2024 年8 月，在瓊東南盆地探獲全球首個超深水超淺層千億立方米大氣田——陵水36-1 氣田，開辟了全球深水天然氣勘探新領域，至此，在南海北部累計探明天然氣地質儲量超萬億立方米，但該氣田的成藏條件和成藏過程尚不清楚，制約了天然氣的勘探開發。為此，基于瓊東南盆地陵水36-1 氣田的地震、地質、測井、錄井、測試等資料，系統剖析了形成超深水超淺層大型氣田的烴源巖、儲層、蓋層、運移等關鍵成藏要素，梳理了超深水超淺層氣田的成藏過程，建立了天然氣成藏模式，并總結了超深水超淺層氣田發現的勘探啟示。研究結果表明：①陵水36-1 氣田天然氣具有熱成因氣、生物成因氣2 類烴氣來源，陵水凹陷和北礁凹陷具備形成生物成因氣和熱成因氣的物質基礎;②第四系樂東組大型海底扇砂巖是超深水超淺層天然氣的主要儲集體，砂巖總厚度可達15.3 ~88.2 m，以巖屑長石質石英砂巖、長石石英砂巖為主，儲層孔隙類型以原生粒間孔隙為主，平均孔隙度為38.9%，平均滲透率為$983.7 ×10^{-3} mu m²$，屬高孔-特高孔、高-特高滲儲層，其形成與物源區強烈隆升、多源匯聚限制性地貌、周期性海平面下降及強烈的底流淘洗作用密切相關;③深海泥、塊體流、含水合物地層是氣田的重要蓋層，封蓋能力依次增大，中央峽谷體系疊置砂體、陵水36-1 氣田海底扇和氣煙囪、裂隙、斷層等組成天然氣側向和垂向復式運移通道;④大型優質儲層、熱成因氣的有效充注和穩定分布的區域蓋層是超深水超淺層形成規模天然氣藏的關鍵控制因素，總體控制了陵水36-1 氣田天然氣的空間分布。結論認為，陵水36-1 氣田超深水超淺層天然氣領域的勘探突破，推動了中國海洋油氣的持續規模增儲上產，展示中國在全球深水復雜油氣資源勘探開發中的技術實力，研究成果對于全球相似地質條件的天然氣勘探具有重要啟示意義。

　　關鍵詞：瓊東南盆地;超深水超淺層;陵水36-1 氣田;天然氣成藏地質要素;天然氣成藏地質過程;天然氣成藏模式

　　論文《瓊東南盆地超深水超淺層大型氣田天然氣成藏模式及勘探啟示》發表在《天然氣工業》，版權歸《天然氣工業》所有。本文來自網絡平臺，僅供參考。

　　0 引言

　　目前，對于水深超過1 500 m、海底以下埋藏深度小于300 m 的地層中賦存的天然氣稱為超深水超淺層天然氣。這類氣藏通常具有分布廣、埋藏淺、儲層未成巖、與天然氣水合物伴生等特點。與陸上不同的是，海上作業成本高，超淺層天然氣在以前常作為影響鉆探作業安全的負面影響因素而盡量規避。近年來，為了拓展天然氣勘探領域，超淺層天然氣勘探與開發逐步受到重視。如在鶯歌海盆地勘探發現的樂東22-1 氣田，最淺埋深僅276 m，但僅限于淺水區。根據埃信華邁數據庫(IHS)資料顯示，目前全球已發現埋深小于300 m 的超淺層氣田有88% 分布在南海、挪威海、孟加拉灣及北海的淺海地區及水深小于1 500 m 的深水區，已發現的17 個氣田中只有2 個位于超深水區，且單個天然氣地質儲量較小。由此可見，超深水超淺層天然氣的勘探開發是海洋清潔能源勘探的前沿領域。

　　淺層氣一般指埋深小于1 500 m 的各類天然氣資源，前人研究結果認為，淺層氣雖然分布較廣但受成藏條件限制，單個氣藏儲量較小，500 m 以淺的地層難以形成大氣藏，只有埋深超過500 m 地層在生儲蓋條件較為優越時才能形成較大規模氣藏。瓊東南盆地超深水超淺層天然氣成藏勘探面臨4 大難題：①超深水超淺層領域整體處于半深海-深海沉積環境，離物源區遠(距岸線大于200 km)，物源供給較弱，已有的鉆探結果也顯示超淺層儲層主要以黏土、粉砂質黏土為主，超深水超淺層能否發育規模優質儲層是其成藏所面臨的首要難題;②埋深小于300 m 的超深水超淺層海相泥仍然處于未固結狀態，封蓋能力差，而天然氣由于分子小對蓋層封蓋能力要求高，因此，超深水超淺層泥能否對天然氣成藏起到有效封蓋作用，尤其是能否封蓋較高氣柱存疑;③淺層氣成因復雜，具有多源性、多層位、多類型等特征，瓊東南盆地超深水超淺層氣源尚不清楚;④瓊東南盆地第四系遠離深部氣源(距離深部成熟氣源灶橫向約35 000 m，垂向約4 000 m)，且構造運動不活躍，垂向上識別不出明顯的斷裂等輸導體系，天然氣運移富集條件認識不清。上述難題制約了瓊東南盆地超深水超淺層天然氣的勘探開發。

　　陵水36-1 大氣田的發現，標志著超深水超淺層領域天然氣勘探取得重要突破，證實了超深水超淺層可以大規模成藏。為此，筆者基于瓊東南盆地陵水36-1 氣田地震、測井、錄井、測試等資料，系統剖析了瓊東南盆地超深水超淺層大型氣田的烴源巖、儲層、蓋層、運移等關鍵成藏要素，探討了超深水超淺層天然氣的成藏地質過程，明確了成藏模式，以期為類似超淺層領域天然氣的勘探提供啟示。

　　1 地質背景

　　瓊東南盆地是南海北部大陸架上的新生代伸展盆地，位于中國海南島與西沙群島之間，呈北東-南西走向展布，主要包括北部坳陷、中部隆起、中央坳陷和南部隆起4 個一級構造單元。以國際上通常采用的300 m 水深線為界，可將盆地分為淺水區和深水區，深水區面積約為$5 ×10^{4} ~km^{2}$，包括中央坳陷和南部隆起2 個一級構造單元，其中，中央坳陷主要由樂東、陵水、北礁、松南、寶島、長昌等凹陷以及陵南、松南等低凸起組成。深水區中水深超過1 500 m 區域又稱之為超深水區，主要包括北礁凹陷、寶島凹陷、長昌凹陷、陵南低凸起、松南低凸起等。

　　瓊東南盆地自下而上發育古近系始新統嶺頭組、漸新統崖城組和陵水組，新近系中新統三亞組、梅山組和黃流組，上新統鶯歌海組和第四系樂東組。嶺頭組以湖相沉積為主;崖城組沉積環境由早期斷陷湖盆逐漸轉變為斷陷晚期半封閉海灣環境，主要充填了淺海相和海岸沼澤平原沉積物，是盆地主要烴源巖;陵水組主要以濱淺海相沉積為主，是一套半封閉淺海相潛在烴源巖。陵水組三段扇三角洲砂巖、黃流組重力流沉積砂巖和鶯歌海組重力流水道砂、淺海席狀砂是盆地的主要儲層;陵水組二段、黃流組及鶯歌海組海相泥巖是盆地主要蓋層。近年來，隨著勘探層系不斷向淺層拓展，樂東組逐漸受到廣泛關注。研究結果表明，樂東組仍然發育晚期峽谷體系，存在3 期半限制型規模海底扇群，被認為是超淺層氣藏的有利發育層系。

　　本文研究對象為陵水36-1 氣田，其主體位于瓊東南盆地陵南低凸起東部，緊鄰陵水凹陷與北礁凹陷，水深為1 500 ~1 680 m，主要目的層樂東組位于海底以下埋深170 ~300 m。陵水36-1 氣田樂東組儲層為西部昆嵩隆起物源的沉積物經過長距離搬運形成的大型海底扇，海底扇長軸延伸方向為南西-北東，總體呈狹長舌狀，扇體形態向西發散、向東收斂，即呈近源區寬度較大而向遠源方向收窄的“倒掃把”形狀，展布范圍大，其長度超過150 km，總面積超過$3000 km²$。樂東組頂界構造為單斜構造，地層傾角較小(小于1°)，構造幅度較低。氣田圈閉類型為構造背景下的巖性圈閉。

　　此外，陵南低凸起及周緣有2 口井鉆遇到崖城組烴源巖，顯示烴源巖有機質豐度較高，為生氣為主的$II _{2}$、Ⅲ型烴源巖。已發現陵水32、陵水26 等含氣構造，儲層為中生界古潛山，天然氣甲烷碳同位素($delta^{13} C_{1}$)值為-36.38‰~-34.56‰，證實了陵南低凸起周源烴源巖具有生烴潛力。

　　2 超深水超淺層大氣田的發現

　　近年來，針對超深水超淺層領域勘探面臨的成藏難題開展了多輪評價。第一輪評價聚焦陵南低凸起陵水36-1 氣田樂東組大型海底扇，2022 年優選海底扇主體兼顧構造部署鉆探L36-1 井，該井雖然未鉆遇成熟熱成因氣層，但鉆遇厚度為86 m 以細砂巖為主的優質儲層。第二輪評價進一步聚焦圈閉條件評價和運移路徑刻畫，建立了樂東組高精度層序地層格架并落實了6 期海底扇，在優勢運移路徑上精選圈閉鉆探，2023 年5 月部署L36-3 井與L36-2 井，分別鉆獲高電阻率(89.0 Ω·m)氣層、低電阻率(1.5 Ω·m)氣層，發現了超深水超淺層天然氣藏。為了落實超深水超淺層天然氣藏規模，2023 年7 月開展了第三輪整體評價，對樂三段A2、A3 砂體進行重點評價，部署4 口井全獲成功，其中L36-8 井樂三段A2 砂體測試日產氣量為$23.04 ×10^{4} ~m^{3}$，證實了樂三段A2 砂體能夠規模成藏。2024 年，繼續往構造高、低部位拓展，進一步擴大氣藏規模。先后部署完鉆12 口井，多口井獲氣層發現，其中L36-13 井鉆獲樂三段A3 砂體氣層厚度為19.73 m，測試獲得日產氣量為$28.94 ×10^{4} ~m^{3}$，無阻流量超$100 ×10^{4} ~m^{3} / d$。截至2024 年底，陵水36-1 氣田新增探明天然氣地質儲量超千億立方米，標志著超深水超淺層天然氣勘探取得重大突破。

　　陵水36-1 氣田主要含氣層位為樂三段，主力含氣砂體為樂三段A2 和A3 砂體，產層呈現水合物、含水合物氣層、氣層縱向有序疊置，儲層具有“超深水、超淺層、超疏松，高孔、高滲、高含烴、高含氣飽和度、高產”等特征，氣藏最高含氣飽和度為82.10%，純烴含量99.28% ~99.98%。由此可見，該氣藏為高含氣飽和度、高產氣量優質氣藏。

　　陵水36-1 氣田為常溫常壓氣田，天然氣組分主要以甲烷為主(98.53% ~99.60%)，各氣組地層壓力為17.25 ~19.24 MPa，地層壓力系數為1.024 ~1.057，為正常壓力系統，原始地層溫度為13.89 ~16.88 ℃，地溫梯度為4.65 ~6.98 ℃/100 m。陵水36-1 氣田的發現，證實了超深水超淺層領域天然氣雖然成藏難度大，但當具備系列成藏條件時，仍然可以大規模成藏。

　　3 超深水超淺層大氣田形成條件及成藏模式

　　超深水超淺層領域遠離物源且埋藏淺，沉積物未固結，缺乏形成大儲層和好蓋層的有利條件。前人研究結果表明，陵水36-1 氣田主力烴源巖為崖城組4300m。瓊東南盆地超深水超淺層海底以下埋深小于300 m，距離主力烴源巖距離遠。盡管存在一系列成藏“劣勢”，但陵水36-1 大型氣田的形成仍與烴源、儲層、蓋層及運聚等成藏條件密切相關。

　　3.1 烴源條件

　　天然氣從成因類型上來看可以分為生物成因氣、熱成因氣和混合成因氣。其中，生物成因氣是在低溫條件下，厭氧微生物通過分解有機物而生成以甲烷為主的天然氣，影響其生成的最重要因素是甲烷細菌的存在和有機質的供給。微生物的存在及其代謝作用是生物成因氣生成的先決條件，由于其生態習性所致只能在一定的環境和溫度條件下生存，且其活性最佳狀態也限定于一定的溫度范圍內，因此，溫度是影響生物成因氣形成的主要因素之一。前人研究結果認為，相鄰鶯歌海盆地生物成因氣形成的上限溫度為85 ℃(井深約2 000 m，實際埋深約1 900 m)。陵水36-1 氣田地層溫度為13.89 ~16.88 ℃，明顯處于生物成因氣形成的適宜溫度內，具備形成生物成因氣的條件。

　　現代海洋環境觀察結果表明，為了保障海相沉積物中甲烷的生成，所需要的可代謝有機物最少應相當于0.5% 總有機碳含量(TOC)。實驗研究結果表明，沉積環境中的有機質含量與發酵細菌數量之間存在一定的相關性，即有機質的豐度越大發酵細菌的數量也就越多，越有利于生物成因氣的生成。經統計發現，陵水凹陷淺層樂東組和鶯歌海組烴源巖TOC 為0.12% ~2.09%，有少部分樣品$TOC >1.00 \%$，平均值為0.58%，高于柴達木盆地第四系烴源巖TOC 的0.35% 平均值，可為甲烷生成提供物質基礎。除此之外，沉積速度對于生物成因氣生成具有重要意義。研究區樂東組和鶯歌海組沉積期為廣海沉積環境，自上新世以來持續快速沉積且未發生沉積間斷，持續沉降和快速沉積使沉積物中的有機質得以及時埋藏保存，避免遭受氧化破壞，能較快進入還原-強還原環境，可為微生物群落的生存與繁殖創造有利的環境和物質條件。

　　熱成因氣是沉積有機質達到一定熱演化階段，在生成烴類化合物和石油裂變過程中熱分解的產物。即烴源巖的生烴潛力與其熱演化程度和有機質豐度等密切相關。從埋藏深度來看，陵水36-1 氣田下部的烴源巖埋藏較淺，埋深為3 200 ~4 100 m，尚未達到大規模生氣門限，而與其緊鄰的陵水凹陷和北礁凹陷均鉆遇漸新統烴源巖。前人研究結果表明，崖城組海陸過渡相-淺海相烴源巖是瓊東南盆地深水區主要生氣層，其中陵水凹陷崖城組陸源海相烴源巖TOC 為0.13% ~1.17%，平均值為0.79%。北礁凹陷崖城組海陸過渡相煤系烴源巖TOC 最高可達20.79%，平均值為1.96%，可見陵水凹陷和北礁凹陷崖城組烴源巖條件好，可為大氣田形成提供物質基礎，尤其是陵水凹陷崖城組烴源巖生氣強度高，可成為陵水36-1 氣田的主力烴源巖。烴源巖生成的熱成因氣可在源儲壓力差和浮力的雙重作用下，沿輸導體系運移至淺層樂東組圈閉中成藏。

　　2021 年以來，陵水36-1 氣田超深水超淺層領域陸續鉆探了22 口井，獲取了天然氣實物樣品，地球化學測試分析結果顯示，天然氣以烴類氣為主，甲烷含量極高，為98.97% ~99.80%，重烴含量極低。不同井區天然氣碳同位素差別較大。如L36-1 井和L36-7 井天然氣甲烷碳同位素($delta^{13} C_{1}$)相對偏輕，分布范圍為-66.78‰~-54.80‰，干燥系數$C_{1} / C_{1-5}$值為0.996 4 ~0.998 3，表現為生物成因氣為主的特征(典型生物成因氣$delta^{13} C_{1}<-55.00 \%$，干燥系數超過0.98)。L36-2、L36-3、L36-4、L36-5 和L36-6 等井區氣層的天然氣$delta^{13} C_{1}$相對偏重，分布范圍為-48.67‰~-43.76‰，表現為熱成因氣與生物成因氣混合的特征;另外，該氣田L36-2、L36-3、L36-4、L36-5 和L36-6 等井區的水合物層、含水合物氣層天然氣與其氣層產出的天然氣組分和$delta^{13} C_{1}$特征相似，甲烷含量極高，$delta^{13} C_{1}$分布范圍為-48.83‰~-46.51‰，顯示氣層、水合物層和含水合物氣層天然氣具有相同的氣源特征，即為熱成因氣與生物成因氣的混合。天然氣的混合是相對簡單的物理過程，化學組成不發生變化，因此符合質量守恒定律以及同位素可疊加原理。混源天然氣中某種組分的碳同位素值取決于兩種不同生源的天然氣在混合前各自的碳同位素值以及混合后各自所占的比例。因此可采用如下公式定量計算熱成因氣和生物成因氣的混合比例：

　　$$delta^{13} C_{混 }=(1-x) delta^{13} C_{熱}+x delta^{13} C_{生 }$$

　　式中$delta^{13} C_{混}$表示混合氣體甲烷碳同位素值;$delta^{13} C_{熱}$表示熱成因氣甲烷碳同位素值;$delta^{13} C_{生 }$表示生物成因氣甲烷碳同位素值;x 表示生物成因氣在混合氣中的比例。

　　選取研究區已發現的生物成因氣($delta^{13} C_{1}$ 為-66.70‰)和陵水凹陷已發現的熱成因氣($delta^{13} C_{1}$ 為-31.00‰)作為兩個端元，計算獲得該氣田L36-7 井區樣品生物成因氣含量可達70%，顯示以生物成因氣為主;其他井區混合氣中生物成因氣含量占比為40% ~50%。

　　陵水36-1 氣田天然氣的地球化學特征進一步證實，盡管研究區下部烴源巖埋藏淺未達到大量生熱成因氣門限，但是一方面具備形成生物成因氣條件，另一方面周緣的陵水凹陷和北礁凹陷，尤其是陵水凹陷崖城組烴源巖品質好規模大，具備大規模生成熱成因氣的物質基礎。因此，在具備圈閉、蓋層以及良好的運移通道時，天然氣可以大規模成藏。

　　3.2 儲層條件

　　規模優質儲層是形成高產大型油氣藏的重要因素。研究區遠物源深水區規模優質儲層的形成與物源區的強烈隆升、多源匯聚的限制性地貌、周期性的海平面下降及強烈的底流淘洗作用密切相關。

　　盆地內鉆井與周邊物源區鋯石年齡譜的對比表明，研究區樂東組與梅山組及鶯歌海組-黃流組特征相似，鋯石年齡譜既有來自西部昆嵩隆起距今時間為760.00 ~945.00 Ma 的特征峰值，也有來自海南隆起距今時間為60.00 ~153.00 Ma 的年齡峰值，且以昆嵩隆起的年齡峰值占主導，揭示研究區受到昆嵩隆起和海南隆起物源的共同影響，且以昆嵩隆起為主。物源區隆升史的研究結果表明，受印支板塊與歐亞板塊碰撞導致的新構造運動影響，昆嵩隆起和海南隆起在第四紀均發生了快速隆升，磷灰石裂變徑跡熱史揭示昆嵩隆起巖體在距今3.00 Ma 以來從90 ~110 ℃冷卻至約20 ℃;海南隆起巖體在距今5.00 Ma以來從50~60 ℃冷卻至約20 ℃，二者的共同隆升，特別是西部昆嵩隆起的快速隆升，為研究區超過$3000 ~km^{2}$ 大型海底扇的發育奠定了充分的物質基礎。

　　古地貌是影響沉積的主要外部因素。盆地限制性的地貌為大量物源的遠距離匯聚提供了有利的地形條件。樂東組沉積時期鶯歌海盆地與瓊東南盆地連為一體，受東北部海南隆起、西部昆嵩隆起及南部西沙隆起的限制，盆地呈現兩翼高中間低的限制性地貌形態，中間的凹槽狀地貌從鶯歌海盆地延伸至瓊東南盆地，并在瓊東南盆地西部進入深水區，最終沿深水區直達西沙海槽。上述限制性的凹槽地貌為來自昆嵩隆起和海南隆起的砂質碎屑向深水區遠距離匯聚創造了有利的地形條件，特別是來自西部昆嵩隆起的物源，受快速隆升的影響，供給相對充足，可沿凹槽或陸架-斜坡直達研究區。

　　周期性的海平面下降直接導致多期砂體向深水區的遠距離推進。大量研究證實第四紀以來冰期和間冰期交替出現，其中冰期引起全球海平面下降的最大幅度可達135 m。深海氧同位素階段及冰川事件的研究結果揭示樂東組可分為樂一段、樂二段和樂三段 3 個三級層序，進一步基于各層序內的主要及次要冰期事件，可識別9 個四級層序(S 為層序界面)。在地震剖面上可以看到，四級層序的海平下降期坡折以進積為主，大量碎屑物質可沿溝谷等向深海區輸送;四級層序的海平上升期坡折以加積為主，大量碎屑物質被截留于陸架之上，從而在研究區形成了多期疊置的大型海底扇。同時剖面上還可以看到，樂三段早-中期物源供給充足，三角洲及坡折均快速進積;樂三段晚期至樂一段沉積期物源供給不足，坡折進積速度減緩，三角洲以退積為主。受上述四級層序海平面變化及物源供給的控制，在研究區樂三段至樂二段早期形成了6 期海底扇，平面上具有早期進積、規模逐漸擴大，晚期退積、規模快速萎縮的特征。同時受多期泥質水道切割影響，平面上海底扇還可分為東、中、西三塊。

　　第四紀瓊東南盆地強烈的底流淘洗作用為優質儲層的發育提供了有利的水動力條件。現今南海洋流循環研究表明水團運動方向可分為3 層，其中中層水團主要由南海流向太平洋，受其自西向東流動影響，研究區海底扇被沿盆地軸向拉長成瘦長的楔狀。在此過程中強烈的底流作用對海底扇砂體進行了廣泛分選、淘洗和改造，將細粒泥質沉積剝離，從而形成了低泥質含量、高石英砂的規模優質砂巖儲層。鉆井揭示砂巖總厚度可達15.3 ~88.2 m，以巖屑長石質石英砂巖、長石石英砂巖為主;粒度偏細，以中粉砂-粗粉砂為主;成巖作用較弱，呈半固結-未固結狀;顆粒磨圓呈次棱角-棱角狀，以點接觸及游離-點狀接觸為主;儲層孔隙類型以原生粒間孔隙為主，其次為生物體腔孔等;巖心與壁心實測孔隙度為28.4% ~43.6%，平均孔隙度為38.9%，中值孔隙度為40.0% ;實測滲透率為$(71 ~ 2561) ×10^{-3} mu m^{2}$，平均滲透率為$983.7 ×10^{-3} mu m^{2}$，中值滲透率為$759.4 ×10^{-3} mu m^{2}$，屬高孔-特高孔、高-特高滲儲層，打破了遠物源區超深水超淺層難以形成規模優質儲層的傳統認識。

　　3.3 蓋層條件

　　蓋層有效封蓋是天然氣得以良好保存的關鍵因素。傳統觀點認為，超深水超淺層沉積物含水量高、成巖程度低，蓋層質量較差，而天然氣逸散作用強，蓋層難以垂向或側向封蓋大-中型天然氣藏，幾乎不可能在超淺層形成工業級天然氣藏。同時超淺層鉆井取樣和井壁取心均顯示泥巖質軟、固結程度弱，似乎也印證了這一觀點。然而，L36-2 等井在淺層成功鉆遇氣層說明研究區深水、淺埋、低溫、高壓條件下可發育大中型氣田所需的有效蓋層。進一步研究結果發現，從蓋層縱向分布范圍來看，超深水超淺層蓋層可分為區域蓋層與層間蓋層，從蓋層發育類型上看，深海泥、塊體流、含水合物地層是超深水超淺層氣田最重要的3 類蓋層。研究區3 類蓋層均可以形成區域蓋層，而層間蓋層主要為深海泥。

　　深海泥主要分布在陸坡及以下深海環境中，具有緩慢沉積、堆疊等特征。地震剖面上一般表現為中強振幅-強連續性的反射特征，其縱向和橫向上與周邊地層產狀相似，3 類蓋層中其分布范圍最廣，該類蓋層可封蓋高度為59 m 的天然氣層。與淺水淺層環境相比，超深水超淺層溫度更低、壓力更高，在這種環境下蓋層界面張力增大，突破壓力會增強，同時天然氣密度增加，浮力會減小。因此，超深水超淺層深海泥封蓋能力比淺水淺層更高。

　　塊體流是坡折或斜坡區泥巖重力失穩呈塊體搬運至深水的沉積物，在地震剖面上表現為雜亂-弱反射特征。塊體流主體受強剪切高度變形具有排水效應，相對正常沉積泥巖，塊體流密度更大、孔隙度更低、固結程度更高，封蓋能力優于未變形泥巖。基于縱波速度與排替壓力間經驗公式，預測塊體流蓋層排替壓力約為深海泥的1.28 倍。

　　含水合物地層是超深水超淺層氣田最具特色的一類蓋層，在地震剖面上表現為強振幅-強連續的反射特征。在上覆高水柱和高壓條件下，下部天然氣運移至水合物穩定域后以固體的形式賦存于地層孔隙之中，一方面水合物充填到地層孔隙中會造成其有效孔隙度降低，另一方面固態水合物硬度比含水飽和度高的黏土大，因此會導致原地層突破壓力增大，進而對超淺層天然氣的逸散起到較強阻礙作用。根據瓊東南盆地海底埋深22.50 m 的圓錐觸探試驗結果，固態水合物的存在明顯增強了地層的抗剪強度，含水合物地層破裂壓力是常規泥巖地層的1.67 倍，含水合物地層可作為超深水超淺層氣田區域優質蓋層。陵水36-1 氣田中塊、東塊高部位、東塊低部位的含水合物地層發育區下伏多發育氣層，證實了含水合物地層可有效封蓋規模氣層。

　　值得一提的是，盡管含水合物地層具有較好封蓋能力，且水合物的生成說明已有一定天然氣運移至穩定域內，但并不意味著其下方一定發育氣層，原因是“上覆天然氣水合物、下伏氣層”的資源配置需要充足的氣源，一旦氣源較少則可能僅發育含水合物地層。例如，陵水36-1 氣田西塊含水合物地層發育區下伏并沒有氣層，主要原因是西塊不是天然氣優勢運移路徑，氣源供給少導致部分區域僅形成含水合物地層。另一方面，在沒有水合物的地區如L36-6 井，雖沒有水合物蓋層，但泥巖封蓋條件好，同樣可以成藏。因此含水合物地層與氣層的分布范圍具有一定疊合但不完全疊合。可見含水合物地層在超深水超淺層氣田形成過程中起到非常重要的作用，但非決定性作用。

　　3.4 運移條件

　　陵水36-1 氣田海底扇儲層下部的烴源巖未達到大規模生氣門限，同時距離陵水凹陷崖城組烴源巖生氣中心較遠(距離生氣中心橫向距離為35 km，垂向距離為4 km)，因此，有效的運移通道是天然氣能夠規模成藏的核心因素。

　　新近紀以來，瓊東南盆地西部物源供應充足，坡折線不斷向海推進，受其控制盆地軸向峽谷水道體系不斷南遷，盆地的中、東部物源供應不足，坡折線變化不大，多期峽谷水道遷移距離小。同時濁流侵蝕并多期充填峽谷，充填滿后的水道復合體及滿溢沉積物使多期水道砂側向、縱向疊置連片，空間上“接力”相續，成為天然氣運移的“碗狀”中轉站。值得注意的是，該“碗狀”中轉站早期起到匯聚天然氣作用，晚期因差異熱沉降向北西方向發生傾斜，呈現“北西低、東南高”的形態，天然氣更容易向東南部的陵水36-1 氣田樂東組海底扇方向泄漏，崖城組烴源巖生成的熱成因氣沿中央峽谷體系疊置砂體側向輸導運移至陵水36-1 氣田樂東組海底扇。同時，陵南低凸起區局部發育氣煙囪、裂隙、斷層等垂向輸導通道，近源形成的淺層生物成因氣可沿此運移至樂東組超淺層海底扇儲層。天然氣運移至陵水36-1 氣田樂東組海底扇儲層中可進行再分配，海底扇扇體低部位的早期砂體相互切割侵蝕，下部砂體圈閉失效，為天然氣向上部層系運移提供通道。受泥質水道下切，扇體頂部形成北東-南西向構造脊，天然氣從扇體中低部位沿構造脊線向各塊脊線匯聚。樂東組海底扇的扇體中塊、東塊與鶯歌海組的海底扇接觸，側向運聚條件最優，西塊運移條件相對稍差。位于西塊高部位的L36-1、L36-7 等井的天然氣δ13C1 相對偏輕，為-66.70‰~-55.70‰，主要表現為生物成因氣特征，中塊與東塊高部位的L36-3 和L36-6 等井的天然氣δ13C1 為-48.8‰~-44.90‰，指示天然氣為生物成因氣和熱成因氣混源特征，證實中央峽谷的成熟氣已運移至中塊高部位，其運移條件較西塊好。

　　3.5 成藏模式

　　瓊東南盆地超深水超淺層氣田具有熱成因氣和生物成因氣雙源供烴特征。天然氣包括下部崖城組烴源巖生成的熱成因氣和淺部地層微生物生成的生物成因氣。儲層為樂東組大型海底扇沉積體，巖性以粉砂巖為主，局部含有細砂及以上的粗顆粒，且為特高孔、高滲-特高滲儲層。深海泥、塊體流、含水合物地層是超深水超淺層氣藏最重要的3 類蓋層。圈閉為整體南西-北東向展布的水道化海底扇巖性圈閉群。前人研究成果表明，中央峽谷陵水17-2 氣田具有“底辟(裂隙)溝源、浮力和深部高壓雙重驅動、晚期成藏(距今時間約在3.50 Ma 以后)”特點，通過圈閉形成時間法推測陵水36-1 氣田天然氣成藏時間更晚，約在距今0.68 Ma 以后。

　　下部崖城組烴源巖生成的熱成因氣在深部高壓驅動和浮力的雙重作用下運移至峽谷水道匯聚成藏，更晚期峽谷水道壁發生側向傾斜，天然氣向陵水36-1 氣田樂東組海底扇方向漏失，并沿峽谷體系疊置砂體側向輸導運移至陵水36-1 氣田樂東組海底扇，之后與近距離充注的生物成因氣混合，從扇體中低部位沿構造脊線向各塊脊線高部位匯聚。同時，深部熱成因氣和生物成因氣還可沿陵南低凸起區下部發育的氣煙囪、裂隙、斷層等垂向輸導通道向上運移至超淺層海底扇儲層。熱成因氣和生物成因氣運移至儲層中，在深海泥、塊體流、含水合物地層等蓋層封蓋下大規模成藏。

　　同時，下部崖城組烴源巖生成的熱成因氣和淺層原生游離態生物成因氣運移至穩定域內時會部分轉化為水合物，水合物和淺層氣呈“上冰下氣”發育特征。一方面水合物可以作為蓋層封蓋游離態天然氣，另一方面水合物還可以作為“儲集”天然氣的“儲層”。水合物的成分和氣源與淺層氣基本一致，水合物的成藏過程與淺層氣成藏要素特征相似。除了淺層氣成藏要素之外，水合物的成藏還受穩定域控制，隨著地層埋深逐步增大，原本處于穩定域底部的穩定分布的水合物，由于脫離了原來的溫壓條件會重新轉化為游離氣，而原本處于水合物上部與穩定域頂部之間的地層，由于進入了穩定域則會重新形成水合物，從而使得水合物在穩定域內穩定分布。

　　天然氣成藏是一個聚散動平衡的過程，當充注至圈閉中的天然氣量大于圈閉中散失的量時則可以形成天然氣藏。天然氣向圈閉的充注速率與天然氣的散失速率差值越大，天然氣成藏越快，成藏效率越高，因此，可采用天然氣在成藏至保存階段單位圈閉面積的天然氣凈聚集速率($q$)來表征其成藏過程的有效性，并且按照以$100 ×10^{6} ~m^{3} /(km^{2} cdot Ma)$和$10 ×10^{6} ~m^{3} /(km^{2} cdot Ma)$作為分界點將天然氣成藏過程劃分為高效、中效和低效3 個等級：

　　$$q=Q /(t S)$$

　　式中 q 表示天然氣凈聚集速率，$m^{3} /(km^{2} cdot Ma)$;Q 表示天然氣藏的探明地質儲量，$m^{3}$;S 表示含氣面積，$km^{2}$;t 表示天然氣藏形成時間，Ma。

　　鉆井揭示，陵水36-1 氣田高孔、高滲儲層中氣水過渡帶較寬，氣水未完全分異，天然氣目前仍處于動態調整過程中。通過圈閉形成時間法來推測陵水36-1 氣田天然氣成藏時間約在距今0.68 Ma 以后，利用公式計算出陵水36-1 氣田天然氣凈聚集速率約為$431 ×10^{6} ~m^{3} /(km^{2} cdot Ma)$，與中國其他大中型天然氣田相比，屬于高效成藏。由此可見，陵水36-1 超深水超淺層大型天然氣田是一個目前仍處于聚散動平衡調整過程中的晚期高效天然氣田。

　　4 勘探啟示

　　4.1 大型優質儲層是超深水超淺層天然氣規模成藏的重要因素

　　超深水區一般遠離物源，以深海泥等沉積為主。因此，尋找大型優質儲層是超深水區天然氣勘探的首要任務，也是超深水超淺層天然氣成藏至關重要的因素。儲層對超深水超淺層天然氣成藏的控制主要表現在兩個方面：①大型優質儲層為超淺層天然氣的規模聚集提供了有利的儲集空間。大量研究結果揭示，大型儲集體因物源供給充足、規模大，物性好的優勢相帶更為發育，可為氣藏的形成提供有利的儲集空間;同時，超淺層天然氣藏一般豐度較低，因此，規模成藏也更依賴于規模儲層提供的儲集空間。②大型優質儲層為超淺層天然氣的聚集創造了更為廣闊的匯烴范圍。超淺層氣藏因遠離烴源巖，往往經歷了深部氣藏泄漏再匯聚成藏的過程，大型儲集體因面積廣闊，更有利于深部泄漏天然氣的匯聚;同時，生物成因氣也為超淺層天然氣的重要氣源，其聚集成藏也需要大型優質儲層提供的廣闊匯烴單元。

　　瓊東南盆地的鉆探也表明大型優質儲層是超深水超淺層天然氣規模成藏的關鍵，如陵水36 區因海底扇規模大，面積超$3000 ~km^{2}$，匯聚了中央峽谷等區域泄漏的熱成因天然氣和淺層泥巖生成的生物成因氣，從而形成了千億立方米級規模的大氣田;而陵水18 區因來自海南島的斜坡扇規模小，面積僅$93 ~km^{2}$，儲層物性差，以泥質粉砂巖為主，雖然周緣也發育氣煙囪等氣源通道，但僅有一套厚度約為1.81 m 的水合物層，未規模成藏。

　　4.2 天然氣充注強度和運移路徑是控制超深水超淺層氣田氣水分布格局主要因素

　　陵水36 區及周緣具備形成生物成因氣和熱成因氣的物質基礎，陵水17-2 氣田的發現也證實了這一點。超深水超淺層遠離深部氣源灶，因此運移條件尤為重要。陵水36 區超深水超淺層具備“雙凹雙源供烴+大型構造脊聚氣+裂隙帶垂向輸導”的成藏條件，其中L36-2、L36-6、L36-17 等多口井在主力含氣砂體(A3)均鉆遇氣層。

　　另外值得注意的是，位于高部位的L36-17 井在A3 砂體鉆遇水層，而位于相對低部位的L36-19、L36-6、L36-2 等井卻均為氣層。L36-17 井在樂三段鉆探的A3 砂體厚度為6.77 m，由泥質粉砂巖夾泥巖組成，測井解釋氣層0.62 m，其他為含氣水層。從分布位置來看，L36-17 井位于L36-1 氣田樂東組海底扇西塊的較高部位，氣田樂東組海底扇中塊、東塊與鶯歌海組的海底扇接觸，側向運聚條件最優，相比之下，西塊低部位未與鶯歌海組海底扇連接，側向運移路徑沒有中塊、東塊通暢。L36-17 井鉆遇的天然氣$delta^{13} C_{1}$偏輕(-52.50‰)，判識為生物成因氣-亞生物成因氣，推測沒有規模熱成因氣充注，進一步驗證相比于陵水36-1 氣田中塊和東塊，西塊以生物成因氣為主，天然氣充注強度不足。

　　4.3 區域蓋層對超深水超淺層天然氣的封蓋起關鍵作用

　　前文所述，深海泥、塊體流、含水合物地層是深水超淺層氣田最重要的蓋層類型，可以有效封蓋運移至圈閉儲層中的天然氣。深海泥分布范圍廣，既可以作為區域性蓋層也可作為層間蓋層;塊體流封蓋能力強于深海泥，常與深海泥一起作為區域蓋層，只是二者分布范圍具有一定差異;含水合物地層可作為超深水超淺層區域優質蓋層;層間蓋層則主要是多套儲層中間的泥巖，橫向分布不穩定，且厚度較薄。鉆井顯示，陵水36-1 氣田多數氣藏均是分布于厚層區域蓋層之下，僅有少數氣藏分布在較厚的層間蓋層之下，表明穩定分布的厚層區域蓋層對超深水超淺層天然氣的封蓋起到關鍵作用，而層間蓋層對超深水超淺層天然氣的封蓋作用較小。

　　5 結論

　　1)瓊東南盆地陵水36-1 大型氣田是全球首個發現的超深水超淺層大型天然氣田，實現了超深水超淺層天然氣領域勘探突破。陵水36-1 氣田天然氣表現為熱成因氣與生物成因氣混合烴質來源的特征，其周緣的陵水凹陷和北礁凹陷，尤其是陵水凹陷崖城組烴源巖品質好、規模大，具備大規模生成熱成因氣的物質基礎。

　　2)樂東組大型海底扇沉積體是陵水36-1 氣田主要儲集體。陵水36 區遠物源深水區規模優質儲層的形成與物源區的強烈隆升、多源匯聚的限制性地貌、周期性的海平面下降及強烈的底流淘洗作用密切相關。

　　3)深海泥、塊體流、含水合物地層是超深水超淺層天然氣最重要的3 類蓋層，封蓋能力依次增大。其中，塊體流、含水合物地層主要作為區域蓋層;深海泥分布范圍廣，既可以作為區域性蓋層也可作為層間蓋層。

　　4)有效的運移通道是天然氣成藏的核心因素。崖城組烴源巖生成的熱成因氣沿中央峽谷體系疊置砂體側向接力輸導通道長距離運移至陵水36-1 氣田海底扇儲層。同時，近源形成的生物成因氣沿陵南低凸起發育的氣煙囪、裂隙、斷層等垂向輸導通道運移至超淺層海底扇儲層。天然氣運移至陵水36-1 氣田海底扇儲層中后可沿受泥質水道下切形成的北東向構造脊進行再分配。樂東組海底扇中塊、東塊與鶯歌海組的海底扇接觸，側向運聚條件最優，西塊運移條件相對稍差。

　　5)大規模優質儲層、熱成因氣的有效充注和穩定分布的區域蓋層是超深水超淺層形成規模天然氣藏的關鍵，控制了陵水36-1 超深水超淺層大型氣田天然氣的空間分布。

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