南海深水盆地油气资源形成与分布基础性研究项目可行性研究报告文档格式.docx

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（3）南海深水盆地油气储层特征、成藏机理与油气藏分布规律

南海深水区油气成藏动力和成藏过程和油气富集的主控因素还没有得到深入的研究，对深水区油气藏大规模分布的规律缺乏足够的认识。

针对深水区发育的深水扇和生物礁沉积体系，需要建立高分辨率层序地层框架，方可揭示低位和高位体系域分布和低位体系域扇体内部沉积的构成。

需要对深水浊积扇体进行精细的解释，才能阐明深水远源储层形成机制。

南海北部深水盆地碳酸盐岩生物礁发育特征、分布特点及其与油气的关系，至今还未获得清晰的认识。

深水区油气成藏机制和大中型油气田富集规律需要进一步探索。

2．主要研究内容

本项目针对上述科学问题主要开展以下研究工作：

（1）南海北部盆地形成演化及其对烃源岩的控制作用研究

研究南海北部非典型被动大陆边缘的区域和深部地质背景，确定深水区及其邻区重要构造事件的年代学，解析南海北缘典型部位浅水和深水区构造，应用粘-弹-塑性三维有限元技术模拟南海北缘伸展构造的动力学。

根据钻井的热流测量，应用热模拟技术反演深水盆地区岩石圈不同部位大地热流和温度。

研究南海深水盆地的层序地层学并预测烃源岩分布及烃源岩成熟度；

通过热压模拟实验，建立南海北部深水盆地超压高温复合作用下烃源岩热演化与生烃模式；

预测生烃中心。

（2）南海深水复杂地质结构地震采集、成像与油藏地震响应基础理论研究

针对南海盆地海洋动力系统多变，海底地貌复杂形成的特殊地震地质条件，研究地震波能量的分布规律及其地震波的传播效率；

研究深水环境下地震波激发影响因素；

研究基于地震波正演模拟技术的采集设计理论和方法。

针对南海大水深、复杂海底地貌和复杂介质引起的地震波严重散射以及波场畸变造成的成像困难，研究地震波在复杂介质中的传播规律；

建立深水无井油藏地震响应正演模型和各向异性反演模型；

研究长偏移距地震数据的叠加原理及成像问题；

建立基于波动方程的叠前深度域保幅偏移算法及其与之相适应的偏移速度分析方法。

研究深水地震多次波形成规律，研究基于数据驱动为主要方法的消除多次波的理论和算法；

分析由于南海深水海域海洋动力环境引起的地震数据畸变，研究地震数据与物理海洋数据的联合处理方法。

（3）南海深水区盆地远源沉积与储层特征研究

通过高分辨率层序地层框架的建立，预测低位、水进和高位体系域分布及陆架边缘的淹没碳酸盐岩生物礁发育特征及分布特点，进而有效地预测储集体的分布。

运用沉积体系分析方法确定低位体系域扇体内部沉积构成，对已发现的深水浊积扇体通过高精度地震剖面进行精细解释，对南海北部深水区远源沉积体系成因机制进行系统研究，追踪远源深水沉积物源，建立南海北部深水区远源深水沉积体系“源-渠-汇”耦合体系。

根据测井、岩心、三维地震等资料进行地震属性分析研究，建立储层发育的地质模型。

通过地震属性反演成果直观地识别与定量地显示，分析储层横向变化，进行深水区生物礁和远源沉积储层厚度及含油气范围的空间展布形态研究。

（4）南海深水盆地成藏机理与有利目标预测评价研究

建立深水区盆地高温高压型温－压系统分布模型，恢复超压演化过程。

探索砂层古渗透率恢复和断层古封闭性估算方法，预测输导性能。

建立高温高压环境油气排烃和高温高压天然气封闭临界动力学方程，确定源内高温高压排烃条件和源外常温常压天然气封闭条件，理论预测深水区排烃和油气封闭阶段。

开展天然气包裹体分析，并结合激光拉曼探针分析天然气充注时期，建立深水区油气成藏模式。

探索深水区优质生烃灶、高效储盖组合分布定量预测方法，建立深水区成藏条件定量预测技术。

开展深水区油气富集特征研究，综合预测有利的富集领域，提出深水区大中型油气田勘探新方向。

二、预期目标

1．总体目标

建立南海北部非典型被动陆坡深水沉积盆地的形成模式；

揭示南海深水陆坡区新生代超热沉积盆地的热结构和成烃机理；

阐明深水区远源沉积体系和碳酸盐岩台地形成的动力过程、演化模式及储层分布特征；

建立适用于深水复杂海洋动力环境和复杂介质的地震高分辨率数据采集处理、深水海域反射地震成像理论方法体系；

预测深水区大型油气田分布。

通过项目的合作研究，造就一支具有国际水准的从事深水油气研究的科学家队伍。

2．五年预期目标

（1）确立南海深水陆坡区中新生代沉积盆地的成因机理、构造演化和沉积模式。

揭示南海北部陆坡深水盆地现今热状态和多期拉张过程中盆地热体制的变迁及其对烃源岩生烃过程和状态的控制作用以及油气资源潜力。

（2）揭示南海深水海域地震波的传播和衰减的规律，针对深水海域大水深、陡坡变、崎岖海底等因素造成的成像难点，提出基于三维波传播理论的数据采集设计方案、适用于长偏移距数据的偏移成像方法、考虑大水深海洋动力系统的地震响应模型以及干扰波消除与目标处理方法体系，为获取高质量地震观测数据、高精度地震成像和数据处理提供理论依据。

（3）建立深水区高分辨率层序地层学，查明深水油气储层的发育规律，发展基于高分辨率地震资料的储层地震预测技术和油气直接检测技术。

揭示生物礁发育和分布的主控因素。

建立南海深水区生物礁碳酸盐岩目的层构造精细解释和储层横向预测综合评价体系。

确定储层物性变化的地震敏感属性，预测目的层平面分布特征。

阐明深水海域高温高压条件下油气成藏机理的特殊性,建立一套深水区油气成藏条件预测评价体系。

（4）本项目预期发表高水平论文100余篇，其中SCI／EI论文60余篇，出版3部科学专著。

提交对我国南海深水海域油气资源的系统性、基础性和实用性的科学成果，为国家开发深水海域油气资源提供科学依据。

（5）培养和造就一支进行深水油气勘探的基础研究和应用基础研究的优秀中青年科学家队伍，培养硕士、博士研究生和博士后研究人员80名左右。

三、研究方案

1．总体研究方案与学术思想

深水油气资源勘探涉及的问题十分复杂，本项目依托中国海洋石油总公司和中国科学院等部门的相关研究力量，从诸多的复杂研究问题中归纳出关键科学问题，组织成多学科的团队开展研究工作。

针对主要研究目标，从南海北部陆坡盆地的形成、演化以及盆地的烃源岩分布规律出发、从勘探地震学与石油地质方法研究入手，构建南海深水区油气评价体系，为我国深水海域油气资源勘探提供前瞻性理论和技术支撑。

2．技术途径

本项目分成4个研究内容，按照8个方向实施，将采取如下技术路线开展研究工作。

（1）关于南海深水盆地形成机理与演化过程研究

首先以现有南海北部大量反射地震资料为基础，应用构造解析方法来获得大陆边缘伸展盆地的几何学、构造样式、断裂运动学和盆地演化信息；

在此基础上，通过重要岩石样品的年代学测定和区域构造分析，将所揭示的大陆边缘盆地与南海的总体属性相结合，获得南海北部边缘伸展的区域构造制约；

结合相关课题中所提供的深水区构造信息和岩石圈热结构框架，应用地球动力学数值模拟技术来模拟浅水和深水区地壳变形的基本规律，通过浅水区模拟和观测结果的拟合，来合理地推测盆地在深水区的发育规律、沉降特征、盆地规模、热演化方式等重要的与深水区盆地含油气性有关的参数；

通过对合理模型中所选参数的讨论，结合区域构造结果最终给出南海北缘深水区盆地发育的动力学模式。

（2）关于南海深水区盆地热演化与生烃作用研究

建立层序地层格架内烃源岩的有机相分布模式，分析高效烃源岩形成和分布的制约因素，预测少井或无井区各潜在烃源岩层位的有机相构成及主要层段烃源岩的有机相组合及其时空变化规律，预测高效烃源岩分布。

编制南海北部陆坡深水盆地现今地温梯度和地表热流等值线图，分析南海北部陆坡深水盆地现今热状态。

利用新型低温热年代和传统温标作为拟合约束参数，通过拉张盆地二维构造－热演化模型耦合反演精细研究盆地构造-热演化史。

开展高温、高压条件下主要烃源岩生烃过程的热压模拟实验，分析深水盆地异常热流叠加和超压高温对有机质生、排烃过程、生烃产物及有机质转化效率的影响，建立超压高温叠加（P-T-t）条件下烃源岩的生烃机理和生烃模式。

（3）关于南海深水区复杂地质结构地震采集基础理论研究

利用震源分析软件系统，对各种可能的气枪类型和枪阵组合方式、不同的沉放深度、不同激发时间等方案进行数值模拟，研究组合枪阵的震源子波，对子波的各种性能参数进行综合分析和对比，确定野外现场的震源试验方案。

设计各种可能的接收点组合方案，根据目标靶区地震地质情况设计地质模型。

在上述数值模拟获得的子波和野外现场试验获得的子波的基础上，通过有关数学模型正演软件系统或物理模拟系统，进行地震采集的模拟试验，从理论上研究深水区特有的能量衰减和屏蔽问题。

在理论研究的基础上，指导深水地震观测方案设计和数据采集。

（4）关于南海深水区复杂地质结构地震成像基础理论问题研究

针对崎岖海底地震资料的偏移成像，将散射与反射地震相结合，背景场与散射场相分离，散射场在空间域延拓，背景场在频滤波数域延拓，实现崎岖海底地震资料的高精度偏移成像。

针对叠前深度偏移的速度分析方法，构造Fourier分离变量逆散射延拓算子序列，构筑基于该延拓算子序列的逆散射速度扰动介质模型，分析延拓算子从窄角到宽角的速度扰动特性，给出速度分析成像准则。

对于长偏移距地震叠加原理的研究，从三维波动理论上分析长偏移距地震波的传播规律，在此基础上研究长偏移距地震数据的叠加原理，给出适用于长偏移距地震波走时计算及叠加的新方法。

（5）关于南海深水区油藏地震响应基础理论与方法研究

以南海深水区地震数据为基础，建立基于岩石物理理论的油藏地震响应模型，利用粘弹性波动方程分析复杂断块介质中弹性波场特征和地震波的传播与衰减规律。

基于波动方程有限差分算法建立深水油气三维地震正演模型和各向异性反演模型。

分析深水区地震干扰波产生机制，建立南海深水崎岖海底全程多次波、火山岩形成的层间多次波的压制理论与方法。

利用SRME方法压制全程多次波，利用波路径偏移方法和逆散射级数展开方法压制层间多次波。

根据南海北部深水内波生成特征，建立南海北部海洋环境参量的内波传播演化数值实验模型，进行物理海洋参量对地震波传播特性影响的理论研究。

从复杂的地震波场中分离各种干扰波和有效波，提高深水区地震资料的分辨率和精度。

（6）关于南海深水区盆地生物礁碳酸盐岩台地成因机理研究

通过地震、钻井和测井层序地层学研究，分析南海中新世生物礁沉积环境与分布特征，确定南海北部中新世生物礁形成的主控因素，建立生物礁碳酸盐岩沉积模式。

通过人工合成记录、区域地震反射特征进行准确的层位标定，开展生物礁碳酸盐岩的正反演研究。

开展精细的岩性标定，在建立储层模型的基础上，采用地质与地震相结合的方法，开展地震多井约束反演研究，建立与沉积相模式对应的地震相变响应模式。

研究生物礁地震属性和反射特征判别方法，进而解释沉积亚相展布，预测南海大陆架边缘礁发育的有利地区。

（7）关于南海深水盆地远源碎屑岩沉积机理研究

应用层序地层学方法，建立南海北部深水区高分辨率层序地层框架，对重点地区进行精细的层序划分及区域追踪解释；

研究远源深水沉积体系（深海重力流、等深流、深水水道沉积体系等）的成因特征、控制因素，分析深水远源储集体的形成机制；

通过对已钻遇的深水储集体的测井、岩心、三维高分辨率地震等资料的精细解释，融合层序地层控制下的古构造-古地貌恢复技术，利用测井约束反演、地震属性分析、三维可视化技术等研究远源深水储集体的形成机制及发育规律。

通过建立南海北部远源深水沉积地质模型，预测深水远源沉积体系及储集体分布。

（8）关于南海深水盆地油气成藏条件与分布研究

运用耦合方法建立深水区地温－地压系统模型，按照不同的压力成因恢复流体动力演化过程。

利用砂岩指数分布确定骨架输导砂体分布，根据古孔隙度恢复古渗透率并确定成藏期优质输导砂层。

进行输导系统叠合分析并确定输导性能的差异。

通过实验模拟高压条件下油气充注砂岩的临界孔隙度和渗透率，测定高温环境下油气充注的砂岩临界孔隙度和渗透率；

建立油气排烃临界方程和油气封闭临界方程；

建立成藏动力数学模型；

提供成藏区间和阶段的理论预测。

定量确定油气充注期次；

综合建立油气成藏过程，并划分油气成藏模式。

探索油气成藏“主元富集”规律，构建盆地凸起带和洼槽带等油气藏规模富集模式，优选油气富集区带，提出大型油气田勘探方向。

3．创新点与特色

本项目涉及深水油气勘探中的区域地球物理、石油地质、海洋地质、地球化学与勘探地震学等问题。

项目将形成创新性成果，各课题将提交原始创新或引进吸收创新成果。

本项目研究内容的创新点将主要在四个方面得到具体体现。

（1）南海北部陆坡深水盆地的形成受到太平洋板块、欧亚板块和印-澳板块共同作用，它们与目前世界上已发现的大西洋型被动大陆边缘深水含油气盆地结构构造有明显差异。

本项研究将阐明南海北部非典型被动陆坡深水沉积盆地的形成机理；

揭示南海深水陆坡区新生代超热沉积盆地的热结构；

提出超热盆地成烃机理。

（2）开阔大洋深水区最主要的储层是远源碎屑砂岩，边缘海的深水远源沉积与之明显不同，本项目将揭示南海边缘海远源碎屑砂岩储层形成机理与分布。

由于南海北部中新世以来的海平面变化与全球海平面变化正好相反，生物礁碳酸盐岩演化模式及其控制因素有特殊性，本项目将揭示其独特的形成模式。

（3）深水地震资料采集、成像和目标处理面临大水深、陡坡变、崎岖海底和超深目的层等特殊的问题。

本项目针对深水复杂构造建立三维地震数据采集方案设计和理论方法，可大幅度提高地震数据采集的质量；

针对深水地震波散射和衰减，建立长偏移距数据的叠前深度域保持振幅偏移成像方法体系，改变当前地震资料中深层信息弱的现状；

针对油藏目标处理，考虑海洋物理参量对地震有效波传播的影响以及干扰波的消除方法，提出物理海洋数据与地震数据的联合处理方法。

（4）南海深水区油气藏形成、演化和富集是在异常高压和高热流值的独特地质背景下完成的。

本项目将在地温－地压系统成因及演化模式、油气充注和封闭临界条件、快速成藏机制、油气富集机理等研究方面可望有新的突破，揭示深水区大中型油气田形成分布规律。

4．取得重大突破的可行性分析

项目承担单位中国海洋石油总公司已开展了国家战略选区项目“南海北部陆坡深水海域油气资源战略调查及评价”和直管深水勘探项目的研究，针对南海北部深水区的勘探问题开展了大容量、长排列的地震数据采集，部分区域还开展了三维数据采集、处理和研究。

在沉积盆地演化动力学、前新生代基底构造格局、深水沉积体系和深水油气成藏条件等方面开展了初步研究，为本项目的研究提供了丰富的研究数据和技术保障。

自2004年以来，国家油气战略选区和中海油、中石油探区深水油气调查专项在南海北部相继开展了区域多波束地形地貌、重磁、多道地震和岩石取样等工作，发展了新的技术和方法，在南海新生代深水盆地结构、构造和演化等方面取得了重要进展。

承担单位中国科学院在2006年部署了前瞻性重要方向项目“深水海域油气资源勘探关键问题研究”，本项目科研骨干都曾参与研究工作，初步研究成果将成为本项目的基础。

本项目主要承担单位中国海洋石油总公司、中国科学院都具有良好的国际合作能力，为本项目科学目标的实现创造了必要的条件。

中国海洋石油总公司与哈斯基石油公司在南海北部深水区进行了钻探，获得了有关海区的钻井岩心和测井地球物理资料。

中国海洋石油总公司等单位与国际石油公司在国外深水区块进行联合勘探，具有丰富的勘探经验和积累。

关于南海深水油气的研究可以借鉴上述经验和技术。

中国科学院在国际学术交流方面具有较强的优势，能够通过国际交流提升本项目研究水平，在关键学术问题上取得突破，实现本项目研究目标。

本项目组由中国海洋石油总公司中海石油研究中心、中国科学院地质与地球物理研究所、中国科学院海洋研究所、中国石油天然气股份有限公司杭州地质研究院、中国科学院广州地球化学研究所、中国科学院南海海洋研究所、中国科学院力学研究所等有关单位组成，他们是目前我国深水油气研究的重要优势单位，中国科学院与中国海洋石油总公司、中国石油股份有限公司有很好的多年的双边合作协议，可以优势互补，形成合力。

中国海洋石油总公司、中国科学院、中国石油与天然气股份有限公司等有关部门拥有实力雄厚的海洋油气地质调查研究队伍，技术设备先进。

近年来，在深水勘探手段与技术上又有了重要的发展。

如在深水区的长排列大容量的地震数据采集技术、三维地震采集技术、综合地球物理调查技术等方面有重要发展，为在南海深水区获取数据、进行深水油气勘探开发的研究打下了重要基础。

综上所述，本项目的承担单位在相关研究工作的积累、国际学术交流、基础资料准备、技术路线的分析等方面为本项目设计的研究内容和研究目标进行了周密的准备，这些前期工作的基础是本项目取得重大突破的保证。

5、课题设置

课题一、南海深水区盆地形成机理与演化过程研究

研究目标：

将构造地质学和地球动力学数值模拟相结合，通过分析与浅水区盆地在动力学上的异同，探讨南海北缘深水区盆地形成演化的动力学机制、盆地规模、构造变形样式及沉积沉降特征。

研究内容：

重点以南海大陆边缘为主，通过地质地球物理资料分析与解释，在海陆对比的基础上，分析中生代末期以来各主要阶段构造和岩浆活动的特征；

结合构造地质学和地球物理学，揭示南海深水陆坡岩石圈结构特征、盆地基底特征和盆地伸展构造变形特征；

应用构造物理和数值模拟技术，半定量地分析大陆边缘中新生代盆地发育与岩石圈结构、热流变学及断裂活动的动力学关系及主要制约因素。

课题负责人：

夏斌；

参加单位：

中国科学院广州地球化学研究所，中国科学院南海海洋研究所；

经费比例11.25%。

课题二、南海深水区盆地热演化与生烃作用研究

通过研究南海北部深水盆地异常热流成因机制与演化以及建立高温超压复合作用下烃源岩的生烃机理与生烃模式，分析烃源岩热演化史和生烃潜力。

研究南海北部陆坡深水盆地多期拉张背景下层序地层格架中高效烃源岩的分布模式，预测优质烃源岩的分布。

对比南海深水区及相邻浅水区岩石圈深部热结构，研究南海北部陆坡深水盆地现今热状态及其空间分布规律及异常高热流的成因机制；

利用新型低温热年代学（裂变径迹和U-Th/He）和传统温标（Ro）作为拟合约束参数，通过拉张盆地二维构造-热演化模型耦合反演，精细研究盆地构造-热演化史及烃源岩的受热史。

开展高温和高压条件下烃源岩生烃过程的热压模拟实验研究，建立超压高温叠加（P-T-t）条件下烃源岩的生烃机理和生烃模式，正演计算深水区主要烃源岩有机质成熟度史、生烃强度及生烃灶时空演化,预测优质烃源岩和高效烃源灶的分布。

米立军；

中海石油研究中心，中国石油大学（北京）；

课题三、南海深水区复杂地质结构地震采集基础理论研究

建立地震采集立体设计的理论和方法，改进地震采集方案设计，大幅度提高地震采集数据质量。

利用已有深水海域地震资料和地震波模拟技术，研究深水区崎岖海底、多海底火山等复杂海底地貌以及地下复杂地质结构对地震波传播、散射作用及其对地震采集的影响；

基于震源数值模拟技术和现场试验，研究深水环境下地震波激发技术；

研究高效的三维地质模型建立方法和地震波正演模拟技术、地震照明分析理论和方法；

利用物理模型技术，研究地震采集立体设计理论和方法；

利用新的地震采集立体设计理论和方法与现场试验相结合，研究深水环境下源检不同配置形式的采集观测技术。

李绪宣；

中海石油研究中心；

经费比例：

11.25%

课题四、南海深水区复杂地质结构地震成像基础理论研究

揭示南海深水复杂介质地震波能量恢复机制，发展适合深水区的成像方法，实现南海深水区高质量成像。

针对南海深水区崎岖海底引起的地震波散射以及在超大水深引起的中深层能量强烈衰减问题，在复杂介质大尺度模型地震波传播研究的基础上，探讨适用于深水海域中深层地震波能量恢复的地震成像方法。

研究以提高深层能量为目标的波动方程叠前深度域保幅偏移方法以及与之配套的偏移速度分析方法，研究面向目标的角度域能量聚焦的偏移理论，研究适用于超深目的层的长偏移距地震成像方法，重新认识长偏移距地震波的传播规律和成像条件。

以南海珠江口盆地或琼东南盆地为例，形成适用于我国南海深水海域的地震成像方法体系。

常旭；

中国科学院地质与地球物理研究所、中海石油研究中心；

经费比例15.25%。

课题五、南海深水区油藏地震响应基础理论研究

确定南海深水地震波干扰波类型及其形成机制，建立深水区目的层油藏地震响应模型,发展深水区复杂地震响应有效波提纯方法技术体系。

研究深水区盆地复杂地质体对地震波传播特性的影响，研究深水生物礁地震波传播的复杂性，建立深水油气三维地震勘探正演模型和各向异性反演模型。

研究深水地震干扰波的类型，分析复杂介质中有效波场与干扰波场的特征及其形成机制。

研究海水物理参量（温度、盐度）、海洋水动力特征（风浪、海流、内波）等因素对地震波传播的影响。

研究深水全程地震多次波的压制理论，研究火山岩屏蔽产生的层间多次波衰减规律。

以岩石物理和波动方程为基础，建立深水复杂油气藏的地震响应和目标处理方法体系。

刘伊克；

中国科学院地质与地球物理研究所、中国科学院力学研究所；

课题六、南海深水盆地生物礁碳酸盐岩台地成因机理研究

建立陆架边缘生物礁碳酸盐岩台地演化的沉积模式，阐明生物礁碳酸盐岩的演化及其形成的主要控制因素，查明南海北部深水区生物礁碳酸盐岩的分布规律，评价生物礁碳酸盐岩的储层物理性质，建立深水区礁相储层预测的地震预测技术。

研究南海陆架边缘中新世生物礁碳酸盐岩的沉积作用、沉积模式、演化规律及其时空分布特征，研究南海中新世以来的古海洋学及其对生物礁发育的控制作用，深化对生物礁发育和分布主控因素的沉积相特征及分布规律的认识。

以区内地质、地震、测井、分析化验等资料为基础，根据沉积地质学、反射地震学和层序地层学理论，运用地震资料精细解释技术、储层横向预测技术、地震属性分析技术，开展中新世碳酸盐岩的成岩作用、岩石物理特性、测井响应和储层评价体系研究。

结合南海深水区的高分辨率地震资料查明生物礁碳酸盐岩的分布规律和储层特征，在此基