文摘
2 d和3 d地震资料和盆地模拟被用来研究天然气水合物分布和琼东南盆地的天然气运移途径(QDNB)。Hydrate-related振幅异常和广泛的底部模拟反射镜(建筑)映射中最主要的部分。根据地震反射特征、三个主要类型的天然气运移通道及其分布在QDNB通过高分辨率地震资料确定。盆地建模进行了文档的迁移效率不同的迁移途径及其对水合物富集的影响。盆地建模结果表明以下几点:(1)底辟构造,断层结构,和骨折构成三个主要类型的天然气运移途径运输产热的气体从深到浅QDNB层。(2)迁移的三个途径影响水合物浓缩以不同的方式。底辟构造和断层大大加剧水合物浓缩因迁移效率较高。相比之下,断裂系统的迁移效率较低,以最小的水合物浓缩中获益。(3)天然气水合物在QDNB主要分布沿底辟构造和深大断裂,通常分散在断裂系统。这些结论表明,迁移途径QDNB区域分布和水合积累密切相关。
1。介绍
天然气水合物,也被称为甲烷水合物,像冰一样的结晶固体,气体(主要是甲烷)是水被困在一个笼子在高压和低温条件下(1]。自1999年以来,天然气水合物的调查已经在进行的北坡在中国南海(SCS)。研究进行了宏观地质条件,如构造活动的影响,沉积环境,温度和压力条件对气体饱和度、埋藏深度和水合物储层的分布2- - - - - -5]。在一些研究中,地质和地球物理数据被用来研究岩的演化过程(6,7]。
迁移途径的关键控制因素是石油积累在常规储层(8,9),可以确定通过地震剖面上的反射特征。迁移是至关重要的天然气水合物的形成和积累,因为大多数的天然气水合物的来源来自深产热的气体。全球发现的天然气水合物富集地区已经证实了迁移途径是由断层和底辟构造10- - - - - -12]。泥底辟构造和天然气烟囱结构开发的南开槽和玉玲盆地的韩国,直接控制天然气水合物的分布,而断层系统控制水合物的形成在墨西哥湾的美国(12- - - - - -15]。SCS,一些研究发现,水合物富集与底辟构造、断层、不整合(4,10,16,17]。此外,流体运移通道等缺点和骨折,潜艇衰退,泥底辟构造,北SCS[气烟囱是相对常见的7]。徐et al。(2021)提出,流体迁移途径在QDNB开发包括气烟囱、底辟构造,断层(包括同沉积断层)(18]。有很多种QDNB迁移途径,但底辟构造和断层系统主要控制在盆地流体迁移。
不同类型的迁移途径有不同影响水合物饱和度和积累。苏et al。(2014)发现,在Shenhu区域,SCS,深层液体流动迅速向上沿效果断裂通道,形成一个高饱和天然气水合物稳定带的天然气水合物(GHSZ) [19]。其他研究已经表明,迁移途径,GHSZ,气源条件,和岩特征的理论基础是水合物研究[7,17,20.]。这些研究为天然气运移提供了良好的理论基础和水合物积累系统。近年来,盆地建模已广泛应用在水合物的研究中,和2 d和3 d模型已成功地用于复制水合物分布推断从地震数据21- - - - - -24]。例如,苏et al。(2014)重建的气体生成,迁移和累积过程通过恢复盆地的埋藏史和热演化历史和分析沉积物中有机质的石油生成潜力及其对天然气水合物积累的贡献。此外,一个2 d-restored结构模型被用来模拟天然气水合物特性随着时间的推移,关注GHSZ[的存在和程度25]。Kroeger et al。(2019)调查了天然气水合物的形成机制和生成的水合物分布使用3 d模型Hikurangi南部边缘,新西兰。因此,它是可行的使用盆地的过程建模技术来模拟深部流体迁移和天然气水合物的形成。
QDNB已被证明有巨大的天然气水合物资源的潜力,但它仍是天然气水合物勘探早期阶段。先前的研究在气体迁移途径有限反射特征描述(17,20.,26- - - - - -28]。不过,不同移植途径的影响的动态过程气体迁移和水合物富集没有考虑,这限制了对时间的理解,机制和丰富的天然气水合物的形成。在这项研究中,地震解释和动态盆地建模集成研究地震反射特征和迁移的效率不同类型的天然气运移机制及其影响水合物聚集QDNB在深水区,提供一个有用的评估准则在盆地高饱和水合物聚集区。
2。地质背景
QDNB位于西北SCS的大陆边缘,覆盖近似面积 (19]。隆起一些分布在盆地。盆地由四个主要结构单元,包括北部萧条区,北部隆起区,萧条区,中部和南部隆起区,可进一步分为20多个三级结构单元(图1)[29日]。
QDNB经历了裂谷(Eocene-Oligocene)和抑郁阶段(中新世早期),与一个典型的“两层”结构模式(图2)[30.,32]。在裂谷时期,强烈的构造活动,产生了大量的错误和泥底辟构造。在盆地范围内,许多发生在西方中央抑郁和岩浆底辟构造隆起南部深水盆地的面积(乐东凹陷和陵水凹陷,Songnan低凸区域)(17,33,34]。相比之下,在东部盆地的一部分,大量的错误是在Baodao Changchang凹陷,无底辟作用。基底断层盆地中广泛分布,通常三组趋势近EW, NE、NW (35- - - - - -37]。此外,抑郁症的结构层代表热沉降期的沉积。在postrifting阶段,盆地消退有额外小断层(38]。
大量研究表明,沉积环境、储层性质,和源岩条件产生重大影响的石油和天然气储量(26,31日,39- - - - - -42]。沉积地层在盆地包括始新世、渐新世的崖城和陵水岩层,中新世的三亚梅山,Huangliu阵型,上新世莺歌海的形成,和第四纪乐东形成,有界序列的边界T80 T70, T60, T50, T40, T30和T20 [26)(图2)。先前的研究显示,下第三系的沉积环境变化从始新世湖泊海洋(渐新世26,40)(图2)。中新世以来,适度深深水海洋沉积物沉积,在上新世,明确shelf-slope系统已经逐渐分化(17,36]。在这些环境条件下,三套烃源岩在盆地开发:(1)始新世湖优质烃源岩(41,42];(2)渐新世的海岸平原,近海、浅海相烃源岩。海洋和大陆过渡和浅水海相烃源岩形成期主要产气,和海军泥岩在陵水形成次生烃源岩(17,43,44];(3)中新世适度深水海洋深处烃源岩也中等烃源岩,但在不成熟的低成熟阶段对石油一代(45,46]。
3所示。方法和数据
本研究的数据集包括800公里2最近购买的3 d地震资料和5700公里的2 d QDNB内的地震数据。在这项研究中,软件PetroMod™v。20.162D was used to simulate the study area’s petroleum migration and hydrate formation process [47]。
3.1。模型建设
通过一个地震剖面,B, C是用于定义的架构模型(图1),分别代表不同的迁移途径:气烟囱(1号线)、断层结构(2)行,断层和断裂系统(第3行)(地震剖面的位置如图所示1)。中海油的地层框架是基于解释为石油勘探天然气水合物勘探浅沉积物(48,49]。然后,缺点,气烟囱,底辟构造和沉积质量被划定在盆地的地层框架完成建设模型。主要的气烟囱和梅山形成由高渗透性沉积物,和错误在模型中被认为是开放的缺点。T2和T3模型被选为石油生成动力学模型对应于干酪根类型II和III,和石油饱和方法被选为驱逐模型(48]。
3.2。模型参数
3.2.1之上。地质框架和岩性参数
浅层沉积物的岩性模型(< 300)被定义为核心的描述和伽马射线(GR)日志的,B, c和深层的岩性是基于区域沉积相研究成果。岩性转让过程中给定的模型层,不同岩性涨跌互现根据统计组成。线路1、2和3显示了一些不同的岩性组合。沉积环境和沉积相变化逐步在应对手段。不同的沉积相,必须与其他参数确定和分配。砂岩的比例为每1号线是列在表中形成1,源自香港(2010)的研究结果。
3.2.2。侵蚀
侵蚀研究的参数主要是指香港(2010)的研究数据。指的是先前的估计侵蚀的单井(50),结合地质QDNB的现实,在诸如顶T60侵蚀厚度,T40,和T70计算是200 - 300,100 - 300和100 - 200米。具体金额取决于每个部分的位置和特性。
3.2.3。Paleo-Heat流,所研究的历史时期,Paleo-Water深度参数
Paleo-heat流,所研究的历史时期,paleo-water深度的研究成果在本研究中被香港(2010)(表2)。盆地建模软件被用来计算所研究的历史时期,和模拟今天的温度梯度调整使用测量的温度梯度。水深也和沉积时期不同地区之间存在着显著的差异。根据沉积相paleo-water深处提取在不同时期(表和海平面变化曲线2)[50]。
3.2.4。烃源岩的有机地球化学参数
烃源岩的有机地球化学参数主要是指香港(2010)的研究数据。研究中的主要类型的干酪根三世和二世(48),三组的地球化学参数(中新世、渐新世、始新世)烃源岩是由引用香港(2010)(表3)。
4所示。结果
4.1。天然气运移路径的类型和特征
基于地震剖面的详细描述和解释的关键目标领域,QDNB的钻井和测井结果,三个主要气体迁移途径,包括岩浆底辟构造和天然气烟囱,断层结构和盆地的断裂系统识别。
气烟囱作为流体的管道运输和存储53- - - - - -55),显示异常反射地震剖面上由于垂直迁移的天然气或其他液体。如图3,有一个大型天然气烟囱结构剖面线1和的下部气烟囱是岩浆底辟(Songnan低隆起)开发的。气烟囱在本研究领域显示下拉,狭窄,垂直列与模糊反射或混乱的内部反射,反射事件的侧翼气烟囱也中断或终止边境的气烟囱(图3)。更重要的是,气烟囱经常在建筑。发生的建筑高振幅和穷人的连续性是最重要和有效的指标分层天然气水合物(5,56- - - - - -59]。我们可以看到在图3、建筑,并有很强的振幅,广泛分布,和反极性海底开发气烟囱的顶部(图3)。此外,气烟囱的顶部通常是被盖层、盖层下的自由气体广泛积累和周围的气烟囱,以及浅的沉积质量输运存款(mtd),导致横向扩展的强烈反射镜和外围的烟囱的亮点17,59- - - - - -61年]。1号线的地震剖面,烟囱的外围四周是亮点,强振幅反射,以上气体的高层建筑烟囱GHSZ(图3)。
断层广泛QDNB开发的,主要有基于高分辨率地震剖面解释通过识别突然变化的连续性地震反射器(61年]。地震剖面表明,断层穿过厚厚的岩层深处,连接深和浅地层,在上层的大缺点,一些建筑和亮点观察(图4)。如图4,建筑上的错误表现出相对较高的反射(图大小和连续性4),这通常表明水合物的存在。由于广泛的自由气体的积累和mtd的沉积,可以观察到许多亮点,并有很强的反射的顶部的缺点。除了深大断裂,天然气也积累和扩散的一些肤浅的缺点,形成亮点反射地震剖面(图4)。在沉积岩中,骨折是由地层变形,形成复杂网络在地壳和作为流体运移的关键途径在地下地质媒体(62年- - - - - -64年]。地震剖面的断裂系统很难识别由于其小规模和混沌特征。随着剖面线3所示,一些气体模糊区骨折相关系统可以观察到以上T40接口,亮点和高层建筑分布区域(图5)。
4.2。数值模拟结果
在数值模拟模型中,箭头的密度是用来表示油气运移的数量来比较不同的迁移效率天然气迁移路径。数值模拟结果表明,生成的气体从深煤系岩和湖泊源岩崖城和陵水形成、迁移以及底辟/沉积物界面然后垂直向上,形成一个气烟囱上面的浅层沉积物(图6(一))。气烟囱迁移途径的特点是连续垂直气体分布,足够的天然气供应,和迁移效率高。此外,大量的大型断裂带天然气向上迁移,然后积累和扩散的上端断层剖面线1(图6(一))和2.5 - -7.5公里距离剖面线2(图6 (b))。但也有一些缺点在B的下部,只有少量的石油和天然气是迁移到浅层(图6 (b))。仿真的结果表明,深层断层的特点是效率高、相对大容量长距离,石油运移和聚集空间。此外,断裂在油气运移也扮演了一定的角色。如图6 (c)、天然气迁移与深大断裂有一定距离,然后继续迁移以及浅小断层和裂缝系统以分散的方式。气体积累由小断层和裂缝控制系统,目前的“宽但稀疏”的特点和不连续在垂直方向(图6 (c))。相比气烟囱和深大断裂,断裂系统可能会迁移效率较低。
(一)
(b)
(c)
4.3。测井曲线的特征
一般来说,气体hydrate-bearing层的特点是高电阻率(RT)和高速度。电阻率和声波(AC)曲线偏离了正常的趋势良好,表明天然气水合物沉积物的存在。根据钻探结果,三套hydrate-bearing层被公认在气井a上和中间水合物层,从26-50 mbsf厚(24米)和59 - 62 mbsf厚(13米),RT曲线显示最大值为5.9升高的特征Ω·m和交流减少的最小值180美国/英国《金融时报》(图7(一))。在天然气水合物层越低,没有有效的交流得到了日志,但RT曲线显示明显的增强(图7(一)),这表明有很多水合物在这一层。然而,没有钻水合物层在B, C,和RT和AC的原始日志数据曲线没有明显的迹象表明他们的趋势。AC曲线显示正常和深度增加的趋势,而电阻率曲线的变化不显著的平均值1.5Ω·m和1.2Ω分别·m(数字7 (b)和7 (c))。
(一)
(b)
(c)
5。讨论
5.1。天然气的分布迁移路径
地震解释结果表明,盆地中不同的迁移路径的分布有一定的地区差异。底辟构造和天然气烟囱在西方发达盆地深水区,而在东部的盆地,特别是Baodao和Changchang下垂,缺点被广泛开发(图8)。
气烟囱建议作为主要途径从中间气藏流体迁移到浅层沉积物之上的建筑(65年]。从岩浆中确定地震剖面,在规模和入侵时期有不同的底辟构造整个区域。岩浆底辟作用强度大于西部比东部的盆地。大量的岩浆侵入的深大断裂,导致低隆起的形成和一系列的次生断层步骤在中央萧条区(图9)。岩浆底辟构造和气烟囱是最普遍的一种流体迁移结构低凸中央抑郁症的西南地区(66年]。岩浆底辟构造和天然气烟囱相对集中在深水区。他们中的大多数分布在乐东陵水凹陷和Songnan岭南低凸区(11,17,67年]。这是看到有更多的地震剖面断层在东方比西方,尤其是诸如表面边界T60以下。新第三纪以来的错误通常终止T40接口和诸如下面的深地层T60相连,与断层密度高和大区域(图10)。此外,还有一系列的正断层在Baodao Changchang萧条和岭南开发低隆起区和南部隆起区也开发了一些正常的缺点在乐东形成37,68年,69年]。相信新第三纪深正断层是主要的迁移途径Baodao和Changchang凹陷盆地的东部地区。然而,骨折通常在整个盆地和条带分布或开发与底辟构造和断层(20.,70年]。
5.2。天然气形成水合物的来源
产热的气体产生的深层烃源岩有机质和微生物产生的气体浅可以提供天然气水合物积累。先前的研究表明水合物的天然气成分是生物气、产热的气体,混合biogenic-thermogenic气体(11,28,41,71年,72年]。甲烷和C2 +碳氢化合物在hydrate-related气体成分占主导地位。根据 值来区分天然气的起源,生物天然气methane-dominated干燥系数很高,和 ,而产热的气体通常有大量的C2 +碳氢化合物和 (73年- - - - - -75年]。此外,它被接受,CH的值4不到−55‰指示微生物来源,而超过−50‰的值通常表示他们的产热的起源11,28,73年]。因此,在本研究领域的一个hydrate-decomposed气体 20到200年,-70‰的同位素的甲烷-50‰,和-32‰的-24‰,表明混合biogenic-thermogenic气体源和主要煤型天然气(图11)。先前的研究表明,BD佳绩,BD超越那个字段,和YC的佳绩领域都有产热的气体来源,从深埋地下的煤的采购类型气体池和他们初步得出结论,C2 +烃类气体(产热的气体)在从网站GMGS5-W08 hydrate-related天然气主要来源于深埋地下的煤型气池(图11),而甲烷的混合产热的和微生物的起源28]。此外,徐et al。(2021)分析了井(b和c)在研究区,发现水合物分解气体样品中主要是产热的气体和混合产热的和生物煤气灶18)(图11)。因此,研究地区的天然气来源分析结果与先前的研究是完全一致的。QDNB此外,研究表明,生物天然气水合物是来源于海相烃源岩沉积在Huangliu及其上覆地层形成和产热的气体可能来自于煤的类型气体池或源岩发达的深崖城和Lingtou地层下第三系(11,30.,41,75年,76年]。因此,hydrate-related气体在浅层与深层石油储层之间的密切关系,QDNB [11]。
5.3。天然气运移的效率
迁移路径识别,即气烟囱上面的底辟构造、断层和裂缝系统,有不同的迁移效率在盆地4]。
5.3.1。气烟囱
气烟囱广泛盆地地区的开发,提出一个可行的迁移途径含气液体。在地震剖面上有很多亮点气烟囱的顶部与强振幅连续BSR分布广泛(图3)。此外,根据数值模拟结果,许多气体迁移从深到浅层随着气烟囱(图6(一))。盆地的GHSZ模型关联与地震剖面的BSR位置1号线(图3)。此外,三套气体hydrate-bearing部分被确定在一个大约40米厚度。所有这一切表明,烟囱有效深层天然气源连接到浅陷阱或潜艇GHSZ [17,77年,78年]。气体通过气体向上迁移GHSZ烟囱,在那里形成天然气水合物。天然气的重要途径的迁移动机深产热的气体向上的浅层次。然而,底辟构造的分布与入侵新第三纪有限浅层次,以及他们对石油和天然气的大规模向上迁移的影响是有限的,所以小断层和裂缝发展上的底辟构造用于气体进一步迁移到浅滩。
5.3.2。断层结构
断层的形成和演化石油运移过程中发挥着重要作用[79年,80年),因为它们可以连接烃源岩和圈闭的“桥梁和纽带”[58,81年,82年]。自从Baodao-Changchang地区相对发达的缺点没有钻,我们选择概要文件与相对发达的缺点在岭南低凸研究(第2行)的形象。在地震剖面上有很多亮点顶部和周围的缺点,特别是在西北地区有许多缺点的概要文件,和亮点的分布和建筑(图更大4)。气体运移通道上显示剖面线2与地震剖面的亮点,这表明断层结构也是一个重要的天然气运移通道,和深大断裂控制的分布亮点在浅层次。此外,仿真结果表明,长距离油气有效迁移,通过断层(图6 (b))。B的钻探结果表明没有遇到水合物,这是推测是由于更少的错误发展钻井位置,使气体迁移到GHSZ更难。深大断裂的长期活动减少深,成熟烃源岩促进石油和天然气浅水库在地质时间的运动。在某些情况下,石油和天然气可以迁移到表面(例如,海底)。因此,深和浅的缺点是基本形成综合地表或近地表迁移通道。断层结构的特点是高效、长途运输的液体。
5.3.3。断裂系统
骨折和微裂隙已经被提议作为有效途径的天然气和石油QDNB [20.,83年,84年]。此外,超压盆地发生(31日,85年]。较低的地层超压存在时,大量的裂隙有潜力在上部地层中形成。所以,情景开放骨折的活动不仅会构成的主要通道能量释放的超压系统,但也形成垂直流体迁移途径(31日,86年]。一方面,大量的开发主要关节的关节和收缩过程中岩浆冷凝的侵入岩,花岗岩的长期风化和淋溶导致地层裂缝的发展(86年]。另一方面,多边形断层被广泛开发的上部中新世梅山形成的下部Huangliu形成和上新世莺歌海之间形成和更新世乐东形成QDNB [87年- - - - - -89年]。多边形断层被认为发挥重要作用在油气运移和聚集postrift热沉降期研究区(88年,90年]。此外,研究表明,强烈的构造活动控制自然,骨折的发生,和规模发展的潜山(59,91年]。由于构造变形,裂缝网络与倾角剪切骨折、拉伸剪切骨折几乎平行的边缘附近的岩浆底辟了底辟和围岩之间的接触表面92年,93年]。
在这项研究中,数值模拟结果表明大通信与地震剖面上的亮点,表明断裂系统扮演了一个角色在天然气向上运移深度。天然气水合物样品没有被发现在C,表明骨折差影响油气运移。许多地下室故障终止诸如以下T60表面,可迁移的天然气和石油中间和浅水层。所以,上面的断裂系统表面T40通常被看作一个继电器途径继续向上迁移GHSZe和天然气水合物的形成。断裂系统的运输距离短,通常是结合其他迁移途径,如断层结构和岩浆底辟构造地区有效。
5.4。不同的迁移途径水合物富集的影响
我们建议在这里,天然气水合物的分布与深层结构密切相关,特别是断层和底辟构造,断裂系统和气体烟囱在较浅的深度。深大断裂与浅层亮点和水合物积累的分布区域,但不同移植途径的影响水合物富集不同(4]。在此基础上,三水合物富集模型控制的气烟囱,断层结构和断裂系统提出了(图12)。
(一)
(b)
(c)
记录,生成丰富的天然气QDNB,微生物和产热的起源(57,92年]。水合物的存在在QDNB底辟构造密切相关,深大断裂,断裂系统。气烟囱经常连接深层和浅层,提供路径深度浅GHSZ产热的气体迁移,与丰富的和高饱和水合物储层(4,94年]。一些大型断层扩展从深到浅地层,产生良好的垂直迁移通道和高盆地内的迁移能力。因此,deep-sourced产热的气体通过断层垂直迁移到浅区域,形成丰富的水合物资源(78年,94年]。此外,骨折构成良好的渠道和渠道连续供气浅部分(95年]。尽管断裂系统的迁移效率低于气烟囱和断层结构,它通常发展以及浅小故障,导致油气运移的距离相对较短的或仅仅是原位积累。因此,天然气水合物的分布控制的断裂系统是分散的,大规模的,连续的氢沉积物很难单靠这种机制形成的。
目前,钻井主要集中在底辟构造和天然气烟囱发达的地区,和天然气的结果表明,岩浆底辟构造与烟囱控制水合物的分布。Baodao和Changchang凹陷是断层发展没有钻。然而,研究也表明,这一领域的缺点影响水合物富集;因此,这一地区可能是一个为未来的水合物勘探有利区域。
6。结论
本研究提出了三个主要气体迁移途径QDNB, SCS,即气烟囱,断层结构,和断裂系统。气烟囱作为垂直特征地震出现,通常厚底部向顶部和缩小,与模糊乐队或消灭反射。亮点通常观察气烟囱的顶部。断层结构在地震剖面显示明显的地层断裂,与空白反射亮点看到最后,毗邻,错。断裂系统的形式树突和鲜花在地震剖面上,它的特点是陡峭的角度、小断层距离,和空白反射,它是不容易识别。
三个迁移途径的多样化影响迁移和天然气水合物富集如下:(1)气烟囱迁移途径的特点是连续垂直气体分布,足够的天然气供应,和迁移效率高,使得水合物浓缩一个重大贡献。(2)深大断裂的特点是效率高、长途,也对水合物富集有重要影响。(3)与上面提到的其他两个迁移途径相比,断裂系统迁移效率低,使对水合物形成的贡献,因此,不利于广泛分布和高饱和气体水合物的形成。
QDNB中的天然气水合物主要与底辟构造、气烟囱、深大断裂和分散在断裂系统。气烟囱是主要的天然气水合物的迁移途径乐东-陵水凹陷和岭南Songnan低凸在中央抑郁区,而在Baodao和Changchang松弛程度,深大断裂中扮演重要角色迁移和天然气水合物富集。
数据可用性
盆地数值模拟数据用于支持本研究的结果都包含在这篇文章。先前研究数据被用来支持本研究。这些以前的研究(和数据)是作为引用文本中引用相关的地方(47,50- - - - - -52]。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
核心数据,2 d地震线,和三维地震数据集提供的广州海洋地质调查局是感谢。本研究共同支持的关键特殊项目引进人才团队广东南部的海洋科学与工程实验室(广州)(GML2019ZD0102),中国地质调查局项目南海天然气水合物资源勘查(没有。DD20190217),基础研究基金为中央大学、中国地质大学(武汉)(没有。CUG200608)。