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《西北大学》 2011年
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库车前陆盆地流体动力特征、演化及在油气成藏中的作用

张凤奇  
【摘要】:前陆盆地经历了强烈的构造挤压作用,在构造强烈活动期构造应力场对流体压力场具有强烈的改造作用,这使得前陆盆地的流体动力组成、演化及分布都非常复杂,导致在此背景下对油气运移、成藏规律认识尚需深化。位于天山南部的库车前陆盆地,在喜马拉雅晚期经历了天山强烈的构造挤压作用,是分析前陆盆地流体动力与油气成藏关系的理想地区。本文以库车前陆盆地为重点解剖对象,通过开展其主要成藏时期内流体动力演化、分布特征及与油气运移、成藏方面的研究,以期更进一步认识前陆盆地油气运移、成藏规律。 本文综合运用钻井、测井、录井、分析测试等基础资料和前人研究成果,首先分析前陆盆地多因素影响下异常高压的成因机制,创新性提出真实地层条件(半封闭条件)下构造挤压产生流体增压的定量评价新模型,运用有限元数值模拟、多因素综合评价等方法技术,定量评价古、今构造挤压引起的流体压力增高幅度。以古、今地层压力等直接证据作为约束条件,运用数值模拟分析技术,恢复不同地质时期的沉积型超压。在流体压力演化恢复基础上,进一步计算出不同时期的气势(梯度)分布;根据已知油气分布和成藏时期研究结果,分析关键成藏时期流体动力与油气成藏的关系,预测了有利勘探区域,最后从整体上探讨了前陆盆地流体动力作用下的油气成藏模式,及应关注的重点问题。 研究认为,(1)库车前陆盆地储层中异常高压是在欠压实作用的基础上,由于后期构造挤压、超压传递等作用的加强下形成的。欠压实作用对储层超压的贡献不同地区有所不同,克拉苏地区一般为15%-30%;迪那地区、大北地区一般为4%-22%;(2)实际地层条件下构造挤压引起流体增压除与侧向挤压应力强度、埋深有关外,还与引起流体增压系统本身的封闭能力有关,且与之呈正比关系。库车前陆盆地喜马拉雅晚期构造挤压最为强烈,构造挤压增压作用最为明显,而构造挤压增压幅度在不同构造部位差别较大,克拉苏地区最大,克深地区、东秋地区次之,大北地区、迪那地区增压幅度较小,塔北隆起构造挤压基本没有引起流体增压;(3)前陆盆地流体动力在不同时期变化明显,喜马拉雅晚期的强烈构造挤压作用后,垂向上气势梯度整体上变大,普遍增大1-2倍,极大地增强了垂向运移的流体动力;平面上气势梯度大部分地区变大,局部变小,平面上气势梯度的变大或变小分别增强或减弱侧向上油气运移的动力。整体上构造强烈活动期流体动力达到最强,流体流动也最为活跃;(4)强烈构造挤压后,前陆盆地不同构造部位具有不同的运移、聚集特征。对于强烈挤压区,强烈构造挤压使得相对低势区的断裂带处常为岩层中流体的汇聚区,同时垂向上油气运移的动力也得以大幅度增强,断裂带处汇聚的流体便沿构造挤压后的开启断裂快速向上部盐下砂体侧向充注,最终在构造挤压背景下砂体内的相对低势区形成聚集。对于弱挤压区,油气主要沿砂体和不整合面在较强流体动力作用下发生侧向运移,最终在砂体内的相对低势区形成聚集;(5)晚期流体动力对前陆盆地油气分布具有重要控制作用。晚期流体动力控制油气成藏和定位;晚期流体动力的低势背景和运移指向上低势梯度控制成藏;强运移动力极大地提高了油气运移指向区油气的聚集效率。
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