地质学

TSM盆地模拟原理方法与应用

徐旭辉，朱建辉，江兴歌，等

摘要：目的：含油气盆地模拟技术一直以来服务于定量油气资源评价，为勘探家提供了一种合理评价决策的重要工具。随着盆地模拟在勘探评价实践中的广泛应用，复杂的油气地质条件对盆模技术提出从地质建模、模拟流程合理化，作用和要素定量模拟的科学化，以及区带目标评价最优化等方面的更高要求。本文系统介绍了TSM盆地模拟技术、方法，以及在四川盆地川西坳陷的应用，给出一种基于盆地原型分析的确定性数值模拟软件系统，提供给勘探家进行油气资源评价和部署决策。方法：含油气盆地模拟是在油气地质的物理、化学原理基础上，根据合理的算法来计算时空框架下盆地的结构、沉积充填和油气生排运聚的动态演化，并给出油气资源定量评价的软件系统。TSM盆地模拟是从构造热体制演化（T）类比建立不同世代盆地原型的基础上，利用电子计算机对原型地质作用（S）和油气物质响应（M）之间可能的各种方案和组合关系进行确定性的数值实验，并开展原型并列迭加演化、盆地整体系统整合和油气成藏动态模拟的技术。系统依据物理模拟和地球化学实验分析等技术，建立适应不同地质作用和油气响应条件的模拟模型库；在盆地原型分析基础上，动态组合适应性模拟模型，建立动态模拟流程，选择合适的参数体系，开展包括埋藏史、热史的地质作用演化模拟，并通过拟合地层温度、烃源岩成熟度（Ro）等指标来调整模拟模型和参数，以得到合理的烃源岩演化的PVT条件；以此为约束边界开展烃源岩的生排烃史、油气运聚史等油气响应模拟，揭示盆地范围内油气的动态演化过程，并给出盆地、区带以及局部构造等不同级别的模拟资源量，以及油气分布等结果，提供地质家进行勘探评价优选。结果：合理的地质模型和数学模拟模块是 TSM 盆地模拟系统的基础，并且依据地质演化选取合适模拟模块，形成合理的模拟流程是TSM盆地模拟系统的关键。TSM盆地模拟系统由盆地分析系统、模拟系统和资源评价系统组成，其中模拟系统中提供了地质作用和油气响应的模型库，依据研究区盆地原型和油气演化分析，选取合适的模拟模型，组建模拟计算流程，输入与所选模拟模型相适应的数据体，开展动态定量模拟。川西坳陷原型演化的地质作用分析指出，印支—喜马拉雅期龙门山推覆挤压形成了被动大陆边缘的边缘拗陷原型盆地向前渊拗陷盆地原型的转变；原型结构差异控制了由浅海相到湖坪、三角洲、冲积扇以及河流相沉积环境的演化，一方面形成了不同期烃源岩不同的品质和分布，另一方面多期前渊沉降控制了烃源岩的成熟和生烃演化。埋藏史和热史模拟结果表明，主要烃源岩随着不同时期前渊沉降中心的迁移变化，而形成不同时期、不同区域成熟演化过程的时序差异。如须三段烃源岩白垩纪末期的成熟—高成熟区域要较晚侏罗世—早白垩世时期往东迁移，同时向南北两侧分异；随着后期前渊拗陷沉降效应影响，不同地区的须家河一段、三段、五段烃源岩先后经历成熟—高成熟。地质作用模拟同时还给出制约不同层系烃源岩生排烃演化和天然气运聚演化的边界条件，如孔隙度、压力和温度等的演化。生烃史演化表明，须三段烃源岩在三叠纪末期—早白垩世早期开始大量生气，而须五段大约在早白垩世末—晚白垩世早期进入大量生气，须家河组3个主力烃源岩的累计生气中心位置也存在明显差异；累计生气贡献较大的为须一段和须三段烃源岩，占总生气量的83%左右。综合不同时期埋藏势能差、生气强度横向差异以及储层物性平面变化等因素，天然气运移路径和可能的聚集区域模拟表明，现今坳陷东部斜坡、中部次凹之间的低凸起以及东南斜坡是天然气运聚的重要区域，总的须家河组资源量为2.2×1012m3，其中，成都与梓潼次凹之间的孝泉—丰谷构造带资源量最高，南部安县—鸭子河—大邑断褶带资源量次之。结论：应用表明，强调盆地原型迭加分析建模是TSM盆地模拟系统得到合理结果的基础。在合理的地质模拟模型的驱动下，动态揭示“原型控源、迭加控藏”的油气演化过程，是认识盆地演化规律、揭示成烃成藏过程、评价资源优选区带的重要手段和方法。TSM盆地模拟不局限于如何描述地质要素的细节，而是通过反复拟合和调整模型，达到最优化模拟结果，提供地质家和勘探家作为正确评价的依据，从而提高油气发现的成功率。

来源出版物：石油实验地质,2017,39(6)：729-737

入选年份：2017