南海处于欧亚、太平洋、印—澳三大板块的交汇处,是在太平洋板块俯冲和印度板块与欧亚板块碰撞共同作用下经过扩张形成的。南海北部自西向东依次分布着北部湾盆地、莺歌海盆地、琼东南盆地、珠江口盆地、台西南盆地、台西盆地等多个新生代被动陆缘盆地,这些盆地虽然同样都经历了大致相当的从裂陷到拗陷的构造演化史,但在张裂活动过程中存在着明显的构造迁移现象,构造沉降特征分析显示:在西半部的北部湾盆地、莺歌海盆地、琼东南盆地3个盆地中,构造活动自北而南迁移;在东半部的珠江口盆地、台西南盆地、台西盆地3个盆地中,自西向东有构造事件发生时间逐步变晚的趋势。这种迁移现象对烃源岩的形成、分布及生烃特征等方面有明显的控制作用,表现为:西半部的莺歌海盆地、琼东南盆地比北部湾盆地沉降幅度大,烃源岩发育规模也较大,具有更大的生烃潜力和更好的油气勘探前景;在东半部珠江口盆地、台西南盆地、台西盆地中,自西向东有烃源岩发育层位偏上、发育规模逐渐减小、埋藏深度逐渐减小的趋势,所以台西南盆地、台西盆地油气前景不如珠江口盆地。
南海东北部中生代残留盆地叠置于新生代盆地之下,其成盆背景复杂、后期改造强烈,且经历了多期、多阶段生排烃过程和油气聚散、破坏、再聚集成藏过程,故烃源岩生烃潜力和储层、圈闭保存条件,是决定该中生代残留盆地油气能否成藏、是否具有油气资源前景的关键,据此认为,对该中生代残留盆地的油气地质研究思路及油气勘探技术方法,应不同于对新生代盆地的传统方法,采用多种地质、地球化学研究方法,来恢复残留盆地构造演化历史及地层剥蚀厚度,建立地层沉积充填埋藏史、热演化史及生排烃史,借助接近地质条件下生烃动力学模拟实验手段,分析确定中生界烃源岩产烃率、生烃量及生烃强度,评价生烃潜力,并结合区域地质背景及油气地质条件,对其油气资源前景进行预测,只有这样方可取得良好的研究效果。
首先分析了珠江口盆地恩平凹陷不同层位的孔隙度纵向演化特征与成岩作用之间的关系,然后通过相关性分析并结合多元逐步回归方法,找出了孔隙演化的主控因素,抽象出恩平凹陷孔隙的“3段式” 演化模式,即在不考虑次生溶蚀作用和早期碳酸盐胶结等化学成岩条件下,恩平凹陷的孔隙演化具有高孔锐减段、稳定下降段和缓慢减缩段明显的演化规律,其中高孔锐减段表现为压实初期的原生粒间孔迅速减少,稳定下降段是高孔锐减段这一陡变带之后出现的缓变带,缓慢减缩段是埋藏到一定深度后随深度的增加孔隙度下降不明显的深部紧密压实带,认为通过这一演化规律可以较好地评价类似盆地深部储层的经济基底。
莺歌海盆地与琼东南盆地位于南海北部大陆边缘西部,该2盆地虽仅以①号断层相隔,但其油气成藏特征差异明显:莺歌海盆地以中新统三亚—梅山组和上新统底部莺歌海组海相泥岩为主要烃源岩,而琼东南盆地主要烃源岩为渐新统崖城—陵水组近海含煤岩系;泥底辟活动产生的大量垂向断层、裂缝是莺歌海盆地油气垂向运移的主要通道,而琼东南盆地西区则以侧向输导为主,东区兼有垂向和侧向输导特征;莺歌海盆地中新世晚期泥底辟背斜、披覆背斜、断块等构造圈闭及地层岩性圈闭是油气聚集的主要圈闭类型,琼东南盆地则以古近纪构造圈闭为主、新近纪地层岩性圈闭为辅。认为莺歌海盆地下含气系统具有巨大资源潜力,是未来油气勘探的主要靶区;琼东南盆地的主要勘探领域应放在古近系和能与古近系连通的新近纪岩性—构造复合圈闭上,深水区则是该盆地非常重要的油气勘探新领域。
受NNE向同沉积断裂的影响,东海盆地丽水—椒江凹陷表现为伸展断陷型盆地。对该区断裂构造的追踪对比和计算机模拟结果显示:该地区控盆断层具有典型的分段式、幕式时空演化特点;在断层活动过程中,不同区段的断裂在倾向和走向方向上产生明显的差异性,形成一种过渡性构造即构造转换带;构造转换带隐伏在圈闭构造和有利砂体发育处,是油气长期运移的有利指向,对油气藏的形成和分布具有重要意义。
为了探索油气成藏的构造地质预测科学系统(包含构造建造、构造改造和构造地貌3个方面),提出了油气成藏构造相系—构造网络—构造地貌三重预测理论,探讨了构造地貌控藏的观点和构造相系控藏的观念以及构造网络的导运构造—封闭构造—容纳构造控藏的理念,指出构造地貌控藏所注意的是正地形景观,构造相系关注的是含油气建造的垂向和横向变化,构造网络注重的是各地不同深度的脆韧过渡转换带和其下深层各种断裂性能的鉴定以及断裂组合要素的配置,而且随着构造层次的加深,三者的重要性依次增强,认为对油气成藏预测系统的关注和探讨,有助于油气地质科学的自主创新和勘探开发的持续发展。
综述了油气成藏期的研究方法,认为综合分析法是今后油气成藏期研究发展的重要方向。根据不同研究方法的原理和研究对象的不同,把油气成藏期的研究方法分为构造演化史法、烃源岩演化史法、油气藏饱和压力法、储集层成岩作用法、储集层有机岩石学法和油藏地球化学法等;各种方法中又有几种或多种分析手段;各种方法均是从不同的侧面阐明油气的成藏期次,各有优缺点;在进行具体成藏期研究时,各种方法应相互补充,相互印证,进行综合分析。
塔里木盆地阿克库勒凸起北部于奇探区是塔河油区外围重要的油气探区。以成盆、成烃和成藏理论为指导,应用盆地分析、储层预测、荧光薄片及流体包裹体分析等技术,综合研究了于奇探区哈拉哈塘组和阿克库勒组碎屑岩的油气成藏条件,建立了油气成藏演化模式。结果表明,区内油源主要来自阿克库勒凸起南部寒武系—下奥陶统烃源岩,油源较充足,具有一定的资源潜力;储集层类型以孔隙型为主,为大容积、中等—高渗透性储层,有利的储层分布区位于YQ3—YQ4—LX4—LX2井区一带;盖层封盖能力好,最有利的保存条件分布区位于于奇探区南部;圈闭类型主要为低幅度的构造圈闭和岩性圈闭;至少发生了3次油气注入成藏期,即燕山期、喜山早期和喜山晚期,油气分布主要受低幅度背斜和断层所控制;成藏模式为它源—双向排烃—多期次生成藏或古生新储—双向排烃—多期次生成藏,成藏演化经历了2个阶段。
曲靖盆地是区域性走滑构造应力作用下形成的第三纪箕状断陷湖盆残留盆地。研究了构成曲靖盆地生物气系统的气源岩、储集层、盖层等成藏基本要素 (尤其是气源岩埋藏史)和该生物气的运聚特点、含气系统在剖面上的特征以及构造演化对成藏的控制作用等,认为由于受构造抬升影响,造成储层、盖层破坏和含气圈闭规模较小,该盆地生物气藏的资源潜力有限,生物气勘探前景并不十分乐观。
区含油气盆地在中、新生代发生了构造反转,这是该区油气地质研究中的一个新的重大科学问题。综述了有关西北地区含油气盆地构造反转的研究概况、研究进展及有关盆地的基本特征;指出西北地区含油气盆地中的中小型盆地的伸展结构保存较好,反转构造较为清晰,而大型盆地构造复杂,其前陆地区的构造反转特征相对清晰;据此提出了构造反转盆地的研究思路和主要研究内容,认为反转构造对油气聚集与成藏的控制作用和反转盆地中油气的分布规律是未来研究的核心问题。
开展油气储量增长趋势预测对于国家和石油公司油气战略规划具有重要意义,预测结果的合理性主要取决于预测方法或模型的适用性和对盆地石油地质条件的认识程度。国内外现行的储量增长趋势预测方法主要有数学模型法、勘探效益法、递减曲线法、储量—产量历史拟合法、储量—产量双向平衡控制法和油田规模序列法等6种。在研究这些方法的基础上,对其进行了改进和集成,建立了较完善的储量增长趋势预测系统,并应用新的预测系统对中国近海油气资源进行了评价,取得了良好的应用效果。
通过实验研究和实际资料统计指出,虽然对塔里木盆地砂岩储层的岩心描述中有层状黄铁矿分布或者有黄铁矿等导电矿物含量高的井段,但在对应的感应测井曲线上没有明显反应,说明塔里木盆地砂岩储层中所含的导电矿物对储层电阻率没有明显的影响也证明了前人的理论分析。
研究了塔里木盆地塔河油田原油中双金刚烷的分布特征,探讨了该油田油气的充注期次和运移方向,结果表明,原油中双金刚烷指标值反映了原油的成熟度,并且指示研究区4区和6区原油充注时间较早、9区原油充注时间较晚,其它油区原油充注时间介于上述二者之间;原油中双金刚烷指标值分布特征显示出塔河油田下奥陶统油气存在2个充注方向,一是由南向北,并且油气成熟度相对较低,可能主要代表了早期的油气运移,另一个是由东向西,原油成熟度相对较高,可能主要代表了晚期的油气运移。根据原油成熟度和运移方向特征,认为塔河油田的早期油气起源于满加尔坳陷,晚期油气起源于满加尔坳陷和草湖坳陷,主力烃源岩层为寒武—奥陶系。
通过分析鄂尔多斯盆地苏里格气田天然气组分、稳定同位素和稀有气体同位素组成指出,该气田天然气以烃类气体为主,气体碳同位素组成偏重;天然气源岩形成于淡水—半咸水沉积环境;天然气主要来源于石炭—二叠系煤系烃源岩;天然气碳同位素(δ13C1,δ13C2)具有从西南向东北方向变重和3He/4He值呈略增加的趋势;天然气具有从东北向西南运移的趋势。根据天然气中40Ar/36值,计算了石炭—二叠系源岩中K含量的变化范围,初步确定了煤岩生成天然气的贡献率在65%以上,为主要生气源岩。
相对于有关降解原油方面的资料,有关微生物降解天然气方面的研究资料缺乏,如何确定微生物降解天然气的降解程度,尚无文献报道。通过对济阳坳陷东营凹陷八面河油田、单家寺油田和沾化凹陷孤岛油田原油、伴生天然气样品的实验分析后指出,微生物降解后的原油样品的Pr/nC17、Ph/nC18、(Pr+Ph)/(nC17+nC18)及C30 αβ藿烷/(Pr+Ph)值增加,与原油伴生的天然气的组分中甲烷含量增加,重烃含量降低,C2/C3值和C1/(C2+C3)值升高,丙烷和正丁烷的碳同位素组成明显偏重,丙烷的氢同位素组成也明显偏重,认为天然气的C1/(C2+C3)值、C2/C3值、丙烷和正丁烷的δ13C值是判识天然气是否遭受微生物降解及其降解程度的地球化学指标,而原油的降解级别能够为识别伴生天然气的降解程度提供依据,但伴生天然气与原油的成藏时间(充注期次)应相同。
为了更加准确地预测和评价珠江口盆地惠州凹陷古近系油气资源潜力,精细划分了该凹陷油气汇聚单元和成藏体系,并利用层序地层学和地球化学相结合的方法,分析了该凹陷古近系始新统-下渐新统恩平组和始新统文昌组6个三级层序烃源岩有机质丰度、有机质类型、生烃潜力大小和生物标志物组合特征,指出文昌组SQ2层序地层中—深湖相泥岩是主力烃源岩,恩平组SQ5和SQ6层序地层沼泽相、河流三角洲相和浅湖相煤系烃源岩是重要烃源岩。
济阳坳陷孤北—渤南地区渤古4潜山天然气地球化学特征及气源探讨孤北—渤南地区深层天然气来源多,成因复杂,混源现象普遍。针对这一问题,运用天然气组分、稳定碳同位素、轻烃组成和伴生原油生物标志化合物等多种指标,并与邻区天然气进行对比,判识了该区渤古4潜山奥陶系天然气的地球化学特征和成因类型,认为该区天然气主要为高成熟油型气,混有部分煤成气。依据天然气与气源岩地球化学特征并结合成藏地质条件,明确了天然气的来源,认为渤古4潜山天然气主要源自渤南洼陷Es上4 气源岩,混有孤北C—P煤成气,伴生油具有相似的来源。
对采自四川盆地二叠系茅口组、长兴组和三叠系飞仙关组、嘉陵江组、雷口坡组、须家河组以及侏罗系59个天然气样品的C5—C7轻烃化合物进行了对比研究,指出这些天然气的轻烃主要有3方面的作用:①反映母质类型,川西南部须家河组天然气富含环烷烃和芳烃,川中—川南地区须家河组天然气富含环烷烃,表明这些天然气的母质类型主要为腐殖型;②反映运移相态及水洗作用,川中—川南地区须家河组天然气芳烃分别与正己烷、环己烷、正庚烷参数的比值与其伴生凝析油的相近,主要以游离相运移,而天然气轻烃组成具高链烷烃、低芳烃的特点,主要原因是天然气在运移成藏过程中芳烃受到水洗作用的影响;③反映原油裂解气特征,二叠系茅口组—中三叠统雷口坡组以海相腐泥型为主的天然气轻烃富含甲基环烷烃,是原油裂解气的一种标志。
四川盆地震旦系—下古生界烃源岩处于高过成熟度阶段,其Ro一般为2.36%~3.39%。根据埋藏史及古地温梯度,应用改进了的Karweil方法,将该烃源岩划分成4个演化阶段,并依据高科1井、盘1井和五科1井等重点井进行系统成熟度模拟,使之与实测的成熟度值一致,结果表明四川盆地西南部坳陷震旦系—下古生界烃源岩生烃最早,东部地区次之,乐山—龙女寺古隆起最晚,具体情况是:高科1井下寒武统烃源岩主生油期在中侏罗世,主生气期在晚侏罗世—早白垩世,盘1井下寒武统烃源岩主生油期在二叠纪,主生气期在晚三叠世;五科1井下寒武统烃源岩主生油期在早三叠世,主生气期在早中侏罗世;盘1井志留系烃源岩主生油期在晚三叠世,主生气期在中侏罗世,五科1井志留系烃源岩主生油期在早侏罗世,主生气期在晚侏罗世。
四川盆地南部纳溪—塘河地区下三叠统嘉陵江组气藏属于含硫气藏,其整体H2S含量在整个泸州古隆起属较高,局部地区H2S含量高达25~30 g/m3以上,其嘉一气藏H2S主要为含硫有机质裂解成因,而嘉二、嘉三—嘉四气藏H2S主要为热化学硫酸盐还原作用(TSR)成因,而H2S成因类型与含量高低随着天然气成藏过程而变化,燕山早—中期深层志留系来源的气向上运聚成藏,嘉陵江组各气藏呈现低含生源成因H2S特征,燕山末期—喜山早期嘉陵江组储层古地温大多高达140℃以上,含膏岩分布的嘉二、嘉三—嘉四气藏大量发生TSR反应,形成TSR反应成因为主的高含硫气藏,在喜马拉雅运动中晚期由于构造抬升、古地温大幅度降低,TSR反应减慢甚至终止,由于地层水对H2S的溶解作用,使含硫气藏H2S含量重新分配和调整,从而造成不同区域或不同气藏的含硫量具有较大差异。
川中地区上三叠统是一套自生自储的天然气成藏系统,天然气中甲烷含量为88%~96%,重烃 (C2+)含量一般在6%~9%之间,二氧化碳和硫化氢等非烃气体含量普遍较低;天 然气干燥系数(C1/C2+)为5~15,并且随深度增加而呈现升高的趋势;天然气和 凝析油轻烃中的甲基环己烷、庚烷和异庚烷值变化表明天然气主要来源于腐殖型母质;天然 气甲烷和乙烷碳同位素分别为-39.00‰~-41.00‰和-25.00‰~-27.00‰,具有典型煤成气特征。川中地区上三叠统烃源岩在燕山期持续沉降埋藏过程中,达到高成 熟早期阶段;在喜山期,该地区大约2 500 m地层的剥蚀,使地层温度和压力大幅度降 低,故储层中早期低成熟残余天然气的卸压膨胀作用和水溶气的脱溶作用为晚期天然气聚集 成藏提供了重要的气源,同时也使气藏中甲烷碳同位素变轻。
在碳酸盐岩层系热化学硫酸盐还原反应(TSR)是普遍发生的地质现象,一定厚度的 硬石膏、充足的烃类和较高的古地温是TSR反应发生的必备条件,但TSR反应是十分复杂的 化学反 应,应用简单的化学平衡方程并不能完全表达该反应的过程。通过烃类与硬石膏反应的活 化 能分析可知,TSR反应是一个优先消耗重烃的过程。通过对川东北地区飞仙关组钻井岩心和 薄片观察、地球化学分析表明,TSR反应是形成高含H2S气藏的重要原因。指出TSR反应的 成藏效应在于:①TSR反应本身是个储层矿物体积减小的过程,有利于深部储层产生次生孔 隙;②TSR反应生成的流体对储层具有一定的溶蚀作用,可促进次生孔隙的生成;③TSR反应 优 先消耗重烃,使天然气藏干燥系数增加,烃类碳同位素变重,同时引起了硫同位素分馏。认 为研究TSR反应机理及成藏效应,对川东北地区碳酸盐岩层系飞仙关组高含H2S气藏的勘探 具有重要的意义。
胶莱盆地莱阳凹陷为一典型的中生代残留凹陷。长期以来,由于对该凹陷烃源岩生 烃史认识不清, 给勘探潜力评价带来不利影响。应用生烃动力学方法,对该凹陷莱孔2井2块 典型烃源岩生烃动力学参数及烃源岩生烃史进行了研究,结果表明: 莱阳凹陷在地史时 期存在2个生油峰期,第1期出现在90~75 Ma,主要烃源岩是位于莱阳凹陷中心的逍仙庄段 烃源岩,生油范围较小;第2期出现在75~65 Ma,生油范围广,包括凹陷内的水南段烃源岩 及斜坡带的逍仙庄段烃源岩,为主生油期。认为莱阳凹陷圈闭构造主要形成期与烃源岩主生 烃期基本吻合,但由于后期构造破坏,莱阳凹陷的勘探重点应放在有较好储盖组合、未受明 显构造变动的残存凹陷。
Mango发现4个C7的异构化合物相对组成有显著的不变性,并提出了稳态催化轻烃成因 模式,推导出K1值、环优势和原油生成温度等参数,这些参数适用于原油分类和成熟 度 指标,为研究原油轻烃地球化学特征提供了新思路。以苏丹裂谷盆地为例,计算了原油的Ma ngo轻烃参数,发现K1的平均值为1.05,与Mango提出的K1值相对稳定的观点吻 合该 盆地6区Moga\|22井、Fula N-6井和Fula C-1井原油具六元环优势,而6区Naha-1井和4区 Balome-1井原油具三元环优势,表示其母质类型有异,3区和7区原油成熟度最低,4区原油成熟度最高,而6区原油成熟度位于7区和4区原油的该值之间。
在认识民和盆地和松辽盆地两化探工区的区域地质、构造信息及近地表地球化 学环境的基础上,探讨了顶空气指标在两工区的差异性及其原因,对比和分析了两区顶空气 指标数据特征,认为两区顶空气指标浓度数学特征的差异性是两区油气信息源、油气信道、 干扰源综合作用的结果,其中油气信道的差异性是顶空气指标数据结构特征差异性的主要影 响因素,在应用上两区顶空气的重烃(WC2+)指标均优于甲烷(WC1)指标。
元素硫沉积是含硫气藏开发过程中广泛存在而又必须解决的难题之一。高含硫气藏一旦 投入开发,地层压力会逐步下降,使得元素硫溶解度下降而沉积下来,沉积的元素硫会堵塞 地层孔隙,降低渗流通道,影响气井产能。考虑了高含硫气体在近井地带作高速非达西流动 ,建立了硫的沉积模型,并利用该模型对实际气藏进行预测和对比研究,再通过实例计算发 现,硫非瞬时平衡沉积比瞬时平衡沉积对地层的伤害更严重,高速非达西流动沉积比达西流 动时对地层伤害更严重,认为在开发高含硫气藏时,必须合理选择开发速度,有效防止元素 硫沉积。
气体示踪技术是注气油藏现场动态监测的重要手段,已经成为混相驱油藏开发的重要组成部 分,但目前在气体示踪剂的筛选上,缺乏统一的筛选参数和筛选方法。通过对气体示踪剂 应 用效果及其影响因素的分析和对比研究,提出了7个筛选参数,并建立了基于模糊优选理论 和模糊层次分析法的混相驱气体示踪剂筛选模型,同时,以吐哈盆地葡北油田为例,对4种 常用的气 体示踪剂进行筛选排序和综合评。
利用华北油田潜山含水构造改建地下储气库,对保障京、津、冀等地区平稳供气和能源安全 具有非常重要的意义。针对砂岩层孔隙型含水构造所开展的改建前期的某些基础研究工作, 在很大程度上并不适用于以裂缝作为储渗空间的含水构造,特别是在库容计算上具有明显的 差别,需要进一步的深入评价。以潜山圆锥体模型为预测基础,提出了描述潜山含水构造改 建地下储气库库容量预测模型。\;通过预测模型的实例求解得出,在潜山顶部注气驱替过程 中 ,随着气水界面逐渐下移和次生气顶含气高度的增加,气库库容量也将逐步增大,并且库容 量的变化规律和潜山岩体体积随埋深的变化密切相关。