鶯歌海盆地流體垂向輸導(dǎo)體系特征及其對天然氣成藏的控制作用

【摘要】：垂向輸導(dǎo)體系主控下的熱流體活動(dòng)是鶯歌海盆地重要的地質(zhì)特征之一,在地震剖面和巖石薄片中留下了一系列宏觀和微觀地質(zhì)現(xiàn)象。前人對鶯歌海盆地流體垂向輸導(dǎo)體系的研究主要集中在底辟構(gòu)造上,包括底辟構(gòu)造的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、油氣地球化學(xué)特征及成藏年代學(xué)等。但鶯歌海盆地流體垂向輸導(dǎo)體系不僅包括底辟構(gòu)造中的模糊帶和伴生斷裂,同樣包括廣泛發(fā)育的氣煙囪構(gòu)造。前人從宏觀地質(zhì)角度對底辟系統(tǒng)的分類不能滿足現(xiàn)今油氣勘探的需要,且垂向輸導(dǎo)體系空間差異性及其對油氣聚集效率的影響仍然缺乏研究,流體垂向運(yùn)移規(guī)模缺乏定量參考。 本次研究首先以盆地中央坳陷帶流體垂向輸導(dǎo)體系的組成要素和空間分布樣式入手,通過地震剖面綜合解釋、三維地震屬性提取、巖石薄片分析等手段,詳細(xì)解剖盆地內(nèi)流體垂輸導(dǎo)體系的類型、空間分布規(guī)律、不同輸導(dǎo)體系的內(nèi)在聯(lián)系及流體聚集效率。并以超壓計(jì)算為切入,從4個(gè)方面進(jìn)行研究,首先通過鉆井壓力結(jié)構(gòu)分析,從點(diǎn)上刻畫盆地現(xiàn)今流體壓力場結(jié)構(gòu),其次通過地震速度譜反演從剖面與平面上刻畫現(xiàn)今流體壓力場特征,再次通過流體壓力數(shù)值模擬恢復(fù)垂向輸導(dǎo)體系改造前盆地超壓箱結(jié)構(gòu),最后通過前后流體壓力場結(jié)構(gòu)變化對比分析垂向輸導(dǎo)體系對現(xiàn)今壓力場的控制方式,即通過點(diǎn)→線→面→體→時(shí)的方式刻畫壓力場結(jié)構(gòu)演化對垂向輸導(dǎo)體系發(fā)育的響應(yīng)。最后通過解剖不同區(qū)帶天然氣藏的壓力結(jié)構(gòu)與輸導(dǎo)體系特征,分析有利的天然氣有利聚集帶分布規(guī)律,進(jìn)而為為鶯歌海盆地天然氣勘探提供理論參考。主要研究認(rèn)識如下： (1)垂向輸導(dǎo)體系構(gòu)成要素及類型 按照輸導(dǎo)要素形成的不同機(jī)理,盆地中央坳陷帶發(fā)育底辟伴生斷裂和水力破裂兩類垂向輸導(dǎo)要素。底辟伴生斷裂包括三種類型,分別是張扭斷裂、壓扭斷裂和塌陷斷裂；水力破裂從微觀到宏觀產(chǎn)出形式不同：在巖石薄片和鉆井巖芯上為細(xì)長的微裂縫；在地震剖面上群簇產(chǎn)出,垂向延伸500-1000m,形成氣煙囪；當(dāng)大量氣煙囪在空間交織成網(wǎng),在地震剖面上形成模糊帶。根據(jù)輸導(dǎo)要素空間組合方式差異,形成了三大類6小類垂向輸導(dǎo)體系。Ⅰ-埋藏型,包括Ⅰ-Ⅰ型-深埋藏型、Ⅰ-Ⅱ型-中-深埋藏型和Ⅰ-Ⅲ型-淺埋藏型；三種類型輸導(dǎo)體系模糊帶頂面埋藏深度依次變淺,上部為氣煙囪和底辟伴生斷裂,中-深埋藏型輸導(dǎo)要素垂向分異最明顯。II型-刺穿型,包括II-I型-壓扭刺穿型和II-II型-水力破裂刺穿型,兩個(gè)輸導(dǎo)體系模糊帶頂面均接近海底,前者地層形變明顯,后者地層變形較弱。ⅡI型-塌陷型,由模糊帶和塌陷斷裂組成。 (2)垂向輸導(dǎo)體系區(qū)域分布特征及控制因素 垂向輸導(dǎo)體系在中央拗陷分布具有分帶性：東方區(qū)主要是中-深埋藏型；昌南區(qū)主要是早期塌陷型和晚期淺埋藏型形成的復(fù)合體；樂東區(qū)主要是淺埋藏型,深埋藏型和穿刺型。垂向輸導(dǎo)體系分帶性主要受控于三種地質(zhì)因素。一是盆地內(nèi)巨厚的細(xì)粒沉積形成的強(qiáng)超壓環(huán)境,這是垂向輸導(dǎo)體系集中在中央凹陷帶發(fā)育的內(nèi)在原因。二是區(qū)域應(yīng)力場變革導(dǎo)致盆地南北拉張強(qiáng)度和拉張方向的差異,造成東方區(qū)為弱拉張或擠壓環(huán)境；呂南區(qū)早期為強(qiáng)拉張環(huán)境,晚期為弱拉張環(huán)境；樂東區(qū)晚期為強(qiáng)拉張環(huán)境。三是區(qū)域性差異沉降,盆地T30以上地層南部厚度差異懸殊,使得樂東區(qū)主要發(fā)育穿刺型輸導(dǎo)體系。其中后兩個(gè)因素是導(dǎo)致垂向輸導(dǎo)體系區(qū)域差異分化的外在原因。 (3)垂向輸導(dǎo)體系流體聚集能力及空間演化 垂向輸導(dǎo)體系從深埋藏型→中-深埋藏型→淺埋藏型→刺穿型→塌陷型,周圍揭穿地層中氣體聚集規(guī)模先增大后減小,其中中-深埋藏型輸導(dǎo)體系氣體聚集規(guī)模最大；輸導(dǎo)體系能量同樣是先增大后減小,其中刺穿型輸導(dǎo)體系現(xiàn)今能量最強(qiáng)?，F(xiàn)今不同類型輸導(dǎo)體系具有內(nèi)在聯(lián)系性,處于輸導(dǎo)體系的不同演化階段：深埋藏型輸導(dǎo)體系代表了初始階段,之后輸導(dǎo)體系分兩種情況進(jìn)入成熟階段,一種是在水平引力和內(nèi)部能量共同作用下依次形成深埋藏型→中-深埋藏型→淺埋藏型→壓扭刺穿型輸導(dǎo)體系,一種是僅在內(nèi)部能量的作用下形成水力破裂刺穿型輸導(dǎo)體系；垂向輸導(dǎo)體系最終都可能走向消亡,形成塌陷型輸導(dǎo)體系。鶯歌海盆地垂向輸導(dǎo)體系至今仍處于不斷演化之中。 (4)今流體壓力結(jié)構(gòu)與垂向輸導(dǎo)體系分布關(guān)系 鉆井壓力統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,垂向輸導(dǎo)體系發(fā)育的中央坳陷帶東方區(qū)和樂東區(qū)相同深度壓力明顯高于北部臨高區(qū)和東部嶺頭區(qū),地溫梯度同樣高于盆地其它地區(qū)：東方區(qū)和樂東區(qū)鉆井壓力均為階梯式結(jié)構(gòu),其中東方區(qū)超壓頂面埋藏較深(約2250m),樂東區(qū)超壓頂面埋藏較淺(約1900m),但東方區(qū)超壓頂面附近壓力梯度大于樂東區(qū)。東方區(qū)3D工區(qū)今超壓預(yù)測結(jié)果顯示,超壓頂面埋深在垂向輸導(dǎo)體系頂部呈環(huán)狀抬升,并向周圍緩慢降低；2D工區(qū)今超壓預(yù)測結(jié)果顯示強(qiáng)超壓發(fā)育區(qū)和垂向輸導(dǎo)體系集中發(fā)育區(qū)有很好的對應(yīng)關(guān)系。中央坳陷帶不同區(qū)域今壓力結(jié)構(gòu)存在差異性,這種差異性和不同類型垂向輸導(dǎo)體系能量具有相關(guān)性,刺穿型輸導(dǎo)體系普遍發(fā)育的樂東區(qū)超壓規(guī)模和強(qiáng)度均高于東方區(qū)。 (5)傳導(dǎo)超壓對現(xiàn)今流體壓力場的貢獻(xiàn) 古流體壓力模擬和今流體壓力預(yù)測結(jié)果對比發(fā)現(xiàn),自源超壓面在東方區(qū)埋深大約4000m,在樂東區(qū)埋深大約3700m,自源超壓頂面和傳導(dǎo)超壓頂面均在拗陷中央LD811構(gòu)造附近最淺,向盆地邊緣逐漸降低。垂向輸導(dǎo)體系發(fā)育導(dǎo)致自源超壓面在東方區(qū)抬升1900m,現(xiàn)今2580m-3088m深度范圍內(nèi)黃流組儲(chǔ)集層中的92%-94%超壓來自傳導(dǎo)型超壓;在樂東區(qū)抬升了2185m,現(xiàn)今2185m-2450m深度范圍內(nèi)86%-90%超壓來自傳導(dǎo)型超壓。垂向輸導(dǎo)體系控制了盆地中深層儲(chǔ)集層內(nèi)壓力結(jié)構(gòu)和流體充注方式,并導(dǎo)致儲(chǔ)集層砂巖中的地層壓力大于相鄰的泥巖。 (6)自源-傳導(dǎo)超壓帶特征 垂向輸導(dǎo)體系的后期改造導(dǎo)致中央凹陷內(nèi)自源超壓頂面有不同程度的抬升,在原始自源超壓面和現(xiàn)今傳導(dǎo)超壓面之間形成一個(gè)泄壓帶,帶內(nèi)為超壓環(huán)境,可稱之為自源-傳導(dǎo)超壓帶,帶內(nèi)流體以運(yùn)移垂向?yàn)橹鳌Ｗ栽?傳導(dǎo)超壓帶在盆地中央垂向厚度大,向邊緣減薄,不同區(qū)域存在差異。東方區(qū)、樂東區(qū)和昌南區(qū)的對比結(jié)果顯示,自源-傳導(dǎo)超壓帶結(jié)構(gòu)與自源超壓大小和垂向輸導(dǎo)體系類型相關(guān)：東方區(qū)自源超壓相對最小,垂向輸導(dǎo)體系能量弱,上部蓋層保存完整,因此自源-傳導(dǎo)超壓帶埋深大,垂向延伸距離短,壓力過渡快；樂東區(qū)自源超壓大小中等,但由于晚期T30界面以上的快速沉積和大量發(fā)育的水力破裂型輸導(dǎo)體系,導(dǎo)致自源-傳導(dǎo)超壓帶垂向延伸最大,頂面埋深最淺；昌南區(qū)自源超壓最強(qiáng),但由于晚期拉張應(yīng)力形成塌陷型輸導(dǎo)體系導(dǎo)致能量釋放,自源-傳導(dǎo)超壓帶頂面埋深介于前兩個(gè)區(qū)域中間。 (7)兩個(gè)有利天然區(qū)聚集帶 盆地東方區(qū)帶存在兩個(gè)有利天然氣聚集帶。一是箱頂傳導(dǎo)常壓帶,主要位于傳導(dǎo)超壓面以上,形成的油氣藏深度通常小于2000m,為常壓環(huán)境；帶內(nèi)油氣藏的勾源通道是底辟伴生斷裂、氣煙囪和模糊帶；中-深埋藏型輸導(dǎo)體系頂部最有利于在箱頂傳導(dǎo)常壓帶內(nèi)形成油氣藏,其次是淺埋藏型輸導(dǎo)體系。其二是箱內(nèi)自源-傳導(dǎo)超壓聚集帶,位于傳導(dǎo)超壓面以下,埋藏深度大約2000-4000m范圍內(nèi),為超壓環(huán)境；帶內(nèi)優(yōu)質(zhì)天然氣藏的勾源通道以氣煙囪為主,天然氣垂向運(yùn)移并聚集,側(cè)向運(yùn)移不明顯；深埋藏型和中-深埋藏型輸導(dǎo)體系最有利于在箱內(nèi)自源-傳導(dǎo)超壓聚集帶形成油氣藏。其中箱內(nèi)自源-傳導(dǎo)超壓聚集帶油氣藏受水力破裂輸導(dǎo)控制,具有距離烴源灶近且流體輸導(dǎo)高效的優(yōu)勢,是盆地內(nèi)最有勘探潛力的油氣聚集帶 (8)樂東區(qū)中-深層天然氣藏勘探潛力 樂東區(qū)中-深層具有良好的天然氣勘探潛力,主要原因包括：首先樂東區(qū)具有和樂東區(qū)相似的壓力場結(jié)構(gòu),且已經(jīng)在箱頂傳導(dǎo)常壓帶內(nèi)取得了天然勘探突破；其次樂東區(qū)淺埋藏型和水力破裂穿刺型之間發(fā)育深埋藏型輸導(dǎo)體系,深埋藏型輸導(dǎo)體系氣煙囪頂部通常是氣體聚集最佳區(qū)域之一；最后深層的熱流體溶蝕作用可對儲(chǔ)集層物性起到良好的改造作用。 【關(guān)鍵詞】：垂向輸導(dǎo) 底辟 水力破裂 油氣成藏
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P618.13
【目錄】：

• 作者簡介6-8
• 摘要8-11
• ABSTRACT11-17
• 第一章 前言17-25
• §1.1 選題的來源、目的和意義17
• §1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展17-22
• 1.2.1 底辟構(gòu)造17-18
• 1.2.2 水力破裂18-20
• 1.2.3 古今壓力場研究方法20-21
• 1.2.4 垂向輸導(dǎo)體系在油氣成藏研究中存在的問題21-22
• §1.3 主要研究內(nèi)容和技術(shù)路線22-25
• 1.3.1 研究內(nèi)容22
• 1.3.2 技術(shù)路線22-23
• 1.3.3 主要工作量23-24
• 1.3.4 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)24-25
• 第二章 區(qū)域地質(zhì)概況25-31
• §2.1 區(qū)域地理位置及油氣勘探現(xiàn)狀25-26
• §2.2 盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐旨皹?gòu)造演化特征26-28
• §2.3 地層發(fā)育及沉積充填28-31
• 第三章 垂向輸導(dǎo)體系構(gòu)成要素和空間分布31-50
• §3.1 垂向輸導(dǎo)體系要素32-39
• 3.1.1 底辟伴生斷裂32-36
• 3.1.2 水力破裂36-39
• §3.2 垂向輸導(dǎo)要素的組合類型39-44
• 3.2.1 埋藏型輸導(dǎo)體系39-42
• 3.2.2 穿刺型輸導(dǎo)體系42-43
• 3.2.3 塌陷型輸導(dǎo)體系43-44
• §3.3 垂向輸導(dǎo)體系空間分布與發(fā)育過程44-50
• 3.3.1 垂向輸導(dǎo)體系空間分布44-45
• 3.3.2 垂向輸導(dǎo)體系氣體聚集效率45-46
• 3.3.3 垂向輸導(dǎo)體系控制因素與差異演化46-50
• 第四章 垂向輸導(dǎo)體系的流體壓力結(jié)構(gòu)50-76
• §4.1 今超壓系統(tǒng)分布預(yù)測51-61
• 4.1.1 鉆井壓力結(jié)構(gòu)分析51-55
• 4.1.2 今流體壓力預(yù)測模型建立與結(jié)果檢驗(yàn)55-57
• 4.1.3 今超壓結(jié)構(gòu)特征57-61
• §4.2 古超壓系統(tǒng)演化61-69
• 4.2.1 地質(zhì)模型和參數(shù)選擇61-66
• 4.2.2 模擬結(jié)果與檢驗(yàn)66-67
• 4.2.3 古流體壓力系統(tǒng)演化特征67-69
• §4.3 傳導(dǎo)超壓的大小分布69-76
• 4.3.1 傳導(dǎo)超壓鉆井計(jì)算結(jié)果69-71
• 4.3.2 傳導(dǎo)超壓剖面結(jié)構(gòu)特征71-72
• 4.3.3 傳導(dǎo)超壓平面分布特征72-74
• 4.3.4 自源-傳導(dǎo)超壓帶特征74-76
• 第五章 垂向輸導(dǎo)體系與天然氣藏耦合關(guān)系76-87
• §5.1 東方區(qū)天然氣藏特征解剖76-80
• 5.1.1 天然氣藏空間分布和壓力場環(huán)境76-77
• 5.1.2 流體垂向輸導(dǎo)主控的油氣成藏77-78
• 5.1.3 流體垂向輸導(dǎo)與儲(chǔ)層改造78-80
• §5.2 天然氣藏分布與垂向輸導(dǎo)體系關(guān)系80-83
• 5.2.1 失利鉆井分析81-82
• 5.2.2 優(yōu)質(zhì)天然氣分布位置82-83
• §5.3 兩個(gè)有利天然氣聚集帶83-87
• 5.3.1 箱頂傳導(dǎo)常壓聚集帶84
• 5.3.2 箱內(nèi)自源-傳導(dǎo)超壓聚集帶84-85
• 5.3.3 樂東區(qū)中-深層天然氣藏勘探潛力85-87
• 第六章 主要認(rèn)識和結(jié)論87-90
• 致謝90-91
• 參考文獻(xiàn)91-99

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中國東部陸上和海域CO_2成因及運(yùn)聚規(guī)律與控制因素分析    何家雄,夏斌,劉寶明,張樹林

鶯歌海盆地泥底辟成因、展布特征及其與天然氣運(yùn)聚成藏關(guān)系    何家雄;夏斌;張樹林;閻貧;劉海嶺;

鶯歌海盆地幾個(gè)地質(zhì)問題的探討    楊克繩

DF1-1構(gòu)造中深層天然氣藏地質(zhì)特征及成藏模式    張樹林,夏斌,童傳新

“構(gòu)造坡折帶”——斷陷盆地層序分析和油氣預(yù)測的重要概念    林暢松,潘元林,肖建新,孔凡仙,劉景彥,鄭和榮

斷裂輸導(dǎo)體系輸導(dǎo)天然氣效率評價(jià)方法及其應(yīng)用    孫永河;呂延防;付廣;付曉飛;張興彥;

油氣輸導(dǎo)體系研究述評    吳楠;劉顯鳳;

綜述石油斷裂輸導(dǎo)體系的研究現(xiàn)狀    張春新;陳偉新;

油氣成藏輸導(dǎo)體系研究概況及發(fā)展趨勢    王大成;李子甲;滕兆宇;張留柱;

松遼盆地尚家油田油氣輸導(dǎo)體系及特征    王有功;張艷會(huì);付廣;劉雪;

馬海―南八仙地區(qū)油氣輸導(dǎo)體系特征及其成藏作用    翟肖峰;彭立才;常象春;崔巖波;張愛玲;

論油氣輸導(dǎo)體系的層次性與動(dòng)態(tài)性    林玉祥;郭鳳霞;閆曉霞;李曉鳳;劉虎;孫寧富;孟彩;

塔中4油田含礫砂巖段網(wǎng)毯式油氣成藏輸導(dǎo)體系研究    雷誠;張承澤;周飛;佘姣鳳;張銀濤;

油氣輸導(dǎo)體系研究技術(shù)思路與展望    林玉祥;郭鳳霞;孫寧富;孟彩;李曉鳳;閆曉霞;劉虎;

準(zhǔn)噶爾盆地西北緣風(fēng)城組含油氣系統(tǒng)三疊紀(jì)末期油氣輸導(dǎo)體系    王來斌,查明,陳建平,劉傳虎

東營凹陷輸導(dǎo)體系及其控藏模式研究    郝雪峰

鶯歌海盆地流體垂向輸導(dǎo)體系特征及其對天然氣成藏的控制作用    趙寶峰

東營凹陷南部斜坡帶輸導(dǎo)體系研究    熊偉

鄂爾多斯盆地蘇里格氣田天然氣儲(chǔ)層與輸導(dǎo)體系研究    劉成林

濟(jì)陽坳陷第三系地層油藏形成機(jī)制研究    魯國明

濟(jì)陽坳陷油氣輸導(dǎo)體系類型劃分及分布    牟瑜

東營凹陷南斜坡下第三系油氣輸導(dǎo)體系研究    高俠

鄂爾多斯盆地上古生界天然氣輸導(dǎo)體系研究    劉哲

珠江口盆地番禺低隆起油氣輸導(dǎo)體系研究    王斌

車排子地區(qū)新近系油氣輸導(dǎo)體系研究    周林帥

南堡凹陷輸導(dǎo)體系控藏模式研究    徐春強(qiáng)

鄂爾多斯盆地延長探區(qū)下古生界天然氣成藏動(dòng)力及輸導(dǎo)體系研究    趙雪嬌

大牛地氣田上古生界輸導(dǎo)體系研究    王建新

金湖凹陷南部斷裂輸導(dǎo)體系及控藏規(guī)律研究    張偉忠

逆斷層輸導(dǎo)天然氣機(jī)制及輸導(dǎo)效率物理模擬    孫永河