盆地模擬技術(shù)在油氣勘探中的發(fā)展與應(yīng)用

—論文發(fā)表專家—ED國學(xué)JK友志廁www.qikanwang,net盆地模擬技術(shù)在油氣勘探中的發(fā)展摘要：盆地模擬是石油地質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的一項高新仿真技術(shù)，對推動石油地質(zhì)定量化研究和提高油氣勘探效益具有重大意義。其技術(shù)內(nèi)涵是通過計算機定量模擬含油氣盆地的形成和演化、烴類的生成、運移和聚集過程，預(yù)測油氣在四維時空中的分布。隨著油氣地質(zhì)理論、計算機技術(shù)與數(shù)值模擬方法的快速發(fā)展，盆地模擬技術(shù)日趨完善。國內(nèi)各油田都十分重視盆地模擬系統(tǒng)的研制與開發(fā)，并將其廣泛應(yīng)用于油氣資源評價、沉積盆地分析、含油氣系統(tǒng)研究、圈閉預(yù)探部署等方面，極大地促進了油氣田的發(fā)現(xiàn)和油氣探明地質(zhì)儲量的增長。關(guān)鍵詞：盆地模擬；模擬系統(tǒng)；油氣勘探；定量評價引言從定性分析到定量計算、從靜態(tài)描述走向動態(tài)模擬是任何科學(xué)發(fā)展的總趨勢和必由之路，油氣地質(zhì)科學(xué)也不例外。由于石油地質(zhì)學(xué)的多學(xué)科性和復(fù)雜性，該領(lǐng)域長期處于定性研究階段。20世紀70年代末期迅速發(fā)展起來的盆地模擬技術(shù)是一項高新仿真技術(shù)，對降低油氣勘探風(fēng)險、深化地質(zhì)認識并促進地學(xué)定量化等方面有著重大意義［1］。國內(nèi)各油田都十分重視盆地模擬技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，在油氣勘探實踐中取得了較好的效果。1技術(shù)內(nèi)涵所謂盆地模擬(basinmodeling)，即從石油地質(zhì)的物理化學(xué)機

—論文發(fā)表專家—ED國學(xué)JK友志廁www.qikanwang,net理出發(fā)，首先建立地質(zhì)模型，然后建立數(shù)學(xué)模型，最后編制相應(yīng)的軟件，從而在時空概念下由計算機定量地模擬油氣盆地的形成和演化、烴類的生成、運移和聚集［2］。一個完整的盆地模擬系統(tǒng)由地史、熱史、生烴史、排烴史和運移聚集史等五個模塊有機組成［3］。各模塊結(jié)構(gòu)上相對獨立，在系統(tǒng)內(nèi)依次排列、彼此耦合。前置模塊是后續(xù)模塊的前提與條件，對后續(xù)模塊的運行有制約與控制作用；后續(xù)模塊是前置模塊的延展與推進，對前置模塊的運行有反饋作用。各模塊的功能及主要模擬方法見表1。按考慮問題的時空關(guān)系，盆地模擬系統(tǒng)分為一維、二維、三維系統(tǒng)。一維盆地模擬系統(tǒng)只考慮垂直方向（z軸），由平面上各點的模擬結(jié)果來綜合研究整個模擬地區(qū)，主要功能是恢復(fù)埋藏史、重建熱史、評價有機質(zhì)成熟度和計算生烴量，其缺點是難以模擬油氣的運移聚集史；二維盆地模擬系統(tǒng)考慮的是平面，包括剖面（X，z）和平面（X，y）兩種類型，除完成一維盆地模擬的內(nèi)容外，還可模擬、計算流體壓力史、烴類運移史和圈閉充注量；三維盆地模擬系統(tǒng)考慮的是空間（x，y，z），克服了一維、二維盆地模擬的缺點，能夠在三維空間內(nèi)準確地重建沉積盆地的熱演化史、壓力演化史、烴類生成史、多相流體運移與聚集史等。因此，一維模擬稱為成熟度模擬（maturitymodelling），二維模擬和三維模擬稱為流體流動模擬（fluidflowmodeling）［4］。

—論文發(fā)表專家—ED國學(xué)JK友志廁www.qikanwang,net對于一個研究地區(qū)，采用何種模擬系統(tǒng)主要取決于地質(zhì)資料的多少，即模擬地區(qū)的勘探程度。一般來說，一維盆地模擬適用于勘探程度較低的階段，二維盆地模擬適用于勘探程度中等的階段，三維盆地模擬適用于勘探程度較高的階段［5］。2發(fā)展簡史盆地模擬是石油地質(zhì)學(xué)與數(shù)學(xué)方法、計算機技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，代表著石油地質(zhì)學(xué)未來的發(fā)展方向，雖然只有30年的短暫歷史，但發(fā)展十分迅速［6-9］。2.1國外發(fā)展狀況世界上第一個盆地模擬系統(tǒng)誕生于1978年，由原西德尤利希核能研究有限公司石油與有機地球化學(xué)研究所的yuklerm.a和welted.h等人研制而成。該系統(tǒng)著眼于沉積盆地古地溫史和埋藏史的動態(tài)發(fā)展，研究生油層的成熟史，是基于正演地史的一維盆地模擬系統(tǒng)。20世紀80年代，日本石油勘探有限公司（1981、1987）、美國南卡羅拉那大學(xué)（1984）、法國石油研究院（1984）、英國不列顛石油公司（1987）都開展了盆地模擬的方法研究和軟件研制工作，相繼推出了規(guī)模不等、各具特色的盆地模擬系統(tǒng)。這些模擬系統(tǒng)以一維、二維模型為主，重點研究沉積盆地的地史、熱史與生烴史，多數(shù)處于試驗性應(yīng)用階段。20世紀90年代是盆地模擬技術(shù)全面發(fā)展的時期。由于經(jīng)濟方面

—論文發(fā)表專家—ED國學(xué)JK友志廁www.qikanwang,net的原因，各大石油公司不再獨立研制大型盆地模擬軟件，而是轉(zhuǎn)向與大學(xué)及科研機構(gòu)合作共同開發(fā)，或購買商品化軟件。這一時期的盆地模擬系統(tǒng)以二維模型為主，重點研究油氣的排烴史和運移聚集史，并全面進入了實際應(yīng)用階段。進入21世紀后，盆地模擬軟件系統(tǒng)由早期的剖面二維向平面二維和三維模型、三相多組分運移等方向發(fā)展，并在實際應(yīng)用中不斷得到發(fā)展和完善。目前，國際商品軟件市場上較為流行4套盆地動態(tài)數(shù)值模擬系統(tǒng)：（1）德國有機地球化學(xué)研究所（ies）的petromod；（2）美國伊利諾斯大學(xué)與政府實驗室及阿莫科、阿科和雪佛龍石油公司等20個單位合作研制的basin2；（3）法國國家石油研究院（ifp）的temispack；（4）美國platteriver公司（pra）的basinmod。這些模擬軟件內(nèi)容全面、技術(shù)先進、商品化程度高，在含油氣盆地研究的不少方面都有獨到之處。2.2國內(nèi)發(fā)展狀況我國的盆地模擬技術(shù)是在跟蹤西方國家技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，發(fā)展歷程與西方大體相似。由于中國發(fā)育眾多的陸相疊合含油氣盆地，石油地質(zhì)條件極其復(fù)雜，國內(nèi)盆地模擬技術(shù)除吸收了國外的先進方法外，還結(jié)合中國的具體地質(zhì)情況進行了創(chuàng)新與發(fā)展［10-13］。1980年，勝利油田引進了原西德的一維盆地模擬系統(tǒng)，對山東省北部臨邑盆地的含油氣潛力進行定量評價。1982年，對原來的一維

—論文發(fā)表專家—ED國學(xué)JK友志廁www.qikanwang,net系統(tǒng)移植相應(yīng)軟件進行改造后，應(yīng)用于全國第一次油氣資源評價工作，并在多個含油氣盆地得到推廣和應(yīng)用。1988年，勝利油田正式推出了我國第一套盆地模擬軟件系統(tǒng)slbss。北京石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院于1989年研制出具有自主版權(quán)的一維盆地模擬系統(tǒng)bas1，1990年推出二維盆地模擬圖形工作站系統(tǒng)bmws，1996年又推出全新的的盆地綜合模擬系統(tǒng)basims。上述軟件迅速在國內(nèi)各油田得到廣泛應(yīng)用，成為全國第二次油氣資源評價的主力軟件。中國海洋石油勘探開發(fā)研究中心于1989年推出一維盆地模擬系統(tǒng)hybss，1990年與吉林大學(xué)合作研制出油氣資源評價專家系統(tǒng)pres，1996年與美國加州大學(xué)伯克利分校、中國科學(xué)院數(shù)學(xué)研究所及中國地質(zhì)大學(xué)合作開發(fā)了以二維模型為核心的盆地模擬系統(tǒng)probases。20世紀90年代以來，在一維盆地模擬系統(tǒng)推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)上，大慶、勝利等油田都結(jié)合本地區(qū)的實際地質(zhì)情況，與各大學(xué)及科研機構(gòu)合作，對已有的軟件進行改進與發(fā)展，或獨立開發(fā)模擬軟件，盆地模擬技術(shù)在中國得到快速發(fā)展。中國的盆地模擬系統(tǒng)內(nèi)容全面，技術(shù)比較先進，一些軟件已經(jīng)達到了商品化水平，受到國際同行的好評。國內(nèi)與國外的盆地模擬先進軟件相比，各有千秋，總體水平大體相當［14］。在地質(zhì)模型、綜合評價方面，國內(nèi)軟件優(yōu)于國外軟件；在數(shù)值方法、軟件技術(shù)方面，

—論文發(fā)表專家—ED國學(xué)JK友志廁www.qikanwang,net國內(nèi)軟件不如國外軟件，而且存在著距離拉大的趨勢。3應(yīng)用情況上世紀八十年代以來，盆地模擬技術(shù)在國內(nèi)各油田得到廣泛應(yīng)用，在油氣勘探中發(fā)揮著越來越重要的作用，極大地促進了油氣田的發(fā)現(xiàn)和油氣探明地質(zhì)儲量的增長。3.1油氣資源評價油氣資源評價是石油地質(zhì)工作的一項重要研究內(nèi)容，其主要任務(wù)是分析和計算某一特定區(qū)域的油氣資源分布狀況、規(guī)模概率與和資源序列等，為編制勘探開發(fā)方案具有重要參考價值。盆地模擬系統(tǒng)提供的生烴史、排烴史、運移聚集史是油氣資源評價最重要的研究內(nèi)容。盆地模擬法是油氣資源評價方法中成因預(yù)測法的典型代表，該類方法的最大優(yōu)點是：（1）有完整的油氣成藏理論支持，模擬參數(shù)與模擬結(jié)果的地質(zhì)意義明確；（2）模擬過程體現(xiàn)油氣成藏過程研究中循序漸進和環(huán)環(huán)相扣的技術(shù)特點，容易被人們所接受［15］。另外，盆地模擬法在計算過程中可以不斷調(diào)試模擬參數(shù)、修改數(shù)值模型，反復(fù)進行模擬，計算結(jié)果可信度較高，在油氣資源評價工作中發(fā)揮著重要作用。在全國第二次油氣資源評價（1992?1994年）中，盆地模擬技術(shù)的應(yīng)用達到了高潮，參加該項研究的國內(nèi)各油田和研究單位基本上

—論文發(fā)表專家—ED國學(xué)JK友志廁www.qikanwang,net都應(yīng)用了盆地模擬技術(shù)(大部分為國產(chǎn)盆地模擬軟件)，并將其作為主要的技術(shù)方法和評價手段。在第三次全國油氣資源評價(2000?2003年)中，中石油、中石化和中海油的各油田與研究單位也都不同程度地使用了盆地模擬技術(shù)。3.2沉積盆地分析沉積盆地分析，簡單地說，就是研究盆地地層，主要是描述沉積盆地的沉降史和古地理演化［16］。盆地分析是油氣勘探研究的永恒課題，其目的是通過研究含油氣盆地不同時期的沉積環(huán)境，了解不同地層單元形成時的沉積條件和演化關(guān)系，探討構(gòu)造作用對盆地成因、盆地形成期的構(gòu)造格架和現(xiàn)今構(gòu)造輪廓所施加的影響，為尋找油氣藏提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。定量數(shù)學(xué)模擬用于沉積盆地分析的研究始于二十世紀六十年代，此后得到迅速發(fā)展并已進入可進行油氣預(yù)測的實用性階段［17］。應(yīng)用計算機模擬沉積盆地的充填過程，使對整個盆地演化的動態(tài)分析成為可能。早期的一維模擬側(cè)重于盆地沉降史、熱史和生烴條件研究，對沉積充填過程無能為力。隨著層序地層學(xué)的出現(xiàn)，層序地層分析技術(shù)建立了完整的、較為嚴格的地質(zhì)一成因模型，實現(xiàn)了大型沉積斷面上的地層格架模擬，為預(yù)測盆地內(nèi)生、儲、蓋層的分布提供了新的途徑。盆地模擬對沉積盆地的地質(zhì)要素及其相互作用過程進行動態(tài)分析，改進和完善了盆地分析的傳統(tǒng)方法。作為沉積盆地分析的定量

—論文發(fā)表專家—ED國學(xué)JK技志廁www.qikanwang,net手段，盆地模擬既不能代替盆地分析，也不能脫離盆地分析而單獨進行，應(yīng)當與盆地分析緊密結(jié)合起來，并且以盆地分析為基礎(chǔ)。3.3含油氣系統(tǒng)研究含油氣系統(tǒng)是20世紀90年代興起的石油地質(zhì)學(xué)重要進展，magoog等將其定義為“一個自然的烴類流體系統(tǒng)，其中包含活躍的烴源巖、所有與其相關(guān)的石油和天然氣以及形成油氣聚集所必需的地質(zhì)要素和作用”。上述概念常被簡單地表示為油氣從生烴灶排出，經(jīng)過輸導(dǎo)層運移到圈閉中聚集的一次過程［18］。作為相對獨立的油氣生、排、運、聚單元，盆地模擬所研究的對象、內(nèi)容與含油氣系統(tǒng)是基本一致的，因此含油氣系統(tǒng)是最適于做盆地模擬評價的地質(zhì)單元。盆地模擬的定量、動態(tài)、四維時空以及實時模擬特點為含油氣系統(tǒng)的研究提供了技術(shù)保證［19］?？梢哉f，含油氣系統(tǒng)是盆地模擬的研究目標，盆地模擬是含油氣系統(tǒng)的定量研究工具。應(yīng)用盆地模擬技術(shù)實現(xiàn)含油氣系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)值模擬，已經(jīng)取得了很大進展。圈閉的形成和油氣的生成、運移、聚集等地質(zhì)作用過程的研究及油氣成藏關(guān)鍵時刻、展布范圍的確定等，完全需要利用盆地模擬技術(shù)進行重建與描述，含油氣系統(tǒng)的“四圖一表”與盆地模擬結(jié)果關(guān)系密切。只有按照盆地模擬的方法來研究含油氣系統(tǒng)，才能真正揭示含油氣系統(tǒng)內(nèi)的油氣成藏規(guī)律。

—論文發(fā)表專家—ED國學(xué)JK友志廁www.qikanwang,net3.4圈閉預(yù)探部署如何科學(xué)地用最少的鉆探工作量，高效率地發(fā)現(xiàn)油氣田，是評價圈閉預(yù)探水平的主要標準之一。對于一個新的勘探區(qū)帶，第一口預(yù)探井應(yīng)部署在圈閉最有利的部位，確保獲得工業(yè)油氣流，才能打開該區(qū)帶的勘探局面。但由于基礎(chǔ)資料欠缺、地質(zhì)認識水平低，新區(qū)勘探往往存在著較大風(fēng)險。即使通過地震資料發(fā)現(xiàn)了有利的圈閉，但也無法確定生油洼陷中烴源巖排出的油氣能否運移至此、圈閉能否聚集油氣成藏。要認識某一區(qū)帶有無勘探潛力，盆地模擬無疑是一種行之有效的方法和技術(shù)。通過二維盆地模擬，基本可以確定油氣的分布范圍，為預(yù)探井設(shè)計的指明方向，目前，盆地模擬的成果雖然還沒有能夠真正應(yīng)用到勘探部署中去，但對于新區(qū)預(yù)探井位的確定具有一定參考價值。盆地模擬不僅是拓展油氣勘探思維的一種研究方法，而且是提高油氣發(fā)現(xiàn)率的一種勘探技術(shù)。在我國，盆地模擬已經(jīng)同圈閉描述評價和油氣藏描述評價一起成為油氣綜合勘探方法的重要組成部分，通常也是井位綜合論證需要使用的技術(shù)方法之一［20］。4結(jié)語三十多年來，隨著油氣地質(zhì)理論、計算機技術(shù)與數(shù)值模擬方法的迅速發(fā)展，盆地模擬技術(shù)取得了長足的進展。在空間上，由一維模型發(fā)展成二維模型、三維模型；在相態(tài)上，由單相（流體）發(fā)展成

—論文發(fā)表專家—ED國學(xué)JK友志廁www.qikanwang,net二相（油、水或氣、水）、三相（油、氣、水），目前正朝著多組分方向發(fā)展；在功能上，從單一、簡單的模擬計算向地質(zhì)家綜合評價應(yīng)用平臺方向發(fā)展。盆地模擬技術(shù)為推動石油地質(zhì)定量化研究和提高油氣勘探效益發(fā)揮了巨大的作用，在21世紀仍然具有廣闊的發(fā)展前景，含油氣系統(tǒng)數(shù)值模擬、基于盆地動力學(xué)演化的全三維油氣盆地動態(tài)模擬系統(tǒng)、由大型勘探數(shù)據(jù)庫支持的盆地動態(tài)模擬系統(tǒng)、“人工干預(yù)界面”和“綜合評價”技術(shù)、盆地模擬數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)將是盆地模擬的主要發(fā)展方向[21-26]。隨著勘探技術(shù)的不斷進步，對含油氣盆地演化和油氣成藏機理的認識將大大加深，地質(zhì)模型和數(shù)學(xué)模型將更趨完善，盆地模擬技術(shù)也必將發(fā)展到一個嶄新的階段。參考文獻：吳沖龍，張洪年，周江羽.盆地模擬的系統(tǒng)觀與方法論[j].地球科學(xué)，1993，18（6）：741-747.石廣仁.油氣盆地數(shù)值模擬方法（第三版）[m].北京：石油工業(yè)出版社，2004：1-9.郭秋麟，米石云.盆地模擬原理方法[m].北京：石油工業(yè)出版社，1998：1-7.waplesdw.basinmodelling：howwellhavewedone?[a].induppenbeckersjandiliffeje.basinmodelling：practiceandprogress[c].thegeologicalsocietyspecial

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