控制因素

控制因素概述

我國(guó)煤炭開(kāi)采以井工為主，產(chǎn)煤量約占總產(chǎn)量的機(jī))的長(zhǎng)壁開(kāi)采方式;作為綜合機(jī)械化采煤工作面的95%，主要采用基于滾筒式采煤機(jī)(以下簡(jiǎn)稱采煤核心設(shè)備，采煤機(jī)對(duì)提高工作面的產(chǎn)能和效率起著決定性的作用，而實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的自動(dòng)化、無(wú)人化是保證煤礦高產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。

國(guó)內(nèi)外主流電牽引采煤機(jī)牽引電機(jī)普遍采用交流變頻調(diào)速，截割電機(jī)轉(zhuǎn)速不可調(diào)，為保證截割電機(jī)恒功率運(yùn)行，以截割電機(jī)電流為反饋信號(hào)，根據(jù)煤層性質(zhì)的變化適時(shí)適度地調(diào)節(jié)采煤機(jī)的牽引速度，從而改變滾筒負(fù)載;采煤機(jī)操作人員根據(jù)相關(guān)的參數(shù)及經(jīng)驗(yàn)通過(guò)調(diào)節(jié)操作器的按鈕設(shè)定牽引速度，由于煤層的復(fù)雜性及操作者的經(jīng)驗(yàn)差異導(dǎo)致采煤機(jī)經(jīng)常處于欠載、偶爾過(guò)載的狀態(tài)，影響采煤效益和截割安全滾筒是采煤機(jī)截煤、輸煤的關(guān)鍵部件，調(diào)節(jié)滾筒轉(zhuǎn)速以適應(yīng)不同硬度的煤層對(duì)于提高采煤效益具有重要意義。馬正蘭等實(shí)現(xiàn)高塊煤率截割，提出了采煤機(jī)滾筒的變速截割，并通過(guò)優(yōu)化得到與煤層截割阻抗相匹配的截割速度和牽引速度;程雪等而減小滾筒轉(zhuǎn)速或增大采煤機(jī)的牽引速度，以提高截建立了基于威布割效率和增大塊煤率;李曉豁等爾分布的塊煤產(chǎn)量數(shù)學(xué)模型，研究了采煤機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)塊煤產(chǎn)量的影響，得出塊煤產(chǎn)量隨牽引速度、滾筒轉(zhuǎn)速變化而變化的趨勢(shì);Bakhtavar等筒截割速度、增加截割深度以獲得較高的采煤生產(chǎn)率，降低截割粉塵;以上研究均針對(duì)不同硬度的煤層，通過(guò)優(yōu)化得到牽引速度和滾筒轉(zhuǎn)速的最優(yōu)匹配關(guān)系或調(diào)整滾筒轉(zhuǎn)速以保證較高的生產(chǎn)效益。由于深部煤層截割工況復(fù)雜多變，現(xiàn)有研究并未考慮如何通過(guò)配合控制滾筒轉(zhuǎn)速快速有效地降低機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)載荷。

因此，為實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)自動(dòng)截割，有必要研究適應(yīng)不同截割工況的調(diào)速控制策略，以保證無(wú)人或少人采煤機(jī)的可靠運(yùn)行和高效生產(chǎn)。以某MG300/700－WD電牽引采煤機(jī)為研究對(duì)象基于Matlab/Simulink建立整機(jī)耦合控制模型針對(duì)煤巖突變工況，以采煤機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)可靠運(yùn)行和高效生產(chǎn)為目標(biāo)，提出基于截割電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩運(yùn)行的截齒切削厚度控制目標(biāo)的計(jì)算方法，得到煤層截割阻抗與截齒切削厚度控制目標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系;根據(jù)滾筒負(fù)載特性和破巖能力制定針對(duì)不同突變硬度的滾筒調(diào)速控制策略和牽引－滾筒協(xié)調(diào)控制策略，最后分別將上述提出的調(diào)速控制策略與傳統(tǒng)牽引調(diào)速控制策略進(jìn)行對(duì)比分析。

控制因素1采煤機(jī)整機(jī)耦合控制模型

目前有些學(xué)者主要從采煤機(jī)整機(jī)受力入手，基于adams、UG等軟件建立采煤機(jī)整機(jī)模型，而建立包括電機(jī)模型以及控制系統(tǒng)模型的研究相對(duì)較少。為了研究不同截割工況下的采煤機(jī)調(diào)速控制策略和機(jī)電動(dòng)態(tài)特性，建立了包括采煤機(jī)牽引部、截割部以及控制系統(tǒng)的整機(jī)耦合控制模型，為牽引電機(jī)和截割電機(jī)的雙變頻調(diào)速奠定基礎(chǔ)。

1.1采煤機(jī)截割部、牽引部機(jī)電系統(tǒng)建模

由于綜采工作面條件差，當(dāng)截齒遇矸石等煤巖夾雜工況時(shí)，過(guò)大的負(fù)荷易造成搖臂齒輪箱高速端的第一級(jí)齒輪疲勞損壞一級(jí)齒輪的影響，截割部?jī)H考慮電機(jī)輸出端的第一級(jí)齒輪，其他平行軸和行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效至滾筒輸入軸，并簡(jiǎn)化為彈簧阻尼系統(tǒng)。圖1中i1為簡(jiǎn)化部分的減速比，Jd為等效后的滾筒慣量，Mm1和Md分別為截割電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和滾筒負(fù)載轉(zhuǎn)矩，θm1和θd分別為截割電機(jī)轉(zhuǎn)子和截割滾筒的角位移，cmpe1和kmpe1分別為電機(jī)和第1級(jí)齒輪連接部分的阻尼和剛度，cpd1和kpd1分別為低速端齒輪連接部分和滾筒連接軸的等效阻尼和等效剛度。

1.2整機(jī)耦合控制模型

當(dāng)滾筒設(shè)計(jì)參數(shù)和煤層物理參數(shù)一定時(shí)，滾筒負(fù)載取決于牽引速度vq和滾筒轉(zhuǎn)速ng。以牽引速度vq和滾筒轉(zhuǎn)速ng作為滾筒負(fù)載輸入量，負(fù)載轉(zhuǎn)矩Md作為輸出量并作用于滾筒，通過(guò)滾筒與截割部傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳遞;包括滾筒推進(jìn)阻力在內(nèi)的采煤機(jī)總牽引阻力產(chǎn)生的阻力矩Mq作用于行走輪，并通過(guò)牽引部傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞至截割電機(jī)。以截割電機(jī)和牽引電機(jī)的電流、輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等反饋信號(hào)作為信息流實(shí)時(shí)反饋至采煤機(jī)控制系統(tǒng)，經(jīng)判斷分析截割工況和運(yùn)行狀態(tài)后發(fā)出控制流指令至牽引電機(jī)和截割電機(jī)以調(diào)整采煤機(jī)工作狀態(tài)。采煤機(jī)截割電機(jī)和牽引電機(jī)均采用對(duì)參數(shù)變化魯棒性強(qiáng)、轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)的直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)。使用兩個(gè)滯環(huán)比較器來(lái)控制電機(jī)定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩，使誤差穩(wěn)定在滯環(huán)寬度

控制因素概述

規(guī)則挖掘是數(shù)據(jù)挖掘的一項(xiàng)重要內(nèi)容,傳統(tǒng)的基于粗糙集理論的規(guī)則挖掘方法是先求決策信息系粒計(jì)算的核心思想是對(duì)待求解的問(wèn)題進(jìn)行?；?在多個(gè)粒度空間對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析和求解,進(jìn)而合成原始問(wèn)題的解,符合人類從多角度分析問(wèn)題、求解問(wèn)題的認(rèn)知規(guī)律,并受到了研究者的關(guān)注.

本文將屬性約簡(jiǎn)和屬性值約簡(jiǎn)過(guò)程合二為一,以知識(shí)粒為單位挖掘規(guī)則.先對(duì)決策信息系統(tǒng)分層?；?在不同粒度的知識(shí)空間下計(jì)算粒關(guān)系矩陣,并從中獲取啟發(fā)式信息根據(jù)啟發(fā)式信息確定信息粒的屬性值約簡(jiǎn)順序,在此基礎(chǔ)上去除冗余屬性,并設(shè)定終止條件,實(shí)現(xiàn)決策規(guī)則的快速挖掘.理論分析和UCI數(shù)據(jù)集的測(cè)試結(jié)果表明,該算法能獲得所有最簡(jiǎn)規(guī)則.

控制因素基于粒計(jì)算的最簡(jiǎn)決策規(guī)則挖掘算法

對(duì)決策信息系統(tǒng)挖掘規(guī)則的傳統(tǒng)方法是先求屬性約簡(jiǎn),再逐行提取規(guī)則,中間包含了很多冗余計(jì)算,最后的結(jié)果也取決于屬性約簡(jiǎn)結(jié)果的好壞,并且隨著樣本集的增大,算法復(fù)雜性將大大增加.對(duì)屬性約簡(jiǎn)進(jìn)行了粒度原理分析并指出,對(duì)決策信息系統(tǒng)進(jìn)行屬性約簡(jiǎn)得到的知識(shí)劃分空間是極大近似劃分空間,但該知識(shí)空間的知識(shí)粒并不一定是整個(gè)知識(shí)空間中最“粗”的粒.本文考慮在不同粒度層次的知識(shí)空間中挖掘規(guī)則.為便于算法說(shuō)明,先給出符號(hào)定義.

3.1符號(hào)定義

為了不失一般性,假設(shè)決策信息系統(tǒng)有個(gè)條件屬性,1個(gè)決策屬性.為條件屬性′所含條件屬性的個(gè)數(shù),表征系統(tǒng)的粒度,1;為粒度下的所有條件屬性′,這樣的條件屬性有個(gè);為中某一條件屬性對(duì)應(yīng)的條件粒矩陣;為決策屬性對(duì)應(yīng)的決策粒矩陣;×為粒關(guān)系矩陣.

3.2算法描述

基于粒計(jì)算的最簡(jiǎn)決策規(guī)則挖掘算法.輸入:決策信息系統(tǒng);輸出:所有最簡(jiǎn)決策規(guī)則.

1)生成決策粒矩陣并取粒度=1.

2)對(duì)中每一個(gè)條件屬性求條件粒矩陣和粒關(guān)系矩陣,計(jì)算1、2,保存相應(yīng)數(shù)據(jù)并做以下處理:

①尋找是否存在2=1.若存在,則由性質(zhì)3可知,對(duì)應(yīng)信息?？梢酝耆珔^(qū)分某一決策類,約簡(jiǎn)過(guò)程中優(yōu)先考慮,這樣可以保證在區(qū)分能力不變的情況下得到的規(guī)則最少,約簡(jiǎn)相應(yīng)的信息粒得到?jīng)Q策規(guī)則,否則轉(zhuǎn)②;

②若不存在2=1,則對(duì)1值的大小進(jìn)行比較,1值越大,對(duì)應(yīng)信息粒的區(qū)分能力越大,同樣可以保證在區(qū)分能力不變的情況下得到的規(guī)則最少.根據(jù)1值的大小確定信息粒的約簡(jiǎn)順序,通過(guò)約簡(jiǎn)信息粒得到?jīng)Q策規(guī)則,轉(zhuǎn)③;

控制因素算法復(fù)雜性分析

算法主要考慮如何提高現(xiàn)有算法的計(jì)算效率,包括如何減少冗余計(jì)算,如何提高搜索效率,如何減少存儲(chǔ)空間.按照啟發(fā)式信息1、2對(duì)信息粒進(jìn)行約簡(jiǎn),同時(shí)去掉冗余屬性,減少了傳統(tǒng)先約簡(jiǎn)屬性再約簡(jiǎn)屬性值時(shí)的冗余計(jì)算.在同一粒度空間下進(jìn)行搜索時(shí)使用啟發(fā)式算子對(duì)不同知識(shí)空間進(jìn)行選擇和排序,提高了搜索效率.在最壞的情況下需要搜索2次,而在實(shí)際情況中,當(dāng)數(shù)據(jù)本身的冗余性很大時(shí),搜索空間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于2,因?yàn)樵谠撍惴ㄖ屑尤雴l(fā)式信息,同時(shí)設(shè)置終止條件,算法收斂更快.本文使用的矩陣是布爾稀疏矩陣。 2100433B

控制因素概述

隱蔽油氣藏的概念最早是由Carll提出。隱蔽圈閉(subtletrap)一詞較早見(jiàn)于Levorsen1964年的論文,用于概括構(gòu)造、地層、流體(水動(dòng)力)多要素結(jié)合形成的復(fù)合圈閉。1966年Levorsen提出對(duì)隱蔽圈閉進(jìn)行勘探,此后,世界上許多含油氣盆地的地層不整合、巖性及古地貌等圈閉的油氣勘探都得到了加強(qiáng)。

我國(guó)學(xué)者對(duì)隱蔽油氣藏的理解和定義形成了2種觀點(diǎn):一種觀點(diǎn)認(rèn)為“隱蔽油氣藏”在涵義上等同于“非構(gòu)造圈閉油氣藏”;另一種觀點(diǎn)認(rèn)為,除非構(gòu)造油氣藏外,隱蔽油氣藏還應(yīng)包含在現(xiàn)有勘探方法與技術(shù)水平條件下識(shí)別和描述的某些類型的構(gòu)造油氣藏。因此,“隱蔽油氣藏”一詞涵義模糊,而“巖性地層油氣藏”涵義相對(duì)明確。巖性地層油氣藏是指儲(chǔ)集層因巖性橫向變化或縱向連續(xù)性中斷而形成圈閉中的油氣聚集。狹義的巖性油氣藏包含砂巖透鏡體、砂巖尖滅體、白云巖化帶、裂縫-洞穴狀石灰?guī)r、火山巖透鏡體等類油氣藏;廣義的地層-巖性油氣藏尚應(yīng)增加地層超覆體、地層不整合遮擋(各種古潛山)、生物礁以及水動(dòng)力封閉等類油氣藏。

隨著世界油氣勘探技術(shù)的發(fā)展和理論研究的不斷深入,在新發(fā)現(xiàn)的油氣藏中巖性地層油氣藏?zé)o論是在產(chǎn)量還是在儲(chǔ)量上都占有不可忽視的地位。根據(jù)第三輪油氣資源評(píng)價(jià)結(jié)果,中國(guó)石油天然氣股份有限公司陸上剩余石油資源中,巖性地層油氣藏占42%,這是我國(guó)陸上今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)最有潛力、最現(xiàn)實(shí)的油氣勘探領(lǐng)域?！笆濉逼陂g,中國(guó)石油天然氣股份有限公司探明石油儲(chǔ)量為4.5～5.5億t,其中巖性地層油藏儲(chǔ)量2.5～3.0億t,占50%～60%,成為其最重要的勘探領(lǐng)域。近幾年,在松遼、渤海灣、鄂爾多斯、準(zhǔn)噶爾、二連等盆地相繼發(fā)現(xiàn)了一批由巖性地層油氣藏組成的5千萬(wàn)噸至數(shù)億噸儲(chǔ)量規(guī)模的大油田,成為儲(chǔ)量增長(zhǎng)的主要來(lái)源。

關(guān)于巖性地層油氣藏的分布規(guī)律和控制因素一直是國(guó)內(nèi)研究的重點(diǎn),不同的學(xué)者從不同的角度進(jìn)行了闡述。

(1)從盆地類型角度賈承造等對(duì)中國(guó)陸上巖性地層的形成與分布特征進(jìn)行了分析,認(rèn)為中國(guó)各大油區(qū)的主要含油氣盆地都經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造演化歷史,不同類型的盆地,巖性地層油氣藏的形成條件與分布特點(diǎn)有較大差異。

(2)從盆地結(jié)構(gòu)角度尤其是斷陷湖盆陡坡帶、緩坡帶和深陷帶3帶結(jié)構(gòu)特征明顯,林暢松等提出了“構(gòu)造坡折帶”的概念,構(gòu)造坡折帶是指由同沉積構(gòu)造長(zhǎng)期活動(dòng)引起的沉積斜坡明顯突變的地帶,斷陷湖盆中存在的構(gòu)造坡折帶制約著盆地可容納空間的變化,對(duì)層序的發(fā)育、沉積體系域及砂體的分布起重要的控制作用,是油氣藏形成的極有利地帶;李丕龍等針對(duì)濟(jì)陽(yáng)坳陷的勘探,總結(jié)出指導(dǎo)隱蔽油氣藏勘探的“斷坡控砂、復(fù)式輸導(dǎo)、相勢(shì)控藏”三大核心理論。

(3)從盆地發(fā)育角度氣凹陷的“滿凹含油”論?！皾M凹含油”是指在富油氣凹陷內(nèi),優(yōu)質(zhì)烴源灶提供了豐富的油氣資源,同時(shí)陸相沉積多水系與頻繁的湖盆振蕩,導(dǎo)致湖水大面積收縮與擴(kuò)張,使砂體與烴源巖不僅間互,而且大面積接觸,從而使得各類儲(chǔ)集體的成藏機(jī)會(huì)最大,因而含油范圍超出二級(jí)構(gòu)造帶, 導(dǎo)致在包括斜坡區(qū)在內(nèi)的凹陷深部位都有油氣藏的形成和分布,呈現(xiàn)整個(gè)凹陷都有油氣成藏的局面。杜金虎等[17-18]提出了互補(bǔ)論的觀點(diǎn),認(rèn)為含油氣盆地(或凹陷)在油氣資源量一定的條件下,隱蔽油氣藏與構(gòu)造油氣藏在油氣資源量分配和油氣空間分布上具有互補(bǔ)性。

(4)從圈閉形成的角度將巖性地層圈閉形成的基本要素概括為3條線(巖性尖滅線、地層超覆線、構(gòu)造等高線)和3個(gè)面(地層不整合面、儲(chǔ)集巖體的頂?shù)装迕?、斷層?6個(gè)要素的有機(jī)配置。三面(最大湖泛面、區(qū)域不整合面和斷層面)控藏、五帶(有利沉積相帶、裂縫發(fā)育帶、巖性或地層尖滅帶、次生孔隙發(fā)育帶和流體性質(zhì)變化帶)富集的新理論,指出雖然油氣凹陷具有“滿凹含油”的特征,但同時(shí)油氣藏的分布也不均一,巖性地層油氣藏的分布受“三面”控制,沿“五帶”富集。賈承造等提出了巖性地層圈閉的形成主要受“六線(巖性尖滅線、地層超覆線、地層剝蝕線、物性變化線、流體突變線、構(gòu)造等高線)”、“四面(斷層面、不整合面、洪泛面、頂?shù)装迕?”10個(gè)要素控制。

(5)從沉積相的角度 三角洲體系最有利于巖性地層油氣藏的發(fā)育,其中三角洲前緣的水下分流河道、河口壩等又是其中的“甜點(diǎn)”,由此形成了三角洲前緣帶控油氣理論[25-26]。鄒才能等[27]提出了“相控論”,“相控論”是指在存在有效烴源巖、構(gòu)造背景和輸導(dǎo)體系等前提下,油氣的分布與富集受有利儲(chǔ)集相帶的控制,有利的儲(chǔ)集相帶主要是各種有利的沉積相和成巖相等。

控制因素1巖性地層油氣藏形成的盆地背景

賈承造等對(duì)中國(guó)陸上巖性地層的形成與分布特征進(jìn)行了分析,認(rèn)為我國(guó)主要含油氣盆地包括4種類型(陸相斷陷盆地、陸相坳陷盆地、陸相前陸盆地和古生界海相盆地),每種類型盆地的形成演化歷史地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)古氣候背景沉積區(qū)與物源區(qū)的空間配置及相互作用等方面的差異,導(dǎo)致各盆地層序發(fā)育特點(diǎn)主要砂體類型及其三維空間分布有利圈閉類型存在顯著差別,并由此控制了不同類型巖性地層油氣藏的形成。由于第4種類型的盆地為海相盆地故不作介紹。

1.1陸相斷陷盆地

陸相斷陷盆地,如渤海灣盆地、二連盆地等,以半地塹為相對(duì)獨(dú)立的構(gòu)造沉積單元,斷陷湖盆發(fā)育多種儲(chǔ)集體類型,“物源、斜坡、斷裂、水深”控制砂體的類型和分布。陡坡帶和緩坡帶砂體發(fā)育特點(diǎn)不同。陡坡帶受邊界斷層控制,坡度大,沉積物快速入湖,形成沖積扇、扇三角洲和深水濁積扇砂體,單個(gè)砂體分布面積不大,但數(shù)量多,厚度大,故也可形成規(guī)模較大的巖性油氣聚集。緩坡帶一般發(fā)育三角洲或扇三角洲砂體,部分凹陷的緩坡帶還發(fā)育灘壩砂體。由于坡度較緩砂體展布范圍比較大,故可形成億噸級(jí)巖性地層大油田。古氣候背景影響水體咸度、規(guī)模,進(jìn)而影響生油巖體的規(guī)模和巖性地層油氣藏的分布。陸相斷陷盆地?cái)嗔寻l(fā)育、斷塊破碎,巖性地層油氣藏普遍以與斷裂活動(dòng)相關(guān)的鼻狀構(gòu)造為聚油背景。

1.2陸相坳陷盆地

陸相坳陷盆地,如松遼盆地、鄂爾多斯盆地等,其古水系、古坡度、古湖泊等控制砂體的類型與分布。巖性油氣藏主要賦存于三角洲前緣水下分流河道、河口壩和席狀砂中。由于陸相坳陷盆地沉積地形平緩,面積較大,水進(jìn)水退頻繁,往往形成大面積分布的薄砂層和泥巖互層,可形成大面積連片分布的巖性地層油氣藏。除砂體類型外,聚油構(gòu)造背景對(duì)巖性地層油氣藏的平面分布也有重要的控制作用,古凸起、斷裂帶是油氣運(yùn)聚的有利場(chǎng)所?？v向上巖性地層油氣藏主要分布于兩個(gè)最大湖侵泥巖段之間。

1.3陸相前陸盆地

我國(guó)中西部大多數(shù)前陸盆地與國(guó)外經(jīng)典前陸盆地有較大差異,往往缺少被動(dòng)邊緣海相沉積層序,以楔形陸相沉積為特色。前陸盆地發(fā)育沖積扇、扇三角洲、辮狀河三角洲砂體。近山一側(cè)發(fā)育厚度很大的沖積扇(扇)三角洲沉積體系,砂體規(guī)模較大時(shí)三角洲前緣可延伸覆蓋至前緣隆起的斜坡區(qū)。前緣隆起的斜坡區(qū)水進(jìn)水退頻繁,有利于沿不整合面上下形成各種地層圈閉,是前陸盆地巖性地層油氣藏勘探的主要目標(biāo)。

控制因素2巖性地層油氣藏在層序中的分布

在海相沉積層序中,低位體系域在油氣勘探中有著特殊的意義,是隱蔽油氣藏形成和分布的主要體系域。提出的層序地層模型明確地指出在各個(gè)體系域中儲(chǔ)層形成條件、儲(chǔ)層性質(zhì)和儲(chǔ)層分布的地理空間,并特別強(qiáng)調(diào)低位體系域的研究對(duì)于儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的重要性。據(jù)統(tǒng)計(jì),世界上大部分油氣田86%的儲(chǔ)量賦存于低位體系域中,只有12%與水進(jìn)體系域有關(guān),2%與高位體系域有關(guān)。陸相盆地具有受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響明顯、湖平面升降頻繁、多旋回、多沉積層序的特點(diǎn),不同體系域的含油氣性受凹陷的類型、構(gòu)造沉積發(fā)育史等多種因素控制。在不同類型的凹陷中,各體系域的含油氣性有所不同,無(wú)論是低位體系域還是高位體系域均可形成巖性油氣藏的富集。但在低位體系域中所占的比重較大,據(jù)瞿輝等對(duì)松遼盆地南部東南隆起區(qū)梨樹(shù)凹陷主要試油層段的統(tǒng)計(jì)分析,有72%的油氣層分布于低位體系域中,24%的油氣層賦存于高位體系域中,而僅有4%的油氣層賦存于水進(jìn)體系域中。在不同的陸相盆地中,油氣藏類型往往差別很大,目前已有許多學(xué)者對(duì)陸相不同類型盆地中巖性地層油氣藏在層序中的分布規(guī)律進(jìn)行了研究,現(xiàn)歸納總結(jié)如下。

2.1陸相斷陷盆地

陸相斷陷盆地有2種基本的層序類型,即三分體系域(低位、水進(jìn)和高位體系域)層序和二分體系域(水進(jìn)和高位體系域)層序,筆者以三分體系域?yàn)槔右哉f(shuō)明。斷陷湖盆陡坡帶、緩坡帶和深陷帶3帶結(jié)構(gòu)特征明顯,根據(jù)首次湖泛面和最大湖泛面(MFS)將一個(gè)沉積層序細(xì)分成低位體系域(LST)、水進(jìn)體系域(TST)和高位體系域(HST)

(1)低位體系域低位體系域是尋找?guī)r性地層油氣藏的主要目標(biāo)。從斷陷盆地油氣藏的形成和分布條件看,構(gòu)造坡折帶是形成油氣藏的極有利地帶。低位體系域砂體受盆地斜坡構(gòu)造坡折帶的控制明顯,在構(gòu)造坡折帶下降盤(pán)形成砂體集中發(fā)育區(qū)和巖性油氣藏富集帶,在構(gòu)造坡折帶上升盤(pán)的下切水道砂體中形成不整合地層油氣藏。在半地塹式斷陷盆地的緩坡帶,構(gòu)造坡折帶的上部常形成下切水道砂體,易形成地層不整合油氣藏。

(2)水進(jìn)體系域水進(jìn)體系域易形成超覆型地層油氣藏。該體系域由下向上沉積范圍逐漸擴(kuò)大,與下伏地層呈超覆接觸關(guān)系,另外,砂體經(jīng)過(guò)湖浪改造,分選性極好,多呈帶狀或席狀分布,儲(chǔ)集性能良好。

(3)高位體系域高位體系域儲(chǔ)層與湖擴(kuò)體系域的大套烴源巖呈垂向接觸關(guān)系,與洼陷的高位體系域泥巖呈側(cè)向接觸關(guān)系,烴源豐富。砂體以三角洲前緣滑塌濁積巖,濁積扇、水下扇和河流相砂體為主,砂體規(guī)模大、物性較好,需要較嚴(yán)格的圈閉條件。成藏的關(guān)鍵是需要一定的輸導(dǎo)系統(tǒng)和圈閉條件才能形成高產(chǎn)油氣藏。高位體系域三角洲前緣濁積砂體常呈透鏡狀分布在烴源巖中,油源條件最為有利,易形成典型的透鏡狀巖性油氣藏。

2.2陸相坳陷盆地

大型內(nèi)陸坳陷盆地以松遼白堊紀(jì)盆地最為典型。類似的盆地還有準(zhǔn)噶爾盆地腹部的晚二疊世及三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)盆地。下面以松遼盆地為例來(lái)說(shuō)明巖性地層圈閉在層序地層格架中的發(fā)育規(guī)律。

(1)低位體系域由連片分布的河道-天然堤復(fù)合砂體構(gòu)成的透鏡狀巖性圈閉是其最主要的圈閉類型。這些砂體要么以分流間灣泥巖所包圍的透鏡體形式構(gòu)成巖性圈閉,要么疊加在古鼻狀構(gòu)造上,形成巖性上傾尖滅圈閉。在低位體系域中也常出現(xiàn)由濁積巖構(gòu)成的透鏡狀巖性油藏,主要發(fā)育在低位體系域頂部三角洲前緣前端及深水區(qū)。

(2)水進(jìn)體系域水進(jìn)體系域中的地層超覆和巖性尖滅圈閉主要分布于水進(jìn)體系域底部。透鏡狀巖性圈閉在該體系域中也較常見(jiàn),它們夾持在水進(jìn)期的烴源巖之中。

(3)高位體系域高位體系域中發(fā)育的三角洲砂體以進(jìn)積方式向湖盆推進(jìn),前緣砂體不斷下超在生油巖之上,當(dāng)盆地內(nèi)存在局部隆起時(shí),在靠近湖岸一側(cè)的隆起翼部,砂體揚(yáng)起形成尖滅或因滲透性變差而形成圈閉。當(dāng)盆地內(nèi)無(wú)局部隆起時(shí),尖滅的砂體無(wú)法形成圈閉,則需要構(gòu)造活動(dòng)的配合。在后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中,沉積時(shí)下傾的各類砂體后期被隆升,產(chǎn)生上傾尖滅,形成砂巖上傾尖滅巖性油氣藏。

2.3陸相前陸盆地

目前,前陸盆地層序地層學(xué)研究已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展,并在許多盆地中得到了成功的應(yīng)用。但陸相前陸盆地中地層分布呈明顯的不對(duì)稱性,沉降和沉積中心靠近造山帶。一個(gè)完整的陸相前陸盆地層序由低位、水進(jìn)和高位體系域組成。

(1)低位體系域前陸盆地發(fā)育早期基底的不對(duì)稱結(jié)構(gòu)和以單向物源為主的特征,決定了層序發(fā)育的早期儲(chǔ)層主要賦存于陡坡一側(cè)的粗碎屑砂巖體內(nèi)。該體系域主要發(fā)育了沖積扇和河流沉積體,沖積扇、扇三角洲、辮狀河三角洲砂巖可與湖侵期形成的烴源巖組成巖性油氣藏。用特點(diǎn)等方面的差異

(2)水進(jìn)體系域水進(jìn)期形成的泥質(zhì)巖一方面了良好的區(qū)域蓋層,另一方面,由于沉積中心逐差異。漸向緩坡帶遷移上超,容易形成地層上傾尖滅,并在尖滅帶處形成有利于油氣聚集的地層圈閉。

(3)高位體系域 高位體系域的進(jìn)積三角洲、河流相為重要的儲(chǔ)集層類型。中晚期隨著沉積中心由坳陷區(qū)向前陸斜坡區(qū)遷移,有利儲(chǔ)集相帶和生儲(chǔ)蓋組合也發(fā)生同向遷移。

控制因素3 巖性地層油氣藏的控制因素

3.1控砂因素

.儲(chǔ)層的縱向發(fā)育規(guī)律受沉積基準(zhǔn)面及其影響下的可容納空間的控制,而平面展布規(guī)律則受盆地古構(gòu)造格局邊界條件古地理格局古水流體系等因素的制約。鄒才能等指出控制砂體分布的因素分為盆外和盆內(nèi)因素。盆外主要受古氣候、古物源、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等控制;而盆內(nèi)主要受控于斜坡、斷裂和水層序地層學(xué)理論是立足于被動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造背景,而前陸盆地則位于構(gòu)造活動(dòng)區(qū)域,正是由于這種特殊性,因此在當(dāng)前的研究中仍存在許多亟待解決的問(wèn)題。由于國(guó)內(nèi)對(duì)陸相前陸盆地層序地層學(xué)的研究還剛起步,研究并不深入,因此難以區(qū)分不同組合方式的層序格架和模式。筆者采用顧家裕等提出的綜合模式作為示例深3個(gè)重要因素,斜坡的陡緩控制砂體規(guī)模的大小,斷裂的方向控制砂體的走向,水體的深度控制砂體的類型。

(1)斜坡盆地邊緣斜坡鄰近物源區(qū),受構(gòu)造沉降與水進(jìn)、水退影響較大,砂體的巖性巖相變化大,縱向沉積間斷多,有利于形成不同類型的巖性地層圈閉。不同成因類型的陸相盆地,其形成演化歷史、地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、沉積區(qū)與物源區(qū)空間配置及相互作導(dǎo)致各種陸相盆地的層序發(fā)育特點(diǎn)、主要砂體類型及其三維空間分布存在顯著提供通常緩斜坡容易形成大型砂體,而陡斜坡則形成規(guī)模較小的砂體,構(gòu)造坡折帶控制砂體展布。

(2)斷裂斷裂對(duì)砂體的控制作用表現(xiàn)在:①盆地邊界同沉積斷裂控制層序演化;早期隱伏斷裂方向控制砂體展布的走向;②盆地邊界同沉積斷裂的活動(dòng)性決定了物源區(qū)與沉積區(qū)的古地形差異,影響風(fēng)化剝蝕作用的強(qiáng)度和剝蝕產(chǎn)物的粒度,對(duì)砂體發(fā)育特點(diǎn)具有重要影響;③盆地內(nèi)部的斷裂構(gòu)造格局決定了盆地內(nèi)部沉積地形的特點(diǎn),對(duì)砂體展布具有重要影響。水環(huán)境是陸相湖盆砂體廣泛發(fā)育的有利沉積環(huán)境,最重要的是三角洲和扇三角洲砂體,“指狀型”前緣帶是最有利相帶,以河道沉積為主。在半深水環(huán)境中,坳陷湖盆形成大型三角洲,容易形成“朵葉狀”有利前緣帶,砂壩發(fā)育。而在深水區(qū),濁積扇砂體可形成最重要的巖性地層油氣藏。

（3）古氣候古氣候條件決定了向盆地輸水量的大小,而碎屑的輸入量與輸水量密切相關(guān),因此,發(fā)育在盆(地邊緣的沖積扇受氣候的影響最為明顯。根據(jù)氣候條件不同,可將沖積扇劃分為濕潤(rùn)型和干旱型兩種類型。濕潤(rùn)型沖積扇單個(gè)扇體大,沉積速率高,扇體中河流作用明顯;而干旱型沖積扇呈面積較小的錐形體,面積小于100km2,山根處沉積厚度大,扇緣處沉積迅速減薄。由此可見(jiàn),沖積扇中的砂體受氣候條件的控制非常明顯。

(4)古物源物源控制因素是指物源供給體系,不僅包括物源本身的好壞,而且還包括物源供給體系隨時(shí)間的變化。物源的大小決定了砂體的規(guī)模,母巖的特征決定了砂體的礦物組合類型。物源供給體系始終處于變化的狀態(tài)。在不同的沉積時(shí)