成藏動力學(xué)系統(tǒng)疊置的地球化學(xué)效應(yīng)及成藏作用

1、四、 成藏動力學(xué)系統(tǒng)疊置的地球化學(xué)效應(yīng)及成藏作用,（一） 概述（二）成藏動力學(xué)系統(tǒng)疊置的普遍性、樣式及聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)（三） 成藏動力學(xué)系統(tǒng)疊置的地球化學(xué)效應(yīng) （四） 油氣相遇的地球化學(xué)效應(yīng)和成藏作用 （五） 在成藏動力學(xué)系統(tǒng)疊置地區(qū)找油的思考,（一） 概 述,1、成藏動力學(xué)系統(tǒng)的疊置問題，既包括一個系統(tǒng)內(nèi)兩個自源成藏動力學(xué)系統(tǒng)的疊置問題，也包括兩個或多個大的成藏動力學(xué)系統(tǒng)的疊置問題。2、所謂大的

2、成藏動力學(xué)系統(tǒng)是由包含一個以上的成藏動力學(xué)系統(tǒng)組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅包含有成藏所必須的地質(zhì)要素（諸如源層、儲層、蓋層和一系列各種類型圈閉等），并由具有統(tǒng)一的流體勢場組成的、能夠進(jìn)行成藏作用（即油氣生成、運移、聚集、成藏等作用）的動力學(xué)系統(tǒng)組成的上下為大的不整合分開的地質(zhì)單元。3、本文要討論大的成藏動力學(xué)系統(tǒng)的彼此疊置，和通過它們之間的連絡(luò)體系，如斷層、不整合面等而發(fā)生的油氣相互作用所產(chǎn)生的地球化學(xué)效應(yīng)及其成藏作用問題。4、成藏動力學(xué)

3、系統(tǒng)疊置所發(fā)生的地球化學(xué)效應(yīng)和成藏作用是一個涉及面很寬，較復(fù)雜的問題，既與疊置的樣式有關(guān)，又與各大系統(tǒng)疊置后成藏條件和成藏作用有關(guān)，還與它們之間相互作用有關(guān)。它是石油地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域的一個重要的問題，也是研究薄弱極待開拓的新領(lǐng)域。 5、最近關(guān)于油氣相互作用問題已引起人們的重視，這是大系統(tǒng)疊置產(chǎn)生的地球化學(xué)效應(yīng)的重要組成部分。,（二） 成藏動力學(xué)系統(tǒng)疊置的普遍性、樣式及聯(lián)絡(luò)系統(tǒng),1. 疊置的普遍性沉積作用的廣泛分布和旋回性，是成藏動力

4、學(xué)系統(tǒng)疊置的物質(zhì)基礎(chǔ)，世界上一些盆地具有單一成藏動力學(xué)系統(tǒng)。而相當(dāng)多的盆地是具有兩個或多個成藏動力學(xué)系統(tǒng)疊置的盆地。成藏動力學(xué)系統(tǒng)疊置是具有世界普遍性的地質(zhì)現(xiàn)象，它們各自所生成的油氣發(fā)生相互作用的問題也就是一個具有世界普遍性的石油地質(zhì)問題，因此有必要對此加以系統(tǒng)的剖析。,2. 疊置的樣式成藏動力學(xué)系統(tǒng)疊置，因各大系統(tǒng)本身的沉積類型、分布和構(gòu)造演化特征的不同，系統(tǒng)彼此疊置可區(qū)分出不同的樣式。,3. 聯(lián)絡(luò)體系 成藏動力學(xué)系

5、統(tǒng)疊置后彼此間相互連通的渠道稱聯(lián)絡(luò)體系。構(gòu)成聯(lián)絡(luò)體系的主要有斷層、不整合面以及剌穿兩個系統(tǒng)的鹽丘、巖體和由盆地邊緣巖性、巖相變化帶和斷層、不整合等組成的復(fù)合聯(lián)通渠道等。,（三） 成藏動力學(xué)系統(tǒng)疊置的地球化學(xué)效應(yīng),由于不同成藏動力學(xué)系統(tǒng)中油源巖有機(jī)質(zhì)豐度、類型不同，所經(jīng)歷的構(gòu)造、沉積及油氣演化程度的差異，疊置后的成藏動力學(xué)系統(tǒng)出現(xiàn)了兩個明顯的地球化學(xué)效應(yīng)。,,一、成熟期的差異 二、產(chǎn)物的差異,疊置后，兩個大的

6、成藏動力學(xué)系統(tǒng)中的油源巖，進(jìn)入成熟門限的時間出現(xiàn)了明顯的差異，有三種不同的情況。,1、 疊置前下部大系統(tǒng)未達(dá)成熟門限，疊置后，在上面系統(tǒng)的作用下，下部系統(tǒng)先進(jìn)入生烴門限、排烴門限。之后，上部系統(tǒng)陸續(xù)到達(dá)生烴門限、排烴門限。,一、成熟期的差異,這三種情況所顯示出的成熟期的差異，兩個生排烴期的出現(xiàn)，為兩個大系統(tǒng)的生排烴產(chǎn)物在運移、聚集中相遇創(chuàng)造了基本的時空條件。,2、 疊置前，下部大系統(tǒng)已達(dá)到生烴門限，并排烴，疊置后，在上面系統(tǒng)逐

7、漸埋深的作用下，下部系統(tǒng)進(jìn)一步加深演化，陸續(xù)進(jìn)入凝析油氣生成階段，而上部系統(tǒng)也陸續(xù)達(dá)到生烴門限、并排烴 。,3、 疊置前，下部系統(tǒng)曾經(jīng)進(jìn)入門限以下，生排烴，甚至聚集成藏。后經(jīng)構(gòu)造運動，抬升剝蝕。再后，上部系統(tǒng)疊置于其上，隨著上部系統(tǒng)埋深加大，使下部系統(tǒng)重新深埋，甚至超過了它歷史上達(dá)到過的最大深度、溫度，從而使尚未演化完結(jié)的烴源巖二次生烴、排烴，而上部疊置的系統(tǒng)本身也先后進(jìn)入門限生烴、排烴。出現(xiàn)兩個生烴期、排烴期。,二、產(chǎn)物的差異,

8、由于上、下兩大系統(tǒng)有機(jī)質(zhì)類型、演化階段的不同，疊置后的產(chǎn)物也會發(fā)生較大的差異。 在上述三種演化史情況下，如果上、下系統(tǒng)母質(zhì)類型不同，則每種演化史均會出現(xiàn)四種情況： 1、上、下均為生油型母質(zhì)； 2、上、下均為生氣型母質(zhì)； 3、上為生油型母質(zhì)，下為生氣型母質(zhì)； 4、上為生氣型母質(zhì)，下為生油型母質(zhì)。,上述四種母質(zhì)的配置情況，在不同的時期，在特定的條件下可以造成兩個

9、系統(tǒng)中不同源的 4 種 產(chǎn)物相遇的情況：上、下系統(tǒng)的油—油相遇，氣—氣相遇，油—氣相遇，氣—油相遇。 在這四種產(chǎn)物相遇中，由于一般有機(jī)質(zhì)是先生油、后生氣，即使是煤系也是先有一短的生油期，而后是生氣，因此，油—氣相遇出現(xiàn)的機(jī)率最多，油氣相遇后發(fā)生的地質(zhì)和地球化學(xué)、物理化學(xué)變化最明顯，對成藏的影響作用最突出。,（四） 油氣相遇的地球化學(xué)效應(yīng)和成藏作用,深部成藏動力學(xué)系統(tǒng)中高溫、高壓的天然氣通過連絡(luò)體系，進(jìn)入上部成藏動力學(xué)系統(tǒng)的油氣，打

10、破了原來油藏在特定條件下的物質(zhì)平衡狀態(tài)，使原油藏發(fā)生一系列變化，甚至形成新的油氣藏。,一、脫瀝青作用和瀝青墊的形成,下部成藏動力學(xué)系統(tǒng)生成的具有高溫、高壓的天然氣，通過連通體系進(jìn)入上覆成藏動力學(xué)系統(tǒng)已經(jīng)聚集成藏的油藏，所發(fā)生的第一個作用就是增加原油藏中原油的油氣比，并使原油藏發(fā)生脫瀝青作用。 脫瀝青作用的結(jié)果將導(dǎo)致瀝青沉積在油層底部形成瀝青墊。 瀝青墊是油藏中重要的有機(jī)隔層，對油氣開采、開發(fā)有重要的影響。,

11、牙哈斷裂縱貫整個油氣田，是一條近NE向延伸的南傾正斷層，延伸長約68Km，在其上升盤發(fā)育一系列串珠狀斷鼻、斷背斜，有利于油氣聚集和保存，牙哈油氣田第三系發(fā)育完全，兩個主力油層為上第三系吉迪克組底砂巖和下第三系底——白堊系砂巖，上第三系泥巖和膏鹽層為牙哈油氣田區(qū)域蓋層，牙哈油氣田油氣來自庫車坳陷陸相三疊－侏羅系湖相頁巖和沼澤相煤系地層。,牙哈油氣田位于塔里木盆地塔北隆起北部輪臺斷階帶，是一個凝析油氣藏和輕質(zhì)油藏為主的油氣聚集帶。,瀝青墊,

12、瀝青墊A,瀝青墊,瀝青墊B,兩層瀝青墊分布井段為5103.3—5106.1m（瀝青墊A）和5125.5—5126.0m（瀝青墊B）,兩層瀝青墊分布井段為5103.3—5106.1m（瀝青墊A）和5125.5—5126.0m（瀝青墊B）,兩層瀝青墊分布井段為5103.3—5106.1m（瀝青墊A）和5125.5—5126.0m（瀝青墊B）,表1是儲層巖石抽提物的組成由圖、表可看到瀝青墊具有較儲層其它部分高得多的瀝青質(zhì)含量，值得重視的是它

13、的芳香烴含量也較油層和隔層高。,二、凝析油氣藏的形成,高溫高壓的天然氣，進(jìn)入已形成的油藏。因油—氣同處一系統(tǒng)，在一定溫壓條件下會發(fā)生逆蒸發(fā)、逆凝析作用，高溫高壓的天然氣會大量溶解原油中的輕烴、飽和烴，使之成為氣態(tài)，并發(fā)生脫瀝青作用，使原油中芳烴含量相對增加，因而易于形成凝析油氣田 。,塔里木盆地塔北吉拉克輪南59井石炭系氣藏，就是油—氣相互作用形成的，周興熙同志稱此種氣藏為富化型凝析氣藏。,腐泥型母質(zhì)在Ro>1.9%時產(chǎn)生的裂解干

14、氣，其烴體系生成時為純氣態(tài)，奧陶系的干氣沿斷裂侵入石炭系的油藏，在運聚過程中，氣是干的。但是由于盆地中有先期油藏存在，致使氣體在運移和聚集中捕獲了較重的烴類，增加了較重的組分，使較“ 干”的氣變“ 濕”，形成凝析氣藏。 周興熙研究認(rèn)為塔里木盆地中這種凝析氣藏形成條件是腐泥型母質(zhì)在高成熟、過成熟階段（Ro值在2.0—2.2% ）形成“ 干”的氣態(tài)烴，進(jìn)入上部系統(tǒng)與淺部已形成的油藏相遇，溶解了油藏中部分重?zé)N而成。

15、 高溫、高壓的天然氣侵入油藏，使油藏中的一部分飽和烴為天然氣所溶解成為氣態(tài)，溶入天然氣中，使天然氣變濕，并在一定的溫壓條件達(dá)到氣—液平衡，并隨著油氣藏的深埋和天然氣的不斷補(bǔ)充，便在更高的溫壓條件下達(dá)到新的平衡形成了天然氣藏。,塔里木盆地塔北吉拉克輪南59井石炭系富化型凝析氣藏:,,三、稠油的形成,如果天然氣進(jìn)入了一個已封閉了的油藏，而其圈閉性不利于封閉天然氣，則高溫高壓的天然氣就會不斷地從油藏中溶解并攜帶走（由于逆蒸發(fā)作用）

16、易溶于天然氣的飽和烴類而使膠質(zhì)、瀝青質(zhì)富集而形成稠油。 這種稠油的形成被稱為蒸發(fā)分餾作用，是區(qū)別于氧化、水洗、生物降解之外的又一種稠油形成方式。,上述三種成藏作用，都是兩個成藏動力學(xué)系統(tǒng)的產(chǎn)物油—氣在一定的地質(zhì)環(huán)境下相互作用的不同產(chǎn)物，具有一定的普遍性。 此種類型的天然氣藏在塔里木有較廣泛的分布。黃驊坳陷板橋凝析氣田，冀中坳陷蘇橋氣田都有可能是由石炭—二疊系的煤系天然氣進(jìn)入下第三系油藏而形成的。,事實上油

17、氣相互作用的地質(zhì)環(huán)境千差萬別，油—氣相互作用的產(chǎn)物也會有許多不同的變化，但它基本上都屬于油—氣同處一系統(tǒng)，在一定溫壓條件下物質(zhì)平衡的產(chǎn)物，或者溫壓條件改變后在新的溫壓條件下達(dá)到新的平衡的產(chǎn)物。在這里有兩個條件是最重要的： 一個是天然氣來時所處的溫壓條件； 一個是相互作用并達(dá)到平衡的地質(zhì)環(huán)境（溫—壓條件）。 前者可決定相互作用的強(qiáng)度，后者則決定相互作用的產(chǎn)物。,（五）

18、 對成藏動力學(xué)系統(tǒng)疊置地區(qū)找油的思考,成藏動力學(xué)系統(tǒng)疊置和油氣相互作用，既然是一個普遍的地質(zhì)現(xiàn)象，在找油實踐中要注意發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象，為開拓我國深部的油氣勘探工作尋找新的突破口，具體要著重做好以下幾個方面的工作： 1、在成藏動力學(xué)系統(tǒng)疊置區(qū)開展找油工作實踐中，要把上、下成藏動力學(xué)系統(tǒng)當(dāng)作一個整體的系統(tǒng)工程來做，要把恢復(fù)整個系統(tǒng)的構(gòu)造沉積演化史、恢復(fù)各個大系統(tǒng)的原型盆地的工作與建立各個系統(tǒng)的生烴史、運聚史、成藏史緊密結(jié)合起來

19、，確定各系統(tǒng)的生烴期、排烴期、成藏期，研究“ 五史”，確定“ 三期”以判斷是否存在著油—氣相互作用條件、作用的時間及可能作用的分布地區(qū)。 2、研究成藏動力系統(tǒng)空間的聯(lián)絡(luò)體系及其連通性，研究聯(lián)絡(luò)體系流體勢場的分布和變化，這是確定油氣是否能進(jìn)行相互作用以及作用時期和強(qiáng)度的關(guān)鍵，也是尋找油氣相互作用形成的油氣藏的關(guān)鍵。,3、研究上、下兩個系統(tǒng)的成藏條件、成藏作用和成藏模式，著重注意分析兩個系統(tǒng)，特別是上部系統(tǒng)的圈閉形成期、分布

20、規(guī)律及其與成藏期、聯(lián)絡(luò)體系的配置，以確定上部系統(tǒng)中油氣藏的分布和下部系統(tǒng)中的油氣能否進(jìn)入上部系統(tǒng)中已聚集油氣的圈閉中，以便尋找和評價已發(fā)現(xiàn)的具體圈閉。4、對已發(fā)現(xiàn)的油氣藏，要運用地球化學(xué)油源對比的基礎(chǔ)指標(biāo)和方法，以確定是否屬于上、下油氣系統(tǒng)相互作用的產(chǎn)物。 （1）首先，在具有油氣相互作用的地區(qū)，其油氣分布往往具有油、氣、凝析油氣、稠油、瀝青等在時空上似乎混雜分布的特點。 （2）第二，要對油氣藏的油氣分別進(jìn)行油－巖、氣－