含油气系统与油气成藏动力学的概念

2025-04-03 20:40:09

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20世纪80年代以来，由于油气勘探对象越来越复杂，勘探难度逐渐增加，因而，有很多石油地质学家以及从事油气勘探的人们，均不得不重新组织自己已有的知识体系，从而使新概念、新理论不断涌现，同时也为油气勘探工作注入了新的活力。李德生院士（2000）在总结中国石油地质学的理论与实践时指出，含油气系统理论在国外的重视和国内的广泛引进以及油气成藏动力学的产生，反映了20世纪90年代石油地质学的主要进展。

Oil system的概念在国外形成于20世纪70年代初期。1972年由D ow在A A PG年会上首次提出。Perrodon于1980年、1983年使用了petroleum system 这一术语，在1984年和M asse共同发表文章中指出：“一个含油气区，可以认为是那些被称为含油气系统的一套有条理的地质事件（在空间和时间上）的最终结果”。后来许多学者也相继提出一些类似概念。Demaison（1984,1991）把成熟生油岩所覆盖的地区称为生油凹陷或油气灶，可以有一个或多个生油凹陷及一个或多个源岩，并在1991年对含油气系统进行了成因分类。在含油气系统概念的形成与发展过程中，Magoon起了重要作用。

Magoon（1987）在提出的含油气系统（petroleum system）中，使用了“要素”（elements）这一术语，它包括源岩、运移通道、储层、盖层和圈闭，并解释“要素必须置于时间和空间中，油藏才能出现”。1991年AAPG年会上，Magoon宣读了“含油气系统——从源岩到圈闭”的论文。他认为含油气系统强调特殊源岩与成藏（oil accum ulation）之间的成因关系，盆地分析则强调构造凹陷及所包含的沉积岩，而不管与任何油藏的关系，区带（play）研究则强调现有圈闭是否可以用可行的技术或方法探测出来。Magoon和Dow在1994出版了“含油气系统——从源岩到圈闭”《The Petroleum System:from Source to Trap》一书，对含油气系统的概念、特征、研究方法以及具体应用进行了系统总结，并进一步定义含油气系统是“一个自然系统，包括一个有效的生油岩凹陷（a pod of active source rock）和所有有关的油气以及形成油藏所必需的地质要素与诸要素之间的相互作用”。

其实，国内学者胡朝元等早在1963年就提出了完整的成油系统概念，指出“关于油气藏的形成与分布问题，人们往往从生油、沉积、构造、水文等不同角度出发去进行研究，提出了不少关于油气藏形成与分布的理论，通过对松辽盆地油气田的研究，认为单从某一个条件去分析是不全面的”。因此，在大量实践感触和深入探讨后提出成油系统新概念。国内学者提出的“成油系统”是指某一地质时期由统一的油气运移聚集过程联系在一起的油源、储集层、盖层、圈闭等成藏要素所组成的整体。“成油系统”与国外的“含油气系统”的概念在一些主要石油地质思路上基本是一致的。

含油气系统理论是从一套海相、简单盆地（例如威尼斯顿盆地）中提出，并且其发展与完善都是在海相盆地中进行的，而我国沉积盆地主要以陆相盆地为主，且多数盆地具有多构造－沉积旋回、多套油气源层、多套生储盖组合以及多期成藏的特点。近几年来，赵文智等（1997）、李贤庆等（2000）认为，含油气系统实际应用虽然取得了很大的成效，但同时也遇到了很大困难，尤其在我国陆相残留盆地和多旋回构造运动的动力背景下的叠合－复合盆地，地质条件和成藏模式有别于西方海相成藏模式。含油气系统研究作为一种指导油气勘探及油气勘探研究工作的新思路、新理论的重要地位已毋庸置疑，然而由于经典的含油气系统研究是以烃源岩为核心，强调有效源岩体和油气成藏要素以及诸要素之间的成因关系，而对成藏动力学过程则强调得不足。为此，我国一些学者针对含油气系统在成藏机理方面研究不够的问题，提出了以系统论为指导思想、以地球动力学为基础的成藏动力学系统。

1996年，田世澄首次提出了“成藏动力学系统”的概念及其分类，认为成藏动力学系统包括两个最基本的部分：一是成藏动力学条件；二是动力学过程和结果。后来，田世澄等又于1997年扩充了他们原来的概念，指出“成藏动力学系统是盆地内流体运移的一个客观存在的复杂天然系统，它包含了两个最基本的条件：一个是若干个成藏动力学的子系统；二是联系这些子系统的连通体系”。此时的成藏动力学系统已是一个高级别的“系统”了，正如他们指出的那样：含油气盆地实际上也可以看作是一个复杂的成藏动力学系统。与成藏动力学系统相似，康永尚等（1998,1999）也先后提出了“含油气系统油气成藏动力学”、“油气成藏流体动力系统”等，并认为一个油气成藏流体动力系统是由固体格架和其中的流体（油、气和水）组成的一个统一整体，它具有特定的功能和相对稳定的边界，其中的流体构成一个流动单元，受控于一个统一的压力系统。1997年10月在中国地质大学（武汉）召开了全国成油体系与成藏动力学研讨会，会上对含油气系统及成藏动力学系统的研究现状、存在的问题进行了探讨，指出了今后的研究方向。大会还展示了一批成藏动力学系统方面的研究成果。

张树林等（1997,1999）把成藏动力学称之为成藏动力系统，认为它是指具有统一油气运移和聚集动力源的地质单元，其核心是研究油气运移和聚集的动力条件。吴冲龙等（2000）把系统动力学的概念引入油气系统，他把用于描述油气成藏作用的四维时空系列的系统动力学称为“油气系统动力学”，强调油气系统动力学应该综合运用系统论、控制论、系统力学、决策理论、仿真技术和油气成藏动力学的成果，着重解决油气系统模型的统一性、整体性问题，沟通系统内部各部分、各子系统之间的联系，从层次结构上把系统联为一体，并且将系统的动态演化看成是一条川流不息的江河，并采用以水位（level）方程和速率方程为主体的动力学方程组来加以描述。

郝芳、邹华耀等（2000,2001）认为成藏动力学是综合利用地质、地球物理、地球化学等手段与计算机模拟技术，在盆地演化历史中和输导格架下，通过能量场演化及其控制的化学动力学、流体动力学和运动学过程分析，研究沉积盆地油气形成、演化和运移过程和聚集规律的综合性学科。成藏动力学研究的基础是盆地演化历史和流体输导格架，研究的核心是能量场（包括温度场、压力场、应力场）演化及其控制的化学动力学和流体动力学过程。

张厚福等（1998,2002）提出“盆地油气成藏动力学”概念，他们认为，盆地油气成藏动力学是以盆地为背景、以油气系统为单元，研究油气生成、运移、聚集、保存的成藏动力学过程及其控制因素的学科，是石油地质学与地球动力学相结合的一个新兴边缘学科。“盆地油气成藏动力学”可简称为油气成藏动力学。它的内涵包括油气生成动力学、油气运聚动力学，以及油气藏保存与破坏动力学。

综上所述，目前国内不同学者对油气成藏动力学的术语、概念以及内涵等在认识上还存在一定的分歧。以田世澄等（1997）为代表的许多学者在研究不同盆地的成藏动力学特征和类型时，不仅对成藏条件进行了综合分析，而且更注重流体的动力学特征的研究。张厚福等（1998,2002）在“盆地油气成藏动力学”中，强调开展盆地内地温场、地压场、地应力场等“三场”定性定量分析，并且研究“三场”与油气聚集的关系，划分有利生烃区及有利聚集区。现在，已有越来越多的学者倾向于应用油气成藏动力学，油气成藏动力学已成为石油地质领域一门相对独立的研究学科。随着油气勘探的深入和多学科联合研究的开展，随着成藏动力学的有关理论问题的深入研究和大量实际的应用，将会使成藏动力学成为石油地质领域中一门相对独立的重要的研究学科之一。

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