宋瑞有，陳 奎，李安琪，毛 歡，劉云芝

(中海石油(中國)有限公司 湛江分公司，廣東 湛江 524057)

天然氣水合物又稱可燃冰，是固體礦藏，其形成不需要常規(guī)油氣藏所必需的圈閉條件，只要?dú)怏w分子達(dá)到一定濃度、足夠的水分子形成水合物的腔洞、溫度和壓力處于水合物的穩(wěn)定區(qū)間內(nèi)即可形成，水合物通常賦存于高壓和相對低溫的海底之下或永久凍土帶區(qū)域。依據(jù)溫壓條件，目前一般認(rèn)為海底水合物保持穩(wěn)定的條件是水深500～4 000 m，在沉積物中的穩(wěn)定埋藏深度為0～1 100 m。長時(shí)間來，對海底水合物的勘探主要采用地震方法，在穩(wěn)定域內(nèi)尋找BSR(Bottom Simulating Reflectors，似海底反射層)為水合物勘探的主要手段。近年水合物礦藏的勘探大有進(jìn)展，但是地震檢測技術(shù)預(yù)測水合物礦床的準(zhǔn)確率仍然有待提高，鉆探證實(shí)水合物和BSR之間并不具有嚴(yán)格對應(yīng)關(guān)系。對油氣系統(tǒng)要采用一種系統(tǒng)、整體、動(dòng)態(tài)和歷史的思維方式和研究方法，強(qiáng)調(diào)地質(zhì)要素和地質(zhì)作用在時(shí)間和空間上的演化和相互關(guān)系。研究水合物的成藏成礦系統(tǒng)，減少BSR的多解性，對水合物的遠(yuǎn)景開發(fā)具有重要意義。

近年國內(nèi)外已有專家用系統(tǒng)論的思維研究水合物[1-4]，但是對其輸導(dǎo)體系的研究相對淺顯，較突出問題是缺少輸導(dǎo)系統(tǒng)具體的表征方法[5]。本文針對目前水合物輸導(dǎo)系統(tǒng)研究的薄弱問題，將常規(guī)油氣勘探中已成功應(yīng)用的裂隙識(shí)別技術(shù)，應(yīng)用到瓊東南深水水合物裂隙輸導(dǎo)體系的研究中，成功刻畫表征出水合物裂隙輸導(dǎo)系統(tǒng)，豐富了水合物輸導(dǎo)系統(tǒng)研究的具體手段。

1 水合物研究現(xiàn)狀

自1778年發(fā)現(xiàn)水合物以來，人類對水合物研究主要經(jīng)歷了實(shí)驗(yàn)室研究、管道堵塞與防治、資源調(diào)查和試驗(yàn)開采及環(huán)境研究4個(gè)階段[6]。20世紀(jì)70年代在海洋地震剖面上發(fā)現(xiàn)了BSR，固態(tài)的水合物與其下伏的游離氣體具有差異巨大的聲波反射系數(shù)，其間的界面會(huì)被捕獲形成地震上的強(qiáng)反射，由于這個(gè)界面是水合物穩(wěn)定帶的底界，所以不受構(gòu)造制約而是受溫壓條件控制，當(dāng)海底地形與地層產(chǎn)狀不一致時(shí)，BSR與地層斜交，所以地震剖面上的BSR同相軸往往穿插沉積地層而平行于海底，而且其形成機(jī)理又與聲波從海水進(jìn)入地層類似，所以被稱為似海底反射層。海洋環(huán)境下的水合物存在于BSR之上的沉積物中或近海底處，這樣只需要在水合物穩(wěn)定帶中尋找BSR，即可發(fā)現(xiàn)海底的水合物，這使得地震探測技術(shù)成為海洋水合物的主要探測手段，目前發(fā)現(xiàn)的水合物礦點(diǎn)大多是通過對BSR的解釋而確定的。國內(nèi)水合物勘探工作主要始于“九五”期間，南海是世界4大海洋油氣聚集中心之一，南海海域水合物資源量高達(dá)800億噸油當(dāng)量。南海北部大陸邊緣是水合物富集的有利區(qū)域和可開發(fā)區(qū)域，一般將南海北部的水合物研究區(qū)域分為東沙、神狐、西沙、瓊東南4個(gè)海域(圖1)。近年我國已研發(fā)了一套適合我國海洋水合物的地震檢測技術(shù)，發(fā)現(xiàn)南海北部陸坡水合物存在似海底反射層、空白帶、速度倒轉(zhuǎn)和極性反轉(zhuǎn)等地震異常標(biāo)志，并依提取的地震屬性優(yōu)選目標(biāo)，成功鉆獲水合物實(shí)物樣品。深水海底高頻地震探測系統(tǒng)可采集多分量地震數(shù)據(jù)[7]，輔助估算水合物的資源量。2013年在臺(tái)西南盆地中部隆起附近，鉆獲可視的、多種賦存形式水合物實(shí)物樣品；2017年5月于神狐海域，全球首次針對海洋弱膠結(jié)、非成巖水合物的固態(tài)流化試采成功[8]。

圖1 南海北部大陸邊緣水合物研究區(qū)位置

BSR是由于水合物與游離氣之間的接觸形成，如果水合物沒有處在穩(wěn)定帶的底界，那就沒有下伏的游離氣，這種情況下即便存在水合物，BSR也可能不發(fā)育；而穿插地層且平行海底的似海底反射，也可能是侵入等成巖作用造成的。受控于水合物預(yù)測的復(fù)雜性，BSR影響因素除了該區(qū)水合物層的厚度和復(fù)雜的海底地形外，還包括礦床巖性、儲(chǔ)層密度、孔隙度、穩(wěn)定帶之下的游離氣以及水合物的成因類型等，為減少其多解性，有必要研究水合物的成藏系統(tǒng)?！疤烊粴馑衔镉蜌庀到y(tǒng)”構(gòu)成要素主要包括氣源、水合物穩(wěn)定帶、儲(chǔ)集層、水源、運(yùn)聚通道等。近年國內(nèi)學(xué)者運(yùn)用系統(tǒng)論的思想來探索水合物氣體來源、氣體運(yùn)移與聚集成藏之間的內(nèi)在聯(lián)系，因?yàn)槭浅薪雍蜌庀到y(tǒng)的研究理論，總體的水合物成藏理論較成熟，但水合物成藏系統(tǒng)的研究在水合物的成礦富集機(jī)制方面尚欠深入，還需完善。較突出的問題是缺乏對烴源供給及運(yùn)聚輸導(dǎo)系統(tǒng)與穩(wěn)定帶相互間的時(shí)空耦合配置方面的研究，至今仍沒形成有效的輸導(dǎo)體系識(shí)別方法，多數(shù)水合物礦床在地震資料識(shí)別不出輸導(dǎo)裂隙的情況下仍然成藏。裂隙識(shí)別困難主要因?yàn)榱严兑?guī)模太小，而地震資料分辨率不足。

輸導(dǎo)體系是烴源巖與油氣藏之間的運(yùn)移通道，是水合物穩(wěn)定帶內(nèi)甲烷聚集的必要途徑。含氣流體運(yùn)移方式、運(yùn)移通道類型、運(yùn)移效能是影響水合物成藏的重要因素，開展重點(diǎn)區(qū)域的流體運(yùn)移分析，揭示流體運(yùn)移通道的展布及運(yùn)移規(guī)模，對準(zhǔn)確預(yù)測和描述水合物礦藏非常有必要[9]。沉積地層中發(fā)育的早期溝源大斷層往往不會(huì)斷至淺層，而底辟、氣煙囪、淺層小斷層、裂隙等作為運(yùn)移通道對水合物的成藏起到重要作用，能夠?qū)峤鈿庠磸纳畈枯斔椭翜\層深水海底的水合物高壓低溫穩(wěn)定帶。不同尺度、密集程度的裂隙群輸導(dǎo)能力差異較大，而在有限的生烴地質(zhì)年代內(nèi)或者生物分解期限內(nèi)，輸導(dǎo)效能決定著水合物礦床的富集程度，從而出現(xiàn)在鉆探的礦床中存在不飽和或低豐度水合物的現(xiàn)象。因此弄清氣源供給、運(yùn)聚與水合物特定的高壓低溫穩(wěn)定帶的時(shí)空耦合配置，對水合物的成藏成礦研究至關(guān)重要。

2 天然氣水合物裂隙輸導(dǎo)系統(tǒng)表征

2.1 裂隙系統(tǒng)地震表征技術(shù)

裂隙亦即裂縫，是指巖層受力后發(fā)生脆性斷裂所形成的未發(fā)生明顯相對位移的斷裂構(gòu)造，因其喪失了巖層原有的連續(xù)性而使地層變得非均質(zhì)。裂隙是油氣重要的運(yùn)聚通道，既可能對流體運(yùn)聚起到延伸誘導(dǎo)作用，又可以起屏障阻隔作用。國內(nèi)外研究裂隙的手段主要有裂隙地面調(diào)查、巖心裂隙分析、構(gòu)造應(yīng)力分析、試井技術(shù)、測井技術(shù)和地震技術(shù)。地震技術(shù)識(shí)別裂隙是油氣勘探研究中的重要手段之一，但裂隙的非均質(zhì)性尺度往往小于地震分辨率，小尺度非均質(zhì)性特征的提取是地震識(shí)別裂隙的關(guān)鍵所在。在裂隙發(fā)育地層中，正常沉積地層的同一層段介質(zhì)的多數(shù)性質(zhì)基本一致，層內(nèi)引起地震波速度變化的一個(gè)主要原因就是裂隙的發(fā)育和孔隙流體的存在。裂隙的分布密度及發(fā)育方向和規(guī)模等均可能改變原地層介質(zhì)的不均勻性或各向異性，改變地層的聲學(xué)屬性，導(dǎo)致地震波異常。利用三維地震資料描述裂縫的技術(shù)有多種，疊后地震屬性分析、寬方位地震屬性分析、寬方位地震數(shù)據(jù)反演等均可預(yù)測裂縫。利用地震資料解釋出斷裂及地層構(gòu)造后，也可以應(yīng)用地質(zhì)力學(xué)的數(shù)值模擬預(yù)測裂隙，并結(jié)合基于測井和巖石物理分析的正演結(jié)果多方法互相驗(yàn)證，可提高研究結(jié)果的可靠性和精度。

地震波是一種在巖層中傳播的彈性波，其傳播速度主要與巖層性質(zhì)有關(guān)。裂縫可以引起地層速度各向異性，利用各向異性信息可進(jìn)行裂縫的預(yù)測。如果存在一組裂縫(圖2a)，在垂直于裂縫方向上地震波傳播速度必然比在平行于裂縫方向上的要慢，有裂縫存在的地層中，在縱波疊前地震數(shù)據(jù)中，隨著方位角的變化，旅行時(shí)也會(huì)發(fā)生變化，由方位地震振幅和方位旅行時(shí)變化引起的各向異性，可以在角道集上被觀測。寬方位地震的疊前數(shù)據(jù)，可利用方位角、振幅、速度綜合分析表征各向異性，從而反映裂縫的發(fā)育強(qiáng)度和方位。基于寬方位地震數(shù)據(jù)開展與地層裂縫相關(guān)的各向異性參數(shù)的求取，是現(xiàn)階段裂縫預(yù)測精度最高的方法。基于寬方位地震數(shù)據(jù)的反演來進(jìn)行裂縫預(yù)測，主要涉及利用疊前同時(shí)反演求取彈性參數(shù)，包括縱波阻抗、縱橫波速度比和密度等彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體，以及傅立葉系數(shù)擬合求取各向異性參數(shù)。利用方位角和各向異性強(qiáng)度來展示區(qū)域內(nèi)的裂縫分布和方向，進(jìn)而開展裂縫描述，同時(shí)利用單井和區(qū)域裂縫方向驗(yàn)證裂縫預(yù)測的準(zhǔn)確性。角道集的方位地震屬性可以同時(shí)反映裂縫發(fā)育的強(qiáng)度和方向信息，利用三維的向量顯示法，可以將裂縫發(fā)育的強(qiáng)度和方向同時(shí)進(jìn)行顯示(圖2b)。寬方位地震資料的疊前角道集數(shù)據(jù)可定量準(zhǔn)確地預(yù)測裂隙，但是目前南海西部地區(qū)僅北部灣盆地的烏石地區(qū)有海底電纜寬方位地震資料，水合物富集的深水區(qū)無此資料。

圖2 寬方位疊前道集裂隙識(shí)別示意

地震體實(shí)際上是波阻抗體，是反射系數(shù)與子波的褶積，反映的是彈性參數(shù)；地震數(shù)據(jù)體是界面信息，不是地層信息，是用彈性阻抗來對應(yīng)巖性變化地質(zhì)信息的。鑒于地震波的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征，裂隙的存在必然會(huì)破壞均質(zhì)性，改變地層的聲學(xué)屬性。以三維疊后地震資料屬性分析為手段，可從縱波資料中直接提取反映裂隙性質(zhì)的信息，利用疊后地震的相干體、方差體、似然體、傾角體、曲率體、相位調(diào)諧體、能量一致性體、邊緣檢測體、螞蟻體等運(yùn)算技術(shù)方法，可有效識(shí)別裂縫，定性描述裂縫方向、密度等特征[10-15]。相干屬性等技術(shù)和三維可視化技術(shù)均是目前常用的地球物理方法，裂隙的存在會(huì)導(dǎo)致地震波反射特征的改變(圖3a)，破壞地震資料的連續(xù)性，在相干體上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)明顯的異常區(qū)，相干異常與反射波波形不連續(xù)性相關(guān)。三維可視化技術(shù)不僅能觀察地震數(shù)據(jù)體的表面特征，而且能透視數(shù)據(jù)體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。通過融合三維可視化透視功能與相干技術(shù)，將相干數(shù)據(jù)體進(jìn)行可視化研究，則能方便、快捷地識(shí)別出微小斷層和裂隙，清晰顯示裂隙發(fā)育帶的空間形態(tài)與展布規(guī)律，分析裂隙發(fā)育帶與油氣藏及水合物礦床的接觸關(guān)系。在用相干體三維可視化對裂隙雕刻表征時(shí)，通過調(diào)整體元的透明度變量對地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行快速瀏覽和透視，剖面反射連續(xù)、地震相均質(zhì)性好的區(qū)域應(yīng)無裂隙顯示或裂隙少且短，剖面反射有明顯斷層或同相軸錯(cuò)斷處則有裂隙顯示；通過交互調(diào)整濾波曲線確定裂隙相干屬性門檻值和值域，控制濾掉或保留一些顏色值的體元，再調(diào)整“被認(rèn)為是裂隙的體元”的透明度，決定顯示的通透性和清晰度，突出裂隙在空間上的特征(圖3b)。三維空間顯示具有裂隙疊置性，密度太大影響觀察時(shí)應(yīng)將相干體切塊分別研究或變換方位多角度研究。地震道空間組合運(yùn)算突出強(qiáng)調(diào)不連續(xù)性識(shí)別裂隙異常，融合三維可視化技術(shù)體元控制壓制正常屬性濾波雕刻表征裂隙的技術(shù)，在油氣勘探裂隙表征研究的實(shí)踐應(yīng)用中效果理想。

圖3 疊后地震資料底辟裂隙識(shí)別

2.2 油氣勘探中裂隙表征技術(shù)的應(yīng)用

鶯瓊盆地是全球3大高溫高壓海域之一，底辟是鶯歌海盆地非常獨(dú)特的地質(zhì)現(xiàn)象，鶯歌海盆地中央底辟帶是盆地天然氣主產(chǎn)區(qū)[16-17]。巨厚泥巖層的快速沉降和欠壓實(shí)導(dǎo)致了壓力封存箱的形成，泥包砂的環(huán)境下又缺少斷裂[18-19]，鶯歌海盆地的底辟裂隙及翼部裂隙成為盆地?zé)N源運(yùn)聚的主要通道，但底辟裂隙的存在造成了地震資料上的反射模糊帶，這些柱狀模糊體內(nèi)部和邊界成像不清難以刻畫表征，長久以來阻礙了勘探進(jìn)展。筆者2009年融合了相干技術(shù)與三維可視化技術(shù)識(shí)別表征出底辟裂隙，清晰揭示出油氣運(yùn)移通道空間展布形態(tài)等賦存特征及與烴源和圈閉的接觸關(guān)系；有效識(shí)別了裂隙發(fā)育帶及觀察裂隙空間分布特征，指示裂隙發(fā)育的密度、方向、寬度和深度等[20]。通過對高分辨地震資料進(jìn)行地震相干屬性異常運(yùn)算和三維可視化研究，描述出了底辟及圍區(qū)小尺度裂隙的特征，發(fā)現(xiàn)裂隙不僅分布在底辟體內(nèi)，而且在底辟翼部也發(fā)育，解決了翼部巖性圈閉運(yùn)移通道的難題，結(jié)合地質(zhì)規(guī)律研究，成功提交了東方中深層底辟翼部井位，促成了東方中深層超壓氣田的鉆探和發(fā)現(xiàn)(圖4)，鉆井巖心也證實(shí)了預(yù)測裂隙區(qū)高角度裂隙的存在。目前該技術(shù)已經(jīng)成為底辟構(gòu)造井位研究的必要手段，在鶯歌海盆地被廣泛應(yīng)用。借鑒有效評價(jià)鶯歌海裂隙油氣輸導(dǎo)系統(tǒng)的技術(shù)，理論上可以表征瓊東南盆地水合物裂隙輸導(dǎo)體系。

圖4 鶯歌海盆地底辟裂隙三維可視化圖

天然裂隙一般平直均勻有延伸性，可作為油氣運(yùn)移的良好通道，同時(shí)還可以改善孔隙間的連通性和滲透性，尤其對改善致密巖石的滲透性具有重要意義。裂隙不僅可以作為油氣運(yùn)移的通道，對于潛山或碳酸鹽巖，裂隙更是儲(chǔ)層內(nèi)油氣的主要儲(chǔ)集空間，尋找?guī)r層內(nèi)的裂隙是潛山油氣藏勘探的關(guān)鍵。南海南部及渤海的潛山勘探都有成功案例。潛山的油氣儲(chǔ)集空間與碎屑砂巖的孔隙型儲(chǔ)層不同，主要以縫洞儲(chǔ)層為主，非均質(zhì)性非常強(qiáng)，這些裂縫的分布對儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能嚴(yán)重制約，裂縫描述一直以來都是儲(chǔ)層預(yù)測的難點(diǎn)。南海西部用曲率體、螞蟻體、傾角體、相干體等裂隙系統(tǒng)地震表征技術(shù)所預(yù)測的潛山儲(chǔ)層裂縫在實(shí)際鉆井中被證實(shí)，在瓊東南盆地的基巖潛山和北部灣盆地灰?guī)r潛山的油氣勘探中均取得較好成效。

2.3 天然氣水合物裂隙輸導(dǎo)系統(tǒng)的表征

形成水合物的游離氣有熱成因和生物成因兩種，其從烴源到礦藏的輸導(dǎo)主要靠異地?zé)峤鈿膺\(yùn)聚滲漏成藏和原地生物氣擴(kuò)散成藏兩種形式。熱成因氣源來自深部地層，運(yùn)聚滲漏主要靠在不同類型盆地特定區(qū)帶及局部地區(qū)的斷層裂隙、泥底辟、泥火山及氣煙囪、高角度斷裂等流體運(yùn)移體系。凍土地帶的水合物多以深大斷裂作為主要的運(yùn)移通道。在產(chǎn)生熱解氣的海域，大多都有大尺度斷層以及底辟或氣煙囪的發(fā)育[21]。南海是西太平洋最大的邊緣海，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，油氣資源豐富，4個(gè)水合物的研究海域與瓊東南、珠江口、臺(tái)西南3個(gè)富烴沉積盆地空間上部分疊合，這些裂谷盆地拉張出的裂隙也為烴源的輸導(dǎo)運(yùn)聚提供通道[22]。南海北部陸坡的神狐、東沙、西沙海域等在地震剖面上均可看到非常明顯的斷層裂隙和疑似泥底辟及氣煙囪或地層滑塌體等流體運(yùn)移通道，神狐海域水合物成藏的主要流體運(yùn)移體系是廣泛發(fā)育的底辟構(gòu)造、高角度的斷裂和垂向裂隙系統(tǒng)[23]。瓊東南盆地深水區(qū)的水合物BSR標(biāo)志層主要分布在深水海底以下的第四系中，南海北部盆地淺層氣藏普遍具有生物氣與熱解氣混合成因的特征[24]，而混合氣中的熱成因氣源來自深部地層。

瓊東南盆地具備豐富的氣源及水合物賦存的高壓低溫條件和較好的沉積構(gòu)造背景，盆地的烴源已被鉆井證實(shí)，富生烴凹陷具備優(yōu)異的生排烴能力，保障了水合物的氣源供給。含氣流體的運(yùn)移是水合物聚集成藏的重要控制因素。從東沙、神狐、西沙到瓊東南海域，南海海域與水合物存在相關(guān)的地震反射特征，自東向西逐步減弱。瓊東南盆地的BSR特征不明顯，而且由于盆地部分地區(qū)海底地形平緩、地層近于水平，BSR平行海底不穿插地層，增加了利用地震反射剖面識(shí)別BSR的難度，水合物礦藏的裂隙運(yùn)移通道在剖面上更是難以識(shí)別。深水區(qū)無寬方位角地震資料，故只能用常規(guī)疊后三維地震資料對裂隙系統(tǒng)進(jìn)行表征。先用縱波地震資料雕刻出BSR的分布范圍，將縱波三維地震資料做相干運(yùn)算，將運(yùn)算出的相干體與雕刻出的BSR體及地震振幅體進(jìn)行綜合三維可視化研究(圖5)；分析水合物的裂隙輸導(dǎo)系統(tǒng)賦存特征，研究潛在水合物礦床BSR與表征出的輸導(dǎo)體系的空間匹配關(guān)系，將已發(fā)現(xiàn)油氣田和已落實(shí)烴源巖一起分析，從而減少多解性。結(jié)合地質(zhì)演化規(guī)律、觸發(fā)機(jī)制、時(shí)空配置關(guān)系等，與圈閉、底辟、斷層、水道及氣田等一起進(jìn)行綜合三維可視化研究，可對水合物的成藏系統(tǒng)獲得更全面的認(rèn)識(shí)。

3 討論

表征出的水合物裂隙輸導(dǎo)系統(tǒng)的地質(zhì)意義需結(jié)合研究靶區(qū)具體分析。由于不同區(qū)域構(gòu)造沉積演化與斷層裂隙及泥底辟發(fā)育展布特征的差異，往往會(huì)形成不同成因類型、不同運(yùn)聚輸導(dǎo)方式的水合物成礦成藏模式。但在深海范圍相對較小的水合物富集區(qū)內(nèi)，海底溫度和水深差異不大，微生物成因和熱成因氣源都可以作為水合物的氣體來源，且相對穩(wěn)定，溫度、壓力以及氣源供給可視為均一條件；控制水合物分布的主要因素為水合物運(yùn)聚體系，即流體運(yùn)移通道和適合的水合物儲(chǔ)集空間。瓊東南盆地的泥底辟與氣煙囪及其伴生的斷層裂隙等構(gòu)成了水合物成礦成藏的重要?dú)庠垂┙o輸導(dǎo)系統(tǒng)[25]，通過對表征出的裂隙輸導(dǎo)系統(tǒng)的分析研究，可有效指導(dǎo)勘探。BSR上方裂隙發(fā)育而下方裂隙不發(fā)育的情況是一種聚小于散的輸導(dǎo)系統(tǒng)(圖6)，不利于天然氣在穩(wěn)定區(qū)聚集達(dá)到高的濃度，不利于成藏。但是這并不代表著水合物不能成藏，因?yàn)檫\(yùn)移的關(guān)鍵時(shí)刻與水合物的穩(wěn)定域如果在時(shí)空上能較好耦合，還是可以成藏成礦的。水合物是固體礦藏，一旦形成，如果溫壓條件沒有變化到臨界值，烴類氣就不會(huì)變成流體而逃逸。圖5中BSR亮點(diǎn)上方裂隙少量發(fā)育，裂隙規(guī)模明顯不及亮點(diǎn)下方，說明天然氣聚大于散，加之下部已發(fā)現(xiàn)氣藏，下伏常規(guī)油氣資源證實(shí)了烴源，氣源供應(yīng)有保證，這是一種非常有利的配置；上部裂隙與BSR分布在平面上匹配關(guān)系不好，說明上部裂隙的存在會(huì)導(dǎo)致天然氣逸散而不易形成水合物(圖5b)。數(shù)值模擬研究表明，沉積物中一旦有水合物形成，其滲透率開始降低，從而阻礙流體和氣體向上運(yùn)移，地層逐漸成為封堵層，阻止甲烷氣繼續(xù)向上運(yùn)移，流體與游離氣開始側(cè)向運(yùn)移[26]，因此，往往BSR的分布范圍會(huì)大于運(yùn)移系統(tǒng)的平面展布。

圖5 瓊東南盆地BSR與裂隙空間展布

圖6 瓊東南盆地不利輸導(dǎo)系統(tǒng)空間展布

油氣在生油層中生成時(shí)呈分散狀態(tài)，要形成工業(yè)油氣藏或水合物礦藏必須經(jīng)過運(yùn)移和聚集。珠江口盆地白云凹陷內(nèi)油氣鉆井地球化學(xué)測試分析顯示，導(dǎo)致同一富生烴凹陷背景下的2個(gè)水合物礦藏存在差異的主要原因是通道類型和運(yùn)移效能的差異[27]。在水合物已鉆探區(qū)，底辟、裂隙等運(yùn)聚通道的分布與BSR分布有很好的相關(guān)性。在美國墨西哥灣的一個(gè)水合物系統(tǒng)中，BSR分布在結(jié)構(gòu)上受深部鹽脊形成的斷層系統(tǒng)背斜褶皺控制，天然氣傾向于積聚在鹽丘上方的濁積巖儲(chǔ)層中[28]。瓊東南盆地深水區(qū)泥底辟展布與水合物分布在空間上存在較密切的疊置耦合關(guān)系，底辟及裂隙較發(fā)育，且縱向上從深部刺穿可達(dá)第四系深水海底淺層附近，熱解氣從深部能夠通過底辟及氣煙囪通道，輸送至淺層高壓低溫穩(wěn)定域，形成常規(guī)油氣藏和水合物礦藏及BSR標(biāo)志層[29]。盡管南海北部水合物多分布富集在淺表層未成巖沉積物中，但實(shí)際用地震可以在這種特殊的水合物賦存軟地層中，刻畫表征出其圍區(qū)及深部的裂隙系統(tǒng)。要系統(tǒng)研究水合物的運(yùn)聚成藏機(jī)制，提高表征精度，除了提高地震資料品質(zhì)外，還需要分析研究溫壓場、穩(wěn)定域、運(yùn)聚模式、運(yùn)移時(shí)期及期次、運(yùn)聚規(guī)模、運(yùn)聚效率、充注強(qiáng)度、運(yùn)聚單元、運(yùn)聚期關(guān)鍵時(shí)刻與持續(xù)時(shí)間、關(guān)鍵時(shí)刻古構(gòu)造、古水文、流體勢、運(yùn)移方向路徑等多種運(yùn)聚要素的時(shí)空耦合及演化過程。

4 結(jié)論

(1)在深海小范圍的水合物穩(wěn)定域內(nèi)，溫度、壓力以及氣源供給可視為均一條件，控制水合物分布的主要因素為水合物運(yùn)聚體系，即流體運(yùn)移通道和適合的水合物儲(chǔ)集空間。裂隙是水合物重要的運(yùn)聚輸導(dǎo)系統(tǒng)，裂隙存在會(huì)改變地層聲學(xué)屬性而導(dǎo)致地層的非均質(zhì)性，形成地震波異常。寬方位疊前地震數(shù)據(jù)可以定量描述裂隙系統(tǒng)，但深海區(qū)資料條件往往不具備。疊后的地震道空間組合相干、曲率、傾角等運(yùn)算也可識(shí)別這種異常而定性描述裂隙，再融合三維可視化技術(shù)透視并濾波雕鏤，可以實(shí)現(xiàn)裂隙系統(tǒng)的三維表征。應(yīng)用該技術(shù)在鶯歌海盆地的底辟構(gòu)造中成功刻畫出裂隙通道，在瓊東南盆地基巖潛山和北部灣盆地灰?guī)r潛山勘探中有效表征了儲(chǔ)層裂隙；應(yīng)用在瓊東南盆地深水區(qū)水合物裂隙輸導(dǎo)體系的研究中，成功刻畫表征了水合物裂隙輸導(dǎo)系統(tǒng)。

(2)融合三維可視化技術(shù)與相干體技術(shù)，可以精細(xì)地揭示斷層和裂隙，有效識(shí)別和清晰表征出水合物的裂隙輸導(dǎo)系統(tǒng)，依據(jù)成藏規(guī)律可對表征出的裂隙輸導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行分析，研究其運(yùn)移效能。結(jié)合烴源、溫壓場、穩(wěn)定域、運(yùn)移時(shí)期及期次、運(yùn)聚規(guī)模、運(yùn)聚效率、充注強(qiáng)度等運(yùn)聚要素的研究，可進(jìn)一步系統(tǒng)研究水合物的運(yùn)聚成藏機(jī)制。該技術(shù)可以作為水合物輸導(dǎo)體系的具體研究手段，對水合物的運(yùn)聚和成藏成礦研究具有廣闊的應(yīng)用前景。