珠江口盆地文昌A凹陷中深层原油来源及成藏特征*

陆 江 周 刚 郑榕芬 陈亚兵 张 霞 尤 丽 吴杨瑜 徐守立 刘 才

(中海石油(中国)有限公司湛江分公司研究院 广东湛江 524057)

珠江口盆地文昌A凹陷中深层原油来源及成藏特征*

陆 江 周 刚 郑榕芬 陈亚兵 张 霞 尤 丽 吴杨瑜 徐守立 刘 才

(中海石油(中国)有限公司湛江分公司研究院 广东湛江 524057)

珠江口盆地文昌A凹陷近年钻探的W10-8构造首次在珠三南断裂下降盘中深层渐新统恩平组和珠海组获得潜在商业原油发现并测试获高产油流，改变了该地区长期以来以找古近系气藏为主的勘探局面。运用有机地球化学、流体包裹体地层学、储层沉积学等分析技术对该油藏进行系统剖析，结果表明：①钻获原油的地球化学特征在纵向上存在差异，油质总体较轻，密度(20℃)为0.776～0.817 g/cm3，为来自始新统文昌组和下渐新统恩平组烃源岩的双重混源；②珠三南断裂下降盘中深层圈闭紧邻文昌组和恩平组湖相优质烃源岩生烃中心，烃源供给充足，油气存在多期充注混合成藏；③渐新世珠三南断裂下降盘发育多期规模广、厚度大的扇三角洲储集体，且在埋深较大(>3 900 m)的情况下仍具有较好的储集物性，加大了文昌A凹陷有效储层埋深下限；④珠三南断裂及其派生断层有效沟通圈闭和烃源岩，在不同层系形成复式聚集成藏特征。这些研究成果证实了文昌A凹陷及周缘古近系具备油气运聚成藏的基本地质条件，揭示了渐新统可作为重要的原油勘探层系，从而开拓了该地区中深层找油新领域。

珠江口盆地；文昌A凹陷；中深层；原油勘探；原油来源；成藏特征

1 问题的提出

文昌A凹陷是珠江口盆地珠三坳陷最大的富烃凹陷，该凹陷已经历30多年的油气勘探，相继发现了W9-2、W9-3、W10-3、W10-2等气田或油气田，以及W9-6、W11-2、W5-1等多个含气构造(图1)，主要聚集层系为渐新统恩平组和珠海组[1-2]。以往对于文昌A凹陷中深层(始新统文昌组到渐新统恩平组和珠海组储盖组合)原油能否成藏一直存在争议[3-4]，但近年钻探的W10-8构造在下中新统珠江组及珠海组和恩平组发现了大套油气显示，并首次在珠三南断裂下降盘中深层珠海组和恩平组获得潜在商业原油发现，尤其是在珠海组三段钻遇了67.6 m的厚油层，且DST测试获日产超百m3高产油流，这标志着文昌A凹陷中深层原油勘探取得重大突破，改变了该凹陷一直以来以找气藏为主的勘探局面，开拓了文昌A凹陷及周缘中深层找油的新领域。然而，文昌A凹陷原油地球化学特征如何？原油来自哪套烃源岩？其运移途径及成藏规律怎样？这些问题引起了勘探家们的极大关注。为此，笔者通过对W10-8油气藏进行深入剖析，旨在揭示文昌A凹陷中深层原油来源及运聚成藏的基本特征，为指导该地区下一步勘探提供依据。

图1 珠江口盆地文昌A凹陷构造区划

2 原油特征及来源

2.1 原油物理化学性质

W10-8构造W10-8-1井珠海组三段及W10-8-2井珠江组二段的3个油样的分析结果显示，不同层系原油物理化学性质存在差异。W10-8-1井中深层珠海组原油较轻，密度(20℃)为0.776～0.805 g/cm3，而W10-8-2井浅层珠江组原油相对较重，密度(20℃)达0.817 g/cm3；凝固点总体较高，达12～24℃；运动黏度(50℃)普遍较小，仅为1.55～3.42 mm2/s；硫含量甚微，不到1%；含蜡量均较高，其中W10-8-1井珠海组原油含蜡量为2.74%～7.91%，W10-8-2井珠江组原油含蜡量高达11.70%；胶质+沥青质含量低，为0.84%～1.78%。这3个油样与文昌A凹陷其他井油样相比，其原油密度较大，含蜡量及胶质、沥青质含量均较高(表1)。

2.2 原油地球化学特征及来源

W10-8-1井珠海组原油全烃气相色谱呈单峰态前峰型分布，以低碳数为主，主峰碳为nC10—nC13(图2)，C21-/C21+为5.56～7.34，CPI值在1.10左右，奇偶优势消失，为正常成熟原油特征；而W10-8-2井珠江组原油则差别较大，总体呈单峰态后峰型分布，主峰碳为nC19，C21-/C21+仅为3.03，CPI值为1.19；W10-8-1、W10-8-2井原油姥植比(Pr/Ph)均较高，为3.17～4.25。通常认为，高Pr/Ph值(≥3)是指示氧化条件下陆相有机质输入的可靠指标，反映这些有机质在沉积之前或沉积期间遭受氧化作用[5]。 从甾、萜烷分布特征来看，W10-8-1井珠海组原油Ts/Tm值较高，为3.91～10.70；不同样品之间C304-甲基甾烷含量差别较大，3 835～3 976 m DST原油样品中几乎未见C304-甲基甾烷，而3 971 m RCI原油样品中则含量丰富，与邻区的W10-3-1井珠海组三段3 752.6 m MDT原油特征相似；指示陆源高等植物来源的奥利烷(OL)、树脂化合物T在本区原油中含量较高，OL/C30藿烷为0.43～0.94，T/C30藿烷为3.67～3.71(图3)。通常认为，高丰度的C304-甲基甾烷是始新统文昌组中深湖相烃源岩的典型特征化合物，而下渐新统恩平组烃源岩则以较高含量的树脂化合物W、T为显著特征[6]，表明W10-8-1井区原油可能为文昌A凹陷恩平组和文昌组烃源岩的“双重”混源。W10-8-2井珠江组原油与W10-8-1井珠海组原油存在差别，除检测到一定量的奥利烷外(OL/C30藿烷为0.30)，树脂化合物T含量丰富，T/C30藿烷为4.60，但几乎不含C304-甲基甾烷(图3)，表明W10-8-2井区原油主要来自恩平组烃源岩。此外，W10-8-1井珠海组三段3 835～3 976、3 971 m及W10-8-2井珠江组二段2 539 m取到的原油中甲基菲指数MPI1分别为0.79、0.81、1.01，换算成等效镜质组反射率Ro分别为0.87%、0.89%、1.01%，均表现为成熟原油特征。

表1 文昌A凹陷原油物性特征

图2 文昌A凹陷W10-8构造原油全烃气相色谱

图3 文昌A凹陷原油饱和烃质量色谱特征对比图

3 中深层原油成藏特征

3.1 “双源”供烃多期充注混合成藏

文昌A凹陷文昌组和恩平组泥岩是陆相断陷湖盆时期(始新世—早渐新世)沉积的2套主要的烃源岩[7]，其中文昌组因埋深较大，仅北斜坡1口井钻遇，且地层揭露不全。从邻区文昌B凹陷钻井揭示的文昌组湖相烃源岩来看，其有机质丰度高，TOC平均为2.67%，属于好—很好烃源岩；有机质类型为Ⅱ型，少量为Ⅰ、Ⅲ型[8]。盆地模拟结果显示，文昌A凹陷主洼中心文昌组烃源岩埋深较大，其生排油高峰期在珠海组沉积时期，现今已进入高成熟—过成熟阶段，以生裂解气为主。文昌A凹陷恩平组烃源岩有多口井钻遇，为河沼相和滨浅湖相沉积，已钻遇的泥岩及碳质泥岩样品有机质丰度较高，TOC为0.29%～8.35%，平均1.56%，为一套较好—好烃源岩[9]；恩平组河沼相烃源岩有机质类型以Ⅲ型为主，浅湖相烃源岩有机质类型主要为Ⅱ2—Ⅲ型；现今大部分处于成熟—高成熟阶段，主要生轻质油和气[10]；主洼中心恩平组烃源岩生排烃高峰主要在中中新世以后，与文昌A凹陷内主要构造形成期匹配较好[11]。

受文昌A凹陷南部珠三南大断裂活动的控制，渐新世以来文昌组、恩平组烃源岩的沉积中心均位于南断裂东段下降盘附近[12]。临近烃源的圈闭可优先捕获来自文昌组、恩平组2套烃源岩充注的烃类，烃源供给充足。应用流体包裹体地层学技术对W10-8构造进行了系统采样分析，结果表明：W10-8-2井在珠江组二段—文昌组的5个薄片样品中均发现烃类包裹体，其中珠江组二段2 588 m的烃类包裹体在紫外光激发下发白色荧光(图4a、b)，珠海组二段2 954 m烃类包裹体发黄色荧光(图4c、d)，而恩平组—文昌组3 782、3 856、3 904 m烃类包裹体发白色荧光，且多分布在泥岩和粉砂质泥岩边缘，可能为烃源层段自生自储型包裹体。W10-8-3井在珠海组三段的4个薄片样品中也发现有烃类包裹体，其中3 228 m薄片样品在紫外光激发下同时存在较多的发白色、蓝色和少量的黄色荧光烃类包裹体(图4e、f)，3 304 m烃类包裹体则发黄色荧光(图4g、h)。有机包裹体的荧光颜色可反映有机质的热演化程度，发白色荧光的包裹体中的烃类成熟度较高，而发黄色荧光的烃类成熟度相对较低[13-16]。根据荧光颜色及包裹体的赋存形态，推断W10-8-2井区至少存在2期油气充注，而W10-8-3井区至少存在3期油气运移过的痕迹。

(a)、(b)：W10-8-2井，N1zj2，2 588 m,白光、荧光；

(c)、(d)：W10-8-2井，E3zh2，2 954 m,白光、荧光；

(e)、(f)：W10-8-3井，E3zh3，3 228 m,白光、荧光；

(g)、(h)：W10-8-3井，E3zh3，3 304 m，白光、荧光。

图4 文昌A凹陷W10-8构造烃类包裹体特征

Fig .4 Hydrocarbon inclusions from W10-8 structure in Wenchang A sag

综合以上分析结果，考虑文昌组和恩平组烃源岩生排烃高峰期差异性，判断该区存在多期持续的油气充注过程。

1) 最早一期充注可能来自文昌组中深湖相原油，以高含C304-甲基甾烷为典型特征。

2) 第二期充注来自恩平组烃源岩生成的油气，以高含奥利烷、树脂化合物“W”、“T” 为典型特征。母质来源主要以陆源输入为主，与早期充注的文昌型原油混合，在重力作用下遵循纵向分异，形成W10-8-1井区珠江组二段下部至珠海组三段上部为气层、珠海组三段中下部为挥发油层的混合成藏特征。

3) 最晚一期可能为深大断裂活动带来的幔源型CO2充注。在浮力的作用下，低密度CO2进入已形成的油气藏圈闭中，对高密度原油具有巨大的充注驱替作用[17]，将已形成重力分异的油气藏最下部较重的部分原油沿断层驱替至上部珠江组二段，从而形成次生油藏，如W10-8-2井珠江组二段钻遇的8.9 m厚的薄油层。

3.2 近南断裂带扇三角洲优势储层控制油气富集

W10-8构造位于文昌A凹陷南断裂东段下降盘，整体为受多期断裂分割影响的大型断鼻，发育有恩平组、珠海组、珠江组等多层圈闭。区域古地理及沉积相研究表明，恩平组沉积时期该构造区古地貌地形起伏大，在南断裂下降盘发育了湖沼背景下的扇三角洲沉积(图5a)。而珠海组沉积时期，神狐隆起供给物源，在南断裂带下降盘形成分布广泛的点物源注入短河流—扇三角洲，与凹陷内部发育的大面积潮坪体系相伴生；由于断层活动较强烈，且汇水面积有限，这些扇三角洲一般向凹陷中延伸不远，砂体的分布范围多在5～10 km以内(图5b、c)。珠江组二段沉积时期发生海侵，沉积范围继续扩大，南断裂下降盘发育的扇三角洲逐渐向神狐隆起退缩，形成上覆潮坪沉积(图5d)。

图5 文昌A凹陷W10区及周边沉积相

W10-8构造3口井钻探证实，珠海组扇三角洲厚储层横向连片分布，且物性较好，特别是W10-8-1井在3 900 m以下有效储层仍发育(油层段砂岩地面孔隙度加权平均为10.6%，地面渗透率加权平均为4.5 mD)。砂岩单层厚度大、粒度粗、抗压实能力强是W10区深埋藏“甜点”储层发育的先决条件，该区从西南部W10-8-3井往东北部W10-3-1井，随着远离物源，有效储层总厚度及有效储层最大单层厚度逐渐减薄，储层物性变差；而W10-8-1井珠海组三段以粗—中砂岩储层为主，最大单层砂体厚度为95 m，抗压实性好，发育中渗储层，该井烃类包裹体沿裂缝成带分布，且以发黄绿色荧光的早期油包裹体为主。W10-3-1井珠海组三段也发现有发绿色荧光的低温包裹体(均一温度为93.5～99.5℃)[18]，进一步证实了W10区存在早期烃类充注。在早期烃类充注的条件下，储层孔隙得以保存并可抑制胶结物的形成，使得储层在埋深较大的情况下(>3 900 m)仍然具有较好的储集物性，为油气富集提供了有效储集空间，这正是W10-8-1井珠海组三段在低—特低渗物性背景下发育中渗储层的主要原因。统计表明，受早期烃类充注的影响，W10区珠海组三段储层物性与含油气性呈明显的正相关(图6)，应用该区孔隙和渗透率演化模型反推出原油储层中、粗砂岩埋深下限分别为3 900 m和4 300 m(图7)。

3.3 复式聚集成藏

分析认为，珠三南断裂既是分隔珠三坳陷和神狐隆起的大断裂，又是控制文昌A、B凹陷的边界大断裂，对成盆、成烃和成藏均起到明显的控制作用。在成盆过程中，受控于区域构造应力背景，珠江口盆地西部区域伸展构造应力场发生顺时针方向转变，使南断裂从古新世—始新世的伸展变形转变成渐新世—早中新世的伸展—右旋走滑变形，再演化到中中新世—早上新世的右旋走滑变形，这其中35 Ma是南海北部区域构造应力场的转折点[19-20]。受此影响，南断裂带的成藏模式具有“幕式充注、垂向运移、复式聚集”的特点，文昌A凹陷已发现的W14-3、W19-1油田、W10-3油气田及W10-8、W10-9含油气构造等均具有此类成藏特征。渐新世以来，珠三南断裂开始伸展-右旋走滑活动，其中西段(处于文昌B凹陷)以右旋走滑为主，始新统文昌组烃源岩层段受到挤压抬升而成熟较晚，现今Ro值为0.6%～1.2%，仍处于生油窗；而同期中、东段则以伸展作用为主，基底沉降与沉积补偿作用明显，沉降中心东移，导致南断裂带中、东段(尤其东段)下降盘烃源岩埋深大、成熟早，自西向东烃源岩成熟演化差异明显[8]。而发育于文昌A凹陷内部的⑥号断裂带的活动进一步加剧了烃源岩成熟演化差异。位于⑥号断裂隆升带的W10-8构造在珠海组沉积末期定型，可以有效捕获文昌组和恩平组烃源岩生成的原油。

图6 文昌A凹陷W10区珠海组三段储层物性与含油气饱和度关系

(注：地面孔隙度Ф=10.5%为根据区域经验得出的油储层孔隙度下限值)

图7 文昌A凹陷W10区早期烃类充注区珠海组孔隙度和渗透率演化模型

Fig .7 Evolution model of porosity and permeability of Zhuhai Formation in early hydrocarbon injection parts of W10 area in Wenchang A sag

正是烃源岩生排烃高峰的差异、多期断裂的持续活动及其时空配置关系的不同，导致文昌A凹陷不同烃源的原油、天然气以及幔源无机CO2相继充注、相互溶解、分异和驱替，造成洼中带早期生油在下降盘圈闭成藏，晚期天然气对其进行了驱替(如W9-2气藏)，而断裂隆升带主要是晚期油气近源运聚成藏(如W10-8油气藏)。此外，受断陷期北西—南东向拉张应力场和断拗转换期近南北向拉张应力场的影响，南断裂带下降盘发育一系列北西或近东西向的拉张断裂，这些断裂向下切入文昌组—恩平组，将圈闭和烃源岩有效沟通起来，而且晚渐新世以后的持续活动与扇三角洲骨架砂体一道构成深部油气向上运移的有效运移通道[21]，这是W10-8圈闭发生油气充注成藏的重要因素。与此同时，南断裂东段下降盘文昌组—恩平组因持续伸展、基底沉降与沉积补偿存在的地层超压为油气向上运移提供强大动力，使油气在W10-8构造珠海组圈闭中以垂向运移为主而形成“下生上储”油气藏，而恩平组圈闭则形成“自生自储”油藏，即在不同层系中形成复式聚集成藏特征(图8)。

图8 文昌A凹陷洼中带—断裂隆升带复式油气成藏模式(剖面位置见图1)

4 结论与认识

1) 文昌A凹陷不同层系原油物理化学性质存在差异，中深层原油较轻，浅层原油相对较重；中深层原油为恩平组和文昌组烃源岩的“双重”混合来源，浅层原油主要来自恩平组烃源岩。

2) 珠三南断裂东段下降盘圈闭靠近始新统文昌组和下渐新统恩平组2套烃源岩生烃中心，烃源供给充足，具有近源、油气多期充注、经主干断裂带垂向运移和在扇三角洲优势储集体复式聚集成藏的特征。W10-8构造的成功钻探，表明文昌A凹陷及周缘中深层具备油气运聚成藏的基本地质条件，且呈现“洼中气、边缘油气纵向多层系分布”的特点。文昌A凹陷渐新统珠海组和恩平组可以作为重要的原油勘探层系，改变了以往以找气藏为主的勘探局面，开拓了文昌A凹陷及周缘中深层找油的新领域，极大地拓深了该区原油勘探下限。

3) 综合烃源岩成熟演化差异、圈闭形成时间及优势储层发育等因素，认为珠三南断裂下降盘中、东段尤其是⑥号断裂上升盘附近发育的多期规模广、厚度大的古近系扇三角洲优势储集体具有晚期供油、近源运聚的优势，是文昌A凹陷古近系原油勘探的重点领域；另外，文昌A凹陷北坡缓坡背景上早期形成的构造和岩性-地层圈闭也较为发育，具备垂向+侧向有效运移通道等有利成藏条件，成藏潜力大，也具有一定的勘探价值。

致谢：本文研究中引用了中海石油(中国)有限公司湛江分公司研究院张迎朝、甘军、李才等高级工程师的部分研究成果，并得到了他们的大力指导和帮助，在此一并表示感谢!

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(编辑：张喜林)

Oil orgin and accumulation characteristics in middle-deep strata of Wenchang A sag, Pearl River Mouth basin

Lu Jiang Zhou Gang Zheng Rongfen Chen Yabing Zhang Xia You Li Wu Yangyu Xu Shouli Liu Cai

(ResearchInstituteofZhanjiangBranchofCNOOCLtd.,Zhanjiang,Guangdong524057,China)

The first potential commercial oil discovery in middle-deep strata of Wenchang A sag in Pearl River Mouth basin is obtained in Zhuhai and Enping Formations of the Oligocene in W10-8 structure in the downthrown block of Zhu-Ⅲ south fault, and high productive oil flow is tested, which changes the gas prone exploration situation in Paleogene Wenchang A sag. W10-8 structure is systematically analyzed with organic geochemistry, fluid inclusion stratigraphy and reservoir sedimentology. Results show that:①oil geochemical characteristics vary vertically; the oil density is low and ranges from 0.776 to 0.817 g/cm3at 20℃; the oil is mainly from Eocene Wenchang Formation and Lower Oligocene Enping Formation source rocks.②the middle-deep traps in downthrown block of Zhu-Ⅲ south fault are adjacent to the hydrocarbon generation center of high quality lacustrine source rocks of Wenchang and Enping Formations, and multi-stage charging processes and mixed accumulations exist. ③the downthrown block of Zhu-Ⅲ south fault develops multi-cycle fan deltas with wide scale and large thickness in the Oligocene, causing good reservoir properties even at great depth (>3 900 m), which increases the lower depth limit of effective reservoir in Wenchang A sag. ④Zhu-Ⅲ south fault and its secondary faults provide effective hydrocarbon migration pathways from source rocks to traps vertically, leading to multiple oil-gas accumulations in different strata. The research results show that the Paleogene in Wenchang A sag and its adjacent areas have the basic geological conditions for hydrocarbon migration and accumulation, and the Oligocene is an important target for oil exploration, which extends a new domain for oil exploration in middle-deep strata in this area.

Pearl River Mouth basin; Wenchang A sag; middle-deep strata; oil exploration; oil origin; accumulation characteristic

陆江，男，硕士，工程师，主要从事石油地质综合研究工作。地址：广东省湛江市坡头区22号信箱(邮编:524057)。电话:0759-3912358。E-mail:lujiang2@cnooc.com.cn。

1673-1506(2016)01-0020-09

10.11935/j.issn.1673-1506.2016.01.003

TE122

A

2015-06-02 改回日期：2015-07-27

*“十二五”国家科技重大专项“近海富生烃凹陷资源潜力再评价和新区、新领域勘探方向(编号：2011ZX05023-001-007)”、中国海洋石油总公司“十二五”科技重大专项“南海西部海域典型低孔低渗油气藏勘探开发关键技术研究及实践(编号：CNOOC-KJ 125 ZDXM 07 LTD 02 ZJ 11)” 部分研究成果。

陆江,周刚,郑榕芬，等.珠江口盆地文昌A凹陷中深层原油来源及成藏特征[J].中国海上油气，2016,28(1)：20-28.

Lu Jiang,Zhou Gang,Zheng Rongfen,et al.Oil origin and accumulation characteristics in middle-deep strata of Wenchang A sag, Pearl River Mouth basin[J].China Offshore Oil and Gas,2016,28(1):20-28.