鄂爾多斯盆地中東部地區(qū)古生界熱演化史與天然氣成藏

【摘要】：近年來隨著石油天然氣勘探開發(fā)的不斷深入,盆地?zé)嵫莼坊謴?fù)已成為地質(zhì)領(lǐng)域研究的熱點。鄂爾多斯盆地綏德縣以南、志丹縣以東、宜川縣以西、洛川縣以北地區(qū)古生界含氣層系多,氣藏類型多樣,是天然氣勘探和研究程度相對較低的地區(qū),到目前為止還沒有針對該區(qū)古生界開展系統(tǒng)的熱演化史、生烴史、排烴史及天然氣成藏等研究。因此對于該地區(qū)古生界熱演化史及天然氣成藏研究有助于對天然氣勘探進(jìn)行客觀評價,為勘探目標(biāo)優(yōu)選提供依據(jù)。 對研究范圍內(nèi)白堊系殘存地區(qū)、中東部鏡質(zhì)體反射率數(shù)據(jù)較多的地區(qū)和缺乏地化測試數(shù)據(jù)的地區(qū),分別采取聲波時差外推法、鏡質(zhì)體反射率法和沉積體模型法,恢復(fù)出了早白堊世以來各套地層剝蝕厚度和剝蝕厚度總量。地層剝蝕總量具有自西向東逐漸增大的規(guī)律,西部志丹地區(qū)不到900m,東部宜川地區(qū)剝蝕量最大可達(dá)2000m以上。以沉積地層學(xué)為原理,采用剝蝕厚度相對數(shù)值法,恢復(fù)了加里東運動時期馬家溝組剝蝕厚度,剝蝕數(shù)值范圍在0～185m之間。 通過磷灰石裂變徑跡模擬法,建立了多種地質(zhì)演化模型,通過對比分析,精確地刻畫了研究區(qū)早白堊世晚期以來的演化過程。精細(xì)刻畫結(jié)果表明：研究區(qū)早白堊世晚期以來可以細(xì)分為快速抬升階段(96Ma-40Ma),抬升速率較快；緩慢抬升階段(40Ma-23Ma),抬升速率不大；再次快速抬升階段(23Ma～今),抬升速率最大。 根據(jù)含油氣盆地理論,采用國際最先進(jìn)的盆地模擬軟件PetroMod,結(jié)合油氣田勘探開發(fā)生產(chǎn)資料,設(shè)定合理的地質(zhì)參數(shù),建立研究區(qū)古生界地質(zhì)模型并恢復(fù)埋藏史,揭示了研究區(qū)埋藏沉降史規(guī)律,指出埋藏沉降史分為四大演化階段,其中快速沉降階段發(fā)生在中-晚三疊世。在早白堊世晚期地層達(dá)到最大埋深之后,又經(jīng)歷了快速抬升-緩慢抬升-再次快速抬升的演化過程。 在對研究區(qū)古大地?zé)崃髦怠⒏鞣N巖性的熱導(dǎo)率等參數(shù)討論的基礎(chǔ)上,采用EASY%Ro法恢復(fù)了研究區(qū)古生界熱演化史,并進(jìn)行了古今地溫平面對比、重點層位地溫平面演化史、熱演化史剖面特征和重點地區(qū)熱史的差異性對比。研究結(jié)果認(rèn)為：古生界各套烴源巖自沉積后,經(jīng)歷溫度逐漸增高,三疊紀(jì)末,整體達(dá)到了成熟階段；侏羅紀(jì)末,大部分地區(qū)處于高成熟階段；最大埋深期,整體處于生氣階段,西部埋深大的地區(qū),局部達(dá)到了干氣階段；之后整體抬升,地層溫度逐漸降低。 統(tǒng)計了研究區(qū)古生界烴源巖的類型、豐度及成熟度。在對生烴動力學(xué)、有機(jī)碳恢復(fù)系數(shù)、生烴潛力圖版等模擬參數(shù)選取的基礎(chǔ)上,從二維和三維的角度對重點烴源巖層位的生烴強(qiáng)度演化史進(jìn)行了模擬,并最終進(jìn)行了生烴量的計算。研究認(rèn)為山西組生烴量最多,對整個古生界生烴量的貢獻(xiàn)率達(dá)到37%。各套烴源巖在晚侏羅世至早白堊世生烴貢獻(xiàn)率最大,達(dá)到整個歷史時期的72%。晚白堊世以來的后期抬升階段,生烴演化可劃分為三個次一級的生烴階段：96～40Ma、40～23Ma和23Ma～現(xiàn)今,其生烴強(qiáng)度逐漸減小至零。 采用物質(zhì)平衡法、壓差法等技術(shù)和原理,在選取適合研究區(qū)的排烴參數(shù)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了排烴史模擬。模擬結(jié)果認(rèn)為累計排氣量以志丹-安塞-延安地區(qū)最高,占總排氣量的67%。研究區(qū)排烴強(qiáng)度可分為四大階段。其中第三個階段(晚侏羅世-早白堊世晚期),排氣強(qiáng)度最高,志丹縣以東地區(qū)達(dá)到了18.6×108m3/km2,此階段排烴量為24.66×1012m3,占?xì)v史上總排烴量的78%。 采用烴源巖生烴演化史及關(guān)鍵時刻分析方法和包裹體測溫技術(shù)指出研究區(qū)上古生界石盒子組天然氣充注在晚侏羅世(167～153Ma)和早白堊世(147～126Ma)。古生界所有烴源巖層位在晚侏羅世至早白堊世期間,均處在大量生、排烴期,此階段天然氣充注強(qiáng)度大,為天然氣主要成藏期。 【關(guān)鍵詞】：鄂爾多斯盆地 古生界 天然氣 盆地模擬 熱演化史
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：P618.13
【目錄】：

• 摘要3-5
• abstract5-11
• 第一章 引言11-19
• 1.1 選題依據(jù)及意義11
• 1.2 古生界研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 天然氣勘探現(xiàn)狀14-15
• 1.4 技術(shù)路線和研究內(nèi)容15-16
• 1.5 主要完成工作量16-17
• 1.6 創(chuàng)新點17-18
• 1.7 說明18-19
• 第二章 區(qū)域地質(zhì)概況19-39
• 2.1 地層基本特征20-23
• 2.2 地層劃分與對比23-30
• 2.2.1 地層劃分對比原則24-25
• 2.2.2 劃分對比的思路25
• 2.2.3 劃分對比的方法和步驟25-28
• 2.2.4 劃分對比方案和結(jié)果28-30
• 2.3 沉積相研究30-39
• 2.3.1 沉積相劃分標(biāo)志31-35
• 2.3.2 沉積相類型及特征35-36
• 2.3.3 剖面相特征36-39
• 第三章 埋藏史恢復(fù)39-61
• 3.1 模擬條件及參數(shù)的選取40-55
• 3.1.1 地質(zhì)年代及地層40
• 3.1.2 剝蝕厚度恢復(fù)40-53
• 3.1.3 古生界砂體展布特征53-54
• 3.1.4 壓實模型及古厚度恢復(fù)54-55
• 3.2 早白堊世晚期以來構(gòu)造演化55-58
• 3.3 古生界埋藏史模擬結(jié)果58-61
• 3.3.1 埋藏史的剖面演化特征58-59
• 3.3.2 古生界埋藏沉降史特征59-61
• 第四章 古生界熱演化史恢復(fù)61-76
• 4.1 熱史模擬的原理及方法61-62
• 4.2 熱史模擬參數(shù)的選取62-65
• 4.2.1 熱導(dǎo)率62-63
• 4.2.2 大地?zé)崃髦档倪x取63-65
• 4.3 古生界熱史模擬結(jié)果65-76
• 4.3.1 最大古地溫與現(xiàn)今地溫比較66
• 4.3.2 重點層位地溫演化史66-72
• 4.3.3 熱演化史剖面特征72-74
• 4.3.4 重點地區(qū)熱史對比74-76
• 第五章 古生界生烴史和排烴史76-95
• 5.1 生烴史模擬原理及方法76-77
• 5.1.1 成熟度史模型76-77
• 5.1.2 產(chǎn)烴率史模型77
• 5.1.3 生烴量史模型77
• 5.2 研究區(qū)古生界烴源巖特征77-83
• 5.2.1 有機(jī)質(zhì)豐度78-81
• 5.2.2 有機(jī)質(zhì)類型81-82
• 5.2.3 有機(jī)質(zhì)成熟度82-83
• 5.3 生烴史模擬參數(shù)的選取83-86
• 5.3.1 生烴動力學(xué)83-85
• 5.3.2 有機(jī)碳恢復(fù)系數(shù)85
• 5.3.3 生烴潛力圖版85-86
• 5.4 古生界生烴史模擬結(jié)果86-92
• 5.4.1 熱演化程度特征86-89
• 5.4.2 生烴強(qiáng)度演化特征89-90
• 5.4.3 生烴量演化特征90-92
• 5.5 古生界排烴史模擬92-95
• 5.5.1 排烴史原理、模型及參數(shù)92-93
• 5.5.2 排烴史模擬結(jié)果93-95
• 第六章 古生界天然氣成藏95-102
• 6.1 古生界天然氣成藏時期95-98
• 6.1.1 生烴演化史及關(guān)鍵時刻法95-96
• 6.1.2 包裹體測溫法96-98
• 6.2 古生界天然氣成藏組合特征及控制因素98-102
• 6.2.1 古生界天然氣成藏組合特征98-99
• 6.2.2 古生界天然氣成藏控制因素99-102
• 結(jié)論102-104
• 參考文獻(xiàn)104-113
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的科研成果113-114
• 致謝114

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