第十一章盆地分析在能源資源中的應(yīng)用

1、主講：杜振川主講：杜振川研究生課程第十一章 沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用第四篇 應(yīng)用 盆地分析的理論與方法一直是在人類社會能源需求的推動下發(fā)展的，因此一直聚焦于找尋油氣和其他能源資源中的應(yīng)用。盆地在沉降過程所形成的容納空間充填了沉積物、有機物和水，當其祝降到一定深度后，在壓實和地溫場的作用下各種充填物發(fā)生了交互作用，在這些反應(yīng)過程中形成了油氣、煤和放射性礦產(chǎn)資源。因此，沉積盆地是天然的化學(xué)反應(yīng)器油氣從生成到聚集的全過程皆受盆地的演化所控制。第十一章 沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用 在油氣勘查工作中，從戰(zhàn)略性遠景研究到

2、油氣的找尋過程中，盆地分析最主要的應(yīng)用有下列方面： 1、查明沉積盆地的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 盆地的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)包括了解盆地的基底、盆地的構(gòu)造樣式、構(gòu)造格架和地層格架。 一般來講不同類型盆地各有其特有的油氣成藏條件。 在地球物理探側(cè)特別是在地震探測基礎(chǔ)上，可較早地確定上述問題的基本輪廓；對于地層格架可應(yīng)用層序地層分析，在尚無鉆井或少量鉆井的情況下，即可開始研究。 第十一章 沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用 2、研究經(jīng)源巖的性質(zhì)及其生烴潛力 沉積盆地的基底埋探和沉降歷史是關(guān)系油氣基本成藏條件的重要前提。沉積盆地沉降幅度大，基底有足夠的埋深，烴源巖才能進入油氣窗范圍，在適當溫

3、度間隔下形成油氣。油氣窗的深度與盆地的地溫梯度有關(guān)。不同盆地?zé)N源巖成熟的深度由1000余米至3000余米不等，因此過淺的盆地多不具備生烴條件，或有效烴源巖體積過小。第十一章 沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用 2、研究經(jīng)源巖的性質(zhì)及其生烴潛力美國洛杉磯盆地結(jié)構(gòu)模式化圖表示了烴源巖埋深與生油窗的關(guān)系 （據(jù)Magoon 和 Daw,1994) 黑色部分表示圈閉中充注石油的部分圖為美國洛杉磯盆地的實例，根據(jù)實際情況模式化的剖面表明烴源巖沉降到恰當深度時，才能成為有效烴源巖，未成熟的部分則不具生烴潛力。 第十一章 沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用沉積盆地分析在能源資

4、源勘查中的應(yīng)用 3、揭示盆地中隆起和坳陷的分布格局，并發(fā)現(xiàn)留生烴坳陷的位置 識別和劃分盆地中隆起和坳陷，確定富生烴凹陷的位置。在我國東部和西部盆地找尋油氣的最重要經(jīng)驗之一，是判斷和發(fā)現(xiàn)富生經(jīng)凹陷，因為富生烴凹陷控制了油氣系統(tǒng)，是油氣系統(tǒng)的核心。沒有盆地就沒有石油，沒有富生烴凹陷就沒有大油氣田，我國的石油勘探家早就提出過“源控論”的觀點，近期并做了進一步總結(jié)。 3、揭示盆地中隆起和坳陷的分布格局，并發(fā)現(xiàn)留生烴坳陷的位置渤海灣盆地東營凹陷烴源巖發(fā)育與油田分布關(guān)系圖 3、揭示盆地中隆起和坳陷的分布格局，并發(fā)現(xiàn)留生烴坳陷的位置東營凹陷油氣聚集與異常高壓烴源體關(guān)系模式圖 第十一章 沉積盆地分析在能源資源

5、勘查中的應(yīng)用沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用 3、揭示盆地中隆起和坳陷的分布格局，并發(fā)現(xiàn)留生烴坳陷的位置 盆地中的隆起單元具有同等的重要地位，因為隆起的高點可能是油氣聚集的部位。 4、研究生、儲、蓋層在地層格架中的配置關(guān)系以及對成藏至關(guān)重要的圈閉條件 “油氣的成藏組合”包括形成油藏需要有烴源巖、儲層、蓋層和圈閉等基本要素以及這些要素的時空配置，沉積盆地分析則為這些要素的確定打下了基礎(chǔ)。 沉積盆地分析中用層序地層學(xué)方法和高精度地球物理探測技術(shù)可以在不同類型盆地中建立等時地層格架，在此基礎(chǔ)上進一步進行沉積體系域、沉積體系和相構(gòu)成單元的研究以及精細的制圖，將會闡明生、儲、蓋的空間配置關(guān)系，并能預(yù)測

6、不同類型的儲集體。 沉積盆地構(gòu)造史的研究，則對圈閉的形成及其與油氣運移、充注過程的進行匹配。 4、研究生、儲、蓋層在地層格架中的配置關(guān)系以及對成藏至關(guān)重要的圈閉條件 多年勘探工作在松遼盆地大慶油區(qū)找到五十多億噸油氣地質(zhì)儲量，成為我國石油供給第一大主力產(chǎn)油工業(yè)基地。在大慶長垣為中心形成了世界級的巨型油氣系統(tǒng)，經(jīng)過多年的勘探開發(fā)和研究工昨，已闡明這一巨型油氣系統(tǒng)的形成有一系列相互匹配的成藏條件。 4、研究生、儲、蓋層在地層格架中的配置關(guān)系以及對成藏至關(guān)重要的圈閉條件大慶長垣區(qū)有利成藏要素的匹配關(guān)系 4、研究生、儲、蓋層在地層格架中的配置關(guān)系以及對成藏至關(guān)重要的圈閉條件大慶長垣的剖面圖 第十一章 沉

7、積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用第二節(jié)盆地分析與煤資源研究 沉積盆地是煤炭資源聚積的重要場所。沉積盆地中是否有煤的聚積主要取決于古植物、古地理、古構(gòu)造和古氣候等因素的控制，由于受這些因素的控制，地史中的煤聚積在空間和時間上都具有規(guī)律性的分布。在時間上，我國重要的聚煤作用主要發(fā)生在晚石炭一早二疊世、晚二迭世、晚三疊世、早一中侏羅世、早白堊世、古近紀和新近紀。在空間上，晚石炭一早二疊世聚煤作用主要發(fā)生在華北地區(qū)；晚二疊世和晚三疊世聚煤作用主要發(fā)生在華南地區(qū)；早一中侏羅世聚煤作用主要發(fā)生在鄂爾多斯盆地和西北大型聚煤盆地中；早白堊世聚煤作用主要發(fā)生在東北地區(qū)；古近紀和

8、新近紀聚煤作用主要發(fā)生在西南和東北地區(qū)。 第十一章 沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用第二節(jié)盆地分析與煤資源研究 在勘查工作中，從戰(zhàn)略性遠景研究到煤的尋找，盆地分析要解決的問題主要包括下列方面： 1)查明沉積盆地的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)； 2）建立盆地等時地層格架和充填演化模式； 3)恢復(fù)盆地中沉積體系的空間配置和古地理特征，及其對煤聚集 的控制作用，圈定富煤單元； 4）研究不同類型盆地煤質(zhì)特征的分布規(guī)律。第十一章 沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用第二節(jié)盆地分析與煤資源研究 一、富煤帶及富煤單元 富煤單元是聚煤坳陷或聚煤盆地中同一時間單

9、元內(nèi)聚煤作用相對富集地帶。 富煤帶的形成是古地理和古構(gòu)造因素綜合作用的結(jié)果，這兩個方面的作用可通過沉積相組合、含煤巖系厚度和旋回結(jié)構(gòu)等方面分析加以揭示。 第十一章 沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用第二節(jié)盆地分析與煤資源研究 一、富煤帶及富煤單元阜新盆地王家營子區(qū)海州組橫向沉積斷面圖 1、富煤帶 第十一章 沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用第二節(jié)盆地分析與煤資源研究 一、富煤帶及富煤單元 控制海州組煤層分布的主要因素有如下兩個方面： 1)古環(huán)境條件是控制聚煤的直接因素： 在由橫向沖積扇、扇前辮狀河和縱向網(wǎng)狀河系統(tǒng)組成的沉積體系

10、中，地形平坦坡度較緩的網(wǎng)結(jié)河沖積平原是有利的聚煤場所。河道之間或河道邊緣的濕地沼澤化、淺湖淤沒和河道廢棄都可能轉(zhuǎn)化為持續(xù)時間較長的泥炭沼澤，形成厚煤層。1、富煤帶 第十一章 沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用第二節(jié)盆地分析與煤資源研究 一、富煤帶及富煤單元沖積扇展布與煤聚集的關(guān)系 1、富煤帶 第十一章 沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用第二節(jié)盆地分析與煤資源研究 一、富煤帶及富煤單元 2）在斷陷盆地中，聚煤作用受古構(gòu)造因素控制。 在泥炭堆積過程中，只有構(gòu)造活動相對穩(wěn)定時期才能保持泥炭堆積和基底沉降的平衡，更重要的方面是在盆地演

11、化過程中，各階段的古環(huán)境配置受古構(gòu)造運動，特別是盆緣斷裂活動性的控制各階段橫向上環(huán)境分帶和縱向上的分區(qū)性與斷陷盆地的同沉積構(gòu)造格架密切相關(guān)。1、富煤帶 第十一章 沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用第二節(jié)盆地分析與煤資源研究 一、富煤帶及富煤單元2、富煤單元 富煤單元：是指同一煤層相對較厚而穩(wěn)定分布的部分，空間常有一定的形態(tài)。富煤單元的圈定是按各主要煤層分別進行，并根據(jù)煤層發(fā)育的厚度確定富煤單元的輪廓。 聚煤盆地內(nèi)同一沉積體系單元或體系域單個可包含多個富煤單元，這些富煤單元平面展布樣式明顯受沉積體系控制。 第十一章 沉積盆地分析在能源資源勘查中的應(yīng)用沉積盆地分析

12、在能源資源勘查中的應(yīng)用第二節(jié)盆地分析與煤資源研究 一、富煤帶及富煤單元2、富煤單元 因此，應(yīng)用層序地層分析方法建立地層格架，劃分各級層序地層單元，重建沉積體系域，確定富煤單元形成條件，預(yù)測盆地內(nèi)富煤單元的分布。第二節(jié)盆地分析與煤資源研究 二、海平面變化對聚煤作用的控制1）可容空間對泥炭聚集的影響）可容空間對泥炭聚集的影響 泥炭堆積只有在可容空間的增長速度約等于泥炭堆積速度的情況下，才能得以保存形成煤層； 如果可容空間的增長速度超過泥炭的形成速度，那么泥炭沉降就會被碎屑物質(zhì)、湖水或海水所淹沒； 因此形成煤的最好環(huán)境是具有生物遺體的堆積、持續(xù)上升的水面和較少的碎屑物質(zhì)。 碎屑沉積物的供給也是控制泥

13、炭堆積的重要因素，一方面碎屑物質(zhì)的注入為植物的生長提供養(yǎng)料和穩(wěn)定基礎(chǔ)，另一方面如果注入量過大（可容空間減少），就會破壞植物的生長。第二節(jié)盆地分析與煤資源研究 二、海平面變化對聚煤作用的控制2）可容空間對泥炭厚度、幾何形態(tài)及連續(xù)性的控制）可容空間對泥炭厚度、幾何形態(tài)及連續(xù)性的控制泥炭厚度 可容空間與泥炭產(chǎn)率比值 第二節(jié)盆地分析與煤資源研究 二、海平面變化對聚煤作用的控制2）可容空間對泥炭厚度、幾何形態(tài)及連續(xù)性的控制）可容空間對泥炭厚度、幾何形態(tài)及連續(xù)性的控制從圖中可分析由下自上可分為幾部分： 最下部可容空間比率低，即基準面下降，甚至低于地下水面，大面積的侵蝕和沖積河道對沉積物進行改造，泥炭不能堆

14、積，僅在局部低洼地帶可能有孤立的、相對薄的、已氧化的泥炭堆積。 往上（低中）由于可容空間持續(xù)上升，沉積環(huán)境相對穩(wěn)定及上升的地下潛水面，泥炭沼澤可持續(xù)發(fā)育。 第二節(jié)盆地分析與煤資源研究 二、海平面變化對聚煤作用的控制2）可容空間對泥炭厚度、幾何形態(tài)及連續(xù)性的控制）可容空間對泥炭厚度、幾何形態(tài)及連續(xù)性的控制 一定泥炭產(chǎn)率條件下、基準面變化與煤厚、煤幾何形態(tài)的關(guān)系1侵蝕面；2、6煤厚中等、連續(xù)；3、5煤很厚、有間斷；4煤層薄、不連續(xù)上述圖示也可表示為下圖 第二節(jié)盆地分析與煤資源研究 二、海平面變化對聚煤作用的控制3）在層序地層格架中預(yù)測煤層的形成和幾何形態(tài)）在層序地層格架中預(yù)測煤層的形成和幾何形態(tài)

15、在層序的三個體系域中都有可能發(fā)生泥炭的堆積而形成煤層，但是由于不同階段可容空間的大小及植物生長所產(chǎn)生的泥炭產(chǎn)率不同，使得形成煤層的厚度及連續(xù)性差別很大。第二節(jié)盆地分析與煤資源研究 二、海平面變化對聚煤作用的控制3）在層序地層格架中預(yù)測煤層的形成和幾何形態(tài)）在層序地層格架中預(yù)測煤層的形成和幾何形態(tài) 在近海環(huán)境中，相對海平面的下降提供海岸向海方向進積，河流下切，形成層序邊界和低水位中的沖積體系，即基準面的下降、氧化作用及陸表的侵蝕作用，泥炭沉積很薄且不連續(xù)，保存也不好。 在相對海平面緩慢上升的低位楔沉積時期，海平面和地下水面上升，穩(wěn)定的沖積河道和海岸平原的加積作用形成相對較厚和較連續(xù)的含煤巖系，但是分布面積不大，往往分布于海岸平原和三角洲平原。 隨著相對海平面的持續(xù)上升，含煤巖系向外擴展，可形成厚度較大的煤層，但是隨后的相對海平面快速上升，可容空間快速增長，海岸線向陸遷移，水深加大，泥炭沼澤變得比較局限和零散分布。第二節(jié)盆地分析與煤資源研究 二、海平面變化對聚煤作用的控制3）在層序地層格架中預(yù)測煤層的形成和幾何形態(tài)）在層序地層格架中預(yù)測煤層的形成和幾何形態(tài) 地下水面的快速上升可能淹沒海岸平原，從而形成湖泊和海灣。最大海侵后，海平面開始下降，穩(wěn)定的近