中国前陆盆地构造地质基本特征及其控制下的油气分布

在综述前人认识的基础上,通过对中国前陆盆地的沉积充填特征、演化历程、构造成因及其空间分布规律、构造变形特征等的宏观研究和重点解剖,总结出中国前陆盆地构造地质的主要特征:(1)垂向上,前陆盆地表现出两种不同性质的原型盆地在正反转构造背景下的盆地构造层序相叠置;(2)平面上,分布在中国大陆内的前陆盆地或冲断带受统一的印度—欧亚两个大陆板块间的碰撞作用,形成构造变形的时空分布规律有序的环青藏高原巨型盆山体系;(3)时间上,不仅存在新近纪以来的喜马拉雅运动控制的再生前陆盆地,而且显生宙以来中国大陆共发生了4期前陆盆地或冲断构造的演化过程;(4)成因上,受青藏高原向北、向东的隆升挤压,基于小克拉通拼贴后的不均一陆内基底结构,古造山带继承性复活,在其前缘发育再生前陆盆地或前陆冲断带;(5)变形样式上,由于受边界力学条件和沉积地层介质的共同控制作用,可以将前陆冲断带的构造变形样式分为4类。正是因为上述地质构造的特殊性,决定了油气聚集与分布的规律性和勘探的复杂性。油气分布的规律性主要体现在:(1)油气相态分布的有序性;(2)成藏条件配置的有效性;(3)含油气目的层分布的空间有序性;(4)多期成烃、晚期成藏的普遍性。油气勘探的复杂性表现在:(1)4期前陆盆地和冲断带含油气地质特征的差异;(2)含油气层系与油气藏的改造与破坏;(3)陆相盆地的不均一导致储层相变大;(4)前陆冲断构造变形的复杂增加了圈闭落实的难度。

塔里木盆地塔中低凸起北斜坡古生代断裂展布与构造演化

通过对塔中低凸起北斜坡4500km2三维地震数据体的精细解析,根据不整合面和生长地层分析以及断层与地层之间的接触关系,厘定划分出4期不同应力性质的断裂,分别为寒武纪—早奥陶世拉张断裂、晚奥陶世冲断挤压和北西向走滑断裂、志留纪—泥盆纪北东向走滑断裂以及二叠纪的岩浆刺穿。寒武纪—早奥陶世拉张断裂展布形态和发育规模奠定了后期构造活动的基础;晚奥陶世断裂呈发散的帚状,向东南方向收敛,断裂分布具有明显的分带和分段性,东部主要为逆冲断裂,中西部发育北西向走滑断裂,晚奥陶世断裂体系可划分为6组呈北西向展布的弧型断裂带,各弧形断裂带由多条断裂组成,其形成可能与古生代阿尔金北缘北西向冲断挤压有关;塔中志留纪—泥盆纪走滑断裂体系主要是在挤压应力环境下形成的,呈北东向展布,走滑断裂体系由3部分组成:主干边界断裂、尾端羽列断裂和拉分地堑,其中主干断裂剖面上表现为高角度近似直立断面,直插基底,延伸较远,剖面上呈花状构造,尾端羽列断裂在主干断层的尾端发育,主要位于主干断裂的北端,拉分地堑平面上呈菱形,受多级断层控制;二叠纪岩浆刺穿在塔中三维区呈点状或条带状,岩浆刺穿对早期断裂进行叠置和改造,岩浆侵入和底辟作用致使地层隆升,形成一系列逆断层性质的"正花状构造"。构造活动决定了断裂发育,早古生代塔里木盆地及其周缘地区伸展-聚敛构造演化构成了一个较为完整的威尔逊旋回,寒武纪—早奥陶世塔里木周缘古大洋拉张裂解,早奥陶世末—晚奥陶世部分古大洋俯冲消减,晚奥陶世—泥盆纪周缘大洋部分闭合,发生弧陆或陆陆碰撞,二叠纪岩浆活动代表了另一个构造旋回的开始。

川西南冲断带深层地质构造与潜在油气勘探领域

应用地质、地震及钻井等资料,对川西南冲断带深层地质结构、构造演化和变形过程进行系统研究,探讨四川盆地西南(简称川西南)地区深层潜在的油气勘探领域。川西南冲断带在关键地质历史时期发育特征性的地层分布及构造变形结构,主要包括前震旦纪多个近南北向的裂谷构造、震旦系灯影组阶梯状台地-台缘构造、晚古生代早期的西部古隆起、晚古生代—中三叠世碳酸盐台地、晚三叠世至白垩纪的前陆斜坡和前缘隆起构造以及新生代多期多向再生前陆冲断构造等。现今川西南冲断带整体上表现为受中三叠统雷口坡组内盐层和基底拆离层控制的双层冲断变形几何学结构,浅变形层发育构造位移远距离传播的北东—南西走向的滑脱冲断构造;而深变形层则发育基底卷入的近南北走向的基底褶皱,并改造了上部早期形成的滑脱冲断构造,改造强度南强北弱。川西南冲断带南部地区以晚期基底冲断褶皱构造为特征,而中—北部地区则以浅层滑脱冲断为主。靠近山前的雾中山构造带呈现滑脱推覆结构特征,上盘推覆构造为复杂化的断层转折褶皱核部和前翼,深层则发育稳定的隐伏原地构造。从构造变形结构分析,区域盐滑脱层上、下的构造变形层中都发育了有利的勘探层系和区带,各变形层中多排显性背斜构造带是重点领域。而雾中山构造带深层原地隐伏的震旦系和二叠系、深层隐伏的前震旦纪裂谷层序及相关构造、震旦系灯影组台地-台缘带以及龙泉山构造东侧的印支期古隆起等是川西南冲断带潜在油气勘探领域。

应用颗粒荧光光谱分析技术研究玛河气田成藏演化

根据颗粒荧光光谱分析的技术特点,将其应用于准噶尔盆地南缘玛河气田的油气成藏演化研究中,取得了良好的应用效果。研究表明,玛河气田早期存在成熟原油的充注,并形成一定规模的古油藏,现今的凝析油气藏是由于后期大量高成熟天然气的注入,导致原先的古油藏发生"蒸发分馏"作用改造而形成的;现今的气水界面也是古油水界面在保持古油藏布局的基础上经过后期的逐渐向上调整而形成的。

川西北地区构造地质结构与深层勘探层系分区

川西北地区经历了震旦纪至中三叠世的海相盆地和中—新生代陆相盆地构造演化过程,期间遭受多个阶段性区域构造活动影响,深层发育复杂的地层分布及构造变形,在关键构造期形成了包括震旦系灯影组阶梯状台地、志留纪末西部古隆起、晚古生代—中三叠世被动陆缘等特征性的构造和沉积结构。晚三叠世以来的中—新生代多期不同方向的陆内挤压构造作用则形成了盆地周缘及内部的复杂冲断褶皱构造。龙门山北段冲断带前缘发育深层原地冲断构造,表现为受下三叠统和下寒武统中的两套滑脱层控制而成的多层次变形结构,包括浅层褶皱构造、中层薄皮冲断构造和深层基底卷入构造。米仓山冲断带前缘主要表现为受下三叠统盐滑脱层分隔的双层变形结构,包括浅层单斜构造和深层叠瓦逆冲构造。盆地内部则主要表现为晚期形成的多排北东东向基底卷入褶皱变形。川西北地区深层有利勘探层系和区带具有明显的分区特征,震旦系灯影组有利勘探层系主要分布于川西北东部和北部地区,以九龙山构造带、梓潼向斜带、盐亭斜坡带最为有利;下古生界受加里东古隆起和晚期褶皱改造,盆地中西部深层最为有利,以梓潼向斜带为典型;上古生界有利区则主要分布于龙门山北段及其前缘地区,中构造层隐伏薄皮冲断构造带是重点勘探领域。

中高煤阶煤层气富集高产区形成模式与地质评价方法

煤层气富集高产区富集机理和地质评价方法对煤层气勘探选区至关重要,以往的研究主要集中在资源富集区形成机理和预测方面,但煤层气勘探开发实践表明资源富集区并不一定是高产区,如何在煤层气资源富集区中寻找高产区即煤层气富集高产区是国内外煤层气勘探面临的难题。通过国内外典型煤层气富集高产区的剖析,结合我国中高煤阶富集区地质特点,以沁水盆地南部、鄂尔多斯盆地东缘和两淮矿区为研究对象,采用地质统计、实验验证和生产数据分析相结合的研究方法,揭示了基于含气量-渗透率耦合控制的煤层气富集高产区形成机理,提出了3种中高煤阶煤层气富集高产区形成模式;围绕煤层含气量和渗透率两个核心要素,利用层次分析法和主成分分析法确定了包含7大地质参数的评价指标体系,建立了基于产能分析的煤层气富集高产区方法体系。这些认识对我国中高煤阶煤层气区带、区块、目标的优选具有重要的指导作用。

致密砂岩气藏含气饱和度影响因素分析

对库车前陆盆地深层致密砂岩岩芯孔渗参数测定,分析致密砂岩储层孔渗性与含气饱和度的关系,结果表明:储层渗透率与岩石颗粒粒级存在正相关性,即粒级越小,渗透率越低;储层渗透率与上覆压力存在负相关性,即上覆压力越大,渗透率越小,但上覆压力增大到一定程度后,对渗透率的影响很小;储层含气饱和度与岩石颗粒粒级、储层渗透率之间存在负相关性,即粒级越小、渗透率越低,含气饱和度越高。根据物理模拟实验的结果,初步提出了致密砂岩的渗透率级变和渗透率级变系数的概念。综合分析认为,致密砂岩的非均质性和渗透率级变系数是决定其成藏规模与含气饱和度的主要控制因素,均质性较好的致密砂岩,含气饱和度较高,且局部孔隙度和渗透率相对较好的砂体更容易富集成藏;渗透率级变系数越小含气饱和度会越高,渗透率级变系数越大含气饱和度会越低。

X射线小角散射法研究页岩成熟演化过程中孔隙特征

对基于同步辐射的X射线小角散射(SAXS)定量研究页岩纳米孔隙分布的方法进行了探索。SAXS方法可以测定页岩在微孔和介孔范围内的孔径体积分布,有效测定页岩封闭孔隙和连通孔隙,而且测试快速,样品量较大。将该方法用于研究页岩在微孔和介孔范围内的成熟演化过程中孔隙变化,对人工热模拟不同成熟度的固体产物和自然样品进行SAXS纳米孔隙测定。随着热演化程度升高,孔隙逐渐增大,在不考虑地层压实情况下,孔径增大可达35%。增加的孔隙主要来自烃类生成过程中形成的有机质孔,高过成熟页岩有利于页岩孔隙发育,增大页岩气的储集空间。

不整合面上底砾岩控制油气运聚的流体证据

准噶尔盆地腹部地区侏罗系和白垩系清水河组之间存在区域不整合面,之前有关不整合面之上底(砾)砂岩对中浅层油气藏运移与聚集的影响的研究较少,缺乏流体方面的证据。为恢复盆地内清水河组油气充注过程,选取该盆地腹部地区莫索湾凸起盆参2井区的莫深1井为典型井,结合现有地质成果,对12个岩屑样品进行颗粒定量荧光实验(QFT)。结果表明:白垩纪受风城组和乌尔禾组成熟原油充注,清水河组底(砾)砂岩存在古油层,古近纪末,喜马拉雅构造运动使得古油藏泄漏,QGF-E和TSF波谱图显示异常也证明油气有明显被排替的痕迹,侏罗纪成熟烃源岩有可能再次向底(砾)砂岩充注油气;现今研究层段原油的成熟度变化范围大,清水河组底(砾)砂岩油藏是油气聚集、调整、再接受充注的综合体现。研究结果从动态角度恢复了盆参2井区的成藏过程,为底(砾)砂岩作为优质储层和优势运移通道提供了流体证据。

辽东湾地区深层烃源岩排烃特征及资源潜力

通过收集研究区深层烃源岩热解和有机碳等地化资料,利用地质门限理论为基础的生烃潜力法,对深层烃源岩的排烃特征进行了研究,并结合聚集系数法预测其资源潜力。建立了3类烃源岩排烃模型,其中,Ⅰ型源岩最早进入排烃门限进行排烃,排烃效率高于Ⅱ型和Ⅲ型源岩。沙河街组三段烃源岩早在沙河街组沉积末期开始排烃,主要以排油为主,累计排烃量为43.30×108t,是研究区的主力烃源岩;沙河街组二段烃源岩在东营组沉积时期开始排烃,累计排烃量为22.6×108t。深层烃源岩的总排烃量为65.90×108t,预测资源量为21.06×108t,其中石油预测资源量为17.12×108t。研究结果表明,辽东湾地区深层油气资源潜力巨大,深层烃源岩以生油为主。辽西凹陷和辽中凹陷为两个富烃凹陷,位于两个凹陷之间的辽西凸起,具有双凹供烃之利,是油气成藏的有利区。

辽东湾地区下第三系有效烃源岩分布定量研究

有效烃源岩是指地质过程中形成的,既有油气生成又有油气排出的烃源岩。传统研究方法只停留在定性划分有机质丰度下限、实测数据分析和模拟实验结果的基础上,并没有完全形成一套定量的评价方法体系。在排烃门限理论的基础上,利用生烃潜力法确定出研究区的排烃门限,建立各层段有效烃源岩的判别图版,形成了一套有效烃源岩定量研究方法体系,并将其应用到辽东湾地区。研究表明,辽东湾地区下第三系发育东三段、沙一、沙二和沙三段三套有效烃源岩,其中沙三段的规模最大。尽管东二段暗色泥岩也普遍发育,但并没有达到排烃的临界条件,只能作为一般烃源岩,不能认定为有效烃源岩。

气候—构造—剥蚀相互作用研究进展与展望

气候—构造—剥蚀相互作用是地表层圈相互作用过程的重要方面,近年来相关的研究已逐渐成为地球科学界的热点。主要从数理分析、数值模拟和野外实证3个方面对近30年来气候—构造—剥蚀相互作用的研究进行了回顾和总结,认为以往因果效应的研究思路在一定程度上限制了地表层圈相互作用研究的发展,造山带更适合作为一个在内、外动力能量驱动下不断演化的开放系统来进行研究。总是趋向于平衡状态演化的造山系统会响应内、外动力条件的变化,同时也会反作用于内、外动力因素,但内、外动力因素之间保持相对独立。造山演化的系统观跳出了以往因果效应的思维局限,从而可以很好地解决气候—构造—剥蚀相互作用研究中存在的争议问题。