珠江口盆地(东部)油气地质特征、成藏规律及下一步勘探策略*

施和生 何 敏 张丽丽 余秋华 庞 雄 钟志洪 刘丽华

(中海石油(中国)有限公司深圳分公司)

珠江口盆地(东部)油气地质特征、成藏规律及下一步勘探策略*

施和生 何 敏 张丽丽 余秋华 庞 雄 钟志洪 刘丽华

(中海石油(中国)有限公司深圳分公司)

在珠江口盆地东部地区,区域上先断后坳的构造演化造就了盆地的双层结构,先陆后海的沉积序列形成了盆地的多类型沉积相组合,地壳厚度向南逐渐减薄造成了几个坳陷带热演化的不均衡。在这种独特的地质背景下,多期成盆结构发育多套烃源岩,断坳叠置复合盆地发育陆、海相两大套储盖组合,多期构造活动形成多种类型的复式圈闭,油气围绕富生烃凹(洼)陷呈“北油南气”分布,并在二级构造带上复式聚集。综合研究认为,富生烃凹(洼)陷控制该地区的油气分布,烃源岩及其热演化的差异性造成了油气分布的分带性,复合输导体系和晚期构造活动控制了油气的复式聚集。基于油气的分布特征和成藏规律,提出该地区下一步勘探策略:对于已证实的富生烃凹(洼)陷,要坚持以复式油气勘探理念为指导,实现二级构造带立体饱和式勘探;对于潜在的富生烃凹(洼)陷,要从区域地质研究入手,系统评价其油气资源量,优选二级构造带,实现新区勘探突破。

珠江口盆地(东部);油气地质特征;油气成藏规律;复式油气聚集;立体饱和式勘探;新区突破

珠江口盆地位于南海北部,面积约26.68万km2,至目前该盆地(东部)已发现油气田48个、含油气构水深几十米至3 000多米。经过30多年的勘探,截 造36个(图1),探明原油地质储量超过9亿m3、天然气地质储量超过1 100亿m3,已成为我国重要的油气产区之一。由于珠江口盆地具有先断后坳的双层结构,以及各坳陷、断陷、洼陷之间构造演化差异性显著,造成了盆地充填形式、物质基础以及油气生成、运移、聚集条件等不同,所形成的油气藏类型、成藏规律及控制因素也不同。本文在调研前人勘探和研究成果的基础上,着眼于珠江口盆地(东部)的构造史、沉积史、热史等区域背景,系统研究该地区油气成藏条件,总结油气成藏规律,分析成藏主控因素,并对下一步勘探提出具体建议,以期推动该地区油气勘探的不断突破和持续发展。

图1 珠江口盆地构造单元划分及东部地区已发现油气田平面分布图

1 区域地质特征

1.1 先断后坳的构造演化造就盆地的双层结构

响应于古新世—始新世时期印度板块向北推进速度减慢、太平洋板块向欧亚板块俯冲速率降低[1-2],中国东部陆缘由挤压环境转变为拉张环境[3],并且伴随太平洋板块俯冲带的后退,华南陆缘发生裂陷作用。珠江口盆地正是在这一构造背景下于中生代复杂褶皱基底上裂陷而形成。渐新世时期,受南海海底扩张影响,珠江口盆地由裂陷向坳陷转化,进入被动大陆边缘的演化历程,从而形成了典型的“下断上坳”的叠合型盆地(图2)。

裂陷期,珠江口盆地发生两幕性质不同的区域构造事件:第一幕,即神狐运动和珠琼运动一幕,受到太平洋板块与欧亚板块之间相互作用控制的裂陷过程,形成的控洼断裂以NE、NEE走向为主,在中央隆起带两侧形成了NE—NEE向展布的半地堑式裂陷湖盆群[4-7],发育多个深湖盆;第二幕,即珠琼运动二幕,受中始新世—早渐新世印度地块与亚洲大陆发生正面碰撞作用[1,8]、印支半岛相对于华南地块发生向SE方向的挤出运动影响[9-10],南海北部陆缘盆地形成了大量EW向和NW向的断陷,断裂活动具有西强东弱的特征。总体上,两幕裂陷形成了珠江口盆地“南北分带、东西分块”隆坳相间的构造格局,可划分6个构造单元:北部隆起带、北部坳陷带(包括珠一坳陷和珠三坳陷)、中央隆起带、中部坳陷带(珠二坳陷)、南部隆起带、南部坳陷带(图1)。珠一坳陷和珠二坳陷所处的位置不同,珠一坳陷是在刚性基底上断陷而成的多种类型的半地堑和复式半地堑的组合,而珠二坳陷是在减薄的地壳上形成的盆地,半地堑式的断陷发育不明显,表现为阶状断裂构造带控制的大型宽地堑。

拗陷期,珠江口盆地断裂活动较平静,主要表现为受渐新世以来的南海海底扩张过程和中中新世—晚中新世末的构造活化作用控制的断裂活动。晚始新世与渐新世之交,珠江口盆地发生一次强烈的区域性构造运动,与南海开始扩张密切相关[11];这时大陆岩石圈破裂分离,产生新洋盆,盆地中、北部发生区域性抬升,强烈剥蚀形成了破裂不整合面,珠江口盆地整体结束裂陷演化阶段,进入拗陷演化阶段。至渐新世与中新世之间,因南海扩张脊向南跃迁使得中新世以来白云凹陷深部地幔上隆产生强烈的热沉降,陆架坡折带由渐新世位于白云凹陷南侧突变式地跳跃到凹陷北侧,白云凹陷也由渐新世晚期的浅海陆架环境转变为陆坡深水环境,此次构造运动被命名为白云运动[12]。中中新世—晚中新世末,东沙运动使珠江口盆地在沉降过程中发生块断升降和隆起剥蚀,大量老断层重新活化,同时产生了一系列NWW向的张扭性断层和较多的岩浆活动。

1.2 先陆后海的沉积序列形成盆地的多类型沉积相组合

受区域构造演化控制,珠江口盆地(东部)新生代沉积也经历了先陆相后海相的沉积充填过程[13-15](图2、3)。

在裂陷期,以陆相沉积为主,包括文昌组、恩平组。强裂陷期,断块旋转形成分割性强的断陷湖盆,文昌组在裂陷缓坡一侧以滨浅湖、河流、辫状河三角洲沉积体系为主,在控洼断裂一侧则发育中深湖、近岸水下扇、扇三角洲沉积体系。低位时期形成典型的向盆地中心变薄的楔状地层,在凹陷的中心部位发育滨浅湖沉积体系;湖侵时期沉积较厚的湖相泥岩;由于后期构造运动所造成的抬升剥蚀,高位域沉积缺乏或保存不全。裂陷后期至断拗过渡期,地势平缓、水体较浅,华南陆区的山系发育,向珠江口盆地提供的物源量充足,恩平组沉积以大型的河流—三角洲、滨浅湖、河湖沼泽沉积体系为主。受裂陷结构差异性影响,珠二坳陷湖盆面积较珠一坳陷大,发育的中深湖相的范围也较大。

在拗陷期,以海相沉积为主,包括珠海组、珠江组、韩江组、粤海组和万山组。渐新世珠海组沉积时期,随着南海扩张海侵作用,珠江口盆地大多数地区都演变成海陆过渡—浅海陆架沉积环境,广泛沉积以古珠江为主要供源的三角洲—滨岸沉积体系,地层岩性以砂岩为主。在渐新世与中新世之交(大约23.03 Ma),珠二坳陷受到深部幔源作用,白云凹陷产生强烈沉降,陆架坡折由渐新世时期的白云凹陷南侧北移至白云凹陷北坡,白云凹陷及以南区域成为陆坡深水环境。因此,中新世以来,珠江口盆地北部为陆架沉积环境,沉积表现为以古珠江及韩江为供源的三角洲—滨岸—浅海陆棚相沉积体的相对进退,而盆地南部珠二坳陷的白云凹陷则为陆坡深水沉积环境,发育深水扇、滑塌沉积体及陆坡深水泥质沉积,东沙隆起周缘发育少量滨岸沉积。到了10.5 Ma,因古珠江物源体系供应减少及周期性相对海平面下降未达陆架坡折带以下,白云凹陷及以南深水区主要以泥质沉积为主。值得一提的是,中新世以前珠江口盆地中部的东沙隆起是隆起剥蚀区,早中新世至中中新世(即19.1～16.4 Ma)因大规模海侵导致东沙隆起逐渐被海覆盖,海侵造成海岸线和古珠江三角洲向北后退,东沙隆起区受陆源碎屑和淡水的影响较少,在早期的滨岸沉积基础上开始发育碳酸盐岩沉积。

图3 珠江口盆地(东部)沉积充填及地壳厚度、地温梯度变化图

1.3 地壳厚度向南的逐渐减薄造成盆地南、北两个坳陷带热演化的不均衡

珠江口盆地南、北部地热差异性与区域构造背景演化差异性有关。珠江口盆地处在减薄的大陆地壳背景下,新生代岩石圈的伸展拉张程度在南部深水区比北部浅水区更加强烈,南海北部从大陆、上陆坡、下陆坡至大洋盆地区,地壳逐渐变薄,莫霍面向南抬升,大陆架和上陆坡的地壳厚度为30～26 km,下陆坡为22～13 km,洋壳为8 km[16-17]。岩石圈厚度的变化趋势与地壳厚度变化一致,在珠江口盆地北部为90～70 km,往南部白云凹陷减薄为70～60 km,岩石圈拉张减薄产生的热异常导致珠江口盆地南部基底热流值高于北部。且深水区比浅水区更“热”,深水区钻井地温梯度(平均为4.22℃/100 m)比浅水区钻井地温梯度(平均为3.43℃/100 m)高(图3),深水区的大地热流(平均值为77.68 mW/m2)比浅水区的大地热流(平均值为66.17 m W/m2)高。古温标法[18]也揭示裂陷期珠江口盆地南部的古地温梯度也比盆地北部地温梯度高。

2 油气地质特征

2.1 多期成盆结构发育多套烃源岩

区域地质的演化特征影响着烃源岩的形成与分布[19-21]。珠江口盆地(东部)3期成盆结构发育了3套烃源岩:裂陷早中期发育中深湖相文昌组烃源岩、裂陷晚期发育湖沼相恩平组烃源岩、拗陷期发育海相陆源珠海组烃源岩。其中,珠一坳陷发育文昌组和恩平组烃源岩,珠海组烃源岩不发育或尚未成熟(图4);珠二坳陷发育文昌组、恩平组、珠海组等3套烃源岩,烃源岩厚度远远超过了珠一坳陷(图3),且热演化程度高,意味着珠二坳陷比珠一坳陷有更大的烃源潜力。

图4 珠江口盆地(东部)烃源岩及其发育的构造、沉积背景演化图

纵观地史时期,该区烃源岩的形成及生烃潜力极不均衡,有机地化、孢粉相等分析结果均从微观到成烃母质的角度证实了这一特征[22-25]:①文昌组烃源岩是主要烃源岩。钻井揭示,珠一坳陷文昌组烃源岩以中深湖相泥岩或凝灰质泥岩、浅湖相暗色泥岩为主,有机质类型好(中深湖相烃源岩干酪根为I—II1型,浅湖相烃源岩干酪根基本上为II2型),有机质丰度高,普遍富含来源于藻类的C304-甲基甾烷系列,以水生生物贡献为主。虽然珠二坳陷仅有2口井(LW4-1-1和LW9-1-2井)钻遇文昌组,但这2口井的有机地化分析结果显示珠二坳陷文昌组有机质类型以II1型为主,有机质丰度较高,生物标志化合物分析显示来源于藻类的C27规则甾烷含量较高(但贫C304-甲基甾烷系列),陆源生物标志化合物(如W、T树脂化合物和奥利烷)含量低。文昌组中普遍富含浮游藻类和无定形有机质(一般为低等浮游生物降解产物),孢粉和来源于陆地高等植物的有机质含量不高,显示文昌组沉积期古湖的表层生产力高。②恩平组烃源岩是重要烃源岩(在珠二坳陷可能是主要烃源岩之一)。钻井揭示,恩平组烃源岩以滨浅湖相及河、湖沼泽相泥岩为主,有机质类型主要为II2型(少数为II1或III型),TOC含量较高(各生烃半地堑TOC含量均在0.8%以上),且生物标志化合物分析显示烃源岩中树脂化合物(T、W)含量高,孢粉组合以松粉-榆粉组合和泪杉粉-双沟粉组合为特征,指示烃源岩中的高TOC主要是陆源高等植物的贡献。③珠海组烃源岩的生烃潜力较恩平组次之。目前珠海组烃源岩仅在白云凹陷西部PY33-1-1井、番禺低隆起PY27-2-1和PY28-2-1井、深水区LW3-1-1井有所揭示,TOC含量中等,有机质类型为混合型,以II2型干酪根为主,生烃潜力低。珠海组泥岩中含有海相沟鞭藻化石,但含量很低,孢粉组合中藻类含量低于10%,蕨类孢子和木本花粉含量高于90%以上,指示主要是陆生高等植物的贡献,推测是陆源输入、河流长距离搬运而来。

2.2 断坳叠置复合盆地发育陆、海相两大套储盖组合

盆地在不同的发育演化阶段沉积充填的序列不同,容易形成多种类型的储集层和储盖组合。根据目前的勘探现状和地质认识[20,26-27],珠江口盆地(东部)主要发育两大类五小类储盖组合。

第一大类是以相对湖平面变化带来的湖泛泥岩为盖层的陆相组合。根据储集体又可细分为两小类:①始新统文昌组深水湖底扇、浅水三角洲及滨浅湖相砂岩储层及其储盖组合,储层物性及盖层封堵条件受埋深、沉积相及成岩作用影响,非均质性较强,泥岩盖层条件好。②恩平组大型的浅水辫状河三角洲、河流相及滨浅湖相砂岩储层及其储盖组合,泥岩盖层条件较差。

第二大类是以厚层的海泛泥岩为区域盖层的海相组合,受相对海平面变化控制。根据储集体也可进一步细分为三小类:①渐新统珠海组浅海三角洲砂岩储层及其储盖组合,是珠江口盆地主要油气储集层之一。②下中新统珠江组海相三角洲砂体、碳酸盐台地礁滩储层和重力流砂体及其储盖组合,三角洲砂体主要分布于盆地北部的陆架浅水区,碳酸盐台地礁滩储层主要发育于东沙隆起上,重力流砂体(包括斜坡扇、盆底扇和海底峡谷浊积水道)主要发育于盆地南部的珠二坳陷。珠江口盆地目前发现的主要油气田多见于该套储盖组合。③中中新统及上新统陆架海相三角洲砂岩储层及其储盖组合,储层主要发育于盆地北部的珠一坳陷和珠三坳陷,是浅层油气藏分布所在,而在盆地南部的深水区则不甚发育,以粉砂岩为主。

2.3 多期构造运动形成多种类型的复合圈闭

珠江口盆地圈闭类型受盆地幕式构造演化控制[28],2个强烈断裂活动期(即古近纪裂陷期和晚中新世断裂活化期)之间夹新近纪拗陷期的断裂活动平静期,其构造样式差异明显,造就了盆地圈闭数量多、类型多样,平面上成群成带、垂向上叠置分布的特点。

裂陷初期神狐运动时,主要形成与基岩隆起有关的潜山构造;珠琼运动一幕和二幕(56 Ma和38 Ma)时,断层活动较强,湖盆发生扩张,文昌组和恩平组湖相沉积直接超覆在潜山之上,形成了顶薄翼厚的同生构造,构造圈闭周围还发育有文昌组和恩平组砂体超覆尖灭构成的复合圈闭,为同生构造和构造岩性复合圈闭发育期。

拗陷期构造活动弱,但南海运动和白云运动期伴随南海海盆扩张和白云凹陷的沉降,海水入侵珠江口盆地,主要形成与相对海平面升降有关的地层岩性圈闭,如惠州凹陷的下中新统K、L系列岩性圈闭,白云凹陷北坡的下切水道和盆底扇,东沙隆起区的生物礁圈闭等。

断裂活化期(块断阶段)是珠江口盆地局部构造的重要形成期和定型期,晚期NW向断裂的继承性发育不仅改造了老的披覆背斜,对早期形成的重力滑动背斜和翘倾半背斜起到了加强和促进作用,而且在新近系中形成了新圈闭。

总体上,珠江口盆地(东部)局部圈闭类型以构造圈闭为主(占已钻构造的55%),包括披覆背斜、逆牵引背斜、断背斜和翘倾半背斜等。除此之外,还发育断鼻、断块、潜山、地层岩性圈闭及生物礁滩圈闭,其中见油气的岩性圈闭多为构造岩性复合圈闭。

2.4 油气分布的不均衡性

目前珠江口盆地(东部)已发现的油气藏主要有10种类型(图5),以构造圈闭和岩性圈闭为主,油气分布具有明显的不均衡性,具体表现在:

1)平面上,油气围绕富生烃凹(洼)陷分布,如恩平凹陷、惠州凹陷和白云凹陷东洼几个已证实的富生烃凹(洼)陷周边已经发现了近30个油气田,占已发现油气田总数的62.5%。

2)垂向上,受勘探程度影响,目前勘探发现的油气藏以“下生上储”型为主,主要集中在上构造层的珠海组、珠江组和韩江组中,但下构造层的古近系文昌组、恩平组“自生自储”型油气藏近期也陆续获得发现,因此深部的“自生自储”型油气藏也成为重要的勘探领域。此外,受二级构造带继承性发育所控制,该区油气垂向叠置程度高,适合开展立体勘探。

图5 珠江口盆地(东部)油气田及含油气构造圈闭类型统计图

3)油气田分布呈现“北油南气”的分带性,石油资源主要分布在盆地北部的珠一坳陷和东沙隆起上的二级构造带上,而天然气资源则主要分布在白云凹陷及北坡-番禺低隆起的二级构造带上。

4)油气分布呈分带差异富集的特征,少数二级构造带集中了大部分已发现的油气,圈闭平面连片、垂向叠加、类型多样,表现为复式聚集的特征[29-30]。

3 油气成藏规律

3.1 富生烃凹(洼)陷控制油气分布

由于珠江口盆地(东部)烃源岩层系主要为发育于古近纪裂陷期的沉积地层,因此该区油气聚集表现出显著的“源控”特征。由于烃源岩发育期生烃凹(洼)陷的规模和不同时期烃源岩有机质类型、丰度的差异性,造成了各凹(洼)陷的生烃量极不均衡,进而控制了油气平面分布的不均衡[29]。总体上,生烃洼陷规模大、烃源岩类型好、有机质丰度高、持续沉降的洼陷及周边是有利的油气富集区。

另一方面,由于富生烃凹陷烃源岩类型和热史演化的差异性,造成了该区“北油南气”的分带性分布。油源对比结果表明,珠一坳陷和珠二坳陷原油的成因不同[31-33]。盆地北部珠一坳陷的主力油源为文昌组中深湖相烃源岩,目前除HZ9-2-1井油层原油表现出单一的恩平组原油的特点外,其余井钻探结果均表现出有恩平组烃源岩贡献的混源油的特征;盆地南部珠二坳陷白云凹陷附近的原油和凝析油主要来自恩平组三角洲相、浅湖相—沼泽相烃源岩,凹陷东部原油有珠海组海相烃源岩的贡献;天然气为混合型、偏腐殖型,主要来自恩平组三角洲相、浅湖相—沼泽相烃源岩干酪根裂解气,有文昌组干酪根裂解气和原油裂解气的贡献。此外,这2个坳陷热演化程度的差异性也是造成该区“内油外气”分带性分布的重要原因[18,34]。盆地南部珠二坳陷原油的成熟度普遍高于盆地北部珠一坳陷,原油的Ro分布在1.25%～1.75%,以凝析油为主;天然气的Ro分布在1.45%～2.20%,为高成熟天然气,且干燥系数大(以湿气为主,也有部分干气),其中白云凹陷北部—番禺低隆起天然气的成熟度比白云凹陷东部相对更高。盆地北部珠一坳陷原油的Ro分布在0.80%～1.10%,为成熟原油,不同凹陷之间原油的成熟度会略有差异。

3.2 复合输导体系控制油气运聚

综合研究发现,珠江口盆地(东部)烃源岩主要发育在古近系,由烃源岩生成的油气要进入储集体中,必须依靠输导介质来完成,油气运聚具有典型的“复合输导”特征,只是在不同区域的油气复合输导的介质具有差异。该区主要发育以下2种复合输导体系:

1)断裂+砂体(碳酸盐岩)+不整合面+构造脊复合输导体系。该区发育陆相、海相2套重要的三角洲储集体与湖(海)泛泥岩配套的储盖组合,也发育因区域抬升作用在珠海组和恩平组之间形成的平行不整合界面。三角洲砂体和不整合面是构成油气侧向及长距离运移的重要通道;构造脊是隆起向凹陷延伸长条状或鼻状的倾没端,是油气进入区域性油气运载层后从高势区向低势区汇集的路线。这些输导介质与断裂这一垂向运移通道一起构成了珠一坳陷及白云北坡—番禺低隆起区油气运移的复合输导体[29,35]。文昌组、恩平组烃源岩生成的油气侧向运移进入陆相三角洲砂体中,如果遇到良好的储盖组合,且圈闭性好,则可在陆相地层中形成“自生自储”型油气藏;如果遇到开启的断裂,则会顺断裂进入区域性盖层(即湖(海)泛泥岩)下的三角洲砂体输导层后向低势区运移,通过断层与砂体的耦合,层层爬高、逐级爬升甚至长距离运移进入上部更年轻的输导层系中。其中,该区最重要的油气侧向运移介质当属最大海泛泥岩MFS18.5界面下的广覆式连片分布的三角洲砂体,在构造脊背景下油气沿断层、砂体呈“断+砂”接力式纵、横向输导。例如,珠一坳陷惠州凹陷文昌组生成的油气沿该输导体系长距离运移至东沙隆起的碳酸盐岩储集体中而形成油气藏(图6);白云凹陷的天然气沿该输导体系长距离运移至30～50 km以外的隆起区而形成天然气田群(图7)。探井资料显示,MFS18.5层之下砂岩有机包裹体丰度较高,证实油气以MFS18.5泥岩层为顶板沿其下叠合连片的三角洲砂岩展开中长距离的侧向运移。

图6 珠一坳陷—东沙隆起区油气成藏模式图

2)底辟+断裂+砂体复合输导系统。这一复合输导体系由流体底辟、断裂及砂体输导介质组成,主要发育在珠二坳陷白云凹陷中心区域(图7)。流体底辟主要表现为地震反射剖面上的模糊带,研究认为这种模糊带是白云凹陷中心存在高地温和超压造成流体释放的表现,与之伴生的亮点反映其是天然气垂向运移的输导通道[36-38],晚期断裂活化阶段(10.5～5.0 Ma的东沙运动)沟通了天然气垂向运移通道,烃源岩层系生成的油气沿底辟+断裂+砂体复合输导体系垂向运移,进入深水盆底扇或海相三角洲等储集体中聚集成藏。

3.3 晚期构造活动控制油气复式聚集

珠江口盆地(东部)油、气均呈复式聚集特征[29],表现为同一油气田油气藏类型多样、含油层段垂向叠置(从古近系到新近系均有分布),同一构造带上油气成群成带分布。研究认为,造成油气复式聚集的最重要因素是晚期构造活动。

一方面,晚期构造活动阶段是珠江口盆地主要的圈闭形成期和定型期。该区晚期构造活动发育NWW向、EW向和NEE向等3组断裂,其中一部分继承性发育的断裂活动使早期形成的圈闭面积和幅度扩大,并且在早期圈闭之上的浅层形成逆牵引构造或翘倾构造,造成圈闭的垂向叠置;同时,受3组方向断裂的作用也在新近系中形成了一系列类型多样、横向连片的新圈闭。

另一方面,晚期断裂活动与主生排烃期的匹配控制了珠江口盆地的油气成藏(图8)。烃源岩的热演化模拟结果表明,文昌组、恩平组、珠海组烃源岩的生排烃是一个连续的过程:盆地北部珠一坳陷文昌组烃源岩的排烃期在距今18.5 Ma以来,恩平组烃源岩排烃期在距今10.2 Ma以来;盆地南部白云主凹文昌组烃源岩的排烃期在距今23.8 Ma以来,恩平组烃源岩的排烃期在距今16 Ma以来,渐新统珠海组烃源岩的排烃期在距今5 Ma以来。流体包裹体和40Ar-39Ar定年结果[39-46]显示:该区古近系中油气藏的关键成藏期推测是在23.8～10.2 Ma和10.2～0 Ma两个阶段;海相地层中油气藏的成藏关键期为10.2～0 Ma。晚期构造活动(东沙运动, 10.5～5 Ma)引起的一系列断裂活动在油气成藏过程中起到两方面的作用:对古油藏起到调整、改造、再充注的作用;活化断裂体系沟通古近系文昌组、恩平组烃源岩和珠海组—珠江组海相大型富砂三角洲体,形成油气纵、横向高效复合输导体系。

此外,珠江口盆地(东部)无论是凸起带还是斜坡带上发现的油气藏,其展布方位大体上与晚期断裂的走向一致。因3组晚期断裂的活动强度不同,表现为NWW向＞EW向＞NEE向,且在区域NWW方向的挤压下,NWW向断裂属张扭性、EW向断裂属压扭性,而NEE向断裂属压性。从断面力学性质对其封闭性的影响角度来分析,珠一坳陷晚期活动的NWW向断裂的开启性最好,在断裂活动期及静止期的较长时期内均为油气运移的良好通道,而NEE向和EW向断裂在断裂活动期具有一定的开启性,但静止期具有较好的封闭性,容易在深层形成古近系油气藏[47]。

图7 白云凹陷—番禺低隆起区油气成藏模式图

图8 珠江口盆地(东部)油气成藏关键时刻图

4 下一步勘探策略

珠江口盆地(东部)油气勘探已30多年,以珠海组和珠江组为勘探对象的黄金成藏组合,勘探类型单一,大型构造圈闭先后钻探完毕。随着该区已开发老油田陆续进入生产高含水期,产量递减快,储量替补难以为继,面向新领域(新层系、新类型)、新区的勘探转型迫在眉睫。勘探实践证实,本区油气成藏与富烃凹(洼)陷密切相关,所以下一步的勘探工作重点依然是“围绕富烃凹(洼)陷、寻找大中型油气田”,在已证实的富烃凹(洼)陷坚持以复式油气勘探理念为指导,实现二级构造带立体式饱和勘探,即中浅层与深层、构造与地层岩性、常规与非常规并重;在未证实的地区加大研究工作力度,并积极探索新区以寻找潜在的富烃凹(洼)陷,实现储量的快速增长。

4.1 深挖富烃凹陷的勘探潜力

珠一坳陷的惠州凹陷西部、陆丰凹陷南部、西江凹陷番禺4洼和恩平凹陷恩平17洼以及珠二坳陷白云北坡—番禺低隆起等富油气区是已发现大量油气田的勘探成熟区,油气成藏条件已得到证实,又有大量的生产设施,勘探开发成本较低。因此,深挖已证实富烃凹陷的勘探潜力,是珠江口盆地(东部)下一步储量增长的重要方向。

4.1.1加强勘探成熟区的滚动勘探

珠一坳陷原油成熟区目前有20多个油气田在生产,充分利用现有油田生产设施,在装置周围开展滚动勘探,可进一步挖掘剩余目标的勘探潜力。例如,西江30-2、惠州26-3、惠州19-2、惠州19-3、惠州21-1和惠州32-2油田生产设施周边发育近30个有利目标,构造圈闭居多,尽管规模都不大,但一旦获得发现,就可以联合开发;惠州19-1油田原油地质储量只有232万m3,但其依托惠州19-2油田生产设施已成功开发,取得了较好的经济效益。

珠二坳陷白云凹陷北坡、荔湾流花天然气区的成藏条件极为有利,也已有诸多商业发现及含气构造,现已建成多套天然气生产设施,大大降低了该区勘探的经济门槛,也是开展滚动勘探的现实区域。例如,在白云凹陷及其北坡已发现气田的周边地区寻找构造型和构造岩性复合圈闭,围绕番禺30-1、荔湾3-1、流花29-1等气田开展滚动勘探,充分利用该地区现成的管线设施,以珠江组沉积早期发育的陆架边缘三角洲、陆坡深水重力流水道、深水扇体等为勘探主要目的层,寻找各类圈闭,快速评价,增储挖潜。

另一方面,精细评价已证实的富含油气二级构造带,通过类比研究在富烃凹陷寻找新的可能富含油的二级构造带。类比分析结果显示,陆丰凹陷LF14断裂构造带和惠州凹陷HZ20走滑断裂构造带均位于富烃凹陷内,且油气运移与储盖条件优越,这2个构造带上的一大批构造受断裂切割变得相对复杂,通过加强对断裂活动与断层封堵性的研究,有望发现一批油气藏。在LF14断裂构造带上新钻探的LF8-1-1井钻遇了8个油层总厚47.6 m,揭示了该构造带良好的勘探潜力。

除此之外,勘探成熟区还有一系列构造带尚待研究落实,借助高分辨率地震资料采集处理以及高精度的地震资料解释、合理的时深转换方法,仍有机会找到一批有一定规模的构造圈闭。例如,EP18断裂背斜构造带、PY4中央隆起构造带都有望向东延拓;惠南-东沙隆起以及白云北坡珠江组下部的砂岩储层因受上覆灰岩厚度及水深变化的影响,构造难以落实,有望通过叠前深度偏移处理和合理的时深转换方法落实和发现一批新构造。

4.1.2加快富烃凹陷的新领域勘探

惠西南复式油气藏勘探初现油气连片分布,因此,在成熟勘探区除了传统层系的构造圈闭勘探外,更重要的是利用复式油气藏理念探索新的勘探领域,开辟新的勘探层系,如地层岩性圈闭勘探领域、古近系勘探领域、浅层勘探领域、古潜山勘探领域等,这是下一步储量增长的突破点。

1)地层岩性圈闭勘探。古珠江三角洲发育时间长,进退摆动频繁,叠合面积范围广,为珠江口盆地(东部)新近系岩性圈闭的发育及高产能提供了良好的条件。勘探实践表明,地层岩性圈闭识别及油气充注条件分析是制约勘探成功的关键因素。目前,该区应针对陆架区三角洲前缘带和坡折区开展不同类型的岩性地层圈闭勘探,其中陆架区以三角洲前缘砂体上倾尖灭的岩性圈闭为主,而坡折区以陆架边缘三角洲、斜坡扇和盆底扇等沉积体系形成的地层超覆圈闭、砂体尖灭岩性圈闭为主。此外,岩性地层圈闭勘探应紧紧围绕古近系富生烃洼陷周边的有利二级构造带或者有利油气运聚单元开展,良好的油气输导体系是中浅层地层岩性圈闭成藏的先决条件。

以惠州凹陷南部与白云北坡为代表,分别发育了陆架和陆坡区各具特色的多种类型的地层岩性圈闭,是新领域突破口。HZ21-1W地层岩性圈闭K22含油面积22.3 km2,新增原油三级储量超1 000万m3,钻探结果坚定了地层岩性圈闭勘探的信心。近期应选择惠州凹陷南缘区作为突破重点,主要包括三角洲与碳酸盐岩之间陆架砂脊发育的岩性圈闭有利区、东沙隆起北缘倾没端上的古珠江三角洲前缘砂上倾尖灭岩性圈闭有利区、HZ25地层岩性复式圈闭带、XJ24潜山断裂构造带浅层的三角洲朵叶体与构造叠合区以及白云北坡21 Ma陆架坡折带控制区发育的大型地层岩性圈闭。

2)古近系勘探。目前珠江口盆地(东部)勘探主要层系集中在上组合的渐新统—中新统,多为背斜型油气藏,而烃源层所在的下组合(始新统)中已见到大量油气显示,近期也有少量的商业性发现:有66口井钻遇恩平组,获得了5个油气发现(惠州19-1、陆丰13-1油田(已开发)和3个含油构造);有15口井钻遇文昌组,大部分位于构造高部位,在HZ25转换带有2个油气发现(惠州25-7、惠州25-4油田),在LF14断裂背斜构造带发现了陆丰8-1含油构造。随着勘探的推进和研究的深入,古近系具有邻近烃源灶、油气早期近距离运聚成藏的优越条件已被揭示。珠江口盆地(东部)油气产量要再上新台阶,探索新领域势在必行,下组合古近系将成为新一轮勘探的重点领域。下一步古近系勘探应遵循“装置优先、先浅后深、先甜后苦”的原则:其一,惠州油区有诸多生产设施,如西江30-2、西江24-3、惠州26-3油田等,且在这些装置周边发育多个有利的大型的古近系圈闭,借助已有的生产装置,探索古近系深层目标,可有效降低勘探成本。其二,古近系埋深跨度较大,既有小于3 500 m的常规勘探层系,亦有3 500～5 000 m的深层勘探层系,还有大于5 000 m的超深层勘探层系,考虑到勘探风险与投入的关系,应按照由浅入深、立体勘探的思路来开展工作。其三,深层勘探储层为陆相沉积,储层相变快,宜采用从“甜点”入手,以中高产层带动低产层的开发、逐次扩大战果的方式。近期应重点抓好以下6个古近系二级构造带的地质评价:EP18断裂背斜构造带、PY4-PY5背斜构造带、XJ24潜山断裂构造带、惠南断裂复合圈闭带、HZ21潜山披覆构造带、LF13断裂背斜构造带。此外,针对深层古近系勘探,应加强层序地层-沉积体系-储集砂体-有利储集体(甜点)评价,开展有利储层的地震成像识别及预测技术研究,进行地震、钻井、测井、完井、测试等方面的联合攻关,建立一套识别油层、保护和解放油层的工艺技术和方法。

3)浅层勘探。珠江口盆地(东部)浅层是指相对埋藏较浅的韩江组和粤海组,该区浅层油气显示极为丰富。对于珠一坳陷,浅层油气主要集中在番禺4洼、恩平凹陷、惠州凹陷西部等地区,其中PY10-4、PY10-4W、PY2-1E和XJ23-2等4个圈闭预测油气资源量合计约3 000万m3。对于珠二坳陷,浅层气从白云北坡至白云凹陷中央底辟带都有广泛分布,如LH19-3构造。该区浅层油气之所以成藏,是由于后期持续海进,海岸线逐渐向北推进,使得好的储盖组合由南向北有由深向浅的变化趋势,而东沙运动形成的晚期断裂活动一直延续到5 Ma(甚至更晚),有利于浅层圈闭的形成和发育,也沟通了油源。因此,加强油气充注与圈闭形成条件的匹配研究,在浅层古珠江三角洲的主体分布范围(如西江凹陷、恩平凹陷、惠州凹陷西部地区及白云凹陷)发育优越的储盖组合的部位有望找到更多的浅层成藏带。

4)古潜山勘探。据统计,珠一坳陷目前共有古潜山圈闭132个,其中惠州凹陷古潜山圈闭数量最多,占到珠一坳陷的75%。HZ21-1古潜山已有井钻遇,其预测油气资源量近1亿m3,以HZ21-1古潜山为突破口有望带动整个HZ21潜山构造带的勘探突破。该区带古潜山在纵向上具有明显的分带性,潜山风化带及裂缝是良好的油气储集体,风化带之下的基岩储集物性相对变差,因此勘探过程中需要强化有利储层的地震成像品质及储层预测技术研究。

4.2 推动新区勘探进程

新区突破是实现未来地区储量快速增长的重要途径。珠江口盆地(东部)仍有很多地区的勘探程度较低,新区拓展将大有可为。

4.2.1积极推动已证实生烃凹(洼)陷勘探

珠江口盆地(东部)西江北、惠南、惠北、陆丰北、开平凹陷、白云西、荔湾凹陷等多个区域虽然尚没有商业油气发现,但其生烃潜力已被钻井所证实。例如,西江北的生烃潜力已被XJ34-3、PY3-1等含油构造所证实;惠北半地堑的HZ9-2构造是珠江口盆地第一个被钻井证实的以恩平组为主要烃源岩的含油构造;HZ23-2构造深层解释含油层段超过100 m,近期钻探的HZ22-2-1井揭示油层毛厚达56 m,证实了惠州凹陷南部的生烃潜力;KP11-1构造在古近系珠海组和恩平组共钻遇油层5层,净厚度为21.68 m,不仅证实了开平凹陷的生烃潜力,也打开了开平凹陷含油气区的新局面;白云西凹的PY25-2构造钻井揭示油层5层、总厚度12.7 m,气层1层、厚度2.8 m;荔湾凹陷LW21-1构造钻井揭示含气层6层,因大量CO2充注导致勘探失利,但依然发现了烃类气三级地质储量约200亿m3,证实了荔湾凹陷具备良好的生烃能力,同时该区发育珠海组陆架坡折带之下的优质深水扇储层。因此,加强对这些凹陷的结构样式、沉积充填和成藏条件等综合研究,评价这些凹(洼)陷的资源潜力,寻找油气优势运移指向上的有利二级构造带,选择有利目标实施钻探,有望使这些生烃凹(洼)陷变成富生烃凹(洼)陷,成为珠江口盆地(东部)油气勘探的接替战场。

4.2.2不断探索潜在生烃凹陷勘探

珠江口盆地(东部)勘探程度不均衡,有些区域探井极少,尚未见任何油气显示,有些探区至今未有钻井,油气地质条件不清,如恩平北半地堑、韩江凹陷(以韩江三角洲为物源)、潮汕坳陷(以中生代沉积为主)、中央隆起带和北部隆起带上发育的一批残留洼陷(如番禺27洼、番禺24洼、惠州35洼等)以及南部超深水区。近年来通过地震和重磁资料的普查,在洋陆过渡带上发育的一些凹陷初现原形,如兴宁、靖海、鹤山、长昌(东)等凹陷,规模较大,部分具有中生代与新生代盆地叠合的特征,由于超深水区洋壳强烈减薄、地温梯度较高,其成盆地质特征非常特殊。因此,加强对这些勘探远景区凹陷的综合评价,通过与南海周边盆地的类比分析,认识其油气成藏地质条件,分析其勘探潜力,优选有一定勘探潜力的凹陷适时推进科探井上钻,找出潜在的富生烃凹(洼)陷,是下一步需要积极推动的一项重要工作。

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Hydrocarbon geology,accumulation pattern and the next exploration strategy in the eastern Pearl River Mouth basin

Shi Hesheng He Min Zhang Lili Yu Qiuhua Pang Xiong Zhong Zhihong Liu Lihua
(Shenzhen Branch of CNOOC Ltd.,Guangdong,518067)

In the eastern Pearl River Mouth basin, the regional tectonic evolution from the early riftting to the late depressing has resulted in a dual configuration of basin,the sedimentary sequence from the early nonmarine facies to the late marine facies has formed various assemblies of sedimentary facies,and the southward gradual thinning of the crust has led to an uneven thermal evolution in multiple depressed zones.In this distinct geological background,several sets of source rocks developed during multiple episodes of basin forming,two reservoir-seal combinations of nonmarine and marine facies formed in the riftting and depressing stage respectively,and various types of composite traps occurred due to multiple tectonic events,resulting in a hydrocarbon distribution of“north oil and south gas”around the rich hydrocarbon-generation sags(subsags)and a type of composite accumulation in the second-order structural belts.According to a comprehensive study, it could be considered that the oil and gas distribution in the region is controlled by the hydrocarbon-generation sags(subsags),the areal zonation of hydrocarbon distribution results from the differences in source rocks and their thermal evolution,and the composite accumulation of hydrocarbon is caused by a compound system of migration and the late tectonic movements.Based on the hydrocarbon distribution and accumulation pattern,the next exploration should be deployed around the rich hydrocarbon-generation sags (subsags).For the proven sags(subsags),the conception of duplex exploration should be kept as a guide,in order to achieve the three-dimensional and saturated exploration in the second-order structural belts.For the potential sags(subsags),it is needed to start from the regional geological study,evaluate systematically their hydrocarbon resources,select the best second-order structural belts and make the exploration breakthrough in new areas.

the eastern Pearl River Mouth basin; hydrocarbon geology;hydrocarbon accumulation pattern;composite accumulation;three-dimensional and saturated exploration;new area breakthrough

2014-04-14改回日期:2014-04-30

(编辑:崔护社 周雯雯)

*“十二五”国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”子课题“南海东部海域已证实的富生烃凹陷评价及新领域勘探方向(编号: 2011ZX05023-001-006)”、“十二五”国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”子课题“南海北部深水区储层识别技术与评价(编号: 2011ZX05025-003)”部分研究成果。

施和生,男,教授级高级工程师,博士,现任中海石油(中国)有限公司深圳分公司地质总师,长期从事石油地质与油气勘探开发工作。地址:广东省深圳市南山区蛇口工业二路1号海洋石油大厦B座(邮编:518067)。电话:0755-26022568。E-mail:shihsh@cnooc.com.cn。