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1、石油勘探与开发1994年PETROLEUMEXPLORATIONANDDEVELOPMENT第21卷第4期应用磷灰石裂变径迹定量恢复热演化史刘金侠(大庆石油管理局勘探开发研究院)石广仁郭秋麟(中国石油天然气总公司石油勘探开发科学研究院)摘要本文应用磷灰石裂变径迹的面积径迹数随时间、温度变化的规律,建立非线。2,性热流的反演模型进行了海拉尔盆地口井的地热史模拟得到对盆地古热流演化及烃,。源岩热演化一般规律的认识为进一步了解其油气生成条件提供了定量依据全题词模拟模型〔古地温〕〔热流值〕〔反演〕〔磷灰石〕(海拉尔盆地)基本原理,,,测定古热流和
2、古地温需要一种热指标它对流体运移不灵敏而对热流变化非常灵敏并。Gleado,且能累积记录自沉积以来的热演化史磷灰石裂变径迹就能满足以上要求(w1983)。,,磷灰石矿物中含有微量铀铀在地质时间内发生自发裂变而产生径迹这些径迹在漫长,、,的地质年代中受地温作用会发生衰退其结果是径迹密度减小径迹长度缩短此现象称为退火。,,在沉积盆地中磷灰石裂变径迹随着埋深增加和温度相应升高而发生衰退可以通过分,、。析岩心中磷灰石裂变径迹退火情况来反演古热流古地温随时间的演化利用磷灰石面积径迹数密度建立非线性热史模型1.某埋藏点今热流值的求取。Q=礼G(l)。
3、,,;,;式中Q该点今热流值w/mG该点实测现今平均地温梯度℃/10om人从—,·—。—地表至该点的热导率平均值W/(℃m),,,,,,。:刘男28岁1988()硕士工程师从事油气盆地分析模拟研究地址作者简介金侠年毕业于石油大学华东:,及邮政编码黑龙江省大庆市让胡路区大庆石油管理局勘探开发研究院163712:一10一05收稿日期199316石油勘探与开友1994年一Z、~式-不井一一二一一一一一(2)‘了,l1,1飞尸~尸丁;芬了O乙J。入又乙)f声‘一价又(Z)=(又)(凡)(3)Z,,m;几(-,·;式中该点现今埋藏深度Z)一热导率w
4、/(℃m)入孔隙流体热导,‘—℃·m);,C·m);,。—率W/(人岩石骨架热导率W/(笋孔隙度%——2.古今热流关系某埋藏点在盆地不同构造期内的古今热流关系可表示为t。‘e“一‘!,Q()=Q民(4)t,Z;。‘,,;式中Q(t)时刻古热流值w/mQ第i个构造运动期开始时的热流值w/mt‘第i个构—造运动期开始时距今的绝对时—间,106a;尽最佳热流因子。—.—3古地温计算,、:根据热传导原理t时刻Z埋深的点的古地温(T)可由下式计算__、_.~,、rz,1,_1气乙,t)I,~十气t少l不一下;于育Q乙(5)=勺JO八气乙少,,。C;
5、Zm式中孔地表温度埋藏深度4.—确定最佳热流因子八—,建立磷灰石面积径迹数密度与古地温的关系式确定(4)式中各构造运动期的最佳热流因子月‘。,。,在磷灰石样品中裂变径迹产生的速率与其铀含量成正比铀的半衰期为101、而沉积盆8,。.地年龄小于10一1护a因此磷灰石裂变径迹产生的速率恒定为kolU根据Gleadowetal,lexp,,l4a一’,(1983)的实验结论裂变径迹衰退的速率为k(一7’c/T)其中k约为3xl0Tc,。,,,为固定的限定温度T为古地温对于磷灰石样品假设t~o时没有径迹产生那么在以后的地质时间(t,)时,面积径迹数
6、密度(P)可表示为’。产(‘。‘,1,·,·,‘,Ud一p一‘一pT/T()〕‘卜卫{上卜}(6),,a;。,a一’;,式中t距今地质时间1护k铀产生径迹的速率l原始径迹长度;———拌m,;。,;,;,,4a一’。U铀含量PmT温度常数XT古地温℃k常数约为3xl0——,—‘—,在一个碎屑磷灰石样品中可测出相对于z埋藏深度的磷灰石裂变径迹密度p(Z)和其‘,,‘,铀含量U(Z)二者结合转化为阅指数表达Z深度的热成熟度反映磷灰石所经历的热演化史。pu(z‘‘,,,)一〔p(z)29(z)〕z习〔,(z)/g(z)〕(7)J~1,‘,xl护c
7、一’;‘:式中p(z)相对于z深度的磷灰石裂变径迹密度mU(Z)相对于z深度的样品铀含—量(本文采用诱发裂变径迹法测定),ppm;n不同深度下测量—样品点个数。设I:(t‘)=P(t、)/(k。IU—)(8),、、。(8)式表示沉积时间为t埋藏深度为Z的磷灰石样品的时间一温度积分值‘,,、,采用pU(z)这一据实测数据换算而得的热演化指标借助于I(t)可以建立理论性的热演化指标:第21卷第4期刘金侠等应用磷灰石裂变径迹定量恢复热演化史N。;M1,,,,,I(、)一1()/I()习(9)理论热演化指标与实测热演化指标的均方差为:二·oRM一
8、习〔I(‘、“毕一PU(Z)〕(10),。古地温模拟中一次模拟往往不能使该均方差达到所需精度一般采用组合尝试法求取,,,、,(4)式中的最佳热流因子夕即取一系列尽值分别将每一组尽值代入(4)(
