热史及生烃史分析课件.ppt

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1、第六章盆地热史和生烃史分析一、地热与油气二、地温场及沉积盆地的热状态三、沉积盆地热史恢复的基本方法四、油气生成基本理论五、含油气盆地烃源岩评价六、油气生成史的定量计算一、地热与油气地温是控制油气生成和聚集的重要因素之一统计表明,油田储量与热流关系密切石油储量与地温梯度关系密切地热对沉积盆地的成岩作用也具有很大的影响盆地的古地温与盆地的沉降发育历史有关地热是沉积盆地向油气盆地转化的关键因素。地热与地质时间的综合就是沉积盆地的热演化史统计表明,油田储量与热流关系密切石油储量与地温梯度关系密切地温梯度:石油储量密度天然气储量密度高值区>4.0比中值区

2、高9倍比中值区高5.6倍比低值区高120倍比低值区高28倍中值区2~4低值区<2对于油气的生成而言,时间因素可以补偿地温的不足地热对沉积盆地的成岩作用也具有很大的影响地热的构造意义在于它是促使盆地沉降的驱动力有机质热解成烃的地球化学过程,实质上就是由地热能转化为油气热能的过程,即吸热反应过程。油气所具有的内能既包含了有机质从生物能继承下来的能量,又包含了新增加的所吸收的地热能。二、地温场及沉积盆地的热状态地球的热源外部热源(宇宙热源)内部热源(行星热源)太阳辐射热潮汐摩擦热宇宙射线陨石坠落产生的热能放射性衰变热地球转动热地球残余热重力分异热(一

3、)地球内部的热能地球内热的主要来源是放射性元素的衰变热主要的放射性元素是U、Th、K,岩石的生热率大小取决于它们含量U、Th、K大部分集中于偏酸性的岩浆岩中,且主要集中于地壳及地幔顶部变质岩中产热率随变质程度的增高而降低,沉积岩产热率很低(二)地温场的有关概念地温-----指地下岩石中各点的温度值地温场——某一瞬间地下温度的空间分布岩石的温度在介质中分布状况与空间和时间四维坐标有关T=f(x,y,z,t)稳态地温场——场内各点的温度不随时间而变化非稳态地温场——场内各点的温度随时间而变化地质历史时间某一时刻的地温场为稳态场地质历史时期的地温场为

4、非稳态场1、地热的传递热的传递方式:传导、对流、辐射。热辐射只在地温>500℃才起作用。热对流出现的必要条件是地下水循环,只出现在有热液活动的断裂带或火山活动区域。热传导是盆地内热传递的主要方式。地壳是由固态岩石组成的,故热传导是其主要方式。沉积盆地的热能主要以传导传热方式进行。由于温度差的存在,热量从温度高的地方向温度低的地方转移的现象称为热传导。在沉积盆地的热史研究中,对热传导往往作如下假设:在一个给定时间内,地温只沿垂直地表方向发生变化一定范围内(如同一岩层)的介质是各向同性的固体,及在所有方向上以及点与点之间的温度变化都是连续的根据热力

5、学第二定律:一个密闭系统内部的温度差将随着时间的推移而均一化设介质的热导率为k,则单位时间内流过单位面积的热流量(q)为:q-热流强度,mw/m2k-热导率,w/(m.℃)dT/dZ---温度梯度(地温梯度),℃/km单位时间内通过地壳和盆地单位横截面积的热量,称为大地热流(强度)2、大地热流大地热流—在单位时间内以热传导方式从地球表面单位面积散失的热流量按照前述假设,并定义从内部往外流的大地热流是正值,观察点在地史中某一时刻的大地热流值为:Q(t)-某一时刻(t)的大地热流,mw/m2k-热导率,w/(m.℃)dT/dZ---垂向温度梯度,℃

6、/km根据一维稳态热传导的原理,在地史中某一时刻的地温场可看作稳定的地温场,即通过岩石介质各点的大地热流量是相等的。因此对于给定地区,或平面上的某一井点,可以根据垂向热流相等的原则来处理地热问题。不同地区的热流值不同,并随着地史演变而变化。这是地史模拟中必须遵循的原则。现今的大地热流值是通过测定地壳不同深度的温度和测量段内各种岩性的热导率求取的。对于岩性差别较大的层状岩层地区dT/dZ是变化的。由于穿过所有水平岩层的热流相等,深度为Z处的温度为:Z---地下埋深,kmT(Z)----为Z点的温度,℃Ts------外推的地表温度,℃k----Z

7、深度的热导率,W/(m.℃)Ts、Q可以根据测点的温度、深度和热导率按照最小二乘法求得。3、岩石的热导率定义:单位时间内流过单位面积的热量与地温梯度之比。k—热导率,W/(m.k)或W/(m.℃)Q*---热量,mJdT/dZ----温度梯度,℃/kmA----面积,m2;t---时间,s不同岩石和介质具有不同的热导率。岩石热导率与岩石的成分、结构、含水性、温度和压力。层状岩石的热导率具有各向异性的特征,顺层面热导率大于垂直方向。孔隙度和含水量对岩石热导率有较大影响。在沉积盆地热史分析中不能用现今热导率取代地史过程中的热导率——孔隙度和含水量随

8、地质时期不同而在变化。k(Z)=(kf)φ.(ks)1-φk(Z)---任一深度Z的热导率,W/(m.℃)kf----孔隙流体的热导率,W/(m.℃)

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