莺歌海—琼东南盆地超压层系油气聚散机理浅析

文中讨论了超压层系天然气成藏的特殊性、超压圈闭油气聚散机理和油气成藏的超压强度上限。根据压力、应力状态和含油气性,将超压圈闭划分为充满型、部分充注型、未聚集型或油气散失型。通过钻孔证实,莺歌海、琼东南盆地的天然气聚散过程和含气性均与超压密切相关,其中DF13-1气田为充满型超压气藏,而YA21-1构造的储层水相压力已达到盖层破裂压力,盖层发生了周期性破裂并引起了明显的地球化学异常,属于未聚集或天然气散失型。超压圈闭天然气的聚散受最小水平应力、水相超压强度和盖层岩石力学性质等因素的控制。由于封闭性断层的开启压力低于地层的破裂压力,断层和底辟控制的砂体中天然气更易于散失。砂岩上倾尖灭点(岩性圈闭的顶点)的埋深对储层的压力状态和含气性具有重要控制作用。有效的压力、应力预测和盖层岩石力学性质研究是降低深层超压层系天然气勘探风险的重要途径之一。     

莺-琼盆地三维压力场和油气运移

莺歌海和琼东南盆地具有高温高压地层特征.莺歌海盆地的异常压力分布显示,平面上异常高压自中央坳陷带向盆地两侧斜坡带逐渐减小并过渡为静水压力,纵向上中央坳陷带受底辟活动的影响,压力系数自上新统下部地层往下逐渐增大,向两侧斜坡带逐渐减小,呈现"圣诞树"的展布特征.底辟带中浅层及底辟带周缘压力过渡带、中深层压力回倾带均是油气运移的指向,是重要的天然气勘探区域.琼东南盆地的崖南凹陷和乐东凹陷的超压最高,宝岛凹陷的超压较低,地层压力的纵向分布揭示由浅至深地层压力系数逐渐增大,但存在着中新统三亚组和中新统陵水组三段2个明显的泄压带,这2个带也是重要的天然气聚集带.     

莺歌海盆地天然气运聚成藏条件与分布富集规律

油气勘探实践表明莺歌海盆地的天然气形成、分布及保存均与底辟区超压体系密切相关。文章根据地震、测井及地质资料与钻探成果，系统地分析总结了莺歌海盆地天然气生成、运聚及富集成藏特征。研究表明，莺歌海盆地天然气分布往往具有浅层气田沿中央泥底辟带分布、中深层岩性气藏分布于底辟构造翼部的特征，且具有"流体超压驱动、底辟裂缝输导、重力流扇体储集、高压泥岩封盖、天然气幕式脱溶成藏"的运聚成藏及富集规律。      

莺歌海盆地莺歌海组二段泥岩盖层封闭性综合评价

通过实测莺歌海盆地莺歌海组二段泥岩盖层的排替压力,建立了盖层排替压力与声波时差的线性关系,进而提出了利用声波时差及地震速度资料求取排替压力的方法。接着,利用测井声波时差和地震速度资料,按等效深度法确定莺歌海组二段下部泥岩盖层的超压分布。综合考虑盖层累计厚度、排替压力、剩余压力、气藏内部压力、断裂对盖层破坏程度和天然气本身性质（比如流动黏度）,提出了盖层封闭能力综合评价指数,并据此对莺歌海组二段泥岩盖层综合封闭能力进行评价。结果表明：莺歌海组二段泥岩盖层封闭能力强的地区分布在乐东区大部、临高区南部及东方区东部到一号断裂之间的地区,一号断裂南段、东方区东部和北部地区则为盖层封闭能力较强的地区,研究区边部由于地层上倾出露地表,盖层封闭能力逐渐减弱。莺歌海组二段泥岩盖层封闭能力中等及以上地区可作为天然气的有效盖层;由现有气藏分布可知,莺歌海组二段泥岩盖层封盖能力良好,中深层的天然气保存条件优越。     

莺歌海盆地地层压力演化特征及其与天然气运聚成藏的关系

钻井资料显示莺歌海盆地现今存在超压,纵向上由浅至深可划分为常压带、过渡带和超压带。利用测井声波时差和地震速度资料,按等效深度法计算了莺歌海盆地大量排气期(1.9 Ma)和现今超压值,并恢复了单井超压的演化。结果表明,地层超压平面上是以乐东区为中心向北向东递减的,临高隆起带和莺东斜坡带大部分为常压,单井上超压演化是逐渐增大的。这一结果与不同地区地质历史上沉降中心和沉积环境密切相关。莺歌海盆地超压的存在使天然气在剩余压力的作用下垂向运移。天然气藏均分布在乐东和东方地区黄流组顶底压差大、莺歌海组盖层超压封闭能力强的地区。靠近底辟区、且同时满足上述2个条件的储层更有利于天然气成藏。     

南海高压气田泥岩盖层封闭机制、封气能力及演化过程——以莺歌海盆地X13高压气田为例

近期在南海莺歌海盆地勘探发现了高压大气田和一批含气圈闭,随着勘探的深入,高压领域(高压区、高压层系)天然气规模成藏和气水分布的复杂性日益凸显。利用钻井、地震和分析测试资料,对莺歌海盆地X13高压气田上中新统黄流组一段泥岩盖层的封闭机制、封气能力进行了研究,认为泥岩盖层存在物性封闭和泥岩滞排超压封闭两种封闭机制,并建立了相应的封气能力评价方法。X13高压气田泥岩盖层封气能力形成时间约在6.1Ma;3.6Ma时,X13高压气田构造-岩性圈闭形成,这也是天然气成藏的早期,储层、泥岩盖层为常压,泥岩盖层以物性封闭为主,盖层的排替压力大于储层剩余压力,因而具备了封气能力;1.8~0Ma,是天然气晚期成藏时期,储层、盖层已发育超压,泥岩盖层既存在物性封闭,也存在泥岩滞排超压封闭,泥岩盖层的排替压力与滞排超压之和大于超压储层的剩余压力,其中滞排超压发挥了主要的封气作用。较之天然气成藏早期,成藏晚期的盖层泥岩具备更好的封气能力。提出了"中部滞排欠压实-底部畅排压实型盖层—大型储集体组合"的圈闭(带)是高压领域天然气成藏富集区,这一认识对南海高压领域天然气勘探具有指导意义。     

莺歌海盆地流体垂向输导体系及其对天然气成藏控制作用

垂向输导体系主控下的热流体活动是莺歌海盆地重要的地质特征之一, 决定了盆内独特的油气成藏过程.依据地震剖面综合解释、三维地震属性提取和岩石薄片观察, 分析了流体垂向输导体系的构成要素, 并利用PetroMod v11进行2D盆地数值模拟, 定量化计算了自源超压和传导超压的大小, 获得以下主要认识: (1)底辟伴生断裂和水力破裂是东方区最主要的2种垂向输导要素, 且在垂向上存在分异性, 深部流体输导以水力破裂为主, 浅层输导以底辟伴生断裂为主; (2)流体的垂向输导刺穿了超压封存箱并导致自源超压面在盆地中央抬升近2 000 m, 现今盆地东方区3 000 m左右黄流组油气藏中剩余压力的90%来自传导型超压; (3)盆内存在2个有利天然气聚集带: 箱顶传导常压带和箱内自源-传导超压带, 其中后者天然气藏受水力破裂输导控制, 具有流体输导高效且距离烃源灶近的优势, 是盆地内最有勘探潜力的天然气聚集带.      

莺歌海盆地天然气底辟优势聚集规律及勘探意义

莺歌海盆地的高温高压环境、构造断裂不发育、泥-流体底辟发育及热流体活动强烈等独特的地质条件,决定了伸展-转换盆地的油气聚集规律与断陷盆地复式油气聚集具有明显的差异性。在分析天然气成藏主控因素的基础上,以天然气藏形成到天然气分布为主线,提出莺歌海盆地的天然气底辟优势聚集规律:即宏观上天然气聚集在盆地内成藏条件配置好的中央凹陷带底辟区,微观上天然气则聚集在底辟成藏条件配置好的顶部、两侧及周缘的构造和岩性圈闭中。天然气底辟优势聚集规律突破了以往紧邻凹陷带的斜坡带是油气聚集最有利区带的传统观点,使人们认识到只有符合优势聚集规律的构造带和圈闭才可能聚集天然气,这对于调整伸展-转换型盆地的油气勘探思路,针对性地解决莺歌海盆地勘探中存在的问题,进一步指明有利勘探方向具有重要的指导作用。     

莺歌海盆地东方区高温超压气藏盖层封盖机制

莺歌海盆地是一个典型的高温超压盆地,盖层能否及如何有效封闭该盆地内中深层高温超压气藏是一个值得探讨的重要问题。为此,以该盆地东方区为例,通过气田实际资料及理论分析盖层的宏观地质特征及微观封闭能力。研究表明:该区高温超压气藏盖层的封盖机制包括低构造倾角、厚层泥岩封闭、浅海泥岩盖层中泥质粉砂岩与粉砂质泥岩频繁互层、超压间接封闭、高温超压引起的高突破压力与排替压力比值;其中前3者是决定该区高温超压气藏盖层对天然气封闭能力的主导因素和先决条件,后两者则是中深层浅海相泥质碎屑岩盖层具备优质封盖条件的基础。进而对比剖析了DF-A、DF-B超压气田及DF-C含气构造等典型实例,认为:DF-B气田气体充满度高的原因在于上述五个要素的最优配置;而高构造倾角的岩性气藏储层能量相对较高,对盖层封闭能力的要求高,在其他盖层条件相似甚至更差的情况下,气藏遭到破坏的风险大,这也是DF-C含气构造尚未取得商业性突破的重要原因。     

莺歌海盆地与琼东南盆地成藏条件的比较及天然气勘探方向

莺歌海盆地和琼东南盆地常被合称为莺琼盆地，但二者的天然气成藏条件明显不同，莺歌海盆地第三－第四系巨厚，老第三纪崖城组和陵水组强烈过成熟，有效源岩为新第三纪三亚组和梅山组，而琼东南盆地的主要源岩为崖城组和陵水组，上第三系的生烃强度较低；尽管莺歌海盆地和琼东南盆地均为超压盆地，但莺歌海盆地强超压和右旋张扭应力场的共同作用导致超压囊顶部破裂并发育底辟，实现了超压流体包括天然气的垂向集中排放，而琼东南盆地总体上仍为侧向分散流体系统。莺歌海盆地的重要勘探领域是与底辟有关的圈闭，而琼东南盆地的主要勘探领域应为与下第三系源岩具有良好输导通道的上第三系岩性－构造复合圈闭或下第三系构造圈闭。     

莺歌海盆地东方-乐东区中新统盖层岩石学特征及封盖性分析

莺歌海盆地东方-乐东区已获得商业气田发现,但针对气田盖层研究,尤其是泥岩盖层岩石学特征及孔喉结构特征方面研究较少.利用岩石薄片、地球化学、XRD、元素分析等资料,深入分析研究区泥岩矿物组成、地球化学、成岩演化以及孔隙结构特征.结果表明:莺歌海盆地东方-乐东区中新统黄一段和黄二段泥岩盖层分布最为稳定,泥岩盖层封盖性受陆源碎屑供给与钙质化石碎片影响较大,研究区优质盖层中陆源碎屑颗粒与钙质化石碎片含量较低,次生溶蚀孔隙与微裂缝不发育;埋藏成岩过程中的粘土矿物转化脱水与有机质热演化排烃是低速泥岩的主要成因;泥岩盖层以微孔喉和超微孔喉为主,此类喉道不利于气体的渗流,对油气向上逸散起明显阻碍,盖层整体封盖性较好.      

柴达木盆地英西地区E32盐类矿物成因及油气地质意义

近年来,柴达木盆地英西地区渐新统E32获得了持续的重大勘探发现。基于岩心观察、系统的微观岩石学、矿物学以及地球化学分析,系统总结了柴达木盆地英西地区渐新统咸化湖盆中盐类矿物特征、成因及成藏作用：(1)英西地区渐新统E32 4种重要的盐类矿物包括石盐、硬石膏、钙芒硝以及天青石等,或聚集成为具有一定厚度的盐层,或以矿物颗粒形式赋存于基质碳酸盐岩中。上部的盐间油层组的盐层较厚,以石盐为主,下部的盐下油层组的盐层较薄,以石膏为主;(2)盐类矿物“低锰”的元素地球化学特征、与盐类矿物伴生的基质碳酸盐岩具有的“低温成因”的碳氧同位素地球化学特征、未见热液矿物发育的岩石学特征以及分布面积极广的平面展布特征均显示了盐类矿物为典型的咸化湖盆沉积型,而非热液卤水析出型;(3)“盐”在油气成藏过程中发挥着重要作用,包括盐类矿物对裂缝的充填和防止油气逸散的封堵作用、盐层因具有很高的毛管突破压力和塑性特征而具有良好的封盖作用、地层条件下促进白云岩次生孔隙发育的作用以及占据一定的储集空间的消极作用等。这一研究成果可为盐下湖相碳酸盐岩的油气勘探提供重要的指导作用。     

辽河坳陷大民屯凹陷古近系盖层特征及对油气系统的影响

辽河坳陷大民屯凹陷是著名的高凝油生产基地。本文从盖层分布特征、封盖性能等方面探讨两套区域盖层对油气富集的重要作用。通过流体超压研究,发现大民屯凹陷存在与两套区域盖层相对应的流体超压封盖系统。超压封盖对油气运聚有着重要作用。大民屯凹陷中可以划分为高蜡油油气系统和正常油气系统两个含油系统。两套区域封盖体系分别对高蜡油系统和正常油气系统起到非常重要的封盖作用。正是由于大民屯凹陷有严密的封盖体系,保证了其油气的高效聚集。     

深水稀井区天然气藏储盖组合定量预测方法研究:以琼东南盆地陵水凹陷为例

南海北部油气勘探表明天然气是本地区主要的资源类型。与石油相比,天然气藏的形成对盖层要求更为严格,因此开展天然气藏储盖组合研究对油气勘探具有重要意义。通过统计和调研的方法,将砂岩储层孔隙度12%定义为琼东南盆地天然气有效储层评价的下限参数,将泥岩排替压力1 MPa定义为天然气有效泥岩盖层评价的下限参数。利用测井资料开展了单井天然气藏储盖组合窗口定量预测,得出陵水凹陷W22-1井发育单个天然气藏储盖组合窗口。在此基础上,针对稀井或无井区,提出了基于地震反演速度剖面的天然气藏储盖组合定量预测方法,以琼东南盆地陵水凹陷主洼过井测线为例,开展了天然气藏储盖组合窗口地震预测,确定出该凹陷主洼发育单个天然气藏储盖组合窗口,大体上包括陵水组-莺歌海组上部多套地层,拓宽了陵水凹陷天然气勘探层系。这种方法对其它深水区和低勘探新区均有借鉴意义。     

柴达木盆地油气化探应用效果

在柴达木盆地进行了大规模的地表油气化探和井中化探勘探工作,结果显示油气化探对盆地内现有油气田具有良好的地质指示效果,并建立了以环状或半环状晕为主的油气藏综合化探异常模式。油气化探技术在盆地勘探新区的油气远景预测评价、钻井预测等方面效果良好,在现场随钻预测和发现井中油气产层、显示层方面亦取得了良好效果。因此,油气化探技术在柴达木盆地具有广阔的推广应用前景。     

琼东南盆地深水区天然气成藏过程及动力机制研究

琼东南盆地深水区中央峡谷已连续发现多个大中型气田,但天然气成藏过程、动力机制一直存有疑问,制约勘探新领域的拓展。综合应用有机地球化学、构造地质学及成藏动力学分析方法,对比剖析中央峡谷气田群莺歌海组 黄流组储层展布、天然气成熟度、母质来源及运聚特征。地球化学及地质分析表明天然气主要来自乐东 陵水凹陷深部的崖城组前三角洲- 浅海相泥岩,莺歌海组- 黄流组浊积水道纵横向展布、储盖组合及压力特征控制了天然气多期有序充注、聚集 逸散动平衡的过程,局部构造高点控制了成藏规模;中央拗陷带深部异常高压为规模成藏提供了充足动力和运移通道,垂向压力封存箱及区域盖层控制了天然气的富集层位,中央峡谷天然气成藏具备“垂向+侧向运移、常压—压力过渡带复式聚集”特征;强烈构造变形区有利于压力和流体的集中释放,峡谷下方的底辟上拱与峡谷下切呈现“似镜像”关系,导致剩余压力梯度大,形成天然气的高效输导体系。根据这一新的成藏模式,提出中央峡谷下方的梅山组构造圈闭及陵南斜坡、松南低凸起等是大中型气田的勘探新领域。     

新疆库车坳陷逆掩断裂在油气运聚中的作用

在研究新疆库车坳陷逆掩断裂、源岩和盖层空间发育特征的基础上,研究了逆掩断裂与源岩、盖层的空间匹配关系.认为断穿源岩、盖层的逆掩断裂则是油气散失的通道;勾通源岩,但未断穿盖层的逆掩断裂则是油气聚集的输导通道,它们控制着库车坳陷油气的聚散及其在空间上的分布.在研究库车坳陷逆掩断裂活动史和源岩排烃史、盖层封闭能力形成史的基础上,研究了逆掩断裂与源岩、盖层的时间匹配关系,认为盖层与源岩的时间匹配关系控制着可供运移的油气量;逆掩断裂与源岩的时间匹配关系控制着可供聚集的油气量,盖层与逆掩断裂的时间匹配关系控制着油气的富集量.