珠江口盆地恩平凹陷北部披覆帶油氣成藏條件*

朱定偉 彭光榮 張忠濤 于水明 吳 靜 許新明 李孔森

(中海石油(中國)有限公司深圳分公司 廣東深圳 518054)

隆起帶及其相關(guān)構(gòu)造一直是含油氣盆地勘探最有利的區(qū)域之一，大多數(shù)含油氣盆地的早期勘探都是以隆起帶為主，其勘探也帶動了眾多大油氣田的發(fā)現(xiàn)[1-4]。珠江口盆地北部隆起帶的油氣勘探始于20世紀(jì)70年代，至2016年年初在西江凹陷、恩平凹陷和陽江凹陷的北部陡坡帶先后鉆探了18口井，雖見到一定油氣顯示，但均未獲得商業(yè)突破。前人對珠江口盆地北部隆起帶的研究較少，僅有少量關(guān)于隆起帶成因[5]和油氣運移方面[6-9]的論述，缺少對隆起帶成藏條件和成藏模式的整體研究。恩平凹陷是緊鄰北部隆起帶的富烴凹陷，從20世紀(jì)70年代至今大致可分為四個勘探階段：合作勘探階段(1979—2002年)、自營探索階段(2002—2009年)、南帶集束鉆探階段(2010—2014年)和北帶集中突破階段(2015年至今)。前兩個階段鉆探了10口探井，區(qū)帶上包括北部披覆帶、中央斷裂帶和南部斷裂帶；構(gòu)造類型包括披覆背斜、斷背斜和斷塊；層系上包含新近系和古近系，雖鉆遇大量油氣顯示，但均未規(guī)模成藏。2010—2011兩年間，基于對南部斷裂帶勘探的信心和斷層圈閉封堵條件的精細(xì)研究，在南部斷裂帶集束鉆探了8口井，地質(zhì)成功率100%，商業(yè)成功率75%，形成了6 000×104m3儲量規(guī)模的恩平南部油田群。在2015年之前，受洼陷結(jié)構(gòu)、油源斷層分布特征、儲層發(fā)育特征等認(rèn)識的限制，普遍認(rèn)為恩平凹陷的油氣以向南部斷裂帶運移為主，北部披覆帶不是油氣的有利匯聚區(qū)，北部披覆帶一直不受重視。2015年開始，勘探研究人員解放思路，在洼陷結(jié)構(gòu)、油氣運移等方面提出了一系列創(chuàng)新認(rèn)識，推動了恩平凹陷北部披覆帶的鉆探，并發(fā)現(xiàn)了A1油田，率先拉開了珠江口盆地北部隆起帶油氣發(fā)現(xiàn)的序幕。此后勘探研究人員持續(xù)攻關(guān)，于2018年在恩平凹陷北部披覆帶再獲A3、A4兩個商業(yè)發(fā)現(xiàn)，形成了數(shù)千萬方儲量規(guī)模的恩平北部新油區(qū)，開拓了珠江口盆地北部隆起帶油氣勘探的新戰(zhàn)場。本文通過對恩平凹陷北部披覆帶成藏條件和油藏特征進(jìn)行分析，以期為其他探區(qū)的油氣勘探提供借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

恩平凹陷位于珠江口盆地珠一坳陷西部，是中海石油(中國)有限公司深圳分公司最西端的原油產(chǎn)地。恩平凹陷長軸總體呈NE—SW走向，面積約5 000 km2，海水深度為80～100 m，其西接陽江凹陷，東臨西江凹陷，南北分別被番禺低隆起和北部隆起帶挾持(圖1a)。恩平凹陷是前古近紀(jì)開始發(fā)育的負(fù)向構(gòu)造單元，經(jīng)歷了3個構(gòu)造演化階段：晚白堊世至早漸新世的斷陷階段、晚漸新世至中中新世的拗陷階段及晚中新世至今的新構(gòu)造運動階段[10]。恩平凹陷可劃分為恩平17洼、恩平12洼和恩平18洼等3個負(fù)向構(gòu)造單元和北部披覆帶、中央斷裂帶、南部斷裂帶和番禺07斷裂帶等4個正向構(gòu)造單元(圖1b—d)。

鉆井揭示恩平凹陷自下而上發(fā)育始新統(tǒng)文昌組和恩平組、漸新統(tǒng)珠海組、中新統(tǒng)珠江組、韓江組、粵海組、上新統(tǒng)萬山組及第四系[11-12]，其中，文昌組為主力生烴層系(圖1e)，珠江組和韓江組是主要的成藏層系，以來自北部的古珠江三角洲前緣沉積為主，儲蓋組合良好。

2 成藏條件

2.1 烴源條件

恩平凹陷與珠一坳陷其他凹陷類似[4,7,13-14]，文昌組為主力烴源巖。油源對比結(jié)果表明：恩平凹陷目前已發(fā)現(xiàn)的油氣均來源于恩平17洼文昌組。恩平17洼文昌組烴源巖展布特征區(qū)別于傳統(tǒng)的單斷型高角度半地塹，主要體現(xiàn)在兩個方面：一是控洼斷層的數(shù)量與組合關(guān)系有差別，二是控洼斷層的角度有差異。普通單斷型半地塹沉降中心和沉積中心位于控洼斷層的中部[15]，地層向兩端減薄，(半)深湖相烴源巖主要集中在控洼斷層的中部。恩平17洼西邊界F3斷層在文昌期NW向拉張作用下產(chǎn)生右旋走滑分量，走滑斷層常深切基底[16]，使可容納空間增大。恩平17洼結(jié)構(gòu)受北部邊界斷層F1和西部邊界斷層F3聯(lián)合控制，不僅洼陷面積較傳統(tǒng)單斷型半地塹面積更大，而且(半)深湖相烴源巖的分布范圍更廣(圖2)。

圖2 恩平凹陷文昌組沉積相

恩平17洼兩條斷層控洼的特殊結(jié)構(gòu)樣式不僅影響烴源巖分布范圍，還影響烴源巖的產(chǎn)狀。前人[17-18]的研究表明：恩平17洼低角度控洼斷層F1是形成于早白堊世的先存逆斷層，從晚白堊世—古新世開始負(fù)反轉(zhuǎn)，從而演變?yōu)榈徒嵌日龜鄬?。這種低角度控洼斷層形成自遷移型的層序結(jié)構(gòu)，文昌組地層自下而上、由南向北依次側(cè)向疊置、遷移(圖1c)。此外，受西部邊界斷層F3的牽引作用影響，相比傳統(tǒng)單斷型半地塹而言，恩平17洼文昌組分割槽更靠近東南部緩坡帶(圖1d、2)，向西北部陡坡帶供烴的范圍相對更大，能為北部披覆帶提供充足的油源。

圖1 恩平凹陷構(gòu)造單元與地層柱狀圖

恩平凹陷目前僅有一口探井A8井鉆至文昌組地層(圖1b、2)，且僅揭示了文昌組頂部不到300 m地層，其中暗色泥巖厚達(dá)213 m。有機質(zhì)類型為Ⅱ2型；TOC介于0.85%～1.61%，均值1.03%。碎屑有機組分分析結(jié)果表明暗色泥巖中浮游藻類和無定形有機質(zhì)含量占明顯優(yōu)勢，這說明文昌組頂部濱淺湖相烴源巖也具有較好的母質(zhì)類型與生烴潛力，綜合評價為中等烴源巖，推測鉆井未揭示的文昌組中深層生烴指標(biāo)更好。

北部披覆帶的原油生標(biāo)化合物特征證實恩平17洼發(fā)育(半)深湖相烴源巖。高含量的C304-甲基甾烷是珠江口盆地東部始新統(tǒng)文昌組(半)深湖相烴源巖的典型特征化合物[19-20]，北部披覆帶新發(fā)現(xiàn)的油田中均檢測到大量C304-甲基甾烷，根據(jù)雙杜松烷含量的高低可將北部披覆帶的原油細(xì)分為兩類(圖3)：一類是以高含量雙杜松烷為特征的半深湖+淺湖相原油(Ⅰ類原油)，第二類是以低含量雙杜松烷為特征的半深湖相原油(Ⅱ類原油)，另外還存在這兩類原油的混原油。

圖3 恩平凹陷北部披覆帶原油生物標(biāo)志化合物特征

2.2 圈閉條件

恩平凹陷北部披覆帶的形成受兩組傾向相反、走向差異明顯的斷裂體系控制。在古近紀(jì)，北部披覆帶西側(cè)的三組NE-NEE走向、向北傾斜的斷層F6、F7、F8與東側(cè)的兩組向南傾斜的弧形斷層F4、F5組成一組地壘(圖4a)，形成了基底隆起背景[7]。新近紀(jì)，西側(cè)NE—NEE走向的斷層F6、F7、F8持續(xù)活動，在基底隆起背景上形成繼承性發(fā)育的斷鼻、斷塊構(gòu)造，從基底至韓江組均有圈閉(圖4b、c)。

圖4 恩平凹陷北部披覆帶構(gòu)造成因與油氣運移模式

2.3 儲蓋條件

經(jīng)過長距離搬運，大型海相三角洲的砂體分選好，結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度均較高，儲層物性好，是大中型油氣田的重要儲集體[21-23]，南海東部海域油氣儲量的80%來自古珠江三角洲沉積體系。恩平凹陷珠江組和韓江組也主要受古珠江三角洲影響，目前已發(fā)現(xiàn)油氣儲量的87%集中在珠江組上段和韓江組下段(表1)。

表1 恩平凹陷北部披覆帶不同層段油藏參數(shù)統(tǒng)計

珠江口盆地基底是華南大陸的水下延伸，自前古近紀(jì)以來總體上呈“北高南低”的古地理格局。新近紀(jì)古珠江由北向南入海，由于南海北部地形相對平緩，古珠江沉積物供應(yīng)充足,大量砂體經(jīng)過長距離搬運進(jìn)入大陸架，自北向南發(fā)育三角洲平原、前緣等沉積[24]，恩平凹陷北部披覆帶在晚珠江期和早韓江期恰好處在三角洲前緣相帶，儲蓋組合良好。

晚珠江期，南海海平面大規(guī)模上升，恩平凹陷北部披覆帶位于三角洲前緣相帶，以水下分流河道為主(圖5a)。多期河道砂體垂向上相互疊置，平面上多個朵葉體相互連接，形成橫向穩(wěn)定分布、物性良好、規(guī)模巨大的砂體，構(gòu)成了北部披覆帶的主要儲集體。儲層以細(xì)—中粒砂巖為主。早韓江期延續(xù)了晚珠江期的沉積環(huán)境，仍為三角洲前緣沉積(圖5b)，但泥質(zhì)含量較珠江組變高。

圖5 恩平凹陷珠江組上段(a)和韓江組下段(b)沉積相

珠江口盆地新近紀(jì)總體表現(xiàn)為海平面上升趨勢，在早—中中新世珠江期—韓江期有六期規(guī)模不等的海侵過程[25-26]，每一次海侵過程形成一套相對較厚的區(qū)域泥巖蓋層。當(dāng)海平面快速上升時，優(yōu)質(zhì)海泛泥將下覆海相三角洲砂體覆蓋，形成良好的儲蓋組合。

2.4 運移條件

多年來制約恩平凹陷北部披覆帶勘探進(jìn)程的最大難題是油氣運移問題：恩平17洼為北斷南超半地塹結(jié)構(gòu)，油氣以向南部緩坡帶運移為主；控洼斷層F1和F3恩平期之后不活動(圖1c、d)，陡坡帶缺乏油源斷層，油氣難以調(diào)節(jié)至中淺層；存在多個受斷層控制的斷槽，油氣難以越過斷槽長距離運移。基于新采集的覆蓋全區(qū)的三維地震資料，從斷層的發(fā)育時期、演化歷史、控砂機理等角度創(chuàng)新提出陡坡帶大型弧形斷層高效輸導(dǎo)模式，突破了對傳統(tǒng)箕狀半地塹油氣運移的常規(guī)認(rèn)識，推動了北部披覆帶的鉆探和油氣發(fā)現(xiàn)。

恩平凹陷陡坡帶大型弧形斷層高效輸導(dǎo)模式主要有四方面特征。

1) 兩條弧形斷層F4和F5是在前新生代先存斷層的基礎(chǔ)上發(fā)育而成，在新生代繼承性發(fā)育，直到粵海期才停止活動(圖1c、4c)，在油氣主成藏期——晚韓江期—粵海期的活動強度大[6]，斷層生長指數(shù)達(dá)1.4，遠(yuǎn)大于恩平凹陷斷層垂向輸導(dǎo)油氣的門限值1.1[9]。斷層規(guī)模大，F(xiàn)4全長21 km，F(xiàn)5全長31 km，能成為大規(guī)模運移油氣的通道。

2) 古近紀(jì)裂陷早期，F(xiàn)4和F5下降盤發(fā)育繼承性的溝谷(圖2)，成為碎屑物質(zhì)入湖的物源通道，在控洼斷層F1和F3下降盤發(fā)育陡坡扇三角洲，成為生烴洼陷向陡坡帶大規(guī)模油氣運移的“中轉(zhuǎn)站”[27]。

3) F4和F5分別與控洼斷層F3和F1相交，向洼陷中心延伸較遠(yuǎn)，F(xiàn)4延伸到洼陷中間7 km(圖2、4a)，F(xiàn)5延伸到洼陷中間8 km，深切烴源巖及與烴源巖接觸的陡坡扇三角洲，能將烴源巖或“中轉(zhuǎn)站”中的油氣直接垂向運移至北部披覆帶的中淺層。

4) 油氣運移至北部披覆帶A1構(gòu)造中淺層后，受斷層封閉能力差異性的影響，油氣可橫穿斷層側(cè)向封閉性較差的部位或?qū)佣芜M(jìn)一步運移，在斷層另一側(cè)的圈閉中富集成藏，使油氣能夠在北部披覆帶長距離運移[9]。

2.5 運移模式

基于對烴源、運移、圈閉和儲蓋條件的分析，結(jié)合已發(fā)現(xiàn)油氣藏的特征，認(rèn)識到恩平凹陷北部披覆帶具有“源-中轉(zhuǎn)站-斷-脊-圈”的成藏模式(圖4c)：恩平17洼文昌組烴源巖生成的油氣首先充注陡坡扇三角洲砂巖，形成油氣“中轉(zhuǎn)站”，再通過持續(xù)活動的大型弧形斷層垂向運移至中淺層新近系優(yōu)質(zhì)海相砂巖儲層，并在區(qū)域泥巖蓋層之下沿著構(gòu)造脊側(cè)向運移至圈閉中，受斷層封閉能力的影響，油氣可橫穿斷層進(jìn)一步運移至斷層另一側(cè)圈閉中富集成藏。

3 油氣發(fā)現(xiàn)與油氣藏特征

A1井在韓江組—珠海組鉆遇111 m/28層錄井熒光顯示，顯示段巖性為細(xì)砂巖、灰質(zhì)細(xì)砂巖和泥質(zhì)粉砂巖。在韓江組上段—珠江組下段解釋油層25.5 m/16層；對主力層進(jìn)行了鉆桿測試(DST)，其中珠江組主力層日產(chǎn)油超440 m3，韓江組主力層日產(chǎn)油超100 m3。A3井在韓江組—珠江組鉆遇127 m/28層錄井熒光顯示，測井解釋油層41.3m/12層，均位于韓江組。A4井在韓江組—珠江組鉆遇74 m/18層錄井熒光顯示，測井解釋油層36.2 m/16層，在韓江組主力層進(jìn)行鉆桿測試(DST)，日產(chǎn)原油超240 m3。

北部披覆帶從珠江組下段至韓江組上段儲蓋組合發(fā)育，以韓江組下段和珠江組上段最為優(yōu)越，儲量分別占比47.6%和45.4%，少量分布在韓江組上段和珠江組下段 (表1)。

北部披覆帶的油藏為典型的構(gòu)造油藏，以邊水油藏為主，少量為底水油藏。油藏均為常溫常壓系統(tǒng)，壓力系數(shù)0.990～1.004，地溫梯度為4.38～4.48 ℃/100 m。油藏埋藏較淺，最淺僅1 023 m，最深不到2 100 m，主力產(chǎn)層韓江組下段—珠江組上段埋深1 160～1 850 m，鉆探和開采成本較低。油藏有效厚度整體較小，主要分布在0.4～4.0 m，平均2.1 m(表1、圖6)；地面原油密度0.843～0.937 g/cm3，韓江組下段平均0.916 g/cm3，主體為輕質(zhì)、中質(zhì)原油，珠江組上段原油密度較高，平均為0.923 g/cm3，以中質(zhì)原油為主，個別油藏為重質(zhì)原油；原油黏度為6～116 mPa·s；含硫量普遍低于0.1%；普遍不含蠟，個別油層含蠟量達(dá)13%～31%；氣油比介于3～161 m3/m3。

北部披覆帶韓江組下段油層平均孔隙度為24.9%(表1、圖6)，主力油層達(dá)30%；平均滲透率為302 mD，主力油層滲透率達(dá)1 440 mD；含油飽和度主體位于40%～50%。珠江組上段油層平均孔隙度為22.1%，主力油層達(dá)26.2%，平均滲透率為225 mD；含油飽和度主體位于40%～65%。

圖6 恩平凹陷北部披覆帶油藏特征

4 結(jié)論

恩平凹陷北部披覆帶的油氣勘探突破建立在一系列成藏新認(rèn)識的基礎(chǔ)之上：低角度斷層控制的恩平17洼具備向北部陡坡帶大規(guī)模供烴的烴源條件；先存基底隆起背景下繼承性發(fā)育的斷裂構(gòu)造是油氣運聚的有利區(qū)；大型海相三角洲砂巖與海泛泥巖組合提供了良好的儲蓋條件；陡坡帶大型弧形斷層形成的“陡坡扇體+斷層”高效輸導(dǎo)體系能夠向北部披覆帶中淺層大規(guī)模輸導(dǎo)油氣。恩平凹陷北部披覆帶的油藏為典型的構(gòu)造油藏，以邊水油藏為主，為常溫常壓系統(tǒng)；儲層類型為中高孔、中高滲的砂巖儲層，經(jīng)濟效益良好。