天然气勘探

莺歌海盆地东方区海底扇勘探开发可视化剖析

  • 宋瑞有 ,
  • 裴健翔 ,
  • 王立锋 ,
  • 覃利娟 ,
  • 罗威
展开
  • 中海石油(中国)有限公司海南分公司,海南 海口 570312

宋瑞有(1980-),男,山东诸城人,高级工程师,主要从事石油天然气勘探研究. E-mail:.

收稿日期: 2023-08-04

  修回日期: 2023-10-26

  网络出版日期: 2023-12-13

Visualization analysis of exploration and development of the submarine fan in Dongfang area of Yinggehai Basin

  • Ruiyou SONG ,
  • Jianxiang PEI ,
  • Lifeng WANG ,
  • Lijuan QIN ,
  • Wei LUO
Expand
  • Hainan Branch of China National Offshore Oil Corporation Ltd. ,Haikou 570312,China

Received date: 2023-08-04

  Revised date: 2023-10-26

  Online published: 2023-12-13

Supported by

The China National Science and Technology Major Project(KJGG2022-0404)

摘要

南海西北部的莺歌海盆地东方区黄流组有一套大型复合海底扇体系,该扇体分布广、朵叶多,且受高温超压、多物源交会、水道冲刷改造及底辟活动的影响,多期次叠置发育、沉积构型杂乱,地震反射结构复杂,储层评价研究困难重重。从地质模式出发,基于三维可视化技术,多尺度从千米级至米级逐步递进解剖该大型海底扇,用相干、切片、子体雕刻、地震属性及古地貌等技术集成分析描绘该大型海底扇,研究其构造和结构,依次逐级刻画出区域振幅异常体、大型地质体海底扇、朵叶或水道、砂体、气组的空间形态,并雕刻单砂体,预测储层,检测烃类。最终在海底扇中梳理出4期11个朵叶砂体,并在开发阶段对砂体构型和气组空间展布特征做进一步精细研究,结合地质规律综合分析,对该海底扇体系取得多尺度全方位的认识,从勘探到开发全过程,有效评价了该复合扇体系的储层展布特征,钻井证实发现大气田并顺利开发。该三维可视化多尺度剖析技术对复杂地质体的研究具有广阔的应用前景。

本文引用格式

宋瑞有 , 裴健翔 , 王立锋 , 覃利娟 , 罗威 . 莺歌海盆地东方区海底扇勘探开发可视化剖析[J]. 天然气地球科学, 2023 , 34(12) : 2172 -2183 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2023.10.019

Abstract

The Huangliu Formation in Dongfang area of the Yinggehai Basin in the northwest of the South China Sea has a large composite submarine fan system, which is widely distributed and has many lobes. Under the influence of high temperature and overpressure, multiple source intersections, channel erosion and alteration, and diapir activity, in the development of multi-stage superimposition, chaotic sedimentary configuration and complex seismic reflection structure make it difficult to evaluate the reservoir. Starting from the geological model and based on 3D visualization technology, the large-scale submarine fan is anatomized step by step from macro to micro in multi temporal and spatial scales. The large-scale submarine fan is described by integrated analysis of coherence, slicing, sub body carving, seismic attributes, paleogeomorphology and other technologies, and its structure are studied. Regional amplitude anomaly bodies, large-scale geological submarine fans, lobes or channels, sand bodies, gas formations are depicted step by step, and single sand bodies are carved reservoir prediction and hydrocarbon detection, etc. Finally, 11 lobed sand bodies in the four stages of the submarine fan were identified, and further detailed research was conducted on the sand body configuration and gas formations during the development stage. Combined with comprehensive analysis of geological laws, a comprehensive understanding of the multi-scale and comprehensive aspects of the submarine fan system was obtained. From exploration to development stages, the reservoirs of the composite fan system were effectively evaluated, and drilling confirmed the discovery of large gas fields and smooth development. The 3D visualization technology has broad application prospects for the analysis of complex geological bodies by breaking them into parts.

0 引言

南海西北部陆缘的莺歌海盆地油气资源丰富,盆地北部的东方区是重要的天然气产区,20世纪90年代在浅层发现了D1-1底辟气田,2010年又先后在中深层的底辟翼部发现了探明储量超千亿方的D13-1、D13-2两个大气田,中深层2个气田均发现于新近系黄流组的一套大型浅海复合海底扇体系。该大型海底扇沉积作用复杂、扇体的次级朵叶交互叠置,又被内部后期水道复杂化,扇体非均质性强,储层及天然气分布复杂,利用常规勘探手段进行扇体的规模、期次及储层研究困难重重。2015年、2020年D13-1、D13-2气田相继投产,从初期勘探以来,研究人员对该海底扇体系的沉积模式和储层物性进行了大量研究1,从区域地质演化2、海底扇沉积模式及机理3-4、沉积层序特征5到砂体刻画6、储层物性特征7等均有研究,研究成果有效指导了对该复合扇体的勘探开发,但多是偏地质成果的分析,对海底扇的剖析研究和储层各尺度的展布特征落实的技术方法和过程缺少阐述,笔者在勘探开发全过程结合三维可视化技术对该海底扇储层进行了多尺度剖析表征。
三维可视化技术可提供直观、交互的可视化环境,能形象、客观、多角度认识复杂地质体。针对勘探开发全过程各阶段不同复杂地质体实际情况,分析设计合理研究流程,笔者用三维可视化技术多尺度逐级解剖、雕刻莺歌海盆地东方中深层的海底扇复合体取得了很好的效果。用三维可视化技术结合相干技术描绘底辟;用三维可视化多技术融合多尺度剖析黄流组的大型海底扇体系,研究评价储层空间展布和分布格局;用三维可视化技术研究气藏数值模拟、砂体构型及连通性、气水关系、靶点及井轨迹设计、钻井监控等,多尺度全方位认识该海底扇体系,有效指导勘探开发。

1 区域地质概况

南海处于太平洋、印澳、欧亚板块交会处,是东亚大陆最大的边缘海,南海西北部的莺歌海盆地是在印支板块与华南板块缝合线上发育的新生代沉积盆地,盆地整体呈NW—SE走向,西接昆嵩隆起,东邻海南隆起,受红河断裂走滑与南海扩张双重作用影响,多物源体系、快速沉降充填、高温高压以及大规模的泥—流体底辟活动是莺歌海盆地最鲜明的地质特征,这些特征也使得盆地中有大量的底辟、多期次水道群、复合扇体大型地质体等复杂构造。莺歌海盆地沉积了厚层古近系和新近系,盆地腹地北部的东方区中新世晚期的黄流组一段发育了一套大型海底扇复合体系,是本文研究的目标区(图1)。研究区是重要的油气产区,钻井、地震等资料研究表明,黄流组一段海底扇是邻近莺西斜坡的盆内坡折带所控制的重力流海底扇沉积,发育向D1-1底辟构造翼部上超尖灭的构造—岩性圈闭8,扇体内水道砂分布广、厚度大、物性优。东方区西物源扇体前缘的砂体多深入到海相泥岩内部,周边被泥岩所包裹、形成有利的岩性圈闭。
图1 莺歌海盆地位置及充填序列

Fig.1 Location and sequence filling succession of Yinggehai Basin

2 三维可视化技术

三维可视化是计算机图形学的重要应用领域,可视化是将复杂抽象的大量空间信息数据转换成图形图像等视觉信息(颜色、形状、纹理、密度、透明度等),直观、形象、多维、动态地在屏幕上显示出来。三维可视化是用于显示描述和理解地质现象特征的一种工具,它既是一种解释工具,也是一种成果表达工具。长期以来,由于难于实现地质体的三维立体表达,技术人员通常使用一维和二维图形相结合表达三维地质体,缺少高程的立体表达,层位起伏变化直观性差,层序关系模糊,要通过想象才能形成空间形态。三维可视化技术始于20世纪80年代后期,该技术的应用因计算机硬件条件的限制受到了一定制约,90年代中期以后该技术才日趋成熟,逐渐成为一种全新的地震解释技术9。三维可视化技术的基本功能是对点、线、面、体的立体显示、多维度观察和通过对地震数据作运算并调整透明度的原理透视研究,感兴趣的目标或地质现象被采样分割成上百万个组成数据块的被称为体元的小立方体(图2),体元是地震数据体的规则采样,每一个数据样点都被转化为一个体元,每个体元具有特定的属性值(如振幅、相干值、波阻抗、速度等)和T0值,载有用户定义的代表一个属性范围的颜色值,和能控制体元透明度参数的变量,通过调节介于0和1之间的透明度曲线来控制显示体元及其透明程度,实现突出显示某一部分数据体的目的。三维可视化技术可以从任意角度观察、分析并解释三维数据体,通过调节显示颜色、属性值范围、透明度以及光线照射方向等控制选项,可以改善视觉效果,突出异常目标,观察数据体的表面特征,透视数据体的内部结构,便于进行目标显示和数据分析,确定构造特征和储层的发育分布规律。
图2 三维可视化技术的基本原理

Fig.2 Principle chart of 3-D visualization technique

三维可视化技术直观性、交互性好,可进行多样化的人机互动浏览操作,可以动画方式表达地质现象的时空演化过程,可矢量图形、栅格图形、三维模型等多类型多专题信息的集成叠加显示,还可实现全三维地震资料解释,包括子体雕刻、种子点体追踪、层位自动拾取、利用面块切片和薄块解释技术进行构造解释,利用解释层位和断层建立构造框架实体模型,通过沿层雕刻技术并结合其他属性资料进行构造分析和地质评价,可利用振幅属性反演等信息,进行储层、沉积相、含油气性等方面的研究。三维可视化技术可以灵活结合常规技术应用,达到常规手段难以实现的显著效果。

3 东方区海底扇勘探开发全生命周期多尺度解剖

莺歌海盆地东方区在黄流组一段低位体系域发育时期处在东西物源交会处10,东方区底辟构造的西翼西物源沉积了一套规模较大的海底扇体系。该扇体分布广、朵叶多,且受高温超压、埋藏深、多物源交会、水道冲刷改造及底辟活动的影响,扇体多期次迁移叠置发育、沉积构型杂乱,地震反射结构复杂,储层评价研究难点多。问题主要在于底辟模糊带与扇体的分布特征和空间关系及对成藏影响不清,海底扇分多少个朵叶、多少套砂、朵叶发育的先后次序及空间叠置关系难以落实,发育期次及各期次的形态和方向、沉积过程中扇体在空间上怎样迁移摆动、后期水道改造等因素怎样影响储层及成藏难以厘清,砂体连通性、气组关系、气水界面难以确定。

3.1 三维可视化技术识别底辟裂隙输导体系

底辟是莺歌海盆地非常独特的地质现象,底辟深部的泥页岩是很好的烃源岩,底辟活动为天然气纵向运移开辟了通道,泥底辟发育演化中所形成的伴生构造是油气聚集的有利场所11-12。D1-1构造是大型泥底辟构造,其构造特征与泥底辟活动密切相关,底辟活动派生的断层、裂隙是油气运移通道13,然而密集裂隙的存在导致底辟在地震剖面上成像模糊且边界是渐变的[图3(a)],这使得我们很难刻画其空间形态,底辟活动时形成的裂隙由于地震分辨率问题也无法在剖面上看到。地震相干体技术在1995年SEG年会上被正式提出,相干体是在三维地震数据体中,求每一样点处上下小时窗内分析点所在道与相邻道地震属性(如波形、振幅、频率、相位等)的相似程度,把数据相干性处理运算结果赋予时窗中心样点,形成一个表征相干性的三维数据体14。该技术能揭示波场的空间变化情况,突出强调数据不相关性,反映不连续性,能更尖锐清晰地反映断层和地层的突变现象,适用于解释断层和确定岩性异常体边界。底辟裂隙的存在会导致地震波反射特征的改变,而这些改变会破坏地震资料的连续性,在相干体上会产生一个明显的低值区,通过融合三维可视化的立体显示和透视功能与相干体技术,可以有效识别裂隙15,清晰地显示裂隙发育带的空间形态与展布规律[图3(b)],并分析裂隙发育带与油气藏的接触关系。
图3 莺歌海盆地D1-1底辟剖面及空间展布特征

(a)地震剖面特征; (b)空间展布形态

Fig.3 Profile and spatial distribution characteristics of D1-1 diapir in Yinggehai Basin

将东方区的相干体进行三维可视化镂空,可以形象真实地描绘出D1-1、D29-1底辟,清晰地看到裂隙的发育范围,可以任意角度观察了解底辟整体形态,分析其活动规律,结合区域层位及东方黄流组一段海底扇及围区的砂体边界进行三维可视化研究(图4),底辟模糊带与扇体的分布特征和空间关系清晰,可有效分析研究底辟对海底扇成藏的影响控制。
图4 东方区相干体镂空与层位三维可视化

(a) 砂体与底辟关系;(b)底辟空间分布特征

Fig.4 The coherent body hollowing and layers 3D visualization in Dongfang area

东方底辟区的断层主要集中在底辟的核部,主要断层的延伸方向为近南北向,都是后期因泥底辟活动引起的,对沉积没有控制作用;东方海底扇主体位于底辟构造外围,其下部存在沟通深部高压、高成熟烃源岩的裂隙系统,不同于分布于底辟背斜正上方、构造定型及天然气聚集受控于晚期底辟活动的底辟背斜构造,东方海底扇为分布于底辟背斜翼部、外围甚至向斜底部的岩性圈闭,其圈闭形成早,气藏形成受底辟构造控制弱,但底辟翼部伴生的微裂隙成为海底扇的有利输导体系16

3.2 三维可视化技术剖析勘探东方区黄流组海底扇

针对具有快速沉降、巨厚、富泥特征的莺歌海盆地,运用层序地层沉积相分析技术在盆地中心寻找大型储集体,在东方区地震资料的中深层黄流组一段发现大范围的振幅异常体。重矿组合物源体系分析研究表明黄流组一段(T30—T31)低位体系域发育时期东方区位于越南东部与海南岛东西双重物源的沉积交会处,研究发现,在D1-1底辟构造西翼发育一套大型丘状中强振幅扇体,根据区域层序与地震相特征认为是与西边越南蓝江有关的一套规模较大的海底扇,扇体由西向东超覆到底辟的翼部,总面积近2 000 km2。物源和沉积中心是海底扇沉积的基础,海平面大幅下降和坡折是海底扇发育的关键17-18,古地貌影响沉积体的类型、规模及其展布特征19-20,经古地貌恢复及源—汇系统分析研究,三维可视化的古地貌图上可看到东方区黄一段沉积时期有物源区、坡折、沟谷(图5),具备发育大型储集体的环境。研究得出海底扇的地质模式,东方区西侧中型河流蓝江携带来自昆嵩隆起的优质物源,经历长距离搬运,碎屑物质自盆地短轴方向注入,经区域构造事件触发,断裂转换带(一级坡折带)控制发育了低位三角洲,并在挠曲坡折带(二级坡折带)控制下沉积了该海底扇21。扇体上覆优质浅海相泥岩,储盖配置好,但海底扇多期次发育演化,水道朵叶迁移、叠置,扇体储层分析研究困难。
图5 莺歌海盆地东方区黄流组一段古地貌

Fig.5 Paleogeomorphological map of the first section of Huangliu Formation in Dongfang area of Yinggehai Basin

东方区有高质量的三维地震资料,东方中深层黄流组储层之上为大套泥,地震弱反射,而储层为强反射,地质体振幅属性异常明显,这种浅海泥包砂沉积环境非常适用三维可视化技术,可用三维地震资料对该海底扇复合体进行逐级解剖,并在此基础上进行精细的砂体刻画、储层预测和烃类检测,整体评价该海底扇体系。从地质模式出发,利用三维可视化技术多时空尺度从宏观到微观逐步递进解剖该大型海底扇。首先刻画出区域振幅异常体,通过三维可视化的切片显示、透明显示等多种显示方式进行地震资料的快速扫描和浏览,熟悉资料情况、大致了解研究区内异常展布、目标构造及断裂系统的基本特征,将东方区三维数据体三维可视化镂空可以得到整个数据中的振幅异常体[图6(a)],但区域振幅异常体里面有东物源的砂体,笔者想要的是西物源海底扇,所以需要将西物源从整个数据异常体中分离刻画出来。“雕刻” 就是将反映地质特征的部分地震数据从整个数据体中分离出来的过程, 应用三维可视化子体雕刻技术将西物源大型地质体海底扇整体剥离出来[图6(b)]。区分了东西物源,西物源海底扇仍可再解剖,继续缩小尺度,缩小范围三维可视化镂空D29-1底辟西区地震体,可看到清晰的朵叶形态,朵叶体通常发育在水道末端,沉积物由于水道限制性环境的消失而向周围发散状铺开形成朵状沉积体22,用子体雕刻技术刻画出朵叶的包络(图7)。可以看到朵叶中不止一套砂,再继续缩小尺度,用拟等时切片技术把单砂体剥离出来,那么叠在一起的2套砂就分别刻画出来了,下面的是朵叶中的早期发育的以前缘决口扇为主体的T30-A5砂体,其主水道较直,反映流体密度较大,为高密度浊流,砂体低部位分支水道极为发育,主水道和部分分支水道侵蚀较深,为后期的继承性水道发育创造堤岸条件;上面的是该朵叶中的晚期堤成水道成因的浊积水道T30-A4砂体,其主要沉积区砂体厚度大且没有明显扇形分布,由于水道内沉积的砂岩与水道外细粒沉积差异压实导致沉积厚的部位砂顶凸起(图8)。用同样的方法,精细刻画出海底扇中的每一套砂,共雕刻解释出11个朵叶砂体(图9),逐级理清了砂体分布,堆叠在一起的11个朵叶砂体由西往东撒开,呈现“西侧窄而厚,东侧宽而薄”的特征,与古构造、钻孔资料中的重矿、同位素研究的“西物源”观点吻合23
图6 东方区黄流组地震三维可视化镂空及子体雕刻

(a)区域振幅异常体;(b)海底扇雕刻;(c)海底扇与底辟构造空间关系

Fig.6 3D visualization of seismic hollowing and sub body carving of Huangliu Formation in Dongfang area

图7 东方区黄流组海底扇D29-1底辟西翼朵叶

(a)海底扇D29-1底辟西翼部分;(b)朵叶体包络

Fig.7 The leaf on west wing of D29-1 diapir of submarine fan of Huangliu Formation in Dongfang area

图8 拟等时切片技术刻画砂体

(a)地震剖面;(b)T30-A4沿层切片;(c)T30-A5沿层切片

Fig.8 Characterization of sand bodies using quasi isochronous slicing technique

图9 东方区黄流组海底扇朵叶展布特征

Fig.9 Characteristics of leafs distribution of Huangliu Formation in Dongfang area

源自蓝江三角洲的海底扇复合体呈多个纵横向叠置的海底扇朵体由西往东延伸至D1-1和D29-1底辟构造区,每个独立或叠置的海底扇都具有成藏的可能。地震相和沉积相及钻井明确了东方区黄流组一段大型海底扇储层的发育及后期改造规律,顺朵叶方向见大型楔状体,砂体向远端逐渐减薄并渐变成泥岩,储层总的规律向远端变薄或相变为互层,局部规律为主水道、分支水道附近分布好储层且伴有振幅异常。海底扇沉积过程中随着碎屑流能量自下而上逐渐变小,纵向发育“薄层浊积岩相—厚层浊积岩相—泥质粉砂岩相”的重力流沉积岩相组合,代表沉积卸载带下切充填的“厚层浊积岩相”控制“甜点”发育,“甜点”分布于大、厚、宽的浊积主水道部位。三维可视化与多属性切片技术融合,精细识别和雕刻了海底扇内水道1,为寻找厚层甜点储层提供依据。在三维地震资料基础上,结合东方黄流组海底扇沉积微相及海底扇内部各朵叶体的主水道、分支水道、天然堤及漫溢沉积的分布规律,以精细的砂体底面解释为基础,制作倾角、方位角、方差、厚度等多属性融合的地震拟等时切片,从切片中解读沉积微相信息并重新展开更精细的地震解释,再重新按新层位约束生成新一轮的地震切片,如此多次迭代反馈形成多属性融合的地震切片,极大地提高了对中深层在现有地震分辨率条件下水道识别的精度,成功识别水道并以水道为线索研究砂体分布,明确了扇体内寻找优质储层的方向,落实了优质、厚层储层的分布,找到了甜点储层,有效指导了勘探。

3.3 三维可视化技术研究开发东方区海底扇

从盆地背景及地震相的大尺度、砂体内部构造的中尺度到储层参数预测的小尺度,三维可视化技术由大局到细节多尺度参与了东方区海底扇的勘探开发。包括从勘探的地震相识别、构造及砂体解释、气层识别到开发的气组及微构造解释、储层描述、储层参数预测、流体分布等工作。在油气的勘探开发全过程中,勘探阶段在圈闭的较高部位钻预探井了解有无油气的存在,预探井发现油气后向外扩大布井范围,钻一定数量的评价井了解含油气的边界、油气田的大小,搞清了油气田的范围以后则要按一定距离部署生产井(或称开发井),将油气田投入生产开发。东方区黄一段海底扇上已经发现D13-1和D13-2两个大气田,依据砂体的接触关系将所有气层划分成了上面的I气组和下面的II气组(图10)。在气层层位解释时,首先使用三维可视化体追踪方法进行顶底界面的追踪,追踪出大致含气范围,再在体追踪基础上结合解释人员对微构造的认识进行人工修改,得到最终气组解释结果。结合气组的沉积微古地貌三维可视化图(图11)判断物源方向、描述储层24,早期过路区储层规模小、海底扇主体区储层规模大、远端沉积区物性差。
图10 东方区黄流组海底扇气组展布特征

Fig.10 Distribution characteristics of submarine fan gas formations of Huangliu Formation in Dongfang area

图11 D13-2气田微古地貌与属性叠合图

Fig.11 Micropaleogeomorphology and attribute overlay map of D13-2 Gas Field

开发井在连续强振幅含气范围钻遇不同气水界面,原预测纯气区钻遇含气水层,证实东方区储层构型及气水分布复杂,储层研究精度不够,海底扇储层砂体分布复杂、储层非均质性强、气水模式矛盾。用地震波形横向变化的相控思想的波形指示反演技术进一步细化气组,结合三维可视化技术,精细刻画出单砂体分布边界、分析储层砂体内部构型及连通性、气组叠置关系、流体性质风险,针对部分砂体叠置连通处及中间发育的隔夹层,优化开发井的井位和井型,规避储层不连续及开发井见水风险,为气田开发调整提供指导,提升钻井成功率。对已钻井的储层进行岩石物理三维可视化分析(图12),得到可用于储层参数预测的弹性属性,结合地震正、反演运算出岩相、弹性属性、孔隙度、渗透率等三维模型体(图13),利用拟等时地震切片技术对不同数据体三维可视化沿层精细雕刻,可得到沿层的不同地震属性参数特征,为储层综合评价提供储层物性方面的依据,结合传统的沉积相剖面解释方法,确定物源、圈定沉积体边界、判别沉积体类型及分析沉积演化等,预测储层参数和流体分布,为开发实施方案的制定提供有用信息。
图12 扇体已钻井密度—体积模量—剪切模量交会图

Fig.12 Intersection diagram of fan drilled density and bulk modulus and shear modulus

图13 D13-1气田渗透率三维模型

Fig.13 3D permeability model of D13-1 Gas Field

南海莺歌海盆地是全球三大高温高压海域之一25,高温高压钻完井作业是公认的世界级难题。D13-2气田开发项目共设计34口开发井。相比于2015年投产的我国海上首个高温高压气田——D13-1气田,D13-2气田开发要动用的储量是前者4.71倍,开发井数是前者4.2倍,且储层更深,温度、压力更高。为提升气田产能,D13-2气田开发井的高温高压水平井的水平段长度达600 m,井深最大达5 461 m,且井斜更大、裸眼段更长。结合三维可视化技术与常规技术体系,不但可以细化气组、分析砂体连通性,而且可以建立速度体、精准预测储层压力26,有效指导开发井布井及靶点和钻井轨迹设计,提前做好风险预案,保证钻井精细操作、准确入砂,确保高温高压钻完井作业的安全高效和气田的经济开发。

4 讨论

通过三维可视化的相干技术、切片技术、子体雕刻技术、全三维层位拾取技术、地震属性技术及古地貌技术等化整为零多时空尺度从宏观到微观逐级解剖东方区大型海底扇体系,依次逐级刻画出区域振幅异常体、大型地质体海底扇、朵叶或水道、砂体,并对单砂体雕刻、储层预测和烃类检测、砂体连通性、流体分布等研究。结合地质演化规律、触发机制等讨论分析合理性,并总结获得对海底扇的新认识,理清海底扇的脉络、形态以及内部朵叶砂体的空间展布,既厘清海底扇整体格架,又对主要砂体储层进行精细分析,最终对海底扇赋存特征形成多尺度全方位的认识。综合分析梳理出的海底扇的11个朵叶砂体的叠置关系,观察各砂体展布形态,结合剖面和地质规律推断,最终认为:东方区中新统黄流组一段海底扇复合体位于莺歌海盆地中央底辟背斜构造带的西翼,呈W—E方向展布,是向东超覆在底辟背斜构造上的岩性圈闭,是多期重力流沉积空间叠合的产物。莺歌海盆地黄流组沉积时期属于浅海背景陆架内盆地,构造活动较弱,研究区扇体为水退期的蓝江物源三角洲沉积物继承性搬运,在莺西斜坡的坡折带滑塌至盆地底部形成的海底扇沉积27
由于受古地形、物源供给、沉积期次、水动力等因素影响,不同位置沉积砂体厚薄不一,储层非均质性强,砂体大小、分布及相互叠置样式、连通关系复杂。扇体内沉积发育水道、水道侧缘、朵体等微相28,不同期次朵体砂体、水道相互叠置或独立,结合钻井研究发现东方13区有朵体控砂、砂体控藏的特点。
为分析海底扇的期次、形态、迁移摆动方式以及内部朵叶砂体的接触关系,根据层序划分将海底扇划分为4套四级层序(图14),相对应的大型海底扇由自南东向北西依次退积的4期扇体组成(图15),又进一步细分为11个朵叶次级发育时期。扇体之间及海底扇内不同朵叶之间均有泥岩分隔,朵叶内单砂体圈闭控藏。朵叶代表沉积的主体,整体上扇体向北上超、向南切割地层,从南向北朵叶逐渐变年轻,越向北扇体越不发育。1号扇是发育最早的一期,位于D29-1底辟构造西翼,包含2期次级朵叶摆动沉积,早的朵叶位于底辟西翼低部位,晚期朵叶向底辟构造高部位迁移;2号扇沉积期,海底扇向北迁移,发育于底辟西翼与陆坡之间的凹谷部位,整体规模较小。3号扇包含6期(图16),为规模最大的一期,覆盖整个陆坡低部位与D1-1底辟西翼,构成了该研究区海底扇沉积的主体。整体来看,朵叶是逐渐从西向东往D1-1底辟高部位超覆的,直到底辟上部。4号扇仅包含1期朵叶,海底扇朵叶向3号扇的西北角萎缩,规模最小,标志着海底扇发育的终结。4期扇的早期海底扇首先充填南部低洼部位,使微沉积层序古地貌抬升,使局部沉积中心逐渐向北迁移,早期扇的顶部地层遭晚期发育的扇不同程度侵蚀,导致相邻扇的砂体间纵向局部连通,1号扇和2号扇因分别被2号扇和3号扇“开天窗”而盖层条件差,而4号扇发育于海底扇的萎缩期,未能切割至3号扇构造的主体部位,因此3号扇保持了最为完整的结构而具备更优越的圈闭条件,D13-1和D13-2气田的主力气组分别位于3号扇的2个分支上。扇体中的厚层水道砂为储层甜点,通过反演、建模、数模等工作,明确相邻砂体及同一砂体内部连通性,厘定独立成藏单元,结合三维可视化模块完成开发方案的调整和井位优化,取得最优化的生产井网。
图14 东方区黄流组海底扇剖面四级层序划分

Fig.14 Fourth order sequence division section of the submarine fan of Huangliu Formation in Dongfang area

图15 东方区黄流组海底扇4期扇体展布及古地貌特征

Fig.15 Distribution and paleogeomorphology of 4 stages submarine fans of Huangliu Formation in Dongfang area

图16 东方区黄流组海底扇朵体发育期次

Fig.16 Development stages of submarine fan bodies of Huangliu Formation in Dongfang area

三维可视化技术在东方海底扇勘探开发全生命周期中取得了良好的应用效果,应用到目标搜索、井位研究、发现、评价、储量落实、开发生产的整个历程。有效评价了该复合扇体系的储层,并得到了后来钻井的证实。三维可视化解释技术的成功应用,不仅可以避免解释的随意性,而且使地震信息的利用率大大提高,真正实现解释工作优质化和高效化。南海油气资源丰富,但南海的形成演化是众多被动型边缘海中最复杂的,其构造活动剧烈,沉积盆地类型众多且形成演化机制多样,沉降速度异样,地质现象丰富,含油气系统富集且复杂,诸探区中存在大量常规手段难以落实和描绘的复杂地质体,将三维可视化技术广泛应用于地质和地球物理学的各领域,对剖析南海的复杂地质体有广阔的应用前景。

5 结论

(1)三维可视化技术融合多种技术手段剖析了莺歌海盆地东方区的底辟及黄流组一段大型海底扇体系,由盆地背景及地震相的大尺度、砂体内部构造的中尺度、储层参数预测的小尺度等多尺度解剖了黄流组一段大型海底扇,对东方海底扇勘探开发全生命周期进行了三维可视化剖析表征。
(2)莺歌海盆地东方区黄流组一段大型海底扇体系来自西物源,由从南向北依次退积的4期海底扇组成,又进一步细分为11个朵叶砂体次级发育时期,朵叶扇端伸展至底辟区与东物源交会,朵叶内发育的水道中发育甜点;开发研究中微构造解释、砂体构型及连通性、储层描述、气组叠置关系、流体分布、储层参数预测等工作中三维可视化均发挥重要作用,助力千亿方大气田的勘探开发。
(3)三维可视化逐步递进法有效剖析了底辟翼部复杂的大型海底扇体系并得到钻井的证实,针对不同的复杂地质体,用三维可视化灵活结合各种技术,设计出合理的技术流程,可有效剖析复杂地质体,对其达到深入的认识。
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