三角函数热流模型与EASY％Ro法结合恢复古地温梯度史——以松辽盆地王府断陷城深1井为例

第15卷第12期2015年4月l671—1815(2015)12-0044—06科学技术与工程ScienceTechnologyandEn~neefingVo1．15No．12Apr．2015⑥2015Sci．Tech．Engrg．三角函数热流模型与EASY％Ro法结合恢复古地温梯度史——以松辽盆地王府断陷城深1井为例申家年杨雪白宋婷(东北石油大学地球科学学院，大庆163318)摘要EASY％Ro法是一种能与现今Ro垂向分布达到最佳匹配的古地温梯度的反演热史分析法，涉及到重要环节是约束条件的最优化计算。计算发现，EASY％Ro得到的地温梯度史有一定的不确定性；这种不确定性发生在反演地质时间段的早期。根据三角函数古热流模型简化而来的三角函数古地温梯度模型，将该模型用于EASY％Ro法求解古地温的约束条件中，使求得的古地温梯度称为一连续函数，可以更好地反映地温梯度在地史上的连续起伏变化，克服了以往单独用EASY％Ro求解古地温梯度时多解性问题或不确定性，具有唯一性，有效避免多解性，得到的古地温梯度为连续可导函数，更符合古地温在地史的变化特征。经在松辽盆地王府断陷使用得出王府断陷地温梯度史大致分成3个阶段，断陷期(火石岭组～营城组)的由高地温梯度到低地温梯度的下降阶段；拗转换期至坳陷期(登娄库组至嫩江组的)的地温梯度缓慢上升阶段；反转期的稳定地温梯度阶段。关键词EASY％Ro法三角函数热流模型中图法分类号TEl22．113；文献标志码地温梯度A热史是盆地演化的物理量之一，也是影响油气生成最直接的因素之一——“热史恢复”的正确与否直接关系到对油气的生成过程的认识。镜质体反射率Ro是反映沉积有机质热演化程度的最重要指标⋯，也是目前用于恢复沉积盆地演化史或古地温梯度的主要基础数据。1990年Sweeney和Bumham在VITR—MAT模型的基础上提出了一种根据热史计算。的简化实用的模型称为EASY％Ro模型J。后来更多的将这一模型用于单井已经埋藏史和舶与深度关系时的热史反演。从已有的报道来看，用EASY％Ro反演热史的方法可分为两类，一类是称为试凑法。这种方法虽没有对热史变化趋势给出明确要求，是研究者根据自己对热史趋势的理解，反复调整不同地质时期的地温梯度，找出与现今o值拟合满意的一组地温梯度值。这种做法得到的结果与研究者的个人理解有很大关系，或者说有很大的主观性。另一类是根据地质背景对地温梯度的变化趋势给出几种可能的推断，如笔者对于约束条件采取了4种假设模型：第一种是从古至今地温2014年12月3日收到第一作者简介：申家年(1962一)，男，黑龙江省牡丹江市人，教授，博士。研究方向：油气地球化学。通信作者简介：杨雪白，女，硕士研究生。E．mail：310567776@qq·corn。梯度逐步升高；第二种是地温梯度从古至今逐步降低；第三种是从古至今地温梯度先降低再升高；第四种是从古至今地温梯度先升高再降低¨引。这种方法姑且称为有限约束法。有限约束法比试凑法有了明显的改进；但仍有明显不足，最大不足是对早期地温梯度不敏感，无法得到早期地温梯度；而且得到的结果也难说唯一。笔者分析认为现有利用EASY％Ro反演古地温梯度得到的结果不确切的根本原因是忽视了地史上地温梯度变化是连续的这一基本特征。若将古热流三角函数模型简化为古地温梯度三角函数，用作利用EASY％Ro反演的古地温梯度的约束条件，将会完全克服试凑法和有限约束法的不足。本文将结合松辽盆地王府断陷一口井的实例讨论这样的尝试。王府断陷位于松辽盆地东南隆起区西北部，断陷期发育南北两个洼槽，其中主要断陷区分布在断陷的西南部，是由三条主断层控制的具有双断结构性质的断陷。王府断陷是在古生界变质岩、岩浆岩基底上，于燕山期拉张、定型的中生界沉积断陷。沉积地层有白垩系嫩江组(K：n)、姚家组(KY)、青山口组(Kqn)、泉头组(Kq)、登娄库组(Kd)、营城组(Kyc)和沙河子组(Ksh)、火石岭组(J3h)¨’j。尚未见到有关王府断陷热史的报道。12期申家年，等：三角函数热流模型与EASY％Ro法结合恢复古地温梯度史451原理1．1EASY％Ro动力学模型恢复热史的原理Sweeney和Bumham提出的镜质体反射率模型又称EASY％Ro模型。它是在Sweeney和Bumham提出的镜质体反射率化学动力学模型的基础上经简化而成¨。在Sweeney和Bumham模型中，镜质体在其成熟过程中主要形成HO，CO，CH和其他烃类物质四种产物；而每一种产物的形成都涉及一系列具有不同活化能的平行反应，四种产物的形成涉及活化能38kcal／mol至74kcal／mol的35个反应。四种产物的形成改变了镜质体的c、H、O元素的组成，从而改变了反射率值。根据化学动力学方程，可以计算出反应到一定阶段的四种产物的量和残余镜质体