第16卷第2期 天然气地球科学 Vol 16No 2 2005年4月 NATURAL GAS GEOSC IENCE 天然气地质学 南海北部边缘盆地生物气和亚生物气 资源潜力与勘探前景分析 何家雄,夏斌,张启明,张树林,刘宝明 (1中国科学院边缘海地质与矿产资源重点实验室,广东广州510640 2中国海洋石油南海西部研究院,广东湛江524057) 摘要南海北部边缘莺—琼盆地及珠江口盆地白云凹陷天然气资源丰富,天然气成因类型多,是 个具有多种勘探领域和颇大资源潜力的大气区。由于勘探及研究程度尚低,在该区浅层及中深层勘 探中所发现的天然气藏多以成熟一高成熟的热成因腐殖型气(煤型气)为主,但也发现了一些生物 气及亚生物气(生物一低熟过渡带气)气藏且具较高的产量和一定的储量规模、资源潜力及勘探前 景广阔。认为这是一个非常值得重视与关注的天然气勘探新领域,只要加大勘探投入力度和天然气 地质综合研究的深度,在该区生物气勘探领域获得突破是指日可待的。 关键词生物气亚生物气,地质特征地球化学特征资源潜力,勘探前景 中图分类号TE122.11 文献标识码A 文章编号:1672-1926(2005)02-0167-08 世界生物气资源丰富,早在20世纪80年代,超过世界天然气总储量的20%以上,尤其是前 全球生物气储量已经达到世界探明天然气总储量的苏联西西伯利亚盆地及邻区,80年代就已发现34 20%以上,前苏联60%以上的天然气储量为生物个生物气田,其生物气探明储量高达13×102m3 气。我国很多地区也发现了生物气藏和大量生物气占前苏联天然气总储量的60%以上,其中,著名的 显示的,但目前的勘探与研究程度甚低,生物气勘储量高达5.04×102m3的超大气田—乌连戈伊 探与硏究进展缓慢。基于生物气勘探与研究现状,本生物气田就分布在前苏联西西伯利亚盆地中。 文将在以往研究η和近期所获大量生物气地质地化 我国生物气分布亦较普遍,在柴达木盆地、松辽 资料基础上,对南海北部边缘莺一琼盆地及珠江口盆地、辽河盆地、孤岛盆地、苏北盆地、滇池盆地、三 盆地东部白云凹陷生物气和亚生物气(生物—低熟水盆地和长江沿岸地区第四系及南海北部海域,均 过渡带气)地质地化特征与有利富集区带及资源潜发现有生物气分布或显示,但迄今为止油气勘探中 力进行初步探讨,以期能引起对生物气勘探领域的所发现的生物气田及生物气储量甚少,仅在我国西 关注 部柴达木盆地发现了涩北一、涩北二台南、盐湖和 1世界生物气资源丰富且分布普遍 驼峰山等5个生物气田,地质储量为600×10°m3 左右,而全国探明生物气总储量尚不足1×10m 生物气资源在世界范围内分布普遍,迄今为止笔者认为我国生物气资源及生物气气田发现得少, 已在前苏联、美国、加拿大、德国、意大利特立尼达、并非是生物气资源匮乏,而主要的是与研究及勘探 日本和中国等国家及地区,先后发现了不同层位及重视程度、勘探技术方法、技术经济条件等诸多因素 深度、不同规模、不同成藏类型及产出特点的生物气有关。因此,有必要开展全面系统的生物气资源潜力 臧(表1)。在20世纪80年代初,生物气探明储量已评价与有利富集区带预测等研究工作,尽快开拓生 收稿日期:2005-01-19,修回日期2005-02-03 基金项目:中国科学院知识创新工程项目(编号:KZCX2-s2-117-03);中科院广州地球化学研究所所域创新项目(编号GKCx-03-07);国 家自然科学基金项目(编号40306010)资助 作者简介何家雄(1956-),男,湖北天门人,高级工程师在读博土,从事石油天然气勘探与地质综合研究 E-ma it heix@ cnooc com.c 201994-2008ChinaAcademicJOurnalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp://www.cnki.net
天然气地质学 收稿日期: 2005201219; 修回日期: 20052022031 基金项目: 中国科学院知识创新工程项目(编号: KZCX22S22117203); 中科院广州地球化学研究所所域创新项目(编号: G IGCX203207); 国 家自然科学基金项目(编号: 40306010) 资助. 作者简介: 何家雄(19562) , 男, 湖北天门人, 高级工程师, 在读博士, 从事石油天然气勘探与地质综合研究. E-ma il: hejx@cnooc. com. cn. 南海北部边缘盆地生物气和亚生物气 资源潜力与勘探前景分析 何家雄1, 2 , 夏 斌1 , 张启明2 , 张树林1 , 刘宝明1 (1. 中国科学院边缘海地质与矿产资源重点实验室, 广东 广州 510640; 2. 中国海洋石油南海西部研究院, 广东 湛江 524057) 摘 要: 南海北部边缘莺—琼盆地及珠江口盆地白云凹陷天然气资源丰富, 天然气成因类型多, 是一 个具有多种勘探领域和颇大资源潜力的大气区。由于勘探及研究程度尚低, 在该区浅层及中深层勘 探中所发现的天然气藏多以成熟—高成熟的热成因腐殖型气(煤型气) 为主, 但也发现了一些生物 气及亚生物气(生物—低熟过渡带气) 气藏且具较高的产量和一定的储量规模、资源潜力及勘探前 景广阔。认为这是一个非常值得重视与关注的天然气勘探新领域, 只要加大勘探投入力度和天然气 地质综合研究的深度, 在该区生物气勘探领域获得突破是指日可待的。 关键词: 生物气; 亚生物气; 地质特征; 地球化学特征; 资源潜力; 勘探前景 中图分类号: T E12211 + 1 文献标识码: A 文章编号: 167221926 (2005) 0220167208 世界生物气资源丰富[ 1 ] , 早在 20 世纪 80 年代, 全球生物气储量已经达到世界探明天然气总储量的 20% 以上, 前苏联 60% 以上的天然气储量为生物 气。我国很多地区也发现了生物气藏和大量生物气 显示[ 2～ 6 ] , 但目前的勘探与研究程度甚低, 生物气勘 探与研究进展缓慢。基于生物气勘探与研究现状, 本 文将在以往研究[ 7 ]和近期所获大量生物气地质地化 资料基础上, 对南海北部边缘莺—琼盆地及珠江口 盆地东部白云凹陷生物气和亚生物气(生物—低熟 过渡带气) 地质地化特征与有利富集区带及资源潜 力进行初步探讨, 以期能引起对生物气勘探领域的 关注。 1 世界生物气资源丰富且分布普遍 生物气资源在世界范围内分布普遍, 迄今为止 已在前苏联、美国、加拿大、德国、意大利、特立尼达、 日本和中国等国家及地区, 先后发现了不同层位及 深度、不同规模、不同成藏类型及产出特点的生物气 藏(表 1)。在 20 世纪 80 年代初, 生物气探明储量已 超过世界天然气总储量的 20% 以上[ 8, 9 ] ; 尤其是前 苏联西西伯利亚盆地及邻区, 80 年代就已发现 34 个生物气田, 其生物气探明储量高达 13×1012 m 3 , 占前苏联天然气总储量的 60% 以上, 其中, 著名的 储量高达 5104×1012 m 3 的超大气田——乌连戈伊 生物气田就分布在前苏联西西伯利亚盆地中。 我国生物气分布亦较普遍, 在柴达木盆地、松辽 盆地、辽河盆地、孤岛盆地、苏北盆地、滇池盆地、三 水盆地和长江沿岸地区第四系及南海北部海域, 均 发现有生物气分布或显示, 但迄今为止油气勘探中 所发现的生物气田及生物气储量甚少, 仅在我国西 部柴达木盆地发现了涩北一、涩北二、台南、盐湖和 驼峰山等 5 个生物气田, 地质储量为 600×108 m 3 左右, 而全国探明生物气总储量尚不足 1×1011 m 3。 笔者认为, 我国生物气资源及生物气气田发现得少, 并非是生物气资源匮乏, 而主要的是与研究及勘探 重视程度、勘探技术方法、技术经济条件等诸多因素 有关。因此, 有必要开展全面系统的生物气资源潜力 评价与有利富集区带预测等研究工作, 尽快开拓生 第 16 卷 第 2 期 2005 年 4 月 天 然 气 地 球 科 学 NA TU RAL GA S GEO SC IEN CE V o l. 16 N o. 2 A p r. 2005
天然气地球科学 Vol 16 表1世界各地生物成因气藏分布特点及碳同位素特征 储集层时代 8℃1(‰) 美国阿拉斯加库克湾 第三纪 910-1650 -63.0--56.0 墨西哥浅海湾 69,055.0 落基山(科罗拉多堪萨、蒙大拿、内布 白垩纪/第三纪 120840 拉斯加新墨西哥及南达科他) 伊利诺斯州 更新世 84.0-72.0 日本 第三纪 75.0-65.0 意大利 第三纪 71.0-55.0 第三纪 900~1800 72.0-64.0 加拿大阿尔伯达 白垩纪 300~1000 前苏联咸海北部 第三纪 320-350 72.0-64.0 西伯利亚 白垩纪 7001300 680-58 斯特拉瓦波尔 白垩纪/第三纪 北部滨海区 第三纪 300500 720-630 特立尼达 第三纪 803350 720-640 中国:青海柴达木盐湖 第四纪 7941141 664650 青海柴达木台南 第四纪 青海柴达木涩北一号 第四纪 6891148 青海柴达木涩北二号 第四纪 l13211356 67.2 青海柴达木驼峰山 681235 长江三角洲 第四纪 14.535.5 苏北启东 第四纪 地表 674-644 广东三水 早第三纪 776853 610-590 山东孤岛 第三纪 735770 辽河盆地 早第三纪 松辽盆地南部(吉林红岗) 白垩纪 370-390 南海北部鸴一琼盆地 晚中新世/第四纪 395~2440 870--553 南海北部珠江口盆地东部 中中新世/第四纪 480~2130 682~-580 物气勘探新领域,以弥补和缓解国家能源之不足。 然气(CH4含量大于98%以上),C2含量一般小于 必须强调指出的是,南海北部边缘盆地天然气05%。生物气属典型的干气,干燥系数与成熟一高 资源潜力大,天然气成因类型多,其生物气资源也较成熟(或过成熟)热成因气一样均在098以上。许多 丰富,迄今为止,油气勘探中除发现以成熟一高成熟生物气不含C2,仅有甲烷,有的生物气仅有微量或 热成因腐殖型气(煤型气)为主的天然气藏外,也发痕量的乙烷和丙烷而无丁烷,也有某些生物气混有 现了一些生物气及亚生物气(即生物一低熟过渡带少量它源的C,但总重烃气含量甚微,一般不超过 气)气藏,且具有较高产量和一定的储量规模,资源2%~7%。生物气多分布于浅层或超浅层热力作用 潜力较大,勘探前景广阔(如莺歌海盆地LD28-1构相对较微弱(<75℃、适宜于微生物大量生长繁殖 造、DF1-1-8井,琼东南盆地BD19-2构造浅层珠江以及各种生物化学反应非常活跃的生物化学作用 口盆地东部白云凹陷北斜坡PY34-1和PY30-1构带。该类富甲烷烃类天然气由于其气源物质相当丰 造浅层等)。据目前粗略估算,莺一琼盆地生物气资富,气源岩分布广泛,形成条件较宽松,故分布非常 源量可达5249.0×10°m3,而珠江口盆地东部生物普遍,且多赋存于2000m左右的浅部地层中(最深 气资源量也可达4630.5×105m3,因此,生物气是可达3350m),一旦具备了与其生运聚相匹配的最 该区值得关注的天然气勘探新领域,应该加大勘探佳圈闭条件,即可富集而形成生物甲烷气藏,并且其 与研究力度,尽快开拓这一新领域。 勘探的经济效益及资源潜力均非常可观。 2生物气和亚生物气地质地化特征与 南海北部边缘莺一琼盆地生物气分布较普遍, 分布特点 诸多探井在浅层均见到生物气显示,且多以水溶气 的形式产出,亦有呈气层气分布而形成游离气藏的 生物气系指低温条件下(<75℃)由微生物的多主要赋存于上新统莺歌海组一第四系海相粉细砂岩 种生物化学作用所形成的以生物甲烷为主的烃类天或泥质粉砂岩中。目前发现的生物气多见于小于 o1994-2008ChinaAcademicJOurnalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
表 1 世界各地生物成因气藏分布特点及碳同位素特征 地区 储集层时代 深度(m ) ∆ 13C1 (‰) 美国: 阿拉斯加库克湾 第三纪 910～ 1 650 - 6310～ - 5610 墨西哥浅海湾 更新世 460～ 2 800 - 6910～ - 5510 落基山(科罗拉多、堪萨、蒙大拿、内布 拉斯加、新墨西哥及南达科他) 白垩纪ö第三纪 120～ 840 - 7210～ - 5510 伊利诺斯州 更新世 40 - 8410～ - 7210 日本 第三纪 100～ 1 000 - 7510～ - 6510 意大利 第三纪 400～ 1 830 - 7110～ - 5510 德国 第三纪 900～ 1 800 - 7210～ - 6410 加拿大: 阿尔伯达 白垩纪 300～ 1 000 - 6810～ - 6010 前苏联: 咸海北部 第三纪 320～ 350 - 7210～ - 6410 西伯利亚 白垩纪 700～ 1 300 - 68. 0～ - 58. 0 斯特拉瓦波尔 白垩纪ö第三纪 200～ 1 200 - 75. 0～ - 57. 0 北部滨海区 第三纪 300～ 500 - 72. 0～ - 63. 0 特立尼达 第三纪 980～ 3 350 - 72. 0～ - 64. 0 中国: 青海柴达木盐湖 第四纪 794～ 1 141 - 66. 4～ - 65. 0 青海柴达木台南 第四纪 537～ 1 147 - 65. 6 青海柴达木涩北一号 第四纪 689～ 1 148 - 68. 5 青海柴达木涩北二号 第四纪 1 132～ 1 135. 6 - 67. 2 青海柴达木驼峰山 第四纪 568～ 1 235 - 63. 5 长江三角洲 第四纪 1415～ 3515 - 73. 6 苏北启东 第四纪 地表～ 28 - 71. 8～ - 70. 3 昆明滇池 第四纪 - 67. 4～ - 64. 4 广东三水 早第三纪 776～ 853 - 61. 0～ - 59. 0 山东孤岛 第三纪 735～ 770 - 57. 8 辽河盆地 早第三纪 1 591 - 60. 70 松辽盆地南部(吉林红岗) 白垩纪 370～ 390 - 56. 3 南海北部莺—琼盆地 晚中新世ö第四纪 395～ 2 440 - 87. 0～ - 55. 3 南海北部珠江口盆地东部 中中新世ö第四纪 480～ 2 130 - 68. 2～ - 58. 0 物气勘探新领域, 以弥补和缓解国家能源之不足。 必须强调指出的是, 南海北部边缘盆地天然气 资源潜力大, 天然气成因类型多, 其生物气资源也较 丰富, 迄今为止, 油气勘探中除发现以成熟—高成熟 热成因腐殖型气(煤型气) 为主的天然气藏外, 也发 现了一些生物气及亚生物气(即生物—低熟过渡带 气) 气藏, 且具有较高产量和一定的储量规模, 资源 潜力较大, 勘探前景广阔(如莺歌海盆地LD 2821 构 造、D F12128 井; 琼东南盆地BD 1922 构造浅层; 珠江 口盆地东部白云凹陷北斜坡 PY3421 和 PY3021 构 造浅层等)。据目前粗略估算, 莺—琼盆地生物气资 源量可达 5 24910×108 m 3 , 而珠江口盆地东部生物 气资源量也可达 4 63015×108 m 3 , 因此, 生物气是 该区值得关注的天然气勘探新领域, 应该加大勘探 与研究力度, 尽快开拓这一新领域。 2 生物气和亚生物气地质地化特征与 分布特点 生物气系指低温条件下(< 75℃) 由微生物的多 种生物化学作用所形成的以生物甲烷为主的烃类天 然气(CH 4 含量大于 98% 以上) , C2 + 含量一般小于 0. 5%。生物气属典型的干气, 干燥系数与成熟—高 成熟(或过成熟) 热成因气一样均在 0. 98 以上。许多 生物气不含C2 + , 仅有甲烷; 有的生物气仅有微量或 痕量的乙烷和丙烷而无丁烷; 也有某些生物气混有 少量它源的C6 + , 但总重烃气含量甚微, 一般不超过 2%～ 7%。生物气多分布于浅层或超浅层热力作用 相对较微弱(< 75℃)、适宜于微生物大量生长繁殖 以及各种生物化学反应非常活跃的生物化学作用 带。该类富甲烷烃类天然气由于其气源物质相当丰 富, 气源岩分布广泛, 形成条件较宽松, 故分布非常 普遍, 且多赋存于 2 000 m 左右的浅部地层中(最深 可达3 350 m ) , 一旦具备了与其生运聚相匹配的最 佳圈闭条件, 即可富集而形成生物甲烷气藏, 并且其 勘探的经济效益及资源潜力均非常可观。 南海北部边缘莺—琼盆地生物气分布较普遍, 诸多探井在浅层均见到生物气显示, 且多以水溶气 的形式产出, 亦有呈气层气分布而形成游离气藏的, 主要赋存于上新统莺歌海组—第四系海相粉细砂岩 或泥质粉砂岩中。目前发现的生物气多见于小于 861 天 然 气 地 球 科 学 V o l. 16
N2何家雄等南海北部边缘盆地生物气和亚生物气资源潜力与勘探前景分析169 2300m的浅部地层,在钻井现场气测录井过程中,现Cx的重烃(图1),泥底辟带的其它局部区域如乐 浅层气测异常显示非常明显。该区探井几乎均在东81-3井,其C2的重烃开始出现的深度则更浅 2300m的浅层,均见有强烈的气测异常显示,通过甚至可达330m左右的超浅层。必须强调指出的 样品的地化分析确证,其大部分属生物气。C的重是,近年来在莺歌海盆地中部坳陷泥底辟带第四系 烃则多在2300m以下的相对深部地层中出现(图超浅层的乐东28-1构造以及乐东22-1气田3、4井 1)。须指出的是,在莺歌海盆地泥底辟带,由于泥底区,均已发现单独成藏的以气层气形式产出的生物 辟及热流体强烈的上侵活动,导致该区探井中C2*气气藏,且其产能甚高,产量达436×105m3/a以 的重烃出现的深度比琼东南盆地浅得多,典型实例上。该区生物甲烷气地球化学特征详见表2所示。由 是泥底辟带的乐东8-1-5井,在964m处已开始出表2可以看出,生物甲烷气气藏的天然气组成,以生 C (%) C2-C:/C1-Cs C(%) C2-Cs/Cl-Cs C(%)CrCy/C-Cs CI(% DR-1-5井 LD3-1-1A井 YC19-1-1井 YC13-1-1井 YC13-1-2井 C-C/C-Cs C2出现的深度 Nw+h Ny+h Ns 图1莺一琼盆地生物气气测异常显示特征及分布深度 物甲烷居绝对优势,不含或仅含微量重烃 (<0.5%);干燥系数大且与高熟一过成熟热成因气 相当(099~1.00),属典型干气;天然气组成中非烃 亚生物气生物 成份较少(4%~12%);甲烷碳同位素值(δC1)均小 于-55‰,一般为-62‰-87‰,属典型生物气范 308℃x 畴,在天然气成因分类图版上其点群均分布于生物 生物气 气的区间(图2)。生物气与成熟一高成熟(或过成 熟)热成因气的干燥系数均大,且均属干气,其烃类 化过渡带气 气组成及地球化学特征几乎无差异,两者判识的唯 标志就是以其甲烷碳同位素之显著差异来区 分。生物气以甲烷碳同位素值δ℃C1为-55‰作 界线和判识标准,生物气δC1均小于-55‰,一般 琼东南盆地崖13-1气出▲莺歌海盆地XY区口莺歌海盆地LD区 ★北部湾盆地 多小于-60‰成熟一高成熟热成因气的甲烷碳同 位素偏重,相对成熟煤型气而言,其δC1一般多介 图2莺一琼盆地生物气及亚生物气碳同位素特征及 于-28‰-41‰之间,绝大多数大于-37%‰ 与热成熟气的对比 201994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
2 300 m 的浅部地层, 在钻井现场气测录井过程中, 浅层气测异常显示非常明显。该区探井几乎均在 2 300 m 的浅层, 均见有强烈的气测异常显示, 通过 样品的地化分析确证, 其大部分属生物气。C2 + 的重 烃则多在 2 300 m 以下的相对深部地层中出现(图 1)。须指出的是, 在莺歌海盆地泥底辟带, 由于泥底 辟及热流体强烈的上侵活动, 导致该区探井中C2 + 的重烃出现的深度比琼东南盆地浅得多, 典型实例 是泥底辟带的乐东 82125 井, 在 964 m 处已开始出 现C2 + 的重烃(图 1) , 泥底辟带的其它局部区域如乐 东 8123 井, 其 C2 + 的重烃开始出现的深度则更浅, 甚至可达 330 m 左右的超浅层。必须强调指出的 是, 近年来在莺歌海盆地中部坳陷泥底辟带第四系 超浅层的乐东 2821 构造以及乐东 2221 气田 3、4 井 区, 均已发现单独成藏的以气层气形式产出的生物 气气藏, 且其产能甚高, 产量达 43. 6×104 m 3öd 以 上。该区生物甲烷气地球化学特征详见表 2 所示。由 表 2 可以看出, 生物甲烷气气藏的天然气组成, 以生 图 1 莺—琼盆地生物气气测异常显示特征及分布深度 物 甲 烷 居 绝 对 优 势, 不 含 或 仅 含 微 量 重 烃 (< 015% ); 干燥系数大且与高熟—过成熟热成因气 相当(0. 99～ 1100) , 属典型干气; 天然气组成中非烃 成份较少(4%～ 12% ); 甲烷碳同位素值(∆ 13C1) 均小 于- 55‰, 一般为- 62‰～ - 87‰, 属典型生物气范 畴, 在天然气成因分类图版上其点群均分布于生物 气的区间(图 2)。生物气与成熟—高成熟 (或过成 熟) 热成因气的干燥系数均大, 且均属干气, 其烃类 气组成及地球化学特征几乎无差异, 两者判识的唯 一标志就是以其甲烷碳同位素之显著差异来区 分[ 10 ]。生物气以甲烷碳同位素值 ∆ 13C1 为- 55‰作 界线和判识标准, 生物气 ∆ 13C1 均小于- 55‰, 一般 多小于- 60‰; 成熟—高成熟热成因气的甲烷碳同 位素偏重, 相对成熟煤型气而言, 其 ∆ 13C1 一般多介 于- 28‰～ - 41‰之间, 绝大多数大于- 37‰。 图 2 莺—琼盆地生物气及亚生物气碳同位素特征及 与热成熟气的对比 N o. 2 何家雄等: 南海北部边缘盆地生物气和亚生物气资源潜力与勘探前景分析 961
表2莺一琼盆地生物气及生物一低成熟过渡带气地球化学特征及产出特点 天然气井号 层号及 干燥系数 同位素特征 气样深度如)/层位 天然气组成(%) 气层类型 C/r581(‰)①aH4(‰)气如3)水如3)油血m3) YHL2213DsT5395-4110087.090.700.731,480.992 生物气层 YHL2214DsT45755950688.142.080.089.700.980 95926 生物气层 HL2812DsT2560~5620人96,020,340.013,630.996 435629微量 生物气层 OYC1318糟面气 4020人b QYc1318槽面气16703/y76.650.052.0621.240.999 5120621,840.050.9065.240.998 74.70 YHL811槽面气10060人19.070.041.2777.460.998 20 生物气 27.73 QYC211罐顶气 606 99.760.2 0.990 2430-24395h15.147.003.1574.710.970 生物气层 QBD1921槽面气 430-24396Nh14,310.144.7880800990 YHL TIII DST1a209821020Nh90.994,481,602,930.95047.73 DsT31342-13580Ny79.641,380.3518.630.980 91862少量微量 HXY1l8 DsT21369-14050y770.020.3518.620.980 391407少量微量低熟气层 生物一HxY9DsT41318-13250Ny74.501.900.2024.300.98051 2061671.760.22 低熟过YHL141 DST3 含生物一 DsT210131058A68,40 微量 低熟气水层 渡带气 YHL221Dsr5858580677.681,020.1619.600.990 54,30 53644少量少量 YHL2215DST3925-9650人84,271.700.7113.300.980 527655.5 低熟气层 QYC31 I DST5330233184Nh86.5010.940.072,490.888 含生物一低熟气水层 24400Nh 生物一低熟过渡带气(亚生物气)亦称生物一热来的成熟热成因气混入。 催化过渡带气,是生物气与低成熟热解气之间的 亚生物气主要分布于浅层和浅一中层系,即主 种过渡成因类型的天然气,其主要地球化学特征要在2000-3320m深度范围,在莺歌海盆地一般 及最突出的特点是,有时与少量低熟油伴生,且湿度多分布于2100m以上的浅层和浅一中层系的上中 和甲烷碳同位素δ℃1值均介于生物气与成熟热解新统黄流组一段一第四系海相粉细砂岩储层,且多 气之间,但更偏向于生物气,故亦称亚生物气或准生在一些低幅背斜及断块和地层岩性圈闭中聚集成 物气。生物一低熟过渡带气(亚生物气,以下均使用藏而在琼东南盆地则分布深度相对较深,一般多分 该术语)在该区多以水溶气的形式出现,但也有较多布于3320m以上的上中新统黄流组一第四系海相 以气层气形式产出的。具富集高产特征有一定储量砂岩储层中,且多以水溶气形式产出。珠江口盆地东 规模的亚生物气,目前主要见于莺歌海盆地泥底辟部白云凹陷北坡的生物气及亚生物气主要分布于 带xY1-1气田西块的8井及9井区上新统莺歌海2700m以上(最浅480m)的中中新统韩江组一第 组二段的海相粉细砂岩储层和乐东221气田的1、四系琼海组海相砂岩之中。 5井区的上新统莺歌海组一第四系海相粉细砂岩储3生物气和亚生物气烃源岩特征、生 层,以及莺东斜坡带岭头1-1气藏的上中新统黄流 气量及资源量 组一段的海相细砂岩储层中,以水溶气形式产出的 亚生物气主要见于琼东南盆地崖13-1气田的1井 31生物气和亚生物气烃源岩特征 区上中新统黄流组海相含钙砂岩储层以及BD19-1 南海北部边缘盆地生物气和亚生物气(生物一 构造中中新统梅山组海相粉细砂岩储层。亚生物气低熟过渡带气)的烃源岩分布相当广泛,纵向上从上 的组成及地球化学特征与生物气十分相似所不同中新统黄流组至第四系,甚至在局部区域的中中新 的是在亚生物气组成中,重烃含量明显比生物气高统梅山组和韩江组的不同层段均有分布,区域上盆 得多,一般为1%~10%左右甲烷碳同位素值则比地内均有大套浅海相和半深海相有机质丰度相对较 生物气明显偏重,♂℃1值多介于-43%‰~-54‰之高的泥质烃源岩展布,且具有一定的生烃潜力。由 间(表2),推测其成因可能主要是由生物气与其邻表3可以看出,浅海相和半深海相泥岩有机质丰度 近低熟生油窗热演化带的低熟烃源岩所生成的低成和生烃潜力虽不太高,但均已达到了作为生物气烃 熟气两者相互混合所致,也可能有少量深部运移上源岩的有机质丰度和生烃潜力的标准和条件。莺歌 o1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
表 2 莺—琼盆地生物气及生物—低成熟过渡带气地球化学特征及产出特点 天然气 类型 井号 层号及 气样 深度(m )ö层位 天然气组成(% ) C1 C2 + CO 2 N 2 干燥系数 C1öC1～ 5 同位素特征 ∆13C1 (‰) ∆DCH4 (‰) 产出特点 气(m 3) 水(m 3) 油(m 3) 气层类型 YHL 2213 D ST5 395～ 411. 0öQ 87109 0170 0173 11148 01992 - 63114 12 390 生物气层 YHL 2214 D ST4 575～ 595. 0öQ 88114 2108 0108 9170 01980 - 55172 95 926 生物气层 YHL 2812 D ST2 560～ 562. 0öQ 96102 0134 0101 3163 01996 - 65157 435 629 微量 生物气层 Q YC1318 槽面气 1 402. 0öN h 89119 0106 1110 9165 01999 - 76160 生物气 Q YC1318 槽面气 1 670. 3öN y 76165 0105 2106 21124 01999 - 87100 512. 0öQ 21184 0105 0190 65124 01998 - 74170 YHL 811 槽面气 1 006. 0öQ 19107 0104 1127 77146 01998 - 63120 1 290. 0öN y 27173 0110 0194 69104 01996 - 55130 Q YC211 罐顶气 609. 6öQ 99176 0124 01998 - 60180 - 123 1 371. 6öQ 98195 1105 01990 - 54170 - 116 QBD1921 槽面气 2 430～ 2 439. 5öN h 15114 7100 3115 74171 01970 - 63169 生物气层 2 430～ 2 439. 6öN h 14131 0114 4178 80180 01990 - 63151 生物气层 生物— 低熟过 渡带气 YHL T111 HXY118 HXY119 YHL 1411 YHL 2211 YHL 2215 Q YC1311 QBD1921 D ST1a D ST3 D ST2 D ST4 D ST3 D ST2 D ST5 D ST3 D ST5A 罐顶气 2 098～ 2 102. 0öN h 90199 4148 1160 2193 01950 - 47173 230 000 115 1 342～ 1 358. 0öN y 79164 1138 0135 18163 01980 - 54109 491 862 少量 微量 生物— 1 369～ 1 405. 0öN y 77177 0102 0135 18162 01980 - 50132 391 407 少量 微量 低熟气层 1 318～ 1 325. 0öN y 74150 1190 0120 24130 01980 - 51104 206 167 1176 0122 830～ 850. 0öQ 40120 1170 1100 56180 01960 - 48118 微量 112 含生物— 1 013～ 1 058öQ 68140 0180 1134 29110 01980 - 43110 微量 170 低熟气水层 851～ 858. 0öQ 77168 1102 0116 19160 01990 - 54130 353 644 少量 少量 生物— 925～ 965. 0öQ 84127 1170 0171 13130 01980 - 49130 5 276 5515 低熟气层 3 302～ 3 318. 4öN h 86150 10194 0107 2149 01888 - 52170 含生物—低熟气水层 2 440. 0öN h - 51171 生物—低熟气层 生物—低熟过渡带气(亚生物气) 亦称生物—热 催化过渡带气[ 11 ] , 是生物气与低成熟热解气之间的 一种过渡成因类型的天然气, 其主要地球化学特征 及最突出的特点是, 有时与少量低熟油伴生, 且湿度 和甲烷碳同位素 ∆ 13C1 值均介于生物气与成熟热解 气之间, 但更偏向于生物气, 故亦称亚生物气或准生 物气。生物—低熟过渡带气(亚生物气, 以下均使用 该术语) 在该区多以水溶气的形式出现, 但也有较多 以气层气形式产出的。具富集高产特征有一定储量 规模的亚生物气, 目前主要见于莺歌海盆地泥底辟 带 XY121 气田西块的 8 井及 9 井区上新统莺歌海 组二段的海相粉细砂岩储层和乐东 2221 气田的 1、 5 井区的上新统莺歌海组—第四系海相粉细砂岩储 层, 以及莺东斜坡带岭头 121 气藏的上中新统黄流 组一段的海相细砂岩储层中; 以水溶气形式产出的 亚生物气主要见于琼东南盆地崖 1321 气田的 1 井 区上中新统黄流组海相含钙砂岩储层以及BD 1921 构造中中新统梅山组海相粉细砂岩储层。亚生物气 的组成及地球化学特征与生物气十分相似, 所不同 的是: 在亚生物气组成中, 重烃含量明显比生物气高 得多, 一般为 1%～ 10% 左右; 甲烷碳同位素值则比 生物气明显偏重, ∆ 13C1 值多介于- 43‰～ - 54‰之 间(表 2) , 推测其成因可能主要是由生物气与其邻 近低熟生油窗热演化带的低熟烃源岩所生成的低成 熟气两者相互混合所致, 也可能有少量深部运移上 来的成熟热成因气混入。 亚生物气主要分布于浅层和浅—中层系, 即主 要在 2 000～ 3 320 m 深度范围, 在莺歌海盆地一般 多分布于 2 100 m 以上的浅层和浅—中层系的上中 新统黄流组一段—第四系海相粉细砂岩储层, 且多 在一些低幅背斜及断块和地层岩性圈闭中聚集成 藏; 而在琼东南盆地则分布深度相对较深, 一般多分 布于 3 320 m 以上的上中新统黄流组—第四系海相 砂岩储层中, 且多以水溶气形式产出。珠江口盆地东 部白云凹陷北坡的生物气及亚生物气主要分布于 2 700 m 以上(最浅 480 m ) 的中中新统韩江组—第 四系琼海组海相砂岩之中。 3 生物气和亚生物气烃源岩特征、生 气量及资源量 3. 1 生物气和亚生物气烃源岩特征 南海北部边缘盆地生物气和亚生物气(生物— 低熟过渡带气) 的烃源岩分布相当广泛, 纵向上从上 中新统黄流组至第四系, 甚至在局部区域的中中新 统梅山组和韩江组的不同层段均有分布; 区域上盆 地内均有大套浅海相和半深海相有机质丰度相对较 高的泥质烃源岩展布, 且具有一定的生烃潜力。由 表 3可以看出, 浅海相和半深海相泥岩有机质丰度 和生烃潜力虽不太高, 但均已达到了作为生物气烃 源岩的有机质丰度和生烃潜力的标准和条件。莺歌 071 天 然 气 地 球 科 学 V o l. 16
N2何家雄等南海北部边缘盆地生物气和亚生物气资源潜力与勘探前景分析171 表3莺一琼盆地生物气及亚生物气烃源岩有机质丰度及和生烃潜力 盆地 指标 第四系一上新统一上中新统 莺歌海丝 莺东斜坡带 0.23/50.32/147 0.33/18 中部坳陷ⅹX鼻状隆起区 0.24/60.32/14 0.36/26 中部坳陷泥底辟构造带 TOC (%) 0.31/80.41/36 中部坳陷东南部 031/50.43/146 莺东斜坡带 中部坳陷ⅹX鼻状隆起区 总烃(×106) 53/1 歌 中部坳陷泥底辟构造带 576/28 莺东斜坡带 0.12/10.25/12 0.32/16 中部坳陷XX鼻状隆起区 0.20/ 0.19/24 中部坳陷泥底辟构造带mgc/ock)0.24/30.26/370.35/16 025/40.18/2 盆地边缘崖北凹陷 0.22/20.30/140 盆地中部崖南凹陷 TOC(%) 琼—盆地边缘崖北凹陷 0.28/0.39/6000.49/10 64/26 盆地中部崖南凹陷 552116/19 盆地边缘崖北凹陷 SIt s2 3/10.14/ 地中部崖南凹陷 0.22/30.23/554 海盆地上中新统黄流组一第四系海相泥岩有机碳层段均变化不大,第四系TOC平均为0.22%~ (TOC)一般平均为023%~105%,其中,盆地边0.28%,莺歌海组TOC平均为0.30%~0.39%,黄 缘的莺东斜坡带第四系浅海相泥岩TOC平均可达流组TOC平均为0.49%;生烃潜力亦变化不大,上 α23%,盆地中部坳陷区泥底辟带和东南部第四系中新统黄流组-第四系海相泥岩S+S:平均为 浅海相泥岩TOC平均可达Q31%;上新统莺歌海0.13~0.32mguc/ gROCK,亦与莺歌海盆地大体一致。 组半深海相泥岩有机质丰度全盆地差异不大,从莺 南海北部边缘盆地生物气及亚生物气的烃源岩 东斜坡带到中部坳陷区的泥底辟带和东南部其成熟度甚低,一般多处于未熟一低成熟的生烃门限 TOC变化不大,平均为Q32%~043%;上中新统附近,即正常成熟生烃门限(Ro=06%)之上的生 黄流组浅海相泥岩不同区域其有机质丰度差异较物化学作用与热催化生烃作用之间的过渡带,在莺 大,莺东斜坡带浅海相泥岩TOC平均为α33%,中一琼盆地该带深度范围为400~3300m,在珠江口 部坳陷区泥底辟带浅海相泥岩TOC平均为盆地东部白云凹陷区则在500-2700m之间。因 0.52%,中部坳陷东南部的浅海相泥岩ToC平均此,烃源岩未熟或成熟度偏低是生物气及亚生物气 则可达105%。生烃潜力(s1+S2)亦有类似的变化最突出的特点和判识标志。该区生物气及亚生物气 规律,第四系浅海相泥岩S1+S2全区变化不大,莺烃源岩地化分析表明,上中新统黄流组(粤海组) 东斜坡带平均为0.12mgrc/gwc,中部坳陷泥底辟第四系海相泥岩的镜质体反射率(Ro)一般均低于 带及东南区平均为0.24-0.25mgc/gwc;莺歌海0.7%,多在0.2%~0.6%之间,此即生物气和亚生 组半深海相泥岩生烃潜力亦变化不大,全区S1+S2物气生成带之标志和生气窗范围 平均为0.130.26mgc/gox;黄流组浅海相泥岩32生物气生成量和资源量预测 变化较大,平均为0.19~1.23mgc/gwoc,其中莺 根据生物气烃源岩的展布规模,依据不同沉积 东斜坡带平均为0.32mgrc/gwocκ,中部坳陷泥底辟相带所圈定的面积和厚度,初步估算了莺一琼盆地 带及东南部平均为0.35-1.23mgc/ gROCK,明显高生物气的生成总量,并在此基础上选取了适合该区 于盆地边缘斜坡带。琼东南盆地及珠江口盆地东部的生聚系数,预测了其资源量(低熟气由于目前尚未 亦有上述类似的规律,其有机质丰度总体上比莺歌圈定其准确的烃源岩面积和厚度参数,故本次未计 海盆地低一些或相当,但琼东南盆地崖南凹陷和珠算其生成量和资源量)。由表4可以看出,莺歌海盆 江口盆地东部白云凹陷有机质丰度较高。其中,上中地生物气的烃源岩沉积面积可达51712km2,其中 新统黄流组(或粤海组)一第四系海相泥岩有机碳海岸平原相一滨海相带的泥岩(烃源岩)体积为 (ToC)一般平均为0.22%~0.49%,且不同层位及2100km3,有机碳平均含量按0.3%取值,则估算 201994-2008ChinaAcademicJOurnalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
表 3 莺—琼盆地生物气及亚生物气烃源岩有机质丰度及和生烃潜力 盆地 地区 指标 第四系 上新统 莺歌海组 上中新统 黄流组 莺 歌 海 莺东斜坡带 中部坳陷XX 鼻状隆起区 中部坳陷泥底辟构造带 中部坳陷东南部 莺东斜坡带 中部坳陷XX 鼻状隆起区 中部坳陷泥底辟构造带 中部坳陷东南部 莺东斜坡带 中部坳陷XX 鼻状隆起区 中部坳陷泥底辟构造带 中部坳陷东南部 TOC (% ) 总烃(×10- 6) S1+ S2 (m gHCögROCK) 0123ö15 0132ö147 0133ö18 0124ö6 0132ö14 0136ö26 0131ö28 0141ö336 0152ö13 0131ö15 0143ö146 1105ö22 33ö1 43ö12 112ö1 53ö1 220ö4 55ö2 76ö28 337ö6 65ö3 179ö5 142ö1 0112ö1 0125ö121 0132ö16 0120ö1 0113ö14 0119ö24 0124ö3 0126ö337 0135ö16 0125ö4 0118ö121 1123ö17 琼 东 南 盆地边缘崖北凹陷 盆地中部崖南凹陷 盆地边缘崖北凹陷 盆地中部崖南凹陷 盆地边缘崖北凹陷 盆地中部崖南凹陷 TOC (% ) 总烃(×10- 6) S1+ S2 (m gHCögROCK) 0122ö2 0130ö140 0128ö5 0139ö600 0149ö110 35ö1 64ö26 55ö2 116ö119 265ö16 0113ö1 0114ö110 0122ö3 0123ö554 0132ö99 海盆地上中新统黄流组—第四系海相泥岩有机碳 (TOC) 一般平均为 0. 23%～ 1. 05% , 其中, 盆地边 缘的莺东斜坡带第四系浅海相泥岩 TOC 平均可达 0. 23% , 盆地中部坳陷区泥底辟带和东南部第四系 浅海相泥岩 TOC 平均可达 0. 31% ; 上新统莺歌海 组半深海相泥岩有机质丰度全盆地差异不大, 从莺 东斜坡带到中部坳陷区的泥底辟带和东南部其 TOC 变化不大, 平均为 0. 32%～ 0. 43% ; 上中新统 黄流组浅海相泥岩不同区域其有机质丰度差异较 大, 莺东斜坡带浅海相泥岩 TOC 平均为 0. 33% , 中 部 坳 陷 区 泥 底 辟 带 浅 海 相 泥 岩 TOC 平 均 为 0152% , 中部坳陷东南部的浅海相泥岩 TOC 平均 则可达 1. 05%。生烃潜力(S1+ S2) 亦有类似的变化 规律, 第四系浅海相泥岩 S1+ S2 全区变化不大, 莺 东斜坡带平均为 0112 m gHCögROCK , 中部坳陷泥底辟 带及东南区平均为 0124～ 0125 m gHCögROCK; 莺歌海 组半深海相泥岩生烃潜力亦变化不大, 全区 S1+ S2 平均为 0113～ 0126 m gHCögROCK; 黄流组浅海相泥岩 变化较大, 平均为 0119～ 1123 m gHCögROCK, 其中莺 东斜坡带平均为 0132 m gHCögROCK , 中部坳陷泥底辟 带及东南部平均为 0135～ 1123 m gHCögROCK , 明显高 于盆地边缘斜坡带。琼东南盆地及珠江口盆地东部 亦有上述类似的规律, 其有机质丰度总体上比莺歌 海盆地低一些或相当, 但琼东南盆地崖南凹陷和珠 江口盆地东部白云凹陷有机质丰度较高。其中, 上中 新统黄流组 (或粤海组) —第四系海相泥岩有机碳 (TOC) 一般平均为 0122%～ 0149% , 且不同层位及 层段均变化不大, 第四系 TOC 平均为 0122%～ 0128% , 莺歌海组 TOC 平均为 0130%～ 0139% , 黄 流组 TOC 平均为 0149% ; 生烃潜力亦变化不大, 上 中新统黄流组—第四系海相泥岩 S1 + S2 平均为 0113～ 0132m gHCögROCK , 亦与莺歌海盆地大体一致。 南海北部边缘盆地生物气及亚生物气的烃源岩 成熟度甚低, 一般多处于未熟—低成熟的生烃门限 附近, 即正常成熟生烃门限 (R O = 0. 6% ) 之上的生 物化学作用与热催化生烃作用之间的过渡带, 在莺 —琼盆地该带深度范围为 400～ 3 300 m , 在珠江口 盆地东部白云凹陷区则在 500～ 2 700 m 之间。因 此, 烃源岩未熟或成熟度偏低是生物气及亚生物气 最突出的特点和判识标志。该区生物气及亚生物气 烃源岩地化分析表明, 上中新统黄流组(粤海组) — 第四系海相泥岩的镜质体反射率 (R O ) 一般均低于 017% , 多在 012%～ 016% 之间, 此即生物气和亚生 物气生成带之标志和生气窗范围。 3. 2 生物气生成量和资源量预测 根据生物气烃源岩的展布规模, 依据不同沉积 相带所圈定的面积和厚度, 初步估算了莺—琼盆地 生物气的生成总量, 并在此基础上选取了适合该区 的生聚系数, 预测了其资源量(低熟气由于目前尚未 圈定其准确的烃源岩面积和厚度参数, 故本次未计 算其生成量和资源量)。由表 4 可以看出, 莺歌海盆 地生物气的烃源岩沉积面积可达 51 712 km 2 , 其中 海 岸平原相—滨海相带的泥岩 (烃源岩) 体积为 2 100 km 3 , 有机碳平均含量按013% 取值, 则估算 N o. 2 何家雄等: 南海北部边缘盆地生物气和亚生物气资源潜力与勘探前景分析 171
天然气地球科 表4莺—琼盆地上中新统一第四系生物气生成量及资源量估算与预测 盆地沉积面积(km2) 沉积环境 泥岩体积(km3)有机碳(%)生气量(×108m3)资源量(×105m3) 海岸平原一滨海 莺歌海 51712 浅海一半深海 66869 5982629 6800 456286 228.1 琼东南 三角洲一滨海 浅海一半深海 3918246 119564 生物气生成量可达140912×103m3,若生聚系数按583km2,6层圈闭的闭合幅度均甚小,多在12 0.5‰计算,预测资源量可达70.5×103m3,浅海60m之间,在通过构造主体部位的十字地震剖面上 半深海相泥岩(烃源岩)体积可达66869km3,有机其“气烟囱”模糊反射及各个构造层的“亮点”“平 碳平均按α4%取值,估算其生物气生成量可高达点”反射特征均非常明显,故近年实施了对该构造的 5982629×10m3,根据05‰的生聚系数计算,生钻探并获得了高产生物气气流,其中,在560~ 物气资源量可达2991.3×103m3。琼东南盆地生物562m井段2m厚的气层,采用31.8mm油咀测试 气的烃源岩沉积面积可达55400km2,其中三角洲获得了日产435629m3优质天然气(生物气)。根据 滨海相带的泥岩(烃源岩)体积为6800km3,有机该构造不同层段的圈闭面积及气水边界的范围以及 碳平均含量亦按Q3%取值,则计算出生物气生成气层的展布厚度,初步估算和预测其天然气地质储 总量可达456286×105m3,若按0.5‰的生聚系数量可达×X×105m3,属中小型生物气田。该浅层生 计算,预测资源量可达2281×105m3,浅海一半深物气气藏的另一重要特点是,气层与水层分布稳定 海相泥岩(烃源岩)体积为43795km’,有机碳平均剖面上形成“下水上气”的气水层组合特征(图3) 含量亦按04%取值,则估算其生物气生成量可达而且主力气层均为纯的游离气气层,仅含微量水,而 3918246×105m3,根据05‰%的生聚系数计算,生其下的水层则为含少量气的水层,或水溶(气)层,很 物气资源量可达1959.1×103m3。莺一琼盆地上第显然,上部高产纯游离气气层的形成,肯定存在一个 三系上中新统一第四系生物气总生气量可达生物气从水载体中逐步出溶分离而运聚富集的过 10498073×103m3,生物气总资源量可达5249×程,而这种天然气运聚分离作用与运聚富集过程的 l03m3。根据近期盆地模拟结果,珠江口盆地东部生最终结果,导致了生物气从水中游离析出而最终在 物气生成量为661500×10m3,生物气总资源量可具备良好圈闭聚集条件的区块和层段运聚富集,形 达4630.5×103m3(聚集系数依据盆地模拟原理取成游离的仅含微量水的纯天然气气藏211 9%)。总之,根据以上对生物气烃源岩特征的分析 类似上述YHL28-1生物气藏的不同类型的构 以及对生物气生成量和资源量的初步预测,可以坚造与非构造圈闭在莺—一琼盆地甚多,且尚未钻探,预 信南海北部边缘盆地生物气资源潜力颇大,勘探前测其资源潜力及勘探前景亦是非常可观的。尤其在 景广阔。 第四系一中新统乃至渐新统的浅一中层系,即300 4南海北部边缘盆地生物气和亚生物 3320m的深度范围,均发育和形成了大量不同类 型的构造与非构造圈闭,且大部分埋深适中、展布规 气资源勘探前景剖析 模中等、构造与非构造圈闭的幅度较低。其中,莺歌 通过对莺歌海盆地泥底辟带乐东区YHL28-1海盆地构造与非构造圈闭展布的深度范围比琼东南 浅层典型生物气藏的生运聚成藏特征的深入解剖,盆地浅得多,尤其是莺东斜坡带HK-CJ区,绝大 来进一步剖析和探讨该区生物气的资源潜力与勘探部分不同类型的构造与非构造圈闭分布于380 前景 1290ms(相当420-1500m深度)的层段,且这些 YHL28-1浅层生物气藏位于莺歌海盆地泥底不同类型的构造与非构造圈闭的形成时间很晚,多 辟带东南部的乐东区,其北西和正北分别与在上新世莺歌海组乃至第四纪,极有利于捕获埋藏 YHL20-1含油气构造和YHL22-1气田相邻,北东浅、时代新、分布广、成熟度偏低的成熟门限附近的 方向则与琼东南盆地QYC13-1气田毗邻。该生物气(生物化学作用带一低熟热催化作用带)未熟一低成 藏为一浅层(384~1115m)低幅度的短轴背斜,自熟烃源岩所生成的大量生物气及亚生物气,形成生 下而上共有6个层段的圈闭,其圈闭面积为333~物气藏及亚生物气气藏,虽琼东南盆地渐新统一中 o1994-2008ChinaAcademicJOurnalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
表 4 莺—琼盆地上中新统—第四系生物气生成量及资源量估算与预测 盆地 沉积面积(km 2 ) 沉积环境 泥岩体积(km 3 ) 有机碳(% ) 生气量(×108 m 3 ) 资源量(×108 m 3 ) 莺歌海 51 712 海岸平原—滨海 2 100 013 140 912 7015 浅海—半深海 66 869 014 5 982 629 2 99113 琼东南 55 400 三角洲—滨海 6 800 013 456 286 22811 浅海—半深海 43 795 014 3 918 246 1 95911 合计 119 564 10 498 073 5 249 生物气生成量可达 140 912×108 m 3 , 若生聚系数按 015‰计算, 预测资源量可达 7015×108 m 3 ; 浅海— 半深海相泥岩(烃源岩) 体积可达66 869 km 3 , 有机 碳平均按 0. 4% 取值, 估算其生物气生成量可高达 5 982 629×108 m 3 , 根据 0. 5‰的生聚系数计算, 生 物气资源量可达2 99113×108 m 3。琼东南盆地生物 气的烃源岩沉积面积可达55 400 km 2 , 其中三角洲 —滨海相带的泥岩(烃源岩) 体积为 6 800 km 3 , 有机 碳平均含量亦按 0. 3% 取值, 则计算出生物气生成 总量可达456 286×108 m 3 , 若按 015‰的生聚系数 计算, 预测资源量可达 228. 1×108 m 3 ; 浅海—半深 海相泥岩(烃源岩) 体积为 43 795 km 3 , 有机碳平均 含量亦按 0. 4% 取值, 则估算其生物气生成量可达 3 918 246×108 m 3 , 根据 0. 5‰的生聚系数计算, 生 物气资源量可达1 95911×108 m 3。莺—琼盆地上第 三 系 上 中 新 统—第 四 系 生 物 气 总 生 气 量 可 达 10 498 073×108 m 3 , 生物气总资源量可达 5 249× 108m 3。根据近期盆地模拟结果, 珠江口盆地东部生 物气生成量为 661 500×108m 3 , 生物气总资源量可 达4 63015×108 m 3 (聚集系数依据盆地模拟原理取 119% )。总之, 根据以上对生物气烃源岩特征的分析 以及对生物气生成量和资源量的初步预测, 可以坚 信南海北部边缘盆地生物气资源潜力颇大, 勘探前 景广阔。 4 南海北部边缘盆地生物气和亚生物 气资源勘探前景剖析 通过对莺歌海盆地泥底辟带乐东区 YHL 2821 浅层典型生物气藏的生运聚成藏特征的深入解剖, 来进一步剖析和探讨该区生物气的资源潜力与勘探 前景。 YHL 2821 浅层生物气藏位于莺歌海盆地泥底 辟 带 东 南 部 的 乐 东 区, 其 北 西 和 正 北 分 别 与 YHL 2021 含油气构造和 YHL 2221 气田相邻, 北东 方向则与琼东南盆地Q YC1321 气田毗邻。该生物气 藏为一浅层(384～ 1 115 m ) 低幅度的短轴背斜, 自 下而上共有 6 个层段的圈闭, 其圈闭面积为 33. 3～ 58. 3 km 2 , 6 层圈闭的闭合幅度均甚小, 多在 12～ 60 m 之间, 在通过构造主体部位的十字地震剖面上 其“气烟囱”模糊反射及各个构造层的“亮点”、“平 点”反射特征均非常明显, 故近年实施了对该构造的 钻探并获得了高产生物气气流, 其中, 在 560～ 562 m 井段 2 m 厚的气层, 采用 3118 mm 油咀测试 获得了日产 435 629 m 3 优质天然气(生物气)。根据 该构造不同层段的圈闭面积及气水边界的范围以及 气层的展布厚度, 初步估算和预测其天然气地质储 量可达×××108m 3 , 属中小型生物气田。该浅层生 物气气藏的另一重要特点是, 气层与水层分布稳定, 剖面上形成“下水上气”的气水层组合特征 (图 3) , 而且主力气层均为纯的游离气气层, 仅含微量水, 而 其下的水层则为含少量气的水层, 或水溶(气) 层, 很 显然, 上部高产纯游离气气层的形成, 肯定存在一个 生物气从水载体中逐步出溶分离而运聚富集的过 程, 而这种天然气运聚分离作用与运聚富集过程的 最终结果, 导致了生物气从水中游离析出而最终在 具备良好圈闭聚集条件的区块和层段运聚富集, 形 成游离的仅含微量水的纯天然气气藏[ 12～ 18 ]。 类似上述 YHL 2821 生物气藏的不同类型的构 造与非构造圈闭在莺—琼盆地甚多, 且尚未钻探, 预 测其资源潜力及勘探前景亦是非常可观的。尤其在 第四系—中新统乃至渐新统的浅—中层系, 即 300 ～ 3 320 m 的深度范围, 均发育和形成了大量不同类 型的构造与非构造圈闭, 且大部分埋深适中、展布规 模中等、构造与非构造圈闭的幅度较低。其中, 莺歌 海盆地构造与非构造圈闭展布的深度范围比琼东南 盆地浅得多, 尤其是莺东斜坡带 H K - CJ 区, 绝大 部分不同类型的构造与非构造圈闭分布于 380～ 1 290 m s(相当 420～ 1 500 m 深度) 的层段, 且这些 不同类型的构造与非构造圈闭的形成时间很晚, 多 在上新世莺歌海组乃至第四纪, 极有利于捕获埋藏 浅、时代新、分布广、成熟度偏低的成熟门限附近的 (生物化学作用带—低熟热催化作用带) 未熟—低成 熟烃源岩所生成的大量生物气及亚生物气, 形成生 物气藏及亚生物气气藏; 虽琼东南盆地渐新统—中 271 天 然 气 地 球 科 学 V o l. 16
N2何家雄等南海北部边缘盆地生物气和亚生物气资源潜力与勘探前景分析173 LD28-1-2井 LD2H-I-IA 气水界面 37m 一(“ 上物气运聚 IiX) |4翼 地裳反射异常体 一IA 图3莺戰海盆地LP2-浅层生物气藏剖面 新统浅层一中层系不同关型的主要构造与非构造圈 闭的展布规模与莺歌海盆地大体相当,但主要的构5结论与认识 造与非构造圈闭分布的深度范围普遍比莺歌海盆地 (1)南海北部边缘盆地存在多种成因类型的天 深得多,一般多在2000m以下,最深可达3300m然气由于该区的勘探及研究程度尚低,目前在浅层 左右,且构造圈闭居多,构造圈闭形成时间比莺歌海及中深层勘探所发现的天然气藏多以成熟一高熟的 盆地早,主要在早中新世后,因此其主要捕获晚渐新热成因腐殖型气(煤型气)为主,但也发现了一些生 世早期一中新世的低熟烃源岩所生成的大量生物气物气及亚生物气的气藏且具富集高产特征和一定 及亚生物气最终在具备良好圈闭聚集条件的上渐的储量规模显示其具有颇大的资源潜力和勘探前 新统一中新统浅一中层系的层段和区块运聚富集而景因此生物气及亚生物气是该区应予商度重视的 形成生物气及亚生物气气藏。由于莺一琼盆地浅 步加深综合研究,加大勘探投入的力度,尽快全面 中层系的第四系一中新统乃至渐新统的构造与非构开垦这一处女地。 造圈闭埋深相对较浅,一般不存在高温高压的复杂 (2)生物气及亚生物气具有埋藏浅、时代新、分 地质和工程情况故钻井工程简单勘探成本及费用布广、气成熟度偏低、气组分单一无高含量非烃气 均少,若获得勘探突破其经济效益是显而易见的因风险等地质地球化学特征,且一般不存在高温高压 此只要加强对该区浅一中层系生物气及亚生物气等复杂地质及钻井工程情况,故其钻井工程简单,勘 运聚成藏的基本地质条件及分布规律的深入研究和探成本及费用低廉,若获勘探突破则其经济效益甚 全面解剖,加大勘探风险投入和油气区域地质综合佳,因此,生物气及亚生物气是该区应予加倍重视和 研究的力度,相信不久的将来肯定会在浅一中层系关注的较理想的天然气勘探新领域。 (第四系一中新统乃至渐新统)的生物气及亚生物气 (3)在南海北部边缘莺一琼盆地已发现和证实 勘探领域获得重大的突破,扭转目前该区天然气勘的生物气及亚生物气气藏(田)和气层(YHL28-1气 探徘徊不前的被动局面,进而加快大气区的勘探与藏、YHL22-1的1、3、45井区产气层、HXY1-1的 建设步伐。 8、9井区产气层以及LT1-1气藏等),均具富集高产 至于珠江口盆地东部生物气及亚生物气,目前特征,且有一定的储量规模。该区还有大批浅一中层 仅在白云凹陷北坡被发现,也未进行测试,而且勘探系的构造与非构造圈闭目标尚未实施钻探,推测其 及硏究程度甚低,本文对其资源潜力及勘探前景暂应具有生物气及亚生物气的资源潜力和勘探前景 未涉及。 只要加大勘探和综合研究的力度,会发现一批颇具 o1994-2008ChinaAcademicJournalELectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
图 3 莺歌海盆地LD2821 浅层生物气藏剖面 新统浅层—中层系不同类型的主要构造与非构造圈 闭的展布规模与莺歌海盆地大体相当, 但主要的构 造与非构造圈闭分布的深度范围普遍比莺歌海盆地 深得多, 一般多在 2 000 m 以下, 最深可达3 300 m 左右, 且构造圈闭居多, 构造圈闭形成时间比莺歌海 盆地早, 主要在早中新世后, 因此其主要捕获晚渐新 世早期—中新世的低熟烃源岩所生成的大量生物气 及亚生物气, 最终在具备良好圈闭聚集条件的上渐 新统—中新统浅—中层系的层段和区块运聚富集而 形成生物气及亚生物气气藏。由于莺—琼盆地浅— 中层系的第四系—中新统乃至渐新统的构造与非构 造圈闭埋深相对较浅, 一般不存在高温高压的复杂 地质和工程情况, 故钻井工程简单、勘探成本及费用 均少, 若获得勘探突破其经济效益是显而易见的, 因 此, 只要加强对该区浅—中层系生物气及亚生物气 运聚成藏的基本地质条件及分布规律的深入研究和 全面解剖, 加大勘探风险投入和油气区域地质综合 研究的力度, 相信不久的将来肯定会在浅—中层系 (第四系—中新统乃至渐新统) 的生物气及亚生物气 勘探领域获得重大的突破, 扭转目前该区天然气勘 探徘徊不前的被动局面, 进而加快大气区的勘探与 建设步伐。 至于珠江口盆地东部生物气及亚生物气, 目前 仅在白云凹陷北坡被发现, 也未进行测试, 而且勘探 及研究程度甚低, 本文对其资源潜力及勘探前景暂 未涉及。 5 结论与认识 (1) 南海北部边缘盆地存在多种成因类型的天 然气, 由于该区的勘探及研究程度尚低, 目前在浅层 及中深层勘探所发现的天然气藏多以成熟—高熟的 热成因腐殖型气(煤型气) 为主, 但也发现了一些生 物气及亚生物气的气藏, 且具富集高产特征和一定 的储量规模, 显示其具有颇大的资源潜力和勘探前 景, 因此, 生物气及亚生物气是该区应予高度重视的 一种新的天然气成因类型和新的勘探领域, 建议进 一步加深综合研究, 加大勘探投入的力度, 尽快全面 开垦这一处女地。 (2) 生物气及亚生物气具有埋藏浅、时代新、分 布广、气成熟度偏低、气组分单一、无高含量非烃气 风险等地质地球化学特征, 且一般不存在高温高压 等复杂地质及钻井工程情况, 故其钻井工程简单, 勘 探成本及费用低廉, 若获勘探突破则其经济效益甚 佳, 因此, 生物气及亚生物气是该区应予加倍重视和 关注的较理想的天然气勘探新领域。 (3) 在南海北部边缘莺—琼盆地已发现和证实 的生物气及亚生物气气藏(田) 和气层(YHL 2821 气 藏、YHL 2221 的 1、3、4、5 井区产气层、HXY121 的 8、9 井区产气层以及L T 121 气藏等) , 均具富集高产 特征, 且有一定的储量规模。该区还有大批浅—中层 系的构造与非构造圈闭目标尚未实施钻探, 推测其 应具有生物气及亚生物气的资源潜力和勘探前景, 只要加大勘探和综合研究的力度, 会发现一批颇具 N o. 2 何家雄等: 南海北部边缘盆地生物气和亚生物气资源潜力与勘探前景分析 371
储量规模的浅一中层系的生物气及亚生物气的气田71何家雄冼仲猷陈伟煌,等莺·琼盆地生物气及生物低熟 群,在该区浅一中层系建成颇大的天然气储量规模 过渡带气特征与勘探前景卩↓中国海上油气(地质),2002,16 是指日可待的。 (1):27-32 8]张义刚,陈焕疆论生物气的生成与聚集}石油与天然气地 (4)南海北部边缘珠江口盆地东部白云凹陷生 质1983,4(2):160-168 物气及亚生物气主要分布于凹陷北坡的番禺低隆起[9赖斯DD,克莱GE生物气生成聚集及其远景储量U陈 区,赋存于500-2700m的中中新统韩江组-第四 德卿译地质地球化学,1982,4(2):20-40 系海相砂岩储层,由于所获取的地质资料有限,且未101戴金星各类天然气的成因鉴别[中国海上油气(地质 获测试数据,故其产能及储量规模尚不能预测 1992,1(6):9-19 [11徐永昌一种新的天然气成因类型—生物一热催化过渡带 参考文献 气[中国科学(B辑),199,(9):975-980 ]刘文汇,黄第藩,熊传武,等,成烃理论的发展及国外未熱一[12]何家雄,钟启祥陈伟煌,等莺歌海盆地浅层天然气成因及烃 低熟油气的分布与研究现状卩}天然气地球科学,19990(1 探讨[}天然气地球科学,1994,5(6):15-27 2):1-22 [13]何家雄,昝立声,陈龙操,等莺歌海盆地泥底辟发育演化与油 2]丁安娜,孟仟祥,催明中,等,微生物改造有机质与未熟一低 气运聚机制[}沉积学报,1994,12(3):120-129 熟油气的形成[}天然气地球科学,199,10(1-2):23-29 14]何家雄陈红莲,陈刚,等莺歌海盆地泥底辟带天然气成藏条 3]周风英,彭德华·柴达木盆地未成熟一低成熟油形成试验模 件及勘探方向[↓中国海上油气(地质),19,9(3):155 拟[}天然气地球科学,199,10(1-2):37-41 4]丁安娜,王明明,李本亮等,生物气的形成机理及源岩的地15]何家雄陈伟煌钟启祥等莺歌海盆地泥底辟特征及天然气 球化学特征——以柴达木盆地主物为例[↓天然气地球科 勘探方向}石油勘探与开发,1994,21(6):6-9 学,2003,14(5):402-407 [16」何家雄鸴歌海盆地鸴一黄组浅层气藏烃源探讨及勘探方向 5]张样,纪宗兰,杨银山,等,试论柴达木盆地第四系盖层的封 J}石油实验地质,1996,18(1):78-87 盖机理J}天然气地球科学,2004,15(4):383-386 [17]何家雄莺歌海盆地东方1-1构造天然气地质地化特征及成 6]张祥,纪宗兰,杨银山,等,关于生物气源岩评价标准的讨论 因探讨↓天然气地球科学,1994,5(3):1-8 以柴达木盆地第四系生物气为例U]天然气地球科学,[18]何家雄莺歌海盆地CO2成因及运聚特征的初步研究1石 2004,15(4):465-470 油勘探与开发,1995,22(6):8-15 RESOURCES BASE AND EXPLORATON POTENTIAL OF BOGEN IC AND SUB-BOGENKC GAS INMARGINAL BASIN OF THE NORTHERN SOUTH CH INA SEA HE J iax ong",XIA B in, ZHANG Q im ing, ZHANG Shu-lin, L U Bao m ing (L Laboratory df M arg inal Sea Geology and R esources, Chinese A cademy of Science, Guang: hou 510640, China, 2 The N anhai W est R esearch Institute, China Off shore Oil L in ited Canpam, Zhanj iang 524057, China) Abstract Y ingq ing basin and Baiyun sag of Pearl R iver Mouth basin are rich in gas re sources and diverse in gas orig in, w ith varied exp loratin fields and greater resources base So far, b ogen ic and bigen ic- undenatured tran sit nn gas have been disco vered in the basin, besides shallow and m id-deep gas reservo irs p redom inated by matured and high m atured hum ic gas(coal-fo m ed gas). w ith sizab le reserves and higher p roducton capacity, these b ogen ic and bogen ic-undernatured transit on gas have a great resources base and exp lo raton po ten tial a break th rough of biogen ic gas exp o ration in this area is just round the corner p id ing that p ro specting streng th and com p rehensive re search dep th are en larged Key words: B ogen ic gas, Sub-b ogen ic gas, Geo log ical character, Geochem ical character, Resources base, Exp bo ratin potential 201994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
储量规模的浅—中层系的生物气及亚生物气的气田 群, 在该区浅—中层系建成颇大的天然气储量规模 是指日可待的。 (4) 南海北部边缘珠江口盆地东部白云凹陷生 物气及亚生物气主要分布于凹陷北坡的番禺低隆起 区, 赋存于 500～ 2 700 m 的中中新统韩江组- 第四 系海相砂岩储层, 由于所获取的地质资料有限, 且未 获测试数据, 故其产能及储量规模尚不能预测。 参考文献: [ 1 ] 刘文汇, 黄第藩, 熊传武, 等 1 成烃理论的发展及国外未熟— 低熟油气的分布与研究现状[J ]. 天然气地球科学, 1999, (12 2): 1222. [ 2 ] 丁安娜, 孟仟祥, 催明中, 等 1 微生物改造有机质与未熟—低 熟油气的形成[J ]. 天然气地球科学, 1999, 10 (122): 23229. [ 3 ] 周凤英, 彭德华 1 柴达木盆地未成熟—低成熟油形成试验模 拟[J ]. 天然气地球科学, 1999, 10 (122): 37241. [ 4 ] 丁安娜, 王明明, 李本亮, 等 1 生物气的形成机理及源岩的地 球化学特征——以柴达木盆地生物为例[J ]. 天然气地球科 学, 2003, 14 (5): 4022407. [ 5 ] 张祥, 纪宗兰, 杨银山, 等 1 试论柴达木盆地第四系盖层的封 盖机理[J ]. 天然气地球科学, 2004, 15 (4): 3832386. [ 6 ] 张祥, 纪宗兰, 杨银山, 等 1 关于生物气源岩评价标准的讨论 ——以柴达木盆地第四系生物气为例[J ]. 天然气地球科学, 2004, 15 (4): 4652470. [ 7 ] 何家雄, 冼仲猷, 陈伟煌, 等. 莺- 琼盆地生物气及生物- 低熟 过渡带气特征与勘探前景[J ]. 中国海上油气(地质) , 2002, 16 (1): 27232. [ 8 ] 张义刚, 陈焕疆. 论生物气的生成与聚集[J ]. 石油与天然气地 质 1983, 4 (2): 1602168. [ 9 ] 赖斯 D D , 克莱 G E. 生物气生成、聚集及其远景储量[J ]. 陈 德卿译. 地质地球化学, 1982, 4 (2): 20240. [ 10 ] 戴金星. 各类天然气的成因鉴别[J ]. 中国海上油气(地质) , 1992, 1 (6): 9219. [ 11 ] 徐永昌. 一种新的天然气成因类型——生物—热催化过渡带 气[J ]. 中国科学(B 辑) , 1990, (9): 9752980. [ 12 ] 何家雄, 钟启祥, 陈伟煌, 等. 莺歌海盆地浅层天然气成因及烃 源探讨[J ]. 天然气地球科学, 1994, 5 (6): 15227. [ 13 ] 何家雄, 昝立声, 陈龙操, 等. 莺歌海盆地泥底辟发育演化与油 气运聚机制[J ]. 沉积学报, 1994, 12 (3): 1202129. [ 14 ] 何家雄, 陈红莲, 陈刚, 等. 莺歌海盆地泥底辟带天然气成藏条 件及勘探方向[J ]. 中国海上油气 (地质) , 1995, 9 (3): 1552 163. [ 15 ] 何家雄, 陈伟煌, 钟启祥, 等. 莺歌海盆地泥底辟特征及天然气 勘探方向[J ]. 石油勘探与开发, 1994, 21 (6): 629. [ 16 ] 何家雄. 莺歌海盆地莺—黄组浅层气藏烃源探讨及勘探方向 [J ]. 石油实验地质, 1996, 18 (1): 78287. [ 17 ] 何家雄. 莺歌海盆地东方 121 构造天然气地质地化特征及成 因探讨[J ]. 天然气地球科学, 1994, 5 (3): 128. [18 ] 何家雄. 莺歌海盆地CO 2 成因及运聚特征的初步研究[J ]. 石 油勘探与开发, 1995, 22 (6): 8215. RESOURCES BASE AND EXPLORATION POTENTIAL OF B IOGEN IC AND SUB-B IOGEN IC GAS IN M ARGINAL BASIN OF THE NORTHERN SOUTH CH INA SEA H E J ia2x iong1, 2 , X IA B in1 , ZHAN G Q i2m ing2 , ZHAN G Shu2lin1 , L IU Bao2m ing1 (1. L aboratory of M arg inal S ea Geology and R esou rces, Ch inese A cad em y of S cience, Guang z hou 510640, Ch ina; 2. T he N anhai W est R esearch Institu te, Ch ina Of f shore O il L im ited Com p any , Z hanj iang 524057, Ch ina) Abstract: Y ingqiong basin and Baiyun sag of Pearl R iverM ou th basin are rich in gas resou rces and diverse in gas o rigin, w ith varied exp lo ration fields and greater resou rces base. So far, b iogen ic and b iogen ic2 undernatu red tran sition gas have been discovered in the basin, besides shallow and m id2deep gas reservo irs p redom inated by m atu red and h igh2m atu red hum ic gas(coal2fo rm ed gas). W ith sizab le reserves and h igher p roduction capacity, these b iogen ic and b iogen ic2undernatu red tran sition gas have a great resou rces base and exp lo ration po ten tial. A b reak th rough of b iogen ic gas exp lo ration in th is area is ju st round the co rner p roviding that p ro specting strength and com p rehen sive research dep th are en larged. Key words: B iogen ic gas; Sub2b iogen ic gas; Geo logical character; Geochem ical character; R esou rces base; Exp lo ration po ten tial. 471 天 然 气 地 球 科 学 V o l. 16