緬甸若開海域氣煙囪特征與油氣成藏淺析

李 東，范國章，楊志力，魯銀濤，丁梁波

（中國石油杭州地質(zhì)研究院，浙江杭州 310023）

緬甸若開海域氣煙囪特征與油氣成藏淺析

李 東，范國章，楊志力，魯銀濤，丁梁波

（中國石油杭州地質(zhì)研究院，浙江杭州 310023）

以海洋深水高分辨率地震資料為基礎(chǔ)，結(jié)合地震屬性、反演、相干時間切片等地球物理技術(shù)識別出典型氣煙囪結(jié)構(gòu)，在縱向上從下至上依次可以分為根部、過路區(qū)、頂部三個組成單元并存在相應(yīng)的地震異常特征。若開海域的氣煙囪一般是兩種模式分布，（1）與斷裂帶相伴生，主要位于低應(yīng)力區(qū)的斷層下盤，（2）與下部地層的異常高壓相關(guān)，構(gòu)造上地層容易破裂的區(qū)域是氣煙囪發(fā)育潛在區(qū)，這兩類氣煙囪均與超壓和地層破裂相關(guān)，屬于典型的超壓—斷裂滲涌型氣煙囪。緬甸若開海域與氣煙囪有關(guān)的油氣成藏模式可以分為兩類，一類是氣煙囪與斷層相伴生，油氣沿著斷裂垂向或者沿著砂體側(cè)向運移，在淺部儲層中成藏；另一類是氣煙囪不與斷層相伴生，氣煙囪根部地層中的烴源巖生烴產(chǎn)生的壓力超過上覆地層的破裂壓力時就刺穿地層垂直向上運移，在淺層遇到以泥質(zhì)充填物為主的大型峽谷封堵時，就在氣煙囪兩翼儲層中聚集成藏，儲層頂部的厚層泥巖作為主要蓋層，含有泥質(zhì)充填物的大型峽谷作為側(cè)向封堵蓋層。

氣煙囪；地震異常；超壓—斷裂滲涌型；油氣成藏

氣煙囪（gas chimney）是由活動熱流體作用形成的一種特殊的伴生構(gòu)造[1]，由于這種伴生構(gòu)造曾經(jīng)是熱流體（氣、液）的泄壓通道，不僅形似煙囪，且具煙囪效應(yīng)，故名氣煙囪[2]。氣煙囪現(xiàn)象在全球多個地方均有出現(xiàn)，尤以墨西哥灣盆地和鶯歌海盆地為甚，并引起了許多國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。國內(nèi)外學(xué)者研究重點主要是氣煙囪與油氣成藏、油氣運移路徑、斷層封堵性、地層超壓之間的關(guān)系。近年來地震資料分辨率的提高及地震處理解釋技術(shù)的高速發(fā)展也為上述關(guān)于氣煙囪的各方面研究提供了較好的技術(shù)平臺。目前國內(nèi)外對氣煙囪的研究主要處于識別階段，在識別過程中主要運用多層非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)預(yù)測未知地震區(qū)塊，稱為“地震氣煙囪處理技術(shù)”[3-5]。從靜態(tài)的角度看，其形態(tài)似裂隙、裂縫；而從動態(tài)的角度分析，它又具“幕式張合”的特征。氣煙囪既包括垂向泄壓形成的底辟伴生構(gòu)造，也包括側(cè)向泄壓形成的層間伴生構(gòu)造。氣煙囪構(gòu)造一經(jīng)形成后，對后期幕式活動的熱流體或油氣運移仍為一種特殊的不可忽視的通道，而且影響油氣的聚集成藏。本文主要研究緬甸若開海域出現(xiàn)的氣煙囪現(xiàn)象，并就氣煙囪的地震識別、成因、分布及其與油氣運移、油氣成藏之間的關(guān)系作一些分析。

1 緬甸若開海域基本地質(zhì)特征

生楔區(qū)域，其構(gòu)造演化與印度板塊向緬甸微板塊斜向俯沖密切相關(guān)。該盆地主要存在三個構(gòu)造區(qū)帶，從東到西分別為高陡褶皺帶、平緩褶皺帶和深海平原區(qū)。由于俯沖碰撞，從深海平原到陸上山地，構(gòu)造變形越來越強(qiáng)烈；西部構(gòu)造寬緩，東部構(gòu)造高陡密集且遭受剝蝕（圖1）。若開次盆近幾年的油氣發(fā)現(xiàn)證明了其含有較為完整的含油氣系統(tǒng)，位于平緩褶皺帶的上新統(tǒng)深水朵體是該區(qū)域的主要勘探目的層，中新統(tǒng)—漸新統(tǒng)泥巖地層為已發(fā)現(xiàn)油氣的主要烴源巖，在該平緩褶皺帶斷裂較少發(fā)育，相反，該區(qū)域氣煙囪現(xiàn)象較為典型，因此，除了常規(guī)的以斷層作為油氣運移通道外，氣煙囪與油氣運移及油氣成藏之間的關(guān)系也應(yīng)該作為本區(qū)域研究的重點和難點。

緬甸若開次盆處于印緬俯沖消減帶的弧前增

圖1 緬甸若開海域東西向地質(zhì)剖面及平面位置圖

2 緬甸若開海域氣煙囪地球物理特征

圖2 氣煙囪地震剖面圖a）和氣煙囪對應(yīng)速度剖面b）

氣煙囪在地震剖面通常表現(xiàn)為弱震幅、弱連續(xù)性反射特征，但是局部也可能表現(xiàn)出連續(xù)強(qiáng)振幅反射的特征，縱向上其外部反射形態(tài)多為不規(guī)則柱狀，有的則是橢圓狀或錐形體，往往伴隨斷層及大量裂隙的出現(xiàn)，多與斷裂及裂隙共同構(gòu)成了不同形態(tài)特征的柱狀模糊雜亂地震反射地質(zhì)體[6]（圖2、圖3），根據(jù)氣煙囪發(fā)育位置和外部形狀，可以識別氣體滲漏的位置和展布情況[7]，反映了流體的垂向或側(cè)向流動。

根據(jù)氣煙囪在地震剖面的外部反射形態(tài)及平面上空間展布特征可以將其由下至上依次分為根部、過路區(qū)、頂部三部分[8]。氣煙囪根部為流體釋壓的初始部位，從圖4可以看出，在相干時間切片（t = 2 268 ms）上分布范圍較大，形狀不規(guī)則。氣煙囪流體過路區(qū)是流體在垂向或者側(cè)向運移過程中所經(jīng)過的范圍，在整個氣煙囪的縱向結(jié)構(gòu)上占據(jù)了較大范圍，在相干時間切片（t = 1 008 ms）異常特征明顯，主要表現(xiàn)為圓形或者橢圓形異常范圍，異常分布面積較根部異常面積小，地震剖面上的柱狀模糊帶較為明顯，在其側(cè)翼和頂部往往存在強(qiáng)振幅反射異常帶。在氣煙囪流體過路區(qū)的內(nèi)部，由于存在流體，導(dǎo)致在地震剖面上出現(xiàn)低頻增強(qiáng)、高頻吸收現(xiàn)象，一般較難識別出地震同相軸，偶爾能看到一定程度的地震反射下拉現(xiàn)象[9]，下拉幅度在100 ms左右。隨著流體沿著氣煙囪垂向向上或者側(cè)向向上運移，當(dāng)遇到物性較好儲層時就逐漸聚集形成淺層氣藏，在相干時間切片（t = 536 ms，t = 360 ms）上能夠較為清楚地看到氣體沿地層的侵入范圍和淺層氣藏分布范圍，在地震剖面上，淺層氣呈現(xiàn)出典型的低頻強(qiáng)振幅地震反射特征，連續(xù)性較好，和周圍地層地震反射特征相比，存在較為明顯的相位突變情況。如果在氣煙囪頂部地層中繼續(xù)發(fā)育斷裂等有利于流體運移的通道，氣體還會繼續(xù)沿著該通道向上運移并聚集。從圖2a地震剖面中可以看到氣體沿著斷裂已經(jīng)運移到距離海底100 ms的位置。

圖3 氣煙囪地震剖面圖a）和 氣煙囪對應(yīng)速度剖面b）

由于氣煙囪含氣或其他流體，在速度剖面上靠近氣煙囪核部地層層速度較周圍地層層速度低大約200 m/s（圖2b、圖3b），低速異常也造成了地震反射同相軸的下拉和高頻衰減現(xiàn)象，氣煙囪對下部地層地震反射波的屏蔽使得下部地層反射波信噪比大幅度降低，反射波能量減弱。

3 緬甸若開海域氣煙囪形成機(jī)理及分布

氣煙囪的形成主要與深部地層的異常高壓相關(guān)，已有的緬甸若開海域鉆井資料揭示了該區(qū)域深部地層異常高壓特征明顯。在超壓地層中的流體支撐了上覆地靜壓力，使砂巖、泥巖均處在欠壓實狀態(tài)，沉積物的有效應(yīng)力下降。在流體聚集過程中，泥巖地層要作為有效蓋層必須滿足泥巖地層厚度與排替壓力之間的雙曲線關(guān)系（圖5），泥巖地層越薄，其作為有效蓋層所需要的排替壓力也就越大，一旦流體壓力超過上覆泥巖地層的排替壓力，壓力就會通過應(yīng)力較低部位如斷層、裂縫、裂隙和底辟作用形成的通道——氣煙囪釋放出來。

圖4 相干時間切片上氣煙囪發(fā)育平面圖

圖5 國內(nèi)典型氣田地層排替壓力與有效厚度關(guān)系圖

通過圖2可以看出，在緬甸若開海域的氣煙囪一般都是與斷層相伴生的，隨著下部地層中流體聚集形成超壓，其就會通過低應(yīng)力區(qū)——斷層下盤釋放出來，所以在地震剖面上看到主要反映氣煙囪地震反射特征的地震模糊帶主要位于斷層下盤之中。

根據(jù)前人的研究，按照氣煙囪氣源成因和流體的運移方向可以將氣煙囪分為以下3類六型：有機(jī)成因類——泥底辟型、層間側(cè)向疏導(dǎo)型；混合成因類——熱液底辟型、斷裂滲涌型；無機(jī)成因類——火山巖底辟型、側(cè)向?qū)娱g型[2]。從本研究區(qū)的相干時間切片可以看出，氣煙囪在平面上呈現(xiàn)圓形或橢圓形的相干異常帶，與斷裂帶相伴生，斷裂較為發(fā)育，通過對鄰區(qū)鉆井資料的調(diào)研，該區(qū)的超壓地層大范圍分布，說明緬甸若開海域廣泛分布的是一種混合成因類的斷裂滲涌型氣煙囪，分布于凹陷中較高構(gòu)造部位，且受斷裂所控制，位于斷裂下盤的低應(yīng)力區(qū)或者構(gòu)造薄弱帶是氣煙囪形成的主要突破區(qū)。

4 緬甸若開海域氣煙囪與油氣成藏

氣煙囪的形成主要與深部地層的熱流體或者烴類流體向上運移相關(guān)，流體在地殼中的運移既搬運物質(zhì)又?jǐn)y帶能量，不僅對流體流經(jīng)的地殼巖石具有強(qiáng)烈的改造作用，而且還導(dǎo)致了世界上一些大型油氣藏的遷移、聚集與成藏[2]。緬甸若開海域與氣煙囪有關(guān)的油氣成藏模式依據(jù)流體的運移方向可以分為垂向成藏和側(cè)向成藏模式，而依據(jù)氣煙囪是否與斷層伴生則可以將油氣成藏分為兩類：第一類，當(dāng)氣煙囪與斷層相伴生時，由于盆地構(gòu)造應(yīng)力場的改變，導(dǎo)致盆地內(nèi)形成新的斷裂或先存的具有封閉能力的斷裂再活動而導(dǎo)致斷裂開啟，下部地層中的流體沿著斷層進(jìn)行垂向運移，直抵氣煙囪頂部，在氣煙囪頂部的淺部砂巖儲層和斷層面?zhèn)纫淼纳皫r儲層中聚集成藏（圖6a），砂體上部較厚泥巖地層作為主要蓋層；第二類，當(dāng)氣煙囪不與斷層相伴生時，氣煙囪下部封閉地層內(nèi)烴源巖生烴產(chǎn)生的壓力逐漸增大，當(dāng)超過封閉地層的抗張強(qiáng)度時導(dǎo)致了封閉層的破裂[10]，使得下部地層流體沿著封閉層的破裂帶部位（如構(gòu)造頂部）向上排出，遇到厚層泥巖或者以泥質(zhì)充填物為主的大型侵蝕型峽谷封堵時，就在氣煙囪兩側(cè)翼儲層中聚集成藏，砂巖儲層之間的厚層泥巖作為油氣層的垂向蓋層，侵蝕型峽谷中的厚層泥巖作為側(cè)向封堵蓋層（圖6b）。當(dāng)氣煙囪根部封閉地層中的流體經(jīng)過氣煙囪泄壓之后壓力迅速降低，封閉地層及上覆地層中氣煙囪通道或者斷層就關(guān)閉直至氣煙囪根部封閉地層中流體再次聚集形成超壓并刺穿上覆地層，所以緬甸若開海域氣煙囪頂部或者側(cè)翼砂巖儲層中的氣藏是經(jīng)過氣煙囪通道的多次開啟與關(guān)閉而多期運移聚集成藏。

圖6 與氣煙囪有關(guān)的油氣成藏類型Ⅰa）和Ⅱb）

5 結(jié)論

緬甸若開海域發(fā)育典型的氣煙囪構(gòu)造，縱向上其可以被劃分為氣煙囪根部、過路區(qū)、頂部，同時在地震剖面和地震相干切片上表現(xiàn)出不同的異常特征。氣煙囪主要發(fā)育在構(gòu)造較高部位或者斷裂帶，其形成主要與下部地層的異常高壓相關(guān)，為典型的斷裂滲涌型氣煙囪。與氣煙囪有關(guān)的成藏模式主要與氣煙囪是否和斷層相伴生相關(guān)，當(dāng)氣煙囪與斷層伴生時，下部地層中的流體沿著斷層進(jìn)行垂向或者側(cè)向運移，在氣煙囪頂部或者側(cè)翼砂巖儲層中聚集成藏；當(dāng)氣煙囪不與斷層伴生時，下部封閉地層中的流體壓力和上覆地層的破裂壓力決定了是頂部成藏還是側(cè)翼聚集成藏。

[1]沙志彬，梁金強(qiáng)，王力峰， 等. 氣煙囪識別分析技術(shù)在天然氣水合物研究中的應(yīng)用[J]. 南海地質(zhì)研究，2010（6）: 7-17.

[2]張為民， 李繼亮，鐘嘉猷， 等. 氣煙囪的形成機(jī)理及其與油氣的關(guān)系探討[J]. 地質(zhì)科學(xué)， 2000， 35（4）： 449-455.

[3]AMINZADEH F， BARHEN J， GLOVER C W， et al. Reservoir parameter estimation using a hybrid neuralnetwork[J]. Computers & Geosciences， 2000， 26（8）： 869-875.

[4]WANSINK G， YANG L R. A new confidencebound estimation method for neural networks，an application example//EAGE 63rd Conference& Technical Exhibition.Amsterdam， theNetherlands：EAGE， 2001： 113-116.

[5]劉偉，陳學(xué)華，賀振華， 等. 基于傾角數(shù)據(jù)體的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)氣煙囪識別[J]. 石油地球物理勘探， 2012， 47（6）： 937-944.

[6]何家雄，祝有海，翁榮南， 等. 鶯歌海盆地油氣滲漏系統(tǒng)及油氣勘探前景[J]. 西南石油大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2010， 32（1）： 1-10.

[7]王秀娟，吳時國，董冬冬， 等. 瓊東南盆地氣煙囪構(gòu)造特點及其與天然氣水合物的關(guān)系[J]. 海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)， 2008，28（3）： 103-108.

[8]何永垚，王英民，許翠霞， 等. 珠江口盆地深水區(qū)白云凹陷氣煙囪特征及成藏模式[J]. 海相油氣地質(zhì)， 2012， 17（3）： 62-66.

[9]陳茂山，林暢松，唐東磊， 等. 高豐度含氣區(qū)轉(zhuǎn)換波地震資料構(gòu)造恢復(fù)方法探索[J]. 勘探地球物理進(jìn)展， 2010， 33（5）：342-347 + 362.

[10]解習(xí)農(nóng)，劉曉峰，趙士寶， 等. 異常壓力環(huán)境下流體活動及其油氣運移主通道分析[J]. 地球科學(xué)-中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報，2004， 29（5）： 589-595.

Features of Gas Chimney and Hydrocarbon Accumulation in Rakhine, Myanmar

LI Dong, FAN Guozhang, YANG Zhili, LU Yintao, DING Liangbo
（Hangzhou Institute of Petroleum Geology, Hangzhou 310023, China）

High resolution seismic data, combined with geophysical techniques including seismic attributes, inversion, time slice of coherence, can be used to identify the typical gas chimney in the deep sea area. The gas chimney consists of root, crossing area and spire, and with corresponding seismic anomalies. In Rakhine sea area the gas chimneys generally are distributed in two modes. (1) Accompanied by the fault and located in the footwall with low stress areas; (2) Associated with abnormally high pressure in the lower part of the formation and located in the structure with easily broken layer. Both of these two types of chimneys are associated with the overpressure and the fracture of stratum and belong to the overpressure-fault-seepage. There are two hydrocarbon accumulation modes related with the gas chimney in Rakhine, Myanmar. The fi rst is that the oil/gas migrated vertically or laterally along the fault and accumulated in the shallow reservoirs, the other is that the oil/gas in the source rocks spired the overburden layer when its pressure broken the formation fracture pressure of the overburden layer and migrated vertically along the split channel until sealed by the mud-f i lled canyon and accumulated in the reservoirs of gas chimney’s wing where the thick mudstone on the top of the reservoir acts as the main seal and the mud-f i lled canyon as the lateral seal.

gas chimney; seismic anomaly; overpressure-fault-seepage; hydrocarbon accumulation

P631.4

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2017.02.033

1008-2336（2017）02-0033-05

2016-10-19；改回日期：2017-04-01

李東，男，1983年生，工程師，碩士，畢業(yè)于西南石油大學(xué)地球探測與信息技術(shù)專業(yè)，主要從事海洋石油物探方面的研究工作。E-mail：lidong19832002@163.com。