塔中Ⅰ号断裂带奥陶系碳酸盐岩储层构造-热演化研究

Tectono-thermal evolution of oil-gas bearing basin is the most important factor for hydrocarbon generation and it plays a more and more important role in the study of carbonate reservoirs for giving constraints on determination of hydrothermal fluids. The Ordovician carbonate stratum of Tazhong No.1 fault zone which has a wealth of oil & gas is an important source bed as well as a carbonate reservoir, but the different arguments of the tectono-thermal evolution this area have already blocked up the exploration and devolopment of oil & gas. On one hand, it is hard to find geothermometers in common use in Ordovician carbonate rocks, then we cannot use geothermometers in common use to reconstruct Ordovician thermal hisory this region. And on another hand, steady heat conduction equation was employed to calculate thermal history in the past，and it cannot reconstructed every stage of geothermal evolution of carbonate reservoirs influenced by hydrothermal fluids, and it also cannot determined time scale of hydrothermal activities. We will use steady heat conduction equation and transient heat conduction equation respectively in this study to reconstruct tectono-thermal evolution of carbonate reservoirs influenced by hydrothermal fluids, and use geothermometers as constraints. Then we will reveal tectono- thermal evolution stages and differentiation from east to west within this region. This will provide tetono-thermal constraints for the study of carbonate reservoirs and for the determination of time scale of hydrothermal activities.

盆地热史制约着盆内生烃史，近年来，随着构造-热流体对碳酸盐岩储层改造作用研究的兴起，盆地构造-热演化愈发显得重要，它为热流体的判别提供了依据。塔中Ⅰ号断裂带蕴藏有丰富的油气，特别是断裂带奥陶系，不但具有一定的烃源岩，同时又是重要的储层，对其构造-热演化认识的不足，已经制约了油气的勘探与开发。一方面，由于奥陶系碳酸盐岩缺少常用古温标，致使古温标法恢复该区奥陶纪热史面临困难，另一方面，以往常采用稳态热传导的方法，因而无法恢复构造-热流体活动对碳酸盐岩储层地温场影响的全过程，更无法给出构造-热流体活动的时间尺度。项目拟分别采用稳态与瞬态热传导的方法，并结合古温标作为约束条件，合理恢复构造-热流体活动强烈影响下的碳酸盐岩储层的构造-热演化历史。揭示断裂带构造-热演化的分期性及东西分异性。为该区碳酸盐岩储层的研究提供构造-热演化背景，并对构造-热流体活动的时间尺度给予构造-热演化方面的约束。

按照项目研究计划，项目开展了三个方面的研究。包括：1）塔中Ⅰ号断裂带构造-热演化背景研究。针对研究区，分别进行了二维、三维构造-热演化模拟。二维方面，沿塔中Ⅰ号断裂带由西北到东南分别选择平行及垂直Ⅰ号断裂的典型剖面，进行了构造、沉积埋藏史的恢复，并在此基础上进行了热史模拟；三维方面，进行了区域热史的恢复，并对比了“瞬态”、“稳态”热传导模型计算结果的差异性；2）构造-热流体事件对地温场的影响。通过碳、氧同位素、流体包裹体的测试，结合沉积埋藏史，厘定了六期构造-热流体活动，其中4-6期，与海西期火山活动有关。以这几期热流体活动为约束，重塑了塔中地区地表热流演化历史。另外，通过“瞬态”模型的考虑，考察了构造-热事件对地温场的影响；3）储层综合构造-热演化模式的研究。以断裂演化、构造-沉积分异为切入点，认识到塔中Ⅰ号断裂带东西分段差异构造-热演化模式。. 项目研究主要取得了四方面重要研究成果，分别为：1）断裂刻画。精确的断裂刻画是构造史恢复的关键，因此本项目研发了柱面拟合下的曲率变化率方法来刻画断裂，该方法较传统方法能更加精确的刻画断裂，能表征更低级别的小断距断裂，且能压制部分地质体在断裂刻画是造成的干扰。2）地史恢复。通过典型剖面的平衡剖面恢复，将研究区划分为三个典型的构造单元，其构造-热演化具有显著差异。3）热流体活动。通过碳氧同位素分析和流体包裹体等测试分析工作，研究揭示了塔中Ⅰ号断裂带鹰山组至少经历了六期胶结作用，为塔中地区热流体活动期次的确定提供了依据。构造-热流体活动的确定，一方面为塔中地区构造-热演化模拟提供了热事件背景，另一方面，对构造-热演化结果提供了约束。在构造-热流体背景约束下，项目进行了“瞬态”热传导的热模拟计算，并最终同“稳态”模型进行了对比研究。4）热史恢复及对储层的影响。通过热史模拟可见，加里东-印支期为塔中地区高热流演化时期，燕山-喜山期为该区热流衰减时期。基于“瞬态”热传导计算的结果，热流值低于“稳态”热传导模型。这是因为热事件引起的深部热扰动，达到热平衡需要一段时间所致。高温热事件一方面促进了方解石的沉淀，另一方面地温梯度的突变为流体活动提供了驱动力，产生新的孔洞，成为埋藏阶段的储集空间。