鹤山凹陷烃源岩分布特征研究

2013-09-20石宁袁立忠刘军宋建虎张建强刘莹

断块油气田 2013年5期

石宁，袁立忠，刘军，宋建虎，张建强，刘莹

（1.中海石油（中国）有限公司深圳分公司，广东广州 510240；2.中海石油(中国)有限公司深圳分公司，广东深圳 518067；3.中国石油大学（北京）地球科学学院，北京 102249）

鹤山凹陷位于南海北部陆架边缘地壳强烈减薄的洋陆过渡壳之上。大部分地区水深超过1 500 m，属于超深水区，是南海北部向超深水迈进的油气勘探新区。幔源上升、火山岩发育、地壳减薄等因素，导致高热流值，地壳产生韧性变形，从而形成大陆边缘拉张背景下的特殊盆地结构、沉积充填特征和生烃成藏史，凹陷生烃潜力未证实。

1 鹤山凹陷地温梯度的初步判断

含油气盆地生油岩成熟点的温度与时间关系研究表明，地温梯度是生烃门限值的决定因素。具有较高地温梯度的地区，有机质不用埋藏太深就可以成熟生烃，如三水、伦坡拉等盆地［1-8］。南海北部白云凹陷现今地温梯度3.91±0.74℃/100 m，大地热流值平均77.18±15.70 mW/m2，而研究区现今大地热流值可达93 mW/m2，明显高于白云凹陷［9］。鹤山凹陷介于白云凹陷与大洋钻探ODP1148井之间，据已钻井实测资料，从浅水区到洋盆，随地壳减薄，地温梯度逐渐升高（见图1）。

根据以上数据可以推测，鹤山凹陷地温梯度约为7℃/100 m，参考相邻的白云凹陷地层埋深与Ro关系推算，当埋深达到2 000 m时，Ro为0.7%，进入生烃门限。鹤山凹陷地层埋藏深度大于2 000 m的面积约为2 000 km2，说明该凹陷分布着广泛的具有生烃潜力的区域。

2 烃源岩分布特征

鹤山凹陷只有稀测网的二维地震资料，缺乏钻井资料，烃源岩预测评价比较困难，但可借鉴白云凹陷、琼东南盆地长昌凹陷的已钻井资料。白云凹陷、长昌凹陷有多口井钻探证实，存在文昌组中深湖相、恩平组浅湖相—沼泽相有效烃源岩。详细分析这些丰富的地化、地质、地震资料，有助于横向预测鹤山凹陷烃源岩。

2.1 周边已钻井烃源岩特征

白云凹陷恩平组浅湖—沼泽相泥岩Ro为0.76%，TOC为2.84%，生烃母质为Ⅱ2—Ⅲ型干酪根。天然气母质类型为腐殖-腐泥型，以干酪根裂解气为主。荔湾4-1-1井位于白云凹陷东南部，在样品中发现文昌组的代表性分子五边粉，样品中无定形有机质质量分数占优势，镜下可见盘星藻藻体与无定形有机质的过渡形式，说明白云凹陷内的文昌组和珠一坳陷的文昌组完全相同，具有良好的生油潜力［10-11］。

长昌凹陷崖城组烃源岩干酪根以镜质组与惰质组为主，有机质类型为Ⅱ2—Ⅲ型干酪根，以生气为主，生烃母质主要是陆生高等植物，中央坳陷烃源岩Ro值大于2.0%，有机质处于成熟—高成熟阶段［12-13］。

2.2 文昌组、恩平组沉积环境及充填特征

综合周边已钻井古近系古生物资料，以及区域层序地层格架、沉积体系研究成果，分析认为，鹤山凹陷在始新世—早渐新世断陷期具有形成湖泊和发育中、深湖相烃源岩的地质条件。

2.2.1 沉积环境

根据前人对南海的研究成果，认为南海海底扩张开始于32 Ma［14］，南海西北和东部次海盆 NNW—SSE向扩张，南海海底磁条带11—10（30～29 Ma）位于鹤山凹陷的南侧，因此鹤山凹陷始新世—早渐新世时期沉积环境与白云凹陷相似，为陆相沉积。

始新世时期，珠江口盆地位于我国华南沿海湿润带气候区，具有足够的水源成湖［15］。鹤山凹陷始新世早期以断陷湖盆沉积为主，断裂早期，断陷深陷，湖盆扩张，沉积欠补偿；断裂作用形成封闭洼地,使得鹤山凹陷具有蓄水成湖的能力。始新世时期凹陷中央、控凹断层下降盘地层沉降速率大,具有形成深水湖泊的条件。凹陷封闭洼地内具有低频、连续、平行、强反射地震相，说明具有中、深湖相沉积。

2.2.2 沉积充填特征

始新世中—晚期，在珠琼运动一幕和二幕东南向伸展应力作用下，鹤山凹陷开始裂陷，沉积了文昌组和恩平组地层，为陆缘断陷湖盆沉积。

文昌组沉积时期，由于古隆起、火山的发育，鹤山凹陷被分隔成若干个小凹，大部分小凹具有南断北超或北断南超的半地堑、双断地堑的样式。南部隆起和局部的凸起可以作为物源区，沉积物供给较少，只在凹陷边缘控凹深大断裂的下降盘，发育规模较小的扇三角洲沉积，这一时期湖盆面积较小，鹤山凹陷与长昌东凹陷是相对独立的湖盆。

恩平组沉积时期，随着珠琼二幕运动的发生，地壳进一步张裂导致地壳减薄、塑性增加，使得研究区在发生断裂活动的同时产生不均衡沉降，呈现主体厚向周边逐渐减薄的特征。恩平组继承了文昌组的沉降中心，随着凹陷的不断沉降，湖盆的面积不断增大，鹤山凹陷与长昌凹陷已结束了文昌组沉积时断陷分隔的现象，成为统一的湖盆（见图2）。

图2 鹤山凹陷恩平组地层厚度、地震相、沉积相

2.3 文昌组、恩平组烃源岩分布特征

文昌组、恩平组湖扩时期，鹤山凹陷周边陆源碎屑物质供应不足，凹陷中央、控凹断层下降盘水体相对较深的地区发育沉积厚度较大的中深湖细粒沉积，地震反射特征为低频、连续、强振幅、平行-亚平行地震相。反映低能中、深湖环境下泥岩沉积特征，有利于形成分层水体和欠补偿沉积，与白云凹陷已钻探证实湖相烃源岩相似，可能具有良好的生烃潜力（见图3）。

图3 鹤山凹陷与白云凹陷烃源岩地震特征对比

控凹断裂带下降盘，由于基底沉降幅度大，形成深水陡坡背景。控凹断层下降盘陡坡至坡底，发育近物源的扇三角洲沉积，具有中弱振幅，中低频，小型丘状、帚状前积、楔状前积等地震反射特征。向凹陷沉降中心，地震反射特征表现为低频、近连续、平行、中强振幅反射，反映靠近控凹断裂带下降盘的扇三角洲向凹陷中央迅速过渡为半深湖、深湖相沉积；而远离控凹断层的缓坡，地震反射轴向缓坡一侧收敛、减薄和上超，向控凹断层一侧发散、增厚，揭示该时期沉积充填明显受半地堑边界断层的控制。

另外，这一时期，鹤山凹陷还发育一定厚度的具有中低频、连续、中弱振幅、平行-亚平行地震反射特征的沉积，与白云凹陷北坡已钻探证实的滨浅湖—沼泽相烃源岩具有相似特征，具有一定的生烃潜力。