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1、项目名称：南海深水盆地油气资源形成与分布基础性研究首席科学家：起止年限：依托部门：一、研究内容1 拟重点解决的科学问题深水海域油气资源的勘探和开发都面临与陆地和浅海地区不同的前沿科学技术难题，无论是盆地的演化、油气生成、运移和聚集，还是深水海域地球物理资料的采集、地震数据成像与油气藏评价的研究都存在许多基础研究的难点。因此，必须攻克如下关键科学技术问题：（1）南海深水区盆地演化过程及其对烃源岩的控制作用南海北部大陆边缘典型构造部位的构造变形、运动学、年代学分析是研究盆地演化过程的重要基础，这一基础研究工作的不充分导致目前还难以揭示南海海底扩张与大陆边缘伸展盆地形成时序和变形样式的联系。南海北部
2、浅水区和深水区盆地发育的伸展样式存在差异，深水区基底沉降幅度、盆地发育规模及其动力学成因尚未得到深入的研究，亟待建立适用于南海的地球动力学数值计算模型。南海深水盆地充填速率、烃源岩分布和有机质成熟史的研究程度仍然很低，南海北部深水盆地异常热流与演化以及高温超压的特点对盆地烃源岩生烃过程形成了重要的影响，控制着深水盆地高效烃源岩和高效烃源灶的分布，需要建立适合于研究区的高温超压叠加生烃模式。（2）南海深水区地球物理观测、成像方法及其油藏地震响应的复杂性南海深水海域特殊的地震地质条件增加了地震波传播的复杂性。南海的崎岖海底使地震波严重散射，超大深度的水体使地震波到达目的深度的能量严重衰减，复杂介质
3、使地震成像方法受到严重挑战，长偏移距观测数据的成像研究至今还存在许多理论空白。南海超大水深引起的超强多次反射覆盖了中深层数据，造成了地震资料畸变。深水特殊的干扰波与海洋物理参数和动力环境的多变给地震数据的目标处理提出了新的问题，地震响应的正演以及多次波模型的建立在南海盆地具有特殊的挑战。理论和应用研究的结合是地球物理观测与成像研究的重点。（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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、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、
10、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SCIEI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
11、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
12、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
13、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
14、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
15、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
16、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
