油气勘探“源-汇-聚”评价体系及其应用——以珠江口盆地珠一坳陷为例

施和生

(中国海洋石油有限公司勘探部 北京 100010)

施和生.油气勘探“源-汇-聚”评价体系及其应用——以珠江口盆地珠一坳陷为例［J］.中国海上油气，2015，27(5)：1-12.

海上油气勘探与陆上不同，具有成本高、风险大的特点。由于受到技术和开采成本的限制，海上油田在油气勘探类型(地层岩性、低孔低渗、致密油气)与勘探层系(深层、超深层)方面均有别于陆上油田。珠江口盆地勘探前期一直是以寻找中浅层的构造圈闭为主，根据识别的圈闭，评价周边的地质条件，再决定是否钻探；然而，随着勘探程度的加深，这种单一的圈闭类型、单一的勘探层系严重制约了该盆地的勘探进程，有必要及时转变勘探思路。近期笔者提出了在珠江口盆地开展“复式油气藏”勘探的思路［1］，其目的是寻找“复式油气聚集带”［2-3］，实施立体饱和勘探。

开展“复式油气藏”勘探，需要精准地把握本地区油气成藏最关键的控制因素，才能弄清油气成藏规律，明确勘探主攻方向。国内已形成众多的油气勘探理论与经验，如源控论［4］、构造脊聚油［5］、源-盖共控论［6］、复式输导与网毯式成藏体系［7］、满凹含油［8］、多元控油和相势控藏［9］等，而且针对复杂的叠合盆地又提出了“保存系统”［10］、“油气动态富集理论”［11］、“临界控藏”及“要素匹配-过程叠加”［12］等，这些都对海上油气勘探具有借鉴意义。

南海北部大陆边缘的珠江口盆地是下断上坳、先陆后海的新生代盆地，烃源岩仅发育于断陷期古近系，油气分布模式具有下生上储和自生自储2种类型［1］。由于珠江口盆地这些独特的地质条件，导致油气呈现分带差异聚集的特征，综合分析认为是由于洼陷间烃源岩品质及规模的差异性、油气运移方向与汇聚强度的差异性及聚集单元内二级构造带的样式和位置的差异性造成的［1，13］。本文根据珠江口盆地的油气成藏规律，结合前人的成藏理论，提出了断坳叠合盆地“源-汇-聚”的评价体系。该评价体系是从差异性明显的“源”、“汇”、“聚”出发［1］，采取区域—区带—目标逐级评价，其目的在于客观评价系统内油气的资源潜力、预测油气藏的分布及其规模，是在现有地震资料品质和勘探程度下为快速寻找有利勘探目标、提高勘探成功率归纳出的一套行之有效的评价体系。

1 “源-汇-聚”评价体系

“源-汇-聚”评价体系是一个系统评价油气生成、运移和聚集成藏的综合体系，其中“源”(烃源)即指“烃源灶”，“汇”(运汇)即指“成藏动力及过程”，“聚”(聚集)即指“油气成藏的场所及规模”。该评价体系是由烃源单元、运汇单元和聚集单元3个评价单元复合而成的完整评价体系，可以概括为“三定”，即“源定区、汇定向、聚定带”(图1)，即在“源控论”的基础上，以油气运移过程中的汇聚流势为研究主线，结合二级构造带及其圈闭的评价，形成系统的生、运、聚跟踪式油气定量评价流程和一套实用评价体系，其主要涵义是在落实富生烃洼陷的基础上正确划分油气运汇单元，沿着油气运汇优势方向确定有利二级构造带，在二级构造带整体解剖的基础上优选构造带上可供钻探的目标。

1.1 烃源单元

烃源单元是指裂陷期各级负向构造单元(凹陷、半地堑、洼陷)内烃源岩的类型、规模及生排烃量，主要评价烃源岩类型与发育规模以及热演化史和生排烃效率等。通过计算烃源单元油气资源量大小，可以划分烃源单元的贫富级别，这是研究沉积盆地内油气不均匀分布的物质基础。以珠江口盆地珠一坳陷为例，对同一套烃源岩而言，各凹(洼)陷的热演化史和构造演化史差别不大，控制其油气资源潜力的因素主要与烃源岩的品质和规模的差异性有关［1］。烃源单元内部有效烃源灶的大小及生排烃量的大小决定了周边油气成藏的规模、分布范围、资源潜力和圈闭的含油气性。裂陷结构的级别及规模是烃源单元划分的主要依据，评价过程中根据负向结构单元可将烃源单元从大到小分为三级：凹陷级源(命名源区I)、半地堑级源(命名源区IA)和洼陷级源(命名源区IA1)。凹陷由一个或多个半地堑(地堑)组成，半地堑级源区内也可以包含一个或多个洼陷。另外，裂陷结构控制了断陷期的沉积充填(包括层序构成、物源体系、砂体性质、水系及其富营养程度和湖底的氧化还原条件)，从而决定了烃源单元内的资源潜力。所以，分别进行凹陷-半地堑-洼陷的三级地质评价及资源量定量评价，最终落实富生烃洼陷，是整个评价体系的出发点［1，14］。

1.1.1 烃源单元的划分

古近系是珠江口盆地烃源岩的发育层系，在前古近纪基底属性和先存断裂控制凹陷结构［15］的基础上，受多期构造运动的影响，发育了多套断裂系统，形成了不同级别的正向构造单元(隆起、凸起或低凸起、二级构造带)和负向构造单元(凹陷、半地堑和洼陷)。珠江口盆地的构造及演化决定了古近纪珠一坳陷古地貌起伏大，易形成凹中有堑、堑中有洼、大凹套小洼、凹凸相间的构造格局［14-15］，各级负向构造单元之间烃源岩发育规模差异巨大、贫富不均，珠一坳陷控制油气资源量的烃源单元主要体现在洼陷一级，因此，不能仅以单一的凹陷级别来评价富烃单元［16-18］。根据珠江口盆地地质特征，对烃源单元进行三级(凹陷、半地堑和洼陷)精细划分，可以更精细和准确地描述烃源单元不同级别的贫富差异(图2)。在凹陷与洼陷两级负向构造单元之间增加一个半地堑构造单元的主要原因是：在对烃源发育贡献作用大的裂陷期，凹陷由一系列的半地堑组成，不同半地堑烃源岩的分布特征及富集程度差异明显。半地堑的组合样式在珠一坳陷平面上表现为2种：一种是简单半地堑组合，由同向主断裂控制的多个洼陷串联、斜列或并联在一起组合成一个统一的断陷区，如恩平中半地堑(图2，a—a＇)；另一种是复式半地堑组合，由多条相对倾斜或同向且至少含2条相对倾斜的主断裂控制多个洼陷，通过多种方式组合成一个统一的断陷区，属多控多洼结构，西江凹陷、惠州凹陷和陆丰凹陷内的半地堑均属此类型(图2，b—b＇)。总之，半地堑的结构控制了内部洼陷的展布和烃源岩的贫富，简单半地堑呈现一断控一洼、一断控多洼格局，而复杂半地堑则呈现多断控一洼、多断控多洼格局。由于珠江口盆地先断后坳的盆地结构、断陷层自生自储、坳陷层下生上储的石油地质特点，断陷层内的烃源岩分布及规模对坳陷层的油气成藏也具有明显的控制作用，故本文烃源单元的划分综合考虑了断陷层发育时期的断陷盆地结构和坳陷层发育时期的断坳叠合盆地结构这2种情况。

图1 “源-汇-聚”评价体系概念模式图Fig.1 Conceptualmodel of“source-m igration-accumulation”evaluation system

1.1.2 烃源单元的资源潜力

图2 珠一坳陷烃源单元划分图(不含韩江凹陷)Fig.2 Division of source unit in Zhu I depression(not including Hanjiang sag)

图3 珠一坳陷文昌组沉积充填与烃源单元资源潜力分布图Fig.3 Sedimentary filling and resource potential distribution of source unit for W enchang Formation in Zhu I depression

构造-层序的时空演化序列影响了烃源单元的充填类型(图3、表1)，直接关系到烃源单元的资源潜力。对于凹陷级烃源单元而言，烃源岩主要发育于断陷期主控边界断裂的下降盘与断裂走向一致的中深湖相沉积物中，边界断层的活动速率越大，沉降空间越大，烃源岩发育的体积越大；对于半地堑级烃源单元而言，半地堑间断隆联控的组合形式多样，不同转换带物源入口的差异［19］造成不同类型半地堑的内部层序充填样式的多样性，进而导致烃源体组合形态的千差万别(图3a、b)，因此刻画半地堑烃源单元的形态和形成背景是了解烃源资源潜力的有效途径；对于洼陷级烃源单元而言，不同洼陷烃源岩生排烃效率和演化时间序列存在明显差异，要聚焦优质烃源岩，准确估算洼陷级烃源单元的资源潜力尤为重要［20］。整体上，需要从凹陷-半地堑-洼陷对烃源体类型、规模、产状等方面进行逐级定量精细刻画，最终落实到烃源岩发育时生烃洼陷的残留面积、残留厚度及沉积微相，利用烃源单元的生烃强度或生烃量综合反映烃源单元的资源潜力［1］。根据计算的平均生烃强度和生烃量［1，14］，可以判别珠一坳陷不同烃源单元内油气资源的贫富差异：凹陷级别评价的结果为惠州凹陷＞西江凹陷＞恩平凹陷＞陆丰凹陷；半地堑级别评价的结果为惠西半地堑＞恩平中半地堑＞西江北半地堑＞惠南半地堑、惠北半地堑＞陆丰南半地堑＞西江南半地堑＞陆丰北半地堑＞西江东半地堑＞恩平北半地堑；至于洼陷级别的评价结果，不同洼陷的文昌组生烃潜力差别更大，大量的油气资源集中在部分富洼之中(图3c)。

表1 珠一坳陷不同级别烃源单元资源潜力评价表Table 1 Resource potential evaluation of each source unit in Zhu I depression

1.2 运汇单元

运汇单元是指以分割槽和油气运移所至的最远边界(控洼断裂、二级构造带等)为围限［21］，油气从烃源灶排出后沿输导体运移至聚集带所波及的整个地质体，包括油气运移的流线型式、流线方向、流体势及运汇强度等要素。运汇单元内油气运移方向和运汇强度是导致盆地内油气不均匀分布的另一个主控因素。油气的运汇过程发生在油气大规模聚集成藏时期，通过输导体来完成；正确划分油气运汇单元、合理计算运汇单元内的油气资源量、落实油气主要运汇方向及运汇强度是“源-汇-聚”评价体系的重点，也是提高勘探成功率的关键。

1.2.1 运汇单元的划分

运汇单元的划分是以流体势分析为基础，是将层序地层、构造演化、砂岩输导体展布、活化断裂体系和油气成藏期次等因素相结合进行的。运汇单元与前人提出的运聚单元［21-23］既有相似之处又有所不同(图1)，相似之处在于两者都考虑了运移分割槽和流体势；不同之处在于运聚单元包含了油气的运移和聚集2个方面，运汇单元考虑油气的运和汇的过程，而把聚作为构造单元单独考虑(即后文的聚集单元)，以烃源单元为起点，以聚集单元的二级构造带和圈闭为终点，讨论油气在两者之间运和汇的全过程。同一运汇单元可以包含一个或多个二级构造带，同一个二级构造带的不同部位及其圈闭也可能分属不同的运汇单元。运汇单元的具体划分是以相同级别烃源单元内的分割槽(流体势的最高点)和油气运移波及范围内最外围的构造带或构造高点为边界(流体势的相对低点)，如果运移过程中受边界大断层阻挡，就以边界大断层为界。需要强调的是，由于不同地质历史时期的流体势场特征具有一定差异，所以在划分油气运汇单元时，须根据油气成藏关键时刻运载层内古流体势场图和烃源灶的形态，确定相应时期的油气运汇单元边界，其中如何厘清运汇期次及时限是划分油气运汇单元的首要任务。珠一坳陷断陷层和坳陷层运汇单元有所不同，断陷层发现的油气多为自生自储型，运汇单元的划分主要受洼陷(断面)分隔槽和地层产状的控制，运汇单元内的烃源岩侧向输导近源供烃；坳陷层发现的油气为下生上储型，相对于断陷层而言油气运移发生了二次分配，运汇单元的划分主要受地层的顶面形态和垂向油源断裂的影响，运汇单元内的烃源灶范围也发生变化(图1)。坳陷层和断陷层运汇单元的边界在构造继承性发育的地区保持一致，在非继承性发育的地区则表现出多样性。目前运汇单元的划分主要采用地层产状结合盆地模拟的方法，利用油气运聚模拟能够较好地落实油气运汇范围，应用较为普遍的有Petromod、Trinity和PRA等盆模软件(如图4展现的是陆丰南半地堑T50和T80两个目的层在5 Ma左右的三维油气运汇图)。通过将运汇单元研究成果与烃源单元研究成果相结合，可以落实油气运移方向与汇聚强度，限定油气成藏关键时刻，为寻找复式油气聚集带奠定基础。

1.2.2 运汇单元的资源潜力

油气的运汇方向及强度与烃源体和流体输导体系(构造应力场、流体势、断面形态特征及其与输导层的产状) 三维格架关系［1，13，21，24］控制了运汇单元内油气分布和规模。珠一坳陷的优势运移方向及运汇强度可以分成以下4种情况：①沿烃源灶上倾方向的鼻状倾没端高效汇聚(图5a)，如新近系惠州26潜山披覆构造带上的油田群。②沿相对高孔渗高速通道(构造脊)的长距离高效汇聚(图5b)，如流花油田群。③沿顺向断层和砂体高效汇聚，表现出2种类型，第1种是断层走向与烃源灶分割槽平行，受断层封堵，在构造高点高效汇聚、差异富集(图5c1)，如惠州26-2、惠州26-3油藏；第2种是断层走向与烃源灶分割槽垂直，油气沿斜坡在砂体和断层面侧向复合输导下，在构造高部位汇聚成藏(图5c2)，如恩平油田群、番禺4洼油田群。④沿砂体侧向运移的油气受反向断层遮挡，在断层上升盘的翘倾半背斜中富集成藏，油气充满度高(图5d)，如番禺-流花油气田群［25］。总的来看，分割槽一侧烃源灶运移的量越大，运移的方向越集中，与之接触地层面内的圈闭条件越好，越容易汇聚。

图4 陆丰南半地堑运汇单元划分与油气聚集图Fig.4 Division ofm igration unit w ith oil accumulation in southern Lufeng half-graben

运汇单元的资源潜力可用运汇量(即指各个运汇单元内有效烃源岩沿运汇方向运移的资源量)来表征。不同运汇单元有效烃源岩的规模和排烃效率存在差异，从而造成不同运汇单元的运汇强度和资源丰度的差异［1］。运汇强度的大小主要由油气优势运汇方向决定，且与油气优势运汇方向和油气运移过程中势能变化的大小、油气运移流线型式密切相关。按充注强度从大到小可将运汇流划分为汇聚流、平行流和发散流，其中运汇单元中汇聚流一般为油气聚集最为有利的型式(图4、5)。

图5 运汇单元高效运移模式图Fig.5 Efficientm igration model for m igration unit

1.3 聚集单元

聚集单元包括二级构造带及其圈闭。聚集单元与聚集带类似，是指成因联系紧密、演化相近、油气源相同、受相同地质因素控制的若干横向连片、垂向叠合的油气田(藏)的组合体［26］。受海上油气勘探开发成本所限，目前讨论的珠江口盆地勘探中聚集单元主要是受浮力控制的油气聚集正向构造单元——二级构造带及其圈闭。不同的二级构造带样式发育于不同构造部位，其油气富集程度差异明显(二级构造带走向与烃源灶长轴平行有利于油气的捕获，两者距离越近越优越)；不同的二级构造带样式具有不同的圈闭类型(地层岩性圈闭、断层圈闭和披覆背斜等)及其组合，各类圈闭横向连片、垂向叠合、类型多样，成群成带分布［1］。总之，有利的聚集单元决定了勘探目标整体的含油气性与油气富集程度，位于油气主要运移通道上的二级构造带及其圈闭更有利于油气的捕获和大量聚集；同时，油气聚集规模也受制于圈闭自身的地质条件。

1.3.1 聚集单元的划分

聚集单元的划分要从解剖坳陷的结构入手：根据结构内的构造样式划分二级构造带，并在二级构造带内部寻找具有成因联系和相同演化历史的一系列位置相邻的呈带状展布的局部构造组合。从二级构造带的成因出发，根据 Harding和 Lowell［27］构造样式分类方案，将珠一坳陷古近系划分为8种类型(共38个二级构造带)［1］。这些二级构造带发育在坳陷的不同部位而形成多种类型的圈闭(图6)：凸起带上发育披覆背斜、翘倾半背斜、翘倾断块构造带；陡坡带在边界断层的下降盘通常会发生一系列的次级断裂而形成断阶带，容易形成翘倾断块、鼻状隆起构造带，控凹断层为铲式或坡坪式时易在断层的下降盘形成逆牵引背斜构造带；洼陷带处于凹陷的洼槽区，挤压作用形成重力滑动构造带，洼槽区的翘倾活动形成翘倾断块，容易形成构造-地层-岩性等多种类型的复合圈闭构造带；缓坡带则容易形成披覆背斜、断背斜、地层超覆构造带；中央带由于构造抬升，若基岩遭受剥蚀，在其上部易形成潜山披覆背斜构造、断裂背斜构造带。此外，在部分古近系二级构造带发育的部位，在新近系中表现出一定的构造继承性，如潜山披覆构造带、鼻状隆起构造带等，容易形成垂向叠合的构造带和复式圈闭群。

1.3.2 聚集单元的资源潜力

地质相(构造相、沉积相、岩石相和岩石物理相)［28］决定了聚集单元内部聚集油气的能力大小。同时，聚集单元在运汇单元内所处的位置以及其内部二级构造带(圈闭)成藏条件的时空演化配置关系控制着聚集单元资源潜力的大小。二级构造带(圈闭)的类型多样，二级构造带(圈闭)的几何形态也千差万别。如果二级构造带(圈闭)的长轴与汇聚流的方向垂直，则二级构造带(圈闭)接触的汇聚量就越大，圈闭条件(圈闭形成的时间、断层侧封性能、储盖条件等)越好，汇油面积越大［29］，捕获的油气资源量也越大，所以这类聚集单元是区带勘探的首选突破口，即在优势运汇单元内选取成藏条件最佳的二级构造带，通过地质相研究和成藏时空配置分析，寻找该二级构造带上沉积相带好、位于主要运汇方向上、圈闭自身地质条件良好的勘探目标进行精细刻画与评价［30］，主要包括圈闭要素、圈闭成藏条件、圈闭地质资源量计算和风险程度评估等，开展目标排序和优选，提出勘探的首选目标。

图6 聚集单元划分剖面示意图Fig.6 Cross-section schematic for accumulation unit

2 “源-汇-聚”评价体系的评价流程

“源-汇-聚”评价体系是在珠江口盆地石油地质综合评价过程中逐步形成的，是基于成藏规律研究的勘探思想与方法体系，整合了“含油气系统评价”［31］、“成藏体系评价”［32］、“分带差异富集”［1］、“复式油气聚集带”［2-3］的评价思想，从“源”、“汇”、“聚”3 个成藏要素出发，以“源”为中心，进行凹陷、半地堑和洼陷三级定量评价，落实油气资源量，圈定富生烃洼陷；以“汇”为纽带，研究输导体系及运汇单元，分析油气运移的方向、动力、强度、途径和边界，确定油气主要去向，明确勘探重点区域；以“聚”为目的，开展二级构造带和圈闭综合评价，优选有利二级构造带并作整体解剖(条件优越的二级构造带有可能呈现满带含油现象［33］)，开展目标排序和优选。图7详细阐述了各评价单元(控制因素、评价要素的相对性，评价要素间的相互作用、时空配置对油气资源的控制等)和具体评价流程，其中资源潜力估算主要采用类比法、成因法、统计法等［30］。

图7 “源-汇-聚”评价体系流程图Fig.7 “Source-m igration-accumulation”composite evaluation system flow chart

3 勘探实践——以陆丰凹陷为例

以陆丰凹陷为例，应用“源-汇-聚”评价体系分析其成藏条件及资源潜力，优选有利勘探目标。

1)陆丰凹陷面积约6 458 km2，古近系文昌组和恩平组发育烃源岩，其中主力烃源岩文昌组TOC值为0.61% ～7.75%，有机质类型为II1—II2型，生烃潜力大，石油地质资源量超过6亿t。陆丰凹陷是已证实的富生烃凹陷，凹陷内发育3个复式半地堑和5个洼陷，根据生烃量及平均生烃强度(图3、表2)得出的半地堑级油气资源富集程度为陆丰南半地堑＞陆丰北半地堑＞陆丰东半地堑，洼陷级油气资源富集程度为陆丰13洼＞陆丰7洼＞陆丰15洼＞惠州5洼＞海丰33洼。

2)陆丰凹陷新生界基底最大埋深＜6 000 m，油气成藏动力以浮力为主，随晚期断裂活化(东沙运动，10 ～5 Ma［34］)影响，油气沿地层上倾方向通过断裂-砂体-不整合面运移。受分割槽和烃源灶形态的控制，在烃源灶短轴方向上油气以汇聚流或平行流运移，运汇强度大、汇油面积广，只要遇到好的聚集单元就优先充注；而在烃源灶长轴两端，油气以发散流运移，汇油面积小，即使有好的聚集单元也很难大规模充注。根据各运汇单元内的油气运汇量和运汇丰度，对陆丰凹陷内7个运汇单元进行排序，优选出好的I类运汇单元(表2)。

3)陆丰凹陷发育断裂背斜、潜山披覆、翘倾构造和斜坡等10个二级构造带，依据二级构造带距油源的距离和相对位置关系、流线的型式和方向、断裂的走向与发育程度、输导体系、圈闭条件及待发现油气资源潜力等要素进行综合排序(表2)，最终将源-汇-聚各要素综合评价结果进行叠合(图8)，选择富烃源单元、优势运汇单元和有利聚集单元的有利区带及目标进行优先勘探。以陆丰13断裂背斜构造带为例，在运汇单元的框架下对该构造带进行精细评价，先根据圈闭的位置、类型、规模和资源潜力对圈闭条件进行综合分类，再根据圈闭资源量和地质条件对其综合排序，预测有利勘探目标潜力，优选上钻目标。2014年在该构造带优选陆丰8-1和陆丰14-4两个有利目标实施钻探，其中LF8-1-1井在恩平组发现油层47.6 m/8层，获得探明+控制级原油地质储量超过500万m3；LF14-4-1d井在文昌组发现油层93.6 m/21层，获得探明+控制级原油地质储量超过2 000万m3，测试获得自喷日产量超200 m3的高产工业油流，突破了该地区古近系勘探的瓶颈，开拓了油气勘探新领域，真正意义上实现了满带含油、复式油气聚集的勘探成果。陆丰14-4等油田的发现，充分体现了“源-汇-聚”评价体系在现阶段珠江口盆地油气勘探中的实用性，提高了该地区油气勘探的商业成功率。

表2 陆丰凹陷“源-汇-聚”评价体系各单元综合评价表Table 2 Each unit com prehensive evaluation about“source-m igration-accumulation”in Lufeng sag

图8 陆丰凹陷主要目的层(T80)“源-汇-聚”要素综合评价叠合图Fig.8 Superim posed map about comprehensive evaluation of source-m igration-accumulation in target horizon(T80)of Lufeng sag

4 结束语

在油气“分带差异富集”思想的指导下，开展地质要素的研究和评价，可以采用“源-汇-聚”评价体系来快速寻找到有利勘探目标，显著提高勘探成功率。烃源单元评价可明确不同地区烃源岩的宏观分布及资源量大小，运汇单元评价可了解油气运移的主要方向及汇聚强度，聚集单元(有利的二级构造带及其圈闭)评价有助于确定勘探方向和优选上钻目标，从而实现高效勘探。应用实践表明，结合烃源单元、运汇单元的研究成果，系统深入开展二级构造带样式、圈闭类型和其他诸如储盖组合、油气保存条件等成藏要素的综合分析，完成有利二级构造带和目标两级评价，围绕富含油的二级构造带展开勘探，可收到事半功倍的效果。

致谢：本文撰写过程中得到了中海石油(中国)有限公司深圳分公司研究院朱俊章、余秋华、龙祖烈、张丽丽、舒誉、杜家元、张向涛、蓝倩、罗明等同事的大力帮助，在此一并致谢!

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