《中国叠合盆地油气成藏研究丛书》集中展示了中国学者近20年来在国家三轮973项目连续资助下取得的创新成果,这些成果完善和发展了中国叠合盆地油气地质与勘探理论,为复杂地质条件下的油气勘探提供了新的理论指导和方法技术支撑。相信出版这些成果将有力地推动我国叠合盆地的油气勘探。
“油气门限控藏”是“中国叠合盆地油气成藏研究”系列创新成果中的核心内容,它从油气运聚、分布和富集的临界地质条件出发,揭示和阐明了油气藏分布规律。在这一学术思想引导下,获得了一系列相关的创新成果,突出表现在以下四个方面。
一是提出了油气运聚门限联合控藏模式,建立了油气生排聚散平衡模型,研发了资源评价与预测新方法和新技术。基于大量的样品测试和物理模拟、数值模拟实验研究,发现油气在成藏过程中存在排运、聚集和工业规模_一个临界地质条件,研究揭示了每一个油气门限及其联合控油气作用机制与损耗烃量变化特征;提出了三个油气门限的判别标准和四类损耗烃量计算模型,创建了新的油气生排聚散平衡模型和油气运聚地质门限控藏模式,已在全国新一轮油气资源评价中发挥了重要作用。
二是提出了油气分布门限组合控藏模式,研发了有利成藏区预测与评价新方法和新技术。基于两千多个油气藏剖析和上万个油气藏资料统计,研究发现油气分布的边界、范围和概率受六个既能客观描述又能定量表征的功能要素控制;揭示了每一功能要素的控藏临界条件与变化特征;阐明了源、储、盖、势等四大类控藏临界条件的时空组合决定着油气藏分布的边界、范围和概率;建立了不同类型油气藏要素组合控藏模式并研发了应用技术,实现了成藏过程研究与评价的模式化和定量化,提高了成藏目标预测的科学性和可靠性。
三是提出了油气富集临界条件复合控藏模式,研发了有利目标含油气性评价技术。基于上万个油气藏含油气性资料的统计分析和近千次物理模拟和数值模拟实验研究,发现近源一优相一低势复合区控制着圈闭内储层的含油气性。圈闭内外界面能势差越大,圈闭内储层的含油气性越好。研究成果揭示了储层内外界面势差控油气富集的临界条件与变化特征;阐明了圈闭内部储层含油气性随内外界面势差增大而增加的基本规律;建立了相一势一源复合指数(FPSI)与储层含油气性定量关系模式并研发了应用技术,实现了钻前目标含油气性地质预测与定量评价,降低了勘探风险。
四是提出了构造过程叠加与油气藏调整改造模式。研发了多期构造变动下油气藏破坏烃量评价方法和技术。研究成果阐明了构造变动对油气藏形成和分布的破坏作用;揭示了构造变动破坏和改造油气藏的机制,其中包括位置迁移、规模改造、组分分异、相态转换、生物降解和高温裂解;建立了构造变动破坏烃量与构造变动强度、次数、顺序及盖层封油气性等四大主控因素之间的定量关系模型,应用相关技术能够评价叠合盆地每一次构造变动的相对破坏烃量和绝对破坏烃量,为有利成藏区域内当今最有利勘探区带的预测与资源潜力评价提供了科学的地质依据。
油气门限控藏理论成果已通过产、学、研相结合等多种形式与油田公司合作在辽河西部凹陷、渤海海域盆地、济阳拗陷、南堡凹陷、柴达木盆地等五个测试区进行了全面系统的应用。“十五”以来,中国三大石油公司将新成果推广应用于20个盆地和地区,为大量工业性油气发现提供了理论和技术支撑。
作为中国油气工业战线的一位老兵和油气地质与勘探领域的科技工作者,我有幸担任了“中国叠合盆地油气成藏研究”的973项目专家组组长的工作,见证了年轻一代科技工作者好学求进、不畏艰难、勇攀高峰的科学精神,看到一代又一代的年轻学者在我们共同的事业中快速成长起来,心中感受到的不仅是欣慰,更有自豪和光荣。鉴于“中国叠合盆地油气成藏研究”取得的重要进展和在油气勘探过程中取得的重大效益,我十分高兴向同行学者推荐这方面成果并期盼该套丛书中的成果能在我国乃至世界叠合盆地的油气勘探中发挥出越来越大的作用。
(3)溶解作用。
砂砾岩中的任何碎屑颗粒、杂基、胶结物和交代矿物(后两者同成为自生矿物),包括最稳定的石英和硅质胶结物,在一定的成岩环境中都可以不同程度地发生溶解作用。溶解作用的结果是导致了砂岩中次生孔隙的形成。次生孔隙是岩石中的矿物组分被溶解以及岩石组分破裂和收缩所形成的孔隙。由于砂岩物质组成以及孔隙水性质等方面存在的差异,溶蚀作用主要有:①碎屑颗粒的溶蚀;②胶结物的溶蚀;③杂基的溶蚀;④上述三类任意组合的溶蚀(图2-41)。
镜下观察,各种组分溶解的程度是不同的,主要表现在各种易溶的砂岩组分发生部分,甚至全部溶解,并形成多种类型的次生孔隙,因而对砂岩有较大改善作用。溶解作用的发生必须具备三个前提条件:①充足的有机酸和CO2来源;②砂岩中有一定量的可溶组分;③可供酸性流体运移的通道。
2)成岩阶段的划分
根据对克夏地区二叠系三叠系,特别是克百地区二叠系砂砾岩微观特征的详细观察、统计,并使用扫描电镜和电子探针对砂砾岩各类成岩特征和自生矿物进行分析,结合前人的研究成果,制定出适合本研究区的碎屑岩成岩阶段综合划分方案(表2-1),该划分方案的主要依据有:①岩石的颗粒接触特征和孔隙组合类型。岩石的结构特征是成岩演化最直接的反映,也是最容易观察到的成岩现象,因此它是成岩阶段划分的重要依据之一。②自生矿物的成分、形态、产状、生成顺序和组合特征。它们是划分成岩阶段的另一重要岩石学依据,其主要受控于温度、压力、孔隙流体组分和酸碱度特征,是反映成岩环境的重要证据。③有机质成熟度。研究表明,研究区砂砾岩主要处于晚成岩阶段的A期和B期。
3)成岩相及成岩演化序列
由于储集岩的成岩作用是沉积环境的继续和发展,沉积环境必然对储集岩的成岩作用产生巨大影响。前已述及,沉积环境在宏观上控制着研究区砂砾岩储层的物性条件,其中最重要的影响机理是:不同的沉积环境由于其水动力条件不同,造成砂砾岩的磨圆度、分选性和杂基含量的差异,这不仅产生了砂砾岩的原生孔隙度差别,更重要的是其中杂基含量对砂砾岩在成岩过程中发生的压实、胶结和溶蚀等成岩作用产生了巨大影响。
根据砂砾岩中杂基含量的多少(以10%为界),将砂砾岩分为高成熟和低成熟两类,再根据压实作用的强弱(主要根据碎屑颗粒接触强度和半塑性的火山岩岩屑是否变形来确定)分为强压实和弱压实两类。通常情况下,经受强压实的砂砾岩中,胶结作用一般都较弱,因此溶蚀作用也不发育,因此不再对该类砂砾岩储层细分。而低成熟(杂基含量高于10%)分为强压实和弱压实两类成岩相,其中弱压实成岩相的砂砾岩虽还保留一定的孔隙,但其孔径和喉道都极细,也不存在发育中等以上程度胶结和溶蚀作用的条件,因此这类砂砾岩储层也不再细分。剩下的就是高成熟度中压实和弱压实的砂砾岩,这类砂砾岩由于其原生孔隙度较高,其成岩特征和物性条件多变。
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