成藏时期。尽管在一定程度上满足了当时的需要,但这些方法都比较粗略、以定性分析为主、缺乏直接测定依据,难以确定叠合盆地多期成藏的时期。
为此,第二届国际地质流体大会将沉积盆地和造山带流体流动和流体-岩石相互作用的定年列为一个重要主题[8]。除了过去发展的磷灰石裂变径迹(AFT A)、流体包裹体(F I)、Rb2Sr和Pb2Pb 放射性同位素以及碳、氧、硫稳定同位素方法之外,还提出了根据化学再磁化作用确定与有机质成熟作用相关的烃源岩成岩过程的绝对年龄、根据烃类充满度成图方法确定油气运移的时间、运用放射性同位素(K2A r)和稳定同位素(δ18O)并结合埋藏史分析确定断层排替和流体运动的时间、根据自生钾长石和伊利石K2A r校正年龄确定水-岩相互作用的时间、运用沉积学及成岩作用和地球化学方法结合埋藏事件综合确定流体历史的一系列新方法。第三届国际地质流体大会集中于古地磁定年(磁铁矿、磁黄铁矿化学剩磁定年)、U2 Pb法定年,以及流体包裹体空间分布与流体历史重建[9,10]。第五届国际地质流体大会提出了运用流体包裹体与高空间分辨(10-20μm)的UV激光剥蚀A r2A r定年结合方法,获得温度-成分-时间(T2X2t)数据来约束流体流动过程[11],从而真正实现了对不同期次(含烃)流体活动的定年。
2 油气成藏年代学方法
211 油气成藏时期确定方法
赵靖舟和李秀荣(2002)总结的油气成藏时期的确定方法有[12]生排烃史法、圈闭形成时间法、饱和压力-露点压力法、油藏地球化学法、有机岩石学法、油气水界面追溯法和流体包裹体均一温度-埋藏史投影法。岳伏生等(2003)对这7种方法的有效性和不确定性给予了评述[13]。这些方法有一个共同的特点,即均不是直接测定油气成藏的年龄,而是通过其他地质过程参数间接地确定油气的成藏时期,必然会存在诸多不确定性和误差。
212 油气成藏同位素年龄测定方法
21211 微量和稀有金属同位素定年法
利用原油、沥青和干酪根中微量金属U2Pb, Pb2Pb,Rb2Sr,S m2Nd和Re2O s体系的同位素分析方法来获得油气生成、运移的年龄,是成熟的放射性同位素方法在石油地质学中的应用,其关键是样品中放射性同位素的富集与分离。目前只是做到了沥青和干酪根样品中放射性同位素有效分离,原油中的分离还存在困难,从而限制了该方法的推广。
John等(1990)最早运用U2Pb法获得了沥青脉的形成年龄[14]。该方法定年较其他体系的优越性是铀的两个放射性同位素为238U和235U,分别衰变成两个铅同位素子体206Pb和207Pb。通过这两个衰变系列,可以获得3个年龄值(206Pb/207Pb,207 Pb/235U和206Pb/238U)。这些年龄值的差异可以指示在同位素平衡以后该体系受到干扰的程度[15,16]。
Rb2Sr,S m2Nd和Re2O s稀土元素体系在多数情况下的化学性质是不活泼的,这使得这些同位
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素体系可以保持良好的封闭状态,从而可以获得古老的年龄[17～21]。Zhang等(2001)分别运用U2Pb法,Rb2Sr法和S m2Nd法获得准噶尔盆地乌尔禾沥青、塔里木盆地志留系沥青年龄[17～19]。
21212 自生伊利石K2A r定年法
原则上讲,含钾矿物均可以作为K2A r定年的测定对象。因此,沉积岩中适合于测定的对象很多,如云母类、长石类、海绿石、伊利石等。但是,由于埋藏成岩作用的改造,一些含钾矿物形成以后,钾和氩的封闭体系往往被破坏,不适宜用于定年。含油气储层中自生伊利石K2A r定年确定油气成藏年龄基于以下两个假设条件:1)自生伊利石沉淀之后钾和氩保持封闭体系,即没有钾和氩的加入,也没有钾和氩的逃逸;2)油气进入储层之后,伊利石沉淀便会终止,由此获得的年龄为油气成藏的最早年龄。
国外在20世纪80年代发展了该技术,并成功地应用于北海油田的成藏年龄确定[22～24];国内从20世纪90年代开始运用此方法测定油气储层中自生伊利石年龄,获得了一些具有参考价值的年龄数据[25～31],在单一成藏期次盆地,如松辽盆地大庆油田北部,与上述其他成藏时期确定结果吻合较好[27];但在发育多期成藏的叠合盆地,如塔里木盆地哈得逊油田,则存在矛盾,运用K2A r法获得的这年龄值为290～240Ma(二叠纪),运用包裹体均一温度(100～120℃)-埋藏史投影法获得原油进入储层的时间为第三纪[30]。当然,还有一种解释:自生伊利石年龄记录的应该是最早一期油气到达哈得逊油田的油气,而储层中包裹体反映了的是晚期充注的油气,只是由于我们尚不能很好地将自生伊利石与不同充注期次的油气联系起来,所以K2A r法反映不了多期充注年龄。
储层中自生伊利石的生长需要富钾的碱性水介质环境。当油气注入储层后,能否使伊利石的生长终止还存在争论。Karlsen等(1993)认为石油注入储层后,自生伊利石可能同石英加大作用一样并不一定终止[32],这是因为储层常常并非100%地为油气所饱和,只要其中还存在孔隙水介质,各种水-岩相互作用就不会完全停止。
另外,从砂岩分离出小于2μm的伊利石样品,经过高梯度强磁去杂之后也常常是混有母岩带来的伊利石,使得一些样品的测定年龄与地层本身的年龄相当或更老。后期的绿泥石化作用也有可能造成自生伊利石中的钾、氩丢失。因此,在运用K2A r法定年时要注意这一点。
21213 自生伊利石A r2A r定年法
与自生伊利石K2A r定年法相比,自生伊利石
A r2A r法定年表现出的优势体现在:1)精度提高;
2)样品用量减少;3)40A r/39A r法能提供更加丰富的信息,包括矿物的缺陷、伊利石生长的多期性、受热历史等关于矿物结晶和埋藏史方面的信息。该方法的缺陷在于:1)由于需要进行核辐射,因而需要解决核照射带来的A r原子反冲丢失;另外,该方法测试周期长,还存在粉末样品包装和放射性安全、以及如何分离和判别自生伊利石并对其定年等一系列问题[33]。
213 捕获油包裹体的自生钾长石Ar2Ar定年法
依据储层成岩矿物和裂纹捕获的烃类包裹体(油包裹体、含溶解轻烃盐水包裹体)产状、荧光颜色、均一温度以及与烃类包裹体同期的盐水包裹体均一温度、盐度系统检测,不仅能够划分油气充注期次,而且还能有效地区分这些包裹体捕获的相对序次[34～36];再将给定今埋深样品的各期次盐水包裹体平均均一温度“投影”到标有等温线的埋藏史图上,对应于时间轴上的年龄即代表油气充注储层的年龄[2,8,9,35]。这是当前应用最多、也最为简便的一种确定油气成藏年龄的方法。作者曾经采集东营凹陷187块流体包裹体样品,运用该方法获得3个洼陷的三期油气充注时期:第一期34～24Ma;第二期1318～810Ma;第三期810～0Ma[37](图1)。
然而,该方法存在诸多不确定性[38～40]:①埋藏史图等温线需要预选获得古地温梯度;②剥蚀厚度恢复极大地影响到埋藏史精度;③储层中流体包裹体均一温度记录的是热流体“瞬间”温度,此温度常常高于储层在传导型温度场下的“背景”温度,由此造成“投影”获得的年龄偏年轻。对于那些发生穿层流体流动的地区,由于盐水包裹体均一温度远远高于埋藏史图上标注的最高温度,从而造成不能运用此方法获取油气充注年龄。
为此,Mark等(2005)在前人成熟的钾长石A r2A r法定年[41～44]基础之上,提出了流体包裹体分析与自生钾长石A r2A r定年相结合的方法[45],
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图1 东营凹陷流体包裹体确定油气充注时期
Fig11 Dating results of petr oleu m charging deter m ined by fluid inclusi on method in Dongying dep ressi on
由此获得的温度-组分-时间(T2X2t)数据能够有效约束不同期次、不同组分流体流动的时间[11]。
该方法分3个步骤(图2):一是采集砂岩样品制成100～200μm厚度的双面抛光薄片,在偏光显微镜和荧光显微镜下对钾长石加大边中发育的油包裹体和盐水包裹体产状进行描述,在冷-热台下测定各期次油包裹体荧光颜色和均一温度、同期盐水包裹体均一温度和盐度。二是利用同一块砂岩样品250～300μm厚度的双面抛光薄片,通过偏光显微镜、透射电镜(TE M)、扫描电镜(SE M)和冷-热阴极发光(C L)等手段,对发育油包裹体和盐水包裹体的钾长石次生加大边产状进行描述,以获取自生钾长石分布区带图,并送中子活化室照射。三是选取自生钾长石次生加大边中发育
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图2 流体包裹体与自生钾长石A r 2A r 法相结合的
定年研究流程[6,7,
44,45]
Fig 12 Dating fl o w chart of fluid inclusi on technique integrated with authigenic K 2felds par A r/A r method
油包裹体和盐水包裹体两侧的合适剥蚀格。UP -213小型UV 激光纯化系统给出的空间分辨率为:
剥蚀格宽度小于20
μm ,融蚀点直径小于10μm [11,46]
。对选定的靶区经过UV 激光融蚀微区提取足够的A r 量,打入配备电子倍增器高灵敏度质谱仪,从而获得各微区的A r 2A r 年龄,误差±215Ma 。将各期次油包裹体两侧剥蚀带的A r 2A r 年龄算术平均值作为其该油包裹体的捕获年龄,如此就实现了不同期次油包裹体的精确定年
[11,45]
。
将流体包裹体-自生钾长石A r 2A r 定年与烃源岩和圈闭储层精细埋藏史结合起来,就能够为
生烃排史与充注史之间架起一座“桥梁”
(图3),揭示了北海207/1a -5井区生烃史与充注史之间约33Ma 的时间“延迟”现象[45]
。北海207/1a -5井区的这种关系揭示烃源岩生烃时间为116～83Ma,而圈闭储层充注时间为83～71Ma,石油从三
叠系烃源岩中排出(116Ma ),到进入白垩系储层
中(83Ma )运移过程花费了33Ma;自71Ma 以来,尽管地层总体呈深埋趋势,但油包裹体检测和同期盐水包裹体均一温度证实白垩系圈闭储层中油气充注过程已经停止,地层温度呈下降趋势
(108℃下降到<50～60℃)[45]
。
由此提出了一个问题:如何理解一个盆地的油气成藏期与油气充注期?按传统观念,油气成藏期是指油气开始生成并运移到圈闭中聚集的整个时间;而油气充注期专指油气进入圈闭储层聚集成藏这段时间。对于烃源岩附近和被烃源岩包裹的透镜体油气藏,其油气成藏期与充注期基本上是一致的;对于运移距离比较远的,甚至通过断层、不整合长距离运移而聚集的油气藏,其成藏期开始时间要比充注期早得多,二者有可能部分重叠,也可能根本不重叠;对于次生油气藏,其充注期取决于先期聚集油气圈闭的破坏作用,肯定要比成藏期来得晚。
无论是对圈闭含油气性评价还是油气成藏动力学过程描述,油气成藏期的时间概念比较模糊[47,48]。建议采用“烃源岩排烃期”和“圈闭充注期”。油气从烃源岩—圈闭这段时间称作“油气运移期”。考虑到次生油气藏的特殊性,不妨增加一个“次生油气藏成藏期”概念,且专指原生油气藏破坏至再聚集阶段。
需要指出的是,尽管40A r/39
A r 法实现了分步升温释氩,克服了常规K 2A r 法的许多缺点,能够对前寒武系至第三纪这种长时间的、多期流体事
件定年[44],但要获得一条极其平坦的40A r/39
A r 曲线并不容易。测试时,除了需要找到发育捕获油包裹体的自生钾长石之外,更为重要的是要注意在后期成岩过程中,钾长石加大边中的K 是否发
生流失[11]
。判别其处于非扰动体系的年龄谱准则可概括为:1)具有3个以上相连的一致年龄坪,并
具有超过50%的39A r 释放量;2)39
A r 析出量超过50%时,能获得好的高温坪;3)与坪对应的氩同位素可以构成良好的等时线,其等时线年龄与坪年龄基本一致,其截距值与大气氩比值相差不大。满足所有这些条件的样品,一般可以认为它所代
表的岩石具有简单地质热历史,40A r/39
A r 保持一
个非扰动的封闭体系[16]
。另外,该方法因需要中子活化,测试周期一般需要一年左右,成本也很高,这都在一定程度上影响其推广。
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图3 流体包裹体～自生钾长石A r2A r定年与烃源岩
热史、圈闭储层埋藏史耦合关系
Fig13 The coup ling relati onshi p s a mong fluid inclusi on dating,authigenic K2felds par A r/A r dating,ther mal hist ory of s ource r ocks,and burial hist ory of
bounded reservoirs
3 需探索的定年方法
311 热释光与ESR定年法
沉积岩盆地中最为常见的、与油气成藏密切相关的成岩矿物包括石英、长石、方解石等,其本身没有放射性,但在埋藏成岩阶段会接受环境中的放射性核素铀、钍、钾辐射作用,使得这些矿物晶体以内部电子转移或晶体结构的局部应变来储存各类辐射作用所带来的能量。同时,这些矿物晶体一旦经历某种热事件,又能以光子的形式释放其能量,当受热程度达到或超过一定的温度时,其储存的辐射能量将全部释放,从而让计时归零。由于核素的半衰期常常远大于所测样品的年龄,由此认为辐射剂量强度在成岩矿物接受辐射时段内恒定不变。由此可以建立标本的累加剂量正比于标本自最近一次受热或光达到一定程度的激发后所经历的年代。这就是热释光定年的基本原理[49,50]。最为常见的是测定自生石英的热释光年龄[50,51],但存在一个自生石英样品分离问题,至今没有很好地解决。
与热释光原理相似的是ES R(Electr on Sp in Res onance)定年[52]。ES R定年是基于测量样品中不成对电子的数目从而测定样品年代的一种物理方法。不成对电子是由于样品曾受α,β和γ等射线辐照,电子被激发,且被样品晶格中的缺陷俘获所产生。每个缺陷只能俘获一个电子,已经俘获电子的缺陷称为顺磁中心。不成对电子的磁矩在外磁场中定向排列,在一定频率的微波场中跃迁,使样品中的顺磁中心总数可以被测定,而顺磁中心总数是与样品所经受的辐照时间有关,由此可测定样品的年龄。常选做ESR定年测定的矿物包括石英[53]、方解石[54]等,但同样存在一个样品分离,以保证测定的样品为纯自生矿物;石英脉和方解石脉均是理想的ES R定年样品,但迄今对方解石脉的ES R信号特征及其测量条件目前尚没定论。
312 磷灰石(U2Th)/He定年
磷灰石(U2Th)/He定年技术原理是根据磷灰石颗粒中U和Th衰变产生He发展而来的。通过测量磷灰石样品中放射性He,U和Th的含量,就可以获得(U2Th)/He的年龄[55～58]。
磷灰石(U2Th)/He定年技术有效地记录了样品经历较低温度范围(40～85℃)的时代与温度信息,适合于不整合油气藏定年。与其他方法,譬如钾长石A r/A r法和裂变径迹技术结合起来,可得到更为详细和准确的冷却历史。但该方法尚存在一些问题:1)磷灰石样品的标准问题;2)He的复合扩散机理问题;3)各实验室数据的可比性;4)定年矿物内小包体对年龄的影响等[59]。
313 A lpha反冲径迹定年
A l pha反冲径迹年代学的原理是矿物中U和Th及其原子核进行α衰变释放出α粒子时,剩余重核受到反冲而产生辐射损伤。在适当条件下经化学蚀刻,这些辐射损伤成为在光学显微镜下可观测的核径迹。通过建立适当的蚀刻模型和定年模型,计算径迹面密度和体密度,并测量U和Th 含量,便可得到年龄[60]。该方法的特点是可以确定较年轻的时代(百万年至数百年),故对来自于第四纪火山岩云母的α反冲径迹定年,可以成为火山灰年代学和海域第四纪成藏定年的有力工具。
4 结束语
随着我国油气成藏动力学研究和叠合盆地油气勘探不断深入,多期次油气充注过程和次生油气
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藏成因成为当前理论与实践研究的热点领域。而油气成藏年代学将从“时间”约束角度,为油气成藏动力学建模和圈闭有效性评价提供更加科学的决策依据。然而,油气成藏年代学研究方兴未艾、任重道远,不仅需要多学科的交叉、渗透,而且依赖于集成性的高科技手段和大量的实践。基于放射性同位素地球化学直接测年、激光微区微量纯化系统和高精度的质谱仪的应用,代表了油气成藏年代学发展方向。发展适用于碳酸盐岩、碎屑岩储层常见成岩矿物,如石英、方解石等定年技术,尽管还处于探索阶段,但具有不可估量的潜力。而多种定年结果相互验证,定年结果与地质条件的相互印证,是正确揭示不同盆地油气成藏年龄的可靠途经。
当前,鉴于放射性同位素测年周期长、成本高、多种尖端仪器流程复杂,建议建立现有的油气成藏年代学数据库,并大力发展集成性定年综合实验室,以此推动沉积盆地油气成藏年代学不断向前发展。
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(编辑 高 岩)
第一章石油、天然气和油田水 ◆教学目的：了解石油、天然气和油田水的化学组成及物理性质，使学生对本课程所讨论的物质对象有一些基本的认识，为后续章节的学习打好基础。 ◆教学重点和难点：重点是油、气的化合物组成和油田水的特征及水型。难点是石油的组分组成和生物标记化合物、天然气的相图以及油气的同位素分布及其石油地质意义。 ◆主要教学内容及要求： 主要教学内容： 石油的概念；石油的组成——元素、化合物、馏分、组分等；石油的分类；海陆相石油的区别；石油的物理性质。（石油工程专业适当补习相关有机化学内容） 天然气的概念（广义和狭义）；天然气的产出类型；天然气的组成——烃类和非烃类组分；天然气的物理性质。 稳定同位素的概念及表示方式；同位素的分馏作用及分馏效应；油、气的稳定同位素组成——主要是碳和氢，硫、氮、氧作简要介绍。（石油工程专业只讲碳、氢同位素分布的表示及油气中碳、氢同位素的分布范围） 油田水概述；油田水的产状，包括贮存状态、与油气的位置关系；油田水的来源；油田水的化学成分及矿化度；油田水的水型；油田水的物理性质。 要求学生了解石油、天然气、油田水的专业概念，理解石油不同化学组成（元素、化合物、组分、馏分）之间的区别与联系，掌握油、气主要物理性质（比重与密度、粘度、溶解性）的主要影响因素及其变化趋势，明确油、气没有确定的物理常数，化学组成是决定其物理性质的本质因素。了解组成油气的主要元素碳和氢的同位素变化特征。了解油田水的基本特征，掌握油田水的苏林分类及油田水的主要水型。特别是温度和压力（涉及地面与地下不同环境）对油气物理性质的影响必须讲深讲透，讲清同位素分馏效应，为后面章节的学习奠定基础。 第二章油气成因与烃源岩 ◆教学目的：认识油气的来源及油气形成的地质条件，知晓如何评价油气源。 ◆教学重点和难点：重点是石油成因的现代概念及与之相联系的烃源岩评价,天然气成因类型中的煤型气；难点是与有机成因晚期成油说相适应的有利油气生成的地质环境，以及深源油气无机成因机理。 ◆主要教学内容及要求： 主要教学内容： 油气成因概述，包括研究意义、简史。 石油成因的现代概念——阐述有机成因晚期成油说的基本原理。 早期成油说与未熟-低熟油——简介有机成因早期成油说与部分勘探现实。
第１３卷第５期２００６年１０月 特种油气藏 Ｓｐｅｃｉａｌ０ｉｌａｌｌｄＧａｓＲｂｓｅｎ，ｏｉｒｓ Ｖ０１．１３Ｎｏ．５ ０吣ｔ．２００６ 文章编号：１００６—６５３５（２０（）６）０５一００３６—０４ 前言 高北地区油气成藏规律研究 曹敬涛１’２ （１．大庆石油学院，黑龙江大庆１６３３１８；２．中油辽河油田公司，辽宁盘锦１２４０１０） 摘要：在对高北地区油藏地质特征精细研究的基础上，从油气运移、生储盖组合、油藏类型和油气控制因素等方面入手对该区的成藏规律进行了综合分析研究，认为高北地区的油气分布受控于含油砂体，含油砂体的油气分布又受控于烃源岩分布，高部位局部圈闭与有利沉积相带的有机配置才能使油气富集成藏，最终形成具有工业油流的含油区块。 关键词：油气成藏；油气运移；莲花油层；沉积相；高北地区 中图分类号：ｒＩＥｌ２２．３文献标识码：Ａ 高北地区位于高升油田北部，构造上位于辽河断陷盆地西部凹陷牛心坨洼陷以南地区，面积约为１４０ｋｍ２，为一西高东低的斜坡，北东向断裂将斜坡切割成多个台阶。第三系早期（房身泡时期）喷发了面积广、厚度大的房身泡组玄武岩，成为第三系沉积前底板。后期在玄武岩底板上沉积了沙四、沙三段湖相暗色泥岩，为高北地区提供了油源基础。 该区１９８６年开始勘探以来，先后在古近系沙河街组杜家台油层和莲花油层发现了较好的油气显示，获得了工业油流，个别井还获得高产工业油流。该区杜家台油层的储、盖层条件较好，油源条件较优越，有利于油气成藏，具有形成中、小型油藏的储量规模。因此综合研究本区的油气成藏规律对指导该区进一步扩大勘探规模，具有重要的现实意义。 １地质特征 １．１构造特征 高北地区同整个西部凹陷同步，经历了拱张、裂陷、拗陷３个发展阶段，在多期构造运动下产生断层较多，断裂比较发育，形成了较为复杂的断裂体系。工区内断层走向基本可分为３组，即ＮＥ向、近ＥＷ向（或ＮＥＥ向）、近ＳＮ向。其中ＮＥ向断裂一般起控制沉积的作用，具有规模较大，发育时间延伸长，切割深，多期活动等特点，近ＳＮ和近ＥＷ向断层一般都是第三纪中晚期断层，各层断层系统格架基本相同，基本为正断层，西侧断层倾向基本为东倾，东侧断层以西倾为主。 本区断层以三、四级断层为主，三、四级断层对沉积无明显控制作用，仅使其构造复杂化；东侧台安大断裂，是东界控盆一级大断裂，是一呈ＮＥ向展布的西倾正断层，从房身泡期开始多次持续活动至东营组末期，落差大，活动时间长、规模大、活动强度剧烈，对本区构造演化、沉积环境、油气分布聚集都起到非常重要的控制作用；中部和西侧为二级断层，对沉积、油气富集等起一定控制作用。 １．２储层特征 １．２．１岩石特征 区内储层主要为沙四段杜家台油层，次为沙三下段莲花油层，均为近源沉积和快速堆积的碎屑岩，岩石颗粒和砾石分选磨圆度均较差，成分和结构成熟度亦较低。岩性主要为砂砾岩、含砾砂岩及长石砂砾岩。分选中等一差，磨圆呈次圆一次棱角状，结构成熟度较低，颗粒接触以点接触为主，偶见悬浮接触，胶结类型为孔隙式一接触式一连晶式。 岩石薄片资料统计表明，莲花油层的石英含量较低，一般为１５％一２５％，平均为２１％，杜家台储层石英含量较高，为３１．８％。其长石含量莲花油层为４２％，杜家台油层为３３．３％。岩屑含量平均可达１９％，次为喷发岩岩屑…。其中杜家台储层以火山岩岩屑为主，莲花油层储层则以变质岩岩屑为主。区内岩屑的溶蚀作用较强，孔隙以次生孔隙 收稿日期：２００６一（）２—２２：改回日期：２００６—０８一０４ 作者简介：曹敬涛（１９７３一），男，工程师，１９９８年毕业于江汉石油学院石油与天然气地质勘查专业，大庆石油学院工程硕士在读研究生，现从事石油地质研究一作。 万方数据
第一章研究内容 1、油气成藏地质学的内涵及其在石油地质学中的位置 答：成藏研究涵盖的内容很多，包括基本的成藏条件或要素、成藏年代、成藏动力（运聚动力）、油气藏分布规律或富集规律等。 赵靖舟将从事油气藏形成与分布方面的研究称为“油气成藏地质学”（简称成藏地质学），认为它应是石油地质学中与石油构造地质学、有机地球化学、储层地质学、开发地质学等相并列的一门独立的分支学科。 2、成藏地质学的研究内容 答：成藏地质学的研究内容包括静态的成藏要素、动态的成藏作用和最终的成藏结果，涉及生、运、聚、保等影响油气藏形成和分布的各个方面，但重点是运、聚、保。其主要研究内容有以下5个方面： 1）成藏要素或成藏条件的研究。包括生、储、盖、圈等基本成藏要素的研究和评价，重点是诸成藏要素耦合关系或配置关系的研究，目的为区域评价提供依据。 2）成藏年代学研究。主要是采用定性与定量研究相结合的现代成藏年代学实验分析技术与地质综合分析方法，尽可能精确地确定油气藏形成的地质时间，恢复油气藏的形成演化历史。3）成藏地球化学研究。采用地球化学分析方法，利用各种油气地球化学信息，研究油气运移的时间（成藏年代学）和方向（运移地球化学），分析油气藏的非均质性及其成因。 4）成藏动力学研究。重点研究油气运移聚集的动力学特点，划分成藏动力学系统，恢复成藏过程，重建成藏历史，搞清成藏机理，建立成藏模式。 5）油气藏分布规律及评价预测。这是成藏地质学研究的最终目的，它是在前述几方面研究的基础上，分析油气藏的形成和分布规律，进行资源评价和油气田分布预测，从而为勘探部署提供依据。 在盆地早期评价和勘探阶段：成藏地质学研究的重点是基本成藏条件的评价研究与含油气系统划分。 在含油气系统评价和勘探阶段：成藏研究的重点是运聚动力学、输导体系的研究、成藏动力系统划分、已发现油气藏成藏机理和成藏模式研究，以及油气富集规律的研究。 在成藏动力系统的评价和勘探阶段：成藏地质学的研究重点油气藏成藏机理和成藏模式研究以及油气富集规律的研究等。 3、成藏地质学的研究方法 1）最大限度地获去资料，以得到尽可能丰富的地质信息。 2）信息分类与分析——变杂乱为有序，去伪存真，突出主要矛盾。 3）确定成藏时间，分析成藏机理，建立成藏模式，总结分布规律。 4）评价勘探潜力，进行区带评价，预测有利目标。 高素质的石油地质科学地质工作者须备的基本素质： ①1知识+4种能力+2种意识②扎实的背景知识 ③细致的观察能力④全面准确的信息识别能力丰富的想象力⑤周密的综合分析和判断能力⑥强烈的创造意识 ⑦强烈的找油意识 第二章油气成藏地球化学 成藏地球化学研究内容 1）油藏中流体和矿物的相互作用 2）油藏流体的非均质性及其形成机理 3）探索油气运移、充注、聚集历史与成藏机制
A 卷 《石油天然气地质与勘探》 期末考试试题 专业年级 姓名 学号 教学系油气资源系 考试日期
一、名词解释（共20分，每题2分）1．石油的旋光性 2．含油气盆地 3．门限温度 4．生物化学气 5．石油地质储量 6．有效渗透率 7．油型气 8．油气二次运移 9．干酪根 10．油气田
二、填空（每题1.5分，共15分） 1．石油的颜色取决于的含量；相对密度受 影响；影响粘度的因素有 。 2．油田水中的主要无机离子有；按苏林分类油田水可分为四 种水型；常见的油田水类型是。3．烃源岩的特点是；储集岩的特性是；盖层的特征是。4．盖层的封闭机理包括、、。5．凝析气藏形成的条件是：， 。 6．背斜油气藏的成因类型有、、 、、。 7.含油气盆地内次一级构造单元可以划分为。8．评价烃源岩有机质成熟度的常用指标有、 、等。 9．油气二次运移的通道包括：、、。油气运移的区域指向为 。 10．地层异常高压主要成因有、、 、、。
三、判断题（命题正确者画√，错误者画×，每题1分，共5分）1．烃源岩只要具备巨大的体积、高有机质丰度、优越有机质类型，就可以生成大量油气。（）2．地下某处流体的压力越大，其具有的压能越大，因此流体总是由高压区流向低压区。（）3．随着埋藏深度增大岩石的压实作用愈加强烈，岩石愈加致密。因此随埋深增加，碎屑岩储集层储集物性总是越来越差。（）4．天然气在石油中的溶解度与天然气的成分有关，其重烃含量愈高，在石油中的溶解度愈大。（）5．用饱和压力确定的油藏形成时间代表油藏可能形成的最晚时间。 （）四、简述题（共20分） 1．油气生成的阶段性及其特征（8分）； 2．油气初次运移动力及作用机理（7分）； 3．油气藏中油气聚集机理（5分） 五、论述题（共23分） 请阐述陆相断陷盆地陡坡带石油地质特征和油气富集条件（13分）；如果欲在前期盆地区域勘探基础上对陡坡带开展圈闭预探，请阐述工作部署和技术方法（10分）。 六、图件分析题（共17分） 下图为某砂岩储集层顶界面构造图，储层平均厚50m，上覆有良好盖层；已探明的南部区块各井钻遇含油高度分别为：01井120m，02井50m，03 井25m。 （1）请在图中确定圈闭的溢出点，画出闭合范围，求出闭合高度；画
《成岩作用与储层评价》文献综述试论成岩作用与油气成藏的关系 专业______地质学_______ 班级__ 资信研10-4班___ 姓名______蔡晓唱_______ 学号_____S1*******_____
试论成岩作用与油气成藏的关系 20世纪80年代以来，油气运移、成岩作用、盆地分析研究相互渗透，并取得了长足的进展。将成岩作用、油气的成藏史等纳入到盆地发展演化历史中统一考虑，是当前研究的一个趋势所在[1]。本文从烃类流体充注与储层成岩作用的关系、用储层油气包裹体岩相学确定油气成藏期次、示烃成岩矿物与油气成藏的关系、利用成岩过程中自生石英数量的变化确定油气藏形成时间、岩性油气藏中成岩作用对油气聚集的控制作用五个方面简要论述了储层成岩作用与油气生成、运移和成藏的关系。 1 烃类流体充注与储层成岩作用的关系 由有机质转化来的有机流体是整个地壳流体活动的一部分，对成岩演化有着至关重要的影响，也是盆地发展演化的一个重要侧面。有机质转化形成的有机酸引起了地质界的广泛关注，主要是因为它可以溶解矿物，形成次生孔隙[2]。有机酸主要由干酪根含氧基团的热催化断落、烃类与矿物氧化剂之间的氧化还原反应、原油微生物降解和热化学硫酸盐还原作用转化而来，但就其生成时间而言，尚未有定论。泌阳凹陷碎屑岩储层在碱性-强碱性原始地层水中发现石英溶解型次生孔隙，不但丰富了次生孔 为石英自生加大提供了新的解释。塔中隙的成因理论，而且石英溶解所产生的SiO 2 地区志留系烃类侵位后因淡水注入而使烃类被氧化，所产生的有机酸促进了钾长石等矿物的溶解，导致了次生孔隙的发育。 除有机质转化产生有机酸外，油气的产生对成岩作用有着重要意义。油气运移成藏的成岩记录是从岩石学和地球化学方法反演成藏过程的基础，国际上对储层中烃类流体充注与成岩作用关系给予高度重视。九十年代以来学者们开始关注“烃类流体侵位与储层成岩作用”领域的研究，这主要基于两方面原因，一是早期烃类流体侵位有利于优质储层形成，二是储层成岩纪录有助于重构油气成藏过程[3]。1999年和2000年AAPG年会曾将“成岩作用作为烃类流体运聚记录”作为分会讨论的主题，要使叠合盆地成藏年代学分析理论和分析方法取得进展，一个重要的基础是必须深入分析其中烃类流体充注与储层成岩作用关系，建立起烃类流体运聚-储层成岩作用-烃类流体包裹体-自生矿物形成关系的解释定量模式，为成岩矿物及其包裹的流体化石作为烃类流体运聚的记录提供理论基础。 烃类流体注入储层，一方面，储层胶结物及其中流体包裹体记录了成藏条件（温度、压力、流体成分和相态)，另一方面，随着含油气饱和度增加，孔隙水流体与矿物之间的反应受抑制（如储层中石英次生加大等）或中止（自生伊利石、钾长石的钠
《油气田勘探》习题—填空题 绪论 1.石油地质学与油气田勘探的关系是理论与实践的关系。石油地质学是找油的理论指南，而油气田勘探是找油的方法论。 2.油气勘探是一项特殊的科研活动，具体表现为，油气勘探具有地区性强、预测性强、探索性强的显著特点。因此，对于一个勘探工作者而言，具有成油模式、找油信心、创新思维三者尤为重要。 3.作为一项高科技的产业，油气勘探具有资金密集、技术密集、风险高、利润高的特征。 4.油气勘探面临各种各样的风险，如地质风险、技术风险、工程风险、自然灾害风险、政治风险、经济风险等。 5.原始找油理论发展阶段，找油的依据包括油气苗、地形地貌特征等。 6.圈闭聚油理论的形成，说明地质勘探人们已经认识到了局部的油气聚集规律。 7.盆地找油理论的实质，是油气分布的源控理论与圈闭找油理论的有机结合。 第一讲油气勘探技术 1.油气勘探工程技术主要包括：调查技术、油气井钻探技术、实验室分析测试等三大类. 2.油气勘探综合评价技术主要包括：盆地分析、盆地模拟、区带评价、圈闭评价、油气藏描述等。 3.油气调查技术主要包括：地面地质调查、油气资源遥感、地球物理勘探、地球化学勘探等。 4.非地震物化探是：重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地球化学勘探的简称。 5.剩余重力异常是布格重力异常经过区域场校正后得到的，可用于划分盆地构造单元。 6.重力勘探检测的主要参数是重力加速度；而磁法勘探检测是主要参数是磁
化率。 7.总体上，在三大类岩石中岩浆岩的磁化率较高，而沉积岩的磁化率较低。 8.在岩浆岩中，从超基性岩-基性岩-中性-酸性岩，岩石的磁性具有依次降低的特点。 9.为求得相当于垂直磁化条件下的磁异常，需要对采集到的磁法勘探资料进行化极处理。 10.磁法勘探资料的向上延拓处理，可以压实浅部干扰，突出深部信息。 11.地震勘探根据部署目的和测网的差别可以分为概查、普查、详查、精查（三维地震）四个主要阶段。 12.资源调查时期的探井通常称为区域探井，早期的称为科学探索井、后期的称为参数井。工业勘探时期的探井包括：预探井和评价井。 13.录井技术依据其学科原理的差别，可以分为基于地质学原理的录井、基于物理学原理的录井、基于化学原理的录井三大类。 14.综合录井采集的基本信息包括岩石可钻性信息、钻井液信息、随钻测量信息三大类。 15.随钻测量信息主要用于几何导向和地质导向等方面。 16.根据测试时机的差别，测试工作可以分为：中途测井和完井测试。根据取样方法的差别，测试又可以分为：钻杆测试和电缆测试等。 第二讲油气勘探程序 1.勘探阶段划分的主要依据包括：勘探对象、地质任务、资源-储量目标。 2.资源调查时期（或区域勘探时期）可以根据任务和目标的差别进一步细分为三个阶段：大区概查、盆地普查、区域详查。 3.油气勘探的对象包括不同级别的含油气地质单元，从大到小可以分为：大区、含油气盆地、含油气系统、含油气区带、油气田、油气藏。 4.资源调查时期的目标是提交不同级别的资源量，而工业勘探时期是提交不同级别的储量。 5.资源调查时期的地质任务可以简单地概括为：择盆、选凹、定带。 6.工业勘探时期的地质任务可以简单地概括为：发现油气田和探明油气田。
《石油与天然气地质学》教学大纲 适用专业：资源勘查工程（原石油与天然气地质） 总学时：72 一、教学思想 1、《石油与天然气地质学》是资源勘查工程专业的专业基础课。开设这门课的总体指导思想是：打好基础、向前覆盖（覆盖已经学过的基础地质知识，让学生了解它们与油气地质学的关系及其用途）、向后延伸（通过这一课程的学习，培养学生的兴趣和创新能力，并为后续课程的学习奠定基础）； 2、石油与天然气地质学的精髓在于它的基本概念、基本理论。授课中围绕现代油气地质学的基本概念、基本理论进行了精练的讲述，致力于语言风格上精练、简约，内容安排上深入简出，以便于学生的学习、掌握； 3、在课程体系安排上，体现了以油气藏为核心的油气勘探指导思想。先介绍油气地质学的核心——油气藏及其构成因素，然后是油气藏的形成机理，最后介绍油气藏的赋存规律，共分三个大的板块； 4、尽量避免与后续课程的重复，适当加强了在生烃、运移等章节的份量； 5、吸纳了目前油气地质学的国内外主要进展，如：天然气的形成和富集、流体动力与油气的运聚成藏、储盖层评价、含油气系统、成藏动力学、油气成藏组合、非常规油气等。 6、理论与实践相结合，不仅要求学生掌握油气地质学的基本概念和基本理论，同时要求对油气在地下的实际赋存条件如圈闭和油气藏的结构等，能通过图件的形式表达出来。故安排了8次实习（其中第8次为综合大实习）。为提高学生的实际操作能力，安排了3次分组实验（课下进行）。二、学时分配与授课方式 本课程总学时为72，以教师讲授为主，并安排8次实习。 学时分配：教师授课60学时，课堂实习12学时，实验需在课下完成。建议学时的分配方案：第一章绪论，6学时 实习一中国主要油气盆地和油气田分布，1学时 第二章油气藏中的流体，6学时 第三章储层与盖层，8学时 实习二储集层孔隙结构观察对比、影响碎屑岩物性的因素分析，1学时 第四章圈闭与油气藏，8学时 实习三圈闭和油气藏类型的识别，1学时 第五章石油和天然气的成因与生油岩，8学时 实习四有机质成熟演化曲线和成熟度分区，1学时 实习五TTI值的计算和应用，1学时 第六章石油与天然气的运移，8学时 实习六地下水动力分布与油气运聚的关系，1学时 实习七油源对比与油气运移方向确定，1学时 第七章油气藏的形成和破坏，8学时
沉积相研究现状 相这一概念是由丹麦地质学家斯丹诺（Steno，1669）引入地质文献的，并认为是在一定地质时期内地表某一部分的全貌。1838 年瑞士地质学家格列斯利（Gressly）开始把相的概念用于沉积岩研究中，他认为“相是沉积物变化的总和，它表现为这种或那种岩性的、地质的或古生物的差异”。自此以后，相的概念逐渐为地质界所接受和使用。 20 世纪以来，相的概念随着沉积岩石学和古地理学的发展而广为流行，对相概念的理解也随之形成了不同的观点。一种认为相是地层的概念，把相简单地看做“地层的横向变化”；另一观点则把相理解为环境的同义语，认为相即环境；还有人认为相是岩石特征和古生物特征的总和。 一般地，沉积相是指在一定的条件下形成的、能够反映特定的环境或过程的沉积产物。实际上，对沉积相的含义有各种理解，由此造成有关术语的不尽相同的用法。或指沉积产物的外观，或指其成因，或指其沉积环境，或表示具有成因意义的沉积产物的综合特征等等。所有基于这些理解而从不同角度(如沉积构造、成分、化石、介质乃至颜色等等)定义的各种术语，都被普遍地使用。 作为科学研究，相的定义应当是客观的，然而被定义为某种“相”的沉积产物在反过来推断其过程时，又难免带有主观色彩。换句话说，人们可以从理论上或用实验的方法，推导出相当完美的某种过程或环境产生的特定产物，但是在自然界观察到的实际产物就很少能与理论上的模式吻合得那样完美。除了观察、测量等方面的局限性以外，沉积产物所经历的错综复杂的变化过程乃是其主要原因，尤其是对于年代久远的沉积物。比起古代的和过程缓慢的沉积物来，人们对现代的和快速形成的产物，能够具有更精确的认识。 沉积相的研究基于一些基本的概念：Walther 相律阐明了相在横向和纵向序列上的联系;旋回沉积作用的概念肯定了沉积层序的一般规律性;相的接触型式及其组合关系，则指示了环境的空间分布及其在时间上的变迁。 沉积相研究的最主要任务，就是对观察现象作出解释。对于像沉积过程这样复杂的自然现象，建立一些经过简化的理想模式是必需的。迄今为止已经有了相当数量的相模式，每个模式都代表形成一种特定产物的特定环境。大部分模式是根据现代过程归纳出来的“实际模式”。模式不仅有助于对观察对象的认识，并
二00三年硕士研究生入学考试石油地质学答案 一、解释下列名词 1、生油门限与生油窗： 只有当埋藏深度足够大，温度升高到一定数值时，有机质才开始大量转化为石油，这个温 度界限称为有机质的成熟温度或生油门限。液态石油大量生成的阶段称为生油窗。生油门 限对应点，而生油窗对应一个范围。 2、油气藏与油气田：是地壳上油气聚集的基本单元，是油气在单一圈闭中的聚集，具有统一的压力 系统和油水界面。油气田是受单一局部构造单位所控制的同一面积内的油藏、气藏、油气藏的总和。 3、相渗透率与相对渗透率：在多相流体存在时，岩石对其中每相流体的渗透率，亦称有效渗透率， 其不仅与岩石的性质有关，也于其中流体的性质和它们的数量比例有关。如果岩石孔隙中只有一种流体存在，而且这种流体不与岩石起任何物理和化学反应，在这种条件下所反映的渗透率为岩石的绝对渗透率。有效渗透率与绝对渗透率的比值称为相对渗透率。 4、油气初次运移与二次运移：油气自烃源岩层向储集层的运移称为油气的初次运移。石油和天然 气进入储集层之后的一切运移都称为二次运移。 5、地层不整合圈闭与地层超覆圈闭：剥蚀突起或剥蚀构造被后来沉积的不渗透地层所覆盖形成的圈 闭为地层不整合圈闭，地层超覆不整合圈闭是在水盆继续扩大，水体加深的情况下，在砂层之上超覆沉积了不渗透泥岩形成的圈闭。 6、油型气与煤型气：油型气系指腐泥型干酪根进入成熟阶段以后所形成的天然气，它包括伴随生油 过程形成的湿气，以及高成熟和过成熟阶段由干酪根和液态烃裂解形成的凝析油伴生气和裂解干气。凡煤系有机质热演化形成的天然气，都称为煤型气。 7、地层压力梯度与地层压力系数 二、填空题 1、随天然气源岩成熟度的增加，天然气的δ13C1值（偏重），在成熟度相同的条件下，油型气的δ 13C1比煤型气的δ13C1（轻）。 2、盖层的主要岩性一般是（膏岩类）和（泥质岩类），少数为（碳酸盐岩类）。 3、盖层的封闭机理包括三种类型即（物性封闭）、（超压封闭）和（烃浓度封闭）。 4、在England的流体势定义中，主要反映了三种力对油气运移的影响，它们是（地层压力）、（流体 压力）、（毛管力）。根据流体势的高低可以判断油气的运移方向，油气总是由流体势的（高势）区向流体势的（低势）区运移。 5、圈闭的三要素包括（生油层）、（储集层）和（盖层）。 6、确定油气藏形成时间的主要方法有（根据盆地沉降史、圈闭发育史、生排烃史）、（根据饱和压 力）、（利用波义尔定律）、（流体历史分析）。 7、油气资源比较富集的主要盆地类型有（前陆盆地）、（裂谷盆地）和（克拉通盆地）。 8、渤海湾盆地属于（裂谷）型盆地，其主要的含油气层系为（第三系）。 三、简述题 1、简述Ⅰ型干酪根和Ⅲ型干酪根的基本特征 类型元素组 成H/C O/C结构物质来源生油潜力大 小 第 1 页共 2 页
油气成藏过程研究的历史发展阶段及进展 摘要 油气在地壳中聚集的基本单位。圈闭内聚集了一定数量的油气后而形成。一个油气藏存在于一个独立的圈闭之中，具有独立压力系统和统一的油-水（或气-水）界面。只有油聚集的称油藏；只有天然气聚集的称气藏。油气藏具有工业开采价值时，称工业性油气藏，否则称非工业性油气藏。工业性和非工业性的划分标准是相对的，它取决于一个国家的油气资源丰富程度及工艺技术水平。 关键词：三个阶段；来源；运移；进展 1、油气成藏过程研究的历史发展阶段 自石油工业产生以来，油气成藏机理一直是石油地质学家极为关注的问题，其研究大致经历了三个发展阶段。 1.1第一阶段 以沿背斜褶皱带分布油气藏的背斜说或重力说为代表，为油气成藏机理研究的初始阶段，主要研究成果有： （1）在1861年怀特提出的早期背斜学说基础上，通过大量的石油勘探实践和理论研究，建立了比较完善的油气藏形成的背斜学说。在“背斜圈闭理论”基础上，人们又提出了“非背斜圈闭理论”，进行了早期的石油圈闭分类，分析了油气藏形成的具体地质条件。 （2）通过烃类运移和聚集的流体动力学研究，建立了浮力、水动力和毛细管力为成藏过程中油气运移和聚集的主要控制因素，提出了流体势的概念，并根据流体势分布断地下油、气和水的运动方向，解决油气运移和油气成藏问题，将油气成藏过程作为动力学过程，从而使油气成藏研究建立在科学的基础上。 （3）随着国内外石油勘探的广泛开展，证实了陆相成油理论，促使地质学家从更广泛的角度考虑石油的生成和聚集，研究油气成藏机理。 1.2 第二阶段 本阶段是在油气藏形成的基本条件和形成过程的分析的基础上，全面地研究了油气成藏机理，主要表现在： （1）有机地球化学在烃类生成、成熟和初次运移研究中发挥着重要的作用，确定了有机质类型、丰度、演化，对成烃和排烃进行了系统的评价。 （2）研究了成藏过程中油气的二次运移和聚集机理，在油气二次运移的相态、动力、
高等石油地质学期末考核作业——文献翻译 威利斯顿盆地Elm Coulee大型油田石油地质研究 授课教授：蒋有录 班级：资源研09-8班 专业：地质工程 姓名：隋永婷 学号： Z09010025
威利斯顿盆地Elm Coulee大型油田石油地质研究 摘要 威利斯顿盆地Elm Coulee油田是巴肯组中段(泥盆系一密西西比系)的一个大型油田，发现于2000年，在2000年开始在这个油田钻水平井，目前为止，油井总数已有600多口，其石油可采储量在两亿桶以上。 油田区域内巴肯组可划分为三段：(1)上页岩段；(2)中粉砂质白云岩段；(3)下粉砂岩段，总厚度介于3．1到15．3 m 之间。上部页岩呈黑灰色，坚硬，以硅质为主，呈页状。页岩由暗色干酪根、少量粘土、一些方解石和白云石组成。干酪根以无定型为主，整个页岩段内有机质均匀分布。上页岩段的厚度为1．8～3．1 m。中段为粉砂质白云岩，厚度为3．1～12．2 m。下段为泥质粉砂岩，有掘穴动物和腕足动物化石碎片。相当于油田以北地区巴肯组下段的黑色页岩相，为深水黑色页岩相在向陆上倾方向上的同位地层。下段的厚度为0．61～1．8 m。根据化石的丰富程度和掘穴的数量来判断，巴肯组各段的沉积环境为含氧环境、低氧环境和缺氧环境。 Elm Coulee油田的储层主要分布在巴肯组中段，孔隙度和渗透率都较低，埋藏深度为2 593~3203 m。目前发现的油田面积大约为1 165 km2。巴肯组中段的孔隙度介于3％到9 ％之间，渗透率平均为0．04 md。巴肯组中段的储层物性随着粘土基质含量减少而变好。基质渗透率在区内石油开采中发挥着主要作用。水平井的井距为640～1 280英亩。初产量为200～1 900桶／日。该油田的巴肯组上段可能对石油产量也有一定的贡献，估计在总产量的20％以下。 Elm Coulee油田的情况说明，威利斯顿盆地巴肯组油气系统的石油开发潜力十分巨大。引言 密西西比系——泥盆系巴肯油气系统特点为：储层低孔低渗、烃源岩富含有机质和区域油气聚集。目前非常规成藏带是很多油气公司勘探开发的重点。研究认为巴肯组烃源岩的潜力巨大，生油量估计在100~4 000亿桶(Dow，1974；Williams，1974；Meissner，1 978；Schmoker 和Hester，1983；Price等，1984；Webster，1984；Meissner和Banks，2000；Pitman等，2001；Flannery和Kraus，2006；LeFever和Helms，2006)。美国地质调查局认为，巴肯组的油气资源量为石油36．5亿桶(5．8亿方)、伴生气和溶解气1．85万亿立方英尺(518亿立方米)、天然气1．48亿桶(0．235亿方)。图l表示了威利斯顿盆地密西西比系的底面构造图。
综述与评述 收稿日期:2006-09-19;修回日期:2006-12-11. 基金项目:国家“973”项目“高效天然气藏形成分布与凝析、低效气藏经济开发的基础研究”(编号:2001CB209103)资助.作者简介:张乐(1979-),男,新疆阜康人,在读博士,主要从事沉积学、层序地层学及油气成藏机理研究.E -mail :z han gleu pc @https://www.doczj.com/doc/ac2565762.html, . 构造应力与油气成藏关系 张 乐1,2,3,姜在兴3,郭振廷4 (1.中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京100083; 2.北京市国土资源信息 开发研究重点实验室,北京100083; 3.中国地质大学能源学院,北京100083; 4.胜利油田弧岛采油厂地质所,山东东营257231) 摘要:总结了构造应力对油气生成、运移、聚集及分布等方面的影响。指出构造应力与油气成藏关系密切,其不仅能形成断层和裂缝等油气运移通道,还能形成各种构造圈闭,同时也可直接引发油气运移,是油气运移的主要驱动力;构造应力与孔隙流体压力有相关性,油气从强压应力区向张应力区运移,张应力区是油气的最佳聚集区;构造应力对油气藏的形成既可以起到积极作用,也可以对其起破坏作用;构造应力还可为有机质向烃类转化提供能量。关键词:构造应力;油气藏;油气运移聚集;油气分布 中图分类号:TE121 文献标识码:A 文章编号:1672-1926(2007)01-0032-05 传统的油气地质学理论认为,油气运移的动力主要是浮力、水动力以及异常地层压力;毛细管力一般为油气运移的阻力,其决定了油气二次运移的方向和聚集场所的流体势分布。人们也认识到构造应力对油气运聚有重要的影响,但对构造应力在油气生成、运聚成藏和分布等方面的作用机理尚认识不足。在许多情况下,油气运移聚集受构造应力场的控制[1-5] 。构造应力是形成异常高压的重要因素,构造应力产生的热效应对油气生成也有影响。构造应力是各种地质现象与地质过程形成发展的主要动力来源,构造应力场的发展演化不仅控制了含油气盆地的形成和盆地内构造的形成及分布,还影响生、储、盖层的发育及油气生成、运移、聚集过程。因此,构造应力与油气成藏、油气勘探开发有密切关系,许多学者在这方面进行了较深入的研究,并取得了丰硕的成果。 1 构造应力与油气生成的关系 构造应力通常是指导致构造运动、产生构造形变、形成各种构造形迹的应力。在油田应力场研究中,构造应力常指由于构造运动引起的地应力的增量[6]。地应力主要由重力应力、构造应力和流体压力 等几种应力耦合而成。 1.1 概述 构造应力在油气形成过程中,可为有机质的热演化和转化提供能量,从而促进有机质向烃类转化。现代石油地质理论已经证实,热量在导致有机质发生热降解并生成石油范畴的烃类过程中具有决定性作用。构造应力是地壳中最为活跃的能量之一,其产生的能量已为地壳中岩层的各种变形所证实。索洛维耶夫等指出,由构造变形转变而来的机械能是构造变形过程中补充放热的主要原因。机械能可转化成热能,在强烈挤压带,这种热能特别大。其表现形式是: 沿断裂面的摩擦热; 可塑性变形时内部的摩擦热; 应力松驰时的弹性变形热。此外,在构造变形速率极快的情况下,放热发生得更快,并可使围岩的温度大幅度升高,这己被现代地震观测所证实[7-9] 。据钟建华等[3] 对我国湘西沪溪县白沙含油瘤状灰岩的研究发现在野外手标本和室内显微镜薄片中,石油仅分布在剪切破碎带内瘤状灰岩中,而与其相邻的、未受剪切破碎的非瘤状灰岩中却未见石油,从而认为该区剪切作用导致矿物等固体颗粒旋转、位错或断裂,因彼此摩擦或晶格断裂而产生热量,为有机源岩生油提供了附加热能,促使有机质转化为 第18卷1期 2007年2月 天然气地球科学 NAT URAL GAS GEOSCIENCE Vol.18No.1Feb. 2007
1.三大类岩石在地壳中的空间分布特征是什么？ 沉积岩在最上层，其下是变质岩，岩浆岩呈不规则形状穿插分布于上述两大类岩石的各种裂隙中。 2.矿物的解理与光泽各有哪些类型？ （1）解理：a.极完全解理b.完全解理c.中等解理d.不完全解理e.极不完全解理 （2）标准光泽a.金属光泽b.半金属光泽c.金刚光泽d.玻璃光泽 （3）特殊光泽：a.油脂光泽b.蜡状光泽c.丝绢光泽d.珍珠光泽e.土状光泽 3.简述岩浆岩的分类依据及其类型。 岩浆岩的类型是依据岩石成份中SiO2成份含量的高低分为： 酸性岩类，中性岩类，基性岩类，超基性岩类 4.简述沉积物输移的方式及被输移物质的类型。 （1）化学输移：可溶盐类的溶解输移方式； （2）机械输移：即动力携带，物质粒径不同，机械输移方式也不同。 推（拖）移：d>2mm ，砾在河床面上滑动，翻滚前进； 跃移：d=2～0.05mm 砂，在水体中忽上忽下，弹跳前进； 悬移：d<0.05的物质，粉砂+粘土，在水体中长期、长途携带运 动。 5.变质作用的影响因素有哪些，各自的作用方式是什么？ （1）温度的作用：显然T 越高，变质作用越容易发生，作用方式是： 促使矿物重结晶； 形成特殊的变质矿物（如石榴子石）； （2）压力的作用：显然P 越高，变质作用越容易发生，作用方式是： 形成定向构造 变质应力矿物 （3）化学活动性流体：指地下岩缝中的弱酸性汽水溶液，它一方面起媒介作用，促进物质运移交换；另一方面自身也参与变质反应，如 3MgCO 3+4SiO 2+H 2O （热）→Mg 3[Si 4O 10](OH)2 +3CO 2↑ (菱镁矿) （滑石） 6.以结构图形式简述地质年代的结构体系。 7.简述并画图示意褶皱的几何形态分类依据及类型。 （1）．横剖面上轴面产状类型 直立褶皱 斜歪褶皱 同斜褶皱 平卧褶皱 翻卷褶皱 （2）横剖面上岩层的弯曲形态类型 箱形褶皱 扇形褶皱 圆弧形褶皱 尖棱形褶皱 8.简述并画图示意断层的分类依据及其类型
第28卷 第2期 O I L &G AS GE OLOGY 2007年4月 收稿日期:2007-01-09 作者简介:陈红汉(1962—),男,教授、博士生导师,沉积盆地含烃流体地质、成岩矿物流体包裹体系统分析 基金项目:国家自然科学基金项目(40372068)资助 文章编号:0253-9985(2007)02-0143-08 油气成藏年代学研究进展 陈红汉 (中国地质大学资源学院石油系,湖北武汉430074) 摘要:总结了国内外主要油气成藏定年技术和方法,并对其优、缺点做出了评述,认为油气成藏年龄确定已由过去的地质间接确定方法为主,发展到今天多种放射性同位素直接测年的新阶段;其中,在配备电子倍增器和UV 激光纯化系统的高灵敏度质谱仪上,开展流体包裹体与自生钾长石A r 2A r 定年相结合的方法,实现了微区、微量和多期次油气充注精确定年,对叠合盆地油气成藏动力学建模和次生油气藏勘探均具有重要意义。同时指出,油气成藏年代学研究不仅需要多学科的交叉、渗透,而且需要发展更加具有代表性的成岩矿物定年和多种定年结果相互验证,为正确揭示不同盆地油气成藏年龄提供可靠依据。 关键词:油气成藏年代学;流体包裹体;自生钾长石;A r 2A r 定年中图分类号:TE11213 文献标识码:A Advances i n geochronology of hydrocarbon accum ul a ti on Chen Honghan (Depart m ent of Petroleu m Geology,Faculty of Earth Resources,China University of Geosciences,W uhan,Hubei Province,430074) Abstract:Thr ough su mmarizing the dating techniques and methods commonly e mp l oyed in geochr onol ogy of hy 2dr ocarbon accu mulati on and evaluating their advantages and disadvantages,it is suggested that the indirect dat 2ing of hydr ocarbon accu mulati on thr ough geol ogical methods be rep laced by direct deter m inati on of hydr ocarbon charging ages thr ough radi oactive is ot ope app r oaches .By using highly sensitive mass s pectr ometer equi pped with electr on multi p lier and UV laser p r obe syste m ,an integrated method of fluid inclusi on with A r/A r dating of au 2thigenic K 2felds par overgr owth has been successfully app lied in p recise dating of multi p le 2phase hydr ocarbon charging of s mall a mount in s mall areas,bearing significance for the kinetic modeling of hydr ocarbon m igrati on and accumulati on and the exp l orati on of secondary reservoirs in superi m posed basins . It is als o worthy of note that the geochr onol ogy study of hydr ocarbon accumulati on needs not only the intersecti on and inter penetrati on of multi p le disci p lines,but als o the devel opment of more rep resentative diagenetic m ineral dating methods that could be validated by the results of many other dating techniques,thus p r oviding reliable bases f or hydr ocarbon accu mulati on dating in different sedi m entary basins . Key words:geochr onol ogy of hydr ocarbon accumulati on;fluid inclusi on;A r/A r dating of authigenic K 2felds par overgr owth 1 概述 地质流体演化是一种多因素耦合的、复杂的动力学过程;要“动态”地分析这个过程,就必须研 究流体作用随时间的变化。过去,学者利用各种 方法确定流体流动和流体-岩石相互作用的相对 时序,或运用本构模拟的方法正演其过程,都存在确定过程随时间的变化速率问题。只有能够测定出其流体流动和流体-岩石相互作用时间,就
油气成藏动力学 授课老师：罗晓容 学生：李萍 专业：固体地球物理学 学号：200521338 时间：2006年5月30日 浅谈成藏动力学思想在储量计算和资源评价中的应用 目前，在含油气系统宏观思想指导下进行成藏动力学过程研究是高等石油地质理论发展的必然趋势。成藏动力学的思想在石油地质研究中的最高目标是实现模拟后的储量的定量化计算和进而形成新的成藏动力学思想指导下的资源评价的系统方法。本文讲述了学习中对成藏动力学思想的认识，通过对将成藏动力学思想应用于地质分析进行模拟和储量计算的实例分析，将如何应用的过程和方法进行了浅述和分析。 一、关于成藏动力学理论的认识： 1．1成藏动力学产生的背景和发展历史： 成藏动力学是含油气系统理论的新发展[1]，是建立在地球动力学分析基础上，引入系统理论思想后产生的一门新学科。由于含油气系统在成藏机理方面研究不够。一些学者提出了以系统为指导思想、以地球动力学为基础的成藏动力学系 统。1996年，田世澄首次提出"成藏动力学系统"概念及其分类。1997年康永尚等提出以流体动力学分析为基础的"油气成藏流体动力学"分析观。2002年张厚福等提出"盆地油气成藏动力学"研究框架。成藏动力学理论针对流体(石油，天然气)成藏动力学环境、过程与结果进行分析，试图解决成藏的宏观机制问题。目前仍处于发展完善阶段。这是继陆相生油理论之后由中国石油地质学家提出的又一新的，重要的油气地质理论。 1．2油气成藏动力学研究思路方法 目前较为成熟的成藏动力学系统研究思路和方法有以下方面[2]： (1)动力学系统形成的背景研究：研究盆地形成演化的动力学及运动学特征、地层和层序发育特征及时空展布。(2)成藏动力学系统的划分研究：分析构造沉积旋回，通过利用测井、地震和实测压力资料计算地层孔隙流体压力和流体势、编制孔隙流体压力剖面图和流体
1、石油是如何定义的？ 答：自然界中存在于地下的以气态、液态、固态烃类化合物为主，并含有少量杂质的复杂混合物。 2、石油的主要元素、主要组分、族分、馏分有哪些？（再结合组分和族份分析） 答：主要元素：C（大于80%）、H，次要为O、S、N 主要组分（溶剂分离）：油质、苯胶质、酒精苯胶质、沥青质 族分：烷烃、环烷烃、芳香烃 馏份(热分裂)：汽油、煤油、柴油、重油沥青 3、主要元素中钒镍比值有何应用？异戎间二烯烃中的Pr/ph比值有何应用？ 答：微量元素Ｖ（钒）／Ｎｉ（镍）比值：海相原油含钒高，Ｖ／Ｎｉ比高，陆相原油含镍高，Ｖ／Ｎｉ低（但盐湖相除外）。 Pr／Ph可作为有机质成熟度指标，未成熟阶段<１，成熟阶段>１（一般>１.５），但盐湖相和强还原环境始终<１。 4、海相原油和陆相原油有何不同？ （1）饱烃和芳香烃含量不同。 （2）陆相原油高蜡低硫，海相原油低蜡高硫。 （3）钒、镍含量及比值不同。（海相含量高，比值大于1；陆相含量低，比值小于1；此外海相石油富含钒卟啉，而陆相石油富含镍卟啉）。 （4）碳稳定同位素组成有明显差别。（海相δ13C值大于-27‰，陆相小于-29‰。） 5、什么是原油的荧光性、旋光性，有何应用意义？ 答：荧光性：石油在紫外光照射下可产生发荧光的特性。（可以鉴定岩石中微量石油和沥青类物质的存在）。 旋光性：即原油通过偏振光能使偏振光的振动面旋转一定角度的性能(可作为石油有机成因的重要证据之一)。 6、什么是边水、底水、夹层水、上层水、下层水？可否图示之？ 边水：指含油（气）外边界以外的油（气）层水，实际上是底水的自然外延。 底水：指含油(气)外边界范围以内与油(气)相接触，且位于油气之下承托着油气的油(气)层水。 在油气田范围内的非油（气）层水，可根据它们与油（气）层的相对位置，分别称为上层水、夹层水和下层水。