琼东南盆地气烟囱发育特征、成因类型及对水合物成藏的控制作用

气烟囱是深水油气(水合物)垂向运移的重要通道,其形成及演化机制与油气运聚及水合物成藏具有密切的成因联系。琼东南盆地中新世以来具有生烃作用强烈、流体活动较普遍的特点,导致气烟囱分布也较广泛。基于琼东南盆地的地震资料,主要从研究区气烟囱地震反射特征、气烟囱规模及气烟囱成因类型划分3方面入手,结合气烟囱底部埋藏深度、能量强弱和底部环境等因素将琼东南盆地深水区气烟囱类型划分为4类,即浅层低能量断层裂隙控制型气烟囱、浅层高能量低凸起控制型气烟囱、中层中能量低凸起控制型气烟囱、中层高能量低凸起控制型气烟囱。在此基础上重点探讨了气烟囱对水合物运聚成藏的影响,揭示了气烟囱既对水合物运聚成藏具有通道及指示作用,也对水合物藏具有破坏作用的多重性特点,同时,进一步深入分析了琼东南盆地气烟囱分布规律与形成模式。总之,对琼东南盆地气烟囱发育特征、成因类型及形成机理的深入分析,将有助于琼东南盆地油气运聚通道体系的建立,进而综合剖析油气及水合物运聚成藏条件,指导其地质评价及其勘探部署等。     

南海北部陆坡泥底辟/气烟囱基本特征及其与油气和水合物成藏关系

以南海北部陆坡深水区琼东南盆地南部及珠江口盆地白云凹陷地质地震资料为基础,综合分析了泥底辟及气烟囱分布特征、发育演化特点、成因机制及其与油气和水合物成藏的关系。研究结果表明:泥底辟及气烟囱主要相对集中发育于凹陷中心或凹陷与凸起构造转换带,具有杂乱模糊地震反射特征且其模糊带形态各异;泥底辟及气烟囱展布规模大小不一,刺穿层位及幅度亦存在明显差异,且常常伴生强烈的热流体活动;泥底辟及气烟囱形成受控于沉积充填的巨厚欠压实泥页岩及其伴生的高温超压潜能、断层裂缝及构造薄弱带和有机质生烃增压等地质因素;泥底辟与气烟囱及其伴生断层裂隙是深部气源向浅层运移聚集的优势通道,通过这些流体运聚的高速通道,可以将其运移至上覆新近系储层和深水海底浅层高压低温稳定域,最终形成深部常规油气藏与海底浅层天然气水合物矿藏纵向叠置复式聚集的组合特点。     

海洋浅表层天然气水合物成藏特征

按照天然气水合物形成的气体疏导方式划分,渗漏系统是海洋浅表层天然气水合物藏形成的主要模式。关键成藏要素包括温压场、气源等,温压场主要控制天然气水合物成藏的平面分布和纵向分布;海底热流低值区有利于形成天然气水合物,但在海底热流超高的海域,只要有充足的气源供给,在高甲烷通量区深海浅表层也可以形成天然气水合物藏,而且往往与泥火山、气烟囱等特殊地质体伴生,形成致密的数米厚层状天然气水合物藏。浅表层天然气水合物藏气源主要是有机热解成因气,一般其深部均发育有成熟的含油气盆地,有烃源层广泛分布,并且干酪根发生过明确的生烃过程,形成的热解甲烷气通过断层、气烟囱等破碎带垂向运移通道渗漏上升,在温压场控制的相平衡区形成天然气水合物藏,因此,海底热流值较高的海盆也是浅表层天然气水合物藏形成的有利海域。     

琼东南盆地深水区天然气水合物运聚成藏模式

天然气水合物是当今油气资源研究的热点之一,前人对天然气水合物的理化性质和运聚成藏要素已有详尽的研究,但关于水合物的运聚和成藏过程仍众说纷纭,缺乏系统性归纳和总结。为进一步梳理水合物运聚成藏模式,以期对天然气水合物勘探评价及有利富集区带优选预测等有所裨益,笔者以琼东南盆地天然气水合物运聚成藏为研究重点,结合前人有关琼东南盆地水合物成藏模式的研究基础,深入开展高精度三维地震解释与地质综合分析研究,并根据水合物气源供给的构成特点、运聚方式及产出赋存特征等的差异性,重点对琼东南天然气水合物运聚成藏模式进行系统地分类与划分,深入探讨了其运聚分布规律及控制因素等。在此基础上,根据气源供给及源储关系差异,初步将琼东南盆地水合物运聚成藏模式分为下生上储型、自生自储型和复式混合型3大类,其中,下生上储型可分为4小类:气烟囱主导型、泥底辟主导型、微裂缝主导型和断层主导型;自生自储型仅1小类,即浅层原位赋存型。     

南海北部陆坡深水区天然气水合物成藏系统及其控制因素

天然气水合物成藏系统目前已越来越受到油气地质专家们的重视与关注。天然气水合物运聚成藏亦遵循从烃源供给到圈闭(高压低温稳定带)中运聚成藏的含油气系统理论。天然气水合物成藏系统的构成及形成,主要取决于充足的气源供给、较好的运聚输导系统和高压低温稳定带三大要素的时空耦合配置。为了深入剖析我国南海北部深水区天然气水合物成藏系统基本特征,在近年来所获南海北部天然气水合物勘探成果的基础上,根据天然气水合物成藏系统理论,重点从天然气水合物的烃源供给、流体输导系统和高压低温稳定带及其储集系统3方面,系统分析总结了我国南海北部陆坡神狐海域、东沙海域和西沙海槽天然气水合物成藏的基本地质条件与控制因素,建立了各区域不同类型天然气水合物成藏分布模式,尤其是提出了生物成因的"渗漏型"水合物成矿类型,以期能够为加快和促进南海天然气水合物勘查提供指导和参考借鉴。     

神狐海域气烟囱构造分布及其对天然气水合物成藏的影响

对神狐海域多道地震数据进行分析发现了很多天然气水合物及游离气的地震响应特征,包括BSR(似海底反射)、BSR下伏强反射以及烟囱体构造等。该区域气烟囱构造的分布与BSR的分布比较一致,气烟囱构造是深部热解气垂直运移的主要通道,深部烃源岩产生的热解气通过气烟囱等垂直裂隙向上运移至水合物稳定带,产生大量聚集,有利于水合物形成。因此,搞清楚研究区的气烟囱构造分布对于该区域天然气水合物成藏及分布研究具有重要意义。传统识别气烟囱的方法只能通过地震剖面上的弱反射柱状构造或相关属性分析,研究利用基于MLP算法的神经网络结合多属性特征,综合高效的分析了该区域气烟囱构造带的分布,并根据该区域地质构造分布与BSR分布特点分析了该区域气烟囱对天然气水合物成藏的影响。     

南海神狐海域天然气水合物饱和度的数值模拟分析

珠江口盆地神狐海域是天然气水合物钻探和试验开采的重点区域,大量钻探取心、测井与地震等综合分析表明不同站位水合物的饱和度、厚度与气源条件存在差异。本文利用天然气水合物调查及深水油气勘探所采集的测井和地震资料建立地质模型,利用PetroMod软件模拟地层的温度场、有机质成熟度、烃源岩生烃量、流体运移路径以及不同烃源岩影响下的水合物饱和度,结果表明:生物成因气分布在海底以下1500 m范围内的有机质未成熟地层,而热成因气分布在深度超过2300 m的成熟、过成熟地层。水合物稳定带内生烃量难以形成水合物,形成水合物气源主要来自于稳定带下方向上运移的生物与热成因气。模拟结果与测井结果对比分析表明,稳定带下部生物成因气能形成的水合物饱和度约为10%,在峡谷脊部的局部区域饱和度较高;相对高饱和度(>40%)水合物形成与文昌组、恩平组的热成因气沿断裂、气烟囱等流体运移通道幕式释放密切相关,W19井形成较高饱和度水合物的甲烷气体中热成因气占比达80%,W17井热成因气占比为73%,而SH2井主要以生物成因为主,因此,不同站位甲烷气体来源占比不同。     

海洋天然气水合物与深水油气共生关系探讨

海洋天然气水合物与深水油气共生关系研究对深水油气藏的勘探与开采、海底滑坡诱因评价以及全球气候变化和碳循环的重新认识具有重要的理论和实际意义。文章梳理了气源、封盖和遮盖侧储3种共生关系的主要研究进展,概述了南海北部深水区水合物与油气共生研究现状,结果表明,深部烃源岩或热解油气藏对浅部水合物成藏的气源供给多未充分评价;除极少部分地区外,下伏气藏的资源潜力不乐观;多数情况下,水合物层不是高质量的封盖层,难以形成有效圈闭,当其联合构造圈闭、地层圈闭、岩性圈闭或冻土层圈闭等时,可能形成相对有效的复合圈闭。今后的共生关系研究中可关注亚生物气和原油降解气对水合物气源的贡献,以水合物层中的断裂区为切入点来揭示水合物层的封盖机理。     

西南巴伦支海海底天然气渗漏的地球物理-地球化学标志及其成因机制

在大量文献资料综合分析的基础上,系统归纳了西南巴伦支海浅层气渗漏的地质、地球物理以及地球化学判识标志,探讨了该区浅层天然气渗流的主控因素和成因机制。认为该区天然气渗流现象分布广泛,表现形式多样,包括麻坑、浅层气和水合物成藏(BSR)、气烟囱、沿断裂的流体渗漏以及其他相关特征;其气源主要来自下伏含油气系统,其分布主要受控于沟通深部富烃层系的深大断裂,晚上新世—更新世期间的冰川旋回作用、构造均衡抬升和剥蚀是其主要诱发机制。     

南海北部琼东南海域气烟囱发育特征及其对水合物形成与分布的影响

琼东南海域地震资料解释发现了BSR(似海底反射)、BSR下伏强反射及烟囱体等天然气水合物的地震响应特征。研究发现,区内气烟囱的分布与BSR的分布存在明显的相关性,气烟囱是气体垂直运移的主要通道,气体垂直向上运移至水合物稳定带大量聚集,从而形成水合物。因此,精细刻画研究区气烟囱发育特征对于区内天然气水合物成藏及分布研究具有重要意义。传统气烟囱识别方法只通过地震剖面上的弱反射或相关属性分析,笔者利用基于MLP算法的神经网络,高效地分析了本区域气烟囱的分布,并根据烟囱与BSR分布之间的关系,分析了气烟囱对天然气水合物形成及分布的影响。     

琼东南盆地华光凹陷天然气水合物成藏条件及有利区带预测

分析了琼东南盆地华光凹陷天然气水合物稳定条件、气源供给来源、运移通道类型等成藏条件,指出了研究区天然气水合物的勘探方向并建立了天然气水合物的成藏模式。华光凹陷浅部沉积层的温度、压力条件满足天然气水合物形成的要求,生物成因甲烷水合物稳定带最大厚度约320m,热成因天然气水合物稳定带最大厚度约为345m。气源岩主要分布在凹陷西部地区的断陷期层序中,具有早、晚两期生烃且以晚期为主的特征,有利于热解成因气在水合物稳定带内的聚集成藏。晚中新世以来快速沉降的巨厚半深海细粒沉积物为生物成因气的形成提供了物质基础。泥底辟与其伴生断裂及多边形断层等构成了天然气水合物成藏的主要流体运移体系。华光凹陷靠近(1)号断裂的西部地区是有利的勘探方向。晚中新世以来的快速沉降使得渐新世成熟—过熟烃源岩大量生气或裂解,而且由于欠压实作用形成的地层超压为含气流体的运移提供了强大的动力。热解天然气和生物气沿着泥底辟和多边形断层等构成的输导网络向上垂向运移至水合物稳定带,形成天然气水合物,其中深水浊流水道是寻找高饱和度水合物的有利目标体。     

缅甸安达曼海域中部天然气成因与气源

位于主动大陆边缘的缅甸安达曼海域中部天然气资源丰富,成因多样。天然气成因类型直接影响勘探领域与方向的确定。通过气体组分、CH4和CO2碳同位素资料,对缅甸安达曼海域中部天然气成因类型及气源岩进行了判识。结果表明:上新统部分天然气具有较轻CH4碳同位素,为生物成因气,部分碳同位素较重的天然气属于热成因气;中新统及渐新统天然气CH4碳同位素均较重,属于热成因气;CO2碳同位素显示其存在无机、有机2种成因;此外,还存在少量生物气与热成因气或无机气的混源气。认为该区无机成因CO2与CH4共存体系通过基底断裂来源于地壳深部或上地幔;上新统生物气来自上新统未熟源岩;产于上新统、中新统热成因气,来源于上新统下部、中新统或渐新统上部等深层高-过成熟烃源岩。     

钻孔岩心游离气对天然气水合物成因的指示意义

中国是世界上少数几个同时在海域和陆域冻土区取得天然气水合物找矿突破的国家,这为我国天然气水合物成矿气源研究提供了良好的研究条件。本文通过对南海神狐海域及祁连山冻土区不同层位、不同赋存状态的水合物气体数据进行分析,研究了各层位烃类气体的地球化学特征,并探讨其成因。研究结果表明,海域和陆域钻孔岩心游离气与水合物气具有基本一致的气体组分特征和同位素特征,表明气体成因类型相同。同一钻孔中,气体随埋深不同表现出不同的气体组分特征,甲烷碳同位素显示负偏,均表明气体存在垂向运移。岩心游离气对水合物成因类型判识具有指示意义,可作为判识水合物或潜在水合物成因类型的一种有效方法。     

琼东南盆地气烟囱构造特点及其与天然气水合物的关系

气烟囱是由于天然气(或流体)垂向运移在地震剖面上形成的异常反射,是气藏超压、构造低应力和泥页岩封隔层综合作用而形成。气烟囱在形成过程中携带大量富含甲烷气的流体向上运移到天然气水合物稳定带,其形成之后仍可作为后期活动的油气向上运移的特殊通道。在中中新世后,气烟囱是琼东南盆地气体向上运移的通道。地震识别出的似海底反射(BSR)分布区存在大量的气烟囱构造,通过速度、泥岩含量、流体势等属性参数及钻井资料,判断该烟囱构造为有机成因的泥底辟型烟囱构造。     

日本海天然气水合物气源成因及主控因素探讨

为了探讨日本海天然气水合物的气源成因及其控制因素,收集和整理了日本海西南郁陵盆地和日本海东缘上越盆地及邻近的相关资料。结果显示,上越盆地及邻近海域甲烷羽状流、麻坑、自生碳酸盐岩及地震剖面上"气烟囱"和BSR等发育,块状水合物出露海底为热解成因;郁陵盆地羽状流不太发育,而自生碳酸盐岩和地震剖面上的"气烟囱"较发育,钻孔发现的水合物主要为生物成因。结合日本海构造演化特征综合分析认为,日本海东缘热解成因水合物的主控因素是近S—N向和近E—W向交互断裂作用以及NE—SW向的晚期构造挤压;日本海西南海域生物成因为主兼热解成因水合物的主控因素是NEE—SWW向的晚期构造挤压;而日本海西北海域构造定型早且缺少晚期构造挤压,因此,推测其水合物气源应该主要为生物成因,热成因的可能性很小。     

珠江口盆地东部海域天然气水合物成藏气源特征探讨

通过钻探,在珠江口盆地东部海域获取了天然气水合物实物样品,在5个取心站位目标层段进行了保压取心,获取了水合物岩心释放气样品,同时在13个层段获取了水合物分解气体样品。钻探取心的5个站位都在航次现场选择层段制备了顶空气样品。所有气体均进行了气体组成与同位素分析,结果表明:水合物气体组成以甲烷占绝对优势,甲烷含量96.5%～99.8%;乙烷含量极少,为(175～554)×10~(-6),未检测出C_(2+)以上烃类气体。水合物气体甲烷碳-氢同位素分析测试结果表明,δ~(13)C_(1 )为-68.4‰～-71.2‰,δDC_1为-182‰～-184‰,据此判识水合物气体成因类型为生物成因气。水合物气源成因类型与水合物产出形态没有直接关系,多种产出类型的水合物可能与储层发育及形态特征有密切联系。主要气源位于1000m以内的浅地层中,主要以侧向运移方式运移至稳定域有利部位形成水合物。     

基于深水区宽频地震的天然气水合物识别方法

仅利用地震似海底反射(BSR)识别琼东南盆地深水区天然气水合物存在一定的局限性,从而影响天然气水合物的勘探成效。笔者利用天然气水合物已钻井数据,分析该盆地深水区天然气水合物岩石弹性参数特征,用以查明天然气水合物的岩石物理规律;同时,利用地震正演模拟,明确了研究区发育的孔隙型、烟囱型水合物的地震反射特征。在此基础上,利用AVO正演判识真假BSR:天然气水合物底界面反射具有Ⅲ类AVO且存在AVO异常,此为真BSR反射;而块体流(MTD)底界面虽类似BSR反射,但其AVO为Ⅳ类且AVO无异常特征。利用宽频地震数据和三维地震速度体进行速度模型下的宽频确定性反演,并通过高速异常、高阻抗异常描述天然气水合物发育情况。总之,利用地震反射特征、AVO特征、无井宽频地震反演等手段,实现了琼东南盆地深水区多种类型天然气水合物的地震识别,判识圈定了水合物矿藏。     

南海西北部莺歌海盆地古近系烃源条件及石油地质意义

迄今为止,莺歌海盆地古近—新近系烃源岩研究及烃源条件分析均主要局限于中新统海相,而对于古近系尚未涉及。根据莺歌海盆地区域地质背景及构造沉积演化特征,首次系统地研究了古近系陆相沉积分布特征及其湖相及煤系烃源岩特点与烃源条件。通过对上覆新近系及第四系海相坳陷沉积较薄、古近系埋藏较浅的盆地西北部临高凸起和盆地周缘斜坡带的地震分析解释和探井钻探结果,采用地质地球物理与地球化学分析相结合的研究方法,综合判识和确定了古近系陆相地层及其湖相及煤系烃源岩的存在,在此基础上深入剖析了古近系烃源条件及其重要的石油地质意义。强调指出,盆地不同区域古近系陆相烃源岩有机质丰度、生源母质类型及成熟演化程度等,均存在明显差异。鉴此,根据古近系陆相烃源岩分布特征及烃源条件的控制影响因素,初步评价预测了古近系油气藏和古潜山油气藏勘探的有利区域。     

神狐海域与西沙海槽天然气水合物成藏模式对比

南海北部神狐海域与西沙海槽天然气水合物资源量丰富,但两地区天然气水合物成藏条件及成藏机制存在一定的差异。通过两海域水深、温度压力、气源、气体运移、储层等水合物成藏要素与成藏模式的分析对比,获取了3点新认识:(1)两地区海域水深、温压条件、气源类型、气体运移条件、水合物储层类型和成藏模式基本类似;(2)综合天然气水合物气源及供给运聚系统类型剖析,提出神狐海域主要以"自源与他源渗漏复合型"水合物成藏模式为主;(3)西沙海槽水合物成藏模式属典型的"他源渗漏型"。研究结果表明,落实气源与不同类型气体运移通道的时空耦合匹配关系是该区水合物勘探评价的关键。     

南海北部大陆边缘深水盆地成因机制与油气资源效应

南海北部陆缘深水油气及天然气水合物等多种资源分布及资源潜力与其深部地壳岩石圈结构构造特征,尤其是地壳浅表层沉积盆地类型及成盆机制等存在时空耦合配置关系及成因联系,亦是目前油气及水合物地质勘探研究调查部门和学术界重点关注领域。基于海洋地质调查地质地球物理资料和油气勘探开发成果,综合分析了南海北部陆缘深部岩石圈地壳结构构造特征,借鉴陆缘伸展地壳拆离薄化新模式的理念,阐明深部地壳结构构造特征与深水盆地的时空耦合配置关系,进而揭示了深水盆地成因及其与深水油气及水合物成藏等的成因联系及资源效应;预测陆坡-洋陆过渡带深水及超深水盆地油气资源潜力与勘探前景优于陆架浅水盆地,且水合物资源潜力巨大,是我国海洋油气勘探可持续发展与油气储量接替的重要战略选区。