富烃凹陷形成理论创新与油气勘探应用.docx
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富烃凹陷形成理论创新与油气勘探应用
“富烃凹陷形成理论创新与油气勘探应用”
成果报奖公示
一、项目名称
富烃凹陷形成理论创新与油气勘探应用
二、提名者及提名意见
提名者:
汤中立院士
提名意见:
本项目是刘池阳教授和他的科研团队在对国家、省部级和横向多个相关项目长期研究成果的总结。
其中国家自然科学基金重点项目在2019年由国家基金委组织的12位专家评审验收会上,以全优的投票结果通过结题验收。
该项目成果属含油气盆地和油气地质勘探领域的前沿研究方向,通过对中国不同类型、不同地域含油气盆地和世界典型含油气盆地的长期研究,在富烃凹陷形成的动力环境、优质烃源岩形成条件和生烃机理、盆地和富烃凹陷新类型等方面获得了系列理论创新成果,用于指导油气勘探在鄂尔多斯、渤海湾、柴达木、南襄、酒西等多个盆地取得多项重要发现和突破,经济社会效益显著。
提名该项目为陕西省科学技术奖科技进步奖一等奖。
三、项目简介
该项目属“环境与资源利用”专业领域中“油气资源利用”领域。
国内外百余年油气勘探开发的实践已经揭示,油气资源在空间分布上严重不均。
如在全球不仅不同地域,或同一地域不同盆地油气资源贫富悬殊,就是在同一含油气盆地,油气也主要来自盆内少数几个资源极为丰富的沉积凹(坳)陷,称之为富烃凹(坳)陷。
对陆相盆地而言,富烃凹陷的有无和特征,决定盆地油气资源的贫富和规模,明显影响着大中型油气田(藏)的形成和相对集中分布。
所以,在盆地油气勘探和评价预测中,判识和遴选富烃凹陷意义重要、事半功倍。
但已往的研究,大多侧重于分析凹陷中的烃源岩“是否优质、有效”;却较少探究优质烃源岩赖以成生的富烃凹陷“如何形成”,多少有些重“毛”轻“皮”之憾。
该科研团队通过近20年来的持续研究,在国家重大专项、国家自然科学重点基金、油气公司重要等近20多个项目的支持下,将盆地与周邻单元演化、富烃凹(坳)陷形成与深部过程、沉积建造与多种改造相结合;将有机作用与无机作用、热液活动及其流岩相互作用相融合,研发和采用了多种新的方法技术,通过大量多类测试分析及模拟实验,对我国不同地域多类含油气盆地进行了深入研究,攻克了遭强改造盆地富烃凹陷的判识、恢复及其油气聚散成藏等世界难题,获得了系列创新成果,填补了此领域若干空白;推动和指导了多个盆地的油气勘探,成效显著,经济社会效益巨大。
1、对不同地域、不同类型盆地的研究,总结了富烃凹陷形成的条件和动力环境
在前期和新近对我国东部及近海渤海湾、南襄、江汉和珠江口等新生代伸展裂陷盆地富烃凹陷形成条件和环境研究的基础上,通过对我国中部鄂尔多斯盆地南部中晚三叠世延长期坳陷型富烃凹陷的剖析和对西部柴达木、酒泉、焉耆、准噶尔等中新生代挤压改造盆地主力烃源岩发育期古富烃凹陷形成环境的恢复,对以上诸盆地综合对比总结,揭示了富烃凹陷形成的主要条件和动力环境。
2、揭示了富烃凹陷中优质烃源岩形成-转化过程无机作用的重要贡献
通过对周缘和盆内大量地质研究、测试分析和生烃模拟实验,发现和厘定了中国北方陆相含油气盆地的地层,特别是烃源岩大多具铀异常或富铀;通过系列模拟实验揭示,铀元素的参与可使不同类型低熟烃源岩生烃温度域提前和生烃量增加;创新开展了放射作用下不同类型流体的生氢量变化和外源氢对烃源岩生烃作用有积极影响等实验。
阐明深部热液和火山灰的参与有利于水体中生物勃发和优质烃源岩形成,其参与可促进烃源岩有机质的转化。
对鄂尔多斯盆地延长组优质烃源岩中巨型碳酸盐岩结核和多种岩矿的地球化学分析,证明深部热作用参与了富烃凹陷优质烃源岩的形成。
针对准噶尔盆地玛湖凹陷风城组碱化湖盆沉积建造特征,建立了火山活动-碱湖-优质烃源岩成因链模式。
3、攻克了遭强改造盆地富烃凹陷的判识和恢复难题,构建了其油气聚散成藏模式
遭较强烈改造的盆地油气资源的贫富及分布,直接受原始盆地富烃凹(坳)陷及其中烃源岩的留存状况所控制。
但对其确定难度颇大。
该项目攻克了遭强改造盆地富烃凹陷的判识和恢复难题。
在对柴达木、酒西、焉耆等盆地原盆恢复的基础上,通过多种方法技术和综合研究,厘定了遭改造所残留富烃凹陷的位置;再现了从较简单的古富烃坳陷结构演变为现今由多种构造单元构成的复杂格局过程,进而构建了现今不同构造单元油气的动态聚散、分布和成藏模式;总结了改造盆地古富烃凹陷与今油气富集区的关联及其判识和厘定的程式。
4、首次提出了富烃凹陷新的成因类型——后陆盆地
鄂尔多斯盆地丰富的石油主要源自中晚三叠世延长组。
但在全球范围内,中晚三叠世有效烃源岩并不发育。
通过对鄂尔多斯盆地南部延长期富烃凹陷与印支期秦岭造山带的建造-改造各类重要地质事件时空耦合响应、区域动力环境等系统研究和综合对比,提出盆山是在华北-扬子两大陆块持续汇聚的统一动力环境中形成的。
在两大陆汇聚过程中,在华北仰冲板块后陆地带深部巨量俯冲物质过饱和聚集、热能及压力超常骤增而上拱溢散,引发地壳侧向扩展和浅层破裂、发生沉降,称此为后陆盆地。
后陆盆地的伸展、热温属性和活跃的深部热流体作用,有利于富烃凹陷形成和其中(优质)烃源岩发育,油气资源丰富。
5、创新理论指导油气勘探和应用成效显著
富烃凹陷形成和遭改造富烃凹陷判识恢复等创新成果的应用领域广阔,经济和社会效益巨大。
其中主要者如:
(1)推动和指导了渤海湾、鄂尔多斯、柴达木、酒泉、焉耆等盆地的油气评价和勘探,发现多个大中型油气田;
(2)揭示了鄂尔多斯盆地三叠系、南襄盆地泌阳凹陷石油丰富的原因;(3)划分了中国小型含油气盆地的类型和富油气特征;(4)及时研发了可用于油气地质研究、勘探开发生产实际的软件产品,并推广应用到十多个油气产业部门。
本团队近20多年来通过对我国不同地域含油气盆地的深入研究和系统对比,在该项目相关领域已发表论文109篇,其中SCI论文43篇,EI论文23篇,他引总数1803余次;获授权国家发明专利1项,软著权13项;获陕西省高等学校科学技术一等奖1项,绿色矿山科学技术奖一等奖1项;已培养本领域研究生博士17名,硕士42名。
其中1人获陕西省优秀博士论文。
四、客观评价
(1)成果验收与鉴定
该团队完成的国家自然科学基金委重点项目《坳陷型富烃凹陷的主要特征和形成的动力学环境——以鄂尔多斯盆地为例》,在2019年由国家基金委组织的专家评审验收会上,以12位专家评委全优的投票结果通过结题验收。
专家组一致认为该项目研究成果突出,创新性强:
首次提出了鄂尔多斯盆地南部富烃凹陷和其中优质烃源岩形成具有构造活动明显、深部作用活跃和较热-伸展构造背景;创新性揭示了鄂尔多斯盆地油气生成和有机-无机相互作用与石油资源丰富的形成原因。
该团队完成的国家科技重大专项任务课题《鄂尔多斯盆地中生代湖盆形成动力机制及其对沉积的控制作用》,在2014年专家评审验收时,与会11位专家一致认为该项目:
首次明确了鄂尔多斯盆地南部延长期盆地构造属性为后陆盆地,发育于汇聚碰撞仰冲的华北陆块之上,富烃凹陷的演化与区域汇聚碰撞造山带的地球动力学环境有着密切的成因和时空联系。
该团队完成的国家“十一五”科技重大专项任务课题《近海富烃凹陷形成的构造条件和区域动力学背景》,2010年中海油组织的,由中国工程院金庆焕、汤中立、多吉院士,中海石油陈伟高级副总裁、邓运华副总地质师等组成的14人评审小组进行了评审。
一致认为该项目取得了创新性认识,建立了近海盆地演化-改造与周邻板块演化的时空响应关系;系统剖析了渤中、辽中及西湖等近海含油气凹陷的后期改造特征并在此基础上恢复了其原始沉积面貌;揭示了深部构造热活动、沉降、沉积充填等对富烃凹陷和优质烃源岩形成的控制作用等创新认识。
该团队完成的中国石油青海油田分公司“十三五”重点项目《柴达木盆地与中国新生代典型咸化含油气盆地咸化特征和形成地质环境对比研究》,2018年青海油田公司组织进行评审,专家组一致认为该项目在陆相盆地咸化特征与咸化机理、相关优质烃源岩形成条件及油气效应等方面取得了创新性认识,对柴达木盆地油气勘探具有较好的指导作用和参考价值。
(2)重要科技奖励
项目研究成果获得多项重要科技奖励,先后获得中国绿色矿山联盟,绿色矿山科学技术奖一等奖1项,陕西高等学校科技进步奖一等奖1项;指导完成的《柴达木新生代湖盆咸化环境演变及其烃源岩发育特征》博士论文获陕西省优博论文。
(3)学术性评价
该项目先后得到5项国家自然科学基金(含重点、面上和青年类别)、2项国家科技重大专项、2项国家博士后科学基金面上项目以及10余项油田企业、中国地质调查局等项目的相继资助。
围绕创新成果,发表重要科技论文109篇,其中SCI论文43篇,EI论文23篇,他引总数1803余次。
相关研究成果获得科技界和能源矿产行业的高度评价,被国内外知名专家多次引用。
该项目创新成果经教育部科技查新,国内外均未见有相同的文献报道。
(4)研究成果的社会效益及媒体报道
在项目执行过程中已培养本领域博士17名,硕士42名,其中1人获陕西省优秀博士论文,同时项目相关研究成果在国内外学术性会议上的展示和汇报,4次在国际、国内重要学术会议中获优秀论文及报告奖、4次在全国性大赛中获奖;有关富烃凹陷油气成生-演化新模式在科普时报(2019.3.19)头版报道。
研发的可用于油气地质研究、勘探开发生产实际的软件产品,已推广应用到十多个油气产业部门。
五、应用情况
研究成果在油气产业部门具有很强的应用价值,先后在中石油长庆油田、玉门油田,中石化河南油田、华北油气分公司,中海石油(中国)有限公司天津分公司等产业部门应用,有效推动和指导了相关探区油气勘探的重大突破及新发现,具有巨大的经济效益。
序号
单位名称
应用的技术
应用对象及规模
应用起止时间
1
中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司
大型改造盆地原盆恢复、盆地属性厘定、富烃凹陷演化变迁及油气赋存-成藏效应等研究技术
应用于鄂尔多斯盆地中生代盆地演化、延长期富烃凹陷及油气富集规律研究,揭示了盆地油气资源丰富的成因,有效推动和指导了延长期富烃凹陷的油气勘探和持续重大发现。
2012.1-
2019.12
2
中国石油化工股份有限公司河南油田分公司勘探管理部
小型盆地富烃凹陷厘定与油气资源评价技术
应用于南襄盆地泌阳凹陷和南阳凹陷富烃凹陷的特征及成因研究;有效指导和推动了南襄盆地深层和新领域油气勘探,揭示了泌阳凹陷油气丰富的成因。
2015
-2020
3
中国石油玉门油田分公司
遭改造型盆地富烃凹陷厘定及油气赋存条件与成藏评价等技术
应用于玉门油田探区诸盆地的油气勘探,有效指导、推动和支撑了老油田油气的增(稳)产和新突破,先后在青西、营尔富烃凹陷和周围不同构造区发现了青西、酒东新油田。
使开发了82年的玉门老油田再次换发青春。
2000.1-
2020.12
4
中国石油化工股份有限公司华北油气分公司
盆地后期改造、油气运移与聚散评价技术
应用于鄂尔多斯盆地北部天然气勘探,明确指出中石化杭锦旗矿区是天然气有利勘探区。
相关研究成果有效指导和推动了东胜大气田的发现。
2009-
2013
5
中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司第一采油厂地质研究所
富烃凹陷形成演化及油气成藏富集规律研究技术
对安塞油田安塞南长8油层组产建和增储有利区进行了筛选,确定产建有利区17个,增储有利区3个,有效扩大了油田开发面积,并得到钻探证实,经济效益显著。
2019.1-
2020.9
6
中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司第七采油厂
富烃凹陷展布及迁移规律相关技术
对白豹油区长3及以上浅层油藏产建有利区优选,共筛选有利区9个,得到钻探证实,经济效益显著。
2017.1-
2019.3
7
中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司第七采油厂
富烃凹陷形成演化及油气成藏富集规律研究技术
对环江油区延长组长3、长6~长9油层组油藏有利区进行了优选,共优选有利区52个,有效指导了陇东环江地区油气勘探开发,支撑第7采油厂的稳产和持续发展。
2016.1-
2020.12
8
中海石油(中国)有限公司天津分公司
改造型断陷盆地原始沉积面貌恢复的方法和检测辐射气体产物的制样装置及其检测方法的专利技术
应用于渤海海域富烃凹陷区的研究,加深了对断陷型盆地富烃坳陷发育及改造过程的认识,揭示了古近纪曾存在较完整的大型富烃凹陷且优质烃源岩发育,从而提高了油气勘探成效,应用效果良好。
2018.5-
2020.12
六、主要知识产权和标准规范等目录
序号
知识产权类别
知识产权
具体名称
国家
(地区)
授权号
授权日期
证书编号
权利人
发明人
1
发明专利
一种检测辐射气体产物的制样装置及其检测方法
中国
CN108279277B
2019.8.9
3486309
西北大学
王文青,刘池阳,张东东,刘文汇,马奂奂,全晓园
2
论文
Small-scalepetroliferousbasinsinChina:
Characteristicsandhydrocarbonoccurrence
美国
10.1306/0130191608217014
2019
AAPGBulletin103(9):
2139-2175(SCI,三区,IF2.952)
西北大学
刘池阳,黄雷,赵红格,王建强,张龙,邓煜,赵俊峰,张东东,范昌育
3
论文
GeneticCausesofoil-richandoil-poorreservoirs:
ImplicationsfromtwoCenozoicbasinsintheeasternNorthChinaCraton
中国
10.1007/s11430-017-9271-6
2018
ScienceChinaEarthSciences61
(2):
1910-1931(SCI,二区,IF3.242)
西北大学
刘池阳,黄雷,张东东,赵俊峰,邓煜,郭佩,黄翼坚,王建强
4
论文
富烃凹陷特征及其形成研究现状与问题
中国
2014
地学前缘21(01):
75-88(EI)
西北大学
刘池洋,赵俊峰,马艳萍,王建强,熊林芳,陈建军,毛光周,张东东,邓煜
5
论文
鄂尔多斯盆地南部三叠纪延长期富烃凹陷形成的动力学环境与构造属性
中国
2020
岩石学报36(06):
1913-1930(SCI,二区,IF2.698)
西北大学
刘池洋,王建强,邱欣卫,张东东,赵俊峰,赵红格,邓煜
6
论文
Threetypesofflowerstructuresinadivergent-wrenchfaultzone
美国
10.1002/2017JB014675
2017
JournalofGeophysicalResearch-SolidEarth122(12),10478-10497(SCI二区,IF3.638)
西北大学
黄雷,刘池阳
7
论文
PalaeohydrologicalevolutionofthelateCenozoicsalinelakeintheQaidamBasin,NETibetanPlateau:
Tectonicvs.climaticcontro
荷兰
10.1016/j.gloplacha.2018.03.012.
2018
GlobalandPlanetaryChange165,44–61(SCI二区,IF4.448)
西北大学
郭佩、刘池阳,黄雷,余梦丽,王鹏,张国清
8
论文
DetritalzirconU-PbagesofPaleozoicsedimentaryrocksfromtheeasternHexiCorridorBelt(NWChina):
provenanceandgeodynamicimplications
荷兰
10.1016/j.sedgeo.2016.04.005
2016
SedimentaryGeology.339,32-45(SCI二区,IF2.728)
西北大学
赵晓辰,刘池阳,王建强,赵岩,王磊,张启航
9
软著
地震沉积学解释系统
中国
2012.6.30
0424992
西安石文软件有限公司
张小会
10
软著
人工智能测井解释评价系统
中国
2019.10.29
4513724
西安石文软件有限公司
张小会
七、主要完成人情况(“主要完成人情况”摘自“主要完成人情况表”中的部分内容,公示姓名、排名、行政职务、技术职称、工作单位、完成单位、对本项目贡献。
)
完成人
排名
行政职务
技术职称
工作
单位
完成
单位
对本项目贡献
刘池阳
1
西北大学含油气盆地研究所所长
教授
西北大学
西北大学
全面负责项目的策划、设计、安排和具体实施。
黄雷
2
无
教授
西北大学
西北大学
在中国东西部不同类型型富烃凹陷发育机制及油气富集机理方面提出新认识,获多项科技奖励。
张东东
3
无
副教授
西北大学
西北大学
在富烃凹陷优质烃源岩评价及有机-无机相互作用方面取得创新认识。
赵俊峰
4
无
副教授
西北大学
西北大学
在我国不同类型盆地富烃凹陷的古地理面貌、源-汇响应关系沉积充填过程方面作出了贡献。
王建强
5
无
副教授
西北大学
西北大学
在富烃凹陷发育的时限与动力学背景、演化与后期改造过程中关键地质事件的厘定等方面作出了贡献。
赵红格
6
无
教授
西北大学
西北大学
在鄂尔多斯盆地延长期富烃凹陷展布范围及古构造格局方面取得创新认识
赵晓辰
7
无
讲师
西安科技大学
西北大学
西安科技大学
在鄂尔多斯盆地及邻区富烃凹陷发育的背景及动力学环境方面取得创新认识。
谭成仟
8
西安石油大学地球科学与资源学院院长
教授
西安石油大学
西安石油大学
富烃凹陷相关理论成果在鄂尔多斯盆地多个油田企业推广应用,指导油气勘探开发,成效显著
张小会
9
西安石文软件有限公司董事长
高级工程师
西安石文软件有限公司
西安石文软件有限公司
将富烃凹陷相关技术成果开发软件并进行推广应用
郭佩
10
无
副教授
成都理工大学
西北大学
成都理工大学
在我国咸化湖盆优质烃源岩和富烃凹陷形成机理研究方面取得创新成果。
获陕西省优秀博士论文。
王文青
11
无
师资博士后
西北大学
西北大学
对富烃凹陷富铀优质烃源岩有机-无机相互作用研究方面取得创新认识,并获国家发明专利1项
八、主要完成单位及创新推广贡献
排名
单位名称
主要贡献
1
西北大学
西北大学在该项目筹划、立项论证、设计编制、运行实施、成果发表和技术推广应用中给予了人员、仪器设备、办公条件等多方面的大力支持。
地质学系及相关职能部门协助该团队筹划和申报国家重大专项、国家自然科学基金及相关企业科研课题等,在课题执行过程中规范化管理,对项目成果审核、技术宣传和推广等方面起到非常积极的作用。
西北大学大陆动力学国家重点实验室除了协助完成大量的分析测试工作,还配套了多项课题给予经费支持,对测试样品也给予优惠。
大陆动力学国家重点实验室仪器设备齐全、测试分析精度高,有利支持了项目高水平成果的顺利产出。
学校相关职能部门从人力、物力等多方面给予了支持。
学校对于项目的经费使用、年度成果汇报等进行了严格审核,确保了项目的顺利进行。
2
西安石油大学
西安石油大学以科研合作方式完成了项目第一完成单位委托的国家自然科学基金重点项目“坳陷型富烃凹陷的主要特征和形成的动力学环境——以鄂尔多斯盆地为例”和中海油国家重大专项“近海富烃凹陷形成的构造条件和区域动力学背景”相关任务;将富烃凹陷研究成果在长庆油田第一采油厂安塞油田及第七采油厂白豹油区、环江油区等推广应用,取得了显著的经济社会效益。
此外,西安石油大学拥有省部级重点实验室,具备了先进、配套的设备仪器。
本项目部分测试分析在石油大学完成;学校对参加项目的研究人员在费用、人员、仪器及房屋使用等方面给予了大力支持。
在项目的实施和完成过程中,石油大学各职能处室积极配合及多方面的支持,保证了项目的顺利完成。
3
西安科技大学
目完成人赵晓辰2017年在西北大学博士毕业后,就职于西安科技大学,持续开展有关富烃凹陷相关方面的研究,并仍保持与第一完成单位西北大学在多个科研项目上的合作,围绕鄂尔多斯盆地及周邻富烃凹陷与优质烃源岩的形成及受控因素开展持续研究工作。
西安科技大学相关职能处室及地质与环境学院在其相关成果发表和推广应用中提供了多方面的支持,对该项目的完成起到了积极的作用。
4
西安石文软件有限公司
西安石文软件有限公司与项目第一完成单位的含油气盆地研究所长期有较密切的科研合作。
该公司软件系统主要应用于油气勘探开发,煤田地质和铀矿地质评价等领域,用户主要为中国石油天然气集团有限公司、中国石油化工集团公司、中国海洋石油集团有限公司等国内油气田国有企业及各大石油院校、各大石油服务公司等。
该公司在本项目相关技术的推广方面做出了有效贡献。
5
成都理工大学
目完成人郭佩2018年在西北大学博士毕业后,就职于成都理工大学,其在成都理工大学持续开展博士阶段有关咸化湖盆优质烃源岩和富烃凹陷的形成的研究。
成都理工大学科技处、沉积地质研究院等二级职能部门在其相关成果发表、推广应用中提供了经费和办公条件等支持,对该项目的完成起到了积极的作用。
九、完成人合作关系说明
第一完成人刘池阳全面负责项目的策划、设计、安排和具体实施;另10位完成人中有9位,即谭成仟(现供职于西安石油大学)、赵红格、赵俊峰、黄雷、王建强、张东东、赵晓辰(现供职于西安科技大学)、郭佩(现供职于成都理工大学)、王文青(现为西北大学博士后),曾先后是刘池阳教授的博士研究生,在校期间他们承担和完成了刘池阳所负责相关项目的重要科研任务;他们毕业留校或在其他单位工作后,继续与刘池阳有长期的科研合作和业务交流,除延续博士研究生阶段的科研工作外,同时还是本项目不同时期相关项目组的骨干成员,他们长期致力于在含油气盆地动力学和富烃凹陷形成的前沿探索及其油气勘探应用实践,共同合作立项和实施、撰写论著、申请专利、获奖等。
该报奖项目是该团队全体成员长期深度合作科研成果的高度融合和聚焦总结。
本项目第九完成人张小会,早期是刘池阳在西北大学含油气盆地研究所的同事,曾有过多个项目科研合作的经历。
张小会创办西安石文软件有限公司离校供职后,该公司与刘池阳所负责的含油气盆地研究所保持有较密切的科研合作、科技咨询、业务和人才交流、成果共享;并及时将科研成果、技术方法转化为软件产品(平台),推广应用到油气地质研究、勘探开发生产实际。
这是彼此间密切合作的结果,同时体现了校企合作的科研优势和产品特色。
各完成人具体在本项目中所做出的贡献,详见附件和主要完成人情况表。
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- 关 键 词:
- 凹陷 形成 理论 创新 油气 勘探 应用
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