【學習】第六章熱史及生烴史分析(1)

1、整理ppt第六章第六章 盆地熱史和生烴史分析盆地熱史和生烴史分析一、地熱與油氣二、地溫場及沉積盆地的熱狀態(tài)三、沉積盆地熱史恢復的基本方法四、油氣生成基本理論五、含油氣盆地烴源巖評價六、油氣生成史的定量計算整理ppt一、地熱與油氣q 地溫是控制油氣生成和聚集的重要因素之一q 統(tǒng)計表明，油田儲量與熱流關(guān)系密切q 石油儲量與地溫梯度關(guān)系密切q 地熱對沉積盆地的成巖作用也具有很大的影響q 盆地的古地溫與盆地的沉降發(fā)育歷史有關(guān)q 地熱是沉積盆地向油氣盆地轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵因素。地熱與地質(zhì)時間的綜合就是沉積盆地的熱演化史整理pptq統(tǒng)計表明，油田儲量與熱流關(guān)系密切整理pptq石油儲量與地溫梯度關(guān)系密切地溫梯度：

2、石油儲量密度 天然氣儲量密度 比低值區(qū)高120倍 比低值區(qū)高28倍 中值區(qū)24 低值區(qū)500才起作用。熱對流出現(xiàn)的必要條件是地下水循環(huán)，只出現(xiàn)在有熱液活動的斷裂帶或火山活動區(qū)域。熱傳導是盆地內(nèi)熱傳遞的主要方式。q 地殼是由固態(tài)巖石組成的，故熱傳導是其主要方式。沉積盆地的熱能主要以傳導傳熱方式進行。由于溫度差的存在，熱量從溫度高的地方向溫度低的地方轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象稱為熱傳導。整理pptq 在沉積盆地的熱史研究中，對熱傳導往往作如下假設(shè)：在一個給定時間內(nèi)，地溫只沿垂直地表方向發(fā)生變化一定范圍內(nèi)（如同一巖層）的介質(zhì)是各向同性的固體，及在所有方向上以及點與點之間的溫度變化都是連續(xù)的整理ppt根據(jù)熱力學第二定

3、律：q一個密閉系統(tǒng)內(nèi)部的溫度差將隨著時間的推移而均一化設(shè)介質(zhì)的熱導率為k，則單位時間內(nèi)流過單位面積的熱流量（q）為：q-熱流強度，mw/m2 k-熱導率，w/(m.)dT/dZ-溫度梯度（地溫梯度）， /km單位時間內(nèi)通過地殼和盆地單位橫截面積的單位時間內(nèi)通過地殼和盆地單位橫截面積的熱量，稱為大地熱流（強度）熱量，稱為大地熱流（強度）dZdTkq整理ppt2、大地熱流 大地熱流在單位時間內(nèi)以熱傳導方式從地球表面單位面積散失的熱流量 按照前述假設(shè)，并定義從內(nèi)部往外流的大地熱流是正值，觀察點在地史中某一時刻的大地熱流值為：dZdTktQ)(Q(t)-某一時刻(t)的大地熱流，mw/m2 k-熱導率

4、，w/(m.)dT/dZ-垂向溫度梯度， /km整理ppt 根據(jù)一維穩(wěn)態(tài)熱傳導的原理，在地史中某一時刻的地溫場可看作穩(wěn)定的地溫場，即通過巖石介質(zhì)各點的大地熱流量是相等的。因此對于給定地區(qū)，或平面上的某一井點，可以根據(jù)垂向熱流相等的原則來處理地熱問題。不同地區(qū)的熱流值不同，并隨著地史演變而變化。這是地史模擬中必須遵循的原則。 現(xiàn)今的大地熱流值是通過測定地殼不同深度的溫度和測量段內(nèi)各種巖性的熱導率求取的。整理ppt對于巖性差別較大的層狀巖層地區(qū) dT/dZ是變化的。由于穿過所有水平巖層的熱流相等，深度為Z處的溫度為：Z-地下埋深，kmT(Z)-為Z點的溫度，Ts-外推的地表溫度， k-Z深度的熱導

5、率，W/(m. )Ts、Q可以根據(jù)測點的溫度、深度和熱導率按照最小二乘法求得。kZQTsZTtkdZQTsZTZ)()()(0整理ppt整理ppt3、巖石的熱導率定義：單位時間內(nèi)流過單位面積的熱量與地溫梯度之比。 k熱導率，W/(m.k)或W/(m.)Q*-熱量,mJdT/dZ-溫度梯度， /kmA-面積，m2; t-時間，stAdZdtQk*整理pptv不同巖石和介質(zhì)具有不同的熱導率。v巖石熱導率與巖石的成分、結(jié)構(gòu)、含水性、溫度和壓力。v層狀巖石的熱導率具有各向異性的特征，順層面熱導率大于垂直方向。v孔隙度和含水量對巖石熱導率有較大影響。整理pptv在沉積盆地熱史分析中不能用現(xiàn)今熱導率取代地

6、史過程中的熱導率孔隙度和含水量隨地質(zhì)時期不同而在變化。 k(Z)=(kf). (ks) 1- k(Z)-任一深度Z的熱導率，W/(m.） kf-孔隙流體的熱導率，W/(m.） ks-骨架顆粒的熱導率，W/(m.） -地下孔隙介質(zhì)的孔隙度，由埋藏 史分析得到整理ppt整理ppt對于層狀巖石，單層內(nèi)部的熱導率可以看作各向同性的，但層之間差別較大。根據(jù)一維穩(wěn)態(tài)熱傳導原理，同一時刻盆地中某一點自下而上的熱流應(yīng)該是個定值。 Q=ki . (dT/dZ)因此，同一時間、同一地點地溫梯度的縱向變化主要由巖石的熱導率的不同引起。根據(jù)地溫梯度可以求出熱導率：并聯(lián)和串聯(lián)兩種方式整理ppt4、地溫梯度G=(Tz-T

7、s)/(Z-h*)*1000G地溫梯度，/ kmZ-測溫點的深度，kmTz-地下深度為Z處的溫度Ts-地表恒穩(wěn)帶的溫度 h*-地表恒穩(wěn)帶的深度可以用油井的測溫資料求現(xiàn)今地溫梯度，但要校正整理ppt整理ppt（三）沉積盆地的熱狀態(tài)整理ppt整理ppt整理ppt整理ppt整理ppt整理pptv熱史的恢復就是恢復地質(zhì)歷史時期中的古地溫場v熱史分析的基礎(chǔ)是地史模型 地球化學方法v恢復熱史的方法 地球熱力學方法 上述兩種方法的結(jié)合三、沉積盆地熱史恢復的基本方法整理pptv地球化學法：也稱溫標法。根據(jù)地質(zhì)溫度計熱史模型計算熱史。v地球熱力學方法：采用熱力學模型（如 Mckenzie 法，F(xiàn)lavey法）對

8、熱史進行計算，但其結(jié)果往往沒有辦法進行檢驗。在有些地方不同的熱史模型甚至得出的結(jié)論相反。但在缺乏現(xiàn)今地溫資料的地區(qū)仍然有意義。v結(jié)合法是反演技術(shù)，即根據(jù)已知的盆地今地溫，反演出該盆地的熱流史和地溫史，并要求其與地球化學資料（如Ro等）相符。整理ppt地球化學方法恢復古地溫地球化學方法恢復古地溫q地質(zhì)溫度計和溫標：對溫度敏感，受溫度作用后的結(jié)果是不可逆的，某一物化性質(zhì)僅受溫度控制且溫度范圍較寬，在巖石中分布廣泛。 鏡質(zhì)體反射率Ro 固體瀝青反射率 自生成巖礦物 常用的溫標： 礦物包裹體 磷灰石裂變徑跡 生物標志物異構(gòu)化 牙形石色變指數(shù)整理ppt 鏡質(zhì)體反射率法（和固體瀝青反射率）最大溫度模型Ro

9、-TTI關(guān)系模型化學動力學模型整理pptq最大溫度模型 影響沉積物有機質(zhì)成熟度的兩個因素時間和溫度中，加熱時間的影響是有限的。故Ro是經(jīng)歷的最高溫度的單一函數(shù)，加熱時間可以忽略。 指數(shù)關(guān)系： Ro=a exp(bTmax) a , b-待定系數(shù)，不同地區(qū)取不同值 Tmax經(jīng)歷過的最大地溫，Baker,Pawlewiczmax-1.2)李雨梁（1990）: max)整理ppt楊萬里（1984）整理ppt運用Ro、埋藏點的受熱時間，獲得經(jīng)受的古溫度的圖版整理pptqRo-TTI關(guān)系模型 t-地層埋藏時間，Ma T(t)-地層經(jīng)歷的溫度史， 在化學反應(yīng)中，溫度每增加10 ，反應(yīng)速度約增加1倍 在固定

10、的溫度范圍內(nèi)，時間長短對反應(yīng)結(jié)果有影響。dtTTIttT010105)(2整理ppt整理ppt整理ppt Welte和Yukler(1981):石廣仁等(1989,1996)認為在不同地區(qū)或不同地層中，Ro和TTI有不同關(guān)系。整理ppt Easy%Ro 模型（化學動力學模型）： Burnham 和 Sweeney （1989） 提出了鏡質(zhì)體反射率Ro 計算的化學動力學模型，其反應(yīng)活化能采用頻帶分布，即將Ro的成熟過程視作為若干個平行反應(yīng)，并通過實測數(shù)據(jù)建立了Ro與降解率之間的關(guān)系（VITRIMAT模型）。1990年進行了簡化改進，稱 Easy%Ro 模型。 Ro = exp（-1.6 + 3.

11、7 * Fk） 其中，F(xiàn)k 第K個埋藏點化學動力學反應(yīng)程度（降解率） qEasy%Ro 模型（化學動力學模型）整理ppt )/()(exp1111201kkkkikikiikTTttIIfF式中，fi 第 i種反應(yīng)的權(quán)系數(shù)，I = 1， 2，。，20； Iik 見下式； tk 某地層底界的第k個埋藏點的埋藏時間，Ma； Tk 某地層底界的第k個埋藏點的古溫度，0C。整理ppt 式中，A 頻率因子，其值為1*1013S-1 Ei 活化能，kcal/mol； R 氣體常數(shù)，1.986cal/（mol*K）； a1，a2，b1，b2為常數(shù)。 2)/( 1)/(2)/( 1)/(1)/exp(22bR

12、TEbRTEaRTEaRTERTEATIkikikikikikik整理pptq Ro法正演熱史的過程q 重建地層埋藏史（包括剝蝕史）q 給定地溫史（地溫梯度史或熱流史），結(jié)合埋藏史算出各地層的古地溫場q 利用上述三個模型之一，計算各層的Ro史（理論Ro史）q 用實測地層現(xiàn)今Ro和理論Ro（現(xiàn)今點）進行對比。如結(jié)果擬和很好，則認為給定的地溫史為實際經(jīng)歷地溫史。否則，重復b) ,c)直到符合為止。整理ppt整理ppt 磷灰石裂變徑跡（AFT)q 基本原理整理pptv裂變徑跡。通過一定的方法可在不同顯微鏡下觀察到。v裂變徑跡的穩(wěn)定性和連續(xù)性與238U含量成正比由于沉積盆地的形成時間小于238U的半衰

13、期6.991017年），238U含量是穩(wěn)定的同一巖石樣品中徑跡形成速率為常數(shù)。v裂變徑跡在不斷形成，不同的徑跡產(chǎn)生于熱史的不同階段?？芍亟ㄝ^精確的熱史。v磷灰石的徑跡具有退火特性。退火溫度范圍：50125。整理pptq AFT參數(shù)及其熱史意義q 裂變徑跡年齡 隨著埋深的增加及裂變徑跡退火程度的增加，徑跡年齡逐漸減小。整理ppt整理pptq 平均裂變徑跡長度 隨埋深加大：平均徑跡長度減小q 徑跡長度分布：范圍變大，標準偏差增大整理pptqAFT退火動力學模型整理pptq利用AFT模擬熱史整理ppt3、礦物包裹體分析法q 礦物包裹體q 礦物包裹體的描述參數(shù)：氣/液比、大小、顏色、形態(tài)、分布、數(shù)量。

14、q 包體測溫的均一化方法（一般需要進行壓力校正）q 劉德漢統(tǒng)計： 進入生油窗80，石油大量生成100140 ，凝析油140180 ，干氣160250 整理pptq 應(yīng)用包裹體恢復古地溫的幾個條件q 包裹體在成巖過程中形成的相對時間q 含包裹體巖石所經(jīng)歷的埋藏史和構(gòu)造史q 包裹體中流體的相態(tài)、成分、壓力溫度性質(zhì)4、粘土礦物轉(zhuǎn)化法5. 牙形石色變指數(shù)法整理ppt地球熱力學方法恢復熱史地球熱力學方法恢復熱史只考慮熱傳導的Mckenzie法-適用于拉張型盆地整理ppt2、Falvey法-適用于拉張型盆地和擠壓型盆地，考慮了熱傳導和對流兩種因素整理ppt整理ppt結(jié)合法結(jié)合法 -已知今熱流、今地溫，在選

15、取一定的構(gòu)造已知今熱流、今地溫，在選取一定的構(gòu)造演化模型后，求古熱流（演化模型后，求古熱流（反演技術(shù)反演技術(shù)）求取今熱流求取今熱流用假定的古、今熱流因子，求用假定的古、今熱流因子，求古熱流古熱流求古地溫求古地溫用溫標（用溫標（Ro）檢驗古地溫，確）檢驗古地溫，確定最佳古、今熱流關(guān)系因子定最佳古、今熱流關(guān)系因子用最佳的古、今熱流因子求古用最佳的古、今熱流因子求古熱流、古地溫熱流、古地溫整理ppt求取今熱流某埋藏點的今熱流：Q0= K0 G0Q0_-該點今熱流，mW/m2 K0該點以上所有地層熱導率的平均值, W/(m.） G0該點現(xiàn)今平均地溫梯度, /km2、今古熱流的關(guān)系整理ppt整理ppt3、古地溫計算整理ppt