地质过程定量研究的推动者：TemisFlow盆地模拟软件

刘萝卜锅

地质过程定量研究的推动者

TemisFlow盆地模拟软件
作者：尹相东

TemisFlow盆地模拟技术是法国石油研究院五十年持续研发，厚积薄发的经典技术，在整合地质、地球物理、地球化学等资料的基础上，建立地质-物化-数学模型，在油气勘探领域主要应用于两大方向的研究：油气资源远景评价和油气成藏系统研究。

油气资源评价包括常规油气和非常规油气，盆地模拟法在资评方法分类体系中属成因法，即从油气生成、运移和保存的机理出发，定量评价油气资源量，该方法的科学性、系统性和准确性皆优于传统的类比法和统计法。盆地模拟法可以开展盆地、区带和圈闭范围的油气成藏研究，在重建盆地埋藏史和构造发育史的基础上，恢复油气生排运聚的动态演化史，发现有利油气聚集区；并模拟地层压力场的演化，为异常压力成因和演化机制提供有利工具（图1）。

图1 准噶尔盆地南缘地层压力场演化

通过基础资料的量化输入、地质过程的定量表达和研究成果的定量表征，TemisFlow盆地模拟软件推动了油气资源评价和成藏系统研究向“定量化”、“动态化”和“可视化”方向发展。具体从五个方面细述TemisFlow盆地模拟技术给油气勘探和石油地质工作者带来的价值：

1、基础资料图形化

整合各类地质、地球物理和地球化学资料是科学建立盆地模型的前提，TemisFlow软件能够帮助将各类基础资料图形化，为建立盆地地质模型和勘探地质知识库奠定基础，包括主要层位的构造图、剥蚀厚度图、沉积相、古水深图、有机质类型图、有机质丰度图、大地热流值图或地温梯度图（图2、图3）。

图2 烃源岩TOC等值线图   

图3 基底大地热流等值线图

2、地质作用定量化

热流在岩石中的传递、有机质降解生油气、油气水在地下多孔介质中运移等地质作用都是复杂的物理化学过程。TemisFlow软件采用国际上最经典的数学模型描述地质作用过程。

岩石热传递采用热平衡方程，考虑热传递、热对流和放射性生热三种类型成因，模拟在三维空间岩石中热流传递和演化的物理过程。

其中，左边第一项为热对流，第二项为热传导，第三项为放射性生热。

有机质热降解生油气的物理化学过程是一系列多个平行的子反应组成，每个子反应是干酪根的一部分（图1）。单个子反应符合化学动力学一级反应定律，可用阿伦纽斯方程表达，关键的参数是频率因子和活化能。不同类型有机质活化能的分布不同，Ⅰ型干酪根活化能分布集中，生烃潜力大，生油为主，生气为辅；Ⅱ型干酪根活化能分布相对分散，生烃潜力中等，生油生气并重；Ⅲ型干酪根活化能分布最分散，生烃潜力小，生气为主，生油为辅（图4）。

图4 干酪根平行反应模型

dXi/dt= - K(t) . Xi      K(t) = Ao Exp(-E/RT(t))

其中，Ao为频率因子，E为活化能。

图5 不同类型干酪根的活化能分布

油气水在地下岩石中的流动属于渗流力学的研究范畴，可以用多相达西定律来描述油气的运移和聚集过程，主要考虑浮力、异常压力、毛细管力的综合作用。

其中，括号内第一项为水动力、第二项为毛细管力、第三项为浮力。

3、模型参数系统化

TemisFlow盆地地质模型提供了一套完整的参数系统，包括烃源岩地球化学参数、储层物性参数、热边界条件参数和构造运动参数。在烃源岩地化参数中，干酪根划分开放体系、封闭体系两大类，也按照H/C和O/C分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型干酪根类型，每种类型的干酪根具有不同的动力学特征。在储层物性参数中，储层分碳酸盐岩和碎屑岩，碎屑岩储层物性参数不同的孔渗关系、比面、毛细管力以及相渗曲线（图6）。热边界条件中，整合了多种岩石的热导率、热容、放射性生热值以及温度效应系数。构造运动参数主要包括剥蚀厚度和断层参数，断层参数包括相对于流体（水或者烃类）的渗透性和非渗透性、垂向和水平方向的绝对渗透率、毛细管力、下覆岩层穿过断层或者沿断层流动的因子系数，以及断层几何形态和上述属性随地质年代的变化。

图6 不同类型岩石的孔渗关系曲线

4、成藏过程动态化

油气成藏注重“过程研究”，即烃源岩成熟度史、生排烃史、运聚史和保存史等，特别是油气的运移和聚集史。TemisFlow盆地模拟软件提供了二维和三维尺度的“成藏演化动态过程”的数值模拟技术，图7是某区主力储层带的油气充注史（含油饱和度场演化过程）。

图7 某区主力储层含油饱和度场的演化

5、研究成果可视化

TemisFlow盆地模拟软件为盆地埋藏演化史和热史、烃源岩热成熟度史和生排烃史、油气运聚保存史、压力场演化史、成岩作用史提供了一维、二维、三维交互式可视化和直方图、交汇图、网格历史图、平面等值线图、网格体三维过滤和雕刻等多种可视化技术、成果后处理技术和分析评价技术，使盆地、凹陷、区带或圈闭群级别的盆地演化和成藏研究成果具有更加直观的表现力和说服力（图8、图9）。

图8 模拟结果多维交互式显示

图9 单井埋藏史和热成熟度史

原文：http://www.essca.com/forum.php?mod=viewthread&tid=2458

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刘萝卜锅

sljslj123456789 发表于 2016-3-18 13:56

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