0 引言

随着石油资源的不断消耗，全球对天然气的需求急剧增长，浅层气已成为孟加拉湾海域的重要勘探目标。孟加拉湾主要盆地包括孟加拉盆地、若开盆地、安达曼海盆地等，在三大盆地中均发现有浅层气。目前的勘探发现表明，孟加拉湾天然气广泛发育，资源潜力较大，储量规模可观，已获得多个油气田。部分已进入开发阶段，如韩国大宇公司在若开海域发现的Shwe，Shwe-Phyu和Mya等气田。对于海洋勘探而言，浅层气是指富集于海底之下浅部地层的气体。浅层气有的以游离态形式存在，有的溶解于孔隙水中^[1-2]。孟加拉湾海域浅层气具有埋藏浅、物性好、面积小、丰度低、分布零散而广泛等特征^[3-5]，然而，浅层气的成藏条件复杂，地震识别具有多解性，勘探风险较大。通过孟加拉湾区域石油地质条件分析浅层气的成因和来源，从生储盖等方面对浅层气成藏条件进行研究，并结合3D地震工区识别浅层气的地震响应特征，对地震识别技术进行深入分析，以期提升海洋油气勘探目标评价的可靠性。

1 浅层气成藏条件

精细研究3D地震工区位于孟加拉湾若开海域(图 1)，水深50~2 000 m，以海洋深水沉积为主，目的层沉积类型以深海盆底扇沉积体系为主，有利沉积结构单元主要为盆底扇朵叶体、水道等。

中新统至全新统，研究区深水沉积纵向展布上有较强规律性。中新统内深水沉积不发育，以半深海—深海泥岩沉积为主，仅发育少量小规模孤立水道沉积；下上新统主要发育有大规模的斜坡水道复合体沉积，多数大规模水道复合体顶部及侧翼会发育一些细粒的天然堤；上上新统内，以大面积分布的水道末端扇沉积为主，局部发育大规模块体搬运沉积；更新统至全新统内以典型的水道—天然堤复合体沉积为特征，也可见小规模孤立水道及块体搬运沉积^[6]。

1.1 浅层气的分类

浅层气主要包括生物成因气和热成因气两大类，都来源于有机质。生物成因浅层气与生物作用相关，主要依靠细菌活动，烃类气组分几乎全是甲烷，甲烷碳同位素均轻于-55‰^[7]。在上新世—更新世时期，由于沉积物的持续快速沉降，地层沉积厚度大，成岩作用弱，为生物气生成创造了良好的地质环境，导致沉积物不断生成天然气，并在浅层的储集层中聚集从而形成浅层气藏。热成因气是指在高温、高压的条件下，有机质以“热模式”形成热解气，在有氧环境中，这种降解过程很快，有机碎屑中的碳转化成二氧化碳。在缺氧的环境中，这种降解过程较慢，产生烃类及非烃类化合物。热成因气常生成在较深的地层中，在沉积初期，一般在2 000 m以上没有烃类的生成，深层的热成因气经断裂、不整合面等向上运移并在浅部地层中聚集而形成浅层气藏。

1.2 成藏条件分析 1.2.1 气源条件

孟加拉湾陆上的油气苗、沿海地区以及岛屿发现一些小规模的浅层油气藏和近期浅水区的Shwe，Shwe Phyu和Mya天然气大发现，均证明该盆地存在有效的含油气系统。烃源岩总体上可以分为3套：①上新统泥岩，为浅层生物气源岩；②渐新统—中新统泥岩，为中深层热成因气源岩；③始新统—渐新统泥岩，为次要或潜在烃源岩(图 2)。

据IHS2009资料，孟加拉湾地温梯度最小为1.8 ℃/hm，最大为2.5 ℃/hm，平均为2.0 ℃/hm)，生烃门限为4 000 m。上新统(T20—T30) TOC质量分数为0.91%~1.00%，R_o通常低于0.5%；中新统泥岩TOC质量分数为0.20%~1.76%，R_o通常高于0.6%，渐新统泥岩TOC质量分数为0.6%~3.0%，R_o与中新统相同。Shwe，Shwe Phyu和Mya气田天然气干燥系数大于99%，甲烷碳同位素为-60‰~-70‰，具有典型的生物气特征，气藏埋深2 800~3 200 m，气藏温度小于90 ℃，地温梯度约2.5 ℃/hm。总体上，位于陆架区的TOC含量相对较低，质量分数为0.2%~ 1.0%，平均为0.5%，而位于陆坡区的上新统—上中新统泥岩TOC含量相对较高，质量分数为0.5%~ 1.5%，平均为1.0%。分析认为，孟加拉湾下陆坡—近海洋盆区是富有机质分布区。

1.2.2 储层条件

孟加拉湾发育陆架、陆坡、深水洋盆三大沉积环境，进一步控制了三角洲、深水沉积和远洋沉积三大体系的分布。沉积相类型包括三角洲前缘、水道、朵体、越岸等，其中上新统—中新统的深水朵体、复合水道、三角洲前缘砂岩均是区内有利储集体。储层以上新统—中新统细砂岩和粉砂岩为主，埋藏浅，物性好，渗透率为15~650 mD，孔隙度为16%~29% (表 1)，其中水道和朵体物性均较好。浅层气富集的储层具有年代新、物性好及“泥包砂”的特点，这为利用地震资料进行浅层气的识别和预测提供了有利条件。

1.2.3 盖层条件

盖层是孟加拉湾浅层气成藏的重要条件之一，其封盖能力直接影响浅层气富集保存的数量，其空间展布的大小控制着浅层气在空间上的分布^[6]。上新统的浊积岩及盆底扇砂岩主要依靠其内部层间泥岩提供优质盖层，如水道—天然堤(图 3)。各时期海相泥岩均可成为良好的直接盖层。

上新统(T20—T30)泥岩发育，可成为有利的区域盖层。此外，峡谷充填沉积以细粒泥岩为主，可成为有效的局部盖层。细粒峡谷充填沉积作为盖层在孟加拉国南部的油田和前景区均十分常见。在深水沉积体系中，泥岩十分发育，厚度达到几百米，甚至上千米，因此，陆坡泥岩及深水泥岩均是研究区主要的盖层(图 4)。

1.2.4 圈闭条件

孟加拉盆地圈闭类型主要为3类：构造圈闭、地层圈闭和构造-岩性复合圈闭。构造圈闭主要和伸展作用或挤压作用形成的断层相关，包括滚动背斜和逆冲推覆构造等。地层圈闭主要与砂岩尖灭、深水沉积水道、朵叶体等有关。研究区所处的若开海域主要发育挤压作用形成的构造圈闭或者构造-岩性圈闭。图 5(a)为上新统砂体的顶面构造图，图中显示砂体具备构造背景，图 5b振幅平面属性可见该砂体主要表现为水道、朵体特征，属于构造背景下的岩性圈闭。

孟加拉盆地的主要构造和圈闭发育在晚中新世—早上新世期间的压扭变形活动期间，变形的楔状体上的构造圈闭与褶皱和逆断层有关，而在相对没有变形的时期和楔状体前缘的西部，则形成地层和隐蔽复合圈闭。

综上所述，孟加拉湾具备良好的油气成藏条件。该区烃源岩以渐新统—上新统泥岩为主；中新统/上新统深水沉积砂岩作为主要储集层，储集物性好；孟加拉湾地区圈闭类型变化显示，从北部的孟加拉国到若开海域，构造作用对圈闭类型的控制作用逐渐减弱，圈闭类型以低幅度背斜、岩性、以及构造-岩性、地层-岩性等复合圈闭为主，可形成相应的油气藏类型；圈闭的形成与油气的生成和运移具备良好的匹配关系，因此孟加拉湾浅层气具备良好的勘探前景。

2 地震响应特征

孟加拉湾海域砂岩具有低阻抗特征，即砂岩阻抗明显低于泥岩阻抗，地震上表现为强振幅特征，当储层含气时，波阻抗将会进一步降低，从而加大了砂岩与泥岩的阻抗差，在地震上将产生更加明显的低频强振幅响应特征。

重点研究的工区位于孟加拉湾海域深水沉积发育区，主要目的层为上新统。基于上述孟加拉湾浅层气成藏条件研究，该地区浅层气特有的埋藏浅、年代新、储层物性好、砂岩阻抗明显低于泥岩阻抗等特征为利用地震资料进行浅层气的判别提供了有利条件。该区已经开展了地震、钻井等勘探工作，浅层气的识别主要基于叠前叠后地震资料和钻井资料。

储层及流体性质的变化会造成地震反射波速度、振幅、相位和频率等多参数的变化，这些参数的变化最终会在保幅保真的地震剖面上表现出来。由于地震波穿过双相介质后，各个频率成分的能量分布状况发生了变化，低频成分相对较强，较高频率成分相对较弱，表现为“低频共振，高频衰减”的现象^[8]。因此，可以通过岩石物理分析和含气砂岩的地震反射特征来指导浅层气的识别和预测。

2.1 亮点特征

研究区以海洋深水重力流沉积为主，储层物性较好，且以“泥包砂”为主要特征。当砂岩含气后，砂岩的速度和密度急剧下降，阻抗明显降低，使砂泥岩阻抗差增大，从而产生较大的地震反射系数。在正极性情况下，其顶面反射呈上负下正的强振幅特征，且含气砂岩与泥岩的波阻抗差越大，振幅越强，形成亮点，但是，在实际应用时往往会存在真假亮点情形，如高孔隙含水砂岩、薄层调谐效应、火成岩、煤层、含钙质等都会产生假亮点。由于孟加拉湾浅层气具有地层新、埋藏浅、岩性相对单一的特点，因此在该地区应用亮点特征进行浅层气识别的多解性相对较少，高孔隙含水砂岩、薄层调谐效应(研究区储层厚度较薄)等可能是该地区产生假亮点的主要因素。

当岩石孔隙内含天然气时，由于纵波速度会明显降低，而横波速度相对保持不变，因此，纵、横波速度比发生明显变化，基于弹性波动力学理论，这种变化会导致振幅随偏移距的变化而变化^[9-10]。研究区浅层气在地震上表现为振幅随偏移距增大而增加的特征。远道叠加[图 6(a)]和近道叠加[图 6(b)]地震剖面对比分析表明：浅层气在远道叠加地震剖面上表现为强振幅，而近道叠加地震剖面上振幅响应不明显，甚至表现为弱振幅，呈现远道振幅强、近道振幅弱的特点。孟加拉湾浅层气的亮点具有如下特征：①地震反射同向轴具有“双轨”反射特征，即一正一负的中—强振幅反射特征；②具有底平上凸的属性特征；③亮点均沿断裂分布。

2.2 相位反转特征

在孟加拉湾的某些浅层气发育区还会表现出相位反转特征[图 6(c)]。根据AVO原理，当砂岩具有与上覆页岩介质几乎相同的波阻抗时，页岩和含气砂岩组成的反射界面差别较小，在零偏移距处反射系数趋于0，或者较小的正反射系数，随着偏移距增大，反射系数逐渐减小为负值且绝对值不断增大，从而表现出振幅随偏移距的增大先减小并出现极性反转，之后随偏移距的增加而增大的二类AVO响应特征^[11]。孟加拉湾浅层气埋藏浅，孔隙度大，含气砂岩与泥岩界面反射系数(负)和含水砂岩与泥岩界面反射系数(正)符号不同，在气藏边界出现极性反转现象(波峰对波谷)，即气藏低速度体反射波形与基岩面及其他高速度体反射波形的极性相反^[12]。相位反转特征可以有效地进行浅层气的识别，但是同时也存在多解性，如岩性的突变等。

2.3 低频特征

当储层含流体如水、油或气时，会引起地震波的散射、地震能量以及频率的衰减。含气储层的频谱要比围岩衰减得快，总体上含油气层的频率低于含水层的频率[图 6(d)]。浅层气同样具有此特性^[13]。由于浅层气的吸收效应，在浅层气发育区，高频信号吸收衰减较快，而低频信号保留相对较好^[14]。频率是对油气比较敏感的属性，因此在浅层气的识别时，可以利用频率属性、分频研究等方法进行识别。

2.4 浊反射和帘式反射特征

浊反射特征是在地震剖面上没有固定形态和边界的模糊反射，对地层反射有破坏和遮盖作用[图 6(e)]。浅层气的发育使地下介质中地震波的传播速度发生改变，并形成吸收衰减和散射作用，从而导致浊反射特征。帘式反射特征是在地震剖面上地层反射信息被遮盖的模糊反射带[图 6(f)]，与浊反射相似，但其顶部大多为帽状强反射^[1]。

3 识别效果

目前浅层气识别主要根据亮点振幅反射，但在实际预测中，利用单一的振幅属性预测浅层气往往存在多解性。基于浅层气的地震响应特征，利用地震振幅、频率、相位、叠前AVO等技术并结合地质条件、浅层气成藏条件综合进行浅层气判别，以减少多解性。首先开展构造层位解释和岩石物理分析，寻找浅层气敏感的地震属性，在构造解释基础上开展多属性分析，再在岩石物理分析的指导下，基于多属性分析结果进行浅层气综合识别和预测。

对研究区已钻6口井(A1，A2，A3，A4，B1，B2)的密度、速度等的交会图和频率分布直方图分析表明，研究区气层具有明显的低密度、低速度、低阻抗特征(图 7)。

基于浅层气的特点和识别技术，对3D地震区的砂体进行了预测和判别，取得了较好的应用效果。

在上新统目的层分频属性剖面图中，暖色调(红色—黄色)代表储层发育位置。气层在低频段存在明显的强振幅特征，高频段衰减较快(A2，A3和A4井)，而水层在低频、高频段能量变化不明显(B1井)(图 8)。研究结果与钻井吻合较好，上述4口钻井均揭示储层发育、盖层良好，形成了构造-岩性圈闭气藏。

在远道叠加(20°~30°)地震剖面上同一砂体含油气位置明显表现为强振幅特征，而含水位置表现为相对弱振幅特征。在近道叠加(0°~10°)剖面上油气水位置均表现为相对较弱振幅特征(图 9)，即含油气层表现为振幅随偏移距增大而增加的三类AVO特征，而水层振幅随偏移距增大变化不明显。研究结果与钻井吻合较好，因此，利用远近道进行砂体含气性判别具有较好的应用效果。钻井均钻遇了较好的储层和厚层泥岩盖层，形成了构造-岩性气藏。

首先可以根据振幅亮点特征在平面属性图上进行砂体的追踪解释和判别，识别出砂体的分布范围，如图[10(a)]，强振幅发育区表示砂体发育范围，A1，A2，A3，A4，B1，B2井均钻遇较好的砂岩储层，均处于强振幅发育区。再对已识别砂体采用频率属性、AVO等对浅层气敏感的技术方法进行含气性识别[图 10(b)~(c)]。钻井揭示，A1，A2，A3，A4井均钻遇较好的气层，而B1，B2井均为水层。远道叠加属性(20°~30°)和近道叠加属性(0°~10°)显示，6口井在远道叠加属性图上都具有强振幅特征[图 10(d)]，而近道振幅相对较弱，具有远道强、近道弱的特征[图 10(e)]，B1水井振幅略弱，但B2水井处远道振幅明显增强。P*G属性[图 10(f)]上显示6口井均具有较好的AVO异常(包括B1和B2水井)，由此可见，利用AVO进行含气性检测具有一定效果，但是仅仅依靠AVO进行含气性检测仍然存在多解性。然后，在AVO分析基础上进行了分频研究，进一步进行含气判别。在15 Hz和45 Hz分频属性平面图上，气层低频共振高频衰减的明显特征[图 10(a)~(b)]，即含气范围在低频端表现为强振幅特征，而在高频信号衰减较快，相反，水层分布区低频端振幅相对较弱，高频端振幅增强。据此，可以在砂体识别的基础上进行浅层气的识别，进一步降低多解性和不确定性。

因此，在3D地震工区，通过亮点特征识别砂岩储层，在此基础上通过分频、远近道对比分析、AVO等地球物理技术结合成藏地质条件进行含气性的综合判别和预测，研究结果与已钻井吻合较好，并对未钻目标砂体的含气性进行了预测，后期得到了钻井的证实，取得了较好的应用效果。

4 结论

(1) 孟加拉湾浅层气以生物气为主，油气成藏模式为自生自储的构造-岩性复合型气藏，上新统近陆坡富含有机质的深水泥岩为主要烃源岩，是浅层气形成的物质基础，是成藏的前提条件；上新统—更新统形成的挤压构造为浅层气运聚提供了有利条件，是浅层气成藏的关键因素；上新统—更新统厚层深水泥岩可作为优质盖层，是浅层气保存的重要条件。

(2) 浅层气具有3种典型地震响应特征：①亮点特征，地震剖面上表现为“双轨”强反射特征，底平上凸的地震反射形态，且沿断裂分布；②相位反转特征，在浅层气边界，地震反射同向轴出现极性反转；③低频特性，受浅层气的吸收衰减影响，在浅层气发育带，频率剖面上表现为明显的低频现象。

(3) 气层和水层在叠前AVO及远近道振幅属性上存在明显差异(气层为三类AVO异常)，气层和水层在不同地震频率上具有不同响应特征(气层具有低频共振、高频衰减特征)，气层和水层在相位上存在相位突变或反转现象，因此，综合利用地震振幅属性、频率属性、相位属性和叠前AVO分析等技术可有效地进行浅层气识别和预测。