珠江口盆地恩平凹陷北部披覆带油气成藏条件*

朱定伟 彭光荣 张忠涛 于水明 吴 静 许新明 李孔森

(中海石油(中国)有限公司深圳分公司 广东深圳 518054)

隆起带及其相关构造一直是含油气盆地勘探最有利的区域之一，大多数含油气盆地的早期勘探都是以隆起带为主，其勘探也带动了众多大油气田的发现[1-4]。珠江口盆地北部隆起带的油气勘探始于20世纪70年代，至2016年年初在西江凹陷、恩平凹陷和阳江凹陷的北部陡坡带先后钻探了18口井，虽见到一定油气显示，但均未获得商业突破。前人对珠江口盆地北部隆起带的研究较少，仅有少量关于隆起带成因[5]和油气运移方面[6-9]的论述，缺少对隆起带成藏条件和成藏模式的整体研究。恩平凹陷是紧邻北部隆起带的富烃凹陷，从20世纪70年代至今大致可分为四个勘探阶段：合作勘探阶段(1979—2002年)、自营探索阶段(2002—2009年)、南带集束钻探阶段(2010—2014年)和北带集中突破阶段(2015年至今)。前两个阶段钻探了10口探井，区带上包括北部披覆带、中央断裂带和南部断裂带；构造类型包括披覆背斜、断背斜和断块；层系上包含新近系和古近系，虽钻遇大量油气显示，但均未规模成藏。2010—2011两年间，基于对南部断裂带勘探的信心和断层圈闭封堵条件的精细研究，在南部断裂带集束钻探了8口井，地质成功率100%，商业成功率75%，形成了6 000×104m3储量规模的恩平南部油田群。在2015年之前，受洼陷结构、油源断层分布特征、储层发育特征等认识的限制，普遍认为恩平凹陷的油气以向南部断裂带运移为主，北部披覆带不是油气的有利汇聚区，北部披覆带一直不受重视。2015年开始，勘探研究人员解放思路，在洼陷结构、油气运移等方面提出了一系列创新认识，推动了恩平凹陷北部披覆带的钻探，并发现了A1油田，率先拉开了珠江口盆地北部隆起带油气发现的序幕。此后勘探研究人员持续攻关，于2018年在恩平凹陷北部披覆带再获A3、A4两个商业发现，形成了数千万方储量规模的恩平北部新油区，开拓了珠江口盆地北部隆起带油气勘探的新战场。本文通过对恩平凹陷北部披覆带成藏条件和油藏特征进行分析，以期为其他探区的油气勘探提供借鉴。

1 区域地质概况

恩平凹陷位于珠江口盆地珠一坳陷西部，是中海石油(中国)有限公司深圳分公司最西端的原油产地。恩平凹陷长轴总体呈NE—SW走向，面积约5 000 km2，海水深度为80～100 m，其西接阳江凹陷，东临西江凹陷，南北分别被番禺低隆起和北部隆起带挟持(图1a)。恩平凹陷是前古近纪开始发育的负向构造单元，经历了3个构造演化阶段：晚白垩世至早渐新世的断陷阶段、晚渐新世至中中新世的拗陷阶段及晚中新世至今的新构造运动阶段[10]。恩平凹陷可划分为恩平17洼、恩平12洼和恩平18洼等3个负向构造单元和北部披覆带、中央断裂带、南部断裂带和番禺07断裂带等4个正向构造单元(图1b—d)。

钻井揭示恩平凹陷自下而上发育始新统文昌组和恩平组、渐新统珠海组、中新统珠江组、韩江组、粤海组、上新统万山组及第四系[11-12]，其中，文昌组为主力生烃层系(图1e)，珠江组和韩江组是主要的成藏层系，以来自北部的古珠江三角洲前缘沉积为主，储盖组合良好。

2 成藏条件

2.1 烃源条件

恩平凹陷与珠一坳陷其他凹陷类似[4,7,13-14]，文昌组为主力烃源岩。油源对比结果表明：恩平凹陷目前已发现的油气均来源于恩平17洼文昌组。恩平17洼文昌组烃源岩展布特征区别于传统的单断型高角度半地堑，主要体现在两个方面：一是控洼断层的数量与组合关系有差别，二是控洼断层的角度有差异。普通单断型半地堑沉降中心和沉积中心位于控洼断层的中部[15]，地层向两端减薄，(半)深湖相烃源岩主要集中在控洼断层的中部。恩平17洼西边界F3断层在文昌期NW向拉张作用下产生右旋走滑分量，走滑断层常深切基底[16]，使可容纳空间增大。恩平17洼结构受北部边界断层F1和西部边界断层F3联合控制，不仅洼陷面积较传统单断型半地堑面积更大，而且(半)深湖相烃源岩的分布范围更广(图2)。

图2 恩平凹陷文昌组沉积相

恩平17洼两条断层控洼的特殊结构样式不仅影响烃源岩分布范围，还影响烃源岩的产状。前人[17-18]的研究表明：恩平17洼低角度控洼断层F1是形成于早白垩世的先存逆断层，从晚白垩世—古新世开始负反转，从而演变为低角度正断层。这种低角度控洼断层形成自迁移型的层序结构，文昌组地层自下而上、由南向北依次侧向叠置、迁移(图1c)。此外，受西部边界断层F3的牵引作用影响，相比传统单断型半地堑而言，恩平17洼文昌组分割槽更靠近东南部缓坡带(图1d、2)，向西北部陡坡带供烃的范围相对更大，能为北部披覆带提供充足的油源。

图1 恩平凹陷构造单元与地层柱状图

恩平凹陷目前仅有一口探井A8井钻至文昌组地层(图1b、2)，且仅揭示了文昌组顶部不到300 m地层，其中暗色泥岩厚达213 m。有机质类型为Ⅱ2型；TOC介于0.85%～1.61%，均值1.03%。碎屑有机组分分析结果表明暗色泥岩中浮游藻类和无定形有机质含量占明显优势，这说明文昌组顶部滨浅湖相烃源岩也具有较好的母质类型与生烃潜力，综合评价为中等烃源岩，推测钻井未揭示的文昌组中深层生烃指标更好。

北部披覆带的原油生标化合物特征证实恩平17洼发育(半)深湖相烃源岩。高含量的C304-甲基甾烷是珠江口盆地东部始新统文昌组(半)深湖相烃源岩的典型特征化合物[19-20]，北部披覆带新发现的油田中均检测到大量C304-甲基甾烷，根据双杜松烷含量的高低可将北部披覆带的原油细分为两类(图3)：一类是以高含量双杜松烷为特征的半深湖+浅湖相原油(Ⅰ类原油)，第二类是以低含量双杜松烷为特征的半深湖相原油(Ⅱ类原油)，另外还存在这两类原油的混原油。

图3 恩平凹陷北部披覆带原油生物标志化合物特征

2.2 圈闭条件

恩平凹陷北部披覆带的形成受两组倾向相反、走向差异明显的断裂体系控制。在古近纪，北部披覆带西侧的三组NE-NEE走向、向北倾斜的断层F6、F7、F8与东侧的两组向南倾斜的弧形断层F4、F5组成一组地垒(图4a)，形成了基底隆起背景[7]。新近纪，西侧NE—NEE走向的断层F6、F7、F8持续活动，在基底隆起背景上形成继承性发育的断鼻、断块构造，从基底至韩江组均有圈闭(图4b、c)。

图4 恩平凹陷北部披覆带构造成因与油气运移模式

2.3 储盖条件

经过长距离搬运，大型海相三角洲的砂体分选好，结构成熟度和成分成熟度均较高，储层物性好，是大中型油气田的重要储集体[21-23]，南海东部海域油气储量的80%来自古珠江三角洲沉积体系。恩平凹陷珠江组和韩江组也主要受古珠江三角洲影响，目前已发现油气储量的87%集中在珠江组上段和韩江组下段(表1)。

表1 恩平凹陷北部披覆带不同层段油藏参数统计

珠江口盆地基底是华南大陆的水下延伸，自前古近纪以来总体上呈“北高南低”的古地理格局。新近纪古珠江由北向南入海，由于南海北部地形相对平缓，古珠江沉积物供应充足,大量砂体经过长距离搬运进入大陆架，自北向南发育三角洲平原、前缘等沉积[24]，恩平凹陷北部披覆带在晚珠江期和早韩江期恰好处在三角洲前缘相带，储盖组合良好。

晚珠江期，南海海平面大规模上升，恩平凹陷北部披覆带位于三角洲前缘相带，以水下分流河道为主(图5a)。多期河道砂体垂向上相互叠置，平面上多个朵叶体相互连接，形成横向稳定分布、物性良好、规模巨大的砂体，构成了北部披覆带的主要储集体。储层以细—中粒砂岩为主。早韩江期延续了晚珠江期的沉积环境，仍为三角洲前缘沉积(图5b)，但泥质含量较珠江组变高。

图5 恩平凹陷珠江组上段(a)和韩江组下段(b)沉积相

珠江口盆地新近纪总体表现为海平面上升趋势，在早—中中新世珠江期—韩江期有六期规模不等的海侵过程[25-26]，每一次海侵过程形成一套相对较厚的区域泥岩盖层。当海平面快速上升时，优质海泛泥将下覆海相三角洲砂体覆盖，形成良好的储盖组合。

2.4 运移条件

多年来制约恩平凹陷北部披覆带勘探进程的最大难题是油气运移问题：恩平17洼为北断南超半地堑结构，油气以向南部缓坡带运移为主；控洼断层F1和F3恩平期之后不活动(图1c、d)，陡坡带缺乏油源断层，油气难以调节至中浅层；存在多个受断层控制的断槽，油气难以越过断槽长距离运移。基于新采集的覆盖全区的三维地震资料，从断层的发育时期、演化历史、控砂机理等角度创新提出陡坡带大型弧形断层高效输导模式，突破了对传统箕状半地堑油气运移的常规认识，推动了北部披覆带的钻探和油气发现。

恩平凹陷陡坡带大型弧形断层高效输导模式主要有四方面特征。

1) 两条弧形断层F4和F5是在前新生代先存断层的基础上发育而成，在新生代继承性发育，直到粤海期才停止活动(图1c、4c)，在油气主成藏期——晚韩江期—粤海期的活动强度大[6]，断层生长指数达1.4，远大于恩平凹陷断层垂向输导油气的门限值1.1[9]。断层规模大，F4全长21 km，F5全长31 km，能成为大规模运移油气的通道。

2) 古近纪裂陷早期，F4和F5下降盘发育继承性的沟谷(图2)，成为碎屑物质入湖的物源通道，在控洼断层F1和F3下降盘发育陡坡扇三角洲，成为生烃洼陷向陡坡带大规模油气运移的“中转站”[27]。

3) F4和F5分别与控洼断层F3和F1相交，向洼陷中心延伸较远，F4延伸到洼陷中间7 km(图2、4a)，F5延伸到洼陷中间8 km，深切烃源岩及与烃源岩接触的陡坡扇三角洲，能将烃源岩或“中转站”中的油气直接垂向运移至北部披覆带的中浅层。

4) 油气运移至北部披覆带A1构造中浅层后，受断层封闭能力差异性的影响，油气可横穿断层侧向封闭性较差的部位或层段进一步运移，在断层另一侧的圈闭中富集成藏，使油气能够在北部披覆带长距离运移[9]。

2.5 运移模式

基于对烃源、运移、圈闭和储盖条件的分析，结合已发现油气藏的特征，认识到恩平凹陷北部披覆带具有“源-中转站-断-脊-圈”的成藏模式(图4c)：恩平17洼文昌组烃源岩生成的油气首先充注陡坡扇三角洲砂岩，形成油气“中转站”，再通过持续活动的大型弧形断层垂向运移至中浅层新近系优质海相砂岩储层，并在区域泥岩盖层之下沿着构造脊侧向运移至圈闭中，受断层封闭能力的影响，油气可横穿断层进一步运移至断层另一侧圈闭中富集成藏。

3 油气发现与油气藏特征

A1井在韩江组—珠海组钻遇111 m/28层录井荧光显示，显示段岩性为细砂岩、灰质细砂岩和泥质粉砂岩。在韩江组上段—珠江组下段解释油层25.5 m/16层；对主力层进行了钻杆测试(DST)，其中珠江组主力层日产油超440 m3，韩江组主力层日产油超100 m3。A3井在韩江组—珠江组钻遇127 m/28层录井荧光显示，测井解释油层41.3m/12层，均位于韩江组。A4井在韩江组—珠江组钻遇74 m/18层录井荧光显示，测井解释油层36.2 m/16层，在韩江组主力层进行钻杆测试(DST)，日产原油超240 m3。

北部披覆带从珠江组下段至韩江组上段储盖组合发育，以韩江组下段和珠江组上段最为优越，储量分别占比47.6%和45.4%，少量分布在韩江组上段和珠江组下段 (表1)。

北部披覆带的油藏为典型的构造油藏，以边水油藏为主，少量为底水油藏。油藏均为常温常压系统，压力系数0.990～1.004，地温梯度为4.38～4.48 ℃/100 m。油藏埋藏较浅，最浅仅1 023 m，最深不到2 100 m，主力产层韩江组下段—珠江组上段埋深1 160～1 850 m，钻探和开采成本较低。油藏有效厚度整体较小，主要分布在0.4～4.0 m，平均2.1 m(表1、图6)；地面原油密度0.843～0.937 g/cm3，韩江组下段平均0.916 g/cm3，主体为轻质、中质原油，珠江组上段原油密度较高，平均为0.923 g/cm3，以中质原油为主，个别油藏为重质原油；原油黏度为6～116 mPa·s；含硫量普遍低于0.1%；普遍不含蜡，个别油层含蜡量达13%～31%；气油比介于3～161 m3/m3。

北部披覆带韩江组下段油层平均孔隙度为24.9%(表1、图6)，主力油层达30%；平均渗透率为302 mD，主力油层渗透率达1 440 mD；含油饱和度主体位于40%～50%。珠江组上段油层平均孔隙度为22.1%，主力油层达26.2%，平均渗透率为225 mD；含油饱和度主体位于40%～65%。

图6 恩平凹陷北部披覆带油藏特征

4 结论

恩平凹陷北部披覆带的油气勘探突破建立在一系列成藏新认识的基础之上：低角度断层控制的恩平17洼具备向北部陡坡带大规模供烃的烃源条件；先存基底隆起背景下继承性发育的断裂构造是油气运聚的有利区；大型海相三角洲砂岩与海泛泥岩组合提供了良好的储盖条件；陡坡带大型弧形断层形成的“陡坡扇体+断层”高效输导体系能够向北部披覆带中浅层大规模输导油气。恩平凹陷北部披覆带的油藏为典型的构造油藏，以边水油藏为主，为常温常压系统；储层类型为中高孔、中高渗的砂岩储层，经济效益良好。