沉积盆地后期改造及对油气赋存成藏的影响

中国大陆由多个块体拼接而成,结构复杂而不均一,经历了多幕次构造运动,活动性强。特殊的构造位置使得中国沉积盆地后期改造强烈而普遍,这是中国沉积盆地有别于世界其它盆地的显著特点之一。油气作为流体矿产,后期改造对油气赋存、成藏和分布具有显著的影响。后期改造是研究盆地演化、构造特征和油气资源评价不可或缺的内容。1998年召开的“改造型盆地油气勘探理论、方法及关键技术研讨会”,推动和引发了我国油气业及学术界对盆地后期改造、改造型盆地及其油气勘探诸方面的研究和关注。笔者等通过对国内外有关后期改造和改造型盆地已有研究成果的梳理和总结,综述了后期改造、改造盆地的研究进展,及其对常规油气赋存—成藏的影响、晚期成藏—定位和对非常规油气特殊影响等相关内容。     

沉积盆地后期改造及对油气赋存成藏的影响

中国大陆由多个块体拼接而成,结构复杂而不均一,经历了多幕次构造运动,活动性强。特殊的构造位置使得中国沉积盆地后期改造强烈而普遍,这是中国沉积盆地有别于世界其它盆地的显著特点之一。油气作为流体矿产,后期改造对油气赋存、成藏和分布具有显著的影响。后期改造是研究盆地演化、构造特征和油气资源评价不可或缺的内容。1998年召开的“改造型盆地油气勘探理论、方法及关键技术研讨会”,推动和引发了我国油气业及学术界对盆地后期改造、改造型盆地及其油气勘探诸方面的研究和关注。笔者等通过对国内外有关后期改造和改造型盆地已有研究成果的梳理和总结,综述了后期改造、改造盆地的研究进展,及其对常规油气赋存—成藏的影响、晚期成藏—定位和对非常规油气特殊影响等相关内容。     

相-势-源复合控油气成藏机制物理模拟实验研究*

含油气盆地的地质相、流体势、烃源灶是影响圈闭含油气性的决定性因素, 三者缺一不可。在各要素满足控藏临界条件下, 优相-低势-近源复合指数(FPSI) 越高, 圈闭含油气性越好。基于相-势-源复合控油气成藏机制开展物理模拟实验研究, 结果表明:“源”控制着油气成藏的物质来源, “相”控制着油气成藏的孔隙空间、“势”控制着油气成藏的运移动力, 当三者联合作用时能够形成油气藏。实验结果还表明, 圈闭外部(盖层)岩相和圈闭内部(储集层)岩相粒径差别越大, 越有利于油气在毛细管力作用下从细粒低孔渗的围岩之中进入到粗粒高孔渗的储集层之内聚集成藏, 临界条件是：圈闭外部围岩颗粒粒径较圈闭内部储集层颗粒粒径小2倍以上, 或外部毛细管力较之内部大2倍以上, 也即外部界面势能较内部高2倍以上;圈闭外部烃源岩含油气饱和度越高, 越有利油气进入圈闭内部储集层中聚集成藏, 临界条件是外部源岩的含油气饱和度达到和超过5％。     

羌塘中生代海相盆地演化与后期改造及油气赋存

发育在羌塘地块之上的羌塘中生代海相盆地,总体具中间地块盆地特征。盆地可划分为北羌塘坳陷、西部隆起、中部低隆起带、南羌塘坳陷和东北斜坡五个一级构造单元。盆地经历了三叠纪和侏罗纪—早白垩世初两大海相沉积期和其间晚三叠世晚期构造环境(体制)转换期三大演化阶段。三叠纪盆地演化受羌塘地块北缘拉竹龙-西金乌兰陆间洋开、合的控制,以碎屑岩、碳酸盐岩及膏盐岩和含煤碎屑岩建造为特征,盆地基底表现为南高、北低,东高、西低的特点。晚三叠世晚期,随着拉竹龙-西金乌兰洋的闭合和羌塘地块与可可西里地块的进一步汇聚,盆地整体隆升,沉积间断,形成岩溶风化壳,遂发生区域裂陷、火山活动和班公湖-丁青陆间洋裂谷新生。侏罗纪羌塘盆地再复沉降和沉积,与南邻班公湖-丁青陆间裂谷的发生发展同步,海相沉积由南向北扩展;形成了北西西向展布的多个沉积-沉降中心,以碎屑岩、碳酸盐岩和膏泥岩建造为主要特征,整体表现为西南部和东北部相对较高,南羌塘东部、北羌塘中西部沉降幅度较大的构造格局。白垩纪早期,冈底斯(拉萨)地块与羌塘地块汇聚,其间的班公湖-丁青陆间洋消亡,羌塘大型海相盆地沉积历史结束,遂进入了遭受后期改造和多个小型盆地陆相沉积时期。经早白垩世晚期—晚白垩世盆地反转和新生代进一步改造,使中生代羌塘盆地及其南北缘缝合带的原始面貌发生了较大改观,并使盆地西北部较大范围不复存在。羌塘盆地的叠合演化和改造,在中生界海相地层中发育了多套烃源岩,具有丰富的油气资源基础,构成了多层系聚集、多类型成藏的油气赋存-成藏条件。多处不同形式的油气显示和大型古油藏的发现,展示和证实了盆地所发生的油气成生、成藏过程。后期改造是影响羌塘盆地油气成藏及分布、资源规模和远景评价以及勘探成效的主控因素。     

右江盆地含油气成矿流体性质及其成藏-成矿作用

右江盆地含油气成矿流体是一种多组分、多相态的不混溶体系,成藏流体具低温(多为90～160℃)和低盐度(多小于6wt%NaCl)的特征,其主要组分是有机质、CO2和H2O;金矿成矿流体以中低温(多集中于150～250℃)和低盐度(0.4～6.7wt%NaCl)为特征,其主要组分为H2O和CO2,次为烃类有机组分。盆地内古油藏与金矿床在空间上密切共存,在成藏和成矿流体活动时限上基本一致,在成因上一脉相承,表明两者均为盆地有机成矿流体演化的产物。加里东晚期至印支中期,"盆-台相间"的沉积构造格局为成矿和成藏奠定了物质基础,盆地有机成矿流体的活动使油气和金属分别聚集形成油气藏和金属矿床。印支晚期至燕山早期,伴随褶皱造山作用的盆地流体活动使油气的原始分布格局发生改变,并造成了油气和金属矿床的空间分带。燕山中晚期强烈的构造抬升剥蚀,使油气藏和金属矿床遭受强烈的破坏与改造。     

中国西北部造山型盆地构造特征与油气赋存

中国西北部发育有塔里木、准噶尔、柴达木、吐哈等四大含油气沉积盆地和众多的中小型含油气沉积盆地。现今盆地均是周缘造山带隆升后形成的地理型盆地,盆地基底均老于周缘造山带隆升时期,沉积盆地均具有造山型盆地性质。前人的研究表明周缘造山带的造山运动不仅给盆地提供了丰富的沉积物,同时控制了形成、改造和调整盆地的构造。笔者以相邻造山带构造演化对沉积盆地沉积、沉降、构造活动和热活动等特征的影响,特别是盆地边缘的影响研究为基础,在造山型盆地概念的基础上,系统讨论了造山带构造演化对含油气盆地油气生、储、盖、圈闭、运移和保存等方面的影响。     

鄂尔多斯盆地演化-改造的时空坐标及其成藏(矿)响应

鄂尔多斯盆地的发育时限为中晚三叠世—早白垩世,晚白垩世以来为盆地的后期改造时期;盆地主体具克拉通内盆地特征;现今盆地为经过多期不同形式改造的残留盆地。该盆地叠加在早、晚古生代大型盆地之上,又属多重叠合型盆地。鄂尔多斯盆地集油气、煤和铀于一盆,多种能源矿产丰富。根据盆地及周缘地区主要地质构造特征和地质事件,结合对盆地各区裂变径迹年龄的综合研究认为,在盆地发育时期(T2—K1)至少发生了4期明显的构造变动,将盆地的沉积-演化过程划分为4个阶段:中晚三叠世和早中侏罗世富县—延安期为盆地发育的两个鼎盛阶段,广泛接受沉积,湖盆宽阔,沉积范围为今残留盆地面积的2倍多;形成重要的含油和成煤岩系。这两个阶段被期间发生的区域抬升变动(J1)所分隔。抬升导致沉积间断,延长组顶部遭受强烈而不均匀的侵蚀下切,形成起伏较大的侵蚀地貌。延安期末盆地抬升变动不强烈,沉积间断和剥蚀延续时间短。随后又复沉降,进入盆地发育的第三阶段中侏罗世直罗-安定期:沉积范围仍较广阔,但湖区面积明显减小。晚侏罗世构造变动强烈,在盆地西缘形成逆冲-推覆构造带,在其东侧前渊局限堆积厚度不等的砾岩,盆地中东部地区遭受剥蚀改造;今黄河以西地区初显东隆西坳格局。在早白垩世阶段,沉积分布仍较广阔,不整合超覆在前期西缘冲断带和南、北边部隆起之上。在盆地演化的前三个阶段,沉积中心均分布在延安附近及其以东;而堆积中心则位于邻近物源的盆地西部,且不同阶段位置有别;直到早白垩世,盆地的沉积中心和堆积中心的分布位置才大体一致,主要位于盆地西部的中南段。早白垩世末,鄂尔多斯盆地整体抬升,大型盆地消亡;盆地开始进入后期改造时期。在晚白垩世以来的盆地后期改造时期,鄂尔多斯盆地主要发生了以下重要地质事件:1盆地主体持续幕式、差异性整体抬升和强烈而不均匀的剥蚀,东部黄河附近被剥蚀的中生界厚度最大可达2000m;2盆地本部长期幕式整体的差异抬升和剥蚀,形成3期区域侵蚀-夷平面(E32—E12,E23和N21);3地块边部裂陷,周缘断陷盆地相继形成,接受巨厚沉积;4持续达2亿多年的东隆西降运动于中新世晚期(8MaBP)反转易位;东部开始沉降,广泛接受红黏土沉积;六盘山、地块西缘和西部相继隆升;标志着中国西部区域构造运动对该区的影响更为重要;5分别在8MaBP和2.5MaBP,风成红黏土、黄土开始广泛堆积,先后形成红土准高原和黄土高原及黄土高原面;6黄河水系的发育、外流和侵蚀地貌的形成。根据各主要地质事件的发生和动力学环境的演变,将该区晚白垩世以来划分为5个演化阶段(K2—E1;E2-3;N1-21;N31—N2;Q)。这些地质事件的发生和构造变动,与周邻各构造域,特别是中国东、西部(含青藏高原)重大构造运动的复合、叠加及其与时彼此消长变化密切相关;其活动和改造,使中生代盆地的原始面貌大为改观。鄂尔多斯盆地多种能源矿产成生—成藏(矿)和定位的主要期次,与盆地中新生代演化和改造的阶段有明显的响应联系和密切的耦合关系。盆地演化末(晚)期及之后的整体差异隆升和区域剥蚀,对鄂尔多斯盆地多种能源矿产的成藏(矿)和分布及其相互作用的影响最为重要。     

新西兰坎特伯雷盆地构造-沉积演化及海域含油气远景

基于地震地质解释,新西兰坎特伯雷盆地海域可划分为西部斜坡、中央坳陷和东部隆起三个构造单元。盆地经历了裂谷期(早白垩世—晚白垩世早期)、被动陆缘期(晚白垩世晚期—渐新世早期)和挤压沉降期(渐新世晚期至今)三个演化阶段,形成了不同的沉积序列。盆地发育两套成藏组合,上白垩统的Clipper组沼泽相煤系和Pukeiwitahi组平原相煤系为主要烃源岩,Clipper组河流相砂岩、Herbert组(或Broken River组)滨浅海相砂岩为主要储集层。裂谷期的古构造形态及断裂控制了主要圈闭类型及油气运聚方向,中央坳陷和东部隆起的近坳一侧,披覆背斜和断块圈闭成藏条件优越,是有利的勘探区带。     

阜新改造型盆地油气评价及勘探方向

阜新盆地历经了多次构造运动改造,导致油气藏保存条件遭受断层破坏、油气多次动态散聚以及油气的多源性等特征.通过盆地改造类型、油气评价及勘探方向等方面研究,认为：1）阜新盆地属于整体抬升改造剥蚀型,主要的生储盖层九佛堂组、沙海组保存完好;2）油气评价应采用从原型盆地构造演化源控论正向分析与从保存单元评价保存和富集油气储层的反向认识相结合的思路;3）构造分析是研究的主线,内容包括建造定源、改造定带、保存控藏等3个主要方面;4）海州洼陷和伊吗图洼陷的原生油气藏是主要勘探方向.     

改造型盆地含油气系统分析 ——以雪峰山西侧盆山过渡带为例

南方是中国海相碳酸盐岩的主要分布地区之一,发育厚8000~10000m的震旦系—下三叠统海相沉积,形成了以震旦系、寒武系、奥陶系、志留系为主体的海相含油气系统下组合和以泥盆系、石炭系、二叠系、中下三叠统为主体的海相含油气系统上组合。上述含油气层系和油气组合在雪峰山西侧地区也有不同程度的发育,并具有复杂的圈闭条件、保存条件和成藏演化过程,蕴藏着丰富的油气资源。笔者着重讨论了改造型含油气盆地的研究思路、方法及研究区油气系统的地质作用过程,并在此基础上对4个重点区的含油气系统进行了分析,以期为深入开展雪峰山西侧地区油气地质调查和勘探目标区优选提供依据。     

东营凹陷沙四下亚段砂砾岩致密化过程与油气成藏

正东营凹陷北部陡坡带沙四下亚段砂砾岩中富含油气(刘华,2012),但由于砂砾岩沉积成因复杂,又经历了漫长的成岩演化过程,烃源岩经历了正常原油、凝析油气、湿气多次生烃,多期生烃与致密砂砾岩储层致密化之间形成了复杂的匹配关系,使研究区致密砂砾岩成藏过程复杂化。明确砂砾岩致密化过程及其与油气充注的关系,是正确认识油气藏类型、查清油气成藏控制因素的关键。     

塔里木盆地轮南低隆区油源问题与运聚模式

塔里木盆地轮南低隆区的油源研究存在若干问题,直接影响到对运聚模式的认识,并影响到勘探的思路,综合分析各项地质条件,笔者认为：轮南低隆区的主力烃源极有可能是三叠系和侏罗系自身生成的油气,它是一个短距离侧向运聚,自生自储,多套生储盖复合,纵向叠置,以河湖相砂岩为储层的正常生储盖组合方式的含油气系统,表现为背斜油气聚集带。     

含油气盆地远距离成藏模式与主控因素

含油气盆地油气远距离(100 km)运移成藏是一种重要的石油地质现象,改变了关于油气运聚通常需要近源的传统认识,故虽然比较少见、实例不多、研究较少,但对于拓展勘探领域却具有重要意义。因此为给勘探应用和基础理论研究提供参考,总结了这一比较少见且有些特殊油气地质现象的基本特征,重点是成藏模式与主控因素,并评述了有待深化的科学问题。结果表明,主要依据通道,可将成藏模式归纳为输导层—不整合和输导层—断层—不整合成藏两种;成藏主控因素有多个,包括古隆起或斜坡稳定发育作为背景、油气源充足作为基础、输导通道优质作为条件、保存良好作为关键;因此具体到某一含油气盆地,若存在这些有利成藏条件,即便是距离源区较远的圈闭,也不是勘探禁区,可以形成商业性油气藏;下步工作中有待深化的研究内容包括油气源对比与油气远距离运聚的确认、断裂和不整合的作用、原生和次生成藏、运聚动力等。油气的远距离运移成藏值得加以更多的勘探和研究重视。     

三塘湖盆地火山岩油气藏油气充注幕次及成藏年龄确定

油气藏油气充注幕次和成藏年龄确定一直是成藏过程研究的热点和核心问题.通过60块流体包裹体系统分析, 结合单井埋藏史投影方法, 分析了三塘湖盆地火山岩油气藏的油气充注幕次和成藏期次, 确定了其成藏年龄, 从而对其油气成藏过程进行了研究, 认为三塘湖盆地火山岩油气藏经历了石炭纪以来三期油气运聚的成藏过程.它们分别发生在259~230Ma、160~134Ma和70~0Ma, 其中早期(海西印支期)油气成藏对盆地深部油气勘探具有重要意义.      

油气成藏过程对低对比度油层形成的控制作用

低对比度油层的识别是目前油气勘探开发中急需解决的重要问题之一,而解决其成因是识别低对比度油层的基础和关键所在。以松辽盆地南部大情字井油田青二段为例,重点研究了油气成藏过程在此类油层形成中的控制作用。松辽盆地南部大情字井油田青二段为典型低孔—低渗储层,油气运移的阻力相对较大,圈闭构造幅度较小,因而油气成藏动力相对不足。油气成藏过程中成藏动力不足、多期成藏和成藏后受构造活动改造等原因导致油水关系复杂,这对低对比度油层的形成具有重要的控制作用。     

中国海相盆地原型-改造分析与油气有序聚集模式

中国三大海相盆地原型及对油气形成原始物质条件的控制,古生代多次构造运动和中新生代差异性迭加改造对海相碳酸盐岩层系油气成藏、富集的控制作用,以及复杂构造区及超深层海相油气动态成藏过程与富集规律,是制约海相油气勘探发现的关键科学问题。研究认为,在不同板块构造旋回背景下,中国三大克拉通不同时期盆地原型及其沉积模式存在明显差别,可分为台内坳陷、被动大陆边缘和裂谷(陷)三大组合类型,其中被动大陆边缘可以分为陡坡、缓坡两种类型,形成了海相地层内多种类型的源-储配置关系;显生宙以来几次全球板块构造重组,特别是晚三叠世以来在多板块俯冲会聚构造格局下,三大海相克拉通盆地分别经历了4次迭加改造并形成了相应的陆相盆地原型,形成了多种类型的迭加改造地质结构,包括:山前带冲断-褶皱、差异沉降-隆升、多重滑脱构造、深断裂的走滑活动、构造-岩浆作用形成的相关构造;塔里木台盆区“大埋深、高压力、低地温”条件下的生烃抑制控制了油气分布,液态烃分布深度可以超过10 000 m,加里东中晚期和海西期古构造高部位控制了早期油气的运聚,燕山晚期—喜马拉雅期活动的走滑断裂带控制了晚期高熟油气的富集;四川盆地古隆起、古斜坡控制了原始油气聚集,形成了特殊的古油藏烃源灶,后期深埋裂解产生的油型裂解气成了大中型气田的主要气源,晚白垩世之后大规模褶皱变形和抬升剥蚀造成了盆地内流体压力系统重组再造,按照改造程度将油气聚集保存模式划分为:(1)弱改造型,常规、非常规气可在原位长期保存;(2)中改造型,常规气调整再成藏,页岩气规模富集;(3)强改造型,常规气藏大多遭破坏,部分非常规气藏得以保存。鄂尔多斯盆地奥陶系天然气具有“两源三向”的特征,天然气成藏与不整合面-地层层序界面、岩性-岩相变化密切相关,气藏普遍经历了一次调整过程。     

中国西部叠合盆地油气藏形成、演化与分布预测

中国西部叠合盆地经历了多期构造变动和多旋回的油气成藏作用,研究叠合盆地油气藏的形成、演化和分布预测具有重要的意义。叠合盆地指不同时期形成的不同类型的沉积盆地或地层在同一地理位置上的叠加和复合,具有地层沉积不连续、地层构造不连续、地层应力应变作用不连续等三大标志性特征,依据构造剖面上地层年代的关联性,将叠合盆地分为五种类型,即连续沉积型叠合盆地、中晚期地层叠合盆地、早晚期地层叠合盆地、早中期地层叠合盆地、长期暴露型叠合盆地。叠合盆地普遍发育复杂油气藏,三种作用（剥蚀作用、断裂作用、褶皱作用）六种机制（渗漏、扩散、溢散、氧化、降解和裂解）形成复杂油气藏,依据成因特征分为五类,原成型油气藏,圈闭调整型油气藏,组分变异型油气藏,相态转换型油气藏,规模改造型油气藏。研究表明,复杂油气藏中天然气的地下产状特征和分布特征与地表产状特征和分布特征有很大差异。中国西部叠合盆地油气分布主要受烃源灶、古隆起、沉积相、断裂带、构造变动和区域盖层等六大因素的控制。其中烃源灶（S）、古隆起（M）、沉积相（D）和盖层（C）等四大要素控制着油气成藏的形成和分布,并建立了多要素匹配（T-CDMS）成藏模式,用以预测有利成藏领域。油气藏形成之后,多期的构造变动对早成的油气藏进行调整、改造和破坏,主要受构造变动强度、构造变动时间、构造变动次数、构造变动时盖层的封油气性能等四大要素控制,并以此建立了多期构造变动破坏油气藏后剩余潜力评价模型,利用这一模型可以预测出有利勘探区带并评价出有利勘探区带中的剩余资源潜力。油气藏经过改造,表现出晚期成藏效应,并受相势耦合作用的控制最后定位,利用晚期成藏效应和相势耦合理论可以预测有利勘探目标,并指出潜在有利勘探目标。     

巴西萨利莫斯盆地油气地质特征及油气分布规律

基于萨利莫斯盆地基础地质条件,以石油地质理论为指导,对盆地的生储盖条件及成藏特征进行了研究,并利用多因素叠合的方法对盆地潜在有利区进行了预测。分析认为,萨利莫斯盆地是新元古代末期克拉通内断陷基础上形成的克拉通盆地,形成古生界和中-新生界两套沉积充填序列。盆地内主力烃源岩和储盖层均发育在古生界序列中。泥盆系然迪亚图巴组页岩是盆地中的主力烃源岩;石炭系朱鲁尔组砂岩和泥盆系俄勒组砂岩是最有利的储集层段,与石炭系卡让利组、朱鲁尔组的蒸发岩和页岩构成良好的储盖组合。受岩浆侵入的影响,烃源岩的生排烃分为岩浆侵入前和侵入后两个阶段,并以第二阶段为主生排烃阶段;受晚期构造运动的影响,盆地具有多期成藏的特征,最后一期成藏决定了油气的最终分布。盆地勘探经验表明,油气田往往位于断裂带周围,并受烃源岩的发育位置控制。因此,认为盆地中烃源岩发育区内的断裂带周围是油气田,特别是气田的有利勘探领域。