新疆库车坳陷东部中—新生代构造-热演化与油气勘探远景分析

【研究目的】库车坳陷油气资源丰富,但与油气生成与保存相关的构造-热演化研究很薄弱。【研究方法】本研究通过对库车坳陷东部典型钻孔样品开展磷灰石裂变径迹测试分析与热史模拟,精确重建了库车坳陷东部自中生代以来的构造-热演化史,并评价了烃源岩成熟演化期次。【研究结果】本文基于原位LA-ICP-MS法测试的磷灰石裂变径迹年龄介于77.7~104.5 Ma,远小于地层年龄,有效地记录了晚白垩世的快速隆升事件。通过热史模拟揭示出库车坳陷东部地区自侏罗纪以来经历了早白垩世—晚始新世(120~40 Ma)和晚中新世至今(10~0 Ma)两期快速隆升事件,分别是由拉萨地块、印度板块与欧亚板块南缘碰撞的远程效应造成的。【研究结论】库车坳陷东部地区的差异性构造隆升是由南天山由北向南逐渐推进的俯冲挤压造成的。库车坳陷东部地区侏罗系烃源岩在多期沉降作用影响下表现为多阶段成熟演化模式,但受构造隆升事件的影响,曾在早白垩世—晚始新世和晚中新世至今处于停滞阶段。本研究厘定了库车坳陷东部自中生代以来的构造-热演化史,明确了主要烃源岩成熟演化过程,对区域构造演化和下一步油气勘探具有重要的指导意义。

准噶尔盆地沙湾凹陷二叠系下乌尔禾组烃源岩类型与热演化研究

沙湾凹陷下组合油气资源丰富,下乌尔禾组烃源岩被证实是凹陷内主要的油气来源。然而,由于烃源岩埋深较大、勘探程度低,烃源岩类型、热演化以及生烃史尚不清楚,制约了下组合油气成藏规律的认识。本研究基于烃源岩地球化学参数,认识下乌尔禾组烃源岩基本特征,利用盆地模拟恢复烃源岩热演化以及生烃演化史,在此基础上对油气成藏过程进行分析。结果表明:沙湾凹陷下乌尔禾组烃源岩有机质类型以Ⅱ型为主,平均有机碳含量(TOC)为0.82%,生烃潜量(S_(1)+S_(2))为5.32 mg/g,为中等烃源岩,平均成熟度(Ro)为1.27%,处于成熟—高成熟阶段。热演化模拟显示下乌尔禾组烃源岩于晚三叠世晚期进入生烃门限(Ro=0.5%),晚侏罗世—晚白垩世达到生油高峰(Ro=1.0%)。白垩纪末期,有机质热演化进入了高成熟演化阶段(Ro>1.3%)。沙湾凹陷超深层储层经历多期油气充注,油气的多期混合以及断层活动的不均一性造成不同层位多种相态油气藏共存。研究认识为准噶尔盆地超深层油气成藏过程和机理研究奠定了坚实的基础。

鄂尔多斯盆地中-上元古界—下古生界热演化程度:来自伊利石结晶度及伊蒙混层的指示

由于缺乏有效的古温标,对鄂尔多斯盆地中-上元古界—下古生界热演化程度一直以来了解十分有限。本文通过对盆地内20余口钻井中-上元古界—下古生界开展自生伊利石结晶度和伊蒙混层系统性测试,试图从新的角度分析盆地中-上元古界—奥陶系热演化程度及分布规律。结果表明:盆地不同部位伊利石结晶度与深度关系存在明显的差异,整体具有随深度增大而减小的趋势,主要受控于古埋深及古地温梯度。盆地沉积盖层伊利石结晶度普遍大于0.25,未达到绿片岩相浅变质阶段;盆地下古生界奥陶系伊利石结晶度大于0.42,表明处于成岩演化阶段;寒武系样品结晶度略小于奥陶系,整体处于成岩带中-晚期到极低级变质作用阶段;中元古界伊利石结晶度相对更低,对应热演化程度更高。此外,我们对比了伊利石结晶度和等效镜质体反射率分别恢复的地层最大古地温结果,两者在误差范围内基本一致,表明这一方法对研究我国古老地层热演化程度具有明显的可行性。

准噶尔盆地东道海子凹陷二叠系平地泉组烃源岩特征及热演化史模拟

基于钻井、录井、测井及烃源岩分析测试等资料,对准噶尔盆地东道海子凹陷二叠系平地泉组烃源岩的生烃潜力和热演化史进行了系统研究。研究结果表明:(1)准噶尔盆地东道海子凹陷二叠系平地泉组烃源岩主要为深灰色、灰黑色泥岩,颜色深且厚度普遍较大,自东北部斜坡区向凹陷中部厚度逐渐增大,并向西部莫索湾凸起逐渐减小,最大泥岩厚度可达536 m。(2)研究区平地泉组烃源岩有机质丰度综合评价为中等—极好,纵向上以平一段有机质丰度最高,平面上以凹陷东北部滴南7井区和滴南19井区最高;平地泉组有机质类型主要为Ⅱ_(2)—Ⅲ型,少部分为Ⅱ_(1)型,纵向上以平二段有机质类型最好,平面上凹陷区烃源岩有机质类型主要为Ⅱ_(1)—Ⅱ_(2)型。(3)热演化史模拟结果显示,凹陷区和斜坡区烃源岩分别在晚三叠世和晚侏罗世达到生烃高峰,现今分别处于高成熟阶段和成熟阶段。(4)研究区发育“下生上储”和“自生自储”2类油气藏,其中平地泉组烃源岩与上乌尔禾组储集层形成“下生上储”油气藏,平二段和平一段的优质烃源岩与湖盆边缘的小型扇三角洲沉积在平地泉组内部形成“自生自储”油气藏,二者油气勘探潜力均较大。

原油和烃源岩中三、四金刚烷类化合物的绝对定量与热演化研究

金刚烷类化合物独特的稳定性使其在评价高–过成熟油气的成熟度和来源等方面具有较大的应用前景。单、双金刚烷类化合物的易挥发性会影响其定量结果,而三、四金刚烷类化合物具有更强的稳定性,可以弥补单、双金刚烷类化合物的不足。三、四金刚烷类化合物在原油和烃源岩中的浓度普遍较低且缺乏绝对定量检测方法,极大地阻碍了三、四金刚烷类化合物的定量分析与应用研究。本研究通过人工高温熟化原油、柱层析除去芳烃类杂质干扰和气相制备色谱提纯等过程,得到了3种三金刚烷类化合物(三金刚烷、9-甲基三金刚烷和9,15-二甲基三金刚烷),建立了一套能够高效识别三、四金刚烷类化合物的气相色谱质谱–质谱(GC-MS-MS)绝对定量检测方法。原油和干酪根的黄金管封闭体系热模拟实验结果表明,三、四金刚烷类化合物产率分别在Easy Ro为3.1%、3.7%(原油)和3.1%、4.0%(干酪根)达到最大,而后开始裂解。根据金刚烷类化合物的裂解演化规律构建了2类三金刚烷类指标,有效拓宽了金刚烷类指标在指示成熟度方面的应用范围。

川南地区下志留统龙马溪组有机质热演化及其主控因素

为研究川南地区下志留统龙马溪组有机质热演化特征,根据钻井、岩性和温度实验数据,研究了现今地温场特征,利用激光拉曼光谱测定计算了龙马溪组页岩有机质镜质体反射率,以镜质体反射率(R_(o))为约束,用BasinMod盆地数值模拟技术重建了该区热流史及龙马溪组有机质热演化史。研究结果表明,川南地区龙马溪组储层沥青激光拉曼镜质体反射率(RmcR_(o))为2.7%~3.9%,有机质现均已到过成熟阶段,平面上从威远—泸州—长宁区块成熟度逐渐增加。加里东期大部分有机质尚未进入生烃门限。东吴期—印支期威远北部及渝西北部有机质处于低成熟-成熟阶段,同期长宁—宁西及泸州南部有机质分别进入高成熟和过成熟阶段。燕山期川南龙马溪组有机质普遍达到过成熟阶段。川南地区龙马溪组有机质热演化受古地貌、古埋深、峨眉山玄武岩喷发及构造隆升等地质因素的共同影响,其中古埋深及峨眉山玄武岩喷发是有机质热演化最主要的控制因素。

川中地区大安寨段页岩热演化史及油气地质意义

下侏罗统自流井组大安寨段为四川盆地陆相页岩油开发的最有利层段,页岩油勘探潜力巨大,然而对该地层的热演化史缺乏系统研究。利用含油气盆地模拟系统,对比分析了川中地区北部与中部大安寨段页岩热演化及生烃差异,并探讨其对页岩油富集的影响。研究区大安寨段页岩现今热演化程度由西南向东北逐渐增高,平面上可分为高成熟区和成熟区。高成熟区位于研究区北部,镜质体反射率为1.3%~1.7%,主要发育Ⅲ型有机质,在晚侏罗世早期进入早期生油阶段,晚侏罗世末达到生烃高峰,存在2期生烃作用;成熟区位于研究区中—南部,镜质体反射率为0.9%~1.3%,主要发育Ⅱ1型—Ⅱ2型有机质,侏罗系沉积厚度相对较小,有机质成熟时期较晚,晚侏罗世末进入早期生油阶段,早白垩世进入生烃高峰,仅有1期生烃过程。相较于北部地区,中部地区沉积了大套的富有机质页岩,是大安寨段页岩油坚实的物质基础,但古近纪以来的构造抬升与地层剥蚀,对该区的油气保存具有一定的破坏作用。

川北米仓山隆起构造-热演化特征

本文基于实测锆石(U-Th)/He和磷灰石裂变径迹年龄的联合热史模拟明确了米仓山隆起自新元古代以来的构造-热演化史。米仓山隆起前寒武系样品锆石(U-Th)/He年龄和磷灰石裂变径迹年龄分别为190~138 Ma和106.1~120.6 Ma,均小于地层年龄或成岩结晶年龄,有效地记录了早期热信息。热史模拟结果表明米仓山隆起自新元古代以来主要经历了早侏罗世—早白垩世和晚中新世至今两期快速冷却事件,分别与扬子-华北板块碰撞和印度-欧亚板块碰撞的东扩作用有关,而白垩纪—早中新世的缓慢冷却过程则与当时的古夷平面发育有关。本文不仅丰富完善了川北地区构造-热演化成果,而且对于该地区下一步油气勘探具有重要的指导意义。

碎屑磷灰石裂变径迹分析——以青藏高原东北缘侏罗纪—新生代热演化为例

古生代以来,西秦岭地区经历了复杂地质演化过程,本文对5件古生—中生代碎屑岩样品进行磷灰石裂变径迹年代学分析,以反演西秦岭地区经历的构造热事件。磷灰石的裂变径迹年龄分199~155 Ma、94~64 Ma两组,西秦岭地区经历的4个阶段热演化:第一阶段(200~120 Ma)反映了侏罗纪华南、华北板块的俯冲-碰撞事件;第二阶段(120~65 Ma)反映了白垩纪一次较快的冷却事件;第三阶段(65~20 Ma)反映了古近纪青藏高原东北部隆升活动;第四阶段(20 Ma至今)反映了中新世青藏高原向NE向的增生作用。

渤海盆地秦南凹陷新生代以来构造-热演化史

构造-热演化史是认识盆地形成及其动力学机制的重要窗口,也是烃源岩成熟生烃研究的核心问题。随着能源需求的增长以及陆地油气发现难度的增加,海域逐渐成为中国油气勘探的重要接替区与国家能源战略研究的重要领域。秦南凹陷位于渤海海域西北部,勘探前景良好,但勘探程度低,构造-热演化研究尚属空白。文章选取秦南凹陷3条地震剖面,建立25口人工井,进行了构造沉降史和热史模拟,恢复了秦南凹陷构造-热演化历史。研究结果表明:秦南凹陷新生代以来于孔店组—沙河街组四段沉积时期(65~42 Ma)、沙河街组三段沉积时期(42~38 Ma)以及东营组三段沉积时期(32.8~30.3 Ma)分别经历了3期裂陷拉张,总拉张系数为1.27~2.05;对应这3期拉张作用,秦南凹陷基底热流经历3期升高,在东营组三段沉积末期(30.3 Ma)基底热流达到峰值64.0~89.0 mW/m^(2),之后逐渐降低至今;秦南凹陷构造-热演化过程与断裂活动具有良好的耦合关系。研究获得的拉张系数、基底热流等参数对于了解渤海盆地构造演化的深部动力学机制以及指导研究区油气勘探具有重要意义。

我国中西部盆地深层-超深层烃源岩热演化研究

我国中西部盆地深层、超深层油气相态、分布深度和油气贫富差异大,盆地温度场是制约油气成藏及烃源岩成熟演化的关键要素。本文以塔里木盆地和四川盆地寒武系为研究对象,系统解析盆地古、今温度场特征,明确寒武系烃源岩热演化及其差异性,探讨热演化对油气生成及油气相态的控制作用。结果表明,塔里木盆地和四川盆地现今平均热流为(42.5±7.6)和(53.8±7.6) mW/m^(2),反映了“冷盆”和“温盆”特征。塔里木盆地热流自早寒武世以来呈下降趋势,早二叠世受岩浆活动的影响,出现短暂的峰值。四川盆地寒武纪至早二叠世为稳定低热流,早二叠世末受峨眉山地幔柱热效应的深刻影响,热流快速上升,晚二叠世以来热流下降。由于四川盆地的热状况一直高于塔里木盆地,同时受二叠纪岩浆活动的差异影响,盆地寒武系烃源岩成熟演化、油气生成和相态存在差异。塔里木盆地寒武系烃源岩的热演化具有3种类型:(1)古生代迅速成熟演化定型;(2)早古生代快速演化-后期持续演化型;(3)早古生代和中生代快速演化型。四川盆地寒武系烃源岩的热演化具有3种类型:(1)持续演化型;(2)加里东期热演化停滞-中生代持续演化型;(3)加里东期和印支期热演化停滞-后期持续演化型。极低的地热背景使得塔里木盆地深层-超深层仍存在液态烃保存的有利温度条件。

青藏高原东南部楚雄盆地构造-热演化史及其与油气关系

青藏高原东南部是构造最为活跃、变形最强烈的地区之一.楚雄盆地作为青藏高原东南部重要的中生代含油气叠合盆地,其演化历史复杂,后期改造强烈,热演化史研究薄弱.恢复楚雄盆地构造-热演化史对系统评价盆地油气资源和深入认识青藏高原东南部的构造变形过程有重要意义.本文研究在楚雄盆地全盆地系统采集了裂变径迹样品,分析确定了盆地的抬升过程,结合大量镜质体反射率(RO)、包裹体测温等古温标,系统恢复了楚雄盆地构造-热演化史.裂变径迹研究结果表明楚雄断裂以西靠近哀牢山—红河断裂带地区的冷却年龄在41.9~72.7 Ma之间,主要为始新世41.9~55.5 Ma;楚雄断裂以东冷却年龄在20.0~38.4 Ma之间,主要为渐新世-早中新世.楚雄盆地抬升过程总体具有西早东晚的特征,主体部位20~38.4 Ma以来有一次快速抬升冷却过程.楚雄盆地三叠系热演化程度高,RO异常高值与火成岩活动密切相关.热演化史研究表明三叠系最大古地温在上新世之前达到,最高古地温梯度可达30℃·km^(-1).三叠系烃源岩在侏罗纪开始生烃,白垩纪为主要生烃期,古新世-始新世主要为过成熟生干气阶段.渐新世以来盆地整体抬升,地层温度降低,生烃作用减弱.楚雄盆地构造-热演化史除了受火成岩影响外,还与印度和欧亚板块的碰撞及哀牢山—红河断裂带的活动密切相关.

Termit盆地上白垩统Yogou组烃源岩埋藏史、热演化史和生烃史模拟

Yogou组烃源岩作为尼日尔Termit盆地晚白垩世重要的烃源岩层系,然而缺乏对该套地层的埋藏史、热演化史和生烃史的系统研究,制约了该地区油气成藏规律的认识。结合钻井、地震二维剖面及地球化学等资料,利用BasinMod盆地模拟软件中生烃动力学模型,恢复了Termit盆地Yogou组烃源岩热演化史,分析不同地区烃源岩的热演化特征及其与油气成藏的匹配关系,为Termit盆地下一步油气勘探提供了重要依据。研究表明,Termit盆地热流值具有明显的两段式演化特征,初始热流值较低,古近纪晚期热流值达到最大,热流值介于64.3~69.2 mW/m^(2)之间;新近纪以来,盆地热状态表现为持续冷却,现今热流值介于60.7~67.4 mW/m^(2)之间。Yogou组顶部烃源岩在55 Ma进入生烃门限(R_(o)=0.5%),达到生烃高峰(R_(o)=1.0%)的时间为35 Ma,在27.5 Ma进入高成熟演化阶段(R_(o)=1.3%)。Yogou组烃源岩存在2期生烃过程,晚白垩世末期(70~60 Ma)生烃阶段主要存在于盆地深凹陷区,古近纪(40~20 Ma)是全盆地主要的生烃阶段。盆地不同构造带对比发现,Dinga凹陷烃源岩具有成熟度更高,生烃时间更早和生烃能力更强等特征,可为Termit盆地储层提供充足油气来源。古近纪Termit盆地断裂强烈活动,促使底部烃源岩生成的油气在古近系储层中聚集成藏。研究成果为Termit盆地烃源岩生烃潜力评价提供依据,并为该盆地油气勘探提供理论指导。

东海盆地西湖凹陷构造热演化及煤系烃源岩生烃史恢复

为了研究东海盆地西湖凹陷煤系烃源岩的热演化特征,在西湖凹陷构造演化分析的基础上,利用盆地模拟技术中的岩石圈模型对西湖凹陷构造热演化史进行模拟,并通过高压釜热模拟实验与动力学模型结合的方法,开展了构造演化史与烃源岩热演化史的系统分析,建立了西湖凹陷的现今地温场,进而探讨煤系烃源岩生烃演化过程。研究表明,暗色泥岩开始生气时间要早于煤岩,在28 Ma B.P.左右,西湖凹陷煤系烃源岩开始快速生气,且在高热演化阶段煤系烃源岩仍具有生气能力;5 Ma B.P.左右处于凹陷内相对深度较浅的烃源岩开始进入生烃高峰。煤系烃源岩在西湖凹陷晚期成藏过程中具有十分重要的作用。

东道海子凹陷成6井二叠系烃源岩热演化史与生烃史

东道海子凹陷是准噶尔盆地重要的生油生烃凹陷之一,二叠系岩层是东道海子凹陷的主要烃源岩层位和主要油气产层。以成6井为研究对象,通过对该区的油气地质、地球化学分析,运用盆地模拟技术对该井在6490m左右的二叠系下乌尔禾组和风城组的烃源岩进行埋藏史、热演化史模拟分析。分析结果显示,东道海子凹陷从294Ma开始就以100m/Ma的沉降速率开始沉降,从晚二叠系开始沉降速率明显变小,到了早侏罗世(198Ma),东道海子凹陷在5Ma的时间段内快速沉降,到195Ma沉降速率有所下降,在150Ma时经历了一次抬升剥蚀,137Ma以后又进入短时间的快速沉降阶段,最后在110Ma时沉降速率开始缓慢下降,随后保持均匀沉降速率。风城组烃源岩早在中二叠世(265Ma)前就进入了生油门限,对应的古地温为120.4℃;下乌尔禾组的烃源岩在中三叠世左右(约240Ma前后)进入生油门限,对应的古地温为96.39℃。现今两套烃源岩都处于过成熟阶段。早三叠世至中侏罗世(250~166Ma)是两套烃源岩热演化的关键时期,中侏罗世(174Ma)和晚白垩世(96Ma)为两套烃源岩生烃的关键时期。

塔里木盆地热演化

选择了塔里木盆地１１条地震解释剖面，采用二维模拟方法，结合构造演化特征，恢复了震旦纪以来的地热史和生烃 史。部分井点的结果对比显示，模拟结果与实测数据基本一致。研究表明，震旦纪至现今的热演化可分为四个阶段：即震旦 纪一奥陶纪高热流（“热盆”）热演化阶段；志留纪至晚古生代热衰减、“热盆”向“冷盆”过渡的热演化阶段；中生代稳定热演 化（低热流“冷盆”）阶段；新生代岩石圈挠曲热演化阶段。模拟了塔里木盆地内三大套生油岩系的生烃史，并结合构造演化 史分析了油气聚集的有利地区和构造带。

我校任战利教授盆地热演化史团队获批国家自然科学基金专项项目

近日国家自然科学基金委员会发布了“羌塘盆地演化及其能源效应”专项项目评审结果,我校地质学系任战利教授团队申报的“羌塘盆地构造热体制与烃源岩热演化时空差异”获得资助,项目直接经费243万元。该项目是任战利教授主持的第2个国家自然科学基金重点类项目。

四川盆地热演化异常成因及热场演化特征分析

为探讨四川盆地热演化异常成因,分析不同地史时期热场分布及其主控因素,通过四川盆地不同构造单元典型井、剖面露头镜质体反射率与深度热演化剖面的建立,分析了四川盆地纵向上热演化异常成因;在热演化剖面建立的基础上,通过镜质体反射率梯度法求取了四川盆地晚古生代—中三叠世、晚三叠世—侏罗纪及现今的热场分布,并进行了热史演化特征分析。研究认为:(1)烃源岩生烃作用产生超压并对镜质体反射率和烃类裂解产生差异性抑制,是四川盆地纵向有机质热演化"负"异常的主要原因。(2)盆地不同时期构造运动及盆地性质控制着四川盆地热场纵向的演化:中二叠世晚期区域性拉张作用改变了四川盆地早期统一的低热场,导致断陷内热流值不断升高,平均地温梯度在3.5℃/hm以上;晚燕山—早喜马拉雅期,盆地东部开始隆升剥蚀,盆地逐渐向西萎缩,周缘冲断作用趋于平静,高热场开始降温;至喜马拉雅晚期的快速隆升及降温作用,形成现今低地温场分布面貌,地温梯度总体小于2.5℃/hm。

拉张盆地构造热演化模拟的影响因素

沉积盆地的热历史与其构造演化史密切相关。拉张盆地构造热演化模拟正是研究盆地在形成演化过程中的热历史及沉降史，它们主要受岩石圈拉张演化特征的控制。本文着重讨论在构造热演化模拟中应考虑的几个重要因素：拉张的多期性、多期拉张过程中岩石圈底界的移动、拉张模式的多样性以及拉张的横向非均匀性。

胶辽地块古元古代构造-热演化与深部过程

近年来的研究表明,华北克拉通由东部地块和西部地块于1.85Ga沿中部带碰撞形成,且碰撞前东部地块的西缘为活动陆缘,研究程度高。相比之下,东部地块的东缘大面积分布的古元古代胶辽吉造山带研究薄弱。根据新近多学科研究成果,综合揭示出胶辽吉造山带古元古代的构造-热演化和深部地质作用过程如下:早期底侵可能与深部地幔柱相关,发生于2.53～2.36 Ga之间,导致2.47～2.33 Ga岩墙事件、胶辽吉裂谷带的形成和双峰式火山活动。该幕底侵不仅导致地壳上部沉积格架的不同,也导致地壳内初始热结构的分异,从而决定不同空间上变质作用类型和PTt轨迹的差异。晚期底侵导致地壳下部于2.17Ga左右产生A型辽吉花岗岩、2.2Ga与2.0Ga的伟晶岩事件和顺层伸展变形。其主要的造山运动发生在1.911～1.883Ga之间,裂谷封闭、收缩变形,在该造山带南部出现高压变质。之后,1.875～1.66Ga之间,出现小断块的拆沉、环斑花岗岩、钾长花岗岩和正长岩的非造山岩浆事件、伟晶岩脉和基性岩墙群事件和榆树砬子群沉积。东部地块南缘大别—苏鲁一带1.7～1.6 Ga期间应是一个重要的古元古代强烈活动陆缘带。中元古代1.6Ga以后大别—苏鲁一带经历了一系列再造事件而与东部地块主体形成显著差异。总之,胶辽吉造山带的底侵样式、碰撞过程。