地質學

TSM盆地模擬原理方法與應用

徐旭輝，朱建輝，江興歌，等

摘要：目的：含油氣盆地模擬技術一直以來服務于定量油氣資源評價，為勘探家提供了一種合理評價決策的重要工具。隨著盆地模擬在勘探評價實踐中的廣泛應用，復雜的油氣地質條件對盆模技術提出從地質建模、模擬流程合理化，作用和要素定量模擬的科學化，以及區帶目標評價最優化等方面的更高要求。本文系統介紹了TSM盆地模擬技術、方法，以及在四川盆地川西坳陷的應用，給出一種基于盆地原型分析的確定性數值模擬軟件系統，提供給勘探家進行油氣資源評價和部署決策。方法：含油氣盆地模擬是在油氣地質的物理、化學原理基礎上，根據合理的算法來計算時空框架下盆地的結構、沉積充填和油氣生排運聚的動態演化，并給出油氣資源定量評價的軟件系統。TSM盆地模擬是從構造熱體制演化（T）類比建立不同世代盆地原型的基礎上，利用電子計算機對原型地質作用（S）和油氣物質響應（M）之間可能的各種方案和組合關系進行確定性的數值實驗，并開展原型并列迭加演化、盆地整體系統整合和油氣成藏動態模擬的技術。系統依據物理模擬和地球化學實驗分析等技術，建立適應不同地質作用和油氣響應條件的模擬模型庫；在盆地原型分析基礎上，動態組合適應性模擬模型，建立動態模擬流程，選擇合適的參數體系，開展包括埋藏史、熱史的地質作用演化模擬，并通過擬合地層溫度、烴源巖成熟度（Ro）等指標來調整模擬模型和參數，以得到合理的烴源巖演化的PVT條件；以此為約束邊界開展烴源巖的生排烴史、油氣運聚史等油氣響應模擬，揭示盆地范圍內油氣的動態演化過程，并給出盆地、區帶以及局部構造等不同級別的模擬資源量，以及油氣分布等結果，提供地質家進行勘探評價優選。結果：合理的地質模型和數學模擬模塊是 TSM 盆地模擬系統的基礎，并且依據地質演化選取合適模擬模塊，形成合理的模擬流程是TSM盆地模擬系統的關鍵。TSM盆地模擬系統由盆地分析系統、模擬系統和資源評價系統組成，其中模擬系統中提供了地質作用和油氣響應的模型庫，依據研究區盆地原型和油氣演化分析，選取合適的模擬模型，組建模擬計算流程，輸入與所選模擬模型相適應的數據體，開展動態定量模擬。川西坳陷原型演化的地質作用分析指出，印支—喜馬拉雅期龍門山推覆擠壓形成了被動大陸邊緣的邊緣拗陷原型盆地向前淵拗陷盆地原型的轉變；原型結構差異控制了由淺海相到湖坪、三角洲、沖積扇以及河流相沉積環境的演化，一方面形成了不同期烴源巖不同的品質和分布，另一方面多期前淵沉降控制了烴源巖的成熟和生烴演化。埋藏史和熱史模擬結果表明，主要烴源巖隨著不同時期前淵沉降中心的遷移變化，而形成不同時期、不同區域成熟演化過程的時序差異。如須三段烴源巖白堊紀末期的成熟—高成熟區域要較晚侏羅世—早白堊世時期往東遷移，同時向南北兩側分異；隨著后期前淵拗陷沉降效應影響，不同地區的須家河一段、三段、五段烴源巖先后經歷成熟—高成熟。地質作用模擬同時還給出制約不同層系烴源巖生排烴演化和天然氣運聚演化的邊界條件，如孔隙度、壓力和溫度等的演化。生烴史演化表明，須三段烴源巖在三疊紀末期—早白堊世早期開始大量生氣，而須五段大約在早白堊世末—晚白堊世早期進入大量生氣，須家河組3個主力烴源巖的累計生氣中心位置也存在明顯差異；累計生氣貢獻較大的為須一段和須三段烴源巖，占總生氣量的83%左右。綜合不同時期埋藏勢能差、生氣強度橫向差異以及儲層物性平面變化等因素，天然氣運移路徑和可能的聚集區域模擬表明，現今坳陷東部斜坡、中部次凹之間的低凸起以及東南斜坡是天然氣運聚的重要區域，總的須家河組資源量為2.2×1012m3，其中，成都與梓潼次凹之間的孝泉—豐谷構造帶資源量最高，南部安縣—鴨子河—大邑斷褶帶資源量次之。結論：應用表明，強調盆地原型迭加分析建模是TSM盆地模擬系統得到合理結果的基礎。在合理的地質模擬模型的驅動下，動態揭示“原型控源、迭加控藏”的油氣演化過程，是認識盆地演化規律、揭示成烴成藏過程、評價資源優選區帶的重要手段和方法。TSM盆地模擬不局限于如何描述地質要素的細節，而是通過反復擬合和調整模型，達到最優化模擬結果，提供地質家和勘探家作為正確評價的依據，從而提高油氣發現的成功率。

來源出版物：石油實驗地質,2017,39(6)：729-737

入選年份：2017