珠江口盆地深水區(qū)白云凹陷氣煙囪特征及成藏模式

何永垚，王英民，許翠霞，常 圓

（1中國(guó)石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院；2中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院）

（3中國(guó)石油集團(tuán)西部鉆探工程公司蘇里格氣田項(xiàng)目經(jīng)理部）

珠江口盆地深水區(qū)白云凹陷氣煙囪特征及成藏模式

何永垚1，王英民1，許翠霞2，常 圓3

（1中國(guó)石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院；2中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院）

（3中國(guó)石油集團(tuán)西部鉆探工程公司蘇里格氣田項(xiàng)目經(jīng)理部）

以高分辨率三維地震資料為基礎(chǔ)，結(jié)合地震屬性，在珠江口盆地深水區(qū)白云凹陷識(shí)別出了大量的氣煙囪現(xiàn)象。氣煙囪可分為根部、過(guò)路區(qū)和頂部三個(gè)組成單元，各個(gè)單元具有不同的地震異常特征，主要通過(guò)同相軸的側(cè)向變化，振幅、頻率、連續(xù)性的局部增強(qiáng)和減弱，AVO響應(yīng)以及它們的組合來(lái)識(shí)別。氣煙囪根部是氣體釋壓的初始部位，是氣源供應(yīng)區(qū)；過(guò)路區(qū)是流體泄壓所經(jīng)過(guò)的區(qū)帶，在整個(gè)氣煙囪結(jié)構(gòu)的空間中占有主體地位；頂部常形成氣藏。對(duì)白云凹陷建立了氣煙囪頂部聚集和側(cè)翼聚集兩種氣藏成藏模式，它們均由古近系文昌組—恩平組的河湖相沉積提供烴源。

氣煙囪；地震特征；成藏模式；白云凹陷；珠江口盆地

海底氣煙囪早就被人們所認(rèn)識(shí)，一直以來(lái)備受關(guān)注［1-3］，尤其是它對(duì)深海油氣勘探有重要意義［4-6］。在北海、西非、東南亞等世界各地的許多盆地均已有氣煙囪現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)。

氣煙囪是指深層氣體所處超壓狀態(tài)被破壞之后，縱向流動(dòng)穿過(guò)上覆地層，造成地震反射異常，形似煙囪，在實(shí)際氣體運(yùn)移過(guò)程中且具煙囪效應(yīng)［1］，故名氣煙囪。氣煙囪誘導(dǎo)因素往往發(fā)育在深層，在地震體上探測(cè)不到，而且深層地震分辨率低，同時(shí)在淺層伴有氣云現(xiàn)象，對(duì)下伏地層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生模糊成像，由此導(dǎo)致太多的不確定性。但根據(jù)氣煙囪在地震體上的異常響應(yīng)特征及宏觀體系［2］，我們還是能夠?qū)鉄焽柽M(jìn)行識(shí)別并加以利用的，這對(duì)油氣勘探尤為重要，它可以很好地指示烴類運(yùn)移與聚集信息，預(yù)測(cè)烴類的空間分布，從而為尋找區(qū)域“油氣聚集帶”提供依據(jù)。

本文根據(jù)珠江口盆地白云凹陷高分辨率三維地震資料及各種地震屬性，判定了該區(qū)氣煙囪的存在，并對(duì)該研究區(qū)內(nèi)的氣煙囪進(jìn)行了比較完整的結(jié)構(gòu)要素分類，同時(shí)對(duì)其特征進(jìn)行詳細(xì)的歸納總結(jié)，在此基礎(chǔ)上提出了該區(qū)氣煙囪的兩類氣藏成藏模式。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

珠江口盆地由北向南劃分為北部斷階帶、北部坳陷帶、中央隆起帶、南部坳陷帶和南部隆起帶5個(gè)構(gòu)造單元（圖1）。白云凹陷位于南部坳陷帶,總體呈北東東—南西西走向，北接中央隆起帶的番禺低凸起，西連云開低凸起，南至南部隆起帶，東鄰中央隆起帶的東沙凸起。本文所研究的氣煙囪發(fā)育區(qū)分為A和B兩個(gè)區(qū)塊，主體位于白云凹陷東部，它們?cè)诳拷喜柯∑饚У囊粋?cè)，斷裂比較發(fā)育。

白云凹陷形成和演化過(guò)程經(jīng)歷了斷陷、斷拗及拗陷三個(gè)階段，形成了三個(gè)構(gòu)造層序（圖2）。

斷陷期 對(duì)應(yīng)文昌組和恩平組沉積，主要發(fā)育斷陷湖盆沉積及河湖相煤系沉積。

斷拗期 珠海組和珠江組為斷拗階段沉積，處于陸相—海相過(guò)渡期，主要為淺海陸架—三角洲及深水陸坡—海底扇沉積。

拗陷期 韓江組下段（即13.8Ma界面附近）發(fā)育砂體為主，厚度較大,橫向分布穩(wěn)定,而且具有很好的儲(chǔ)層物性。粵海組—萬(wàn)山組為開放陸坡深水泥質(zhì)沉積，可以構(gòu)成區(qū)域性蓋層。

圖1 白云凹陷位置及氣煙囪分布區(qū)

圖2 白云凹陷地層與構(gòu)造演化階段（據(jù)文獻(xiàn)［7］修改）

2 白云凹陷氣煙囪組成單元的地震識(shí)別特征

根據(jù)形態(tài)及空間分布等特征，可以把一個(gè)完整的氣煙囪劃分為根部、過(guò)路區(qū)、頂部三個(gè)組成單元［8］。各個(gè)單元的異常特征可通過(guò)同相軸的側(cè)向變化，振幅、頻率、連續(xù)性的局部增強(qiáng)或減弱，AVO響應(yīng)以及這些現(xiàn)象的組合等來(lái)識(shí)別，并可通過(guò)識(shí)別各單元的地震特征及其所構(gòu)成的煙囪體系來(lái)認(rèn)識(shí)氣煙囪的成藏過(guò)程。

高分辨率三維地震資料顯示出白云凹陷發(fā)育有氣煙囪，下面對(duì)其根部、過(guò)路區(qū)、頂部等組成單元的地震反射振幅、頻率及構(gòu)型等特征分別予以討論。

2.1 氣煙囪根部特征

氣煙囪根部是氣體釋壓的初始部位，其泄壓機(jī)制主要受原地層巖性、流體超壓狀況及構(gòu)造誘導(dǎo)等影響。白云凹陷始新統(tǒng)文昌組、始新統(tǒng)—漸新統(tǒng)恩平組的壓力數(shù)值模擬結(jié)果表明這里曾有過(guò)異常超壓［9］,且發(fā)育底辟構(gòu)造［10］。超壓流體在中新世中晚期東沙運(yùn)動(dòng)的誘導(dǎo)下，打破了煙囪根部所承受的壓力平衡而刺穿上覆地層。

在地震剖面（圖3）上，白云凹陷A區(qū)文昌組—恩平組是氣煙囪根部發(fā)育的主體層位，地層顯示為上拱型雜亂反射。這種拱形樣式可能是原地層成藏構(gòu)造高點(diǎn)的反映，也可能是烴源巖生烴造成超壓、或是流體持續(xù)泄漏造成的塑性變形所致。結(jié)合本區(qū)的地質(zhì)背景，認(rèn)為此處的拱形應(yīng)屬于后者，即流體的持續(xù)泄漏塑造了白云凹陷A區(qū)氣煙囪根部的拱形樣式。拱形的大小可反映泄壓區(qū)的范圍。根部烴類泄漏對(duì)上覆地層結(jié)構(gòu)的影響強(qiáng)度則取決于流體的泄漏方式：如果釋壓很集中，流體釋放的速度大，對(duì)上覆地層結(jié)構(gòu)的破壞性就強(qiáng)；反之，對(duì)上覆地層的影響就會(huì)較小。

圖3 珠江口盆地白云凹陷A區(qū)氣煙囪結(jié)構(gòu)特征

2.2 氣煙囪過(guò)路區(qū)特征

氣煙囪的過(guò)路區(qū)是流體泄壓所經(jīng)過(guò)的區(qū)帶，在整個(gè)氣煙囪結(jié)構(gòu)的空間中占有主體地位。它在地震體上最容易被識(shí)別，在其側(cè)翼和頂部淺層往往伴有強(qiáng)振幅異常，而在過(guò)路區(qū)內(nèi)部有時(shí)可識(shí)別出地震同相軸，但振幅的連續(xù)性和強(qiáng)度相對(duì)降低，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)雜亂甚至空白反射特征。白云凹陷氣煙囪過(guò)路區(qū)的地震形態(tài)各異，根據(jù)泄壓區(qū)物性差異及釋壓速度不同可歸結(jié)為網(wǎng)狀、雜亂狀、管狀或柱狀等三類（圖4）。

圖4 珠江口盆地白云凹陷B區(qū)氣煙囪特征

網(wǎng)狀反射 由多條不清晰的線狀反射組成，尤其在地層物性好的地區(qū)，網(wǎng)狀現(xiàn)象十分明顯，同相軸連續(xù)性變差，隱約斷開兩側(cè)的地層，多條線網(wǎng)狀交錯(cuò)（圖4a）。推測(cè)這是因?yàn)檫@里稍微偏離泄壓中心、上涌的范圍大、向上竄的速度慢，對(duì)原沉積地層破壞性小。這種特征出現(xiàn)在地震體上，類似于在巖心上觀測(cè)到的碟狀泄水構(gòu)造，它對(duì)于識(shí)別氣煙囪很重要，但一般卻不太明顯，不容易被識(shí)別。

雜亂反射 地震反射同相軸模糊，頻率降低，推測(cè)地層物性差，流體釋放速度較高，流體穿過(guò)地層產(chǎn)生微裂隙，過(guò)路區(qū)地層少量含氣，地層的連續(xù)性和巖石之間的接觸關(guān)系減弱。同時(shí)地震波傳播速度偏低，反射同相軸呈下拉現(xiàn)象，同相軸連續(xù)性差、振幅弱，表現(xiàn)為模糊或雜亂反射特征（圖4a）。

管狀或柱狀反射 包括針狀、管狀、柱狀、蘑菇云狀等，其共性是煙囪過(guò)路區(qū)物性差，流體釋放速度快，上覆地層易于產(chǎn)生水力壓力破裂，導(dǎo)致泄壓區(qū)流體及細(xì)粒沉積物一起被帶到過(guò)路區(qū)及上方地層，流體穿過(guò)的地層不再連續(xù)，地震反射剖面出現(xiàn)空白反射或透明反射，呈管狀或柱狀特征（圖4a）。過(guò)路區(qū)上由于含氣的影響，在瞬時(shí)頻率體上主頻明顯降低（圖 4b）。

2.3 氣煙囪頂部特征

白云凹陷A區(qū)氣煙囪頂部，即韓江組，在地震剖面上具有亮點(diǎn)、平點(diǎn)、暗點(diǎn)、V型等反射，同相軸相位轉(zhuǎn)換，同時(shí)頻率降低（圖3，圖5）。淺層含氣層在地震剖面上顯示強(qiáng)振幅反射，說(shuō)明氣煙囪在頂部遇到好儲(chǔ)層并聚集了大量淺層氣。而在淺層氣下方的過(guò)路區(qū)，地震反射表現(xiàn)為弱振幅。如果氣煙囪頂部地層發(fā)育斷裂等有利流體運(yùn)移的通道，氣體會(huì)繼續(xù)向上泄漏，會(huì)在更淺層或海底附近聚集氣體，出現(xiàn)亮點(diǎn)或麻點(diǎn)、麻坑等現(xiàn)象，預(yù)示著流體泄漏活動(dòng)延續(xù)至今。本區(qū)井場(chǎng)調(diào)查中也確實(shí)發(fā)現(xiàn)有氣體自海底向海面逸出（冒泡）。

圖5 珠江口盆地白云凹陷A區(qū)氣煙囪頂部含氣區(qū)域地震特征

3 白云凹陷氣煙囪成藏模式

上文中我們識(shí)別了白云凹陷氣煙囪的各種現(xiàn)象，在此基礎(chǔ)上對(duì)該凹陷建立了氣煙囪頂部聚集（A區(qū)）和側(cè)翼聚集（B區(qū)）兩種氣藏成藏模式，它們均由文昌組—恩平組的河湖相沉積提供巨大的烴源［11-12］。

3.1 氣煙囪頂部聚集成藏模式

白云凹陷A區(qū)主要發(fā)育這一成藏模式，在氣煙囪根部生成的氣體沿網(wǎng)狀或雜亂狀的氣煙囪過(guò)路區(qū)垂直向上運(yùn)移，直抵氣煙囪頂部，在淺層儲(chǔ)層中聚集成藏（圖6）。

圖6 白云凹陷A區(qū)氣煙囪頂部聚集成藏模式圖

白云凹陷文昌組—恩平組河湖相沉積提供了充足的烴源［11-12］。A區(qū)，在斷拗期形成的珠江組主要發(fā)育泥巖、泥質(zhì)砂巖及石灰?guī)r夾層，儲(chǔ)層物性相對(duì)差，構(gòu)成氣煙囪過(guò)路區(qū)。韓江組上部地層主要發(fā)育細(xì)砂巖、中粗砂巖，儲(chǔ)層物性好，而粵海組為區(qū)域蓋層，兩者形成良好的儲(chǔ)蓋組合，構(gòu)成氣煙囪頂部,聚集了從根部恩平組—文昌組垂直向上運(yùn)移的氣體。

因此認(rèn)為，白云凹陷A區(qū)韓江組上部地層是有潛力的含氣遠(yuǎn)景層位。

3.2 氣煙囪側(cè)翼聚集成藏模式

白云凹陷B區(qū)主要發(fā)育側(cè)翼聚集成藏模式（圖7），流體通過(guò)空白反射的氣煙囪過(guò)路區(qū)在其側(cè)翼的儲(chǔ)層中聚集成藏。

圖7 白云凹陷B區(qū)氣煙囪側(cè)翼聚集成藏模式圖

在白云凹陷B區(qū)發(fā)育管狀、柱狀氣煙囪，流體沿氣煙囪泄壓的同時(shí)向側(cè)向的儲(chǔ)層中運(yùn)移，并在有利砂體中聚集成藏。珠江組上部地層發(fā)育大套的泥巖，是很好的區(qū)域蓋層，珠江組下段發(fā)育三角洲—濱岸沉積體系，連片分布，具有較好的儲(chǔ)層物性，因此認(rèn)為珠江組是油氣有利勘探目標(biāo)。氣煙囪作為流體運(yùn)移通道，有別于毛細(xì)管力和浮力，它具有幕式活動(dòng)的性質(zhì)，聚集成藏的速度很快。

根據(jù)上述對(duì)兩個(gè)研究區(qū)塊的分析，總體認(rèn)為白云凹陷氣煙囪與上覆地層匹配關(guān)系良好，氣煙囪作為運(yùn)移通道，把流體帶到有利儲(chǔ)層單元，在煙囪周圍或其頂部形成很好的含氣帶?；谌S地震的觀察及分析，在下伏地層流體壓力的驅(qū)使下，流體在運(yùn)移過(guò)程中優(yōu)先選擇優(yōu)勢(shì)運(yùn)移通道，使得優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層優(yōu)先聚集成藏，這些含氣區(qū)在地震體上會(huì)顯示出亮點(diǎn)異常。

應(yīng)當(dāng)指明，上述兩種模式并不是絕對(duì)的，它們往往會(huì)同時(shí)出現(xiàn)于一個(gè)盆地或一個(gè)區(qū)塊，有時(shí)也會(huì)以一種模式為主，另一種模式為輔。盆地或區(qū)塊的氣煙囪實(shí)際成藏模式，一般取決于該地區(qū)的地層物性、組合關(guān)系、離釋壓區(qū)的遠(yuǎn)近以及釋壓速度等綜合因素。

4 結(jié) 論

（1）珠江口盆地白云凹陷發(fā)育典型的氣煙囪結(jié)構(gòu)，可劃分為根部、過(guò)路區(qū)、頂部三種結(jié)構(gòu)單元。

（2）白云凹陷氣煙囪成藏模式可分為氣煙囪頂部聚集和氣煙囪側(cè)翼聚集兩種成藏模式，A區(qū)主要為頂部聚集成藏模式，B區(qū)主要為側(cè)翼聚集成藏模式。

（3）白云凹陷A區(qū)的韓江組和B區(qū)的珠江組、珠海組是有利的勘探目標(biāo)。

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Characterisitcs and Accumulation Model of Gas Chimneys in Deep Water Area of Baiyun Sag,Pearl River Mouth Basin

He Yongyao,Wang Yingmin,Xu Cuixia,Chang Yuan

Based upon high resolvable 3D seismic data as well as seismic attributes,a great many gas chimneys are discovered in deepwater Baiyun Sag,the Pearl River Mouth Basin.A gas chimneys can be divided into three components:the root,the leakage zone and the top of the leakage zone.Every one may be of different seismic reflection anomaly including lateral changes of events,local amplitude,frequency and continuity.The roots of gas chimneys are the initial parts of releasing gas pressure and also the source of supplying gas.The leakage zones are the main parts of whole gas chimneys for fluid to pass through.Gas reservoirs are commonly present at the tops of the leakage zones.Two models related with gas accumulation are built.One is the model of gas accumulation at the flanks and the other is the one at the tops of gas chimneys.The hydrocarbon in those chimneys is all derived from Paleogecene to Neogene lacustrine sediments.

Gas chimney;Seismic feature;Model of gas accumulation;Baiyun Sag;Pearl River Mouth Basin

TE112.33

A

10.3969/j.issn.1672-9854.2012.03.009

1672-9854(2012)-03-0062-05

2011-11-28；改回日期：2012-06-04

何永垚：1981年生，2006年畢業(yè)于成都理工大學(xué)，現(xiàn)為中國(guó)石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院博士研究生，研究方向?yàn)閷有虻貙訉W(xué)與儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。通訊地址：102249北京市昌平區(qū)府學(xué)路18號(hào)

吳厚松

He Yongyao：male,Ph.D.candidate.Add:Geoscience Faculty,China University of Petroleum,18 Fuxue Rd.,Changping,Beijing,102249,China