文摘

有限公司2和碳氢化合物液体通常从深层迁移到浅层地壳通过大型深大断裂。因此,有限公司2,碳氢化合物和水水库往往发生在陷阱深度和大断层附近。在这项研究中,我们使用结构和地层数据识别和预测有限公司2和烃气藏主要深大断裂附近。为了研究有限公司2积累的主要深大断裂Ying-Qiong盆地(YQB),我们量化这一领域的碳足迹分析1号错,2号断层,邻气藏。利用三维地震资料和地球化学数据,我们确定断层结构如何影响环境有限公司2浓缩在一个给定的错。我们的结果表明,LD10和BD19气藏无机高有限公司2内容,而HK29气藏低有机食品有限公司2内容。根据我们的分析,我们得出这样的结论:气源,断层活动,和故障结构控制有限公司2积累在地下一层。虽然幔源火山无机有限公司2分散向上主断层当给定故障是独立的(即。,it lacks secondary faults), the absence of additional vertical migration channels largely prevents the CO2从旅行向上通过厚泥岩盖层和收集在浅陷阱。这些浅陷阱通常由浅有机食品有限公司2来源。然而,平行向前fault-step结构,如二级故障,可以运输气体产生更深的来源(如有限公司2由基底灰岩)浅的深度。如果深断层的顶壁有许多分支次生断层,这些断层相交作为渠道,使幔源有限公司2旅游垂直成浅层。

1。介绍

有限公司2气藏主要在或接近底辟形成结构,(1- - - - - -5],深大断层[6),上部地层火山岩(7- - - - - -10),在ultrashallow沉积砂岩(11]。

一个共同的公司2浓缩区进行含油气盆地,减少大型深大断裂(12- - - - - -16]。因为这些大的缺点可以遍历大多数岩石层,他们促进公司的形成2通过脱气气藏,上升,和幔源材料的迁移12]。有限公司2水库也可能形成在陷阱深大断层附近碳酸盐岩在pre-Cenozoic单位分解温度大于550°C (17]。

在中国,公司2气藏通常位于裂谷盆地和大陆架边缘盆地的东中国海和南海北部[8,18]。通过调查故障的发展浅层次的岩浆和火山岩石和收集井眼钻井数据,很多工作(16,18,19)已经完成减少公司的风险2探索通过确定公司的地方2水库位于主要断层。在大型深断裂带,可以推断储层的类型(即。碳氢化合物和/或有限公司2水库)和迁移通道,断层带中通过分析气体源,断层活动,断层组合。

我们选择两个又大又深的缺点在南海西北部,1号断层在莺歌海盆地(YGHB),和2号断层在琼东南盆地(QDNB),作为我们的研究领域。几家公司2气藏被发现在这些断层的挂墙(20.- - - - - -23]。的有限公司2BD19气藏在东部的2号断裂带起源于地幔,而LD10气藏中天然气的南部1号断裂带是由地幔和地壳来源的混合物(20.,21,23,24]。

尽管在这个领域所取得的进展,生产和积累机制的确切性质的有限公司2附近不同的深层断层结构还不是很限制。此外,许多因素会影响这些过程,包括复杂的可能性(即天然气来源。,mantle source vs. shell source and inorganic vs. organic source), the fault activity history, and the fault structure. To address this uncertainty, we use gas composition data, carbon isotope data, and fault characteristics to determine the CO21号走滑的浓缩的YGHB和东部部分QDNB 2号断层。

2。地质背景

2.1。结构配置

YGHB(面积 )是一个新生代走滑伸展盆地位于南海西北部的被动大陆边缘(图1(一))25]。二级构造单元包括Yingdong斜率、Yingxi斜率,Lingao隆起,中央抑郁(图1(b))。1号断层,红河断层系统的延伸,是一个大型断层控制的走滑运动YGHB [26- - - - - -28]。以前的工作表明,最大的左旋走滑运动在这个错误发生在~ 30-20 Ma。马~ 15后,此错误转换成右旋走滑断层;在其整个历史中,这个断层走滑运动经历了500公里(26,29日]。马从15岁到现在,1号断层控制了莺歌海凹陷的发展。一个典型half-graben结构YGHB北部的形成,导致一个重要的发展断层落差挂墙上的1号断层(图2)。1号断层附近的拉伸和扭转的行动创造了一个外延fault-step结构在南部盆地的一部分。


图1
研究区域的地图。(一)研究区域的地理位置。(b)结构部门,部分和气田/ Qiondongnan和莺歌海盆地的池。DF-g:东方气藏,LD-g:乐东气藏,气藏YCH-g:崖城。

图2
Ying-Qiong盆地地震部分。盆地位置如图1。

QDNB是典型的新生代伸展盆地,位于YGHB旁边14]。主要的二级结构单元在盆地北部包括抑郁症、中央抑郁,和南部隆起(30.]。中央萧条区包括5个凹陷(图1(b)):乐东凹陷,陵水凹陷,Songnan凹陷,Baodao凹陷,Changchang凹陷。2号断层是一个很大的地下室decollement-type正断层控制的发展中央萧条区(图2)。挂墙的深水的水深1000 - 2600米[31日]。由于南海区块的发展(27,32迅速,地壳变薄(33)2号断层抑郁症继续传播。重力和速度数据显示,二号断层延伸到下地壳(图2)[12,34- - - - - -36]。

2.2。形成、来源和储盖组合

YQB包含完整的套件的新生代沉积物(图3):始新世沉积,下第三系崖城和陵水的形成;中新世三亚梅山,Huangliu,莺歌海的形成;和相应的第四纪和新第三纪地层(37]。然而,pre-Cenozoic地下室YGHB代表印度支那板块和欧亚板块之间的缝合。一个海洋碳酸盐岩地层沉积变质基底岩石(38];的有限公司2生成的碳酸盐岩地层损害了附近的烃类气藏底辟年代不同程度(35,36]。的两套主要烃源岩在YQB medium-deep始新世湖相泥岩与浅三亚海洋钙质泥岩和粉砂岩的形成。还有几套储盖组合的渐新世陵水形成,三亚的形成,成员1梅山的形成,Huangliu形成,莺歌海形成和第四纪乐东形成(图3)。


图3
广义莺歌海和琼东南盆地的地层柱状图(21]。
2.3。天然气储层

八大-中型的气田Ying-Qiong盆地已发现,总天然气探明储量6000亿立方米以上27,39- - - - - -41]。在这项研究中,我们讨论了HK29气藏(三亚)形成,在LD10气藏(Huangliu和梅山地层)的顶壁1号错,和BD19气藏(陵水形成)的顶壁二号断层。这些气藏是优良的天然实验室,研究主要断层带影响有限2在这些水库积累。

3所示。数据和方法

从九井数据集包括地球化学数据和三维地震数据收集Yingdong斜率和Baodao凹陷。从三个气藏地球化学数据如表所示1;这个地球化学数据集,包括三年的钻井数据从HK29 LD10气田和早期钻井数据和BD19气藏,是出版数据的组合(22)和新数据。

表1
夹杂物的取样位置和描述三个气藏。

气体样品使用惠普5890 II型气相色谱仪进行分析。我们进行了稳定碳同位素分析类似报道Schoell [42),温家宝和沈43甲烷],C2 +气态的碳氢化合物,和有限公司2。的δ13C值是每毫升为单位(%)。基于PDB标准,我们的分析精度±0.02‰(21]。

气体的同位素分析样品确定有限公司2在本质上是有机或无机的来源。地震数据的提供有价值的信息结构和三种不同含气构造地层学的地区。通过分析地震数据和地球化学数据,我们确定公司2积累是影响水库的充电时间,断层活动,和其他构造和储层特性。

我们观察和记录流体包裹体使用德国徕卡DM 4500 p偏振荧光显微镜;这些夹杂物的温度测量与LINKAM THMS-G600 microcooling和加热平台,由LINKAM科学控制路由器32软件包。在我们的分析中,温度增加或减少的速度0.1 -15°C /分钟。一旦包含薄片的夹杂物,我们选择了气液两相盐水流体包裹体和有机包裹体均一化温度测量样品。通常情况下,超过15夹杂物在每个样品测定。

地震数据显示的双向旅游时间在秒。时间迁移量的频率Yingdong斜率范围从10赫兹至40赫兹,和估计的垂直分辨率数据~ 15-50 m。时间迁移量的频率BD19水库范围从20 Hz 60赫兹,和估计的垂直分辨率数据~ 10-45 m。使用GeoFrame软件包,我们进行地震资料解释,计算了垂直断层位移,并确定相关的断层组合模式。断层活动速率(远),它反映了一个特定区域的地震活动强度,计算了使用垂直断层落差。基于地层沉降的观测时间间隔提供独立约束高断层活动时期,我们认为这两个盆地经历了连续沉降没有构造反转。

4所示。结果

4.1。有限公司2含量天然气

如表所示2,HK29气藏位于北部斜坡区YGHB主要由碳氢化合物气体,与有限公司2内容为3.09 -8.86%,N2含量4.08 - -17.04%。的有限公司2LD10气田内容一致的不如HK29储层中发现的值;在这里,公司2内容范围从0.52%到62.17%。这些公司2与杨的价值观是一致的(22]。在LD10气藏,有限公司2Huangliu内容形成相对较低(0.52 - -22.43%),而有限公司2内容在梅山形成几乎总是超过47.36%。因此,大部分的有限公司2在LD10气藏由梅山的形成。同样,公司2BD19气藏中的天然气含量超过80%;在这个水库中,先前的研究发现,最大的公司2含量达到97.6% (20.]。

表2
化学和碳同位素组成在三气藏天然气的生成。
4.2。同位素组成和来源的有限公司2气体

给定源有限公司2可以通过检查样品的碳同位素组成。一般来说,轻碳同位素浓缩更大的程度有机食品有限公司2比无机有限公司2。此外,在典型的有明显的差异δ13C值有机食品有限公司2(30‰−−10‰)和无机有限公司2(−8‰至3‰)8,42- - - - - -44]。如果δ13C值下降的范围10‰−−8‰,那么有限公司2有一个混合血统。

基于这些已知的δ13C范围,我们得出这样的结论:有限公司2的HK29气藏δ13C值−−25.01‰的13.67‰,有机起源(图4)。天然气样本Huangliu形成LD10水库(天然气有限公司2体积的0.5% - -7.5%),有限公司2δ13C值−−11.83‰的18.08‰,也由一个有机来源(37)(图4)。然而,对LD10样本与天然气有限公司2量大于10%,δ13C公司2值(−7.20‰−0.71‰)表明,有限公司2在这些样本生成的无机源(图4)。


图4
公司的分类2在HK29 LD10, BD19气藏。

与δ13C公司2值从−5.06‰−3.85‰,我们推断有限公司2从陵水BD19气藏的形成也有无机来源。他等。45)表明,大部分的公司2大型深大断裂附近QDNB是由无机源,而有限公司2发现离深大断裂盆地的特点是相对较轻的有限公司2代表一个混合的有机-无机碳同位素来源。

4.3。填补公司的历史2

因为公司2是一个主要的挥发物中发现地质流体,形成公司吗2水库自己有些依赖于流体的性质(46]。的有限公司2充电时可以用盐水包裹体的均一化温度和埋葬时间;这些盐水包裹体作为有限公司的代理2夹杂物的有限公司2储层(47]。因此,公司的变化2形成均匀化温度随时间和充电那些公司的历史2样本。

如数据所示5和6均化温度的有限公司2夹杂物在梅山LD10气藏的形成介于150°C和160°C(图5(一个)),它对应于一个葬礼日期/收费日期~ 1.2 Ma(图6(a))。大量的碳氢化合物气体也在这个时期。三亚的夹杂物形成HK29气藏相对发达,与有限公司2包含均匀化温度从140°C到150°C(图5 (b))。根据三亚的埋藏史和热历史形成,我们得出这样的结论:充电时间只是2.0 Ma(图6(b))。均化温度的无机有限公司2夹杂物在BD19陵水形成砂岩气藏下降165°C - 190°C,而碳氢化合物气体盐水包裹体的均一化温度这个单位略有冷却器(130°C - 150°C)。这些温度对应于一个有限公司2气体的充电时间5 Ma和烃气17.5 -13毫安的充电时间。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
图5
均化温度的有限公司2夹杂物和烃包裹体(a)的盐水LD10气藏,HK29气藏(b)和(c) BD19气藏。

图6
埋葬LD10水库(a)的历史,HK29水库(b)和(c) BD19水库Ying-Qiong盆地。
4.4。断层结构

缺点是重要途径促进流体流动。我们将演示,断层结构决定HK29附近的流体流动的模式,LD10, BD19气藏。

4.1.1。独立的断层结构

样品的NE截面HK29气藏图所示7。最重要的特征揭示了这个截面是1号错,作为一个区域性走滑断层,削减垂直进入地下室。1号断层是一个独立的断层结构;没有分支断层发达挂墙的大断层带。


图7
的NE-oriented HK29气藏的地震剖面(L1)显示,1号断层是一个独立的断层结构,其中包含无分支故障挂墙上。部分位置如图1。我们的三维地震数据扩展7 s一样深。
10/24/11。向前Fault-Step结构

与断层结构附近发现HK29气藏,1号错的一部分位于靠近LD10气藏有向前fault-step结构(图8)。LD10水库,1号断层生长,形成两个basin-controlled错误决定的结构和淤积量挂墙上。在本节的挂墙,主要有许多面向二级断层平行于断层;总体而言,这一网络的故障结构创建一个错步向前。而我们的三维地震数据不延长过去7年代,从1号断层的特征和年龄在这个位置,我们推断二级断层延伸到地下室的材料。二级故障和主要的错,这两个初始裂谷时期形成的,控制的发展早第三纪断块坳陷。


图8
的SE-oriented LD10气藏的地震剖面(L2)显示,1号断层结构向前fault-step LD10气田附近。许多次要缺点挂壁,这是面向主要断层平行,延伸到地下室。部分位置如图1。我们的三维地震数据扩展7 s一样深。
4.4.3。分支断层结构(“ ”模式)

如图9的2号断层系统BD19 QDNB气藏的特点是许多分支断层。2号断层扩展深入地下室和控制挂墙结构的发展和沉淀。这里,二级分支断层,包括2 - 1号错,都靠近2号错。


图9
的SW-oriented BD19气藏的地震剖面(L3)显示,二号断层的特征是BD19地区的分支结构。有许多次要缺点挂壁靠近2号断层的主要部分。部分位置如图1。我们的三维地震数据扩展7 s一样深。

5。讨论

给定油藏的流体收费模式主要由流体来源、断层活动、断层结构模式。当填充陷阱,流体迁移沿着阻力最小的路径(48通过低渗透性地层),而不是慢慢地扩散。因为活动断裂通常作为深部流体迁移的最有效的途径(49,50断层活动强烈,有利于流体运动;当一个错误是不活跃的,流体流动停滞不前。

5.1。不同来源有限公司2气体

总结如表1和图4,HK29气田包含气体从一个有机来源。此外,埋藏历史表明,有机食品有限公司2在这个水库是可能的烃源岩热解生成的三亚的形成。的碳同位素值样本LD10气田表明,气体在储层有机-无机混合来源。我们确定了3他/4他比氦与高的天然气有限公司2内容。因为这3他/4他比( )远低于空气( ),我们得出结论,氦在这个水库是由地壳来源(37]。因此,我们推断出大量的有限公司2在这个水库是由快速热分解的钙质泥岩和梅山的基底碳酸盐和三亚的形成。

基于3他/4他的价值观 和 2.47到6.25 / Ra值,我们推断无机有限公司2在火山生成BD19气田地幔物质(24,44]。通过分析火山物质和周围的地层接触关系(即。许,T30不整合界面),et al。23)发现有火山活动Baodao萧条在东部QDNB ~ 5.5 Ma。因为火山岩不是在下面的地质演替的有限公司2气藏,很可能有限公司2在这个水库最初生成的火山岩浆,然后运送到陷阱沿深度的错。

5.2。断层活动之间的关系,断层结构和有限公司2充电模式

基于计算的活动率1号和2号出错,我们得出结论,最激烈的断层活动发生在32马和30 Ma(图10);在这个时期之外,断层活动相对较弱。


图10
垂直断层活动速率。因为T100-T80接口不包含在我们的大多数3 d地震资料,我们使用二维地震数据如图21号和2号断层附近计算断层的活动率在沉积期。因为故障F5不能确定在2 d地震数据,我们计算后F5断层活动速率马23使用三维地震数据。

活动的速度98米/ Ma在香港29日的1号断层在30-23马,有可能深无机有限公司2仍然沿着断层向上迁移。然而,由于断层活动速率下降(17米/ Ma)在三亚的沉积地层(23 - 15.5 Ma)、流体迁移停在马~ 10.5(数字2和10)。这个时间不与公司一致2充电时间2.0 Ma,我们估计使用包含同质化temperature-burial历史。这表明深无机有限公司2没有沿着断层带横向迁移到HK29气藏。HK29气藏包含有机食品有限公司2因为三亚形成YGHB含有钙质泥岩和钙质粉砂岩。这些岩石产生碳氢化合物气体和少量的有机食品有限公司2在成熟的高成熟阶段。因此,一些有机食品有限公司2没有来自深源和没有远迁移到积累在三亚形成砂体储层。

马在梅山地层沉积期间(15.5 - -10.5),1号断层的活动频率附近LD10气藏是不到10米/马;通过5.5 Ma,活动完全停止了(数字8和10)。F5断层马停在15.5 - -10.5,F5断层的上覆地层断裂继续活动直到5.5 Ma,它提供了一个途径的垂直迁移深有机和无机有限公司2成浅深度(23]。从我们的结果包含同质化temperature-burial历史投影法表明,有限公司2LD10气藏的充电时间是1.2 Ma。以前的工作由杨et al。22)表明,无机有限公司2形成在陵水形成~ 15.5 Ma然后迁移到梅山的陷阱Huangliu形成1.2 Ma。有机食品有限公司2生成的三亚形成迁移到同样的陷阱,可能在打开故障由超压流体通路(22]。

与前面的两个缺点,二号断层的活动部分接近BD19气藏停在30 Ma。2号断层不断活跃,直到第四纪(图9)。在陵水的沉积地层,断层活动速率~ 90米/马;活动率下降到2 - 11米/马马马10.5和1.6之间。这个时间与我们公司的估计是一致的2充电时间的BD19气藏通过包含同质化temperature-burial历史投影方法。

故障模式发挥重要作用在流体迁移过程一般和垂直迁移的幔源有限公司2专门(16]。的差异这三个断层结构如图7- - - - - -9影响到公司2充电时间的三个水库(图11)。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
图11
不同的断层结构的影响天然气收费模式。(一)HK29气藏形成模型。(b) LD10气藏形成模型。(c) BD19气藏形成模型。

我们的分析的有限公司2内容、碳同位素值和HK29气藏的构造结构表明,该储层包含丰富的碳氢化合物气体和少量的有机食品有限公司2。我们发现这有限公司2三亚的形成中生成,是直接运送到这一层的砂体。因为地下室石灰岩是不堪重负的厚泥岩的始新世和崖城的形成,无机有限公司2生成的基底灰岩和火山活动不能运送到三亚没有二级断层的形成。因为三亚HK29气藏的形成在这一节中斜向上1号断层(图7),我们得出这样的结论:有限公司2沿着1号断层向上迁移(图11(a))。

丰富的幔源无机有限公司2在陵水BD19气藏的形成也与断层性质和结构有关。许多次要缺点挂墙上的二号断层创建一个“ “在地震剖面形状(16)(图9),已被证明是一个有效的方法促进迁移的液体较浅的深度(图11(c))。因此,分支断层作为二级渠道的垂直迁移深液体如采购有限公司2。分支断层增强断层的流体输送能力;部分流动引起的这些缺点也促进流体的水平分布。

正如前面所讨论的那样,LD10气藏的特征是一个向前fault-step地下室结构,包含多个深断层系统(图11(b))。基于1号断层的长度尺度在这个地区,我们认为两个主要故障和二级故障可以穿过整个为了进入深层地幔和下地壳中的灰岩层pre-Cenozoic地下室。

5.3。可能的气体渗流附近的大缺点

这三个断层结构产生三种不同的气体渗流模式附近的大缺点。

独立运行的1号断层附近HK29水库成为活动~ 10.5 Ma(图7)。结果,除了HK29段的1号错,深层天然气不能通过极厚盖层迁移到浅挂墙的水库在大多数区域断层的一部分;因此,这里没有流体泄漏发生。HK29附近的部分的1号错,然而,泄漏模式如图11(一)表明,少量的碳氢化合物气体和大量的有限公司2,生成的过程在pre-Paleogene石灰岩和地幔,迁移到较浅的深度。气相不利于高纯甲烷水合物的形成。此外,主要断层停止活动的约10.5马;因此,没有流体通路的流体可以渗透到海底。

向前一步结构的1号出错LD10水库产生许多次生断层附近平行斜向盆地和罢工的主要断层(图8)。二级以上缺点,许多当地紧张骨折之前创建的左旋走滑过程形成10.5 Ma。这些骨折被拉长,重新激活后期流体超压。当地紧张骨折,连接到layer-bound断层在浅地层51,52),作为主要垂直在盆地的斜坡区油气渗流路径51]。

正在进行的地震活动经验丰富的分支断层结构BD19水库附近的2号断层系统(图9)导致骨折和天然气盆地的烟囱;垂直细长的缺点或骨折经常开发以上这些缺点(早些时候53]。气烟囱上面,许多骨折穿过沉积物的薄层。大众运输存款(mtd)的特点是低振幅,不连续和混乱的倒影,和凹痕,通常开发的海底渗漏系统(54]。从2016年到2019年,广州海洋地质调查局Baodao凹陷上钻孔,收集了许多水合物样品(51]。经过仔细分析和评价这些钻井样品和额外的地质和地球物理数据,工人发现了一个大的水合物矿床附近。这项工作证实骨折、气烟囱,深大断裂,断块,和潜山结构是密切相关的气体来源BD19深断层附近;总而言之,这些特性形成一个完整的系统泄漏。

6。结论

根据我们的工作,我们已经到达以下结论:(1)有限公司2流体迁移是活跃在1号和2号深大断层Ying-Qiong盆地。我们专注于三个有限公司2水库:HK29水库,LD10水库,BD19水库。这三个公司2气藏有很大的不同。很少有有限公司2HK29气藏。有机食品有限公司2生成的三亚在大约2.0 Ma形成充满陷阱。LD10和BD19气藏都有很高的公司2内容。LD10气藏,其中包含有机和无机的混合物2,被指控在马~ 1.2。的有限公司2在这个水库主要来自热分解的钙质泥岩和碳酸盐深地下室。BD19气藏,其中包含无机有限公司2来自火山地幔物质,指控马~ 5.5(2)公司的积累2在给定的储层是由气体来源,断层活动,断层结构。在缺乏次要缺点,很难深入有机食品有限公司2垂直迁移通过地下室石灰岩覆盖着厚的泥岩盖层。然而,它是可能的无机有限公司2驱散沿着主要故障;因此,只有浅浅地采购有限公司2可以运送到附近的陷阱。远期fault-step结构产生许多二级分支断层能够运输的气体,如有限公司2由石灰岩,浅陷阱。大型深大断裂主要运输幔源有限公司2沿着断层向上。如果分支断层了挂在墙上的主要断层,这些断层相交深主要故障” ”形状。主要和分支断层作为渠道,允许幔源有限公司2垂直流到浅层次(3)除了三个断层结构描述在这项研究中,有许多缺点和地层组合,可以促进油气储层的流体流动和发展。深入审查结构和地层控制有限公司2水库将帮助工人降低勘探风险,成功地预测油气储层的位置

数据可用性

地球化学数据的一部分从爱思唯尔的网站上可以下载。本文命名起源和迁移模式在L气田的天然气,莺歌海凹陷东斜坡,中国。另一部分数据在数据库中可以找到的中海油湛江实验中心。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究是财务支持的广东非常规能源工程技术研究中心(没有。GF2018A011),教育的创新项目委员会中国广东省(2020 ktscx084),和中国的国家关键技术研究与开发项目“13日五年计划”期间(2016号zx05024 - 002)。我们也感谢中海油有限公司湛江,提供我们以前公布的数据访问有关这个话题。