摘要
本论文研究取得的主要成果如下： 1.通过本次对莺歌海-琼东南盆地区的“四史”研究发现，中中新世以来，两个盆地的构造背景虽然总体都为准被动边缘环境，但莺歌海盆地为转换伸展背景，而琼东南盆地则为离散边缘，构造背景的不同导致了盆地内陆架陆坡演化和低位扇体发育特征的差异。从盆地充填演化特征来看，虽然两盆地都快速沉降，但物源供给情况不同，沉积速率差别较大，致使琼东南盆地由于欠补偿而发育较陡的陆坡，且滑塌构造较发育。从有机质演化史来看，两盆地虽然主力油气源岩发育层位略有不同，但都为古生新储，且有机质丰度低、类型差，自生自储困难，这就要求低位扇体内油气成藏必须具备良好的油气运移通道，这是与国际上许多深水低位扇体油气藏的差别所在，也是迄今盆地区内许多钻探失利的原因所在。此外，由于盆地区独特的高温超压特点，本文对其进行了详细研究，认为它不但影响了储层的胶结成岩作用，而且高温加速了压实作用的进行，超压对成岩和有机质演化都起到了抑制作用。 2.通过研究区多口钻井及大量地震剖面的井-震联合精细解释和分析，在各级层序界面全区追踪闭合和分析对比的基础上，将盆地区黄流组至第四系划分出7个三级层序，其中包括4个复合层序，识别出8个四级层序，从而建立了盆地层序地层格架。研究中引入四级层序的概念，对莺歌海组以上的地层进行了地震剖面上可识别的四级层序的追踪、闭合和解释，阐明了重要不整合界面在地震剖面和钻井上的基本特征，建立了本区重要的目的层段莺歌海组和乐东组的高精度层序地层格架，为区内盆地充填和生储盖组合等研究提供了重要的、高精度的等时地层对比框架，并提出了本区四级层序的形成有两个基本条件，一是构造方面的盆地基底的低速沉降和盆地周缘的强物源供给，二是5.5Ma以来，四级海平面变化旋回与总体呈下降趋势的三级海平面变化旋回的叠加所导致的新增可容纳空间的低速增加。 3.根据大量的地震剖面的精细解释和全区的闭合追踪，在总结盆地区层序构成特征基础上，进一步总结出莺歌海-琼东南盆地区的层序构成样式及低位扇体形成的总体地质背景。从低位扇体的沉积背景来看，莺歌海-琼东南盆地区发育的低位扇体可以分为两大类。一类是形成于陆表海发育时期的以下切谷充填和低位三角洲发育为特征的低位扇体，另一类低位扇体形成于陆架陆坡背景下。自中中新世末，南海北部大陆边缘盆地进入加速沉降期，除北部湾盆地外，主要为陆架陆坡体系沉积，但莺歌海盆地与琼东南盆地的陆架陆坡沉积特征也不尽相同。莺歌海盆地在该时期处于转换伸展背景，而且不但有海南岛方向的物源，还有红河方向和越南方向的物源供给，物源供给丰富，因此，其沉积厚度大，陆架总体较宽缓，陆架陆坡进积明显，即使高频海平面变化也被沉积地层记录下来，形成了大量地震剖面上可识别的四级层序，是以浊流为主体的重力流沉积体系发育的良好场所。琼东南盆地在该时期为离散边缘环境，构造隐伏活动，而且物源供给单一，主要为海南岛方向的物源，且由于离物源区较远，造成盆地欠补偿充填，陆架上由于河流的下切作用发育大量下切谷，其所形成的陆架陆坡较陡、窄，而且坡度较大，使得沉积物在陆坡部位很容易由于重力不稳定而发生滑塌。 4.陆架陆坡是莺歌海-琼东南盆地区低位扇体发育的主要背景，为了深入分析影响陆架陆坡发育的控制因素，在对大量高分辨率地震剖面的地质解释基础上，比较分析不同部位的陆架陆坡发育时间，结果发现不同构造部位的陆架陆坡出现时间是有所差异的。最早从S52(17.5Ma)在琼东南盆地就开始出现陆架陆坡，但仅局限于松南凹陷。空间上，自松南区向东、西两侧陆架陆坡出现渐晚，分别为乐东区在S30(5.5Ma)、陵水区在S40(10.5Ma)、宝岛区在S30-S27(5.5-2.4Ma)开始形成陆架陆坡。此外，通过对莺歌海-琼东南盆地区陆架陆坡的平面分布研究发现，莺歌海盆地的坡折线大体处于1号断裂和东方断裂的位置，琼东南盆地陆架坡折线大致处于2号断裂的位置，而且其走向也大体上与2号断裂平行，因此可以说，坡折的形成在一定程度上是盆地边界断裂的隐伏活动控制的，当然，上新世-第四纪莺歌海盆地丰富沉积物的快速进积也部分控制了莺歌海盆地北部地区陆架陆坡的形成。而且由于大地构造背景和物源供给的差别，导致莺歌海盆地的陆架陆坡较宽缓，快速向海的方向进积，琼东南盆地由于物源供给不足，陆坡较陡，以加积为主，总之，虽然两盆地陆架陆坡演化总体均为陆坡调整模式，但其演化过程不同，本次研究分别总结了两盆地陆架陆坡的演化规律。 5.低位扇体主要包括低位楔、低位三角洲、斜坡扇、盆底扇以及低水位时期下切谷充填等。本次研究利用地震和钻井资料分别研究了这些低位扇体的沉积构成和储层特征，认为它们主要都是由重力流沉积构成，其具体沉积类型与其沉积背景等因素有关，在莺歌海-琼东南盆地区发育的低位扇体主要为细粒浊积体、碎屑流和滑塌等沉积，它们的储层物性差别很大。关于下切谷充填的研究，本文总结了下切谷充填的样式可以分为侧向加积型和垂向加积型，而且下切谷的形态基本能够反映充填物的储层物性：宽而浅的“U”型下切谷反应古坡降较小，或形成时间短，一般含砂量较高，但窄而深的“V”型下切谷反应形成时间较长或坡降较大，一般含砂量较小。 6.不同低位扇体的重力流沉积类型不同，进而导致储层物性各异，这主要是由于低位扇体的形成背景不同造成的。通过大量的地震资料和钻井资料对比分析认为，影响低位扇体发育的因素主要包括海平面变化、构造活动、物源供给、微地形特征和气候等。从沉积动力学的角度来看，影响构成低位扇体的重力流沉积物几何形态的因素主要包括流体的初始流动特征和海底形态，具体来说是初始流体的规模、密度以及斜坡的长度和倾角。研究表明，斜坡坡度在1°-3°之间是浊流发育的理想坡度，而且粗粒砂岩构成的重力流容易以碎屑流的形式沉积下来形成低位楔，而细沙和泥却更容易形成浊流而以斜坡扇和盆底扇的形式沉积下来，尤其是盆底扇发育较典型的部位，其岩性为泥岩的可能性很大。 7.由于盆地区钻井密度相对较稀，应用常规测井反演的方法来预测储层物性难度较大，致使前期几口钻探低位扇体油气藏的钻井失利。本次研究首次尝试利用水动力学模拟的方法来正演模拟低位楔、斜坡扇和盆底扇等低位扇体的形成过程和沉积特点，然后使之与地震反射特征进行对比，以达到储层预测的目的。由于该方法可全程追踪低位扇体的形成过程，并通过调整固体颗粒粒度大小来改变正演过程中的储层物性，因此其实用性较强，已分别在莺歌海盆地乐东15-1-1井和琼东南盆地松涛36-1-1井得到了验证。 8.在深入分析盆地区油气源岩、储集层、油气运移动力、输导体系及生储盖组合等油气成藏条件基础上，通过与国际上深水低位扇体内油气藏成藏条件进行比较分析，总结出莺歌海-琼东南盆地区低位扇体内油气成藏模式主要有三个，分别是莺歌海盆地刺穿底辟型油气成藏模式、莺歌海盆地隐刺穿底辟型油气成藏模式和琼东南盆地下切谷侵蚀型。 9.根据盆地区油气成藏模式，结合盆地区的底辟构造演化、储层沉积特点及现已发现的气田和含气构造，并与国际上典型的深水低位扇体油气藏进行对比，研究认为，盆地区的有利油气勘探方向主要包括以下几个地区：莺歌海盆地乐东区黄流组低位扇体、莺歌海组一段四级层序内低位扇体和乐东组陆架席状砂及四级层序下切谷；莺歌海盆地东方区受控于莺东斜坡带的断裂坡折带和挠曲坡折带的低位扇体和陆架席状砂；莺歌海盆地莺东斜坡带中部低洼部位的低位扇体；琼东南盆地崖城区黄流组和莺歌海组一段低位扇体；琼东南盆地陵水南斜坡黄流组和莺歌海组一段盆底扇。 本论文的创新点主要体现在： ①首次系统且深入地研究了莺歌海-琼东南盆地区(古)深水低位扇体内油气勘探理论，从低位扇体的形成背景到其内部构成特征及其在埋藏过程中经历的成岩演化，直到其最后聚集成藏这一全过程，因此，无论从理论方法上还是从它在该领域的应用价值来看，在国内都是领先的。 ②提出了将“四史”(盆地沉积充填史、构造演化史、有机质演化史和成岩演化史)联合研究的思路。该思路以时间为主线，以空间上的叠合为切入点，按照过程观的观点把它们有机地联系在一起，这对研究评价某一具体区带或沉积体时将大有帮助。在本次研究过程中，该方法对低位扇体的成藏条件分析及成藏模式建立的有效性得到了验证。而且本论文还重点深入分析了莺歌海-琼东南盆地区独特的高温超压对储层物性的影响。③分析对比了莺歌海-琼东南盆地区陆架陆坡演化规律，分别建立了它们的演化模式。在此基础上，分析了低位扇体的形成背景及其影响因素，认为相对海平面变化、构造活动、物源供给、古地貌等是影响低位扇体发育及其规模大小和内部沉积构成的重要因素。 ④针对勘探过程中所遇到的低位扇体储层预测难题，创造性地尝试了根据低位扇体形成时的地质条件，利用水动力学模拟软件正演模拟低位扇体的形成过程及沉积特征，然后通过与地震资料进行对比验证来预测储层的重力流沉积类型及储层特征的研究方法，而且该方法已被盆地区内2口已钻探井所验证，证明了该方法的有效性。⑤通过与国际上深水区油气勘探资料对比，结合已钻井资料，总结出了莺歌海-琼东南盆地区的3种油气成藏模式并指出了有利的勘探方向，同时认为针对盆地区有机质丰度低类型差的特点，在评价低位扇体岩性隐蔽圈闭时，距离生烃凹陷的距离、油气运移通道、储层的重力流沉积类型和岩性以及在具有运移通道情况下的CO2风险和侧封的风险应是考虑的重点。
NETL