鶯歌海盆地中央底辟帶油氣垂向運(yùn)移通道研究

（中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司）

鶯歌海盆地中央底辟帶油氣垂向運(yùn)移通道研究

韓光明，李緒深，童傳新，宋瑞有，曾少軍

（中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司）

綜合地質(zhì)、地球物理及鉆井資料，結(jié)合天然氣勘探研究成果，識(shí)別了鶯歌海盆地中央底辟帶底辟構(gòu)造地震反射模糊區(qū)中的裂隙—微裂隙通道，并聯(lián)合應(yīng)用相干技術(shù)、三維可視化技術(shù)和鏤空技術(shù)等落實(shí)了中央底辟構(gòu)造帶上各底辟構(gòu)造垂向運(yùn)移通道的展布情況。研究區(qū)垂向運(yùn)移通道分為底辟通道、斷裂通道以及底辟外裂隙通道三大類。底辟通道是研究區(qū)最主要的烴運(yùn)移通道，它由發(fā)育在底辟構(gòu)造內(nèi)的裂隙和微裂隙組成，可從定性判斷、巖心識(shí)別、正演模擬以及多技術(shù)綜合等方面來(lái)進(jìn)行分析。斷裂通道主要是發(fā)育在底辟構(gòu)造內(nèi)的斷裂，在底辟之外極少發(fā)育，它有多個(gè)發(fā)育期次。盡管底辟外裂隙通道一般規(guī)模較小，但其垂向輸運(yùn)流體的能力不亞于底辟通道和斷裂通道。鶯歌海盆地近年發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)中深層大氣田東方13-1、東方13-2都是由這類裂隙通道來(lái)連通烴源與有效儲(chǔ)層的。

鶯歌海盆地；油氣運(yùn)移；運(yùn)移通道；底辟構(gòu)造；斷裂

油氣運(yùn)移通道存在與否是一個(gè)圈閉能否成藏的關(guān)鍵問(wèn)題之一，近十幾年來(lái)它一直是石油勘探中的研究熱門(mén)［1-3］。鶯歌海盆地中央底辟構(gòu)造帶貢獻(xiàn)了該盆地90%以上的儲(chǔ)量和全部的產(chǎn)量［4］，但由于底辟發(fā)育區(qū)中地震資料分辨率低、信噪比差等原因，該區(qū)的運(yùn)移通道研究一直受到制約，束縛了該盆地的勘探部署。

筆者綜合近年來(lái)的地質(zhì)、地球物理及鉆井資料，結(jié)合近期天然氣勘探研究成果，實(shí)現(xiàn)了對(duì)底辟構(gòu)造地震反射模糊區(qū)中裂隙—微裂隙通道的識(shí)別，并聯(lián)合應(yīng)用砂體雕刻技術(shù)、相干技術(shù)、三維可視化技術(shù)和鏤空技術(shù)等，落實(shí)了中央底辟構(gòu)造帶上各底辟構(gòu)造垂向運(yùn)移通道的展布情況，為鶯歌海盆地的勘探部署提供了有力的技術(shù)保障。同時(shí)，本文還對(duì)鶯歌海盆地中央底辟構(gòu)造帶的斷裂通道和非底辟構(gòu)造中的微裂隙進(jìn)行了研究，較全面地揭示了該底辟構(gòu)造帶的油氣縱向運(yùn)移通道特征。

1 研究區(qū)的垂向運(yùn)移通道

鶯歌海盆地位于印支板塊與華南板塊之間，是受印支板塊與歐亞板塊陸—陸碰撞以及南海海底擴(kuò)張等多重因素控制而形成的NW—SE向新生代大型走滑—伸展盆地，天然氣資源豐富［5-7］，是當(dāng)前南海西部天然氣勘探的主戰(zhàn)場(chǎng)之一。

本文把研究區(qū)內(nèi)單個(gè)的底辟稱作“底辟構(gòu)造”或“底辟”，把由若干個(gè)底辟緊密相連的一組底辟構(gòu)造稱為“底辟背斜帶”或“底辟帶”。本文的研究區(qū)為鶯歌海盆地中央底辟構(gòu)造帶，它位于盆地的坳陷中心區(qū)，主要由5排軸向近南北、呈雁行式排列的大規(guī)模底辟背斜帶組成，每條底辟帶則由二三個(gè)底辟構(gòu)造所構(gòu)成（圖1）。

在鶯歌海盆地中央底辟構(gòu)造帶，垂向運(yùn)移通道廣泛分布于圖1所示的這5排底辟背斜帶中各底辟的內(nèi)部及其周緣，按照運(yùn)移通道的發(fā)育規(guī)模、分布范圍以及對(duì)油氣運(yùn)移的重要程度，我們將這些通道分為三種類型來(lái)進(jìn)行分析，包括底辟通道、斷裂通道以及底辟外裂隙通道。

根據(jù)地層破裂的強(qiáng)度，劃分出斷裂、裂隙、微裂隙三個(gè)層次，其中，斷裂是指當(dāng)前地震分辨率能分辨的地層破裂，裂隙和微裂隙則是在當(dāng)前地震分辨率下均無(wú)法識(shí)別的較小地層破裂。地震可識(shí)別的裂縫

寬度不僅受控于目的層段所在深度的縱、橫向分辨率，主要還受斷層上下盤(pán)的阻抗差異及斷距等控制，目前無(wú)法給出確切的數(shù)值。微裂隙的縫寬一般為毫米級(jí)別，裂隙的縫寬則介于斷裂與微裂隙之間。在本研究中裂隙與微裂隙并沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別，均是指地震未能探測(cè)的地層破裂，因此常把這兩類地層破裂統(tǒng)稱為裂隙。

圖1 鶯歌海盆地中央底辟構(gòu)造帶底辟背斜帶分布示意圖

底辟通道是指發(fā)育在底辟構(gòu)造內(nèi)部、由裂隙和微裂隙組成的運(yùn)移通道；斷裂通道是發(fā)育在底辟背斜帶內(nèi)、分布在底辟構(gòu)造之內(nèi)或之外的較大地層破裂；底辟外裂隙通道則是指發(fā)育在底辟構(gòu)造之外、由裂隙（包含微裂隙）組成的運(yùn)移通道。

底辟構(gòu)造的垂向運(yùn)移通道多為復(fù)合通道，即由中深層模糊不清的底辟通道和地震可識(shí)別的淺層斷裂通道組成，但也有部分底辟構(gòu)造的垂向運(yùn)移通道僅由底辟通道構(gòu)成。但無(wú)論何種底辟構(gòu)造，都必然有底辟通道廣泛分布其內(nèi)，因此底辟通道的重要程度居三類運(yùn)移通道之首，它也是本文研究的重點(diǎn)。

雖然發(fā)育于底辟構(gòu)造內(nèi)的斷裂從一般意義上看也可以認(rèn)為是“底辟通道”的范疇，但由于它是容易被地震發(fā)現(xiàn)的構(gòu)造，因此它與底辟通道的地層破裂級(jí)次具有質(zhì)的差別，所以把斷裂通道從底辟通道中獨(dú)立出來(lái)更具有實(shí)際的勘探意義。

2 底辟通道

根據(jù)上面的定義，底辟通道中的流體輸導(dǎo)渠道是裂隙（包含微裂隙）。下面我們從定性判斷、巖心識(shí)別、正演模擬以及多技術(shù)綜合等方面來(lái)對(duì)研究區(qū)的底辟通道進(jìn)行分析。

2.1 定性判斷

盡管前人有多篇文獻(xiàn)論及流體底辟輸導(dǎo)體系和氣煙囪垂向通道等［4-5，8-9］，且認(rèn)為底辟構(gòu)造及其伴生斷裂為烴類氣體垂向輸導(dǎo)的主要通道，但由于受制于底辟區(qū)的模糊地震反射，故這些對(duì)底辟通道的認(rèn)識(shí)多還停留在定性階段，對(duì)底辟構(gòu)造中的流體輸導(dǎo)渠道以何種形式存在也未能進(jìn)行深入的論述。

本文對(duì)底辟通道的定性判斷主要根據(jù)以下兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行，一是反推法，二是雙側(cè)向測(cè)井。

2.1.1 定性判斷法1——反推法

地層中發(fā)育裂隙，就會(huì)對(duì)地震波的縱波速度、品質(zhì)因子、頻率、振幅等產(chǎn)生影響，根據(jù)這一特性，我們可以來(lái)反推底辟構(gòu)造內(nèi)可能存在著裂隙、微裂隙等垂向通道的區(qū)域。如圖2中，LD22-1-6井所鉆遇的底辟部位品質(zhì)因子較差、頻率變低、振幅減弱，根據(jù)這些特征，我們可以進(jìn)行反推，認(rèn)為在該底辟部位可能存在裂隙、微裂隙。特別是底辟部位存在明顯的同相軸下拉現(xiàn)象，這更有可能是由于裂隙、微裂隙的存在使得地震縱波速度降低而引起的。從圖2三口井在底辟深度范圍的頻率對(duì)比來(lái)看，位于底辟構(gòu)造上的LD22-1-6井的頻率比相鄰的兩口井有明顯下降，差值可達(dá)23Hz。

2.1.2 定性判斷法2——雙側(cè)向測(cè)井

各種測(cè)井資料所用的對(duì)裂縫、裂隙的識(shí)別方法各不相同，且由于各地區(qū)的地質(zhì)情況不同，同一方法的使用也會(huì)存在著差異，本文主要通過(guò)雙側(cè)向測(cè)井來(lái)識(shí)別底辟內(nèi)是否存在裂縫。

在雙側(cè)向測(cè)井中，有裂縫存在時(shí)，深、淺側(cè)向電阻率均普遍減小，但減小程度有差別，且出現(xiàn)幅度差［10］。LD22-1-6井是在樂(lè)東22-1底辟構(gòu)造的中心位置所鉆的一口探井，在其目的層段具有裂縫儲(chǔ)層雙側(cè)向測(cè)井響應(yīng)特征（圖3中圈內(nèi)位置），其主要表現(xiàn)為:一組高角度平行裂縫使雙側(cè)向幅度呈現(xiàn)正幅度差，低角度裂縫呈現(xiàn)負(fù)幅度差，低角度裂縫的電阻率降低更多。

圖2 鶯歌海盆地過(guò)樂(lè)東22-1底辟構(gòu)造的典型地震剖面圖

圖3 鶯歌海盆地LD22-1-6井雙側(cè)向測(cè)井特征

2.2 巖心識(shí)別

樂(lè)東22-1底辟地震反射模糊區(qū)的鉆井取心為底辟區(qū)微裂隙研究提供了最直觀的第一手資料，從中發(fā)現(xiàn)了由流體壓裂的微裂隙（圖4），且部分裂隙在巖石薄片中顯示為早期形成的裂隙被后期絹云母類黏土礦物充填，部分發(fā)育在顆粒間或切穿石英顆粒，可以確認(rèn)這些微裂隙是屬于非人為因素造成的。

圖4 鶯歌海盆地樂(lè)東22-1底辟內(nèi)裂隙通道特征

2.3 正演模擬

我們?cè)谏鲜鰩r心中觀察到的裂縫寬度為毫米級(jí)別，如此微小的縫寬在當(dāng)前的地震分辨率下根本無(wú)法辨識(shí)，尤其是當(dāng)裂隙中充滿流體的時(shí)候就更加導(dǎo)致了底辟內(nèi)部地震反射的模糊不清。為了解決對(duì)這類裂縫的地震識(shí)別，筆者進(jìn)行了類似樂(lè)東22-1底辟構(gòu)造的正演模擬（圖5）。圖5a為其正演模型，在連續(xù)層狀的地層中夾雜著近垂向發(fā)育的交叉微裂隙，裂隙中充滿流體，連續(xù)層狀地層上部被淺層氣藏遮擋，因此在該正演模型中考慮到了淺層氣的影響。通過(guò)垂直入射的自激自收射線模擬，得到了與實(shí)際地震反射剖面底辟構(gòu)造模糊反射特征相似的地震反射（圖5b）。

圖5 鶯歌海盆地底辟通道正演模擬圖

由此可見(jiàn)，實(shí)際地震剖面上的底辟構(gòu)造模糊反射區(qū)域內(nèi)可能存在著垂向運(yùn)移渠道，并以裂隙、微裂隙的方式存在，且展布無(wú)規(guī)則。

2.4 綜合運(yùn)用多種技術(shù)落實(shí)底辟通道

底辟構(gòu)造內(nèi)存在裂隙、微裂隙等垂向運(yùn)移渠道，在地震剖面上均表現(xiàn)為模糊特征，這阻礙了研究人員對(duì)底辟通道的直觀識(shí)別，但我們可以通過(guò)對(duì)多種技術(shù)的結(jié)合來(lái)刻畫(huà)底辟通道的空間展布，這些技術(shù)包括相干技術(shù)、鏤空技術(shù)以及三維可視化技術(shù)等。

相干技術(shù)是通過(guò)量化處理地震數(shù)據(jù)體的相干屬性，生成新的相干數(shù)據(jù)體，突出和強(qiáng)調(diào)地震數(shù)據(jù)的不相關(guān)性，這種不相關(guān)性在斷層或者裂隙發(fā)育區(qū)表現(xiàn)得異常突出。鏤空技術(shù)是三維可視化中對(duì)三維數(shù)據(jù)體操作的一種方法，它是利用高通或低通手段，壓制無(wú)用信息，使有用信息更加突出。

聯(lián)合應(yīng)用以上兩種方法，并綜合考慮各方法

的技術(shù)特點(diǎn)，然后采用三維可視化技術(shù)可刻畫(huà)出底辟中的裂隙、微裂隙等垂向運(yùn)移渠道的空間展布形態(tài)（圖6a）。將地震剖面上各層系中解釋出的橫（側(cè)）向運(yùn)移渠道層位，經(jīng)網(wǎng)格化后，輸入到三維可視化圖中，便可直觀地得到縱、橫向運(yùn)移通道的空間匹配情況（圖6b），這些可為尋找縱橫向運(yùn)移渠道匹配較好的底辟構(gòu)造提供了一種快速有效的方法。

圖6 鶯歌海盆地東方1-1底辟區(qū)運(yùn)移渠道空間展布特征

3 斷裂通道

3.1 斷裂展布及形成期次

鶯歌海盆地中央底辟構(gòu)造帶中的斷裂以南北向?yàn)橹?，其中部分呈北偏西向或北偏東向展布，在圖1中的東方1-1、樂(lè)東8-1、樂(lè)東15-1等底辟構(gòu)造中都較清楚地反映出了這個(gè)特點(diǎn)。圖7是時(shí)間切片圖，更加清晰地反映了斷裂的展布情況。這主要是受基底斷裂和底辟構(gòu)造自身活動(dòng)影響的結(jié)果。

圖7 鶯歌海盆地部分底辟發(fā)育區(qū)的方差體時(shí)間切片

漸新世開(kāi)始，鶯歌海盆地的右旋走滑作用形成近南北向的張性破裂，并由此誘導(dǎo)了底辟活動(dòng)，所以底辟構(gòu)造呈有規(guī)律的近南北向雁行式排列［11-12］。此后的底辟活動(dòng)形成了新一期斷裂，其展布樣式嚴(yán)格受底辟活動(dòng)的控制，主要分布在底辟構(gòu)造的上部或兩翼。在這新一期斷裂中，根據(jù)斷裂的動(dòng)力成因及展布方式可以分為三組。

第一組斷裂 是沿先期構(gòu)造的薄弱處發(fā)展起來(lái)的斷裂，或者是早期斷裂再次發(fā)生活動(dòng)，不斷地向上延伸，甚至達(dá)到地表。所以第一組斷裂總體的展布主要為繼承性的近南北向，如東方1-1、東方29-1、昌南18-1、昌南12-1、樂(lè)東8-1等底辟構(gòu)造上所發(fā)育的斷裂。

第二組斷裂 在底辟上隆過(guò)程中，其頂部形成局部的張性應(yīng)力場(chǎng)，由此引發(fā)第二組斷裂。這組斷裂無(wú)論在剖面上或平面上均呈放射狀，如樂(lè)東15-1底辟構(gòu)造等。

第三組斷裂 受底辟構(gòu)造近垂向抬升和塌陷活動(dòng)的影響所產(chǎn)生，該組斷裂具有非常明顯的環(huán)狀展布特征，如昌南6-1底辟構(gòu)造、樂(lè)東22-1底辟的南區(qū)構(gòu)造（圖7b）等。

從上面三組斷裂的發(fā)育位置來(lái)看，鶯歌海盆地中央底辟構(gòu)造帶上的斷裂絕大多數(shù)發(fā)育于底辟之內(nèi)，但也有少量斷裂發(fā)育在底辟構(gòu)造發(fā)育的波及區(qū)，位于底辟之外。這種情況在研究區(qū)非常有限，因此不作更多分析。所以，本文所述的斷裂通道一般是指發(fā)育在底辟內(nèi)部的斷裂。

3.2 不同期次斷裂對(duì)含氣性的影響

底辟伴生的斷裂嚴(yán)格受底辟活動(dòng)影響，不同期次底辟活動(dòng)所受應(yīng)力不同，其伴生斷裂的產(chǎn)狀及強(qiáng)度往往也有差異，因此可根據(jù)底辟伴生斷裂產(chǎn)狀、強(qiáng)度的不同來(lái)反推底辟活動(dòng)期次，以此為尋找和落實(shí)油氣藏提供幫助。

以東方29-1底辟為例，它與東方1-1底辟構(gòu)成鶯歌海盆地第1排底辟構(gòu)造帶（圖1），而在東方1-1底辟構(gòu)造上發(fā)現(xiàn)了鶯歌海盆地最大的東方1-1氣田。東方29-1底辟具備同東方1-1相似的成藏環(huán)境，但在其淺層鉆探的W1、W2、W3、W4各井，測(cè)試的氣層組分卻存在較大差異，W1與W3井氣體組分以CO2為主，W2與W4井氣體組分以CH4為主（圖8，表1）。

圖8 鶯歌海盆地東方29-1底辟構(gòu)造地震圖

表1 鶯歌海盆地東方29-1底辟各井取樣段氣體組分特征

分析東方29-1底辟中發(fā)育的斷裂，發(fā)現(xiàn)該底辟同樣存在兩期活動(dòng)，其中第一期底辟活動(dòng)主要發(fā)育了兩條東掉斷層F2和F4，第二期底辟活動(dòng)主要發(fā)育兩條西掉斷層F1和F3，且第二次底辟活動(dòng)發(fā)育的西掉斷層對(duì)第一次底辟活動(dòng)發(fā)育的東掉斷層切割明顯(圖8b)。伴隨著底辟的第二次活動(dòng)，該區(qū)非生物源型成因的CO2［7，10］隨著第二期發(fā)育的斷裂運(yùn)聚到中央泥底辟帶淺層，一方面對(duì)早期已經(jīng)成藏的圈閉具有破壞作用，另一方面充注到有效圈閉中與早期以烴類為主的氣田形成混合氣體，使得越靠近該期發(fā)育的斷裂，或與該期斷裂所處儲(chǔ)層連續(xù)性越好的氣層，其非烴含量越高（圖8a，表1）。從圖8a上看，W1和W3兩口井距離第二期發(fā)育的斷裂F1和F3相對(duì)較近，從表1可見(jiàn)，這兩口井的CO2含量明顯高于另外兩口井。

4 底辟外裂隙通道

在底辟構(gòu)造外，裂隙通道還分布于盆地中央底辟構(gòu)造帶的其他區(qū)域，其規(guī)模較小且分布無(wú)規(guī)律，地震反射剖面特征與底辟模糊區(qū)反射特征較為相似（圖9）。盡管底辟外裂隙通道一般規(guī)模較小，但其垂向輸運(yùn)流體的能力絲毫不遜色于底辟通道和斷裂通道。研究認(rèn)為，鶯歌海盆地近年發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)中深層大氣田（東方13-1氣田和東方13-2氣田）都是由這類裂隙通道來(lái)連通烴源與有效儲(chǔ)層的［13］。

5 結(jié)論

（1）鶯歌海盆地中央底辟構(gòu)造帶主要由5排軸向近南北、呈雁行式排列的大規(guī)模底辟背斜帶（底辟帶）組成，每條底辟帶則由二三個(gè)底辟構(gòu)造所構(gòu)成。

（2）鶯歌海盆地中央底辟構(gòu)造帶垂向運(yùn)移通道劃分為底辟通道、斷裂通道以及底辟外裂隙通道三大類。

圖9 鶯歌海盆地底辟外裂隙通道地震剖面特征

（3）底辟通道是研究區(qū)的最主要運(yùn)移通道，它由發(fā)育在底辟構(gòu)造內(nèi)的裂隙和微裂隙組成。

（4）斷裂通道主要是發(fā)育在底辟構(gòu)造內(nèi)的斷裂，在底辟之外，斷裂通道極少發(fā)育。

（5）底辟構(gòu)造后期發(fā)育的斷裂，溝通了深層的殼源CO2向上運(yùn)移，使得氣體中的CO2含量顯著增加。

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編輯：吳厚松

Study of Vertical Pathways of Hydrocarbon Migration in Central Diapir Zone,Yinggehai Basin

Han Guangming，Li Xushen，Tong Chuanxin，Song Ruiyou，Zeng Shaojun

By the hand of available geology,geophysics and core data,and combining with recent exploration and research,the fissure and microfissure pathways for hydrocarbon migration have been identified in the blurry seismic reflection area of diapiric structure zone in the central diapir zone,Yinggehai Basin.The distribution of those vertical pathways in each diapiric structure is also revealed by using the coherence and 3-D visualization and hollowed-out techniques.The vertical pathways in the study area can be divided into diapir pathway,fault pathway and fissure pathway. The diapir pathway is the most important hydrocarbon migration pathway,which is made up of fissures and microfissures developing within diapir structures.It can be analyzed by using the qualitative judgment,core identification,forward modeling and other integrated technique.The fault pathways commonly are the faults developing within diapir structures, which seldom develop outside diapir structures.They may have several periods of development.Although the fissure pathways outside diapirs are commonly small in scale,they are better in the capacity of vertically migrating fluid than the diapir pathways or fault pathways.Dongfang 13-1 and Dongfang 13-2 are the large mid-deep gas fields discovered in recent years in Yinggehai Basin where the connection of hydrocarbon source with reservoirs just depends on fissure pathways.

Diapiric structure,Hydrocarbon migration,Migration pathway,Faults,Yinggehai Basin

TE112.12

A

2013-01-21；改回日期:2013-05-15

本文受國(guó)家“十一五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“鶯瓊盆地高溫高壓天然氣成藏主控因素及勘探方向”（編號(hào):2008ZX05023-004）資助韓光明：1980年生，工程師，2004年畢業(yè)于中國(guó)海洋大學(xué)。主要從事地震解釋、特殊處理工作。通訊地址:524057廣東省湛江市坡頭區(qū)22號(hào)信箱研究院；電話:(0759)3911925

10.3969/j.issn.1672-9854.2013.03.008

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