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(1.中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司; 2.盎億泰地質(zhì)微生物技術(shù)(北京)有限公司)

微生物地球化學(xué)勘探技術(shù)在白云凹陷深水區(qū)油氣勘探中的應(yīng)用*

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(1.中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司; 2.盎億泰地質(zhì)微生物技術(shù)(北京)有限公司)

為提高南海深水區(qū)油氣勘探成功率,降低油氣勘探的風(fēng)險(xiǎn)及成本,在珠江口盆地白云凹陷深水區(qū)首次應(yīng)用了微生物地球化學(xué)勘探技術(shù)。該技術(shù)以輕烴微滲漏理論為基礎(chǔ),采用微生物學(xué)方法和地球化學(xué)方法直接檢測(cè)有利目標(biāo)區(qū)之上海底表層的微生物異常和吸附烴異常,預(yù)測(cè)下伏有利目標(biāo)區(qū)目的層段是否存在油氣藏,并預(yù)測(cè)油氣藏的含油氣性質(zhì)。針對(duì)白云凹陷深水區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件、多種圈閉類型和不同的油氣藏類型,利用已鉆構(gòu)造作為微生物地球化學(xué)檢測(cè)的正演模型,對(duì)新發(fā)現(xiàn)圈閉的含油氣性進(jìn)行了預(yù)測(cè),最終將油氣微生物地球化學(xué)勘探的研究成果與地震、鉆井、測(cè)井、巖心等資料相結(jié)合,對(duì)微生物異常分布與油氣富集規(guī)律間的關(guān)系作出了合理的地質(zhì)解釋,并對(duì)有利圈閉和區(qū)帶進(jìn)行了含油氣評(píng)價(jià),從而實(shí)現(xiàn)了直接發(fā)現(xiàn)油氣藏的目的。應(yīng)用實(shí)踐表明,在白云凹陷深水區(qū)采用微生物地球化學(xué)烴類檢測(cè)技術(shù)與常規(guī)勘探技術(shù)相結(jié)合的綜合勘探新模式,能夠較好地預(yù)測(cè)有利圈閉的含油氣性。

微生物地球化學(xué)勘探技術(shù);油氣勘探;深水區(qū);白云凹陷;珠江口盆地

珠江口盆地白云凹陷深水區(qū)是我國(guó)深海油氣勘探的重要選區(qū)[1-3]。然而,鉆探成本高、油氣勘探成功率低是制約當(dāng)前白云凹陷深水區(qū)油氣勘探的重要因素,需要結(jié)合勘探需求,采用低成本、方便、快捷、可行的新技術(shù)來降低深水區(qū)油氣勘探風(fēng)險(xiǎn)。為此,采用微生物地球化學(xué)勘探技術(shù)對(duì)白云凹陷深水區(qū)部分已鉆和待鉆目標(biāo)的含油氣性進(jìn)行了檢測(cè),證明了該技術(shù)在深水區(qū)圈閉含油氣性檢測(cè)的適用性和有效性,同時(shí)為該地區(qū)鉆探目標(biāo)優(yōu)選提供了技術(shù)支持。

1 微生物地球化學(xué)勘探技術(shù)

微生物地球化學(xué)勘探技術(shù)是近年來發(fā)展比較迅速的油氣勘探技術(shù),該技術(shù)基于油氣藏輕烴微滲漏原理,具有普遍性、垂直性和動(dòng)態(tài)性等3個(gè)基本特性[4],其研究方法包括確定油氣藏存在與分布的微生物石油調(diào)查技術(shù)(MOST)和確定油氣藏性質(zhì)的土壤吸附氣技術(shù)(SSG)。這2種技術(shù)(以前者為主,后者為輔)相互補(bǔ)充,合為一體,可以顯著提高微生物烴檢測(cè)技術(shù)解釋模型的準(zhǔn)確性。研究與應(yīng)用實(shí)踐表明,微生物地球化學(xué)勘探技術(shù)具有以下特點(diǎn):①M(fèi)OST技術(shù)主要檢測(cè)土壤或沉積物中專屬烴氧化菌的豐度,熱成因烴是這種烴氧化菌的唯一碳源,因此其豐度與下方油氣圈閉中的烴類濃度和壓力密切相關(guān),具有地質(zhì)解釋的唯一性;②SSG技術(shù)反映烴類在漫長(zhǎng)地質(zhì)年代中積累于沉積物礦物結(jié)晶和包裹體內(nèi)輕烴的組成特征,有助于判識(shí)可能存在的圈閉內(nèi)烴類的地球化學(xué)屬性;③輕烴微生物門檻值的選擇與確定擁有一套嚴(yán)格的準(zhǔn)則和規(guī)范,其依據(jù)是建立在全球各種不同景觀類型的3000多個(gè)案例的龐大的油氣微生物勘探數(shù)據(jù)庫,為不同景觀區(qū)的門檻值分析提供了可靠的對(duì)比平臺(tái);④擅長(zhǎng)與二維和三維地震勘探成果相結(jié)合,進(jìn)行資料的合理解釋和綜合評(píng)價(jià),特別是通過采用“4G”(Geology;Geophysics;Geochemistry;Geobiology)綜合勘探新模式,使得微生物地球化學(xué)勘探技術(shù)正在成為提高油氣鉆探成功率、降低勘探風(fēng)險(xiǎn)的新型綜合勘探法的重要組成部分。但是,微生物地球化學(xué)勘探技術(shù)的弱點(diǎn)是不能直接有效地指示烴類異常深度的空間歸位,從完成油氣勘探的使命來看,該技術(shù)的定位應(yīng)當(dāng)是地震勘探法的最佳搭配技術(shù)[5-6]。

2 研究區(qū)地質(zhì)概況

白云凹陷位于中國(guó)南海北部陸緣深水區(qū),屬于珠江口盆地珠二坳陷,水深200～3000m,面積約2萬km2。白云凹陷北靠中央隆起帶番禺低隆起,南臨南部隆起帶,西接云開低凸起,東臨東沙隆起(圖1),為一個(gè)處于陸棚邊緣斜坡帶的新生代沉積凹陷,具有十分優(yōu)越的油氣地質(zhì)條件[8-12]。

白云凹陷新生界厚度超過1萬m,2套主力烴源巖發(fā)育在始新統(tǒng)文昌組和下漸新統(tǒng)恩平組,上漸新統(tǒng)珠海組的淺水三角洲—濱岸砂體、下中新統(tǒng)珠江組的深水扇砂體是重要儲(chǔ)層,而珠江組上部的巨厚泥巖及中中新統(tǒng)韓江組泥巖是優(yōu)良的區(qū)域性蓋層,具有“下斷上坳、下陸上海、古生新儲(chǔ)”的油氣地質(zhì)特征[2,13-16]。

圖1 珠江口盆地白云凹陷構(gòu)造位置圖(據(jù)郭剛等[7],有修改)

3 微生物地球化學(xué)勘探設(shè)計(jì)和實(shí)施

選擇A探區(qū)作為目標(biāo)區(qū)進(jìn)行微生物地球化學(xué)勘探設(shè)計(jì)和實(shí)施。該研究區(qū)位于白云凹陷主洼東北部(圖1),勘探面積約300 km2,已完成三維地震勘探解釋,發(fā)現(xiàn)并落實(shí)A-4、A-1、A-2和A-3等4個(gè)圈閉(圖2),主要鉆探目標(biāo)層位為上漸新統(tǒng)珠海組的淺水三角洲—濱岸砂體、下中新統(tǒng)珠江組深水扇砂體,其中A-1構(gòu)造已鉆探4口井,并已發(fā)現(xiàn)油氣藏,而A-2、A-3和A-4構(gòu)造尚未進(jìn)行鉆探。分析認(rèn)為, A-2構(gòu)造為構(gòu)造-巖性復(fù)合圈閉,A-3為巖性圈閉, A-4為構(gòu)造圈閉。

圖2 白云凹陷A探區(qū)微生物地球化學(xué)勘探MV平面圖

根據(jù)微生物地球化學(xué)勘探技術(shù)原理及圈閉烴類檢測(cè)評(píng)價(jià)原則,2011年在該研究區(qū)共設(shè)計(jì)采集站位237個(gè),其中A-4、A-1、A-3構(gòu)造采用測(cè)線式布設(shè),初步判別其含油氣性;A-2采用網(wǎng)格式布設(shè),詳細(xì)評(píng)價(jià)其含油氣性。

微生物地球化學(xué)勘探技術(shù)須采集海底沉積物表層樣品,海上施工過程嚴(yán)格執(zhí)行樣品采集的操作規(guī)范(本次共采集MOST樣品237個(gè),SSG樣品229個(gè)),采集樣品經(jīng)過預(yù)處理后直接送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行MOST檢測(cè)和SSG分析。其中,MOST檢測(cè)結(jié)果以輕烴微生物值(MV:Microbial Value)指標(biāo)評(píng)價(jià)體系表示(為美國(guó)GMT公司MOST技術(shù)專利[17])。MV值是將微生物進(jìn)行選擇性培養(yǎng)后,綜合顯微計(jì)數(shù)結(jié)果(菌落數(shù))和生長(zhǎng)活性等綜合分析得出的一個(gè)無量綱量,其數(shù)值大小反映了樣品中專性微生物發(fā)育的相對(duì)濃度,并非一個(gè)絕對(duì)的微生物數(shù)量值。SSG分析包括樣品稱重,酸化處理釋放出C1—C5+氣體,并以氦氣為載氣進(jìn)行高精度的氣相色譜分析。

4 微生物地球化學(xué)勘探數(shù)據(jù)解釋

在微生物地球化學(xué)勘探技術(shù)中,MV異常與背景的劃分是評(píng)價(jià)探區(qū)內(nèi)油氣有利前景的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。首先采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,初步確定目標(biāo)探區(qū)異常值與背景值的劃分界限,然后結(jié)合已知井區(qū)或鄰區(qū)正演模型以及MOST全球數(shù)據(jù)庫的相關(guān)信息,綜合分析得出研究區(qū)的MV門檻值。為了凸顯不同等級(jí)的微滲漏異常點(diǎn)、異常帶和異常區(qū),在MV成圖時(shí)采用了5個(gè)等級(jí)來刻畫,如表1所示,其中低異常值與中異常值的界限為MV門檻值。根據(jù)這一原則,將研究區(qū)的MV門檻值確定為79(表1),并據(jù)此繪制出MV的相關(guān)圖件。在評(píng)價(jià)由烴類微滲漏異常指示的勘探遠(yuǎn)景時(shí),不僅要分析圖上紅色點(diǎn)、橙色點(diǎn)的絕對(duì)數(shù)量,更要分析是否有多個(gè)紅色點(diǎn)、橙色點(diǎn)集中分布在一起形成簇群,且簇群周圍是否有指示中、低值異常的黃色點(diǎn)和綠色點(diǎn)對(duì)其形成支撐。

在微生物地球化學(xué)勘探技術(shù)中,SSG分析是通過研究吸附烴各個(gè)烴組分之間的比值及其在經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ綀D版上投落的區(qū)域,進(jìn)而對(duì)土壤氣潛在的油氣源屬性特征進(jìn)行鑒定,分析時(shí)不強(qiáng)調(diào)總烴與各個(gè)烴組分的絕對(duì)濃度值,而是重點(diǎn)關(guān)注不同輕烴比值的分析。通常,土壤吸附烴的含量高低與吸附介質(zhì)的親和性有關(guān),容易引起吸附烴含量的波動(dòng),但吸附烴的內(nèi)組成在不同介質(zhì)中通常以相同比例進(jìn)行吸附,保存相對(duì)穩(wěn)定。因此,含相似比例的氣體,不管其絕對(duì)值如何,都可以指示成因相互有聯(lián)系的氣體族群,從而有助于進(jìn)行微滲漏趨勢(shì)的分析。所以,吸附烴的內(nèi)組成特征便成為認(rèn)識(shí)油氣地球化學(xué)特征的有效指標(biāo)體系。

4.1 已知油氣藏上方MV和SSG檢測(cè)結(jié)果分析

A-1構(gòu)造共鉆探4口井,分別為A-1-1、A-1-2、A-1-3和A-1-4井,測(cè)井解釋結(jié)果顯示具有若干氣層和油層(表2)。微生物地球化學(xué)勘探的2條設(shè)計(jì)測(cè)線分別過A-1-1、A-1-3和A-1-4井。

MOST檢測(cè)結(jié)果顯示,在鉆探證實(shí)的A-1油氣藏已知井上方均出現(xiàn)了MV高異常值(圖2),油氣藏范圍內(nèi)2條設(shè)計(jì)測(cè)線上的MV平均值分別為北部130,南部189。

利用酸解烴C1/(C2+C3)與C2/(C3+C4)三組分經(jīng)驗(yàn)圖版對(duì)潛在的油氣藏屬性特征進(jìn)行判別的SSG檢測(cè)數(shù)據(jù)指示,白云凹陷A探區(qū)潛在油氣性質(zhì)主要為凝析油氣藏(圖3),這與鉆探結(jié)果相一致,表明微生物地球化學(xué)勘探成果可以準(zhǔn)確揭示該區(qū)下伏地層中的油氣流體性質(zhì),具有較高的準(zhǔn)確性與精確性。

4.2 有利勘探目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)

分析認(rèn)為,研究區(qū)整體為一構(gòu)造脊,北部通過近東西向大斷裂與白云東洼相鄰,向南傾斜進(jìn)入主洼。從構(gòu)造演化來看,A-1和A-2構(gòu)造均長(zhǎng)期處于構(gòu)造的古隆起部位,是油氣運(yùn)移的指向區(qū),緊鄰生烴凹陷,油源豐富,故推測(cè)A-2構(gòu)造為最有利勘探目標(biāo)。

精細(xì)分析發(fā)現(xiàn),A-2構(gòu)造整體為反向正斷層封堵的鼻狀隆起,該鼻狀隆起的東部為向北抬升的鼻狀構(gòu)造,西部為向北東抬升被斷層復(fù)雜化的鼻狀構(gòu)造。從過A-2構(gòu)造的東西向微生物值(MV)與地震剖面綜合研究圖(圖4)可以看到,MV高異常值主要分布于A-2構(gòu)造鼻狀隆起的北部,又呈兩簇分別反映隆起東北部和西北部的鼻狀構(gòu)造。從地震相來看,該構(gòu)造區(qū)深切河谷和水道發(fā)育,儲(chǔ)層條件良好。另外,從過A-2構(gòu)造的2條南北向微生物值與地震剖面綜合研究圖(圖5)也可以看出,反向正斷層封堵的鼻狀隆起由北向南構(gòu)造降低,其MV值也隨之降低。

表1 白云凹陷A探區(qū)烴類微生物值(MV)異常分級(jí)表

表2 白云凹陷A探區(qū)已知鉆井鉆探結(jié)果及鉆后評(píng)價(jià)結(jié)果

圖3 白云凹陷A探區(qū)C1/(C2+C3)與C2/(C3+C4)三組分圖版

圖4 白云凹陷A探區(qū)A-2構(gòu)造微生物值(MV)與東西向地震剖面(剖面位置見圖2中A-A′)綜合研究圖

圖5 白云凹陷A探區(qū)A-2構(gòu)造微生物值(MV)與南北向地震剖面(剖面位置見圖2)綜合研究圖

綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為,A-2構(gòu)造微生物異常級(jí)別較高,具有良好的含油氣性,預(yù)測(cè)有利油氣區(qū)主要位于該構(gòu)造北部,特別是東北部的MV高異常區(qū)可能成為最有利的油氣勘探遠(yuǎn)景區(qū)。另外,SSG檢測(cè)數(shù)據(jù)(圖3)表明,白云凹陷A探區(qū)油氣前景區(qū)的潛在油氣性質(zhì)為凝析油氣。

通過綜合地質(zhì)、物探、微生物等研究成果,優(yōu)選探井A-2-1井實(shí)施鉆探。鉆探結(jié)果表明,A-2構(gòu)造為被深水水道復(fù)雜化的構(gòu)造-巖性復(fù)合圈閉,主要勘探目的層系珠江組底部發(fā)育深水扇砂巖異常體, A-2-1井在珠江組下段鉆遇氣層。該井的成功鉆探證實(shí)了研究區(qū)油氣分布規(guī)律與微生物地球化學(xué)勘探檢測(cè)成果相匹配的這一認(rèn)識(shí),利用微生物地球化學(xué)勘探技術(shù)能夠較好地預(yù)測(cè)有利圈閉的含油氣性。

5 結(jié)束語

首次在南海北部深水區(qū)應(yīng)用微生物地球化學(xué)勘探技術(shù)對(duì)圈閉含油氣性和油氣藏性質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià),結(jié)果表明,采用MOST和SSG技術(shù)相結(jié)合的微生物地球化學(xué)勘探技術(shù)可以靈敏而有效地檢測(cè)MV異常區(qū)并判斷下伏油氣藏的性質(zhì)。白云凹陷主洼東北部A探區(qū)A-2等構(gòu)造頂部發(fā)育的MV高異常區(qū)及預(yù)測(cè)的油氣藏性質(zhì)與實(shí)際鉆探結(jié)果相吻合,并且油氣富集區(qū)與非富集區(qū)檢測(cè)數(shù)據(jù)差異顯著,證明了微生物地球化學(xué)勘探技術(shù)在深水區(qū)圈閉含油氣性檢測(cè)的適用性和有效性。

目前微生物地球化學(xué)勘探技術(shù)在南海北部深水區(qū)的首次應(yīng)用所覆蓋的區(qū)域與勘探目標(biāo)個(gè)數(shù)均有限,僅獲得了有限探井鉆探結(jié)果的證實(shí)。我們相信,隨著應(yīng)用范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大,微生物地球化學(xué)勘探技術(shù)的優(yōu)勢(shì)將會(huì)得到進(jìn)一步的驗(yàn)證,在提高深水區(qū)油氣鉆探成功率,降低勘探風(fēng)險(xiǎn)等方面將會(huì)發(fā)揮更重要的作用。

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(編輯:周雯雯)

Applying a technique of microbiological geochemistry to hydrocarbon exploration in Baiyun sag deep water area

Yan Chengzhi1Shi Hesheng1Pang Xiong1Zhu Junzhang1Shi Ning1Li Yuanping1Zhang Simeng2Mei Hai2

(1.Shenzhen Branch of CNOOC Ltd.,Guangzhou,510240; 2.AE&EGeomicrobial Technologies Inc.,Beijing,102200)

A technique of microbiological geochemistry was firstly applied in Baiyun sag deep water area,Pearl River Mouth basin,in order to improve the success rate and reduce the risk and cost of deep water hydrocarbon exploration in South China Sea.Based on the theory about light hydrocarbon micro-seepage,this technique employs the microbiological and geochemical methods to directly detect microbial and adsorbed-hydrocarbon anomalies on the sea floor above favorable target strata,so as to predict if there would be any hydrocarbon accumulation in the target strata and to predict the hydrocarbon accumulation’s properties.In consideration of the complex geology,multiple trap types and various types of hydrocarbon accumulation in Baiyun sag deep water,the drilled structures were used as a forward model for the microbiological geochemistry detection to predict the hydrocarbon potential of the new-discovered prospects.Finally,the exploration and research results of microbiological geochemistry were combined with seismic,drilling,logging and core data,the relationship between microbial anomalies and hydrocarbon enrichment was reasonably interpreted in geology,and the hydrocarbon potential was evaluated for the favorable prospects and plays,achieving the aim of directly detecting hydrocarbon accumulations.The actual application has indicated that the comprehensive exploration mode of microbiological geochemistry in combination with the conventional exploration can predict the hydrocarbon potential of favorable prospects quite well in Baiyun sag deep water.

technique of microbiological geochemistry;hydrocarbon exploration;deep water area; Baiyun sag;Pearl River Mouth basin

2013-08-01改回日期:2014-03-11

*中海石油(中國(guó))有限公司綜合科研課題“珠江口盆地白云凹陷油氣微生物勘探”部分研究成果。

顏承志,男,高級(jí)工程師,中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司研究院方法室主任,現(xiàn)主要從事珠江口盆地油氣勘探研究工作。地址:廣州市江南大道中168號(hào)海洋石油大廈(郵編:510240)。E-mail:yanchzh@cnooc.com.cn。