致密砂岩天然气成藏动力学研究

【摘要】： 川西坳陷系指四川盆地西部中、新生代坳陷地区,坳陷自上三叠统以来主要经历了九次构造运动,属典型的叠合型前陆盆地。须家河组分布众多的油气田(藏),以其深埋、致密、超压、强烈非均质性等特征成为复杂高难度勘探领域。 论文以成藏动力学理论为指导,结合川西坳陷须家河组的具体地质特征,充分利用大量丰富的地勘和研究成果,在前人研究的基础上从热力学、地压形成与演化、流体动力学演化等方面研究入手,对上三叠统烃源岩、储集层、封盖、保存、运移、聚集时期、圈闭类型等成藏基本地质条件进行了深入研究,提出三种成藏动力模式。 采用了镜质体反射率、煤挥发分、流体包裹体测温、矿物裂变径迹测温、粘土矿物相和热解峰顶温度等6种方法进行研究,建立了川西地区的地质温度计,研究表明川西坳陷三叠世以来地温场特征是地温古高今低,纵横方向变化大。 上三叠统烃源岩的演化表现为不同层段递进生烃、多期排烃过程。烃源岩进入生烃门限时间总体呈现由西向东变晚的趋势;南北方向上,中段最早、南段次之、北段最晚。确立了川西须家河组压力演化历史:印支晚期的欠压实增压、燕山期生烃增压、燕山、喜山期构造挤压增压。其中构造压力是增压的主要原因,生烃只是一定程度上增压,声反射实验结果表明喜山期构造挤压强于燕山期。 系统研究了川西坳陷流体动力演化特征,获得了反映天然气成藏系统的流体势能变化特征,川西坳陷须家河组存在四期古水动力场,水动力场总体表现为强-弱-强的特点。川西坳陷须家河组在构造平稳期的气势与水动力场趋势近一致。 川西坳陷须家河组油气输导系统是高孔渗的砂岩输导层、断层。优势通道就是油气优先选择运移的输导路线,仅占油气输导系统的极少一部分,但它输导的油气占输导系统运移油气总量的大部分。 根据动力学特征和油源特征,划分了两个成藏动力学系统:自源高压成藏动力学和混源中压成藏动力学。自源高压成藏动力学系统的动力是由构造应力、生烃增压,压力特征是高压,压力系数大于1.5,具有自生自储特征。混源中压成藏动力学系统的动力是浮力或水动力,烃源可以是经运移通道远距离运移而来,压力特征为中低压,压力系数1.0～1.5。 系统研究了流体动力源:沉积压实、构造应力、浮力、生烃增压和水动力等。印支晚期-燕山晚期:构造变动剧烈期,川西坳陷须家河组流体驱动力主要是构造应力、沉积压实;在构造运动稳定期,流体驱动力主要是浮力、生烃增压等;喜山期川西坳陷遭受强烈的构造变动,流体驱动力主要是构造应力。其中水动力明显受压实作用、构造应力控制。 建立了三种成藏模式:高压驱动、浮力驱动、水动力驱动成藏模式,在复杂地史演变下这三种驱动模式往往以一种驱动模式为主,其它驱动模式为辅。 根据川西坳陷须家河组烃源、储层、封盖、古隆起、圈闭以及成藏动力主控因素的评价,按构造区带优选出6个有利区带,确定出9个重点勘探区域。 根据圈闭综合排队及钻探目标优选评价的结果,结合勘探现状及取得的成果,按照先易后难、先大后小的原则分为战略展开、战略突破、战略准备等3个层次依次展开17个目标、25个子目标,其中战略展开层次的4个目标、6个子目标分别为:孝泉-新场地区(须二、须四)、大邑构造(须三、须二)、丰谷(须四)、高庙子-合兴场地区(须二)。 【关键词】：川西坳陷 须家河组 成藏动力学 致密砂岩 天然气 热力场 超压 流体动力 成藏模式
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：P618.13
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 前言10-22
• 1.1 论文选题依据及研究意义10-11
• 1.2 研究现状11-16
• 1.2.1 致密砂岩气藏方面11-14
• 1.2.2 成藏动力学方面14-15
• 1.2.3 川西坳陷须家河组油气地质研究现状15-16
• 1.3 主要研究内容16-17
• 1.4 论文的研究思路17-18
• 1.5 论文的实际工作量18-19
• 1.6 论文主要成果及创新点19-22
• 第2章 川西坳陷上三叠统天然气基本地质特征22-50
• 2.1 构造形变及演化特征22-25
• 2.1.1 构造形变特征22-23
• 2.1.2 构造演化23-25
• 2.2 上三叠统地层沉积及充填特征25-33
• 2.2.1 沉积相模式25-30
• 2.2.2 沉积充填特征30-33
• 2.3 含油气系统静态地质要素特征33-50
• 2.3.1 烃源岩特征33-37
• 2.3.2 储层特征37-44
• 2.3.3 盖层特征44-47
• 2.3.4 圈闭类型47-50
• 第3章 川西坳陷须家河组热力场与油气生成研究50-73
• 3.1 川西坳陷今温度场特征50-52
• 3.1.1 恒温带深度与温度的确定50
• 3.1.2 川西地区地温梯度50-51
• 3.1.3 地温随深度的变化51-52
• 3.2 川西地区地质温度计组合研究52-63
• 3.2.1 镜质体反射率53-56
• 3.2.2 煤挥发分（Vr）56
• 3.2.3 流体包裹体测温56-58
• 3.2.4 矿物裂变径迹测温58-61
• 3.2.5 粘土矿物相61-62
• 3.2.6 热解峰顶温度（Tmax）62-63
• 3.3 几种研究古地温方法的比较63-65
• 3.3.1 叠加型64
• 3.3.2 阶段型64-65
• 3.4 川西坳陷古地温场特点65-68
• 3.4.1 地温古高今低65-66
• 3.4.2 平面上纵横方向变化大66-67
• 3.4.3 生烃作用发生较早、早期成藏具有普遍性67-68
• 3.4.4 造成储层砂岩普遍致密化的重要原因之一68
• 3.5 川西地区上三叠统生烃史研究68-73
• 3.5.1 生烃量计算69
• 3.5.2 生烃高峰期69-72
• 3.5.3 排烃高峰期72-73
• 第4章 川西坳陷须家河组超压史研究73-90
• 4.1 须家河组现今地压场分布特征73-77
• 4.1.1 须家河组今地压场平面展布特征73-75
• 4.1.2 须家河组今地层压力纵向分布特征75-77
• 4.2 川西坳陷须家河组构造应力场研究77-84
• 4.2.1 模型设置及岩石力学参数79
• 4.2.2 构造应力为NW 向的构造应力场模拟79-82
• 4.2.3 燕山运动早中幕构造应力场模拟82-83
• 4.2.4 盆地喜马拉雅运动Ⅰ幕（四川运动）模拟83-84
• 4.3 地压场的演化84-90
• 4.3.1 印支晚期的欠压实增压85
• 4.3.2 燕山期生烃增压85-87
• 4.3.3 燕山期构造挤压增压87-89
• 4.3.4 喜山期构造挤压增压89-90
• 第5章 川西坳陷须家河组流体动力学研究90-117
• 5.1 川西坳陷须家河组流体运移的相态90-93
• 5.2 川西坳陷须家河组流体运动的动力来源93-99
• 5.2.1 沉积物沉积压实作用产生的动力作用94-95
• 5.2.2 生烃增压作用95-96
• 5.2.3 浮力和毛细管阻力叠加产生的作用力96-99
• 5.2.4 构造动力99
• 5.3 川西坳陷须家河组流体势能演化99-108
• 5.3.1 水势99-103
• 5.3.2 油势103-104
• 5.3.3 气势104-108
• 5.4 须家河组油气输导系统108-114
• 5.5 成藏流体动力系统划分114-117
• 第6章 川西坳陷须家河组天然气成藏模式117-138
• 6.1 川西坳陷须家河组油气成藏期117-118
• 6.2 川西坳陷须家河组油气成藏模式118-124
• 6.2.1 水动力驱动成藏模式119-120
• 6.2.2 浮力驱动成藏模式120-121
• 6.2.3 高压驱动成藏模式121-124
• 6.3 川西坳陷须家河组勘探目标优选124-138
• 6.3.1 川西坳陷须家河组有利区带评价124-127
• 6.3.2 圈闭综合评价127-134
• 6.3.3 勘探目标优选134-138
• 结论138-142
• 致谢142-143
• 参考文献143-148
• 攻读学位期间取得学术成果148

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