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油藏地球物理九、盆地流体与定量模拟本章重点•本章的重点就是要让同学了解盆地流体的性质及其和油藏之间的关系。盆地流体与定量模拟盆地流体概述盆地流体构成及循环样式盆地地层压力系统分析盆地流体输导系统分析盆地流体活动示踪分析盆地流体活动模拟盆地流体动力学与成藏动力学综合研究第一部分盆地流体概述INTRODUCTIONTOBASINFLUID一、盆地流体（basinfluid）定义盆地流体：是沉积盆地内占据和通过沉积物孔隙空间而流动的任何流体。孔隙空间可以是原生的(粒间)，次生的(成岩演化期溶解或化学反应)或由断裂和裂缝作用所致。地流体(Geofluid)一词首次在1993年5月在英国丹佛举行的“93地流体”会议上正式使用，它包括了通过地下岩石流动的所有流体。盆地流体动力学可以理解为在沉积盆地范围内，通过对温度场、压力场和化学场等各种物理、化学场的综合研究，在流体输导网络的格架下，再现盆地流体内运动过程及其活动规律的多学科综合研究体系。二、盆地流体研究内容沉积盆地包括“沉积骨架”和“孔隙流体”。由于传统理论和技术条件上的影响和限制，地质学家仍然把固体岩石作为研究重点，普遍侧重于沉积盆地的“骨架”特征分析，而对处于“岩石骨架”孔隙中的流体研究较少，更缺乏系统的理论基础。但是沉积盆地作为一个动力学演化的整体(Allen，1994)，随着盆地不断演化，地层流体产生流动，它是盆地演化过程中重要的组成部分，尤其是潜在的热和质的传输能力，对各类矿藏的形成、聚集具有关键的控制作用。因此，盆地流体历史分析(FluidHistoryAnatysis，FHA)被认为是沉积盆地分析的重要组成部分，也是油气勘探的重要手段之一(Eadington等，1991)。沉积层包括多孔隙连续体，其中各种流体的集合在三维空间和一维时间上构成一个连续的流体场。开放体系——有外界流体的介入或流体的输出封闭体系——没有外界流体的介入或流体的输出研究关键是流体场的演化历程研究内容包括流体温度场、压力场、化学场和流体场及其演化特征。1、流体温度场流体温度场研究深部基岩热传递、放射性热和局部热对流的综合作用。流体是热能最直接的载体，温度场在一定程度上反映了流体的流动特征，控制了流体化学组成的变化，以及水—岩反应的进程和速率。（1）现今温度测试钻井直接测试（包括DST、RFT等）地表热流值测量（2）古温度测试流体包裹体测温其他地球化学参数判断如Ro法、色标法、磷灰石裂变径迹法等计算机模拟计算2、流体压力场流体压力场研究盆地内流体压力以及构造应力的综合作用。流体压力场是盆地内流体运移运移的主要驱动力，控制了流体运移方向和速率。（1）现今压力测试钻井直接测试（包括DST、RFT、完井试油资料等）测井曲线计算根据声波时差曲线计算根据电阻率曲线计算地震资料计算根据地震层速度计算二、盆地流体研究内容2、流体压力场（2）古压力场识别流体包裹体资料计算；计算机模拟计算；在泥岩压实成岩史、干酪根生烃史和超压形成机理及分布研究的基础上，应用泥岩压实和干酪根热降解成烃理论，根据超压形成的作用机理，建立地下流体的连续方程和质量守恒方程来恢复地史时期古压力场的演化史。二、盆地流体研究内容3、流体化学场流体化学场研究流体的化学组成、流体成因、流体与岩石骨架之间的离子迁移水一岩作用产生的无机和有机成岩变化及其随时间的演化。二、盆地流体研究内容3、流体化学场(1)流体化学场特点a.含油气沉积盆地流体化学场在剖面上具有明显的分带性。流体化学场在剖面上的分带性是由于在沉积盆地的演化过程中，影响流体化学组成、性质的各种因素对流体的影响能力随着埋深的增加发生阶段性的变化,如粘土矿物的脱水作用、泥岩压实排水作用、有机质的成烃作用都具有明显的阶段性。b.流体化学场在平面上具有明显的分区性。其原因在于沉积盆地水文体制和局部水文动力单元性质是控制地下流体成因的关键因素。Galloway(1985)曾将沉积盆地水文体制划分为大气水、压实水和温压水(thermobaricwater)三种类型，它们具有不同的来源和化学特征。3、流体化学场(2)流体化学场研究方法成岩自生矿物序列的岩石学研究、同位素组成及地质年代学分析、流体包裹体的测定以及有机质向烃类转化作用研究和有机岩石学研究均是恢复地下流体化学场的重要手段和方法。4、流体场流体场的核心是水动力场，地层水作为地下流体的主体，其水文体制、流动型式在很大程度上影响着流体的运移、聚集特征，但在含油气沉积盆地中烃类的生成、运移作用导致的超压的形成，流体组成的改变以及对流体运移通道的属性的影响也是不容忽视的影响因素。第二部分盆地流体类型及循环样式BASINFLUIDCONSTITUTEANDTRANSPOTATIONPATTERN盆地流体类型及循环样式一、盆地流体构成二、盆地流体流动的驱动机制三、盆地流体循环样式一、盆地流体构成盆地流体来源：包括大气水的下渗作用（天水的渗流）地层压实作用（孔隙水）矿物转化脱水（晶间水和晶格水）烃类的生成作用（有机物裂解）高温高压岩石流变作用盆地深部流体的侵入作用二、盆地流体流动的驱动机制1.压力驱动—压力流压力流：发生在高压与低压之间即沿压力梯度的流体流动。最重要的驱动力包括:沉积压实、浮力、重力和构造应力。流动看成是水力梯度的反映。三、盆地流体循环样式重力和地形驱动样式压实和超压体系驱动样式热驱动样式构造应力驱动样式地震驱动样式第三部分盆地地层压力系统分析ANALYSISONFORMATIONPRESSURESYSTEM盆地地层压力系统分析一、地层压力的分类二、异常地层压力分布三、异常超压成因机制四、异常低压（负压）成因机制一、地层压力的分类通常异常地层压力的分类主要指标：地层压力梯度：单位长度内随深度的地层压力增量，单位为psi／m或Mpa/km压力系数：实际地层压力与静水压力之比。压力系数压力分类原苏联分类方案埃克森公司分类方案国内专家的分类方案异常低压0.8低压0.8~1.01.00.96常压1.0~1.051.0~1.27096~1.06过渡带1.05~1.31.27~1.51.06~1.38超压1.3~2.01.5~1.731.38强超压2.01.73~1.96异常压力分类表二、异常地层压力的分布异常超压盆地分布异常低压盆地分布三、异常超压成因机制Swarbrick和Osborne（1998）将超压形成机制划分为三类：与应力有关的流体体积增大流体运动和浮力与应力有关的成因机制不均衡压实作用——垂向负载应力构造应力——侧向挤压应力四、异常低压（负压）成因机制抬升和上覆地层的剥蚀不同热效应地下水流动的不平衡封闭层的渗漏岩石扩容作用浓差作用抬升和上覆地层的剥蚀当处于封闭状态的深埋岩石由于抬升和上覆地层的剥蚀作用使其埋深变浅，地层温度相应下降，随着温度的降低孔隙流体体积减小，从而使孔隙压力下降。第四部分盆地流体输导系统分析ANALYSISONCONDUITSYSTEMOFBASINFLUIDFLOW盆地流体输导系统分析一、输导要素及其特征二、流体压裂及其特征三、输导系统特征四、典型实例分析一、输导要素及其特征作为流体流动通道的输导单元主要有：高孔渗砂体不整合面断层或裂缝体系二、流体压裂及其特征-超压盆地幕式流体活动的主要输导通道流体压裂的表征流体压裂的影响因素流体压裂的成因机制三、输导系统特征构造脊与输导脊烃类流体输导概念模型四、典型实例分析松辽盆地辽西凹陷东营凹陷莺歌海盆地第五部分盆地流体活动示踪分析ANALYSISTRACINGONBASINFLUIDFLOW盆地流体活动示踪分析一、地球物理识别方法二、地层水化学示踪三、有机地球化学方法示踪四、流体包裹体示踪五、流体场动态模拟示踪