神狐海域天然气水合物成藏系统数值模拟与试采矿体优选

苏丕波, 梁金强, 张伟, 刘坊, 李廷微, 王飞飞, 王笑雪.  神狐海域天然气水合物成藏系统数值模拟与试采矿体优选[J]. 地质通报, 2021, 40(2-3): 267-279.
引用本文: 苏丕波, 梁金强, 张伟, 刘坊, 李廷微, 王飞飞, 王笑雪.  神狐海域天然气水合物成藏系统数值模拟与试采矿体优选[J]. 地质通报, 2021, 40(2-3): 267-279.
SU Pibo, LIANG Jinqiang, ZHANG Wei, LIU Fang, LI Tingwei, WANG Feifei, WANG Xiaoxue. Numerical simulation of gas hydrate migration-accumulation system and trial mining optimization of orebodies in the Shenhu area[J]. Geological Bulletin of China, 2021, 40(2-3): 267-279.
Citation: SU Pibo, LIANG Jinqiang, ZHANG Wei, LIU Fang, LI Tingwei, WANG Feifei, WANG Xiaoxue. Numerical simulation of gas hydrate migration-accumulation system and trial mining optimization of orebodies in the Shenhu area[J]. Geological Bulletin of China, 2021, 40(2-3): 267-279.

 神狐海域天然气水合物成藏系统数值模拟与试采矿体优选

  • 基金项目:
    中国地质调查局项目《神狐海域天然气水合物先导试验区资源评价》(编号:DD20190224)和海洋地质资源湖北省重点实验室开放基金项目《南海神狐海域试采区天然气水合物成藏的气源系统》(批准号:MGR202002)
详细信息
    作者简介: 苏丕波(1981-), 男, 博士, 高级工程师, 从事海域天然气水合物资源勘查、评价及成藏系统研究。E-mail: spb_525@sina.com
  • 中图分类号: P618.130.2+7;P5

Numerical simulation of gas hydrate migration-accumulation system and trial mining optimization of orebodies in the Shenhu area

  • 为了进一步了解南海北部陆坡神狐海域勘探区天然气水合物成藏系统特征,优选天然气水合物优势矿体,基于经过矿体的地震剖面资料,结合区域成藏地质条件,分别构建了勘探区W17和W18两个矿体的二维地质模型,从天然气水合物成藏的稳定域、气源形成、运移输导及储集成藏进行了系统数值模拟。结果表明:①神狐勘探区成矿气源丰富,来自浅层的生物成因气和深层的热成因气都可作为天然气水合物成藏的气源;②神狐勘探区流体输导条件良好,深部大断裂可以作为油源断裂沟通深部源岩,是连接深部热成因气的主要通道,浅部调节性断裂和渗透性砂岩一起作为横向+垂向复合输导;③在神狐勘探区稳定域内,区域构造部位相对高、断块封闭性相对好、渗透率相对大的区域为天然气水合物成藏的有利储集层;④综合分析认为,W17矿体比W18矿体在气源、运移及储层特性上更具优势,应作为优先考虑的试采矿体。

  • 天然气水合物是由水和天然气在合适的温度、压力、水的盐度、气体组分等条件下形成的似冰状、非化学计量、笼形结晶固体化合物。天然气水合物中含有大量的甲烷或其他烃类气体分子,其外形如冰雪状,通常呈白色,且遇火易燃烧,也称为“可燃冰”。自然界中,主要赋存于具有低温、高压环境的世界海洋大陆边缘、极地及高纬度寒冷地区,以及高山地区的永久冻土带。在大陆边缘地区,海底沉积物中的甲烷等气体随流体向上运移到天然气水合物稳定带中,与水分子结合形成天然气水合物。根据国外有关资料[1],海洋天然气水合物通常形成于水深大于300 m、海底以下1000 m以内的沉积层中,矿层厚数十厘米至上百米,分布面积数万到数十万平方千米,单个海域天然气水合物蕴含的甲烷气体资源量可达数万至几百万亿立方米,甚或更多。

    中国学者[2-4]基于国外天然气水合物含油气系统(Gas Hydrate Petroleum System)概念,根据水合物的温-压稳定性条件、气源、水、气的运移、储集层和时间,结合中国水合物勘探工作实践,认为水合物存在自身成藏系统(Gas Hydrate Reservoir System),由烃类生成体系、流体运移体系、成藏富集体系构成。该系统概念明确了水合物成藏与含油气系统成藏的区别,但由于当时缺乏相关实践数据,研究者尚未阐述成藏过程地质要素及相互作用的重要性,缺乏对各要素之间的时空耦合性研究,而仅从地质要素组合形成的过程进行了分析[5]

    南海北部陆坡神狐海域是目前中国南海海域天然气水合物勘查程度最高的一个区域,广州海洋地质调查局已在该海域实施了多个航次的天然气水合物科学钻探,钻井50余口,获取了大量的天然气水合物实物样品。根据钻探测井及取心结果,圈定了一批天然气水合物矿体,本次研究选取经过其中2个优势矿体的地震剖面构建地质模型,结合区域地层、构造、热流、沉积等基础地质条件,通过地质分析和数值模拟相结合的手段,从成藏系统角度深入分析2个天然气水合物矿体的气源、运移及储集层特征,为天然气水合物试采矿体优选提供依据。

    南海北部陆缘盆地深水区具备较好的天然气水合物成藏的基本地质条件,是天然气水合物勘探很有潜力的地区。南海北部陆缘位于印度板块、欧亚板块和太平洋板块交汇处,受印度板块和欧亚板块的碰撞-挤出作用及太平洋板块对欧亚板块俯冲作用的影响,具有复杂的地球动力学背景[6]。晚白垩世以来,南海北部陆缘在拉张应力作用下,地壳和岩石圈厚度减薄,发生了4次构造运动,分别为神狐运动、白云运动、南海运动和东沙运动,这4次构造运动确定了南海北部陆缘的性质,控制了该区域的新生代沉积演化史[7]

    神狐海域位于南海北部陆缘陆坡区,其构造上隶属于珠江口盆地珠二坳陷白云凹陷(图 1),是南海北部陆坡构造运动较活跃的地区。在东沙隆起南坡往西至番禺低隆起、白云凹陷北坡、潮汕坳陷、惠州凹陷西南部一带,晚期断裂尤为活跃。这些断裂沿早期潜伏的北西向基底断裂重新活动,并且派生出许多羽状排列的北西西向及近东西向断裂。同时,构造运动改造诱发了较深部海相超压泥质岩类的塑性流动,形成规模巨大的泥底辟活动带。底辟构造从新近纪早期开始,至今仍处于活动状态。晚中新世以来,构造活动以断裂作用为主,区内断层发育,上新世断层最发育,大致可分为北东向、北西向和北东东向3组,且均为正断层。第四纪断层与上新世断层有明显的继承性,但北东向、北东东向断层更为突出,说明上新世以来,勘查区内北东向的构造作用力越来越弱,主要表现为滑塌、滑移等近现代的构造作用。部分断层至今仍在活动,属于活动断层。构造活动产生的高角度断裂和垂向裂隙系统,构成了流体运移的主要通道,对本区天然气水合物的形成十分有利[8-9]

    图 1.  南海北部区域构造特征
    Figure 1.  Regional tectonic characteristics of the northern South China Sea

    神狐海域天然气水合物勘探区水深1000~1700 m,满足天然气水合物形成及保存所需的温压条件[10],天然气水合物成藏条件好,勘探程度高。该区所处的白云凹陷深部热解烃源岩主要有2套,分别为始新统文昌组和下渐新统恩平组。文昌组为中深湖相泥岩,在白云凹陷中面积达1900 km2,厚度为1700~3000 m,TOC达到2%以上。恩平组在白云凹陷中分布面积为2860 km2,厚度为1100~2300 m,烃源岩TOC一般为0.40%~9.39%,平均为1.40%~1.67%,氢指数为41.6~400.0 mg/g,平均为157.4 mg/g[11]。综合考虑温度、沉积有机质演化等生物气形成条件,神狐海域天然气水合物勘探区浅部2300 m以内都可以作为生物气源岩的发育层段,而生物气主要生成层位位于海底以下埋深400~1200 m,生气潜力比较巨大[12-13]

    天然气水合物的形成与赋存是发生在含沉积盆地发展演化地质历史中的事件,为了揭示天然气水合物藏的形成机理,必须查明现今天然气水合物藏或天然气水合物成藏系统的成藏要素在地史过程中的演变,即进行以天然气水合物成藏为核心的完整的盆地演化分析。本次研究采用斯伦贝谢公司开发的盆地分析软件PetroMod。该软件是专业含油气系统模拟软件,其模拟考虑各成藏要素与作用过程的时空配置关系,实现对构造演化、生烃演化、储层演化、温压场演化、区域应力场演化、油气运聚等过程的定量模拟研究。不仅在常规油气勘探开发过程中得到迅速推广和应用,并取得较好的应用效果,而且开创性地开发出了天然气水合物成藏系统模拟功能,为天然气水合物研究提供了新的研究手段。

    根据研究目的,适当选取地震剖面,开展地质界面的标定和构造精细解释,结合研究区已有的地质、地球物理、地球化学、钻井等资料,建立地质模型并进行盆地数值模拟,获得多种地质参数演化史,包括温度、压力、孔隙度、渗透率、油气运移、气含量、水合物含量等成果,并通过已知井标定数据如温度、压力、镜质体反射率、孔隙度、烃气组分等数据进行模拟校正,以获得相对可靠精确的结果;同时考虑不同地质条件,如断层是否开启、热流、不同气源的生烃动力学方程条件下的模拟结果;然后根据水合物模拟的特殊性,细化模型,并针对研究区进行局部网格加密,获得小尺度下水合物成藏演化过程。

    本次研究主要针对神狐海域勘探区W17和W18两个不同的矿体开展地质建模,分别选取通过这2个矿体的地震典型剖面开展解释建模,借助邻区构造解释参考,以及通过井位的高分辨地震剖面,结合前人研究成果与地震波组特征,对过W17井和过W18井的典型剖面从海底—神狐组底界解释了9个界面及相应的断层。并根据该区域速度资料进行时间深度转换,获得深度剖面(图 2图 3)。

    图 2.  研究区过W17井典型剖面
    Figure 2.  Typical profile passing well W17 in the study area
    图 3.  研究区过W18井典型剖面
    Figure 3.  Typical profile passing well W18 in the study area

    根据本区断裂系统解释,结合前人研究成果[14],将本次研究区断裂体系划分为两大类:一类为沟通油源的断裂,断层切割深度大,向上甚至可达海底;另一类为中浅层间次生小断裂,切割范围较小。沟通源岩的断裂主要发育于晚中新世(5.332 Ma以后),中深部主要以垂向断层为主要输导通道。中浅层断裂则发育于上新世(1.806 Ma以后),活动强度相对小,但数量多,与滑塌沉积有一定关系。浅部的调节性断裂和渗透性砂岩一起组成垂向+横向复合输导体系。

    依据随钻测井资料、区域岩性资料及典型井岩性资料建立连井对比剖面(图 4),W17和W18井从上至井底依次发育疏松泥段、泥砂混合段、水合物段、游离气段。上部泥岩沉积段严重扩径,中部天然气水合物段及下部游离气段井径基本稳定;上部泥岩沉积段电阻率值相对小,天然气水合物段与游离气段导电率降低,电阻率值升高;与游离气段相比,天然气水合物层密度相对高;与泥岩沉积段比,天然气水合物层中子孔隙度值略有增加;渗透率基本符合泥质沉积层 < 天然气水合物段 < 游离气段。浅层主要发育第四系、新近系现代沉积,泥质含量极高,两口井均高达90%。其中第四系由于刚接受沉积,初始沉积时孔隙度高达86%,沉积后迅速压实,底部孔隙度为70%~80%。下部新近系压实程度进一步增加,孔隙度变小。两口井万山组砂质成分大幅增加,在岩性中占比为40%~60%。

    图 4.  过W17井及W18井连井对比剖面
    Figure 4.  Comparison of profiles passing W17 and W18 respectively

    岩性上,两口井差异不大,从上至下均表现为泥质沉积过渡至砂泥混合岩性。但由于所处的现代环境有差异,第四系和新近系泥质沉积厚度差异明显。W17井位于半深海-深海山脊沉积环境,两侧为峡谷水道沉积,因此浅部的泥质沉积厚度小;W18井位于半深海-深海山脊与峡谷水道过渡环境,两侧为峡谷水道沉积,浅部泥质沉积厚度较W17井高很多。天然气水合物段和下部游离气段均发育于万山组。其中W17井天然气水合物段厚度大,约为50 m;W18井天然气水合物段厚度小,为10 m左右。两口井游离气层厚度相似,为15~20 m。

    对于天然气水合物成藏系统,模型参数的设置尤为关键,参数设置的准确与否直接影响模型结果的可靠性。模型参数包括两大类,第一类是基本输入数据,包括地层深度序列、年代序列、事件类型、岩性等;第二类是模型边界条件,包括古水深、沉积水界面温度序列及基底热流演化规律[15-16]

    对于基本输入数据,研究区地层年代序列来自钻探井位测年数据,层深度序列来源于地层框架模型及典型井分层数据,地层浅层岩性来源于两口典型井数据,深层岩性来源于前人在该区域的研究成果[17]

    对于模型边界条件,主要包括古水深、沉积水界面温度及热流演化规律。研究区地理位置位于东亚北纬19°附近,根据全球海平面温度图版,可以确定研究区海平面温度演化曲线[18]。根据W17和W18井现今水深数据和对应岩性的颜色、粗细等特征,结合文献资料[19],获得两口典型井位置古水深变化规律。研究区早期处于陆相环境,水深浅;中晚期(23.8 Ma以后)逐渐转变为过渡环境和海相环境,水深逐渐增加;从16 Ma至今,海水深度表现为高频大幅度振荡,现今达到最深。海底温度受控于水深、盐度等参数,在南海神狐海域盐度为35‰的情况下,海水越深,海底温度越低。根据转换,获得两口典型井海底温度演化规律曲线。从W17井温度演化曲线看,65~10 Ma,海底温度较温暖。10 Ma至今,海底温度大幅度振荡,现今海底温度约为4℃,基底热流是上部地层主要的热来源,控制了地层在演化过程中的相关热参数。本次研究采用前人研究成果[20]确定研究区初步基底热流演化规律。

    对于海域而言,天然气水合物稳定域(Gas Hydrate Stability Zone)指海平面之下一定深度范围内的区域。在该区域范围内,温压条件处于天然气水合物形成热力学稳定状态,只有在稳定域范围内天然气水合物才能形成并正常保存。稳定域的厚度及分布范围直接控制了天然气水合物的发育和分布范围,其主控因素包括温度、压力、沉积层孔隙水盐度[21-22]

    研究区孔隙水盐度为海水盐度,且该区域在水深500 m以深范围时,温度变化趋于平缓。因此,研究区稳定域厚度主要受控于压力的变化。同时由于海水越深,压力越高,因而,天然气水合物的稳定域范围主要受控于水深变化。海水越深,稳定域厚度越大;反之则厚度越小。

    稳定域演化模拟表明,研究区在3.9 Ma首次形成稳定域,至3.7 Ma稳定域达到最厚,然后由于水深下降,稳定域变浅,至2.9 Ma稳定域消失,到0.14 Ma稳定域再次形成,随后水深持续增加,稳定域厚度稳定增加。W17井现今稳定域厚度为255 m,并与钻井实测值进行对比,误差约为1 m(图 5)。W17井现今稳定域底界温压分别为14.96℃,14.75 MPa。稳定域底界之下为游离气藏(红色区域),温压处于非稳态,无法形成天然气水合物;在稳定域底界之上温压处于稳态,有条件形成天然气水合物(蓝色区域)。W18井现今模拟的稳定域厚度与钻井实测值误差约为4 m(图 6);在稳定域底界之上形成天然气水合物(蓝色区域),之下为游离气藏(红色区域)。因此,从现今稳定域厚度看,W17井稳定域厚度较W18井稳定域厚度高,天然气水合物形成的温压条件更优越。

    图 5.  W17井稳定域模拟厚度与实际厚度对比图
    (a图为W17井稳定域模拟厚度,蓝色部分为水合物;b图为W17井稳定域实际厚度,图中深度指海底以下深度)
    Comparison of simulated thickness with the actual one in the stability zone of the well W17
    图 6.  W18井稳定域模拟厚度与实际厚度对比图
    (a图为W18井稳定域模拟厚度,蓝色部分为水合物;b图为W18井稳定域实际厚度,图中深度指海底以下深度)
    Figure 6.  Comparison of simulated thickness with the actual one in the stability zone of the well W18

    天然气水合物的形成需要充足的气源。碳同位素分析显示,世界上目前已发现的天然气水合物成藏的气体均来自有机成因气,气源类型主要为生物成因气和热成因气或两者混合。其中,大洋中天然气水合物的甲烷绝大多为微生物成因,但墨西哥湾、里海、黑海、加拿大Mallik等地区天然气水合物中的天然气为热解气成因[23-25]

    本次模拟W17井深层热成因源岩层文昌组成熟度介于1.7%~3.6%之间,多进入过成熟生干气阶段,恩平组成熟度介于0.9%~1.7%之间,中下部热演化程度高,进入大量生气阶段;浅层生物成因源岩埋藏浅,成熟度普遍低,多介于0.2%~0.5%之间,处于未熟-低熟阶段(图 7)。此外,深部文昌组转化率普遍高于90%,现今基本不具备生烃能力,恩平组转化率变化较大,上部70%变化至下部90%,仍然具备一定生烃潜力;浅部第四系和中万山组转换率低,下万山组中下部开始转化率迅速增加,大量生成生物气,粤海组与韩江组现今基本停止生成生物气(图 8)。

    图 7.  神狐海域W17井镜质体反射率单井柱状图
    Figure 7.  Histogram of vitrinite reflectance of the single well W17 in the Shenhu area
    图 8.  神狐海域W17井镜质体反射率单井剖面
    Figure 8.  Profile of vitrinite reflectance of the single well W17 in Shenhu area

    W18井深层热成因源岩层文昌组成熟度介于1.3%~2.0%之间,多进入过成熟生气阶段,恩平组成熟度介于0.8%~1.3%之间,中下部热演化程度高,部分进入大量生气阶段;浅层生物成因源岩埋藏浅,成熟度普遍低,多介于0.2%~0.4%之间,处于未熟-低熟阶段(图 9)。同样,W18井深部文昌组转化率普遍高于80%,现今仍然具备生烃能力,恩平组转化率更低,上部70%变化至下部80%,仍然具备一定生烃潜力;浅部第四系和中万山组转换率低,下万山组中下部开始转化率迅速增加,大量生成生物气,粤海组与韩江组现今基本停止生成生物气(图 10)。

    图 9.  神狐海域W18井镜质体反射率单井柱状图
    Figure 9.  Histogram of vitrinite reflectance of the single well W18 in the Shenhu area
    图 10.  神狐海域W18井镜质体反射率单井剖面图
    Figure 10.  Profile of vitrinite reflectance of the single well W18 in Shenhu area

    从气源岩演化看,W18井相对W17井成熟度偏低,热成因气生气晚,转化率低。综合分析认为W17井天然气水合物气源条件更为优越。

    通常,天然气水合物稳定带内部生成的微生物气较少,也很难达到足够的温度形成热解气。因此,要形成高丰度的天然气水合物矿藏,必须有充足的天然气通过合适的通道运移至天然气水合物稳定带。因此,流体运移输导成为天然气水合物成藏过程中的关键部分[4, 26]

    通过过W17井地震剖面油气运聚及天然气水合物形成演化模拟,早期(11.9~7.82 Ma)深层烃源岩生成的油气主要在源岩内部运移,部分向上运移至上覆地层,浅层源岩生成的天然气由于无明显盖层封闭,基本释放至海底;中期(7.82~3.66 Ma),油源断裂开始活动,可作为良好的输导层沟通源岩与储层,部分深层的油气沿断层运移至浅层,此时浅层仍处于生烃高峰期,生成的天然气部分通过海底散失;晚期(3.66~0.011 Ma),浅层生物成因源岩基本停止生烃,小断裂开始活动,作为输导层与渗透性砂体配合调节油气再次运移。近现今(0.011 Ma~现今),在浅层滞留的生物气成因的天然气及深部运移而来的天然气持续短距离运移。此时水深普遍超过1000 m,符合天然气水合物形成的温压条件。部分天然气运移至W17井构造高部位,并进一步形成天然气水合物,在封闭的断层处也能形成天然气水合物,最终模拟天然气水合物厚度约为50 m,饱和度约为19%(图 11)。

    图 11.  神狐海域典型骨架剖面烃气运聚成藏图(W17井)
    Figure 11.  Diagram showing hydrocarbon migration and accumulation of typical skeleton section passing W17 in the Shenhu area

    W18矿体模拟结果显示,通过W18井地震剖面的天然气水合物主要形成于封闭性断层处。W18井模拟天然气水合物厚度为5~10 m,饱和度较低,约为5%(图 12)。

    图 12.  神狐海域典型骨架剖面烃气运聚成藏图(W18井)
    Figure 12.  Diagram showing hydrocarbon migration and accumulation of typical skeleton section passing W18 in the Shenhu area

    根据过W17井和W18井地震剖面天然气水合物成藏模拟结果(图 11图 12),结合实际的钻探解释成果,W17井天然气水合物储集层位于海底以下204~254 m,厚度约为50 m。天然气水合物储集层岩性为混合岩性,基本以粉砂岩、泥岩为主,其中粉砂岩约占40%,泥岩约占60%,孔隙度约为40%,渗透率较稳定,为1~2 mD。上覆地层岩性与天然气水合物储集层基本相当,但是压实程度低,孔隙度更高,平均约为47%,渗透率相对天然气水合物段偏低,平均为0.5 mD,其原因可能是天然气水合物储集层上覆地层钙质含量较高,严重降低了地层的渗透性。因此,可与上覆基本为泥质的新近系和第四系一起作为合适的盖层阻止天然气向上继续运移。天然气水合物储集层底界为温压稳定域底界,与下伏游离气段直接相连(图 13)。

    图 13.  W17井储集层条件图
    Figure 13.  Diagram showing reservoir condition of the well W17

    W18井天然气水合物储集层位于海底以下140~150 m之间,厚度约10 m。天然气水合物储集层岩性为混合岩性,基本以粉砂岩、泥岩为主,其中粉砂岩约占47%,泥岩约占53%,孔隙度约为58%,渗透率变化较大,为100~1000 mD。上覆地层岩性与天然气水合物段基本相当,孔隙度平均约为55%,渗透率相对天然气水合物段明显偏低,平均为1~50 mD,其原因可能是天然气水合物段上覆地层泥质含量增加至60%~70%,严重降低了地层的渗透性。上覆新近系和第四系泥质含量甚至高于90%。因此,可以作为合适的盖层阻止天然气向上继续运移(图 14)。

    图 14.  W18井储集层条件图
    Figure 14.  Diagram showing reservoir condition of the well W18

    天然气水合物成藏系统指天然气水合物成藏过程中必不可少的地质要素及作用,主要包含天然气水合物形成的温压稳定域,形成天然气水合物所需的气源、气源与稳定域之间的构造输导通道,以及天然气水合物在稳定域中成藏所需的良好的沉积储集层。整个成藏系统反映了天然气水合物从形成到保存的地质作用过程及地质要素组合,它们彼此之间在时间和空间上的有效匹配将共同决定天然气水合物的成藏特征[27]

    本次通过2个矿体的2条典型剖面的地质模型数值模拟结果看,研究区完全具备天然气水合物形成的温压条件,同时,研究区气源丰富,浅层生物成因气和深层的热成因气生气潜力均较大,但深层热成因气生成量远高于浅层生物成因气。研究区输导条件良好,深部大断裂可作为油源断裂沟通深部源岩,是连接深部热成因气的主要通道。浅部的调节性断裂和渗透性砂岩可作为横向+垂向复合输导。因此,深部热成因气和浅部生物成因气都可作为天然气水合物成藏的气源。模拟结果显示,天然气水合物主要形成于研究区构造相对高部位、封闭性断块附近及渗透率相对大的沉积层中。同时,由于热成因气产气高峰与运移通道及稳定域形成在时间和空间上的不匹配,导致部分热成因气散失,部分未能运移至稳定域,只有少部分热成因气进入稳定域形成天然气水合物矿藏。浅层生物气在时空上与运移通道及稳定域形成具有良好的匹配性,因此,也使得生物气成为研究区天然气水合物成藏主要的气体来源。

    本次模拟的过W17与W18井地震剖面的2个矿体,由于所处的沉积环境、构造特征、储集层段物性不同,导致过两口井的天然气水合物聚集差异也较大。受温压及气源条件影响,W17井稳定域厚度比W18井大,W17井沉积层生气潜力也优于W18井,因此,W17更易形成聚集量大的天然气水合物矿体。W17井位于海底山脊处,构造上处于高部位,在上覆盖层的封闭下天然气容易在该处聚集成藏。而后,在一定的温压条件下与地层孔隙水作用形成天然气水合物。W18井位于海底山脊与海底盆地过渡位置,构造上并不处于明显的构造高部位,上覆盖层渗透性相对W17井高,封闭能力相对弱,因此聚集的天然气水合物厚度小、饱和度低。

    综合分析,W17矿体比W18矿体在气源、运移及储层特性上更具优势,应作为优先考虑的试采矿体。

    (1) 从气源岩演化看,两口井浅部成熟度相似且普遍偏低(0.2%~0.5%)。累计生气量深部热成因气高,浅部生物成因气低。相对于生物成因气,热成因气属早期生气;与W17井相比,W18井成熟度偏低,热成因气生成更晚。

    (2) 从运移演化看,浅层生物成因气和深层热成因气都可作为天然气水合物成藏的气源。深部大断裂可作为油源断裂沟通深部源岩,是联接深部热成因气的主要通道。浅部的调节性断裂和渗透性砂岩一起可作为横向+垂向复合输导。

    (3) 从成藏演化看,相对构造高部位、封闭性断块附近及渗透率相对大的区域是天然气水合物成藏的有利储集层。

    (4) 在温压稳定域内,气源条件、运移条件及储层物性条件共同决定了天然气水合物藏厚度大小及饱和度差异。综合分析,W17矿体气源更充足、运移条件更优越、储集层物性更好,应作为优先考虑的试采矿体。

  • 在课题研究与文章编写过程中,斯伦贝谢油气盆地模拟专家许建华、彭俊及中科院广州地球化学研究所何家雄研究员给予指导,审稿专家也给予本文诸多宝贵意见,在此一并表示感谢。

  • 图 1  南海北部区域构造特征

    Figure 1. 

    图 2  研究区过W17井典型剖面

    Figure 2. 

    图 3  研究区过W18井典型剖面

    Figure 3. 

    图 4  过W17井及W18井连井对比剖面

    Figure 4. 

    图 5  W17井稳定域模拟厚度与实际厚度对比图

    图 6  W18井稳定域模拟厚度与实际厚度对比图

    Figure 6. 

    图 7  神狐海域W17井镜质体反射率单井柱状图

    Figure 7. 

    图 8  神狐海域W17井镜质体反射率单井剖面

    Figure 8. 

    图 9  神狐海域W18井镜质体反射率单井柱状图

    Figure 9. 

    图 10  神狐海域W18井镜质体反射率单井剖面图

    Figure 10. 

    图 11  神狐海域典型骨架剖面烃气运聚成藏图(W17井)

    Figure 11. 

    图 12  神狐海域典型骨架剖面烃气运聚成藏图(W18井)

    Figure 12. 

    图 13  W17井储集层条件图

    Figure 13. 

    图 14  W18井储集层条件图

    Figure 14. 

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出版历程
收稿日期:  2020-05-06
修回日期:  2020-11-18
刊出日期:  2021-03-15

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