地幔对流反转:来自全球反转构造的透视和构想

【研究目的】全球中生代与新生代油气盆地在其发育某一阶段发生了构造反转,早期的裂陷盆地在反转期被反转盆地叠加与改造,本文以地幔对流反转作用(区域性反转作用或局部性反转作用)为视角,尝试对地壳表层反转构造成因提出深部解决途径。【研究方法】基于地球物理资料,借助构造地质学、地球物理学研究手段,对全球中、新生代盆地在白垩纪末期、古近纪末期的构造反转事件及反转构造特征进行归纳与对比,研究大洋、大陆板内裂陷盆地正构造反转时间,与其之临近的陆陆板块间造山带内负反转构造事件时间具有同期性,建立了反转构造发育的地幔对流反转模型,研究盆山耦合与局部性地幔对流单元及其变化的关联性。【研究结果】大量证据表明大陆板内裂陷盆地正构造反转时间,与其之临近的陆陆板块间造山带内负反转构造事件时间具有同期性,例如大别造山带造山挤压、伸展塌陷与南华北盆地及合肥盆地伸展裂陷、收缩反转分别具有对应关联性,这种盆山耦合推测是由局部性地幔对流单元及其变化所制约关联起来的。造山带的垮塌不是由于板块间的俯冲作用减弱或汇聚速率减小而引起的重力垮塌,推测根本原因可能是地幔对流方式、方向的改变所引起的间歇性伸展裂陷。大洋板内裂谷(大洋中脊)的正反转构造作用时间与俯冲带内负反转构造作用时间也具有同期性,尽管目前的证据不是很充分。无论板块间活动带内反转构造事件下的反转构造,还是板内裂陷盆地内的反转构造作用下产生的反转构造,都标志着这些构造单元的构造演化进入到一个新的发育演化阶段。【结论】反转构造产生的动力机制涉及到的地幔对流的反向流动,地幔对流反转所引起的岩石圈或地壳反向收缩运动导致盆地反转收缩变形。本构想的深远意义是对地幔对流状态、动力及其变化的理解、研究将会对板块反向运动启动机制研究产生深远的影响。

致密砂岩储层孔隙结构特征对可动流体赋存的影响:以鄂尔多斯盆地庆城地区长7段为例

分析孔隙结构和可动流体分布特征是储层研究的关键要素,也是当前研究的重点与热点,对致密砂岩油气勘探及提高油气采收率具有重要意义。以鄂尔多斯盆地庆城地区长7段致密砂岩储层为例,通过物性测试、铸体薄片、扫描电镜、高压压汞和核磁共振实验,结合分形理论,分析了致密砂岩储层孔隙结构、非均质性和可动流体分布特征,讨论了孔喉结构和非均质性对可动流体赋存的影响。结果表明:研究区长7段储层储集空间主要由微纳米级孔隙贡献,孔隙连通性较差,孔喉半径主要分布在0.050~0.500μm;孔喉结构非均质性较强,分形维数分布在2.65~2.90;流体可动性较差,可动流体饱和度分布在16.68%~51.74%,可动流体多分布在中孔和小孔内。研究区长7段储层可分为3类:从Ⅰ类到Ⅲ类储层,剩余粒间孔和粒间溶蚀孔发育变少,孔隙连通性变差,孔喉尺寸变小,较大孔喉变少,非均质性变强,流体可动性变差,中孔和大孔内可动流体含量趋于降低,可动流体倾向于在小孔内赋存。研究成果为致密砂岩油气勘探及油气采收率提高提供了理论依据。

渤海湾盆地廊固凹陷古近系沙河街组油藏单元精细表征

依据岩心相、测井相、岩屑分析化验等资料,利用点-线-面的油藏单元表征方法,对渤海湾盆地廊固凹陷古近系沙河街组的微构造、主力层油藏单元类型及油水连通关系进行了详细研究。研究结果表明:(1)廊固凹陷古近系沙河街组主要发育构造型油藏单元和“断砂配置”型油藏单元。安11井区Es_(4)^(上)-Ⅰ砂组1小层、2小层、3小层和4小层的油藏单元数量分别为6个、5个,3个和2个;安22井区Es3中-Ⅱ砂组3小层和7小层的油藏单元均为5个,其他小层油藏单元数量不等。(2)安11井区Es_(4)^(上)-Ⅰ砂组油藏单元砂体连通程度和流体连通程度均较高;安22井区Es_(3)^(中)油藏单元类型、空间分布特征均较为复杂,油藏单元砂体连通程度较高、流体连通程度相对较低。(3)在实施油藏单元作为开发单元后,安11井区和安22井区各小层的单井日产原油量均有增加。通过油藏单元的精细表征,不仅能发现勘探开发中的滚动评价目标,而且可为开发过程中动态储量及经济可采储量的标定提供准确的油层厚度、油藏边界及油藏分布范围等。

致密砂岩储层特征及质量影响因素——以鄂尔多斯盆地西北部二叠系下石盒子组为例

以鄂尔多斯盆地西北部二叠系下石盒子组致密砂岩为研究对象,基于铸体薄片、扫描电镜观测结果,采用核磁共振和氮气吸附孔隙度、渗透率测试等方法,分析下石盒子组致密砂岩储层特征及质量影响因素。结果表明:鄂尔多斯盆地西北部二叠系下石盒子组储层主要由长石岩屑砂岩及岩屑砂岩组成,属于典型的致密砂岩。快速埋藏是储层致密化的最主要原因,压实作用是造成储层质量降低的最主要因素,原生孔隙度下降率为58%;胶结作用进一步使砂岩储层致密,是导致储层质量降低的次要原因,原生孔隙度下降率为24%;成岩作用形成方解石和铁方解石并充填粒间孔隙,储层质量降低。长石的溶蚀提供广泛粒间孔隙,以及刚性石英颗粒的抵抗压实保护部分原生孔隙,改善储层质量。该结果为其他河流相致密砂岩盆地的储层研究提供参考。

渤海湾盆地廊固凹陷泉241-州16区块沙三中亚段沉积特征

目前渤海湾盆地廊固凹陷油气发现量与实际生烃量相差较大。为了加快渤海湾盆地廊固凹陷重点开发区块岩性油气藏的勘探开发进程,基于泉241-州16区块岩心相、测井相及岩屑分析化验等资料,利用地质和地球物理方法,结合沙三中亚段时期的区域沉积背景,对研究区沙三中亚段的主力砂组和重点开发小层的沉积微相、砂体发育和沉积模式进行了系统研究。结果表明:研究区沙三中亚段属于扇三角洲前缘沉积,沉积微相类型可划分为水下分流河道、分流间湾、河口坝、远砂坝及席状砂5种沉积微相,其中,水下分流河道为最主要的沉积微相类型,在平面上呈北西—南东向辫状分布,砂体在平面上呈现由近源到远源逐渐减薄的分布特点,并在以上研究基础上建立了研究区浅水进积型扇三角洲前缘的沉积模式。研究成果可为该区块后续勘探开发提供地质理论指导。

川西坳陷SDG地区浅水三角洲沉积特征及沉积成因模式

四川盆地川西坳陷SDG地区沉积特征复杂,对其沉积相的解释尚存许多争议。根据SDG地区313口井的测井和录井资料、25口取心井的岩心和分析化验等资料,在构造和沉积背景控制下通过稳定重矿物以及岩屑组合确定沉积物来源,对岩相类型及其成因进行解释,并结合前人研究成果对典型浅水三角洲的沉积识别标志和特征进行剖析,采用"点—线—面—体"的研究思路对沉积演化规律进行总结,进而建立研究区浅水三角洲的沉积成因模式。研究结果表明,SDG地区具有形成浅水三角洲的有利地质条件。其砂岩粒度细、分布广泛,单层砂体薄且规模小,粒度概率累积曲线表现为较强的牵引流作用特点,发育特征性的岩相组合,沉积砂体在(水下)分流河道两侧及前方整体具有明显的河控性特征,且具有典型的河道改造特征。针对研究区浅水三角洲提出5种沉积成因模式,即三角洲平原"河控带状体"模式、三角洲前缘"河控带状体"模式、三角洲前缘"河控河口坝"模式、三角洲前缘—前三角洲过渡带"浪控席状砂"模式以及三角洲前缘"浪控远砂坝"模式,其中三角洲前缘"浪控远砂坝"模式是针对SDG地区首次提出。

地幔对流反转:盆地反转的动力来源

全球中生代与新生代油气盆地在其发育某阶段发生了多期盆地反转,早期的裂陷盆地在反转期被反转盆地叠加与改造,尽管目前对这些盆地反转发育有了共识,但是对于盆地反转产生的机制没有根本解决。以地幔对流反转为视角,尝试对地壳表层盆地反转成因提出解决途径。利用地球深层与表层过程的相互作用原理,推测盆地反转产生的动力机制涉及到地幔对流的反向流动。建立了盆地反转发育的地幔对流反转模型,讨论了地幔对流反转所引起的岩石圈/地壳反向收缩或伸展运动,从而导致盆地收缩或伸展变形。本构想重大意义在于对地幔对流状态、动力及其变化的理解、研究将会对板块反向运动的研究产生深远影响。

湘鄂西中生代弧形叠加扩展的变形记录

通过对湘鄂西构造带进行大量的构造形迹测量、解析,结合研究区内构造变形年龄数据的统计分析。明确燕山中期(J;—K_(2))早期弧形构造弧顶方向为330°,并向两侧发散状分布,以大别山、黔中、黄陵隆起为约束点,湘鄂西形成了由南东侧至北东侧构造迹线由NE→NEE→EW→NWW逐渐偏转的弧形构造,最大主应力方向偏转近114°。同时早期弧形构造扩展过程中,分别会在弧形构造两翼,形成近SN向(大耳山-茶园断层、乌江-大千断层)和NW向走滑断裂(仙女山断层);燕山晚期(K_(2)末期—K_(2))晚期弧形构造弧顶方向为296°,由于受到齐岳山断裂的影响,晚期弧形构造分成两幕,K_(2)末期(燕山晚期弧形一幕形成)、K_(2)(燕山晚期弧形二幕形成时期)。以大巴山、黔中、黄陵隆起为约束点,湘鄂西形成了由南东侧至北东侧构造迹线由SN向NE逐渐偏转的弧形构造,最大主应力方向偏转近86°。并逐渐向四川盆地扩展,至到华蓥山断裂。两期弧形构造影响强度范围有一定的差异,研究区北东侧以燕山中期弧形构造主控,西南侧以燕山晚期弧形构造主控,造就湘鄂西北东侧与西南侧油气藏赋存的差异。

基于动态弹性力学模型的煤系致密砂岩储层裂缝预测方法

为了提高强非均质性煤系致密砂岩储层裂缝识别效果,根据测井资料,利用动态弹性力学模型对该类储层进行裂缝预测。首先利用寻优算法及阵列声波测井资料获取岩石各模量参数,然后利用微分等效介质(DEM)理论模型计算岩石孔隙纵横比(α),进而对裂缝进行定量表征。单井裂缝预测结果与岩心裂缝实际发育情况的符合率较高,约为90%,表明利用DEM模型预测煤系致密砂岩储层裂缝的可靠性较高。在此基础上,根据测井资料,利用DEM模型对沁水盆地南部地区山西组Ⅱ砂组的裂缝平面分布进行了预测,裂缝预测结果与断裂性质、构造部位及岩心裂缝观察结果均较为吻合。研究表明,动态弹性力学模型适用于煤系致密砂岩储层的裂缝定量表征。

SX火山岩油藏氮气吞吐选井方法

为解决火山岩油藏因孔隙度低、非均质性而导致的后期含水率高的问题,根据SX石炭系油藏地质开发特征以及油藏火山岩的特点,研究氮气吞吐影响因素。通过剩余油分布、阁楼油位置、定容体位置、底水能量以及单井潜力分析,选择出具有氮气吞吐潜力的井。以典型井为例,进行氮气吞吐数值模拟,预测增油情况。最终确定选井方法为选择剩余可采储量大于0.5×10~4t、构造高部、避免储集体顶部、反"Z"型含水率曲线为主、油井初期产量大于20 t/d的区块部署氮气吞吐井。该方法对解决火山岩油藏水侵问题有参考价值。

Burgos盆地Perdido构造带盐泥底辟构造特征及形成机制

由于盐构造变形的特殊性及研究区所处构造背景的复杂性,影响盐层构造变形的因素众多,且在不同阶段主导因素有所差异。为了查明Perdido构造带盐泥底辟构造的特征及其形成机制,充分利用测井、地震资料,选取典型剖面进行构造解释,从研究区区域构造特征、演化历史、动力学机制等方面进行分析。结果表明:Perdido构造带为盐构造和盐泥构造组合,是多套盐、泥丘、刺穿构造的组合,是长期发育的多层盐泥几乎同时活动引起的生长型构造样式;研究区多期盐、泥底辟复杂构造发育演化历史划分为6个阶段;差异负荷作用为盐、盐泥构造的主导动力学机制。研究成果对墨西哥湾西部Burgos盆地Perdido构造带深水油气勘探具有一定的指导意义。

中非Doba盆地反转构造特征及成因机制

为了查明中非裂谷系伸展盆地反转构造特征及形成机制,结合中非裂谷系区域构造背景,以Doba盆地地震资料为基础,优选典型剖面进行断裂解释,定量计算生长断层在不同时期的反转率,并恢复盆地的构造演化过程,基于地幔对流理论对盆地反转构造成因进行探讨。结果表明,Doba盆地是多期次叠加型伸展反转盆地,盆内反转构造类型分为单断型、双断型和复合“Y”字型,并以断层上盘发育的掀斜断块、反转背斜、断背斜为其主要构造表现形式。Doba盆地在早白垩世阿尔布期和晚白垩世桑顿期反转作用较强,渐新世末期较弱,高反转率区域为中央坳陷。Doba盆地的构造演化分为7个阶段,早白垩世贝利阿斯期阿普特期裂陷作用最强,晚白垩世桑顿期反转作用最强。地幔对流反转是Doba盆地形成3期叠加裂陷反转构造的主控因素。

关键层面古地貌演化剖面的建立及地质意义

针对关键层面不同地质历史时期古地貌平面难以横、纵向灵活、精细对比的实际问题,首次提出基于关键层面古地貌三维模型的图切剖面法和基于正、反演方式的平衡剖面法的2类3型关键层面古地貌演化剖面构建方法,进而分析证实古地貌演化过程中古地貌继承、间断、变换(正变换和负变换)行为的存在,并探讨其识别标志,总结关键层面古地貌演化剖面在古地貌演化行为分析、不同构造体系下构造-沉积耦合作用剖析、递进构造变形、圈闭演化及油气成藏演化等方面的地质应用价值及意义。选取川西北震旦系顶面进行关键层面古地貌演化剖面进行实例分析,证实古地貌演化剖面的应用价值,为古地貌演化分析提供了新的思路,为局部古地貌演化精细对比提供了有效的途径,也提高了古地貌演化分析的准确性、灵活性和时空分辨率。

尼日尔三角洲盆地泥收缩构造发育特征及对沉积的控制

泥收缩构造是发育在尼日尔三角洲盆地深水区的典型构造样式,属重力滑脱冲断构造,主要构造类型有冲断裂、塑性泥构造及相关褶皱和正断裂。基于地震地质解释,结合构造发育史分析,认为泥收缩构造主要受塑性泥构造控制,在中新世托尔托纳(Tortonian)晚期开始活动,中新世墨西拿期(Messinian)—上新世赞克勒期(Zanclean)达到最强,之后构造活动逐渐减弱,但至今仍在活动。通过古构造恢复,结合沉积展布分析,认为中新世托尔托纳晚期沉积开始受构造活动控制,托尔托纳阶上部及以上地层具有明显的同沉积特征,泥收缩构造相关的冲断裂上升盘厚度明显小于下降盘厚度,褶皱两翼的地层厚度明显厚于中间背斜顶部的地层厚度。

连续子波反射叠加合成地震记录方法

针对应用褶积模型不能有效制作任意薄层合成地震记录的难题,提出了对界面反射子波在地表进行振幅叠加的合成地震记录制作的方法。该方法的主要思想就是依据合成地震记录任意时刻在地面的振幅为来自地下反射界面振幅叠加的基本物理原理,通过对各界面反射子波在地表作用延续时间的分析,确定某一时刻对合成记录有作用的界面,并将各界面反射子波在地表作用的强度进行叠加实现合成地震记录的制作。结果表明,应用该制作合成地震记录的方法避免了时间域反射系数重采样丢失反射界面的可能,有效地提高了合成地震记录的精度,为高精度合成地震记录的制作增添了新的方法手段。

中非Doseo盆地构造特征及成因演化机制

利用测井和地震资料,结合地质构造背景,选取中非Doseo盆地典型剖面进行构造解释,采用平衡剖面技术恢复盆地的构造演化过程,基于地幔对流作用探讨盆地的成因演化机制。结果表明:受Doseo-Khartoum转换断裂系作用影响,平面上,Doseo盆地为伴生次级断裂与主干断裂斜交的断裂组合形式;剖面上,盆地断裂倾角表现为高角度近直立状,结构为复式半地堑或地堑形式;盆地经历早白垩世、晚白垩世及古近纪三期不同强度的叠加型转换裂陷—转换反转构造,发育转换型地堑、转换型多米诺、斜向滑动断层、反转背斜和掀斜断块5种构造类型,其中转换型地堑为主要构造类型。Doseo盆地经历早白垩世强转换裂陷期、早白垩世末期转换反转期、晚白垩世弱转换裂陷期、晚白垩世末期转换反转期、古近纪转换拗陷期、古近纪末期转换反转期,以及新近纪—第四纪转换裂陷期7个演化期次,其中早白垩世转换裂陷期转换作用最强烈,形成大量转换型地堑构造。地幔对流作用控制中非裂谷系转换型盆地的形成。Doseo盆地三期叠加的转换裂陷—转换反转构造为油气形成提供良好圈闭,是油气勘探有利区带。

基于多源地球物理数据的机器学习方法在地质体分类中的应用——以黑龙江多宝山矿集区为例

为适应多源地球物理大数据地质解释的需要,同时也为了在地质体物性存在交叠情况下快速有效地实现多源地球物理数据的地质解释,本文提出应用机器学习的支持向量机方法对多源地球物理数据进行地质解释的新思路,并给出了利用物性三体(密度、磁化率、电阻率)进行地质体圈定与分类方法.阐明了参数归一化、参数寻优对模型训练与学习及分类结果的影响与作用.本文将黑龙江多宝山矿集区物性三体与矿集区的区域地质、矿床地质及钻井资料相结合,利用所提出的方法对地下地质体进行了圈定与分类,对分类结果经过交叉检验,正确率达81.6%,表明了训练模型具有较高的可信度.经对预测模型填充已知物性参数正演的重磁异常与实测重磁异常对比,证明两者在整体和细节上均有高度的相似性,间接说明对地质体圈定与分类结果的可靠性,进一步表明利用多源地球物理数据,采用支持向量机方法圈定地质体及对地质体进行岩性识别方面的合理性与有效性.多源地球物理数据机器学习的支持向量机方法在多宝山矿集区地质体圈定与分类所取得较好的应用效果,为多源综合地球物理的地质解释提供了可借鉴的成功经验,也提供了多源地球物理资料地质解释的一种新型的技术手段,开辟了应用人工智能方法进行多源地球物理资料地质解释的新途径.

涪陵焦石坝构造页岩气富集条件解剖

基于对焦石坝构造特征、断层及裂缝发育特征、顶底板岩性及厚度、压力系数和页岩气组成等地质条件的系统揭示,结果表明该区页岩气富集主要有4点原因:游离气比例高、正向构造单元、网状缝发育、箱装封闭体系。

兰家—合隆—布海地区天然气浅层富集规律与勘探意义

兰家—合隆—布海地区断陷—坳陷期构造复杂,长久以来在区域构造、气藏特征方面缺乏全面、规律性的了解。为揭晓兰家—合隆—布海地区天然气浅层成藏与深层烃源岩之间关系,利用气区构造解析理论对断裂—坳陷—反转演化阶段盆地样式、构造单元、断裂演化特征进行研究,综合构造反转作用对深层断裂、地层沉积的影响,建立天然气浅层运移成藏模式。结果显示:持续断陷型盆地样式和沉积继承型盆地样式具有区域性构造沉降的稳定沉积环境和良好的生储盖组合,叠合反转型盆地样式发育深层断裂、不整合面、层间滑脱面,进一步贯通浅层储层与深层烃源岩,形成"深部生烃—纵向输导—浅层有利区聚集"成藏模式。针对不同构造带显现出天然气主要输导体系和成藏类型,直观地区分出勘探风险区和有利区。

跃进二号东负反转走滑构造识别及成因

柴达木盆地是被昆仑、祁连、阿尔金造山带所围陷的大型含油气盆地,在印支期完成板块的拼合后进入了陆内变形时期,中、新生代盆地发育受喜马拉雅地块与亚欧大陆以及印度板块与亚欧大陆等碰撞的影响,经历了复杂的沉积、构造演化过程,断裂构造和褶皱构造都很发育。为了揭示柴达木盆地跃进二号东新生代构造特征及成因,通过地震资料精细构造解释以及构造演化剖面以阐明研究区平面和剖面构造特征。分析表明,走滑构造发育经历了七个泉组沉积末期强烈的压扭构造作用,发育了正花状构造样式,而至柴达木组沉积的前期构造又经历了强烈的张扭构造作用,发育了负花状构造,且叠加在早期正花状构造之上,使得浅层层序主要发育正断层,两期走滑断裂作用叠加产生了现今复杂的负反转走滑断裂带。跃进二号东叠加走滑构造模式的建立为柴达木盆地区域构造发育历史研究提供了重要的地质信息。