含油气盆地分析-盆地模拟【知识探索】.ppt

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1、,含油气盆地分析,长江大学地球科学学院,主 讲 人: 胡 望 水,2003,2003年5月,1,风音书屋,盆地模拟方法,2,风音书屋,主要内容,一、盆地模拟的概念与内涵 二、盆地模拟在石油地质综合研究中的地位和作用 三、盆地模拟的原理方法 四、盆地模拟技术与成油气系统研究 五、盆地模拟在不同勘探阶段综合研究中的应用 六、发展方向,3,风音书屋,盆地模拟的概念与内涵,顾名思义就是对盆地的地质要素及其相互作用过程，进行模拟分析试验。 含油气沉积盆地分析中的盆地模拟，就是在对一个盆地的地质、地球物理和地球化学过程深入了解的基础上，根据石油地质的物理化学机理，首先建立地质模型，然后建立数学模型，最后编

2、制相应的软件，从而在时空概念下，由计算机定量地模拟含油气盆地的形成和演化，烃类的生成、运移和聚集。,概念,1,4,风音书屋,盆地模拟的概念与内涵,1、对象： 独立的成油气地质单元盆地、凹陷、次凹、成油气系统，最适宜于成油气系统评价,内涵,1,2、性质： 石油地质过程定量化数值模拟 具有系统化、定量化、动态化、多学科综合的特点 强调关系建立和过程恢复,5,风音书屋,盆地模拟的概念与内涵,3、模拟流程：,内涵,盆地分析,地质建模,数学模型,软件编程,目标模拟,1,6,风音书屋,盆地模拟在石油地质综合研究中的地位和作用,作为油气勘探的一种手段或工具，盆地模拟是一种技术；作为了解石油地质过程的一种思维

3、或方法，盆地模拟是一种研究思路和方法。 盆地模拟不仅改进和完善了含油气沉积盆地分析的研究方法，同时实现了计算机自动绘图，改进了传统的手工制图方法，使石油地质研究朝着定量化、计算机化和绘图自动化方向前进了一大步。,2,7,风音书屋,现代勘探=科学勘探+计算机技术 在现代油气勘探工程中，盆地模拟被提升为一种计算机勘探技术，同圈闭描述评价和油气藏描述评价一起成为现代油气综合勘探方法的重要组成部分，并制订了相应的勘探方法规范。,计算机勘探技术,2,盆地模拟在石油地质综合研究中的地位和作用,8,风音书屋,在石油地质综合研究中，盆地模拟作为一种研究思路和方法，为地质家深入了解油气地质事件的发展演变过程提供

4、了有效的帮助。由于数据存贮的方便性和模拟计算的即时性，地质家可以通过改变模型的某一参数或属性迅速获得某一结果，从而验证或修改已有的认识。,研究思路和方法,2,盆地模拟在石油地质综合研究中的地位和作用,9,风音书屋,盆地模拟方法,运聚史,综合评价,生烃史,排烃史,地史,热史,五史模拟：,3,10,风音书屋,盆地模拟方法地史,考虑因素,模拟内容,技术方法,构造与负荷沉降 沉积压实 异常压力 剥蚀事件 断裂事件 沉积间断 海平面与古水深,Mckenzie的纯剪切法 Airy地壳均衡法 挠曲均衡法 回剥技术 超压技术 回剥与超压结合技术 平衡剖面技术,沉降史 埋藏史 构造演 化史,3,11,风音书屋,

5、3,沉降史,DT = ( * H - * SL ) + ( Wd - SL ),m - s,m - w,m - w,w,总沉降 = 沉积物厚度H + 古水深 SL = 构造沉降DT + 负荷沉降DL,回 剥 技 术,盆地模拟方法地史,12,风音书屋,3,盆地模拟方法地史,13,风音书屋,3,盆地模拟方法地史,14,风音书屋,考虑因素,模拟内容,技术方法,盆地成因类型 地温场热源 热成因机制 地温场特征： 热导率 地温梯度 大地热流值,构造热演化法 古温标法 结合法 磷灰石裂变径迹法 Ro计算方法： 最大温度法 Ro-TTI关系法 Easy%Ro法,热流史 地温史 有机质 演化史,3,盆地模拟方

6、法热史,15,风音书屋,3,古地温： Ro TTI 模型:,采用利用实测结果进行分段线性回归的办法,Easy%Ro 模型（化学动力学模型）： Ro = exp（-1.6 + 3.7 * Fk） 其中，Fk 第K个埋藏点化学动力学反应程度（降解率）,盆地模拟方法热史,16,风音书屋,3,盆地模拟方法热史,17,风音书屋,3,盆地模拟方法热史,18,风音书屋,考虑因素,模拟内容,技术方法,有机质类型 有机质丰度 演化程度 生烃潜力 源岩厚度、类型,化学动力学法： 单组分 多组分 图版法： 降解率曲线 产烃率曲线,生烃量 生烃时间,3,盆地模拟方法生烃史,19,风音书屋,3,产烃率Ro关系曲线计算生

7、烃史,Q=Sh CrRcHr,降解率Ro关系曲线计算生烃史,同上, 唯: Rc=1/（1-0.01D）,盆地模拟方法生烃史,20,风音书屋,3,盆地模拟方法生烃史,21,风音书屋,考虑因素,模拟内容,技术方法,初次运移相态 初次运移动力 排油临界饱和度,压 实 排 油 法 压 差 排 油 法 物 质 平 衡 排 气 法,排烃量 排烃时间,3,盆地模拟方法排烃史,22,风音书屋,考虑因素,模拟内容,技术方法,水动力类型 地层压力 运移通道 排烃方向,流 体 势 分 析 运 移 散 失 量 计 算 数 值 模 拟,运移方向 运移时间 聚集强度 聚集区,3,盆地模拟方法运聚史,23,风音书屋,综合评

8、价的特点 综合评价常用的图件 综合评价的成果图表,3,盆地模拟方法综合评价,24,风音书屋,综合评价的特点 把盆地模拟结果、对该地区的其它地质认识、地质家的经验三者结合在一起。利用图形工作站的人机交互功能，将各种等值线图叠合起来，进行定量或半定量的石油地质综合评价。,3,盆地模拟方法综合评价,25,风音书屋,综合评价常用的图件,成熟度Ro图 生烃、排烃强度图 油气可供聚集量图 流体势分布图 砂岩含量图 盖层孔隙度图,精细构造图 断层分布图 储层裂缝分布图 区带、圈闭分布图 区域盖层分布图 沉积相带图,3,盆地模拟方法综合评价,26,风音书屋,综合评价的成果图表,有效烃源岩体积及分布范围图 生、

9、排烃中心图 区带面积、体积、生排烃量 油气系统关键时刻平面分布图 油气系统关键时刻事件组合图 各层系有利区带分布图 其它综合评价图,3,盆地模拟方法综合评价,27,风音书屋,盆地模拟技术与含油气系统研究,1、研究内容 2、四种经典描述图件 3、盆地模拟技术与成油气系统研究的关系 4、成油气系统的综合模拟分析,4,28,风音书屋,研究内容,1. 单因素分析; 2. 时空匹配分析; 3. 区带评价,4,盆地模拟技术与含油气系统研究,29,风音书屋,四种经典描述图件 关键时刻图（埋藏史图） 关键时刻油气系统平面图 关键时刻油气系统剖面图 油气系统事件组合图,4,盆地模拟技术与含油气系统研究,30,风

10、音书屋,四种经典描述图件之一 关键时刻图（埋藏史图）,4,盆地模拟技术与含油气系统研究,31,风音书屋,四种经典描述图件之二 关键时刻油气系统平面图,盆地模拟技术与含油气系统研究,4,32,风音书屋,四种经典描述图件之三 关键时刻油气系统剖面图,盆地模拟技术与含油气系统研究,4,33,风音书屋,四种经典描述图件之四 油气系统事件组合图,盆地模拟技术与含油气系统研究,4,34,风音书屋,盆地模拟技术与含油气系统研究的关系 成油气系统是盆地模拟技术的理论基础 盆地模拟的地质单元必须是一个或多个成油气系统 盆地模拟的定量、动态、四维时空以及实时模拟特点为成油气系统的研究提供了技术保证 成油气系统的四

11、个经典图与盆地模拟关系十分密切,盆地模拟技术与含油气系统研究,4,35,风音书屋,含油气系统的综合模拟分析 “五史”分析 地史、热史、生烃史、排烃史和运移聚史 成油气系统的配套史分析 综合评价,盆地模拟技术与含油气系统研究,4,36,风音书屋,地史： 单井埋藏史分析 沉降量、沉积速率的变化与原型盆地的关系 平面上沉降中心的变迁 断裂的发生发展及其对盆地沉积体的控制作用等。 通过这些分析，了解盆地的演变过程，对多旋回盆地来说，还可以分析每个旋回的原型盆地的展布及其复合叠加的过程。,“五史”分析,盆地模拟技术与含油气系统研究,4,37,风音书屋,热史： 热史分析的目的是了解盆地的古今热状态的差异性

12、以及对烃源岩成熟作用的影响、成熟门限的平面分布及其出现的时期、持续时间的长短等。,“五史”分析,盆地模拟技术与含含油气系统研究,4,38,风音书屋,生烃史： 主力烃源层确定 各时期生烃量大小 生烃强度的分布、各时期的有效生烃中心 生烃高峰出现的时期及其高峰期的生烃量，累积生烃量 各种生油岩的生烃贡献 不同生油层的生烃特征、相态分布、裂解生气量 二次生烃及二次生烃量大小、平面分布范围等,“五史”分析,盆地模拟技术与含油气系统研究,4,39,风音书屋,排烃史： 确定排烃高峰和排烃量 按排烃流线图分析主要的排烃方向 分析各生油层的排烃效率等,“五史”分析,盆地模拟技术与含油气系统研究,4,40,风音

13、书屋,运聚史： 主要目的层的压力分布特征 流体势分布特征 各时期的油气散失量 可供油气聚集量,“五史”分析,盆地模拟技术与含油气系统研究,4,41,风音书屋,配套史分析应该以含油气系统的关键时刻为核心，作关键时刻油气系统事件图，分析圈闭的形成时期，盖层封闭的有效时期，生、排烃高峰时期以及原生油气藏形成后的保存条件等。通过上述因素的综合分析绘制关键时刻油气系统平面分布图。,含油气系统的配套史分析,盆地模拟技术与含油气系统研究,4,42,风音书屋,在“五史”分析的基础上，结合油气系统的配套史分析，可以在图形工作站上用图形叠加的方法把有利聚集区带确定下来，并标定每个区带的资源量大小。一般应按主力储集

14、层分层进行综合评价，指出各层有利勘探区带的位置。,综合评价,盆地模拟技术与含油气系统研究,4,43,风音书屋,盆地模拟在不同勘探阶段综合研究中的应用,勘探程序划分 一般将勘探程序划分为普查、勘探、开发三个阶段，而勘探又可分为区域勘探、预探和详探三个阶段 (武守诚，1994)。,5,44,风音书屋,特点 普查阶段的主要任务是进行油气区评价并优选盆地，其工作量主要是进行地面地质调查、重磁力普查、作区域物探地震大剖面等，并在适宜地方钻个别参数井。 区域勘探阶段的工作量相对集中于某一盆地中，除了参数井外，尚有个别预探井，地震剖面以二维为主， 密度多在103036km之间，其目标是进行盆地资源量评价和区

15、带选择。,普查与区域勘探阶段,5,盆地模拟在不同勘探阶段综合研究中的应用,45,风音书屋,盆地模拟的任务 利用少量的参数井资料和地震剖面，研究盆地的沉降埋藏史，分析可能的热演化史，预测可能的潜在资源量。这些都是一维盆地模拟即能解决的问题。只需要做少量的分析化验即可进行一维盆模研究。所需要的参数主要是地层序列划分、时代标定、生油层划分、厚度及有机质丰度等。,普查与区域勘探阶段,盆地模拟在不同勘探阶段综合研究中的应用,5,46,风音书屋,注意事项 1.一些暂时没有的参数，往往需要通过盆地对比，从勘探程度较高的相似盆地中借用。这是成功进行盆模应用研究的重要条件。 2.尽量使用地震剖面，结合已有钻井数

16、据，通过实施时深转换，获得平面地层展布规律。生油层的平面分布情况，一般要借助地震相的研究成果进行类比标定，生油岩的有关参数可以按平均值给出，以便模拟全盆地的资源潜量。这样做的盆地模拟往往会得到比预期还要好的效果。,普查与区域勘探阶段,盆地模拟在不同勘探阶段综合研究中的应用,5,47,风音书屋,成果图件 单井沉降史图，埋藏史图，原始沉积速率史图，单井Ro史图，古地温史图，单井生烃、排烃强度图(以上主要是普查阶段)；剖面埋藏史图，热演化史图，平面宝塔图，平面生、排烃强度图，生、排烃量直方图等(主要对区域勘探阶段)。通过这些成果图，地质勘探家可以比较快速、准确地查明盆地的地史演变过程，了解可能的资源

17、潜力，找出有利的生烃凹陷，甚至有利的聚集区块。,普查与区域勘探阶段,盆地模拟在不同勘探阶段综合研究中的应用,5,48,风音书屋,特点 工作目的是进行区带评价和圈闭选择。工作量大为增加，勘探成果的制图比例尺都在1/10万以上，除预探井和更多的评价井外，地震剖面多在36km以上，局部地区达22km。由于评价井的增多，全面的单井石油地质分析评价工作普遍开展过。这时，为了制订详探方案，迅速查明有利区带的分布，急需准确测算盆地的潜在资源量，了解盆地的油气运聚规律，标定油气聚集区带并计算预测储量。,预探阶段,盆地模拟在不同勘探阶段综合研究中的应用,5,49,风音书屋,盆地模拟的任务 测算盆地的潜在资源量，

18、标定油气聚集区带并计算预测储量。 最好由二维盆地模拟系统来完成，一维盆地模拟基本上亦能满足要求。预探阶段盆地模拟所需的参数基本上都能从现场获得，有的已做过工业制图，例如，各种平面等值图等。各种分析化验成果基本上能从平面上控制生油层各指标的展布特点。,预探阶段,盆地模拟在不同勘探阶段综合研究中的应用,5,50,风音书屋,注意事项 1.为了模拟有利区带的分布位置,要对盆地进行分 区模拟。 2.应该选取几条穿过主要构造的地质剖面进行模拟研究，包括平衡地质剖面的研究，以确定构造及圈闭的形成时期。 3.模拟网格要尽可能地控制所有已知的构造区带。,预探阶段,盆地模拟在不同勘探阶段综合研究中的应用,5,51

19、,风音书屋,成果图件 各种单井图，剖面演化图，生油层成熟度Ro平面等值图，生油层生油、生气强度平面等值图，排油、排气强度平面等值图，生、排烃量直方图，生、排烃量表，生烃中心分布图，现今流体势分布图，有利区带评价图等。 利用上述图件，地质人员能够准确标定主力生油区以及有利聚集区带的分布。如用一维盆地模拟系统，通过正确选取运聚系数，可以计算出盆地的远景资源量。,预探阶段,盆地模拟在不同勘探阶段综合研究中的应用,5,52,风音书屋,特点 详探阶段的任务是为油气田开发做准备。这时可能已有油气田被发现或正在开发之中，勘探工作的目的是从有利区带中挑选有利的圈闭，计算控制储量和探明储量。为此，勘探工作量主要

20、是加密地震测线，甚至进行三维地震勘探，钻探必要的详探井。,详探阶段,盆地模拟在不同勘探阶段综合研究中的应用,5,53,风音书屋,盆地模拟的任务 由于详探阶段的目标主要集中在圈闭优选上，因此对盆地模拟的要求也相应更高，要求盆地模拟不仅指出有利区带，还要模拟相对准确的油气聚集量，而要达到这一目的，对模拟参数的要求也就比较苛刻。主要的参数都必须来自于本盆地的分析化验结果，而且应力求准确可靠。详探阶段的盆地模拟必须使用二维或三维模拟系统。,详探阶段,盆地模拟在不同勘探阶段综合研究中的应用,5,54,风音书屋,注意事项 1.在平面上，模拟网格不仅要控制主要的构造带，而且应力求控制各种次级圈闭带，最好进行

21、三维地质建模。 2.因此模拟工作还必须以成油气系统为单元，按照成油气系统的原理方法，综合分析油气成藏事件的组合关系。,详探阶段,盆地模拟在不同勘探阶段综合研究中的应用,5,55,风音书屋,成果图件 本阶段的盆地模拟成果图有：各种单井图，剖面图，平面等值图，生、排中心分布图，油气系统平面分布图，油气系统关键时刻成藏事件图、平面流体势分布图，区带聚集量图，源岩层油气散失量史表，区带综合评价图，以及圈闭预测图等。,详探阶段,盆地模拟在不同勘探阶段综合研究中的应用,5,56,风音书屋,1、盆地模拟的结果是按照确定性模型得到的，对一个盆地地质模型的认识是随着勘探程度的提高而不断深化的，因此，模拟结果决不

22、是一成不变的。有条件的应用单位应建立工区数据库，以便随着勘探的进展和资料的积累滚动地进行模拟，不断修正已有的认识。 2、为了全面了解盆地模拟结果的可靠性，应当对那些对模拟结果影响较大的不确定性参数进行敏感性分析。对模拟试验性较强的盆地分析模拟来说，开展参数的敏感性分析，有助于地质家深化对模拟结果的认识，并了解可能对模拟结果产生影响的关键因素。,注意事项,盆地模拟在不同勘探阶段综合研究中的应用,5,57,风音书屋,盆地模拟的现状与发展方向,6,国外理论方法的发展,Potter & Pettijiohn (1977) 古流与盆地分析 Mckenzie (1978) 纯剪切模型 Miall (198

23、4) 盆地分析原理 Allen (1990) 盆地分析：原理与应用 Lerche (1990) 盆地分析的定量方法 Welte (1997) 石油与盆地分析,58,风音书屋,6,国内理论方法的发展,李明诚(1987、1994) 石油与天然气运移 李泰明(1989) 石油地质过程定量研究概论 庞雄奇(1993、1995) 排烃门限控油理论与应用 石广仁(1994) 油气盆地数值模拟方法,郝石生等(1994) 天然气运聚动平衡及应用 田在艺等(1996) 中国含油气沉积盆地论 张渝昌等(1997) 中国含油气盆地原型分析 查明(1997) 断陷盆地油气二次运移与聚集,盆地模拟的现状与发展方向,59,风音书屋,60年代, Tissot(1969) 化学动力学 70年代, Yukler(1978) 一维盆地模拟系统 (德国) 80年代 法国、德国、美国 英国,6,软件系统的发展,TEMISPACK (德国) 超压技术 PetroMod(法国) 回剥技术 BasinMod(美国) 层序地层学 BASIMS(中国) 平衡剖面、综合 评价,90年代 美国、中国、法国、德国,盆地模拟的现状与发展方向,60,风音书屋,6,发展方向,综合评价系统,目标评价系统,各模型的全三维化,模拟方法进一步完善,盆地模拟的现状与发展方向,61,风音书屋,谢谢大家！,62,风音书屋,