沉积盆地流体活动与成储效应 | 中国深层油气形成与分布规律丛书

我国含油气盆地深层碳酸盐岩经历复杂多期多类型成岩流体溶蚀改造作用，流体活动与构造/断裂作用密切相关，存在抬升-大气水岩溶、断裂-热液、沉降埋藏-有机成岩流体溶蚀改造作用。

近年来，我国油气勘探逐渐由中浅层向深层 - 超深层拓展，无论是在中西部盆地还是在东部盆地都陆续获得了一系列重大油气勘探发现，包括塔里木盆地塔河和轮南岩溶缝洞型油气田、 顺北和 富满超 深断控 缝洞型油气田、天山南北致密砂岩气田、四川盆地普光和元坝礁滩型气田、 磨溪和 安岳震旦系—寒武系台 缘丘滩相大型 气田、川东南志留系页岩气田、渤海湾盆地 渤 中潜山凝析气田、琼东南盆地乐东 - 陵水凹陷中新统海底扇油气田等。

▲ 深层-超深层油气大中型 油气田发现过程

随着勘探技术日益提高，越来越多的超深钻井在 8000m 甚至超过 9000m 的超深层碳酸盐岩中发现规模性油气资源。 顺北油气田 是我国目前平均埋藏深度最深 的断控缝洞 型碳酸盐岩油气田，最大钻井深度超过 9000m ，油藏中部平均深度超过 7761m ，油柱高度超过 900m 。 轮探 1 井在震旦系奇格布拉克组 8737 ～ 8750m 段微生物岩中发现气层， 塔深 5 井在奇格布拉克组 8780 ～ 8840m 段微生物岩储层中测试获日产气 38957m ³ 。这些勘探成果不仅为科学研究提供了第一手资料，也坚定了向超万米 特 深层系油气勘探的信心。

深层 - 超深层发育优质储层是实现商业性油气勘探的关键因素。结合近些年的油气勘探实践，针对深层 - 超深层碳酸盐岩储层发育控制因素已经取得共识。马永生等提出 三元控储理论 ，认为沉积和成岩环境控制早期孔隙发育，构造 - 压力耦合控制裂缝与溶蚀，流体与岩石相互作用控制深部溶蚀与孔隙的保存。赵文智等提出沉积礁 / 滩及白云岩、后生溶蚀 - 溶滤和 深层埋藏 - 热液等是碳酸盐岩储层大型化发育的关键地质条件。 沈安江 等认为规模性优质 储集体 大多在沉积成岩早期形成。何治亮等提出构造、层序、岩相、流体和时间五个 因素控储的 地质成因模型。这些学者普遍认为早期有利 高能相带发育 形成的 丘滩相 碳酸盐岩再经历早期白云岩化作用和浅表条件下的规模性岩溶作用，是储层发育的基础。后期构造 / 断裂与流体耦合改造作用促使储层储集空间进一步改造优化，长期深埋藏过程中有利的流体保持环境促使优质储层保持至今。

▲ 埋藏溶蚀发育模式

（ a ）自源溶蚀发育模式；（ b ） 他源溶蚀 发育模式

由此可以看出，深层 - 超深层优质碳酸盐岩储层发育和长期保持的一个重要因素是流体的溶蚀改造作用。不同流体改造类型和改造方式与构造和断裂活动密切相关，如构造抬升过程中会伴随大气降水的岩溶改造作用， 走滑断裂 成为上行热液等多种流体活动的通道，沉降埋藏过程中存在有机成岩流体、热化学硫酸盐还原作用等。构造 / 断裂与流体溶蚀改造作用在碳酸盐岩沉积和成岩过程中始终具有一定的影响，对深层 - 超深层储层发育和保持起到了重要作用。

在深层 - 超深层储层研究中，明确成岩改造流体作用类型、控制流体活动的构造 / 断裂条件、构造 / 断裂 - 流体活动期次和时代，是深入开展储层形成和保持、储层发育地质模式并分布预测的关键环节，也是研究油气成藏和富集规律的基础。

针对流体作用类型识别、流体溶蚀改造机制等方面的研究，许多学者采用了多种地质与地球化学测试分析，开展了多种数值模拟和物理实验模拟，对研究流体属性类型、流体溶蚀改造作用机理有重要的借鉴作用。这些技术方法包括从宏观到微观的地质描述表征与分析技术、沉积成岩流体环境原位微区定性 - 定量 - 定时动态分析技术、储层发育机理与过程物理实验和数值定量模拟分析技术等。

▲ 四川盆地断裂 - 流体耦合 储集体 发育模式

从宏观到微观的地质描述表征与分析技术方面，近年来逐步发展完善与系统应用的技术包括野外露头无人机观测、激光点云扫描、薄片图像数字化自动化处理、场发射扫描电镜、核磁和计算机断层扫描孔隙结构分析等。通过这一系列技术应用，针对不同类型 储集体 的宏观形态与展布、规模与尺度大小、岩石与矿物组成、孔隙结构、孔隙连通性与非均质性等开展宏观至微观多尺度刻画与表征。

沉积成岩流体环境原位微区定性 - 定量 - 定时分析方面，近年来发展起来的技术主要包括原位微区主量、微量、稀土元素，原位微区碳、氧和 锶同位素 、镁同位素、硫同位素、团簇同位素、 U- Pb 同位素测年等技术。传统 的溶样分析 方法需要挑选方解石、白云石单矿物或选择单一组构的碳酸盐岩，不但需要的量较多，而且不能对毫米 - 微米级的成岩矿物进行精细分析。近年来，激光剥蚀与高精度质谱仪的联合应用逐步实现了元素（特别是稀土元素）和多种同位素的原位微区分析，使得沉积成岩环境识别、示踪和动态演化过程分析更加精确。

▲ 塔里木盆地深层 - 超深层碳酸盐岩储层发育机理模式图

在储层发育机理与过程物理实验和数值定量模拟分析技术方面，主要根据研究目标所处的地质环境，提取流体 - 岩石体系的关键反应参数，如温度、压力、流体、岩石组分、流体岩石比、孔隙几何形状等，在此基础上开展物理实验以及数值定量模拟计算，可以厘清不同地质与成岩流体环境下碳酸盐岩储层储集空间形成过程的控制因素，进而明确优势 储集体 的成因机制。模拟实验主要借助高温高压反应釜、混合流反应器、旋转盘反应装置、金刚石压腔反应釜、毛细硅管反应装置等设备查明矿物溶解 - 沉淀过程中的反应速率常数、反应速率等；同时，结合微观观测手段如扫描电子显微镜、原位拉曼光谱、垂直干涉扫描仪、纳微米计算机断层扫描等，研究矿物溶蚀 - 沉淀界面形貌的变化、孔隙几何形态的变化等。数值模拟是计算和预测流动与反应进程、溶质输运、矿物分布、孔隙分布的有力工具，可包括的参数全面、计算范围广、便于考察无法实时或直接观测的物理实验过程。常用的流体岩石相互作用相关的数值模拟工具包括 TOUGHREACT 、格子波尔兹曼方法、 Crunch 方法等。

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沉积盆地流体活动 与成储效应

朱东亚等著 . 北京 ：科学出版社， 2025.2

（中国深层油气形成与分布规律丛书）

ISBN 978-7-03-077233-6

《沉积盆地流体活动与成储效应》立足我国主要含油气盆地深层-超深层多类型储层中所揭示的多种复杂流体溶蚀改造作用，通过多种技术方法与手段，明确构造/断裂活动对流体属性类型的控制作用，厘定断裂-流体耦合作用期次、时代和动态过程，揭示复杂断裂-流体作用下储层溶蚀发育和保持 机理，并对重点油气勘探区域和层系开展应用。

本书由刘全有教授对全书章节结构进行构架设置，朱东亚组织章节内容编写和统稿。第一章由刘全有、朱东亚、张军涛撰写，第二章由王静 彬 、朱东亚撰写，第三章由朱东亚、刘全有、张军涛撰写，第四章由朱东亚、王静 彬 、武重阳、丁茜撰写，第五章由朱东亚、张军涛撰写。全书由刘全有、朱东亚、王静 彬 最终定稿。本书编写过程中，金之钧院士、胡文瑄教授、何治亮教授、孙冬胜教授等在相关研究和撰写过程中给予指导。中国科学院地球化学研究所曾成研究员在第二章贵州现代岩溶研究中给予诸多技术指导。

本书由中国科学院A 类先导项目“深层油气形成与分布预测”之子课题“深层海相碳酸盐岩储层发育机理与分布规律”（XDA14010201）、国家自然科学基金委员会地质联合基金“鄂尔多斯盆地铝土岩层系富氦气藏形成与富集机理”（U2244209）和石油化工联合基金“盆地深部地质作用过程与资源效应”（U20B6001）及“海相深层油气富集机理与关键工程技术基础研究”（U19B6003）共同资助。

本文摘编自《 沉积盆地流体活动与成储效应 》（ 朱东亚等著 . 北京 ：科学出版社， 2025.2 ）一书“前言”，有删减修改，标题为编者所加。

沉积盆地流体活动与成储效应

朱东亚等著

北京 ：科学出版社，2025.2

（中国深层油气形成与分布规律丛书）

ISBN 978-7-03-077233-6

我国含油气盆地深层碳酸盐岩经历复杂多期多类型成岩流体溶蚀改造作用，流体活动与构造/断裂作用密切相关，存在抬升-大气水岩溶、断裂-热液、沉降埋藏-有机成岩流体溶蚀改造作用。依据野外和岩心观察、室内测试分析、实验数值模拟等，开展不同流体属性类型识别，厘定碳酸盐岩储层流体溶蚀改造动态过程，明确深层-超深层储层发育控制因素，提出有利相带奠定基础、断裂-流体改造优化拓展、深埋环境有效保持的储层发育与保持机理，建立不同流体作用下储层发育地质模式，明确万米深层有效储集体类型。

天然气中氦气资源富集机理与分布

刘全有等著

北京：科学出版社，2025. 3

（中国深层油气形成与分布规律丛书）

ISBN 978-7-03-077231-2

氦气是一种不可替代的稀缺战略性矿产资源。我国氦气资源高度依赖进口，给国家安全和重大战略需求带来严峻挑战。目前，世界各国最具经济效益的氦气获取方式是从天然气中提取。本书通过对我国沉积盆地典型富氦天然气藏进行解剖，明确富氦天然气地球化学特征，系统梳理氦气成藏要素与富集机制，建立东部深部流体活跃型、中西部稳定克拉通型、自生自储型三种类型氦气资源的成藏模式，形成天然气中氦气成因鉴别与富集示踪方法体系，初步评价我国氦气资源潜力，优选氦气有利富集区带，展示了我国丰富的氦气资源前景。

（本文编辑：刘四旦）

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