琼东南盆地新近纪构造沉降特征对BSR分布的影响

琼东南盆地陆坡深水区晚中新世以来的地层中有比较明显的BSR(似海底反射)分布。由于BSR是识别天然气水合物存在与否的重要地球物理参考标志,而构造变动是影响其分布的重要因素之一。本文结合南海发生的构造运动以及全球和莺—琼盆地海平面相对变化,以11.6 Ma,5.3 Ma和1.8 Ma 3个时间点为界,将琼东南深水区晚中新世以来的地层划分为3个层,自下而上分别为层序Ⅲ、层序Ⅱ、层序Ⅰ。通过对工区二维地震资料301个虚拟点进行盆地模拟,结果表明,3个层序存在构造沉降加速的过程。其中层序Ⅲ构造沉降速率变化相对最为缓慢,层序Ⅱ构造沉降速率整体增大,同时其变化加剧;层序Ⅰ构造沉降速率变化剧烈,最高沉降速率增至170 m/Ma。但是5.3 Ma以来的构造沉降加速在时空上存在东西的差异。空间上构造沉降速率呈周边向中心地带递增的规律。研究区BSR主要分布在各凹陷与凸起次级构造单元相接、构造沉降速率在70～110 m/Ma且变化迅速的区域。     

南海北部神狐海域天然气水合物钻探区第四纪以来的沉积演化特征

南海北部神狐海域是我国首次获取海洋天然气水合物实物样品的海域.然而,陆坡区深水水道和海底峡谷的侵蚀以及频发的沉积物失稳,将会加剧地层对比和沉积相识别的难度,导致目前该区域典型地震相-沉积相特征、沉积体类型、成因机制和空间匹配关系等方面还缺少精细的研究,特别是第四纪以来的沉积演化涉及较少,区域内水合物形成和分布的沉积地质条件尚不清晰.基于海底地形特征的描述、层序地层格架的对比和地震资料的综合解释,本次研究在第四纪以来的沉积充填序列中识别出5种典型的地震相类型,并分析了对应的沉积体类型:进积型的陆坡、第四纪早期发育的小型浊积水道、沉积物失稳(滑移和滑塌)、海底峡谷和伴生的沉积物变形、以及深海沉积-块体流沉积的复合体.通过沉积单元的空间匹配关系,将沉积演化划分为3个阶段:浊积水道侵蚀-沉积物再沉积阶段、陆坡进积-沉积物失稳阶段、海底峡谷的侵蚀-充填阶段.研究结果表明,受第四纪早期小型浊积水道的侵蚀,再沉积的沉积物将在中-下陆坡以"近源"的方式堆积下来,可能具有相对较好的物性条件,从而可被视为适于水合物赋存的有利沉积体.进积型陆坡带来的沉积物易于发生失稳,在研究区内广泛分布,因其具有较小的沉积物颗粒粒度和较好的垂向连续性,可被认为是水合物的区域盖层.大量发育的海底峡谷及伴生的沉积物变形,将会侵蚀和破坏先前沉积的有利沉积体,使其呈现为"斑状/补丁状"的平面展布特征,进而影响了神狐海域水合物的分布.因此,神狐海域第四纪以来的沉积演化是钻探区水合物不均匀性分布的关键控制因素之一.     

地震属性剖面在天然气水合物识别中的应用

在天然气水合物的地震资料解释过程中，常规（叠加和偏移）地震剖面上难以识别BSR、水合物成矿带以及游离气带的位置。通过多年的实践，笔者认为AVO（Amplitude Versus Offset）反演、波阻抗反演、地震瞬时属性和能量半衰时剖面，能够较好地揭示水合物的地球物理异常特征，从而给识别水合物和划分水合物的存在区域提供了有力的证据。     

南海北部陆坡高饱和度天然气水合物气源运聚通道控藏作用

气源运聚通道与天然气水合物富集成藏关系密切。利用准三维地震资料并结合钻探成果,深入研究了神狐海域GMGS3钻探区高饱和度水合物站位气源运移疏导通道地质地球物理特征及其控藏作用。结果表明:高饱和度水合物产出站位发育多种类型运移疏导通道,且与BSR空间耦合关系较好;紧邻BSR之下为强振幅反射,强振幅下部游离气体充注现象明显,表明水合物稳定域下部存在气体运移的通道,且深部气体向浅层发生了运移。深大断裂、底辟及气烟囱构成了沟通深部热解气及浅层生物气与浅层温压稳定域的垂向通道,在这些通道上方可以直接形成水合物;浅部滑塌面、水道砂及海底扇构成的高孔渗连续性砂体为浅层生物气及深部运移而来的部分热成因气横向运移通道,气体的侧向运移扩大了气体供给范围,增加了矿体横向展布规模。文章认为,天然气运移疏导系统与其他成藏要素匹配良好的构造和区域是勘探高饱和度水合物的有利目标。     

南海北部陆坡海底异常地貌特征与天然气水合物的关系

在南海北部陆坡的浅层剖面上，发现存在若干海底声学异常反射现象，主要有滑塌体、丘状体、麻坑、羽状流(海水中)等类型，它们是由于滑塌、浅层气或流体溢出等因素造成的海底微地形地貌突变，可能与海底下存在的天然气水合物有关。     

利用非平衡态温度测井数据估算地温梯度

掌握真实地温梯度对于深入了解易受温压场控制的天然气水合物赋存状态具有重要意义。在南海天然气水合物钻探区获取的地温梯度主要以海底表层的热流探针方式为主,由于海底表层尚未压实,地层物理属性多呈现高渗透性,易受到海底底流影响,导致了部分地温梯度无法推算到较深地层。而另一方面,井下原位温度测量虽然可获取真实的地温梯度,但其经济成本昂贵并且时效性低。为此本研究依据天然气水合物钻探井位单一非平衡态温度测井数据和钻井进程,在前人的数学模型基础上,尝试现场快速恢复地层地温梯度的操作,并利用有限的原位地温梯度进行对比分析。研究结果表明,该方法在一定程度上具有适用性,当测井温度变化率在较均匀层段（例如A-B段）,根据测井进程可大致估算具有参考意义的原始地温梯度。但应用该方法时也须谨慎,避免使用测井温度变化率在非均匀的数据段（例如B-C段）,因为模型中受到数学条件而忽略的多种不确定因素的权重,在外部参数环境波动较大时有可能增加,从而减弱了模拟过程中时间因子的主要作用量。     

南海北部陆坡构造坡折带中的天然气水合物

构造坡折带是由同沉积构造长期活动引起的沉积斜坡明显突变的地带,对盆地充填的可容纳空间和沉积作用可产生重要的影响,构造坡折带和油气资源分布有着较为密切的关系。本文首次把“构造坡折带”概念引入到天然气水合物调查研究中,认为:构造坡折带是天然气水合物发育和赋存的重要构造单元。论文从海底坡降、断层发育以及温压场环境等角度讨论了构造坡折带对天然气水合物的控制作用,发现BSR发育位置的海底坡降一般在10×10-2～30×10-2之间;利用论文中设计的相对构造强度的算法计算了南海北部陆坡D区的相对构造强度,发现相对构造强度的次高值区有利于水合物赋存;根据高分辨率地震数据计算的构造坡折带的温压场环境,发现构造坡折带中连续变化的温压场环境能够使游离气运移到适宜的温压场中并形成水合物。在对上述研究进行总结归纳的基础上,初步提出了南海北部陆坡构造坡折带中天然气水合物的成藏模式。     

AVO属性分析在天然气水合物地震解释中的应用

利用AVO(Amplitude Versus Offset)属性分析技术,对南海北部测线B进行了AVO属性处理,结合BSR(Bottom Simulating Reflector),振幅空白带以及波形极性反转等多种水合物赋存信息,对水合物成矿带及游离气带的AVO属性特征进行了综合研究.结果表明:①AVO 1和AVO 9可用于检测BSR和水合物成矿带;②AVO 4、AVO 6 、AVO 9用于游离气带的检测;③AVO 1高截距值表示上、下层P波速度差值大,弱反射或空白反射表示水合物分布均匀,是水合物富集和稳定的表现;④AVO 4高值表示有游离气存在,强反射特征为游离气顶的反射;⑤AVO 6正值,表示有游离气存在,强反射的发育厚度代表游离气的发育厚度;⑥AVO 9低幅值表示水合物成矿带,正值表示游离气带.研究结果表明,高精度AVO分析不仅可以帮助寻找水合物矿点,还可以进一步判定水合物的富集层位.     

底辟构造与天然气水合物的成矿关系

世界上天然气水合物发现地区的地质构造特征研究表明,底辟构造和水合物的形成与聚集有较为密切的关系。底辟构造可能是地层内部圈闭气体由于压力释放上冲的结果,也可能是气体向上运移的通道。初步总结了被动大陆边缘中典型底辟构造与天然气水合物的成矿关系,认为被动陆缘内巨厚沉积层、塑性物质与高压流体、陆缘外侧的火山活动及张裂作用,为底辟构造发育提供了条件,形成了水合物成矿的有利空间。文中对南海底辟构造发育的地质背景进行了分析,并对南海天然气水合物的发育和赋存进行了预测。笔者在进行综合分析的基础上,对底辟构造中天然气水合物的成矿模式进行了进一步的分析和探讨。     

天然气水合物在海洋钻探区域的赋存特征

介绍了天然气水合物的形成、稳定条件、分布情况及勘查研究进展,重点介绍了国际上典型天然气水合物钻探项目的目标及成果。通过ODP164航次、ODP204航次、墨西哥湾联合行业项目、日本、印度和韩国的天然气水合物钻探实例研究,分析了海洋天然气水合物在钻探区域的分布特征,阐述了如何利用天然气水合物勘查技术识别天然气水合物资源,部署井位钻获天然气水合物实物样品。给我国天然气水合物钻前井位部署工作提供一些参考性的建议。