微生物地球化學勘探技術在瓊東南盆地深水區(qū)陵水凹陷烴類檢測中的應用*

何麗娟 張迎朝 梅 海 孫志鵬 張 毅 郭明剛 張 焱 薛健華 姚 哲 宋愛學

(1. 中海石油(中國)有限公司湛江分公司 廣東湛江 524057； 2. 盎億泰地質微生物技術(北京)有限公司 北京 102200)

微生物地球化學勘探技術在瓊東南盆地深水區(qū)陵水凹陷烴類檢測中的應用*

何麗娟1張迎朝1梅 海2孫志鵬1張 毅1郭明剛1張 焱1薛健華2姚 哲1宋愛學1

(1. 中海石油(中國)有限公司湛江分公司 廣東湛江 524057； 2. 盎億泰地質微生物技術(北京)有限公司 北京 102200)

何麗娟,張迎朝,梅海，等.微生物地球化學勘探技術在瓊東南盆地深水區(qū)陵水凹陷烴類檢測中的應用[J].中國海上油氣，2015,27(4)：61-67.

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以微生物油氣勘探技術(MOST)為主要手段，以瓊東南盆地深水區(qū)陵水凹陷南部已證實的A-1含氣構造為正演模型，對A研究區(qū)的MV異常值進行了劃分，總結出了該研究區(qū)含油氣構造的MV異常值分布特征，據此預測相鄰A-2待鉆構造的含油氣性，并以土壤吸附烴(SSG)分析為輔助手段預測A-2構造的油氣性質為干氣。A-2構造的預測結果與實鉆結果相吻合，證實了微生物地球化學勘探技術在瓊東南盆地深水區(qū)勘探目標烴類檢測方面具有較高的可行性。

微生物地球化學勘探技術；MOST；SSG；MV異常值；烴類檢測；深水區(qū)；陵水凹陷；瓊東南盆地

微生物地球化學勘探(Microbial Geo-Chemical Exploration，MGCE)技術最早源于前蘇聯(lián)[1]。1937年，前蘇聯(lián)微生物學家莫吉列夫斯基提出了微生物油氣勘探方法，他推斷地表中烴類氣體季節(jié)性變化的主要原因是由于細菌繁殖，從而首次提出了利用微生物技術進行石油和天然氣勘探的設想[2]。MGCE技術的研究方法包括確定油氣藏存在與分布的微生物油氣勘探技術[3](Microbial Oil Survey Technology，MOST)和確定油氣藏性質的土壤吸附烴(Sorbed Soil Gas，SSG)分析[4]，前者為主后者為輔互相補充。20世紀50年代后期起，經過美國和德國地質微生物學家、地球化學家們持續(xù)的探索、研發(fā)以及在全球的實踐和完善，在充分論證了輕烴微滲漏理論可靠性的基礎上，提高了微生物烴類檢測技術和解釋模型的準確性，使微生物烴類檢測技術成為提高油氣鉆探成功率、降低勘探風險的新型綜合勘探法的重要組成部分[5-7]。1986—2000年，Phillips 公司在我國南海北部和渤海4個合作區(qū)塊的勘探中先后采用微生物油氣勘探技術獲得了重大油氣發(fā)現[1]。

瓊東南盆地深水區(qū)面積廣、領域多，但由于水深大、勘探程度低、鉆探成本高昂，嚴重影響了油氣勘探進程，亟待探尋低成本、可行的新技術來降低瓊東南盆地深水區(qū)油氣勘探風險。筆者采用MGCE技術對瓊東南盆地深水區(qū)中央峽谷陵水凹陷南部待鉆A-2構造進行了預測，實鉆結果表明該研究區(qū)MV異常值劃分及MV異常值分布特征與含油氣性之間的對應關系合理，吸附烴異常與油氣性質之間的對應關系準確，證實了MGCE技術在瓊東南盆地深水區(qū)勘探目標烴類檢測方面具有較高的可行性。

1 微生物地球化學勘探技術原理

油氣藏中的輕烴氣體在油氣藏壓力驅動下以微泡上浮[8-9]或連續(xù)氣相流形式[10]沿復雜微裂隙垂直向上運移。輕烴運移進入表層沉積物的過程中,一部分成為專性烴氧化菌的食物使烴氧化菌異常發(fā)育,另一部分被粘土礦物吸附和次生碳酸鹽膠結物包裹，導致在油藏上方表層沉積物中形成了與下伏油氣藏正相關的微生物異常和吸附烴異常[1]。采用微生物學方法檢測微生物異?？梢灶A測下伏地層油氣藏是否存在，采用地球化學方法檢測土壤吸附烴可以預測油氣藏性質。

1.1 微生物油氣勘探技術

MOST的原理是選擇性測定土壤樣品中以烴類為食料的某種專性烴氧化菌的數量，指出油氣微滲漏烴的存在，達到尋找油氣的目的。MOST檢測結果以輕烴微生物值(Microbial Value，MV)指標評價體系表示，MV值是將微生物進行選擇性培養(yǎng)后，顯微計數結果(菌落數)和生長性等綜合分析得出的一個無量綱值，其數值大小反映樣品中專性微生物發(fā)育的相對濃度，并非絕對的微生物數量[7]。微生物測量的對象有甲烷氧化菌、烴氧化菌，甲烷本身來源的多樣性會造成甲烷氧化菌異常的多解性，目前多用專屬代謝丁烷的丁烷氧化菌作為檢測對象。MV異常值劃分及MV異常值分布特征是MOST技術的關鍵。

1.2 土壤吸附烴分析

SSG分析是MOST的重要輔助技術。下伏油氣藏的地球化學性質與近地表土壤或海洋沉積物中吸附烴的組分之間存在密切聯(lián)系，通過分析地表土壤或海洋沉積物中的輕烴組分特征可以可靠地預測地下深層油氣藏性質(如油、氣、凝析油)。吸附介質的親和性容易引起吸附烴含量的波動，但吸附烴的內組成在不同介質中通常以相同比例進行吸附，因此，含相似比例的氣體，不管其絕對值如何，都可以指示成因有聯(lián)系的氣體簇群，從而有助于進行微滲漏趨勢的分析[7]。根據全球數據庫已有勘探認識劃分烴源巖、原油、凝析油氣、干氣、生物成因氣、深層混合氣、蝕變油氣的分布區(qū)，采用近地表土壤或海洋沉積物的酸解物分析C1—C5+氣體，通過分析各烴組分之間的比值及其在經驗模式圖版(圖1)上的投落區(qū)對潛在油氣藏性質進行鑒定[11]。

2 在瓊東南盆地深水區(qū)陵水凹陷烴類檢測中的應用

瓊東南盆地位于南海海域西北部，夾持在海南隆起區(qū)和永樂隆起區(qū)之間，以1號斷層與鶯歌海盆地相隔，主要包括中央坳陷和南部隆起2個一級構造單元，中央坳陷深水區(qū)主要由樂東、陵水、北礁、松南、寶島、長昌凹陷和陵南、松南低凸起組成(圖2)[12]。中央峽谷陵南段位于瓊東南盆地深水區(qū)中央坳陷帶陵水凹陷南部，緊鄰樂東、陵水和北礁凹陷，三面環(huán)凹，是凹陷與陵南低凸起之間發(fā)育的過渡帶，水深1 500～2 100 m，海底較為平緩。鉆探證實，該區(qū)的油氣主要來自于陵水凹陷始新統(tǒng)湖相烴源巖和漸新統(tǒng)崖城組海陸過渡相烴源巖[13-22]；儲層主要包括上中新統(tǒng)黃流組濁積水道砂體和上新統(tǒng)鶯歌海組海底扇砂體[23-26]，鶯-黃組上覆大套深海相泥巖是可靠的區(qū)域性蓋層；油氣成藏模式為始新統(tǒng)和崖城組烴源巖生成的油氣在深部高壓的驅動下，沿底辟和裂隙構成的主要輸導體系運移至圈閉內成藏，并具有快速充注、晚期成藏的特點。

圖2 瓊東南盆地構造單元劃分

A研究區(qū)位于中央峽谷陵南段東部(圖2)，是陵水凹陷與陵南低凸起之間發(fā)育的過渡帶，處于陵水凹陷向東北延伸的洼槽內。該研究區(qū)下方發(fā)育底辟、斷裂和裂隙，是流體垂向運移的有利通道，具有近源垂向供烴的特點。該研究區(qū)勘探面積約800 km2， A-1構造已鉆探一口井，在主要目的層黃流組濁積水道砂內見油氣顯示，測井解釋為氣層，有效厚度為58.4 m，泥質含量為8.3%，有效孔隙度為27%，含氣飽和度為75.1%，已證實成藏。因此，亟需對與其相鄰的A-2待鉆構造成藏性進行預測。

2.1 樣品采集方案

依據微生物地球化學樣品采集規(guī)范、A研究區(qū)海底基本情況和目標圈閉分布范圍，制定了相應的采樣方式和采樣密度。圖3為2013年在A研究區(qū)設計的采集站位，A-1、A-2構造均采用均勻測網-測線方式，采樣間距為750 m×750 m。由于喜氧烴氧化菌在海洋沉積物距海底20 cm處較為發(fā)育，因此微生物樣品的采樣深度選為距海底距海底20 cm，酸解烴樣品的采樣深度選為距海底100 cm。采集樣品經過預處理后直接送實驗室進行MOST檢測和SSG分析。

圖3 陵水凹陷A研究區(qū)微生物樣品采集站點

2.2 MV異常值劃分

首先以數理統(tǒng)計方法初步確定A研究區(qū)微生物分級值與背景值的界限，然后結合A-1構造已鉆A-1-1含氣井正演模型和MOST全球數據庫中相應地貌條件微生物值的分布情況確定MV背景值和各級異常值門檻。根據該研究區(qū)微滲漏異常點、異常帶和異常區(qū)，將MV 異常值原始數據劃分為5個等級，包括超高異常、高異常、中異常、低異常和背景值(表1)，其中低異常值與中異常值的界限4為MV異常門檻值。

表1 陵水凹陷A 研究區(qū)微生物異常值分級表

Table 1 Classification of microbial abnormal value of A study area in Lingshui sag

MOST技術已在珠江口盆地白云凹陷取得較好的應用效果[7]。類比發(fā)現，白云凹陷MV異常值范圍及門檻值與A研究區(qū)存在較大差異：白云凹陷MV異常值范圍是5～622，異常門檻值為79；A研究區(qū)MV異常值范圍是0～97，異常門檻值為4。分析認為，導致這2個研究區(qū)MV異常值差異大的原因為：①油氣藏性質不同，A研究區(qū)為干氣，而白云凹陷為凝析油氣[7]，凝析油氣的逸散強度可能大于干氣，從而導致凝析油氣藏上覆海底表層的丁烷氧化菌數量較干氣藏多；②斷裂活動時間不同，陵水凹陷南部始新世時期斷裂開始活動，持續(xù)至漸新世，進入中新世斷裂活動基本停止[25-27]，而白云凹陷斷裂活動時間長，從始新世一直持續(xù)活動至第四紀[28]，更有利于微滲漏烴沿斷裂活動產生的微裂隙向上逸散。

2.3 MV異常值分布特征

從A-1構造深度等值線與微生物異常值分布疊合圖(圖4)可以看出：井點處顯示為MV背景值；在構造范圍內，MV超高和高異常值主要聚集在高部位，低部位以中、低異常值和背景值為主，存在少量超高和高異常點，但分布比較零散；在構造范圍外，存在MV超高和高異常值。分析認為，井點處顯示為背景值是受上覆地層性質和運移路徑差異的影響，構造范圍外出現高異常和超高異常點是受淺層其他小規(guī)模氣藏的影響(圖5)。

圖4 陵水凹陷A-1構造微生物異常值與深度等值線疊合圖

圖5 過A-1-1井地震剖面(剖面位置見圖3)

根據已證實的A-1構造氣藏特征(圖6)可知，高部位含氣飽和度高，氣藏厚度大，含氣豐度高，輕烴氣體滲透性強度大，導致地表MV異常值較高；而低部位含氣飽和度低，氣藏厚度薄，含氣豐度低，輕烴氣體滲透性強度弱，導致地表MV異常呈現低值和背景值。A-1氣藏分布規(guī)律與MV異常分布特征基本吻合。

綜上所述，雖然A-1構造井點處MV異常值為背景值，但是只要在構造范圍內，MV異常值整體分布特征具有大量高異常點集中分布，周邊有中、低異常值和背景值對其形成支撐的特點，故可以判斷A研究區(qū)構造下伏油氣藏存在。

圖6 陵水凹陷A-1構造氣底之上砂體厚度圖(單位：m)

2.4 有利勘探目標預測

MOST檢測結果(圖7)表明，A-2構造范圍內MV超高、高和中異常值主要分布在高部位，低部位為低異常值和背景值；A-2構造范圍外也存在一些MV超高異常和高異常值。由于A-2構造范圍內、外的MV異常值分布特征與已證實的A-1氣藏MV異常值分布特征相似，因此推測A-2構造為獨立油氣藏，且在該構造之上的其他淺部層系存在小規(guī)模油氣藏。SSG分析結果(圖8)表明，A-2構造范圍內實測數據點在C1/(C2+C3)與C2/(C3+C4)經驗模式圖版上主要分布在干氣區(qū)，推測該油氣藏主要為干氣?；谏鲜稣J識，綜合地質、地球物理、微生物等多方面的研究，預測了A-2構造氣底之上砂體厚度分布，并優(yōu)選出探井A-2-1井(圖9)。鉆探結果表明，A-2構造為構造-巖性復合圈閉，主要目的層為發(fā)育在上中新統(tǒng)黃流組的多套濁積水道砂體，A-2-1井在主要目的層均有油氣顯示，測井解釋為氣層，與MGCE預測結果吻合較好。

圖7 陵水凹陷A-2構造微生物異常值與深度等值線疊合圖

圖8 陵水凹陷A-2構造C1/(C2+C3)與C2/(C3+C4)分析

圖9 陵水凹陷A-2構造氣底之上砂體厚度分布預測及預探井位優(yōu)選(單位：m)

3 結論與建議

1) 以瓊東南盆地深水區(qū)陵水凹陷南部已證實的A-1含氣構造為正演模型，對A研究區(qū)的MV異常值進行了劃分，總結出了該研究區(qū)含油氣構造的MV異常值分布特征。A研究區(qū)MV異常值范圍是0～97，異常門檻值為4；構造范圍內MV異常值有大量超高、高異常點集中分布，周邊有中、低異常值和背景值對其形成支撐。

2) MOST檢測結果推測A-2構造為獨立油氣藏，SSG分析結果推測該油氣藏主要為干氣。實鉆結果顯示，A研究區(qū)MV異常值劃分及MV異常值分布特征與該區(qū)含油氣性之間的對應關系合理，吸附烴異常與油氣性質之間的對應關系準確，表明MGCE技術在預測瓊東南盆地深水區(qū)勘探目標烴類檢測方面具有較高的可行性。

3) 在多套油氣層、水層縱向疊置的情況下，MGCE技術只能在平面上預測整體含油氣范圍，不能預測具體的含油氣層系?？紤]到輕烴微滲漏強度受垂向運移距離的影響可能與油氣藏埋深之間存在對應關系，下一步應開展MV異常值強度與油氣藏埋深關系的研究，從而達到識別含油氣層系的目的。

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(編輯：馮 娜)

Applying microbial geochemical exploration technology for hydrocarbon detection of Lingshui sag in deep water area of Qiongdongnan basin

He Lijuan1Zhang Yingzhao1Mei Hai2Sun Zhipeng1Zhang Yi1Guo Minggang1Zhang Yan1Xue Jianhua2Yao Zhe1Song Aixue1

(1.ZhanjiangBranchofCNOOCLtd.,Zhanjiang,Guangdong524057,China;2.AE&EGeomicrobialTechnologiesInc.,Beijing102200,China)

Taking microbial oil survey technology (MOST) as a main tool, and considering confirmed A-1 gas-bearing structure as forward model in southern part of Lingshui sag in deep water area of Qiongdongnan basin, the MV abnormal values of petroleum structure in A study area and their distribution characteristics were classified and summarized, which was used to predict petroleum possibility of A-2 structure to be drilled in. Taking sorbed soil gas (SSG) as an auxiliary method, the oil-gas reservoir property of A-2 structure was predicted to be dry gas which was consistent to the drilling result. Research results show that microbial geochemical exploration technology can be used for hydrocarbon detection of exploration target in deep water area of Qiongdongnan basin with relatively high confidence.

microbial geo-chemical exploration technology; microbial oil survey technology; sorbed soil gas; MV abnormal value; hydrocarbon detection; deep water area; Lingshui sag; Qiongdongnan basin

*中海石油(中國)有限公司湛江分公司綜合科研課題“瓊東南盆地深水區(qū)油氣微生物檢測”部分研究成果。

何麗娟，女，工程師，2009年畢業(yè)于中國地質大學(武漢)地球探測與信息技術專業(yè)，獲碩士學位，現主要從事瓊東南盆地深水區(qū)油氣勘探研究工作。 E-mail:helj@cnooc.com.cn。

1673-1506(2015)04-0061-07

10.11935/j.issn.1673-1506.2015.04.008

TE19

A

2015-01-12 改回日期：2015-02-26