石油地质学第九章讲稿.doc

第九章 地温场、地压场、地应力场与 油气藏形成的关系 提要 本章内容系90年代石油地质学重要进展之一,对现代油气勘探及综合研究有深远的指导意义。在阐明“三场”的基本概念及特点后,分别探讨流体压力封存箱、凝析气藏的形成与分布。 近十年来,国内外石油地质界注意到地温场、地压场、水动力场、地应力场、化学场、生物场等在油气藏形成分布中有着重要的控制作用。然而,大家对这些“场”及其相互关系的理解却颇有出入。冷静分析上述各种“场”的因果关系,易于辨识只有地温场、地压场、地应力场等“三场”系受地球内能控制,是地球内部能量以不同形式在地壳上的表现,因而是最本质的,其他场均系派生的。地球内部的热能通过导热率不同的岩石在地壳上显示出地温场;地球内部的重力能通过岩石圈反映为地压场;在地球自转过程中,受向心力与离心力的作用,物质分异并转动,在地壳上呈现出挤压、剪切、拉张等性质各异的地应力场。这“三场”相互之间彼此联系与影响。正是“三场”的作用,地壳上形成海盆、湖盆等各种水域,才衍生出水动力场;有了水体才有助出现化学场与生物场,后二者也相互联系和相互制约。以上各种场的相互关系应如图6-1所示。综合这些场的作用,在含油气盆地内才出现流体压力封存箱与油气系统等地质实体,后二者之间自然也互有联系和影响(图6-1)。 地温场 ↑┆ ↗化学场 地压场 →水动力场 ↑┆ ↘生物场 地应力场 流体压力封存箱 → 油气系统 图6-1 各种场及其与油气分布的关系 流体压力封存箱和油气系统都是90年代以来在国外石油地质界兴起的新概念、新理论、新方法,是石油地质学原理的重要进展,引起广大石油地质学家们的普遍关注。 第1节 地温场与古地温研究 一、地温场 地温场乃是地球内部热能通过导热率不同的岩石在地壳上的表现。在地表上层(深约20~130m)之下,地温随埋藏深度而有规律地逐渐增加,即每加深一定深度便升高一定温度。现将深度每增加100m所升高的温度,称为地温梯度(或地热增温率),以℃/100m表示。取得地下温度或地温梯度后,编绘等值线图,即可反映地温场的变化。 地球内部的热能可能来自地核里的热源,包括融熔岩浆、放射性元素蜕变、地热的辐射与对流、地壳变动时的颗粒摩擦热,以及渗透层内的放热化学反应等。 不同地区地温梯度不相同，这一方面与地下深处的地热源有关，另一方面与岩石的导热率有关。在同一热源下,导热率小的地区地温梯度较高。 近代板块构造学说强调沿巨大断裂系的热流及火山活动，沿沉积盆地的边界大断裂带常见分布许多地热点就是最好的证明。所以，沿着大断裂带常常出现高地温梯度。 在大陆边缘的三角洲沉积发育地区，也常常出现高地温梯度。 现今地温场可以通过钻井井温测量结果或大地热流值测试记录计算编图来研究。 取得真正的地下温度资料后,即可计算地温梯度 ×100 (6-1) 式中:—地温梯度,℃/100m; —在井深Hm处的井底地下温度,℃; —年平均地面温度,℃。 图6-2为我国大陆主要沉积盆地的大地热流值分布概貌,尽管有些盆地尚无测试记录,但也可反映出明显的规律:藏滇地区和东部沿海地区均接近喜马拉雅期构造活动强烈地带,呈高热流特征;西北塔里木等古老稳定陆块上的大型盆地,显示低热流值;介于其间的鄂尔多斯和四川等大型盆地热流值也表明了过渡性特征。图6-2还说明在同一大型盆地内,如渤海湾盆地断块翘倾使基岩埋深差异显著,隆起区与坳陷区热流值差别可达2-3倍。图中给出的各盆地平均热流值则反映了盆地深部的基本地热特征。 图6-2 中国大陆主要沉积盆地大地热流分布概貌 一般说来,地温梯度高有利于沉积岩中的有机质向油气转化,世界上许多大油田同高地温梯度带有关,生油窗埋深一般为2000~3000m或者更浅,例如欧洲北海盆地及我国的松辽、渤海湾等盆地;而地温梯度低(尤其是古地温梯度)或多次上升剥蚀则可延缓烃源岩的热成熟作用,如低地温的塔里木和准噶尔盆地,在5000m以下超深部石油仍可保持液态,阿尔及利亚哈西·迈萨乌德大油田的志留系黑色页岩油源则与长期上升延迟成熟有关。所以欲查明各沉积盆地不同地质时代沉积岩中原始有机质的成熟时期,必须研究这些沉积岩在地史上所经历的古地温。 二、古地温的测定 在地质历史上，岩层遭受褶皱、剥蚀以及岩浆活动，往往造成古、今地温的很大差别。因此，在地壳运动强烈的地区，用现今的地温梯度估价烃源岩中原始有机质的成熟度是不可靠的，应该尽可能恢复古地温，探求烃源岩经受的最高温度。在石油地