中国近海新生代盆地构造差异性演化及油气勘探方向

中国近海处于欧亚、印度-澳大利亚及太平洋三大板块的交汇地带,其盆地形成与演化受控于洋、陆板块的相互作用,区域构造背景对盆地形成和演化起到了重要的作用,并由此导致了中国近海盆地显著的分段性和差异性演化特征。渤海海域、北黄海至南黄海盆地属于陆内裂陷型盆地;东海海域为活动大陆边缘弧后裂陷型盆地;珠江口盆地和琼东南盆地为被动大陆边缘型盆地;莺歌海海域为转换大陆边缘型盆地。受此影响,油气分布有明显的分段分区性,渤海—南黄海陆内盆地以成油为主,东海弧后盆地以成气为主,南海北部大陆边缘北部成油、南部成气,莺歌海转换盆地以成气为主。中国近海未来的找油领域主要在渤海、珠江口盆地北部和北部湾盆地;找气领域主要在东海盆地、南海北部深水区和莺歌海盆地6大领域。

南海北缘琼东南盆地热结构与莫霍面温度

相对于大陆地区,洋壳或海陆过渡区目前较缺乏岩石圈热结构方面的研究.本文依据琼东南盆地现有热流数据和相关岩石热物性参数,沿分布于盆地内不同位置的4条地震测线计算了不同圈层的热流分配关系(即热结构)及莫霍面温度.计算时根据最新的P-波速度变化分析将该区地壳分为四层,分别为沉积盖层、上地壳、下地壳及下地壳高速层.结果表明:琼东南盆地地幔热流由浅水区向深水区逐渐增加,是控制盆地现今海底热流分布的主要因素;其占海底热流平均比例为76.3±7.0%,具有典型的"冷壳热幔"的岩石圈热结构特征;莫霍面温度范围500～700℃,存在一个低温区和两个高温区,其整体分布与盆地基底以下地壳伸展减薄及断裂发育有关.

论油气系统与油气系统动力学

“油气系统”实际上就是油气成藏动力学系统 .这个概念是石油天然气地质学与系统科学相结合的产物 ,是石油地质学家从系统科学角度所看到的、研究对象与抽象模型相复合的、具有层次结构的新型地质实体 .因此 ,它应当适合于整个油气地质单元序列 ,而不应当被局限于某一个层次的单元中 .“油气系统”的研究方法 ,应当是定性与定量相结合的系统方法 .考虑到油气成藏过程存在非线性特点 ,以及当前盆地模拟和油气成藏模拟普遍存在的缺陷 ,尝试引进系统动力学的思路与方法 ,提出油气系统动力学的概念 ,并阐述了它的基本原理 ,初步建立了油气系统动力学的方法体系 .系统动力学模拟的结果可提供对盆地和凹陷进行资源预测、评价的依据 .

珠江口盆地13.8Ma陆架边缘三角洲与陆坡深水扇的“源汇”关系

揭示南海北部被动大陆边缘盆地浅海陆架与深水陆坡之间的沉积响应关系,在等时地层格架内对陆架三角洲、上陆坡复合水道和陆坡重力流沉积进行综合分析。研究结果表明:相对海平面变化、陆架多级坡折演化、陆源碎屑供给强度以及陆架海洋水动力作用等四大因素控制着陆架陆坡体系的发育;珠江口盆地中新统韩江组13.8 Ma形成的界面为三级层序界面,该时期低位域晚期发育陆架边缘三角洲,三角洲前缘带主体分布在白云凹陷北坡的陆架坡折处,随着物源供给,前缘带不断进积,陆架向陆坡方向生长,在多级坡折、坡度变化以及沉积物自身重力影响下,前缘带沉积物由牵引流搬运向重力流搬运转化,在陆坡复合水道搬运通道的作用下向白云凹陷深水区内再沉积,形成低位域晚期多坡度控制的滑塌体、碎屑流浊流深水扇沉积,构成南海北部珠江口盆地特殊的陆架陆坡"源汇"响应系统;该沉积响应具有短暂性、突发性和连续性等特点。

一种新的压实校正法

根据压实前后压实曲线的相似性及单调性，设定古孔隙度-深度、古密度-深度函数，结合压实前后地层骨架体积不变、骨架质量不变原理．建立回剥压实校正方程，从而恢复地层古厚度及地层古密度，并且保证压实前后地层骨架密度不变。

烃源岩孔隙流体压力模拟新方法

基于系统动力学的基本原理 ,对烃源岩孔隙流体压力进行了模拟研究。结果表明 ,成熟烃源岩演化过程中存在着一个压力反馈控制系统。该系统包含两个次级系统 ,即压力增加次级反馈控制系统和压力降低次级反馈控制系统。前者是由压力与生烃组成的负反馈控制系统 ,在其作用下孔隙流体压力不断增加 ;后者是由压力与排烃组成的负反馈控制系统 ,在其作用下孔隙流体压力不断降低。在常规模拟方法的基础上 ,依据系统动力学的建模方法 ,建立了系统动力学模拟的新模型。该模型主要由水位方程、速率方程、辅助方程和初值方程这 4种方程组成 ,它们都是一些简单的线性方程。以新疆库车盆地为实例进行的模拟研究结果表明 ,该方法简单可行。

南海珠三坳陷油气系统分析

通过详细的油气地质特征研究及油 (气 )源对比 ,确定了珠三坳陷的主力生、储、盖层。根据广义的油气系统概念和研究方法 ,结合构造和沉积特征分析 ,对坳陷进行了油气系统研究。研究表明 ,在不同的地质历史阶段 ,珠三坳陷中油气系统发育具有不同的特征 ,即早期 (渐新世晚期—早中新世 )只在文昌 A凹陷中发育一个石油系统 ,而到了晚期 (中中新世—上新世 )则在多个凹陷及凸起上发育多个油气系统。此外 ,对每个油气系统的特征及其中的油气运移规律和成藏特征进行了探讨 ,并提出了勘探建议。

莺歌海盆地底辟构造的成因及石油地质意义

在总结莺歌海盆地底辟构造特征及其伴生的温度和压力异常资料的基础上，提出了流体底辟模式，并进一步讨论了流体底辟在石油地质中的意义。

南海北部珠江口盆地中段伸展构造模型及其动力学

位于南海北部大陆边缘上的珠江口盆地发育NNE向、NE向、NW向、近EW向等多组基底断裂,盆地结构复杂,并表现出明显的时空差异性。本文基于珠江口盆地中段地震资料解释的构造样式的变化推断地壳中存在一条向南缓倾斜、呈坡坪式形态的拆离断层,古近系构造属于这条拆离断层上盘的伸展构造系统。北部的西江凹陷属于拆离断层伸展构造系统的头部,凹陷边界正断层铲式断层面形态向深层延伸并收敛在拆离断层面上,凹陷表现为半地堑"断陷"样式;中部的番禺低隆起对应于拆离断层的低角度断坪部位,拆离断层上盘断块的伸展位移导致两侧的恩平组超覆在低隆起上;南部的白云凹陷位于拆离断层的深部断坡部位,充填的文昌组和恩平组表现为"断坳"或"坳断"样式;南部隆起位于拆离断层深部断坪部位,其上盘发育的分支断层控制着荔湾凹陷古近系、新近系的发育并使之表现为复杂的断陷-断坳构造样式。该模型强调拆离断层上盘与下盘、不同地壳结构层均发生不同程度的伸展变形,且伸展变形方式、应变量等存在时空差异,而拆离断层正是不同构造单元、不同地壳构造层之间的调节性构造面。总体上,拆离断层上盘以脆性伸展构造变形为主,分支断层控制不同构造单元古近纪的构造演化,下盘则是以韧性伸展变形为主,并拖曳上盘发生不均一的伸展应变;西江凹陷的伸展应变量大于拆离断层下盘的伸展应变量,白云凹陷的伸展应变量则小于拆离断层下盘的伸展应变量。以西江凹陷北部边缘的NE向铲式正断层为头部的拆离断层控制了文昌组沉积,但在恩平组沉积期被近EW向高角度正断层切割破坏而被遗弃,拆离断层系统的头部由西江凹陷北部边缘迁移至番禺低隆起。盆地结构及断裂系统的时空差异性受盆地基底先存构造、地壳与岩石圈结构及伸展量等多方面因素的影响,但主要是对软流圈流动及岩石圈热结构变化的响应。用软流圈由北西向南东流动拖曳上覆岩石圈发生伸展变形的动力学模型能合理地解释珠江口盆地中段古近系构造的形成和演化。

南海陆缘盆地中生界分布特征及其油气地质意义

利用南海陆缘40口中生界钻井、5.2×104 km地震剖面以及重磁数据,对南海陆缘中生界分布特征及油气勘探前景进行了综合研究。南海盆地中生界主要有3大分布区：①珠江口盆地东部—台西南盆地区,埋深1~3 km,厚约2~8 km,最大厚度在潮汕坳陷—东沙隆起东部地区,在珠江口盆地东部发育宽缓长轴褶皱;②礼乐—巴拉望盆地区,中生界埋深2~4 km,厚度2~5 km,最大厚度在礼乐盆地南部坳陷地区;③中建南—万安—南薇西盆地区,中生界埋深3~5 km,厚度2~3 km。推测中生界分布可能受控于阳江—一统暗沙东断裂、巴拉巴克断裂、越东—万安等3条大断裂,与中生代太平洋板块对东亚大陆俯冲挤压造成的基底不均衡隆升、块断作用等有关。通过对南海中生界残留地层分布、构造圈闭以及烃源岩条件的研究,认为珠江口盆地东部潮汕坳陷—东沙隆起区和礼乐盆地南部坳陷区是两个中生界油气有利勘探区,中建南—万安—南薇西盆地区中生界油气勘探前景有待进一步研究。

油气运移和聚集的人工神经网络模拟

盆地演化、油气系统演化以及油气的运移聚集充满了混沌与非线性特征 ,单纯使用传统的地下流体动力学方程 ,无法实现油气运聚的模拟和评价。作者探讨了将传统动力学模拟与人工神经网络模拟结合起来的的途径与方法 ,即在三维构造 地层体的动态模拟基础上 ,采用单元体模型使非均质的复杂通道体系转化为有限个简单均质体后 ,再利用传统动力学模拟来对相态和驱动力求解 ,然后运用人工神经网络技术来解决单元体之间的油气运移方向、运移速率和运移量等问题。利用所编制的软件对珠三凹陷的油气二次运移和聚集进行了动态模拟 ,有效地揭示油气运聚的复杂机理和过程。

琼东南—珠江口盆地深水区构造样式及其分布特征

南海区域构造运动复杂,对其北部深水区的构造样式及分类标准尚缺乏全面、系统的研究。为此,以该区琼东南—珠江口盆地为重点研究对象,基于区域地震反射资料,结合盆地的结构特征,分析、总结了深水区构造样式和分布特征。结果表明:①根据构造样式形成的动力学机制,可以将琼东南—珠江口盆地深水区划分为伸展构造样式、走滑构造样式与重力构造样式3类;②伸展构造样式可继续划分为地堑式、平面式半地堑、铲式半地堑及坡坪式半地堑;走滑构造样式主要表现为剖面上的花状构造、平面上的雁列断层及马尾状断层等;重力构造样式表现形式多样,既有以侧向滑动为主要特征的滚动背斜、重力滑动断层,也有以垂向运动为主的垮塌构造、底辟构造;③上述3类构造样式分布于盆地的3个构造层中,与盆地演化过程中所表现出的动力学机制密切相关。伸展构造主要分布于盆地的下构造层(裂陷期盆地);走滑构造分布于中下构造层(裂陷期盆地—裂陷后坳陷期盆地);重力构造样式分布广泛,在盆地深层—浅层均有分布,但表现形式不同。这些成果与认识对该区后续勘探开发具有十分重要的意义。

三维油气成藏动力学建模与软件开发

根据系统工程学的理论与方法 ,油气成藏动力学模拟的系统工程模型构建思路可概括为 :将动力学模拟与非动力学模拟结合起来 ,用非动力学模拟再造油气生排运聚散过程的物质空间 ;将常规动力学模拟与系统动力学模拟结合起来 ,用系统动力学模拟描述系统整体的非线性过程 ;将数值模拟与人工智能模拟结合起来 ,用人工智能模拟解决油气运聚等局部过程的非线性问题。需要解决的关键技术包括 :三维数字地质体的空间插值与矢量剪切技术 ,盆地构造史、沉降史的三维回剥与平衡技术 ,盆地构造应力场的动态模拟技术 ,多热源多阶段叠加变质作用模拟技术 ,真三维的常规油气生成、排放动力学模拟技术 ,油气运移和聚集的人工智能模拟技术 ,油气成藏的系统动力学模拟技术 ,以及系统动态连接与集成化技术。作者探讨这些理论难题并取得关键技术上的一系列突破 ,初步建立了一个三维油气成藏动力学模拟评价系统 ,并成功地用于实践中去。

南海北部深水区盆地热历史及烃源岩热演化研究

南海北部深水区是中国重要的油气潜力区.本文在前人对其现今地温场和正演热史研究的基础上,利用磷灰石(U-Th)/He和镜质体反射率(Ro)数据对根据拉张盆地模型正演获得的热历史进行了进一步约束,并在此基础上对南海北部深水区的烃源岩热演化进行了研究.研究结果表明基于盆地构造演化模型的正演热历史可以作为烃源岩热演化计算的热史基础,而盆地内主力烃源岩热演化计算结果显示:南海北部深水区存在4个生烃中心,即珠江口盆地的白云凹陷和琼东南盆地的乐东凹陷、陵水凹陷和松南凹陷,生烃中心烃源岩有机质现今处于过成熟状态,以生气为主;受盆地基底热流显著升高的影响,32～23.3 Ma时段为南海北部深水区烃源岩快速成熟阶段,琼东南盆地烃源岩有机质现今(2.48Ma后)还存在一期加速成熟过程,而珠江口盆地则不存在此期快速成熟过程.

油气系统动力学的概念模型与方法原理——盆地模拟和油气成藏动力学模拟的新思路、新方法

作者建议拓广“油气系统（ｐｅｔｒｏｌｅｕｍｓｙｓｔｅｍ）”概念，使之适合于整个含油气地质单元序列，成为石油地质学家从系统科学角度所看到的、研究对象与抽象模型相复合的、具有层次结构的新型地质实体。“油气系统”实质上就是油气成藏系统，其研究方法，应当是定性与定量相结合的系统方法，考虑到油气成藏过程存在非线性特点，以及当前盆地模拟和油气成藏模拟普遍存在的缺陷，作者尝试引进系统动力学的思路与方法，提出油气系统动力学的概念，并阐述了它的基本原理，初步建立了油气系统动力学的方法体系。

南海南、北陆缘中生代构造层序及其沉积环境

新生代海底扩张,使南海陆缘分为南、北两部分。南部礼乐地块与南海北缘在扩张之前构成了统一的活动陆缘。通过对南、北陆缘的钻井研究和井旁地震剖面解释,发现二者的中生界均具有4个地震层序及3个构造层。南北陆缘构造层序及物源分析表明,早白垩世礼乐地块与南海北缘曾发生碰撞拼贴。早白垩世的南海北缘地区沉积环境由海陆过渡相向陆相演化,相应的礼乐地区是由浅海相向滨海相演化,二者反映出相同的向上变浅旋回,说明在南、北陆缘拼贴之后,两者具有了统一的构造沉积背景。到晚白垩世末,两区均隆升为陆,且遭受剥蚀;南海北缘地区上白垩统部分被剥蚀,而距俯冲边界更近的礼乐地区上白垩统则被剥蚀殆尽。

南海北部深水区新生代盆地三层结构及其构造演化

位于陆壳与洋壳之上的大陆边缘记录了大陆裂解-大洋打开的全部过程,是研究地球动力学的重要场所。南海北部深水区盆地位于南海北部大陆边缘,新生代盆地表现为裂陷期盆地、裂后拗陷期盆地及裂后洋盆沉降期盆地3层结构。裂陷期盆地表现为一系列地堑及半地堑结构,拗陷盆地表现为中间厚两侧薄的"碟形"盆地特征,裂后拗陷期盆地表现为大陆坡局部加厚,向南海洋盆方向厚度逐渐减薄的"挠曲"盆地形态。南海北部深水区盆地经历了3期构造演化过程,盆地表现出不同的动力学机制。裂陷期盆地受地幔物质上涌影响表现为水平伸展作用为主,盆地内普遍发育伸展构造样式,裂后拗陷期盆地表现为区域均匀沉降特征。而裂后洋盆沉积期受南海强烈沉降作用的影响表现出明显的向南海洋盆倾斜特征。大陆架-陆坡-深海平原的构造格局主要形成于裂后洋盆沉降期。南海及其北部盆地下伏地幔物质活动的差异性决定了盆地内的3层结构的形成演化过程。

中国近海富烃凹陷油气成藏特征

富烃凹陷是当今油气勘探的主战场,中国近海已发现的油气储量主要集中在14个富烃凹陷中。利用钻井、测井、地震及化验测试等资料,结合最新油气勘探成果,从温压系统、储盖组合、热流体活动及油气输导与聚集等方面分析、总结了中国近海典型已证实富烃凹陷的油气成藏特征。研究表明:中国近海富烃凹陷深层超压普遍发育,地温梯度高,复合型温压系统构成,为油气成藏提供了充足的动力;主力储层物性好,发育1～2套优质的区域性盖层,至少存在2套有利的储盖组合;发育多种类型的烃类包裹体,油气主成藏期集中,并存在快速幕式充注现象;发育高效优势输导体系、多种圈闭与油气藏类型,存在多种油气成藏模式,油气呈带状差异富集与分布。

含油气系统概念与研究方法

“含油气系统”概念是石油天然气地质学与系统科学相结合的产物。建议采用“广义的”含油气系统概念，并将其作为石油地质学家从系统科学角度所看到的一种全新的地质实体、研究对象与系统模型的复合体。其内涵是与油气生、排、运、聚、散有关且与周围环境密切联系着的若干相互作用、相互依赖的地质要素和过程（作用）及其描述参数和联系方式的集合体。其外延应包容油气区（或者还有超油气区）、盆地（包括叠合盆地）、凹陷（或在规模上相类似的成藏组合、区带）等３个级（类）别的子系统。其研究方法，应当是定性与定量相结合的系统方法。Ｍａｇｏｏｎ（１９９２）、Ｐｅｒｏｄｏｎ（１９９２）和Ｄｅｍａｉｓｏｎ等（１９９１）的结构图解法、模型类比法和成因分析法，经改进后，可以分别用于３个级别“含油气系统”的油气潜力快速预测、评价。进一步的研究可考虑与定量模拟结合起来。

一种有效的油气成藏研究手段——有机包裹体生物标志物分析:以渤海中部沙东南构造带为例

包裹体生物标志物分析实现了包裹体烃与储层烃的直接对比,是目前最有效的有机包裹体成分分析方法之一。由于一般情况下成熟早期原油密度较高,其中高分子量的生物标志物浓度亦高,因此,虽然该方法为群体包裹体分析结果,事实上包裹体生物标志物主要反映早期烃流体的特征,因而该方法可用于追朔油气成藏过程中石油组成的变化。本文详细介绍了压碎法包裹体烃生物标志物分析方法,并应用该方法分析了渤海中部沙东南构造带油气成藏过程。认为沙垒田凸起上CFD11-1油田的原油为沙河街组与东营组下段混合来源,其成藏过程是:早期沙河街组一段、三段形成的成熟度低到中等的油首先充注在近凹陷的构造中(如CFD18-2构造),晚期(上新世时)东营组下段成熟油及沙河街组生成的高成熟油充注近凹的构造,并将早期注入的成熟度相对低的油向构造高部位排驱,排驱过程中有部分晚期生成的油气混合一起进入浅层,在远离凹陷的凸起上成藏(CFD11-1油藏)。作者认为,在近凹的低凸起及潜山构造是寻找轻质油和天然气的有利区带。