壓力預(yù)測方法在烴源評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

劉　濤，張宏兵，許自強(qiáng)，紀(jì)聰智

(1.河海大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210098；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司 工程技術(shù)物探技術(shù)研究所，廣東 湛江 524000)

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壓力預(yù)測方法在烴源評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

劉濤1,2，張宏兵1，許自強(qiáng)2，紀(jì)聰智2

(1.河海大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210098；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司 工程技術(shù)物探技術(shù)研究所，廣東 湛江 524000)

烴源評(píng)價(jià)是油氣勘探初期必不可少的環(huán)節(jié)，如何對(duì)鉆井稀少，取樣分析資料缺乏的低勘探領(lǐng)域進(jìn)行烴源巖的評(píng)價(jià)預(yù)測成為了一大難題。為此結(jié)合前人的研究成果，以地震資料為基礎(chǔ)，通過對(duì)南海東部某深水地區(qū)沉積環(huán)境及生烴門限的分析，并結(jié)合地層壓力測試方法對(duì)該地區(qū)的生烴潛力及展布規(guī)律進(jìn)行了探討研究，得出壓力預(yù)測方法可作為低勘探領(lǐng)域烴源巖早期評(píng)價(jià)的一種手段。這對(duì)該地區(qū)油氣勘探具有重要意義。

深水區(qū)；壓力預(yù)測；烴源評(píng)價(jià)

1　引　言

南海東部某深水地區(qū)位于陸架向陸坡的過渡帶，橫跨東沙隆起與臺(tái)南盆地，海水深度由500 m急劇變?yōu)? 500 m左右[1-4]。區(qū)域內(nèi)新生代古近系凹陷地理位置處在大陸棚到深海的陸坡位置上，該凹陷是南海北部陸緣較大的深水凹陷之一，主凹陷發(fā)育在工區(qū)的東南部，有復(fù)雜崎嶇的海底地貌，地質(zhì)條件復(fù)雜。目前研究區(qū)域內(nèi)尚無探井，地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境和沉積環(huán)境特殊，屬于洋陸轉(zhuǎn)換帶發(fā)育的盆地(圖1)。

為了解決該區(qū)無鉆井資料的烴源評(píng)價(jià)問題，首先結(jié)合層序地層格架分析及沉積環(huán)境研究識(shí)別烴源巖的發(fā)育段，再通過壓力預(yù)測方法確定烴源巖橫向展布，從而實(shí)現(xiàn)無井探水區(qū)烴源預(yù)測和初步評(píng)價(jià)[5-7]。

圖1　南海東部某深水地區(qū)位置Fig.1　Map of the deep water area in the South China Sea

2　層序地層及沉積環(huán)境分析

研究表明，烴源巖富集層段在層序地層系統(tǒng)及沉積特征上一般多屬沉積密集段，亦稱緩慢沉積段或饑餓沉積段，是在準(zhǔn)層序向陸推進(jìn)和陸源沉積物補(bǔ)給不足時(shí)所形成的相對(duì)深水還原、弱還原環(huán)境下，沉積充填的一套由細(xì)粒沉積所構(gòu)成的泥質(zhì)巖系沉積物。而根據(jù)前期學(xué)者對(duì)南海北部陸坡深水盆地的層序地層及區(qū)域構(gòu)造演化的研究，推測南海北部深水區(qū)存在中深湖相烴源巖，在珠江口盆地主要發(fā)育在文昌組和恩平組[8-13]。

深入分析本區(qū)古地質(zhì)沉積環(huán)境，凹陷內(nèi)發(fā)育的文昌組地層為海相斷陷沉積，除南北兩側(cè)外，大部分地區(qū)為深水泥巖沉積，文昌組地層厚度一般在500 m以上，最大厚度超過了1 000 m；文昌組、恩平組為海相斷陷沉積，斷陷深度較大，發(fā)育相對(duì)閉塞的靜水環(huán)境，形成還原環(huán)境，有利于有機(jī)質(zhì)的保存。

從成熟度上看，鄰區(qū)的地溫梯度為3 ℃/100 m，而本區(qū)更靠近洋盆，地溫梯度比較高，估計(jì)會(huì)達(dá)到4 ℃/100 m，推測埋深在2 000～2 500 m達(dá)到成熟門限。三維工區(qū)文昌組中部地層溫度洼陷區(qū)都在60 ℃之上，文昌組底部的最高溫度可以達(dá)到160～180 ℃(圖2、圖3)，達(dá)到了成熟條件。

綜上所述，認(rèn)為工區(qū)北部次凹和南部次凹的文昌組地層為烴源巖最有利的發(fā)育聚集層段。

圖2　文昌組中部地層溫度Fig.2　Temperature chart of the middle stratum

圖3　文昌組Tg界面溫度Fig.3　Tg interface in Wenchang formation

3　壓力預(yù)測及巖性分析

一方面，在陸相沉積的洼陷中深湖相泥巖存在欠壓實(shí)帶是普遍規(guī)律，在這種狀態(tài)下的泥巖通常具有較高的孔隙度、較低的密度和地震速度。另一方面，研究表明泥巖壓實(shí)程度與熱成熟度之間存在著密切的聯(lián)系，因此超壓的存在，特別是深層泥巖超壓的存在，與生烴過程可能是相關(guān)的[14]。所以，可以利用壓力預(yù)測方法在烴源有利發(fā)育層段識(shí)別出欠壓實(shí)泥巖分布范圍，從而推斷出烴源巖的橫向展布特征。在沒有任何鉆井、測井資料的探區(qū)，一般可以用測井資料識(shí)別欠壓實(shí)帶，而在沒有鉆井資料的情況下只有利用地震波的速度進(jìn)行預(yù)測[15-20]。

目前地層壓力的預(yù)測方法都是以壓實(shí)原理為基礎(chǔ)的。其預(yù)測原理是：超壓層是欠壓實(shí)的產(chǎn)物，它們表現(xiàn)為地震低速異常，換言之，利用地震速度信息，有可能預(yù)測超壓層的存在，并估計(jì)其壓力的大小。

Fillippone指出地層壓力等于上覆負(fù)荷的某種比例，而其比例因子與其速度有關(guān)，用公式表示如下：

(1)

式中：P為計(jì)算的地層壓力,MPa；Vmax為孔隙度為0時(shí)的巖石速度，m/s；Vmin為孔隙度為50%時(shí)的巖石速度,m/s；Vint為地層的層速度,m/s；D為上覆巖石的平均密度,g/cc；H為巖石

埋深,m；e為壓力轉(zhuǎn)換系數(shù)。

深度偏移速度場，質(zhì)量比較好，可以用來進(jìn)行壓力預(yù)測。為了分析對(duì)比方便，在三維工區(qū)內(nèi)，取不同位置的7個(gè)點(diǎn)作為虛擬井，提取速度信息，用于預(yù)測參數(shù)的分析，虛擬井位置見圖4。

由于本區(qū)沒有鉆井資料，超壓與否難以準(zhǔn)確標(biāo)定，為此借用鄰區(qū)A井的測井速度和密度等資料來計(jì)算相關(guān)參數(shù)及作為已知井的標(biāo)定。A井鉆井揭露，T50之上為大套泥巖，測井聲波特征及實(shí)鉆情況都表明T50之上的厚層泥巖存在超壓，因此可以作為存在超壓的樣本井。

圖5為埋深與速度交會(huì)圖。從圖5上可以看出，存在欠壓實(shí)的A井速度與綜合壓實(shí)趨勢(shì)線相比明顯偏低，三維工區(qū)的幾個(gè)虛擬井都沒有明顯的低速特征，欠壓實(shí)現(xiàn)象不明顯。通過反復(fù)調(diào)試，得出最大速度趨勢(shì)線、最小速度趨勢(shì)線和綜合壓實(shí)趨勢(shì)線，預(yù)測具體數(shù)值與地層結(jié)構(gòu)及勘探經(jīng)驗(yàn)值相近。上覆地層的密度是借用A井資料預(yù)測的。

圖4　虛擬井位置Fig.4　Virtual well map

圖5　埋深與速度交會(huì)圖Fig.5　Depth and velocity intersection

通過公式(1)預(yù)測，本區(qū)新近系地層壓力系數(shù)一般接近1，屬于正常壓實(shí)情況，古近系文昌組存在超壓，壓力系數(shù)達(dá)到1.2～1.3(圖6)。平面上壓力系數(shù)高點(diǎn)主要在文昌組厚度較大的地區(qū)(圖7)。地震剖面上發(fā)現(xiàn)淺層亮點(diǎn)，說明有天然氣生成，并發(fā)生了垂向運(yùn)移。

圖6　壓力系數(shù)預(yù)測剖面Fig.6　Prediction section of pressure coefficient

圖7　壓力系數(shù)預(yù)測平面Fig.7　Prediction of pressure coefficient

4　結(jié)　語

本文基于前期層序地層格架分析成果，提出了利用異常壓力預(yù)測手段對(duì)低勘探領(lǐng)域烴源巖進(jìn)行早期預(yù)測和評(píng)價(jià)的方法。本方法在一定程度上克服了鉆井稀少和采樣分析資料缺乏給烴源巖評(píng)價(jià)帶來的困難，對(duì)于低勘領(lǐng)域的烴源巖早期預(yù)測和評(píng)價(jià)行之有效。

異常壓力分析法推測烴源巖展布特征充分利用了泥巖在生烴過程中產(chǎn)生壓力異常的普遍規(guī)律和地震層速度資料，將欠壓實(shí)泥巖分布條帶直觀清楚地展現(xiàn)了出來。

由于區(qū)域地質(zhì)條件的復(fù)雜性以及勘探資料的局限性，凹陷內(nèi)有利烴源巖發(fā)育展布特征的分析也僅僅處于初級(jí)階段，雖然速度譜資料的分辨率略低于鉆井資料，但在鉆井極少的條件下仍可作為低勘區(qū)域內(nèi)烴源巖早期評(píng)價(jià)的一種手段，從而為后續(xù)優(yōu)質(zhì)烴源巖的識(shí)別和劃分奠定了基礎(chǔ)。

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The Application of Pressure Prediction Method to Evaluation of Hydrocarbon Source

Liu Tao1,2,Zhang Hongbing1,Xu Ziqiang2,Ji Congzhi2

(1.CollegeofEarthScienceandEngineerring,HehaiUniversity,NanjingJiangsu210098,China;2.EngineeringandGeophysicalProspectingTechnologyInstitute,CNOOCEnergyTechnology&Services,ZhanjiangGuangdong524000,China)

The evaluation of hydrocarbon source is the essential link in the exploration of oil and gas exploration, and it is a difficult problem for the evaluation and forecast of hydrocarbon source rocks in the low exploration areas, which is lack of well drilling. This paper will combine the results of previous studies, using seismic data as the foundation, through the analysis of a deep-water sedimentary environment and hydrocarbon generation threshold in eastern South China Sea. Applying the formation pressure test method to the hydrocarbon generation potential and distribution rules of the area, it turns out that the pressure prediction can be used as a method for early evaluation of hydrocarbon source rocks in the low exploration areas, which has great significance to oil and gas exploration in the region.

deep water area; pressure prediction; hydrocarbon source evaluation

1672—7940(2016)04—0533—05

10.3969/j.issn.1672-7940.2016.04.022

國家自然科學(xué)基金(編號(hào)：41374116)

劉濤(1984-)，男，工程師，碩士研究生，主要從事地震資料處理及解釋工作。E-mail:liutao9@cnooc.com.cn

P631.4;TE122

A

2016-02-26