四川盆地海相碳酸盐岩全油气系统成藏特征与有序分布规律

基于四川盆地海相油气勘探现状和进展,以主力烃源岩为核心,依据成藏要素组合关系划分四川盆地海相碳酸盐岩全油气系统,并分析各个含油气系统的成藏特征,总结常规-非常规一体化成藏规律,指明未来有利勘探方向。研究认为:(1)受多期伸展-聚敛构造旋回的控制,四川盆地海相发育3套区域性烃源岩和3套区域性盖层,可划分出寒武系、志留系和二叠系3个全油气系统。3个全油气系统以独立成藏为主,单一系统内天然气具有亲缘性。同时,局部地区大型断裂带贯穿多套全油气系统,形成断控复式全油气系统。(2)全油气系统内普遍发育“陆棚相页岩气聚集—台缘相控气藏—台内断-相共控型气藏”的成藏序列,具有立体成藏、有序分布的规律。(3)优质烃源岩是大气田形成的基础,全油气系统内天然气具有近源和源内富集的规律,规模性储层的发育与保持是天然气富集的保障,“多元生烃、油气转化、动态调整”是海相油气成藏的特色,良好的保存条件是天然气成藏的关键。(4)大型台缘带礁滩相带、深层页岩气与通源断裂相关的大型岩性复合体是未来四川盆地海相油气勘探的主要方向。

特提斯域演化对四川超级盆地油气系统形成的影响

基于“单向裂解—聚合”地球动力学模型,研究特提斯域演化对四川超级盆地油气系统形成的影响,探讨天然气富集规律。结果表明:①四川盆地及周缘新元古代—三叠纪历经了原特提斯洋和古特提斯洋叠加影响的两次单向裂解—聚合旋回,侏罗纪—新生代并入新特提斯构造域及环青藏高原盆山体系,板块内部各幕次构造运动控制沉积充填形式。②特提斯域演化、古气候环境和重大地质事件控制了盆地内部优质烃源岩形成与分布;裂谷、克拉通内裂陷、被动大陆边缘斜坡和克拉通内凹陷是烃源岩发育的有利地质构造单元。③特提斯域演化、超级大陆旋回、全球海平面变化以及构造-气候事件控制了碳酸盐台地及储盖组合的分布;克拉通台地边缘、台地内部水下地貌高带是寻找碳酸盐岩高能相带的重点区,同沉积古隆起及围斜区、区域性不整合面和后期改造断裂带是规模碳酸盐岩储层分布区;区域性蒸发岩或者泥页岩盖层有利于盆地油气大规模保存。④早期构造-沉积演化格局和后期构造改造程度共同影响的成藏要素时空匹配关系是油气富集的关键,未来油气勘探要重点关注南华纪裂谷期潜在含气系统,四川盆地东部—南部地区寒武系盐下含气系统以及二叠系、三叠系全油气系统等领域。

沉积盆地成藏(矿)系统

沉积盆地集有机和无机、金属与非金属矿产于一盆,构成了相对独立的矿产赋存单元和成藏(矿)大环境;称之为沉积盆地成藏(矿)系统。盆地成矿系统一般处于低温、低压环境和开放体系中;成矿流体、生物-有机质(流体)在其中起着极为重要的作用,且常受温度变化的明显影响;成矿作用一般与岩浆活动无直接成因联系。形成沉积矿产的成矿物质,初始赋存大多呈分散状;从其初始聚集到成矿作用发生和矿藏形成,所处环境发生了显著的变化;一般都经历了原始成矿物质聚集→转化成矿→富集成藏及改造定位3个阶段。成矿物质运移的动力主要来自压实作用和异常压力、构造作用、渗流携带作用、分子扩散、挥发作用和浮力等;运移的途径主要为孔隙、构造作用形成的断裂和非构造产生的微裂隙及不整合面等。矿源岩与储集层的关系多样,可有自生自储、新生古储、古生新储等组合。沉积矿产的聚集成矿场所,一般为由渗透性差的泥岩、膏盐层等封盖的圈闭构造(背斜、断层、岩性等),或处于地球化学环境、构造特征、岩性-岩相等突变的边界-转化带。原始成矿物质聚集与矿藏形成—定位之间间隔的时间一般可较长,时差可达几亿年。沉积矿藏形成通常具动态成矿过程,一般成矿期次多和后期改造明显:既可使已形成的矿藏多期叠加进一步富集,也可使其遭受改造而发生改变或形成次生矿藏。以上特点决定了沉积矿藏的形成,特别是其定位时代相对较晚。同盆共存的各类沉积矿产资源丰富、特征多样;其成矿作用和分布组合关系复杂,具有共存多样性、共荣亲和性和排他性等特征。以上特征在不同类型沉积矿产似不尽相同,各自还有其个性特点。根据地球构造动力学环境的不同,可将盆地成矿系统分为裂陷伸展、聚敛、转换、克拉通等类型;各类环境中矿产的成矿特点、类型和分布组合等有别。受地史上地球表层水圈、大气圈和生物圈演化及其不可逆性的明显影响,盆地外生沉积矿藏的形成及特征一般具有明显的阶段性和随时间发展,矿种更为复杂多样等特征。盆地系统沉积矿产的富集成矿同时也具有明显的空间分区性及偏富极的特点。沉积盆地成藏(矿)系统有其自身的成矿特点和成藏(矿)环境,应将其作为一种独立的成矿系统提出,以与造山带和地盾等成矿系统相并列和区别。对其专门研究,必将揭示各种沉积矿藏同盆共存的内在联系、成藏模式和分布规律,丰富和发展已有成矿理论体系,为盆地内多种矿产兼顾,科学高效勘探和综合预测奠定理论基础。

沉积盆地动力学与盆地成藏(矿)系统

以沉积盆地动力学与盆地成藏(矿)系统为主线,梳理和归纳了笔者在此方面理论研究的部分认识和观点。在地球科学研究和应用的3大领域(科学研究、物质需求、生存环境)中,沉积盆地均处于极为重要的地位。其中展布面积大、发育时间长的大中型盆地(如含油气盆地)意义更为重要。沉积盆地是地史上地壳或岩石圈较长时间相对沉降、沉积物在其中不断充填过程中的一种负向地壳构造。将沉积盆地动力学定义为:直接控制和明显影响盆地沉降和沉积充填的地球内、外动力地质作用有机耦合的统一动力学系统和演化过程;属地球动力学大系统的重要组成部分。根据盆地沉降动力的不同,将盆地成因划分为热力、应力、重力和复合成因4种类型。从厘定和揭示盆地沉降、沉积和堆积中心的分布位置、演变规律及其相互关系入手,剔去非沉降作用产生的沉积效应,有可能揭示沉降作用特征和其与沉积、堆积中心的时空演变关联及原因。活动性强、深部作用活跃、后期改造强烈是中国沉积盆地的重要特点,这由中国大陆的特性所决定。根据后期改造的主要地质作用及改造形式的不同,将改造盆地划分为8种类型。剔去后期改造的影响,系统恢复原始盆地面貌,为深刻认识和揭示盆地演化改造过程和油气成藏、定位及分布的重要基础。根据改造盆地的地质实际和笔者的研究实践,探讨和提出了改造盆地研究和油气评价的思路及程式;从绝对时间和相对时限两方面,具体厘定了中国盆地油气晚期超晚期成藏定位的时限。探讨了深部作用对油气富集的影响、油气逸散及其地质效应等问题。含油气盆地动力学研究系统可划分为成盆、成藏和评价3大次系统。在盆地演化和改造过程中,各次系统及子系统之间联系密切、相互作用。倡导沉积盆地研究遵循"整体、动态、综合"的总则。世界已探明的砂岩型铀矿床逾82%与已生产的油气田或煤田同盆共存。这4种主要能源矿产同盆共存富集存在普遍,但其富集成矿区分布却有明显的分区性,其中尤以中东亚地区典型。在中东亚能源矿产成矿域诸盆地中,多种能源矿产赋存和分布的特点为:空间分布复杂有序、各含(储)矿层位及地区联系密切、成藏(矿)定位时期相同或相近、赋存环境和成藏(矿)作用有机相关;铀成矿过程和主成矿期与区域动力学环境演变有明显地响应关系,并与所在盆地油气的成藏定位时期基本一致;表明其间有着密切的内在联系和统一的地球动力学背景。沉积盆地集多种有机和无机、金属与非金属矿产以及水资源等共存于一盆,是诸多沉积矿产同盆成生、赋存的基本单元和成藏(矿)的巨型复杂系统,称之为沉积盆地成藏(矿)系统。该系统中各种沉积矿产的成藏(矿)不是孤立存在和单独出现;其形成和分布有机关联、相互作用、彼此影响,内在联系形式多样;有其自身的成矿特点和成藏(矿)环境,应将其作为一种独立的成矿系统与其他成矿系统相并列和区别。本文讨论了小型含油气盆地的类型和其油气赋存条件、成熟盆地再研究的必要性和指导思想,适于中国西部大陆动力学研究的(稳定陆)块、盆(地)、带(各类构造活动带)系统动力学等。地球和盆地均属非常复杂的巨系统,运用整体和系统的学术思想,研究地学等复杂性科学是一个有效途径。在复杂系统研究中,各子系统的相互作用最为重要,同时要重视研究思想和方法论的嬗变,揭示研究对象的个性特征。

煤系气叠置含气系统与天然气成藏特征——以沁水盆地榆社—武乡示范区为例

中国煤系气资源丰富,其中沁水盆地是中国煤系气分布的主要盆地之一,明确煤系气叠置含气系统分布特征,有助于实现煤系气的共探合采。为此,以沁水盆地榆社—武乡示范区石炭系—二叠系含煤地层为研究对象,在分析煤系气地质特征的基础上,划分了煤系气叠置含气系统,研究了煤系气的源岩—储层共生组合特征、储层分布特征、共生成藏特征,并详细分析了示范井的压裂合采效果,预测了示范井产量。研究结果表明:①研究区目标煤系空间上发育3个独立叠置含气系统,其中含气系统Ⅰ是以15号煤和富有机质泥岩为主要烃源岩的“泥岩—煤—泥岩”组合;含气系统Ⅱ是以11号、12号煤和富有机质泥岩为主要烃源岩的“泥岩—砂岩—煤—泥岩”组合和以8号煤与富有机质泥岩为主要烃源岩的“泥岩—煤—砂岩—泥岩”组合;含气系统Ⅲ是以3号煤和富有机质泥岩为主要烃源岩的“泥岩—煤—砂岩”组合;②煤系气储层具有单层厚度薄、累计厚度大的空间展布特征,各含气系统中气藏组合类型以煤层气为主,页岩气和致密砂岩气发育较差;③示范井煤系气合采甜点含气层段发育于含气系统Ⅱ和Ⅲ,具备压裂合采基础,运用电缆桥塞与射孔联作投球分层压裂工艺配套技术实现了深部煤系气的有效开采。结论认为:①叠置含气系统兼容性是控制煤系气开采的关键因素,未来仍需不断优化排采制度以提高煤系气的合采产能;②研究成果对深化煤系气共生成藏机理、优选合采甜点层段、释放深部煤层气资源和实现煤系气高效合采均具有理论和实践意义。

下刚果—刚果扇浊积水道沉积演化与成藏主控因素——以A油田下中新统X砂组为例

下刚果—刚果扇盆地为深水浊积岩油气勘探成功的典型含油气盆地。盆内广泛发育的浊积水道为重要储层类型,蕴含丰富的油气资源。前人从构造和沉积等角度对深水水道沉积模式及控制因素进行了大量研究,取得了长足进展(Henry et al.,2019;陈华等,2021)。然而也有大量实钻资料表明水道体系内部砂体期次的沉积发育和叠置关系非常复杂,储层非均质性很强(张文彪等,2017)。

多种能源矿产赋存与盆地成藏(矿)系统

沉积盆地是诸多沉积矿产成生、赋存的基本单元和成藏(矿)的大系统,具有既相对独立又统一的成藏(矿)环境和动力学背景,有其自身的成矿特点和规律,可命名为盆地成藏(矿)系统(单元)以与造山带等成矿系统相并列和区别。目前国内外的矿产勘查、开采利用和研究揭示,油、气、煤和铀主要赋存在沉积盆地中。这4种重要能源矿产同盆共存富集存在普遍、含矿层位联系密切、空间分布复杂有序、赋存环境和成藏(矿)作用有机相关、成藏(矿)-定位时期相同或相近,表明其间有着密切的内在联系和统一的地球动力学背景。在盆地演化和后期改造过程中,油、气、煤、铀等沉积矿产同盆成生共存、相互作用、各自成藏(矿)和改造定位。它们成生-成藏(矿)和定位的主要期次,与盆地演化-改造的阶段及主要地质事件有明显的响应联系和密切的耦合关系。文中讨论了其中部分相关前沿科学问题,初步建立了鄂尔多斯盆地演化-改造阶段及其主要地质事件与油、气、煤、铀成藏(矿)作用期次的时序对应关系。

陆相断陷盆地复式成烃及成藏系统研究——以济阳坳陷沾化凹陷为例

渤海湾盆地油气勘探实践证明 ,丰富的油气资源与富含有机质的生烃凹陷具有十分密切的关系。陆相断陷盆地多沉降中心、多物源供给和充填演化的多旋回性 ,发育了多套有机地球化学特征不同的生油层系和多种油气储集相带组合 ,形成了不同层系、不同圈闭类型的复式油气聚集带 ,并在空间上构成了多个相互交叉、叠置或并列的复合含油气系统。研究表明 ,盆地叠加演化及动力学环境所构成的复式成盆系统孕育了复式成烃系统 ,复式生烃系统的特点决定了油气成藏的复杂性 ,它们控制了复合含油气系统 (多源油藏 )

柴达木盆地三湖地区第四系沉积相与生物气成藏

柴达木盆地三湖地区第四系蕴藏着巨大的生物气资源 ,目前已探明加控制天然气储量接近3× 10 11m3 。更新世时期 ,柴达木盆地的湖相沉积主要分布在三湖 (吉乃尔湖、涩聂湖和达布逊湖 )地区 ,自山前至盆地中心依次发育了冲积扇、河流三角洲和湖相沉积 ,其中湖相沉积分布最为广泛。早更新世湖相沉积开始形成 ,中更新世湖相沉积扩张并且达到鼎盛 ,晚更新世湖相沉积开始萎缩并形成盐湖沉积。中、早更新世冰川的出现和青藏高原的崛起使柴达木盆地的古气候变得干旱寒冷 ,沉积水体温度较低 ,盐度较高。本区第四纪独特的沉积环境是形成大型生物气藏最重要的地质条件。高盐度的水体环境减缓了有机质的降解速度 ,长期的低温条件抑制了甲烷菌的活动 ,避免了沉积有机质在沉积浅埋阶段的过量消耗 ,推迟了生物产气的高峰期。

沉积盆地超压体系油气成藏条件及机理

近年来的研究及勘探实践表明 ,沉积盆地的超压体系与油气藏特别是深层油气藏的关系非常密切。超压体系油气藏是未来油气勘探的重要方向之一。沉积盆地超压体系具有油气成藏的特定条件和方式。超压抑制和延迟了油气的生成和成熟、改善了深部储层的储集性能、增强了对烃类的封盖作用、扩大了液态窗的范围 ,为深层油气藏的勘探创造了有利条件。超压体系内油气的排放是以幕式进行的并以准封闭体系——封存箱的形式构成独立的油气成藏系统。目前 ,在超压与油气生成关系方面仍然有许多有争议的看法 ,和对超压体系内油气成藏机理问题的研究还不够深入。

准噶尔盆地含油气系统特点与油气成藏组合模式

立足于富含油气系统找油,总结准噶尔盆地总体油气分布规律,结合各区带油气聚集特点,以构造样式与供油气运移方式为主线,根据活跃烃源范围、距烃源远近、油气运移方式、油气藏类型和聚集特征,归纳总结为4种主要组合模式:源内不整合断控油气成藏组合模式;源边不整合断控油气成藏组合模式;源外沿梁断控阶状油气成藏组合模式;源上源下不整合断控油气成藏组合模式。

沉积盆地深部流体的地球化学特征及油气成藏效应初探

以济阳坳陷东营凹陷和塔里木盆地塔中地区为例 ,在前人深部流体研究的基础上 ,应用同位素地球化学、有机地球化学及热力学定量模型 ,对沉积盆地深部流体的活动特征及其油气成藏效应进行了初步的探讨 .研究表明 ,在东营凹陷不仅存在着幔源富二氧化碳流体(H2 O +CO2 )的活动 ,而且还存在着幔源富氢流体 (H2 O +CH4+H2 )的活动 .塔里木盆地塔中地区也发现了幔源富二氧化碳的活动 .深部流体上升过程中热能传递的定量研究表明 ,幔源流体是良好的热能载体 .东营凹陷和塔中地区的有机质异常热变现象证实了深部流体的热效应 .有机质热演化生烃不仅需要热 ,而且是个缺氢的过程 ,富氢流体注入沉积盆地势必对油气的生成产生影响 .加氢热模拟实验结果表明 ,加氢可大幅度提高烃源岩的产烃率 ;对腐泥型干酪根而言 ,加氢生烃效应最显著的阶段是在生烃高峰之后 ,产率可增加 14 7%以上 ;腐植型干酪根的加氢生烃效应在各个阶段都较显著 .在东营凹陷和塔中地区分别发现了深部流体促进烃源岩生烃的现象 .因此 ,深部流体在能量上和物质上对油气的生成均可构成重要的影响 .

准噶尔盆地南缘前陆盆地油气成藏系统划分研究

探讨了油气成藏系统的定义,认为油气成藏系统是含油气盆地内相对独立的油气运聚单元和成藏各要素的总和,是不同于含油气系统的独立概念,其研究重点在于油气藏。通过对准噶尔盆地南缘前陆盆地构造特征、成藏要素和运聚特征的分析,认为准噶尔盆地南缘前陆盆地可以划分为三大油气成藏系统和八个次级油气成藏系统,这些成藏系统平面上和纵向上的差异最终导致了油气空间展布的差异。

沁水盆地南部煤层气成藏的有效压力系统研究

有效压力系统是宏观动力能共同作用于煤储层而形成的压力体系,是联系煤储层地层能量与煤层气成藏的桥梁和纽带。它的主要影响因素为构造应力、地下水水头高度以及地下水矿化度。通过对沁水盆地南部有效压力系统的研究可以发现,影响煤层气藏形成和破坏的关键时期是晚侏罗世—早白垩世末,本阶段有效压力系统处于开放体系和封闭体系不断转换的状态,并因此造成煤储层孔裂隙大量形成,不仅为有效运移系统的形成奠定了基础,而且也为沁水盆地南部区域高煤级煤层气藏的可采性埋下了伏笔。

渤海湾盆地东营凹陷古近系深层油气成藏系统及勘探潜力

东营凹陷是渤海湾盆地具有代表性的陆相断陷盆地,深部层系勘探程度低,丰深1、丰深斜101等井获得高产工业油气流,显示了良好的勘探潜力。以东营凹陷古近系深层为对象,在烃源岩分析基础上,结合优质储层成因研究,建立油气成藏模式,明确深层勘探潜力方向。结果表明:东营凹陷古近系深层的沙四下亚段及孔店组构成独立的含油气系统,孔二段、沙四下亚段发育的盐湖(咸化)环境烃源岩具有排烃时期早、排烃时间长、效率高、生排烃周期长的特点,为深层油气成藏系统提供了有利的油源条件;咸化湖泊的多类型沉积体经历了酸-碱交替的成岩流体环境,形成了以次生溶蚀孔隙为主的优质储层,为深层油气成藏提供了良好的储集条件;深层油气成藏系统的油气藏分布与断陷盆地结构、沉积储层发育和成藏动力系统具有良好的对应性,"自源型"及"他源型"油气成藏模式有序分布;缓坡带红层和滩坝砂岩及陡坡带砂砾岩等不同类型油气藏是东营凹陷古近系深层重要的勘探领域。

珠江口盆地白云凹陷沉积演化模式与油气成藏关系探讨

在现有的钻井、测井、地球物理及古生物等资料的基础上,应用储层沉积学、层序地层学等方法,深入研究了白云凹陷沉积充填演化模式及其展布规律。由于受重大构造事件、气候、物源供给、古地理和海平面变化等多种因素的影响,白云凹陷形成了独特的三层结构及多类型盆地叠置的沉积体系,其对深水油气形成及其分布富集特征等均具有深刻的影响和制约。同时,笔者在上述研究的基础上,还综合分析了白云深水区烃源岩生烃潜力、储盖组合及深水扇沉积体系与油气运聚成藏之间的成因耦合关系。白云凹陷深水扇圈闭成藏的烃源应以恩平组烃源岩的贡献为主,凹陷主体应以深水扇储层及其形成的各种圈闭为目标,周边以23.8Ma以前的浅水砂岩储层及其大型披覆构造为勘探重点,以期获得深水油气勘探的新突破。

准噶尔盆地陆梁地区油气成藏系统

准噶尔盆地陆梁地区发育有两个油气系统,即盆1井西凹陷油气系统和玛湖凹陷油气系统。后者分布非常局限,仅存在于玛东斜坡区。受区域构造演化影响,从深部到浅部,剖面上发育三个水文系统,每个水文系统其水文环境各不相同,对油气运聚的控制特征也各有差异。研究区的输导系统是非常发育的,是一个开放式的快速有效的系统,对油气的运移聚集起到了控制作用。

台西盆地地层沉积特征与成烃-成藏地质条件

台西盆地是主体跨台湾岛与福建陆域之间的台湾海峡地区的中、新生代叠合盆地,在盆地东部及台湾岛已有相当的油气发现。在前人研究基础上,通过地震资料精细解释及海陆对比分析,开展了盆地地层分布、沉积特征及油气成烃成藏潜力研究。结果表明:盆地中-新生代地层发育,经历了白垩纪—始新世裂陷湖相、渐新世抬升剥蚀及中新世至今沉积、沉降3个阶段;发育下白垩统、古新统及始新统烃源岩,主要发育湖相、三角洲、水下扇和河道砂体等多种类型储集体;具有形成中型油气田的物质基础与较好的油气资源勘探发现潜力。

断陷盆地压力系统及其成藏特征——以沾化凹陷孤南洼陷古近系为例

受构造演化与沉积过程的控制,断陷盆地在纵向上会发育不同的压力系统,不同压力系统的成藏条件、成藏模式及油气分布规律等方面都存在差异.为了明确该类盆地的压力分布与油气成藏特征,对沾化凹陷孤南洼陷进行剖析.根据实测及测井计算数据可知,孤南洼陷埋深3 000 m之上（Es2及其以上地层）古近系的压力系数主要为1.0-1.2,为常压系统;3 000 m之下（Es3以下地层）压力系数大于1.2,为高压系统.根据地层压力及油气分布,将研究区古近系划分为源外常压和源内高压2个油气成藏体系,前者位于烃源岩之上,以断块等构造圈闭为主,其油气成藏模式为源外断裂输导成藏,即沙三段中、下亚段油气沿断层垂向运移至沙二段及其以上地层,或直接在断块、滚动背斜等圈闭中成藏,或改为横向运移在合适圈闭中成藏,油气主要分布在油源断裂附近;后者位于烃源岩之内,以岩性、构造-岩性圈闭为主,油气成藏模式是源内高压充注成藏,即沙三段中、下亚段烃源岩生成的油气,在异常高压的驱动下直接向紧邻的砂岩体、构造-岩性圈闭侧向运移成藏,油气在高压区岩性体内聚集成藏,油藏分布受压力及岩性体的控制.

准噶尔盆地南缘古近系-新近系异常高压系统与油气成藏机理

运用钻井压力监测、电缆测试实测压力和声波时差等资料 ,对准噶尔盆地南缘古近系新近系中普遍存在的异常高压地层进行了识别。研究结果表明 ,研究区存在滞排型和顶封滞排型两种异常高压系统 ,其中欠压实作用、封隔层封闭作用和构造抬升作用是异常高压系统的主要成因 ;同时认为异常高压对该地区油气成藏具有控制作用。准噶尔盆地南缘呼图壁地区的滞排型异常高压系统有益于气藏的形成和保存 ;独山子异常高压系统只对超压系统形成之前和同期运移来的油气起封隔和保存作用 ,而对后期的油气向系统内运移起阻止作用 。