缅甸若开海域气烟囱特征与油气成藏浅析

李 东，范国章，杨志力，鲁银涛，丁梁波

（中国石油杭州地质研究院，浙江杭州 310023）

缅甸若开海域气烟囱特征与油气成藏浅析

李 东，范国章，杨志力，鲁银涛，丁梁波

（中国石油杭州地质研究院，浙江杭州 310023）

以海洋深水高分辨率地震资料为基础，结合地震属性、反演、相干时间切片等地球物理技术识别出典型气烟囱结构，在纵向上从下至上依次可以分为根部、过路区、顶部三个组成单元并存在相应的地震异常特征。若开海域的气烟囱一般是两种模式分布，（1）与断裂带相伴生，主要位于低应力区的断层下盘，（2）与下部地层的异常高压相关，构造上地层容易破裂的区域是气烟囱发育潜在区，这两类气烟囱均与超压和地层破裂相关，属于典型的超压—断裂渗涌型气烟囱。缅甸若开海域与气烟囱有关的油气成藏模式可以分为两类，一类是气烟囱与断层相伴生，油气沿着断裂垂向或者沿着砂体侧向运移，在浅部储层中成藏；另一类是气烟囱不与断层相伴生，气烟囱根部地层中的烃源岩生烃产生的压力超过上覆地层的破裂压力时就刺穿地层垂直向上运移，在浅层遇到以泥质充填物为主的大型峡谷封堵时，就在气烟囱两翼储层中聚集成藏，储层顶部的厚层泥岩作为主要盖层，含有泥质充填物的大型峡谷作为侧向封堵盖层。

气烟囱；地震异常；超压—断裂渗涌型；油气成藏

气烟囱（gas chimney）是由活动热流体作用形成的一种特殊的伴生构造[1]，由于这种伴生构造曾经是热流体（气、液）的泄压通道，不仅形似烟囱，且具烟囱效应，故名气烟囱[2]。气烟囱现象在全球多个地方均有出现，尤以墨西哥湾盆地和莺歌海盆地为甚，并引起了许多国内外学者的关注。国内外学者研究重点主要是气烟囱与油气成藏、油气运移路径、断层封堵性、地层超压之间的关系。近年来地震资料分辨率的提高及地震处理解释技术的高速发展也为上述关于气烟囱的各方面研究提供了较好的技术平台。目前国内外对气烟囱的研究主要处于识别阶段，在识别过程中主要运用多层非线性神经网络技术预测未知地震区块，称为“地震气烟囱处理技术”[3-5]。从静态的角度看，其形态似裂隙、裂缝；而从动态的角度分析，它又具“幕式张合”的特征。气烟囱既包括垂向泄压形成的底辟伴生构造，也包括侧向泄压形成的层间伴生构造。气烟囱构造一经形成后，对后期幕式活动的热流体或油气运移仍为一种特殊的不可忽视的通道，而且影响油气的聚集成藏。本文主要研究缅甸若开海域出现的气烟囱现象，并就气烟囱的地震识别、成因、分布及其与油气运移、油气成藏之间的关系作一些分析。

1 缅甸若开海域基本地质特征

生楔区域，其构造演化与印度板块向缅甸微板块斜向俯冲密切相关。该盆地主要存在三个构造区带，从东到西分别为高陡褶皱带、平缓褶皱带和深海平原区。由于俯冲碰撞，从深海平原到陆上山地，构造变形越来越强烈；西部构造宽缓，东部构造高陡密集且遭受剥蚀（图1）。若开次盆近几年的油气发现证明了其含有较为完整的含油气系统，位于平缓褶皱带的上新统深水朵体是该区域的主要勘探目的层，中新统—渐新统泥岩地层为已发现油气的主要烃源岩，在该平缓褶皱带断裂较少发育，相反，该区域气烟囱现象较为典型，因此，除了常规的以断层作为油气运移通道外，气烟囱与油气运移及油气成藏之间的关系也应该作为本区域研究的重点和难点。

缅甸若开次盆处于印缅俯冲消减带的弧前增

图1 缅甸若开海域东西向地质剖面及平面位置图

2 缅甸若开海域气烟囱地球物理特征

图2 气烟囱地震剖面图a）和气烟囱对应速度剖面b）

气烟囱在地震剖面通常表现为弱震幅、弱连续性反射特征，但是局部也可能表现出连续强振幅反射的特征，纵向上其外部反射形态多为不规则柱状，有的则是椭圆状或锥形体，往往伴随断层及大量裂隙的出现，多与断裂及裂隙共同构成了不同形态特征的柱状模糊杂乱地震反射地质体[6]（图2、图3），根据气烟囱发育位置和外部形状，可以识别气体渗漏的位置和展布情况[7]，反映了流体的垂向或侧向流动。

根据气烟囱在地震剖面的外部反射形态及平面上空间展布特征可以将其由下至上依次分为根部、过路区、顶部三部分[8]。气烟囱根部为流体释压的初始部位，从图4可以看出，在相干时间切片（t = 2 268 ms）上分布范围较大，形状不规则。气烟囱流体过路区是流体在垂向或者侧向运移过程中所经过的范围，在整个气烟囱的纵向结构上占据了较大范围，在相干时间切片（t = 1 008 ms）异常特征明显，主要表现为圆形或者椭圆形异常范围，异常分布面积较根部异常面积小，地震剖面上的柱状模糊带较为明显，在其侧翼和顶部往往存在强振幅反射异常带。在气烟囱流体过路区的内部，由于存在流体，导致在地震剖面上出现低频增强、高频吸收现象，一般较难识别出地震同相轴，偶尔能看到一定程度的地震反射下拉现象[9]，下拉幅度在100 ms左右。随着流体沿着气烟囱垂向向上或者侧向向上运移，当遇到物性较好储层时就逐渐聚集形成浅层气藏，在相干时间切片（t = 536 ms，t = 360 ms）上能够较为清楚地看到气体沿地层的侵入范围和浅层气藏分布范围，在地震剖面上，浅层气呈现出典型的低频强振幅地震反射特征，连续性较好，和周围地层地震反射特征相比，存在较为明显的相位突变情况。如果在气烟囱顶部地层中继续发育断裂等有利于流体运移的通道，气体还会继续沿着该通道向上运移并聚集。从图2a地震剖面中可以看到气体沿着断裂已经运移到距离海底100 ms的位置。

图3 气烟囱地震剖面图a）和 气烟囱对应速度剖面b）

由于气烟囱含气或其他流体，在速度剖面上靠近气烟囱核部地层层速度较周围地层层速度低大约200 m/s（图2b、图3b），低速异常也造成了地震反射同相轴的下拉和高频衰减现象，气烟囱对下部地层地震反射波的屏蔽使得下部地层反射波信噪比大幅度降低，反射波能量减弱。

3 缅甸若开海域气烟囱形成机理及分布

气烟囱的形成主要与深部地层的异常高压相关，已有的缅甸若开海域钻井资料揭示了该区域深部地层异常高压特征明显。在超压地层中的流体支撑了上覆地静压力，使砂岩、泥岩均处在欠压实状态，沉积物的有效应力下降。在流体聚集过程中，泥岩地层要作为有效盖层必须满足泥岩地层厚度与排替压力之间的双曲线关系（图5），泥岩地层越薄，其作为有效盖层所需要的排替压力也就越大，一旦流体压力超过上覆泥岩地层的排替压力，压力就会通过应力较低部位如断层、裂缝、裂隙和底辟作用形成的通道——气烟囱释放出来。

图4 相干时间切片上气烟囱发育平面图

图5 国内典型气田地层排替压力与有效厚度关系图

通过图2可以看出，在缅甸若开海域的气烟囱一般都是与断层相伴生的，随着下部地层中流体聚集形成超压，其就会通过低应力区——断层下盘释放出来，所以在地震剖面上看到主要反映气烟囱地震反射特征的地震模糊带主要位于断层下盘之中。

根据前人的研究，按照气烟囱气源成因和流体的运移方向可以将气烟囱分为以下3类六型：有机成因类——泥底辟型、层间侧向疏导型；混合成因类——热液底辟型、断裂渗涌型；无机成因类——火山岩底辟型、侧向层间型[2]。从本研究区的相干时间切片可以看出，气烟囱在平面上呈现圆形或椭圆形的相干异常带，与断裂带相伴生，断裂较为发育，通过对邻区钻井资料的调研，该区的超压地层大范围分布，说明缅甸若开海域广泛分布的是一种混合成因类的断裂渗涌型气烟囱，分布于凹陷中较高构造部位，且受断裂所控制，位于断裂下盘的低应力区或者构造薄弱带是气烟囱形成的主要突破区。

4 缅甸若开海域气烟囱与油气成藏

气烟囱的形成主要与深部地层的热流体或者烃类流体向上运移相关，流体在地壳中的运移既搬运物质又携带能量，不仅对流体流经的地壳岩石具有强烈的改造作用，而且还导致了世界上一些大型油气藏的迁移、聚集与成藏[2]。缅甸若开海域与气烟囱有关的油气成藏模式依据流体的运移方向可以分为垂向成藏和侧向成藏模式，而依据气烟囱是否与断层伴生则可以将油气成藏分为两类：第一类，当气烟囱与断层相伴生时，由于盆地构造应力场的改变，导致盆地内形成新的断裂或先存的具有封闭能力的断裂再活动而导致断裂开启，下部地层中的流体沿着断层进行垂向运移，直抵气烟囱顶部，在气烟囱顶部的浅部砂岩储层和断层面侧翼的砂岩储层中聚集成藏（图6a），砂体上部较厚泥岩地层作为主要盖层；第二类，当气烟囱不与断层相伴生时，气烟囱下部封闭地层内烃源岩生烃产生的压力逐渐增大，当超过封闭地层的抗张强度时导致了封闭层的破裂[10]，使得下部地层流体沿着封闭层的破裂带部位（如构造顶部）向上排出，遇到厚层泥岩或者以泥质充填物为主的大型侵蚀型峡谷封堵时，就在气烟囱两侧翼储层中聚集成藏，砂岩储层之间的厚层泥岩作为油气层的垂向盖层，侵蚀型峡谷中的厚层泥岩作为侧向封堵盖层（图6b）。当气烟囱根部封闭地层中的流体经过气烟囱泄压之后压力迅速降低，封闭地层及上覆地层中气烟囱通道或者断层就关闭直至气烟囱根部封闭地层中流体再次聚集形成超压并刺穿上覆地层，所以缅甸若开海域气烟囱顶部或者侧翼砂岩储层中的气藏是经过气烟囱通道的多次开启与关闭而多期运移聚集成藏。

图6 与气烟囱有关的油气成藏类型Ⅰa）和Ⅱb）

5 结论

缅甸若开海域发育典型的气烟囱构造，纵向上其可以被划分为气烟囱根部、过路区、顶部，同时在地震剖面和地震相干切片上表现出不同的异常特征。气烟囱主要发育在构造较高部位或者断裂带，其形成主要与下部地层的异常高压相关，为典型的断裂渗涌型气烟囱。与气烟囱有关的成藏模式主要与气烟囱是否和断层相伴生相关，当气烟囱与断层伴生时，下部地层中的流体沿着断层进行垂向或者侧向运移，在气烟囱顶部或者侧翼砂岩储层中聚集成藏；当气烟囱不与断层伴生时，下部封闭地层中的流体压力和上覆地层的破裂压力决定了是顶部成藏还是侧翼聚集成藏。

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Features of Gas Chimney and Hydrocarbon Accumulation in Rakhine, Myanmar

LI Dong, FAN Guozhang, YANG Zhili, LU Yintao, DING Liangbo
（Hangzhou Institute of Petroleum Geology, Hangzhou 310023, China）

High resolution seismic data, combined with geophysical techniques including seismic attributes, inversion, time slice of coherence, can be used to identify the typical gas chimney in the deep sea area. The gas chimney consists of root, crossing area and spire, and with corresponding seismic anomalies. In Rakhine sea area the gas chimneys generally are distributed in two modes. (1) Accompanied by the fault and located in the footwall with low stress areas; (2) Associated with abnormally high pressure in the lower part of the formation and located in the structure with easily broken layer. Both of these two types of chimneys are associated with the overpressure and the fracture of stratum and belong to the overpressure-fault-seepage. There are two hydrocarbon accumulation modes related with the gas chimney in Rakhine, Myanmar. The fi rst is that the oil/gas migrated vertically or laterally along the fault and accumulated in the shallow reservoirs, the other is that the oil/gas in the source rocks spired the overburden layer when its pressure broken the formation fracture pressure of the overburden layer and migrated vertically along the split channel until sealed by the mud-f i lled canyon and accumulated in the reservoirs of gas chimney’s wing where the thick mudstone on the top of the reservoir acts as the main seal and the mud-f i lled canyon as the lateral seal.

gas chimney; seismic anomaly; overpressure-fault-seepage; hydrocarbon accumulation

P631.4

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2017.02.033

1008-2336（2017）02-0033-05

2016-10-19；改回日期：2017-04-01

李东，男，1983年生，工程师，硕士，毕业于西南石油大学地球探测与信息技术专业，主要从事海洋石油物探方面的研究工作。E-mail：lidong19832002@163.com。