TSM盆地模擬原理方法與應(yīng)用

徐旭輝，朱建輝，江興歌，等

摘要：目的：含油氣盆地模擬技術(shù)一直以來服務(wù)于定量油氣資源評(píng)價(jià)，為勘探家提供了一種合理評(píng)價(jià)決策的重要工具。隨著盆地模擬在勘探評(píng)價(jià)實(shí)踐中的廣泛應(yīng)用，復(fù)雜的油氣地質(zhì)條件對(duì)盆模技術(shù)提出從地質(zhì)建模、模擬流程合理化，作用和要素定量模擬的科學(xué)化，以及區(qū)帶目標(biāo)評(píng)價(jià)最優(yōu)化等方面的更高要求。本文系統(tǒng)介紹了TSM盆地模擬技術(shù)、方法，以及在四川盆地川西坳陷的應(yīng)用，給出一種基于盆地原型分析的確定性數(shù)值模擬軟件系統(tǒng)，提供給勘探家進(jìn)行油氣資源評(píng)價(jià)和部署決策。方法：含油氣盆地模擬是在油氣地質(zhì)的物理、化學(xué)原理基礎(chǔ)上，根據(jù)合理的算法來計(jì)算時(shí)空框架下盆地的結(jié)構(gòu)、沉積充填和油氣生排運(yùn)聚的動(dòng)態(tài)演化，并給出油氣資源定量評(píng)價(jià)的軟件系統(tǒng)。TSM盆地模擬是從構(gòu)造熱體制演化（T）類比建立不同世代盆地原型的基礎(chǔ)上，利用電子計(jì)算機(jī)對(duì)原型地質(zhì)作用（S）和油氣物質(zhì)響應(yīng)（M）之間可能的各種方案和組合關(guān)系進(jìn)行確定性的數(shù)值實(shí)驗(yàn)，并開展原型并列迭加演化、盆地整體系統(tǒng)整合和油氣成藏動(dòng)態(tài)模擬的技術(shù)。系統(tǒng)依據(jù)物理模擬和地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)分析等技術(shù)，建立適應(yīng)不同地質(zhì)作用和油氣響應(yīng)條件的模擬模型庫(kù)；在盆地原型分析基礎(chǔ)上，動(dòng)態(tài)組合適應(yīng)性模擬模型，建立動(dòng)態(tài)模擬流程，選擇合適的參數(shù)體系，開展包括埋藏史、熱史的地質(zhì)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(biāo)來調(diào)整模擬模型和參數(shù)，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(yùn)聚史等油氣響應(yīng)模擬，揭示盆地范圍內(nèi)油氣的動(dòng)態(tài)演化過程，并給出盆地、區(qū)帶以及局部構(gòu)造等不同級(jí)別的模擬資源量，以及油氣分布等結(jié)果，提供地質(zhì)家進(jìn)行勘探評(píng)價(jià)優(yōu)選。結(jié)果：合理的地質(zhì)模型和數(shù)學(xué)模擬模塊是 TSM 盆地模擬系統(tǒng)的基礎(chǔ)，并且依據(jù)地質(zhì)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(tǒng)的關(guān)鍵。TSM盆地模擬系統(tǒng)由盆地分析系統(tǒng)、模擬系統(tǒng)和資源評(píng)價(jià)系統(tǒng)組成，其中模擬系統(tǒng)中提供了地質(zhì)作用和油氣響應(yīng)的模型庫(kù)，依據(jù)研究區(qū)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(jì)算流程，輸入與所選模擬模型相適應(yīng)的數(shù)據(jù)體，開展動(dòng)態(tài)定量模擬。川西坳陷原型演化的地質(zhì)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(dòng)大陸邊緣的邊緣拗陷原型盆地向前淵拗陷盆地原型的轉(zhuǎn)變；原型結(jié)構(gòu)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(huán)境的演化，一方面形成了不同期烴源巖不同的品質(zhì)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(jié)果表明，主要烴源巖隨著不同時(shí)期前淵沉降中心的遷移變化，而形成不同時(shí)期、不同區(qū)域成熟演化過程的時(shí)序差異。如須三段烴源巖白堊紀(jì)末期的成熟—高成熟區(qū)域要較晚侏羅世—早白堊世時(shí)期往東遷移，同時(shí)向南北兩側(cè)分異；隨著后期前淵拗陷沉降效應(yīng)影響，不同地區(qū)的須家河一段、三段、五段烴源巖先后經(jīng)歷成熟—高成熟。地質(zhì)作用模擬同時(shí)還給出制約不同層系烴源巖生排烴演化和天然氣運(yùn)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(jì)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(jìn)入大量生氣，須家河組3個(gè)主力烴源巖的累計(jì)生氣中心位置也存在明顯差異；累計(jì)生氣貢獻(xiàn)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(shí)期埋藏勢(shì)能差、生氣強(qiáng)度橫向差異以及儲(chǔ)層物性平面變化等因素，天然氣運(yùn)移路徑和可能的聚集區(qū)域模擬表明，現(xiàn)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(yùn)聚的重要區(qū)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(gòu)造帶資源量最高，南部安縣—鴨子河—大邑?cái)囫迬зY源量次之。結(jié)論：應(yīng)用表明，強(qiáng)調(diào)盆地原型迭加分析建模是TSM盆地模擬系統(tǒng)得到合理結(jié)果的基礎(chǔ)。在合理的地質(zhì)模擬模型的驅(qū)動(dòng)下，動(dòng)態(tài)揭示“原型控源、迭加控藏”的油氣演化過程，是認(rèn)識(shí)盆地演化規(guī)律、揭示成烴成藏過程、評(píng)價(jià)資源優(yōu)選區(qū)帶的重要手段和方法。TSM盆地模擬不局限于如何描述地質(zhì)要素的細(xì)節(jié)，而是通過反復(fù)擬合和調(diào)整模型，達(dá)到最優(yōu)化模擬結(jié)果，提供地質(zhì)家和勘探家作為正確評(píng)價(jià)的依據(jù)，從而提高油氣發(fā)現(xiàn)的成功率。

來源出版物：石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2017,39(6)：729-737

入選年份：2017