瓊東南盆地地層壓力演化數值模擬摘要：基于數值模擬技術對瓊東南盆地超壓的形成和演化進行了恢復，揭示了該盆地地層壓力演化的特征，并與地震資料結合，分析得到超壓形成與流體底辟構造在時空上的耦合關系。模擬得到以下三點認識：（1）現今盆地強超壓形成的時間主要在5.5Ma以來。（2）5.5Ma以前東部超壓高于西部，5.5Ma以后西部超壓高于西部。（3）5.5Ma以來，東部凹陷區主要以“增壓”特征，西部凹陷區主要表現為“泄壓”特征。地震資料分析得到的流體底辟構造大多分布在西部的崖南、崖北凹陷與東部的長昌凹陷，與數值模擬結果顯示的超壓發育的區域具有較為明顯的空間上的耦合關系；依據前人的研究流體底辟應形成于晚中新世以后，模擬結果顯示強超壓主要形成于5.5Ma以來，在時間上有一定的耦合關系。關鍵詞：瓊東南盆地；超壓；壓力演化；數字模擬；流體底辟；石油地質.RecoveringthepaleopressureevolusionbynumericalsituationtechniqueinqiongdongnanBasinAbstract:thisarticleaimsto第一章前言選題目的及意義根據Hunt(1990)統計，超壓盆地占全球沉積盆地總數量的2/3，其中160個盆地的超壓體與油氣分布具有一定的成因聯系，由此可以反映地層壓力對油氣藏的形成具有重要控制作用(HaoetaL.2009;AkroutetaL.,2011;Web-steretaL.,2011).超壓形成的機制和其對油氣成藏的影響是石油地質學的重要前沿研究領域(郝芳等，2002),在不同的地質條件下，超壓的形成機制具有差異性，某些生壓機制在沉積盆地超壓發育、演化過程中的實際貢獻和意義尚不明確(郝芳等，2005).目前大家普遍接受的是，非擠壓型盆地中欠壓實和生烴作用是能獨立形成大規模超壓的原因(郝芳和董偉良，2001;郝芳等，2005;郭小文等，2011;何生等，2012;郭佳等，2014).而從歷史演化角度分析超壓成因機制的時空演化人們能更好地明確油氣成藏機制(謝玉洪等，2012).流體流動的動力學條件是油氣成藏動力學研究的核心，而地層流體壓力又是流體動力學研究的關鍵。通過對地層古流體壓力演化的研究，可以恢復盆地內流體運動的過程，從而有助于油氣資源勘探與資源量的預測。因此，沉積盆地的古壓力研究方法也正備受關注。目前，可用于恢復地層壓力的方法有很多，如，根據流體包裹體均一溫度和流體成分之間的平衡關系確定古壓力;根據私土礦物形成溫度及實際曲線估算私土礦物的形成壓力;從泥巖聲波時差資料出發，利用泥巖壓實的不可逆原理，也可推導出古地層壓力以及Fillippone法，其中盆地模擬法基于壓力生成的物理化學機理，既可對實際鉆井也可對無井區開展一維單井或者虛擬井壓力演化重建，同時可開展二維剖面甚至三維立體的壓力史模擬分析，在石油地質領域各個方面都得到了廣泛的應用。1.2研究進展地層壓力預測技術始于20世紀60年代，發展到今天，仍有很多亟待解決的問題。根據油氣勘探的階段可將壓力預測方法大體分為三類：（1）利用地震資料進行鉆前壓力預測，（2）利用錄井資料進行隨鉆監測地層壓力（3）利用測井資料對地層壓力進行鉆后檢測。隨著研究的深入，地層壓力預測的方法逐漸增多，傳統方法按照需不需要建立趨勢線可以分為兩種：（1)建立聲波時差、密度及電阻率等測量值與深度的正常趨勢關系式，再由偏離值來計算地層壓力；(2)由測量值和地層壓力之間的經驗關系來估算地層壓力。除了傳統方法之外，地震反演也是壓力預測的一種重要方法，地震反演方法主要有波阻抗反演方法和AVO反演。Hottman&Johnson（1965）最早提出了壓力預測的方法，利用電阻率和聲波時差測井資料，建立了正常壓實趨勢線，即等效深度法，這種壓力預測方法目前仍普遍使用。他們還認為等效深度法預測壓力并不是萬能的，在某些特殊的地層中要建立適當的經驗關系。Forster&Whalen（1966）對等效深度法做了進一步探討，從泥巖的壓實作用出發分析了壓力預測的可行性，為地層壓力的定量化計算奠定了基礎。Penebaker（1968）認為地震數據分析是一種預測壓力的可靠手段，但關鍵在于如何獲得準確的層速度，并應用地震數據對某一區塊做了實際壓力預測，與實測數據對比結果差別不大。Eaton（1971）對前人的研究做了詳細研究，認為前人的預測方法存在一定的局限性，只是基于欠壓實成因機制上提出的，既而提出了上覆負荷壓力的概念，建立了基于有效應力方程的壓力預測關系式，并得到地層破裂壓力的公式。伊頓法是在泥巖欠壓實成因機制的基礎上建立的一種經驗關系法，這種方法不僅對欠壓實成因機制有效，對成巖作用等其他成因機制下的壓力預測也可以進行較為精準的預測，雖然需要大量的鉆井數據對Eaton公式中的參數進行擬合，但是在實際的應用中效果較好，得到廣泛的推廣。Fillippone（1985）提出僅利用地層層速度數據的Fillippone公式，在實際壓力預測中應用較多。Bellotti&Giacca（1990）對通過地震資料預測壓力做了大量的研究，對地震數據的應用不僅局限于地震層速度，并且利用地震數據體及地震波等動力學屬性來預測壓力。20世紀90年代初，鑒于前人進行壓力預測時很少考慮壓力成因機制，人們提出可以利用有效應力的關系式來達到預測地層壓力的目的，來避免未考慮壓力成因機制給壓力預測帶來的誤差。Hottman（1965）提出的經驗關系和Eaton（1971）均考慮了成因機制給壓力預測帶來的影響，預測效果較好。VSP是聯系地震和測井的橋梁，也可預測地層速度及壓力，利用VSP資料對已建立的壓力預測公式進行修正可提高壓力預測的精度。在國內，地層壓力預測技術也得到長足的發展。王建安等（1977）在國內組織了針對地層壓力檢測技術的研究。中國海油南海西部公司在“八五”期間對地層壓力預測技術做了較為深入的研究。劉震（1997）對壓力測試數據進行分析，認為地層速度和地層壓力之間的關系并不是簡單的線性關系，進而對Fillippone公式進行修正，提高了壓力預測的精度。顧漢明（1993）利用線性反演方法計算得到層速度，修正了傳統方法求取層速度的誤差，提高了壓力預測的精度。樊洪海利用多點平均法，克服單一依靠地震速度譜的缺陷，同時在有VSP資料的地區對預測公式進行矯正，進一步保證了地層壓力預測的準確性。謝玉洪（2011）結合已鉆井的測試數據，建立起了鶯歌海盆地不同構造位置的“差值法”壓力預測模型，并在該區進行鉆前壓力預測，在實踐中取得了良好效果。Shietal.（2013）基于地震波疊加速度資料，應用地層趨勢線差值法建立了較為精細的瓊東南盆地單井壓力模型、剖面模型和平面模型（T30—T80）界面超壓分布模型以及超壓頂面模型），能夠清楚地反映出瓊東南盆地超壓的分布特征。近年來，地震屬性預測超壓技術越來越受到重視，地震屬性預測超壓的方法主要包括：疊前、疊后反演及地震屬性參數等方法。然而，基于速度資料預測超壓的方法仍然是最為實用和有效的方法，預測精度較高。1.3研究內容及思路本次研究致力于進行瓊東南盆地地層壓力演化數值模擬，古壓力恢復主要有兩種方法：盆地流體數值模擬技術與流體包裹體技術。本次研究主要采用盆地流體數值模擬技術來進行古壓力的恢復。1.4完成工作量內容完成工作量古壓力建模完成了8口鉆井的一維模擬完成了21條剖面的地震相—巖相的劃分與分析完成了21條剖面的2D模擬完成了關鍵界面T80、T60界面的壓力演化平面圖編制提交成果研究報告附圖冊區域地質背景2.1地層及構造特征瓊東南盆地處于南海北部大陸邊緣的西段，水深100-300m，面積約8×104km2，為古近紀一第四紀期間形成的被動大陸邊緣盆地.盆地經歷了多期構造、沉積演化，古近紀始新世-漸新世處于斷陷期，新近紀-第四紀處于拗陷期(李緒宣，2004);漸新世早期，主要為海陸過渡相沉積，沉積了崖城組;漸新世晚期-第四紀為海相沉積，自下而上依次沉積了陵水組、三亞組、梅山組、黃流組與鶯歌海組(張功成等，2007;蔡國富等，2013).瓊東南盆地的構造區劃，主要表現為“三坳兩隆”的構造格局，即為北部坳陷、北部隆起、中央坳陷、南部隆起4個一級構造單元，進一步劃分為20多個二級構造單元(李緒宣，2004).北部坳陷由崖北、松西、松東3個凹陷組成，中央坳陷由樂東、崖南、陵水、松南、寶島、北礁6個凹陷組成，具有“南北分帶”“東西分塊”的特點.2.2溫壓特征2.2.1瓊東南盆地現今壓力場的特征（1）超壓與常壓在橫向上有斷控式和漸變式兩種過渡方式超壓盆地中常常劃分為超壓系統和常壓系統，這兩種系統的成藏類型有明顯的差異性，因此有必要來識別其分布界限。研究區超壓在橫向上的分布有斷控式和漸變式兩種過渡類型。斷控式指的是斷層對超壓的橫向分布具有明顯的控制作用，斷層分隔超壓區和常壓區。研究區指的是在斷層的上盤（下降盤）發育超壓，在斷層的下盤（上升盤）不發育超壓。圖2-32為過崖南凹陷的c-83-79的壓力預測剖面圖，該測線穿過3號斷層，剖面顯示在3號斷層下降盤一側發育超壓，在上升盤一側超壓不發育，表明3號斷層對超壓的發育有著明顯的控制作用。反觀2號斷層，對超壓的分布卻沒有明顯的控制作用，在斷層兩側均發育的有超壓。圖2-1c-83-79測線壓力預測剖面漸變式是指壓力順著地層逐漸由強變弱直至消失，沒有明顯的間斷，相對于構造作用明顯的段控式壓力預測剖面，漸變式預測剖面不受構造作用控制或不明顯，呈現自然過渡的狀態。圖2-33為過崖北凹陷c-41-79n測線的壓力預測剖面，在2號斷層下降盤廣泛發育超壓，超壓發育自樂東凹陷北部向北逐漸減小直至殲滅消失為止，超壓的分布為自然過渡，超壓的封閉條件為低滲透性巖層。圖2-2c-41-79n測線壓力預測剖面（其位置如左下圖所示）在超壓頂面埋深圖上也能夠清楚地看到這兩種過渡方式，如附圖2-9所示：在崖南凹陷和崖城凸起為斷控式過渡，在松濤凸起與松南凹陷以及其東部地區也為斷控式接觸關系；在陵水北坡為漸變式過渡類型。此外超壓頂面埋深圖也能夠反映出以下信息：在盆地的北部地區，如崖北凹陷、松西凹陷和松東凹陷及其北部地區不發育超壓，除此之外，均有超壓發育。在研究區西部崖城地區，超壓頂界面在中央凹陷帶樂東及陵水凹陷北部埋深最淺，主要原因為受控于盆地構造演化后期的快速沉降沉積形成的欠壓實作用及斷層基本不發育，使得超壓發育并得到保存；在該區以北，超壓頂界面埋深逐漸變深，直至無超壓發育；在研究區東部地區，超壓在構造坡折帶附近超壓頂界面埋深最淺，主要原因亦為地層的快速沉積，此部分區域超壓頂界面埋深向兩側逐漸變深，向北延伸直至無超壓發育為止?？傮w上來看，超壓頂界面埋深最淺大約為2000m左右，最深大約為4500m左右，位于松東凹陷內。（2）現今超壓分布從西向東逐漸減小，局部存在低壓區對壓力預測模型沿層提取壓力系數值，得到從T30至T70等8個層序界面的現今壓力值等值線分布圖（附圖2-1—2-8）。各個層序界面的壓力值分布均為由西向東逐漸減小，但在局部會存在低壓區，最大壓力系數值位于西部地區，約為2.3，同時預測結果顯示，在研究區北部還存在著大片的常壓區域，其中在松濤低凸起帶，會出現低幅超壓的情況。現今超壓分布縱向上隨著埋深的變淺逐漸減小，無超壓發育的區域逐漸增大?，F今超壓的分布規律可以看出，超壓的分布與埋深有著很大的關系，超壓的大小受地層埋深的控制影響，另外從泄壓系統上來講現今斷裂系統的分布亦對超壓的分布有控制作用。東部斷不僅較西部斷裂密集，而且斷層停止活動的時間也較西部的晚，東部斷裂對壓力的釋放作用比西部強烈，使得東部地區超壓整體低于西部地區，對現今壓力的分布起到明顯的控制作用。（3）崖南凹陷存在明顯的泄壓帶前已述及，單井壓力結構顯示YC19-2-1井、YC21-1-1井、YC26-1-1井為典型的雙層壓力結構（圖2-4—2-6），即壓力由上自下逐漸增大，然后突然變小，再向下，壓力又逐漸增大，中部的低幅度超壓層簡稱為“低幅超壓層”，它分割了上部地層的強超壓層和下部地層的強超壓層，該低幅超壓層具有如下2個特點：①“低幅超壓層”夾持于上、下強超壓地層間，主要分布于三亞組，部分鉆井也顯示存在于梅山組底部，厚度大約300-500m，且連續分布。“低幅超壓層”的壓力系數介于1.2-1.5之間，明顯小于上、下地層的強超壓層的壓力系數。②“低幅超壓層”主要分布在崖南凹陷，向北消失于崖城隆起的正常壓力區，據粗略估算其分布面積應大于300Km2。綜合分析認為該低幅超壓層為一個泄壓帶（最后一章會詳細介紹），圖2-34為c-83-79測線的壓力預測剖面，在三亞組和梅山組存在明顯的呈長條狀分布的泄壓帶，在泄壓帶的上下部位均為相對高壓區，此泄壓帶的成因是由于一套滲透性相對較高砂巖層的存在。圖2-3c-83-79測線壓力預測剖面2.現今溫度場的特征由于地層溫度主要受控于埋深和地溫梯度，從地層溫度的平面分布（2-32—2-37）可以看出，研究區的地溫分布具有如下2個特征：（1）西部溫度高于東部溫度由于西部地區的崖南凹陷、樂東—陵水凹陷整體埋深都大于中—東部地區相同層位的地層，因此在相同層位條件下，西部崖南凹陷、樂東—陵水凹陷地溫高于其他地區，從而使得該區顯示為高溫高壓區。（2）南部溫度高于北部溫度由于盆地由北向南埋深逐漸加深，而且地溫梯度也增加，故使得南部地區的溫度高于北部地區的溫度。2.2.2現今溫壓場的劃分超壓的大小一般依據壓力系數或壓力梯度表示，根據壓力系數或壓力梯度的大小，一般將超壓分為低壓、常壓、壓力過渡帶、超壓和強超壓五種（表2-1）。該分類是判別和分析地層壓力的重要依據，但不同的學者對超壓的分類依據有所不同。結合前人的劃分方案（表2-1）和瓊東南盆地的超壓發育特點，本次壓力的劃分采用新的方案（表2-2）。一般地層溫度劃分是按地溫梯度，地球平均地溫梯度是3℃/100m，高梯度值區＞4℃/100m，中梯度值區2-4℃/100m，低梯度值區＜2℃/100m。瓊東南盆地地溫梯度普遍高于3.5℃/100m，基本都屬于高—中梯度值區。地溫的絕對值受埋深和地溫梯度所控制，因此地溫的劃分難以給出一個確切的標準。本次地溫劃分主要依據湛江分公司所認定的高溫高壓鉆井、高溫常壓鉆井的劃分而采用地溫為150℃為界來劃分高溫區和常溫區。溫壓場的劃分標準如表2-2所示。表2-1不同學者對超壓類型的劃分方案EXXON石油公司超壓帶劃分方案表（Hunt，1990）黃志龍，2002李熙哲等，2000張啟明等，2000壓力分類壓力系數壓力分類壓力系數壓力分類壓力系數超異常低壓<0.7異常低壓<0.9低壓<1低壓<1異常低壓0.7-0.9低壓0.9-0.96常壓1.0~1.27常壓0.9-1.2常壓0.96-1.06過渡帶1.27~1.5過渡帶1.2-1.5高壓1.5常壓1-1.27超壓1.5~1.73超壓1.5-1.71.73過渡帶1.73強超壓1.73~1.96強超壓>1.71.9超壓1.96依據表2-7所示的劃分方案對T50、T52、T60界面進行了溫壓場的劃分，劃分結果如圖2-35—2-37所示。圖2-35—2-37顯示分別為瓊東南盆地淺水區能夠劃分出：高溫高壓區、高溫超壓區、高溫過渡壓力區、高溫常壓區、常溫高壓區、常溫超壓區、常溫過渡壓力區、常溫高壓區。其中高溫高壓區主要分布于崖南凹陷、樂東陵水凹陷；高溫超壓區主要分布于崖南凸起部分地區及陵水北坡地區；北部大部分地區為常溫常壓區，其余的高溫過渡壓力區、高溫常壓區、常溫過渡壓力區、常溫高壓區分布較為有限。表2-2本次溫壓場劃分方案壓力系數溫度<150℃>150℃1.0-1.27常溫常壓區高溫常壓區1.27-1.5常溫過渡壓力區高溫過渡壓力區1.5-1.8常溫超壓區高溫超壓區>1.8常溫高壓區高溫高壓區總體來看，溫壓分布由西向東、由南向北逐漸減小，表現為高溫高壓類型向常溫常壓類型的逐步過渡；縱向上溫壓分布整體上表現為隨著埋深的減小溫壓逐漸降低，具體表現為高溫高壓區及范圍逐漸減小，過渡壓力區和常溫常壓區范圍逐漸增大。圖2-35瓊東南盆地淺水區T60界面溫壓場分布圖圖2-36瓊東南盆地淺水區T52界面溫壓場分布圖圖2-37瓊東南盆地淺水區T50界面溫壓場分布圖地層壓力演化數值模擬方法盆地模擬是對沉積盆地中地質過程隨著地質時間變化的動態正演模擬。它涉及到沉積、孔隙壓力計算、壓實、熱量分析、溫度判定以及動力學參數，如鏡質體反射率或生物標志物、生烴模型、吸附和排烴過程、流體分析和油氣運移等復雜過程。3.1模擬方法及原理盆地模擬是對沉積盆地中地質過程隨著地質時間變化的動態正演模擬。它涉及到沉積、孔隙壓力計算、壓實、熱量分析、溫度判定以及動力學參數，如鏡質體反射率或生物標志物、生烴模型、吸附和排烴過程、流體分析和油氣運移等復雜過程，故需要輸入的模擬參數的準確與否直接影響模擬的結果。3.2關鍵參數特征在模擬過程中，主要需要輸入的模擬參數有：地層格架、地層年齡、剝蝕厚度、巖性、斷層活動性、熱流、古水深、古水界面溫度等參數。在這些指定的參數中，地層格架依據地震剖面的解釋成果經時—深關系的轉化而建立；地層年齡在研究區有較為詳細的研究，依據這些成果指定；其它參數需要詳細地統計和分析來指定，下面著重分析一些參數的指定過程：（1）巖性的指定巖性是模擬中最為重要的參數，它能夠影響油氣的生成、運移及聚集整個過程，因此必須盡最大可能來準確指定巖性的分布。巖性分布主要受控于沉積相的分布，而沉積相的分布能夠依據地震相的分析來確定，因此在鉆井資料約束下，基于地震剖面來劃分其地震相是進行巖性分析最為重要的一步。本次研究中對所選擇的21條模擬剖面進行了精細的地震相劃分，能夠劃分出6種地震相：深海相、淺海相、湖相、扇三角洲、三角洲、低位扇（附圖3-1—3-21）。在上述地震相分析的基礎上，從單井相出發，分層段統計了YC7-4-1、YC13-4-2、YC13-4-1、YC14-2-1、YC21-1-4、YC21-1-3、YC35-1-2、YC35-1-1、YC21-1-4、LS15-1-1、LS4-2-1、ST36-1-1、BD19-2-2、BD19-2-1、BD19-2-3等36口單井的巖性數據（表3-3），在有井的地區利用井上的巖性統計數據指定，在無井或者少井的地區則結合沉積相的分布及相序規律來指定（圖3-8—3-9）。表3-3研究區重要鉆井的巖性統計表井名地層砂巖含量（%）粉砂巖含量（%）泥巖含量（%）灰巖含量（%）煤層含量（%）礫巖含量（%）其它巖性含量（%）YC8-2-1N1s247.61.342.81.37E3l125.426.647.30.6E3l29.810.379.9E3l348.914.428.90.17.7E3y127.40.869.62.3E3y213.30.584.40.21.6E3y348.41.437.40.512.3YC7-4-1Ql8.30.290.70.8N2y3.37.884.10.24.7N1m37.611.220.231N1s1609.130.9N1s251.548.5E3l1100E3l214.311.474.3E3l354.55.340.2YC13-4-2N2y15.484.6N1m42.42.843.610.40.8N1s13710.945.46.7YC13-4-1N2y5.3904.7N1m33.711.354.20.8N1s10.534.864.7YC14-2-1N2y0.73.495.9N1m66.713.919.4N1s126.637.635.9N1s25617.626.3E3l169.45.923.51.3E3l241.229.129.7YC21-1-4Ql9.590.5N2y10.389.7N1h24.849.925.3N1m11.344.644.2N1s19.290.8N1s27.935.157E3l322.12.962.512.5E3y24.726.369E3y319.939.739.70.7YC21-1-3N2y100N1h62.637.4N1m26.744.329N1s11829.752.3N1s20.54.785.88.9E3l2131869E3y245.239.715.1YC35-1-2Ql1090N2y11.61.846.129.810.7N1h21.310.148.917.52.2N1m53.92.7162.724.8N1s17.121.3637.51.2YC35-1-1Ql0.15.894.1N2y8.614.876.6N1h23.76.469.9ST31-2-1Ql42.557.5N2y65.91.532.50.1N1h81.415.53.1N1m71.228.8N1s165.833.60.30.3N1s249.91.842.31.64.5E3l1871.18.33.7E3l250.22.61.445.9E3l385.13.211.8E3y189.24.36.6LS2-1-1Ql18.779.71.7N2y3.25.190.31.5N1h123.876.2N1m71.75.223.1N1s155.74.335.84.1E3l137.53.350.88.3E3l229.270.8E3l323.164.15.17.7LS13-1-1Ql6.193.9N2y13.386.7N1h0.832.167.1N1m28.371.7LS15-1-1Ql0.699.4N2y0.625.174.4N1h1.817.181.1N1m3.927.668.5N1s16.193.9LS22-1-1Ql17.282.8N2y15.184.9N1m100LS33-1-1Ql9.13.787.2N2y1.84.593.7N1h2.597.5N1m0.799.3N1s2391.65.4E3l114.485.6E3l211.784.83.5E3l313.486.6E3y9.916.170.63.4YIN9Ql20.174.75.2N2y3.593.23.3N1h100N1m28.715.734.71.219.8N1s136.853.89.4N1s24.316.778.9E3l112.326.958.52.3E3l221.514.643.919.9E3l327.335.22411.42.1ST32-3-1N1m358.853.52.7N1s121.68.769.30.4N1s234.88.356.9E3l128.571.5E3l249.3491.7E3l369.311.210.98.6LS4-2-1Ql2.197.9N2y100N1h7.792.3N1m21.778.3N1s136.763.3N1s230.669.4E3l28.513.378.2E3l35527.417.6BD13-1-1N2y100N1h3.396.7N1m0.623.675.7N1s130.147.422.4BD13-3-1N2y10.889.2N2h16.283.8N2m2.431.166.5N2s129.547.722.9BD13-3S-1N2y100N1h2.397.7N1m26.373.7ST24-1-1N2y100N1h6.293.8N1m18.581.5N1s120.824.554.7N1s226.921.851.2E3l138.422.439.2E3l2379.753.3E3l341.818.339.9BD19-2-1N2y3.996.1N1h100N1m1.798.3N1s133.727.738.6BD19-2-3N1h100N1m20.179.9N1s155.844.2N1s239.160.9E3l116.118.565.5E3l229.87.862.4BD19-2-2N2y3.496.6N1h100N1m1100N1m2100N1s1100N1s2100E3l1100E3l2100E3l3100ST24-1-1N2y100N1h6.293.8N1m18.581.5N1s120.824.554.7N1s226.921.851.2E3l138.422.439.2E3l2379.753.3E3l341.818.339.9E3y195.54.5ST29-2-1N2y7.592.5N1h2.397.7N1m4.795.3N1s17.433.159.6N1s218.623.451.16.9E3l11.849.348.9E3l248250ST36-1-1N2y18.981.1N1h22.177.9N1m32.367.7N1s121.578.5N1s231.268.8YC13-1-1Ql17.90.379.12.8N2y1385.80.11.1N1h12.325.434.527.8N1m16.238.634.810.3E3l380.618.31.1E3y348.69.3154.722.4YC13-1-4N2y9.186.80.14N1h14.817.337.530.4N1m16.651.332.1N1s135.712.451.8E3l224.721.254E3l370.37.520.41.8E3y358.337.54.2YC13-1-6N2y2.113.984N1h25.916.735.222.2N1m0.857.139.72.3E3l28.991.1E3l373.725.80.5E3y360.136.22.51.1YC26-1-1Ql31.468.6N2y0.610.988.5N1h6.720.572.8N1m18.412.868.9N1s120.832.946.3E3l214.222.263.6E3l39.69.181.4圖3-9崖城地區連井剖面（C2）的巖性指定剖面（圖中紅色為扇三角洲、黃色為低位扇體、淺藍色為淺海相、深藍色為深海相、灰色為淺湖相）圖3-10過深水區長剖面的巖性指定剖面（圖中紅色為扇三角洲、黃色為低位扇體、淺藍色為淺海相、深藍色為深海相、灰色為淺湖相）巖性指定過程中，根據統計的單井不同層位、不同相的巖性組成以及無井區沉積相類型，按需混合了若干種不同的巖性，其中對于混合巖性對應的巖石熱導率和熱容等參數的確定如下所示：巖石熱導率（ThermalConductivity）：熱導率的影響因素很多，例如巖性、深度、年齡、孔隙度、飽和流體等，模擬軟件中提供了五種模型，分別是MultipointModel,SekiguchiModel,FelsicModel,MaficModel,OlivineModel，其中SekiguchiModel的熱導率是最常用的，適用于各種礦物和巖性、干酪根、煤，并且對在壓實過程中變形較大的泥巖單獨計算，所以本次模擬中用了SekiguchiModel。MultipointModel適用于有具體的熱導率和溫度數據對情況，FelsicModel,MaficModel,OlivineModel均適用于地殼物質。模型效果如圖3-10（a）。比熱容（HeatCapacity）：比熱容取決于溫度。軟件提供了六種模型，其中WaplesModelforRock和WaplesModelforcoal/keRogen是Waples于2004年提出的，前者適用于除干酪根和煤以外的礦物、巖石，后者適用于煤和干酪根。而ForsteriteandFayaliteFunctions適用于超高溫及地殼物質。本次模擬選取WaplesModelforRock。模型效果如圖3-10（b）。機械壓實（MechanicalCompaction）：機械壓實與超壓密切相關，不均衡壓實可以導致超壓，而超壓又對機械壓實有抑制作用。軟件提供了7種機械壓實模型。其中最常用的是Athy’sLaw(Depth)，這個模型是在Athy’sLaw(stress)模型基礎上用等效靜水深度替換深度，優勢在于壓實參數可以由已測的孔隙度和等效深度數據確定。其結果也與實測值更為接近。圖3-10（d）展示了五種不同壓實規律對泥巖的做用效果，其中SchneiderModel和Athy’sLaw(Depth)最為理想，經過實測數據對比驗證（圖3-10（c）），本次模擬選擇了Athy’sLaw(Depth)。滲透率（Permeability）：軟件提供了2種滲透率模型。MultipointModel根據實測孔隙度和滲透率建立的模型，Kozeny-CarmanModel是根據孔隙度和滲透率之間的關系式來確定滲透率的模型，本次模擬根據現有實測數據選擇了MultipointModel（圖3-10（e））。破裂（Fracturing）：本次模擬根據實測的深度和壓力數據確定了破裂模型圖3-10（f）。（2）地層剝蝕量關于沉積盆地地層剝蝕量的恢復方法，前人已做過大量的探索性研究和總結，如鏡質組反射率法、地層對比法、聲波時差法、沉積速率法等。但是考慮到瓊東南盆地發育的超壓使得孔隙度和聲波時差的異常增大，無法反映正常的壓實規律，因此無法應用這兩種方法恢復剝蝕厚度。在瓊東南盆地地震品質較差，反射較為雜亂，也難以地層對比法來恢復剝蝕量。本研究中主要沿用了“十一五”期間的研究思路，采用鏡質體反射率法，即不整合面上下的鏡質體反射率通常存在一個差值，將不整合面以下的鏡質體反射率向上延伸到與不整合面以上的鏡質體反射率相等的深度，這個深度點與不整合面之間的厚度即為剝蝕量。圖3-10（a）巖石熱導率SekiguchiModel（b）比熱容WaplesModelforRockModel（c）機械壓實Athy’sLaw(Depth)Model（d）五種機械壓實模型對泥巖的不同效果，其中SchneiderModel和Athy’sDepthModel效果最理想（據ThomasHantschel·ArminI.Kauerauf（2009））（e）滲透率MultipointModel（f）破裂模型。陳紅漢和石萬忠（2010）研究顯示BD20-1-1井T70不整合面的剝蝕厚度為103m，T60不整合面恢復的剝蝕厚度為218m，T40不整合面恢復的剝蝕厚度為225m；YC21-1-4井T40不整合面恢復的剝蝕厚度為89m；ST24-1-1井T60不整合面恢復的剝蝕厚度為256m。從鉆井的不整合面剝蝕厚度恢復結果可以看出，T60剝蝕厚度一般在200～300m，T40剝蝕厚度一般在100～300m，T70剝蝕厚度一般在100～200m（圖3-11—3-13）。圖3-11應用BD20-1-1井Ro法恢復的各個不整合面的剝蝕厚度（引自，陳紅漢，石萬忠，2010）圖3-12應用YC21-1-4井Ro法恢復的T40不整合面的剝蝕厚度（引自，陳紅漢，石萬忠，2010）（3）烴源巖屬性有機質類型、有機碳含量、氫指數是烴源巖屬性的重要內容。在本次研究中，主要沿用陳紅漢和石萬忠（2010）在“十一五”研究期間的思路。根據收集到的地化資料，統計了不同層位和相帶各參數的參考取值范圍。由于現有資料主要分布在上構造層，故上構造層的烴源屬性按實際統計值制定，對于資料較少的下構造層則參考了前人在鄰近盆地的研究成果。據張功成等（2009），始新世瓊東南和珠江口沉積環境相同，均為中深湖相；漸新世早期海進區域集中在瓊東南盆地，東部珠江口白云凹陷未發育海進，保持湖泊環境。也就是說漸新世海陸轉換瓊東南比珠江口早，故漸新世兩盆地沉積環境不近相同，所以始新統取值主要參考珠江口盆地資料，漸新統則主要參考朱偉林專著(2007)中的統計值。圖3-13應用ST24-1-1井Ro法恢復的T60不整合面的剝蝕厚度（引自，陳紅漢，石萬忠，2010）本次模擬中參數的實際取值要大于統計值，因為考慮到現今的地化值是經過漫長熱演化階段后的殘留值。根據各地層沉積時的相帶和地層的埋藏史來確定具體大多數。從陸坡到中央凹陷，隨著水深的增加有機質豐度增加；總體的取值趨勢是深湖相＞濱淺湖相，中深海相＞濱淺海相；熱演化程度高的地層，實際取值要大一些。鶯黃組沉積較晚且沉積速率很大，特別是在盆地西部最為顯著，但有機質豐度并不高，TOC平均在0.4%左右，總烴（HC）含量在中央坳陷處最大約83ug/g，氯仿瀝青A（%）在中央坳陷處最大約0.02%，S1+S2在中央坳陷處最大約0.37mg/g（朱偉林，2007）。沉積物快速沉降致使地層處于欠壓實狀態，有機質的熱演化程度其實并不高（Ro平均值在0.4～0.66之間），因而生烴作用并不明顯。其上部的地層年齡更小，埋深一般小于3000m，未達到生烴門限。本次模擬僅對黃流組以下（大于10.5Ma）的地層指定了烴源屬性。盡管深湖相的始新統在本區并未真正鉆遇，但普遍認為是存在的并具有良好的烴源屬性，模擬中指定了很高的有機質豐度。依據以上分析，最終擬定的烴源屬性參數取值參考范圍如表3-4、3-5所示。表3-4瓊東南盆地地層壓力數值模擬中烴源屬性參數實驗測試值統計表（據陳紅漢、石萬忠，2010）層位單井相TOC(%)平均值TOC取值范圍/樣本數IH（mg/g）

平均值IH取值范圍/樣本數Ro(%)

平均值Ro取值范圍/樣本數干酪根類型/對應樣本數Ql濱海0.680.63～0.72/2淺海0.320.25～0.41/1126.878.33～48.49/50.360.27～0.42/3Ⅲ/4半深海Ⅲ/1深海0.360.29～0.41/1638.9328.95～44.12/60.500.41～0.55/4Ⅲ/5N2y濱海0.350.25～0.5/340.560.35～0.8/14Ⅲ～Ⅱ2/13～1淺海0.390.26～0.6/14365.7512.5～302.08/1390.510.36～0.89/51Ⅲ～Ⅱ2～Ⅱ1/52～11～2半深海～深海0.450.25～1.95/10873.5415.80～282.20/800.560.47～0.97/45Ⅲ/37半深海滑塌體0.400.37～0.42/4N1h濱淺海0.450.3～1.94/4657.8219.57～111.43/310.660.33～0.98/22Ⅲ～Ⅱ2～Ⅱ1/19～4～3半深?！詈?.540.27～1.56/68152.605～479.31/540.970.76～1.38/14Ⅲ～Ⅱ2～Ⅱ1/30～1～1半深?；w0.450.43～0.46/2N1m濱海0.490.46～0.53/41.041.01～1.05/3Ⅱ2～Ⅲ/2～1淺海0.370.26～0.47/2788.3823.81～160.98/270.680.45～0.87/6Ⅲ～Ⅱ2～Ⅱ1/8～3～1半深海0.640.4～1.9/69267.1661.29～434.48/690.680.43～0.91/8Ⅲ～Ⅱ2～Ⅱ1/19～7～2半深海濁積體0.760.56～0.95/12298.24232.63～374.16/12Ⅲ/4三角洲0.340.26～0.38/353.8553.85～53.85/10.380.38～0.38/1Ⅲ/1N1s1濱海0.290.24～0.33/359.1942.42～76.92/30.470.37～0.57/2Ⅲ/2淺海0.460.35～1.1/14161.72111.94～211.63/121.041～1.07/4Ⅲ～Ⅱ2/7～2半深海0.720.62～1.12/4315.44232.14～361.29/40.720.48～4/9Ⅱ2/1半深海濁積扇0.630.63/1319.05319.05/10.540.6～4/4三角洲0.410.22～0.57/5259.200～164.29/520.860.54～1.08/16Ⅲ～Ⅱ2～Ⅱ1/12～11～2N1s2濱淺海0.570.04～0.9/7598.6911.54～240/660.940.36～1.43/38Ⅲ～Ⅱ2～Ⅱ1/21～13～9半深海0.670.64～0.72/4半深海濁積扇0.650.65/1三角洲0.580.13～1.03/16144.6638.46～213.89/13Ⅲ/6E3l1濱淺海0.540.14～0.76/12138.7855.56～196.61/10Ⅲ/5E3l2濱海0.510.34～0.46/1371.6613.51～172.73/100.420.4～0.45/3Ⅲ～Ⅱ2/4～1淺海0.710.4～1.02/4218.63218.63～218.63/11.040.52～1.44/8Ⅲ/4淺海凝縮段2.902.02～3.78/23683.203362.43～4003.96/20.980.8～1.03/4Ⅲ/1E3l3濱淺海0.580.31～0.73/7109.319.68～209.59/40.390.38～0.62/3Ⅲ/1濱海沼澤1.510.22～5.47/313489.7433.46～10610.34/311.041.02～1.06/7三角洲2.451.32～3.25/32145.2493.94～3805.78/30.790.52～1.12/14Ⅲ/8E3y海岸平原0.740.49～1.14/10195.37134～274.55/10扇三角洲1.431.18～1.67/2Ⅲ/3E2扇三角洲0.990.81～1.12/51.711.67～1.75/4Ⅱ2～Ⅲ/3～1表3-5瓊東南盆地地層壓力IES數值模擬烴源屬性參數參考取值表（據陳紅漢、石萬忠，2010）層位單井相TOC（%）平均值TOC擬定取值范圍IH（mg/g）平均值IH擬定取值范圍干酪根類型備注N1m濱淺海0.390.4-0.688Ⅲ-Ⅱ2樣品實測統計值中深海0.640.6-0.8267Ⅲ-Ⅱ2樣品實測統計值三角洲0.340.3-0.454Ⅲ樣品實測統計值低位扇0.760.7-0.8298Ⅲ樣品實測統計值N1s1濱淺海0.430.4-0.6141Ⅲ-Ⅱ2樣品實測統計值中深海0.720.7-1.0315Ⅱ2樣品實測統計值三角洲0.410.4-0.559Ⅲ-Ⅱ2樣品實測統計值低位扇0.630.6-0.7319Ⅲ樣品實測統計值N1s2濱淺海0.570.5-0.799Ⅲ-Ⅱ2樣品實測統計值中深海0.800.7-1.1350Ⅲ-Ⅱ2三角洲0.580.5-0.6145Ⅲ樣品實測統計值低位扇0.900.7-1.0320ⅢE3l濱淺海0.80濱海0.7-1.0

淺海1.0-1.3110濱海110-200

淺海200-350Ⅲ樣品實測統計值三角洲0.800.8-1.0180Ⅲ朱偉林（2007）扇三角洲0.880.88-1.1230Ⅲ近岸水下扇0.800.8-1.0220Ⅲ低位扇1.001.0-1.1330ⅢE3y濱淺海1.20濱海1.2-1.5

淺海1.5-1.8300濱海200-280

淺海280-350Ⅲ-Ⅱ2朱偉林（2007）三角洲1.201.2-1.5250Ⅲ扇三角洲1.301.3-1.6300Ⅲ近岸水下扇1.201.2-1.5250Ⅲ低位扇1.501.5-1.6340Ⅲ-Ⅱ2E2濱淺湖1.501.4-2.0300Ⅱ2-Ⅱ1龐雄（2007）中深湖2.342.0-2.5450Ⅱ1－I扇三角洲1.501.5-1.7300Ⅱ2（4）生烴動力模型選擇前人在鶯—瓊盆地有關生烴動力學模型方面的研究很少，李緒深等（2005）、胡忠良等（2005）、肖賢明等（2009）做過相關碳同位素生烴動力學方面的研究。本次模擬中實際選用的生烴動力學模型（圖3-14）是Burnham(1989)_T2和Burnham(1989)_T3，前者應用于始新統，后者應用于漸新統與中新統。圖3-14干酪根生烴動力學參數（左為Burnham(1989)_T2，右為Burnham(1989)_T3，紅色表示干氣，綠色表示中質油）（5）邊界條件邊界條件參數主要包括古熱流（HF）、古沉積—水界面溫度（SWIT）和古水深（PWD），其中古熱流參數最為關鍵，對模擬結果的影響程度最大。由于瓊東南盆地具有“南北分帶，東西分段”的區域地質特征，考慮到所選模擬剖面均為跨越盆地或淺水區的測線，剖面不同位置處的邊界條件不可能完全相同，因而本次模擬定義了不同的趨勢值，采用插值的方法使邊界條件的設置更為合理。水深的變化會影響到古沉積界面溫度，在水深小于200米時，指定古界面溫度為10℃，水深大于500米時古界面溫度為4℃，而水深小于500米且大于200米時可以用插值的方式進行指定；古水深主要參考了層序地層和古地貌等方面的相關研究成果，分別對各剖面估算了歷史時期的水深。前人研究成果表明，瓊東南盆地現今的熱流分布受地殼的減薄和斷凹的沉積厚度的影響，呈現出如下的總體趨勢：北部高南部地，東西兩邊高中部低（圖3-15），這些地區也是泥-流體底辟集中分布的地帶；熱流的演化與盆地的發育史密切相關，每一期張裂都對應著熱流演化的一個旋回（早期增大和后期減?。?。一般標準的大陸巖石圈熱流值為58mW/m2，“平衡”區域的平均熱流值為46mW/m2。據此擬定了5個熱流趨勢HF1～HF5（圖3-16左）對應于盆地不同地區熱流分布的差異性，HF1和HF2應用于北帶（主要是陸坡區），HF3和HF4應用于中部，HF5應用于南帶（包括南部斜坡、樂東凹陷）。這樣，在模擬剖面的北部、中部和南部分別指定不同的趨勢，然后進行插值，即可使邊界條件更加合理。圖3-15南海海域現今熱流分布圖（據YuanYusong等，2009）圖3-16指定不同地區的的古熱流變化趨勢（6）斷層封閉性在油氣運聚過程中，斷層起著運移通道和阻擋物的雙重作用，活動期的斷層主要是壓力釋放和油氣輸導的通道，非活動期的斷層主要是油氣運聚的阻擋物。斷層活動性是斷層封閉性研究的基礎和關鍵。在瓊東南盆地，一般主裂陷期（始新世初～早中新世初，約50Ma～21Ma）為斷裂發育和活動的主要時期，控盆的基底大斷裂普遍表現出高的活動性；隨后的裂后熱沉降階段（早中新世～中中新世末，約21Ma～10.5Ma）斷裂活動趨于穩定，T60以上不太發育斷層，且活動性變??；晚中新世以來，盆地經歷了構造活化期（約10.5Ma～5.5Ma）和陸架-陸坡沉積期（約5.5Ma至今），西部與鶯歌海盆地鄰近區經歷了快速沉降，但斷裂活動并不明顯；斷裂現今的活動性仍是最小。前人在區域斷層活動性方面已有一些研究成果，但主要是圍繞較大的控盆斷層或斷裂帶對沉積的控制作用來討論，如①號、②號和⑤號斷裂帶等，本次模擬補充了對局部一些小斷層的活動性分析，并以此為參考擬定了剖面上相關斷層的封閉性。對于控盆控砂的基底斷裂或油源斷裂，其活動期的垂向輸導性很高，非活動期但垂向斷距不大的則橫向輸導性很高。其它斷層的封閉性主要根據其活動性、對盤巖性、垂向和水平斷距等綜合判斷。在IES中，斷層屬性可以用open、closed來表達，open表示開啟，closed表示封閉。3.模擬結果檢驗在充分研究相關輸入參數的指定依據后，以現今實測的Ro，地層溫、壓數據為約束，對選擇的21條長剖面進行了壓力演化與油氣運移模擬。模擬結果可以依照實測溫度、壓力和Ro進行檢驗，不符合再進行參數的調整，最大程度地保證最后的模擬結果真實可靠。圖3-17是一些單井的Ro和溫度模擬結果，從圖3-17中可以看出：實測溫度、Ro都擬合得很好，而且大部分鉆井的模擬壓力與實測壓力吻合程度都較高（表3-6），部分鉆井壓力吻合程度低并不意味著模擬出了問題，而是其暗含有重要的流體活動信息，這在十一五的報告中就討論過這個問題，在此不再重復。圖3-17模擬結果檢驗（a，b為西部L1測線所過YC21-1-4井；c，d為中部L4測線所過LS4-2-1井；e，f為東部L8測線所過BD19-2-2井）模擬方法及原理4.1地層壓力演化特征1.現今強超壓形成時間主要在5.5Ma以來依據前已述及的模擬過程及方法，選擇典型井進行了一維模擬，以期獲得現今超壓形成時間的觀察。圖3-41—3-44顯示：YC19-1-1井區和YC21-1-4井區超壓形成時間大約在5.5Ma以來，主要受控于地層的快速沉積；LS4-2-1井區超壓從5.5Ma以來開始逐漸增大；BD19-2-2井超壓大約也從5.5Ma以來逐漸增大，但相對于其它井區來說，該區地層沉積速率在5.5Ma以來沒有像其它地區一樣有明顯的增大，故超壓的形成時間也不明顯。結合研究區的構造演化分析、包裹體和其它二維數值模擬結果（附圖3-22—3-45），我們認為瓊東南盆地淺水區的超壓主要形成于5.5Ma以來，該時間明顯早于油氣大規模成藏時間，因此超壓的釋放必然伴隨著油氣的運移，是油氣運移與聚集的重要驅動力，是油氣成藏的重要決定性因素。圖3-41瓊東南盆地YC19-1-1井的壓力演化模擬圖3-42瓊東南盆地YC21-1-4井的壓力演化模擬圖3-43瓊東南盆地LS4-2-1井的壓力演化模擬2.在5.5Ma以前東部超壓高于西部，在5.5Ma以后西部超壓高于東部根據模擬軟件中導出剖面剩余壓力和古埋深等數據，在sufer軟件中做出了全區T80～T20各層面30Ma以來的壓力演化平面圖。T80界面的壓力演化特征如下（附圖3-45）：圖3-44瓊東南盆地BD19-2-2井的壓力演化模擬（1）T80界面在30Ma時的壓力分布特征壓力主要分布在樂東、陵水、寶島、長昌凹陷，最大剩余壓力為30MPa，北部斜坡、南部斜坡為正常壓力。由于始新世時期有4個構造沉降中心，分別為樂東凹陷、陵水凹陷、寶島凹陷和長昌凹陷，壓力主要分布的樂東、陵水、寶島、長昌凹陷的沉降量最大；而始新世時期樂東凹陷和陵水凹陷主體發育中深湖相，表現為中-弱振幅、雜亂反射地震相。松南、寶島、長昌凹陷主要發育中深湖相，地震反射以弱-不連續反射為主（據王華等，2011），壓力主要分布的樂東、陵水、寶島、長昌凹陷的沉積粒度最細，而其他區域不具備這些條件。（2）T80界面21Ma時的壓力分布特征壓力主要分布在樂東、陵水、寶島、長昌凹陷，最大剩余壓力為45MPa，崖南、崖北、松東、松南凹陷也發育有弱壓力，最大剩余壓力為15MPa，松西凹陷、南部斜坡為正常壓力。（3）T80界面15.5Ma時的壓力分布特征壓力主要分布在樂東、陵水、寶島、長昌凹陷，最大剩余壓力由寶島長昌凹陷轉移到樂東凹陷，為55MPa，崖南、崖