第十一章 盆地分析在能源資源中的應(yīng)用

沉積盆地分析主講：杜振川研究生課程沉積盆地分析第十一章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(huì)能源需求的推動(dòng)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(jī)物和水，當(dāng)其祝降到一定深度后，在壓實(shí)和地溫場(chǎng)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)用第一節(jié)盆地分析與油氣資源研究

在油氣勘查工作中，從戰(zhàn)略性遠(yuǎn)景研究到油氣的找尋過程中，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(cè)基礎(chǔ)上，可較早地確定上述問題的基本輪廓；對(duì)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)用第一節(jié)盆地分析與油氣資源研究

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(jìn)入油氣窗范圍，在適當(dāng)溫度間隔下形成油氣。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)用第一節(jié)盆地分析與油氣資源研究

2、研究經(jīng)源巖的性質(zhì)及其生烴潛力美國(guó)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(guó)洛杉磯盆地的實(shí)例，根據(jù)實(shí)際情況模式化的剖面表明烴源巖沉降到恰當(dāng)深度時(shí)，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)用第一節(jié)盆地分析與油氣資源研究

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(shí)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(guó)東部和西部盆地找尋油氣的最重要經(jīng)驗(yàn)之一，是判斷和發(fā)現(xiàn)富生經(jīng)凹陷，因?yàn)楦簧鸁N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(guó)的石油勘探家早就提出過“源控論”的觀點(diǎn)，近期并做了進(jìn)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(yíng)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(yíng)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勘查中的應(yīng)用第一節(jié)盆地分析與油氣資源研究

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?yàn)槁∑鸬母唿c(diǎn)可能是油氣聚集的部位。第一節(jié)盆地分析與油氣資源研究

4、研究生、儲(chǔ)、蓋層在地層格架中的配置關(guān)系以及對(duì)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(chǔ)層、蓋層和圈閉等基本要素以及這些要素的時(shí)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(cè)技術(shù)可以在不同類型盆地中建立等時(shí)地層格架，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行沉積體系域、沉積體系和相構(gòu)成單元的研究以及精細(xì)的制圖，將會(huì)闡明生、儲(chǔ)、蓋的空間配置關(guān)系，并能預(yù)測(cè)不同類型的儲(chǔ)集體。沉積盆地構(gòu)造史的研究，則對(duì)圈閉的形成及其與油氣運(yùn)移、充注過程的進(jìn)行匹配。第一節(jié)盆地分析與油氣資源研究

4、研究生、儲(chǔ)、蓋層在地層格架中的配置關(guān)系以及對(duì)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(chǔ)量，成為我國(guó)石油供給第一大主力產(chǎn)油工業(yè)基地。在大慶長(zhǎng)垣為中心形成了世界級(jí)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。第一節(jié)盆地分析與油氣資源研究

4、研究生、儲(chǔ)、蓋層在地層格架中的配置關(guān)系以及對(duì)成藏至關(guān)重要的圈閉條件大慶長(zhǎng)垣區(qū)有利成藏要素的匹配關(guān)系第一節(jié)盆地分析與油氣資源研究

4、研究生、儲(chǔ)、蓋層在地層格架中的配置關(guān)系以及對(duì)成藏至關(guān)重要的圈閉條件大慶長(zhǎng)垣的剖面圖第十一章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(chǎng)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(shí)間上都具有規(guī)律性的分布。在時(shí)間上，我國(guó)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(jì)和新近紀(jì)。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(jì)和新近紀(jì)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(yuǎn)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(shí)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(duì)煤聚集的控制作用，圈定富煤?jiǎn)卧?/p>

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)用第二節(jié)盆地分析與煤資源研究一、富煤帶及富煤?jiǎn)卧?/p>

富煤?jiǎn)卧蔷勖痕晗莼蚓勖号璧刂型粫r(shí)間單元內(nèi)聚煤作用相對(duì)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(gè)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)用第二節(jié)盆地分析與煤資源研究一、富煤帶及富煤?jiǎn)卧沸屡璧赝跫覡I(yíng)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)用第二節(jié)盆地分析與煤資源研究一、富煤帶及富煤?jiǎn)卧刂坪Ｖ萁M煤層分布的主要因素有如下兩個(gè)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(chǎng)所。河道之間或河道邊緣的濕地沼澤化、淺湖淤?zèng)]和河道廢棄都可能轉(zhuǎn)化為持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)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)用第二節(jié)盆地分析與煤資源研究一、富煤帶及富煤?jiǎn)卧獩_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)用第二節(jié)盆地分析與煤資源研究一、富煤帶及富煤?jiǎn)卧?）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(dòng)相對(duì)穩(wěn)定時(shí)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化過程中，各階段的古環(huán)境配置受古構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，特別是盆緣斷裂活動(dòng)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)用第二節(jié)盆地分析與煤資源研究一、富煤帶及富煤?jiǎn)卧?、富煤?jiǎn)卧?/p>

富煤?jiǎn)卧菏侵竿幻簩酉鄬?duì)較厚而穩(wěn)定分布的部分，空間常有一定的形態(tài)。富煤?jiǎn)卧娜Χㄊ前锤髦饕簩臃謩e進(jìn)行，并根據(jù)煤層發(fā)育的厚度確定富煤?jiǎn)卧妮喞?。聚煤盆地?nèi)同一沉積體系單元或體系域單個(gè)可包含多個(gè)富煤?jiǎn)卧?，這些富煤?jiǎn)卧矫嬲共紭邮矫黠@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)用第二節(jié)盆地分析與煤資源研究一、富煤帶及富煤?jiǎn)卧?、富煤?jiǎn)卧虼?，?yīng)用層序地層分析方法建立地層格架，劃分各級(jí)層序地層單元，重建沉積體系域，確定富煤?jiǎn)卧纬蓷l件，預(yù)測(cè)盆地內(nèi)富煤?jiǎn)卧姆植?。第二?jié)盆地分析與煤資源研究

二、海平面變化對(duì)聚煤作用的控制1）可容空間對(duì)泥炭聚集的影響

泥炭堆積只有在可容空間的增長(zhǎng)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(zhǎng)速度超過泥炭的形成速度，那么泥炭沉降就會(huì)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(zhǎng)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(huì)破壞植物的生長(zhǎng)。第二節(jié)盆地分析與煤資源研究

二、海平面變化對(duì)聚煤作用的控制2）可容空間對(duì)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(duì)聚煤作用的控制2）可容空間對(duì)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(zhǔn)面下降，甚至低于地下水面，大面積的侵蝕和沖積河道對(duì)沉積物進(jìn)行改造，泥炭不能堆積，僅在局部低洼地帶可能有孤立的、相對(duì)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(duì)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(duì)聚煤作用的控制2）可容空間對(duì)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(zhǔn)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(duì)聚煤作用的控制3）在層序地層格架中預(yù)測(cè)煤層的形成和幾何形態(tài)在層序的三個(gè)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(zhǎng)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(duì)聚煤作用的控制3）在層序地層格架中預(yù)測(cè)煤層的形成和幾何形態(tài)

在近海環(huán)境中，相對(duì)海平面的下降提供海岸向海方向進(jìn)積，河流下切，形成層序邊界和低水位中的沖積體系，即基準(zhǔn)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(duì)海平面緩慢上升的低位楔沉積時(shí)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(duì)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(duì)海平面的持續(xù)上升，含煤巖系向外擴(kuò)展，可形成厚度較大的煤層，但是隨后的相對(duì)海平面快速上升，可容空間快速增長(zhǎng)，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(duì)聚煤作用的控制3）在層序地層格架中預(yù)測(cè)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)定的近海環(huán)境，海岸平原的全面進(jìn)積作用使高水位期可形成相對(duì)較厚而孤立的含煤巖系。