限制北苏门答腊地区的自源地层作用：盆地-石油系统与地层正演建模的整合

《Marine and Petroleum Geology》：Constraining self-sourcing stratigraphic plays in North Sumatra: Integration of basin-petroleum system and stratigraphic forward modeling

本研究整合层状前向建模（SFM）与盆地及石油系统建模（BPSM），针对苏门答腊盆地复杂石油系统中的自源型层状圈闭进行系统评估。通过分析四个关键阶段，建立了一套成本低但有效的勘探方法，尤其适用于缺乏三维地震数据的边远区域能源评估，为非常规资源勘探提供新思路。

　　在当今全球能源勘探的背景下，随着传统油气藏的逐步开发，地质学家和能源专家越来越关注那些具有潜力但尚未被充分认识的复杂地质构造。其中，层状构造陷阱（stratigraphic traps）因其独特的形成机制和分布特征，成为了油气勘探中的重要目标。这类陷阱通常与沉积层序的几何变化有关，比如砂岩的尖灭（pinch-out）区域或泥岩的局部遮挡。与传统的构造陷阱相比，层状构造陷阱的勘探风险更高，尤其是在多石油系统共存的地区，这使得其识别和评估变得更具挑战性。

层状构造陷阱的识别和划分，通常依赖于三维地震数据的分析，或者通过整合钻井数据进行综合判断。然而，在一些前沿地区，由于缺乏高密度的三维地震覆盖，以及钻井数据的有限性，传统方法往往难以有效揭示这些复杂地质结构。因此，开发一种可靠的方法论，以准确识别潜在的层状构造陷阱区域，并充分考虑石油系统内部复杂的相互作用，显得尤为重要。这一需求不仅推动了地质建模技术的发展，也为油气勘探提供了新的思路和工具。

本研究通过整合层状构造正演建模（stratigraphic forward modeling, SFM）和盆地及石油系统建模（basin and petroleum system modeling, BPSM）技术，为层状构造陷阱的识别和评估提供了一种系统化的方法。该方法特别适用于那些存在自源型石油系统（self-sourcing plays）的区域，即在相同的或相邻的沉积层序中，油气生成和聚集的过程同时发生，导致短距离的横向迁移。这种自源型石油系统在地质学中具有特殊意义，因为它挑战了传统上认为油气必须经历长距离迁移才能形成聚集的观念。

北苏门答腊盆地（North Sumatra Basin, NSB）被选为本研究的试验区，其地质背景复杂，涉及三个主要的源岩层和多种类型的构造陷阱，包括中中新世的层状构造陷阱。这一盆地的特殊性在于其丰富的地质历史和多样的沉积环境，为研究自源型石油系统提供了理想的条件。通过对NSB的系统研究，本研究不仅揭示了该地区油气的来源和迁移路径，还为未来在类似地质条件下的勘探提供了重要的参考依据。

本研究采用的系统方法包括四个关键步骤：首先，评估地质化学证据以识别可能的石油系统；其次，利用层状构造正演建模技术，确定潜在的砂岩透镜体分布区域；第三，模拟有机质在源岩中的分布情况，以更精确地预测油气的生成和迁移；最后，通过盆地及石油系统建模，评估源岩的成熟度和油气排出过程。这种方法的创新之处在于，它将两种原本独立使用的建模技术相结合，从而在降低勘探风险的同时，提高了对复杂地质条件的理解能力。

在实际应用中，该方法能够有效支持早期阶段的油气勘探工作，尤其是在数据获取成本较高的情况下。通过这种方式，地质学家可以在投入大量资金进行三维地震调查之前，对潜在的层状构造陷阱区域进行初步评估，从而减少不必要的勘探支出。此外，这种方法还适用于非常规资源的勘探，例如页岩气，因为这些资源的形成和分布同样受到沉积环境和有机质分布的影响。

本研究的一个重要发现是，在北苏门答腊盆地中，首次发现了油混合作用的地质化学证据。这一证据表明，不同源岩层中的油气可能在地质历史中发生了混合，从而影响了其化学特征和迁移路径。油混合作用的存在，不仅增加了对盆地内石油系统复杂性的认识，也为未来油气勘探提供了新的视角。通过分析油的生物标志物和稳定同位素数据，研究人员能够更准确地确定油的来源，并评估其在盆地内的迁移历史。

在研究过程中，我们使用了来自2024年野外调查的两个油渗样（RA25和RA124），以及多个钻井数据中的油化学分析结果。这些数据涵盖了从1980年代到2010年代期间钻探的多个井点，包括DST（钻井取样测试）、RFT（地层测试）和油渗样本。通过综合这些数据，我们能够构建一个更加全面的盆地地质模型，并进一步验证自源型石油系统的存在。

本研究的另一个关键成果是，对北苏门答腊盆地内的四个活跃石油系统进行了深入分析。这四个系统分别与不同的源岩层和储层单元相关联，反映了该地区复杂的油气生成和聚集过程。通过对这些系统的识别和评估，我们不仅能够更好地理解该盆地的油气分布规律，还为未来的勘探策略提供了科学依据。特别是对于那些缺乏三维地震数据的区域，这种方法能够提供一种有效的替代方案，帮助地质学家在有限的资料条件下，做出更加合理的勘探决策。

此外，本研究还强调了层状构造正演建模和盆地及石油系统建模技术在油气勘探中的互补性。层状构造正演建模主要用于预测沉积层序的几何变化和砂岩透镜体的分布，而盆地及石油系统建模则更关注于源岩的成熟度和油气的排出过程。两者的结合，使得研究人员能够在更广泛的地质背景下，对油气的生成、迁移和聚集过程进行综合分析，从而提高勘探的准确性和效率。

在实际应用中，这种方法不仅可以用于层状构造陷阱的识别，还可以扩展到非常规资源的勘探，如页岩气。页岩气的形成和分布受到沉积环境和有机质含量的显著影响，因此，通过整合层状构造正演建模和盆地及石油系统建模技术，可以更有效地评估页岩气的潜力，并优化勘探策略。特别是在那些缺乏三维地震数据的区域，这种方法能够提供一种低成本、高效率的勘探手段，帮助地质学家在更早的阶段识别出具有潜力的勘探目标。

本研究的成果对于北苏门答腊盆地的油气勘探具有重要意义。首先，它提供了关于该地区石油系统和层状构造陷阱的详细信息，有助于优化现有勘探项目的部署。其次，它揭示了油混合作用的存在，这为研究油气的来源和迁移路径提供了新的视角。最后，它提出了一个适用于前沿地区的成本效益高的勘探策略，为未来在类似地质条件下进行油气勘探提供了重要的参考。

总之，本研究通过整合多种地质建模技术，为识别和评估层状构造陷阱提供了一种系统化的方法。这种方法不仅适用于传统油气藏的勘探，还具有广阔的应用前景，特别是在非常规资源的开发和前沿地区的勘探中。通过这种方式，地质学家和能源专家能够在面对复杂的地质条件时，做出更加科学和合理的勘探决策，从而提高勘探的成功率和经济效益。