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【摘 要】
对于特定的沉积盆地，成藏流体的来源、运移路径、充注过程和充注时间是油气成藏机理研究的主要内容。
【关键词】
砂岩 油气运移 成藏机理
【分类号】：TE988.2
【正 文】
1 油气成藏的动力学
与成藏动力学有关的研究最早始于地球动力学中的流体动力学研究。1909年Munu提出油气运移的水力学理论，1954年Hubbert提出流体势的概念，1983年Bahlberg提出成藏动力学概念。20世纪80年代以来，随着盆地分析定量化研究和盆地模拟技术的发展，盆地水动力数值模拟成为油气运移聚集的最主要研究手段。在20世纪60-70年代，石油生成的化学动力学研究取得了重要成果。到了20世纪80-90年代，地下流体动力场（尤其是压力场）研究则成为石油地质学研究的热点。
层序地层学和地震岩性预测技术的发展，给构筑盆地烃源体和流体输导体系格架提供了可能。计算机软、硬件的快速发展，将实现大数据量的盆地模拟运算提高到油气运移与聚集的模拟阶段。油气系统理论的兴起，将石油地质学研究提高到系统论的高度，并已经出现把含油气系统视为动态的石油生成和聚集的物理、化学系统的概念，以及试图用化学动力学控制的生烃子系统和受物理动力学控制的运移一捕集子系统来构筑含油气系统的动力学思路。1991年Demaison所阐述的含油气系统概念，基本上是以动力学为基础、体现石油地质学发展趋势（即集成动力学研究成果）而形成的完整概念体系，它是把油气自生成至成藏的过程作为一个完整的动力学过程进行研究。
2 油气成藏动力学发展阶段
（1）第一阶段
从19世纪末至20世纪50年代初。在亨特1861年提出的早期背斜学说基础上，建立了比较完善的油气藏形成背斜学说。在1917年委内瑞拉马拉开波湖玻利瓦尔油区许多巨大地层圈闭油气藏和1930年美国东得克萨斯大油田地层圈闭油气藏发现之后，又产生了“非背斜圈闭理论”，从而丰富了油气成藏理论。此后浮力、水动力和毛细管力被确定为成藏过程中影响油气运移、聚集的主控因素，油气成藏过程被看作为动力学过程。
（2）第二阶段
从50年代中期至70年代末。在油气藏形成的基本地质条件和形成过程分析的基础上，全面研究了油气成藏机理。干酪根降解成烃及油气初次运移理论的提出使有机地球化学在烃类生成、成熟和初次运移研究中发挥着极为重要的作用。成藏过程中油气的二次运移和聚集机理，特别是在油气二次运移的相态、动力、阻力、运移通道、力向、距离以及运移时间和运聚效率方面也取得了很多成果，并提出油气聚集的渗滤作用机理、排潜作用机理。地层流体流动的区域样式被引人运移和聚集的水力学理论，建立了重力穿层流动的石油运移和聚集理论，将区域水动力场分布和演化与石油的运移和聚集有机结合起来，油气成藏的宏观条件也得到系统认识。
（3）第三阶段
从80年代初至现在。随着先进的油气勘探技术和方法的发展，以及计算机技术、物理模拟技术在油气成藏中的应用，各种成藏条件、机制及其之间的有机配合关系得到系统研究。物理模拟和数值模拟研究油气生成化学动力学机制，并结合油气生成和保存条件以及沉积盆地发展演化条件，通过耦合压实史、超压形成史、热史和烃类生成史方程，在重建排烃过程、油气初次运移、二次运移和聚集研究方面取得了长足进展。田世澄于1996年提出了“成藏动力学系统”概念，并根据中国东部多旋回、多油气层、多凹陷、多类型储层和复式油气聚集带的特点，提出了成藏动力学系统分类和研究方法。康永尚于1997年提出了“油气成藏流体动力学”概念及分类并进行了深入的理论探讨，对油气成藏机理与定量化模拟进行了探索性研究。油气成藏流体动力学是基于盆地水文地质格架和地层压力流体动力学为基础的盆地流体动力系统。“油气成藏流体动力学”与“成藏动力学系统”在许多方面是相通的，只是前者更多强调了流体动力学的内容。
3 油气成藏动力学研究发展趋势
由于盆地构造一沉积格架的形成演化过程和油气成藏过程充满了非线性特征，因此不可能完全依赖于经典的动力学方程，必须采用全新的思路与方法，主要内容包括：
（1）将动力学模拟与非动力学模拟结合起来，用非动力学模拟再造油气生排运聚散过程的物质空间；
（2）将常规动力学模拟与系统动力学模拟结合起来，用系统动力学模拟描述系统整体的非线性过程；
（3）将数值模拟与人工智能模拟结合起来，用人工智能模拟解决油气运聚等局部过程的非线性问题。
同时，还需要解决以下系列关键技术：
（1）三维数字地质体的空间插值与矢量剪切技术
（2）盆地构造史、沉降史的三维回剥与平衡技术
（3）盆地构造应力场的动态模拟技术
（4）多热源多阶段叠加变质作用模拟技术
（5）真三维的常规油气生成、排放动力学模拟技术
（6）油气运移和聚集的人工智能模拟技术
（7）油气成藏的系统动力学模拟技术
（8）系统动态连接与集成化技术
这些理论难题和关键技术上的突破，不仅形成了可供油气系统评价实际应用的方法体系和技术体系，而且为油气成藏动力学研究提供了一种定量化和可视化的途径。随着勘探难度的加大，特别是海上和陆内复杂区域油气勘探成本较高，迫使我们不得不对诸如油气成藏机理研究、油气系统资源潜力评价和目标评价等给予更多的关注。当然，对油气系统进行系统动力学综合是一件复杂而艰巨的工作，这方面的研究刚刚开始，还需要有更多的人去从事探索性研究。
4 盆地模拟存在的问题
盆地模拟技术和油气成藏模拟技术的兴起，既是油气勘探、评价的需要，也是盆地分析自身由定性向定量发展的需要。随着这种仿真技术的发展，它在理论上与实践上的作用将越来越大。目前，盆地模拟存在以下4个方面：
（1）缺乏盆地分析的系统观念和工作基础
（2）对盆地地质作用系统及其各子系统的反馈控制机制重视不够
（3）概念模型过于简化而与实际过程差别太大
（4）数学模型单一且偏于定性
解决这些问题的途径在于：引入盆地系统的概念，应用系统论、信息论和控制论，对模拟对象进行系统分析，建立合乎实际的各种盆地地质作用概念模型，进而转化为数学模型。在构筑数学模型时，应当按照选择论的基本原理将确定性模型与随机模型结合起来，尽量采用模糊数学模型和灰色系统数学模型。在这样的基础上，才能对盆地演化，包括构造演化、沉积演化、地热演化、流体演化、有机质演化和油气运移、聚集及其相应的岩石圈动力学过程有一个正确的定量认识和描述，同时也才能实现对盆地内的石油、天然气资源进行可靠的定量预测。
对于特定的沉积盆地，成藏流体的来源、运移路径、充注过程和充注时间是油气成藏机理研究的主要内容。
【关键词】
砂岩 油气运移 成藏机理
【分类号】：TE988.2
【正 文】
1 油气成藏的动力学
与成藏动力学有关的研究最早始于地球动力学中的流体动力学研究。1909年Munu提出油气运移的水力学理论，1954年Hubbert提出流体势的概念，1983年Bahlberg提出成藏动力学概念。20世纪80年代以来，随着盆地分析定量化研究和盆地模拟技术的发展，盆地水动力数值模拟成为油气运移聚集的最主要研究手段。在20世纪60-70年代，石油生成的化学动力学研究取得了重要成果。到了20世纪80-90年代，地下流体动力场（尤其是压力场）研究则成为石油地质学研究的热点。
层序地层学和地震岩性预测技术的发展，给构筑盆地烃源体和流体输导体系格架提供了可能。计算机软、硬件的快速发展，将实现大数据量的盆地模拟运算提高到油气运移与聚集的模拟阶段。油气系统理论的兴起，将石油地质学研究提高到系统论的高度，并已经出现把含油气系统视为动态的石油生成和聚集的物理、化学系统的概念，以及试图用化学动力学控制的生烃子系统和受物理动力学控制的运移一捕集子系统来构筑含油气系统的动力学思路。1991年Demaison所阐述的含油气系统概念，基本上是以动力学为基础、体现石油地质学发展趋势（即集成动力学研究成果）而形成的完整概念体系，它是把油气自生成至成藏的过程作为一个完整的动力学过程进行研究。
2 油气成藏动力学发展阶段
（1）第一阶段
从19世纪末至20世纪50年代初。在亨特1861年提出的早期背斜学说基础上，建立了比较完善的油气藏形成背斜学说。在1917年委内瑞拉马拉开波湖玻利瓦尔油区许多巨大地层圈闭油气藏和1930年美国东得克萨斯大油田地层圈闭油气藏发现之后，又产生了“非背斜圈闭理论”，从而丰富了油气成藏理论。此后浮力、水动力和毛细管力被确定为成藏过程中影响油气运移、聚集的主控因素，油气成藏过程被看作为动力学过程。
（2）第二阶段
从50年代中期至70年代末。在油气藏形成的基本地质条件和形成过程分析的基础上，全面研究了油气成藏机理。干酪根降解成烃及油气初次运移理论的提出使有机地球化学在烃类生成、成熟和初次运移研究中发挥着极为重要的作用。成藏过程中油气的二次运移和聚集机理，特别是在油气二次运移的相态、动力、阻力、运移通道、力向、距离以及运移时间和运聚效率方面也取得了很多成果，并提出油气聚集的渗滤作用机理、排潜作用机理。地层流体流动的区域样式被引人运移和聚集的水力学理论，建立了重力穿层流动的石油运移和聚集理论，将区域水动力场分布和演化与石油的运移和聚集有机结合起来，油气成藏的宏观条件也得到系统认识。
（3）第三阶段
从80年代初至现在。随着先进的油气勘探技术和方法的发展，以及计算机技术、物理模拟技术在油气成藏中的应用，各种成藏条件、机制及其之间的有机配合关系得到系统研究。物理模拟和数值模拟研究油气生成化学动力学机制，并结合油气生成和保存条件以及沉积盆地发展演化条件，通过耦合压实史、超压形成史、热史和烃类生成史方程，在重建排烃过程、油气初次运移、二次运移和聚集研究方面取得了长足进展。田世澄于1996年提出了“成藏动力学系统”概念，并根据中国东部多旋回、多油气层、多凹陷、多类型储层和复式油气聚集带的特点，提出了成藏动力学系统分类和研究方法。康永尚于1997年提出了“油气成藏流体动力学”概念及分类并进行了深入的理论探讨，对油气成藏机理与定量化模拟进行了探索性研究。油气成藏流体动力学是基于盆地水文地质格架和地层压力流体动力学为基础的盆地流体动力系统。“油气成藏流体动力学”与“成藏动力学系统”在许多方面是相通的，只是前者更多强调了流体动力学的内容。
3 油气成藏动力学研究发展趋势
由于盆地构造一沉积格架的形成演化过程和油气成藏过程充满了非线性特征，因此不可能完全依赖于经典的动力学方程，必须采用全新的思路与方法，主要内容包括：
（1）将动力学模拟与非动力学模拟结合起来，用非动力学模拟再造油气生排运聚散过程的物质空间；
（2）将常规动力学模拟与系统动力学模拟结合起来，用系统动力学模拟描述系统整体的非线性过程；
（3）将数值模拟与人工智能模拟结合起来，用人工智能模拟解决油气运聚等局部过程的非线性问题。
同时，还需要解决以下系列关键技术：
（1）三维数字地质体的空间插值与矢量剪切技术
（2）盆地构造史、沉降史的三维回剥与平衡技术
（3）盆地构造应力场的动态模拟技术
（4）多热源多阶段叠加变质作用模拟技术
（5）真三维的常规油气生成、排放动力学模拟技术
（6）油气运移和聚集的人工智能模拟技术
（7）油气成藏的系统动力学模拟技术
（8）系统动态连接与集成化技术
这些理论难题和关键技术上的突破，不仅形成了可供油气系统评价实际应用的方法体系和技术体系，而且为油气成藏动力学研究提供了一种定量化和可视化的途径。随着勘探难度的加大，特别是海上和陆内复杂区域油气勘探成本较高，迫使我们不得不对诸如油气成藏机理研究、油气系统资源潜力评价和目标评价等给予更多的关注。当然，对油气系统进行系统动力学综合是一件复杂而艰巨的工作，这方面的研究刚刚开始，还需要有更多的人去从事探索性研究。
4 盆地模拟存在的问题
盆地模拟技术和油气成藏模拟技术的兴起，既是油气勘探、评价的需要，也是盆地分析自身由定性向定量发展的需要。随着这种仿真技术的发展，它在理论上与实践上的作用将越来越大。目前，盆地模拟存在以下4个方面：
（1）缺乏盆地分析的系统观念和工作基础
（2）对盆地地质作用系统及其各子系统的反馈控制机制重视不够
（3）概念模型过于简化而与实际过程差别太大
（4）数学模型单一且偏于定性
解决这些问题的途径在于：引入盆地系统的概念，应用系统论、信息论和控制论，对模拟对象进行系统分析，建立合乎实际的各种盆地地质作用概念模型，进而转化为数学模型。在构筑数学模型时，应当按照选择论的基本原理将确定性模型与随机模型结合起来，尽量采用模糊数学模型和灰色系统数学模型。在这样的基础上，才能对盆地演化，包括构造演化、沉积演化、地热演化、流体演化、有机质演化和油气运移、聚集及其相应的岩石圈动力学过程有一个正确的定量认识和描述，同时也才能实现对盆地内的石油、天然气资源进行可靠的定量预测。