南海西部海域宝岛21-1气田的发现与成藏模式*

邓 勇 裴健翔 胡 林 尤 丽

(1. 中海石油(中国)有限公司湛江分公司 广东湛江 524057； 2. 中海石油(中国)有限公司海南分公司 海南海口 570100)

琼东南盆地作为南海西部海域天然气勘探主战场之一[1-3]，经过多年的勘探，已证实了中生界潜山、古近系崖城组—陵水组三角洲、中新统三亚组—梅山组海底扇、上中新统黄流组水道、上新统莺歌海组—更新统乐东组海底扇五大成藏组合[4-8]。目前已发现的大中型气田，主要集中于西区浅水区(现今水深<300 m)崖南凹陷YA13-1与乐东-陵水凹陷深水区(现今水深>300 m)中央峡谷莺—黄组水道—海底扇领域如LS17-2、LS18区等[9-10]，而针对东区松南-宝岛凹陷无论浅水区还是深水区，经过几轮的勘探，已发现气藏规模小、非烃含量普遍较高，一直未获得规模突破[10-11]，一度对其烃源条件存疑，天然气富集规律认识不清制约勘探突破。近年来，通过新采集三维地震资料与已钻井分析，开展新一轮油气地质研究，重新认识凹陷结构，认为宝岛凹陷发育北部断阶带、中部凹陷带与南部斜坡带，创新提出北部断阶带具有“转换断阶控源、控储、控聚”天然气高效聚集模式，具有“发育古近系崖城组海陆过渡相和陆源海相两类优质源岩、陵水组大型三角洲储集体、大型构造脊汇聚”，成藏条件优越。这一认识，推动了宝岛21-1气田发现[12]，实现宝岛凹陷半个世纪以来的首个重大突破。同时，在地质研究成果与勘探技术方面也取得重要进展[13-14]，认为富烃凹陷的转换断阶带将是南海北部天然气勘探的重点方向，特别是发育的古近系陵水组与崖城组三角洲“黄金组合”，将是主要勘探组合。

1 松南-宝岛凹陷勘探历程

松南-宝岛凹陷勘探经历了合作勘探、自营勘探、全面勘探、高速勘探4个阶段。

早期中国海油借鉴国际先进的海洋钻井技术、海上地震勘探技术，实施对外合作，在宝岛北部神狐隆起合作钻探第1口探井，探索浅层新近系，但由于远离生烃中心、油气运移距离远，无油气发现。

2000年以后开始自营勘探，“十五”期间以源控论为指导，进军中深层古近系，兼顾浅层新近系，先后钻探了5口井，主要发现了宝岛19-B等含油气构造，但由于中深层古近系储层物性差、并受晚期CO2充注破坏，已发现气藏规模小、CO2含量高。

“十一五”期间，开始进入全面勘探阶段，聚焦主生烃凹陷上方，再拓展浅层新近系，先后钻探5口井，发现了宝岛13-A气藏与宝岛19-B含气构造，由于已发现气藏多为断块气藏，或局部受CO2充注、晚期断裂活动的破坏，气藏规模较小、局部CO2含量较高，勘探再次受阻。

“十二五”和“十三五”期间，利用大面积三维地震资料，再次聚焦古近系勘探，以宝岛19-B气藏评价为主，仍面临储层物性和CO2充注老问题，对凹陷带中新统海底扇也进行了探索，但由于储集砂体欠发育、储层物性差，仅发现了宝岛31-A和松涛36-A含气构造，勘探一度进入低谷。截至2019年底，松南-宝岛凹陷北部钻探超过15口井，总是“见气不见田”，对烃源条件和天然气富集规律认识不清，制约了该区勘探。

2 宝岛21-1气田的发现

2.1 勘探背景及勘探思路转变

2.1.1勘探背景

宝岛21-1气田位于南海西部海域琼东南盆地宝岛凹陷北坡深水区，宝岛凹陷作为琼东南盆地新生代构造活动最强烈凹陷，北侧紧邻神狐隆起，南侧紧接松南低凸起，一直是天然气勘探的重点地区。早期聚焦古近系和新近系为主要勘探层系，开展多轮勘探研究，先后钻探超过15口井，但在新近系仅获得多个小规模气藏，古近系多以CO2气藏为主，一直未获得商业油气发现。

多轮勘探揭示宝岛凹陷油气运移活跃，特别是在北坡新近系已发现多个小规模气藏，证实宝岛凹陷为生烃凹陷，具有较大勘探潜力。围绕古近系勘探的宝岛19-B等系列构造，揭示油气运移活跃，证实古近系大型鼻状构造背景下的断块构造成藏，但CO2普遍含量较高，勘探一度停滞不前。

2.1.2思路转变与勘探突破

宝岛凹陷北部崎岖海底发育，加之多期海底迁移，已有的地震资料难以精确认识地下构造特征。2019—2020年，利用新采集的三维资料与前期已钻井资料综合分析，重新认识凹陷结构，研究各构造带成藏主控因素。认识到，宝岛北坡受控于多条北东、北东东向主干断裂，发育凸起带、断阶带、凹陷带三大构造带，平面上自西向东发育宝岛19斜交断阶带、宝岛21平行断阶带、宝岛29叠覆断阶带(图1)；纵向上划分为断陷期、断拗期、拗陷期3个演化阶段。断陷期控制崖城组发育陆源海相和海陆过渡相两套优质烃源岩；断拗期控制陵水组发育神狐隆起物源沿转换斜坡注入形成多支、多期大型三角洲储集体；拗陷期以发育区域盖层为主，断裂活动停止时间早于晚期CO2充注时间，圈闭保存条件好、CO2含量较低。同时，转换断阶旋转翘倾形成多级构造脊，伸入生烃凹陷，源脊配置好，汇聚条件优越。

图1 松南-宝岛凹陷构造纲要与宝岛凹陷地层综合柱状图Fig.1 Structural outline map of Songnan-Baodao Sag and stratigraphic column map of Baodao sag

通过区域油气地质条件研究，指出宝岛凹陷北坡具有“转换断阶控源、控储、控聚”天然气高效聚集模式，宝岛21断阶带紧邻宝岛27洼、25洼生烃中心，烃源条件好，发育近物源大型三角洲储集体，埋深浅、储盖条件好，主沟源断裂与深大断裂呈平行关系，且停止活动时间早，预测CO2含量低，为烃类气的有利汇聚区，可作为宝岛北坡突破的首选方向。落实了宝岛21-1构造，具有与崖城13-1类似的古近系陵三段三角洲与崖城组煤系烃源岩构成的“黄金组合”，具备大中型气田形成的条件，可作为上钻首选目标。在宝岛21-1构造先后部署钻探，多口井在古近系钻遇超百米气层，在陵三段厚层气层测试无阻流量超百万方[1]，实现了宝岛凹陷半个世纪以来的首个重大突破，进一步证实了宝岛凹陷烃源条件，也揭开了宝岛凹陷北部断阶带勘探新领域。

2.2 宝岛21-1气田特征

宝岛21-1气田为深水古近系大型构造背景下的整装岩性气田。钻探揭示，发育古近系陵二段、陵三段和崖城组三套成藏组合(图2)，陵三段又进一步分为下部低位域三角洲成藏组合与上部海侵—高位域三角洲成藏组合，纵向分为多套气组，主力气组为陵三段Ⅱa、Ⅲa气组，测试产能超过100 m3/d。

主力勘探层系陵三段储层岩性以含砾中—细砂岩为主，物性表现为中—低孔、中—低渗特征，粒间孔与粒内溶孔组合(图3)。低位期三角洲纵向发育三期砂体，顶部Ⅲa气组在多口井钻遇气层，BD-1井、BD-2d井物性相近(图3a、b)，平均孔隙度约11%，渗透率为0.05～8.61 mD，测压流度0.02～2.9 mD/CP，BD-1井储层分选性差(图3c)、灰质含量高，孔隙度基本小于10%，以干层为主。海侵-高位期三角洲纵向发育四套砂体叠置，主力砂组Ⅱa气组在几口井均钻遇气层，BD-1、BD-2d井均未见水，且BD-1井区表现为粗、中砂岩为主，局部含砾(图3c)，分选较好、物性较好，平均孔隙度约13%，渗透率在1.4～11.8 mD，测压流度1.3～38.2 mD/CP；BD-2d、BD-3d井区储层分选较差(图3d、e)、储层物性较BD-1井偏差，孔隙度11.8%，渗透率0.05～8.3 mD。

图2 宝岛21-1气田已钻井陵三段地层对比Fig.2 Stratigraphic correlation of the Ling 3 member of Baodao 21-1 gas field

图3 宝岛21-1气田已钻井储层显微照片Fig.3 Reservoir microphotos of Baodao 21-1 gas field

宝岛21-1气田钻获的天然气碳同位素整体偏重，δ13C1为-45.1‰～-38.6‰，为典型的高熟煤型气特征，天然气整体以烃类气为主，但各井变化不等，烃类气含量在46.6%～99.4%，结合DST测试气分析，烃类气以CH4为主，干燥系数约0.92～0.93，气油比20 190～66 861 m3/m3，凝析油相对密度0.816～0.826，为湿气气藏。

3 宝岛21-1气田成藏模式

3.1 转换断阶控制形成双源烃源灶

断陷期断裂控沉积作用强，控制崖城组海陆过渡相-陆源海相两套优质烃源岩分布，北部神狐隆起供源形成的大规模三角洲群，可为凹陷内部输送大量陆源有机质，形成大规模的气源岩。

崖三段水体较浅，三角洲规模较大，向凹陷推进较远，在转换断阶带及周缘发育大规模三角洲群，且自西到东断裂活动性增强，三角洲规模变大，烃源岩厚度变大，BD-1井在崖三段钻遇三角洲前缘砂、泥岩互层，地震上表现为中—弱振幅前积反射特征(图4)，TOC小于1%(图5)，显微组分以陆源镜质体、惰质体为主；崖二段沉积期，海平面整体上升，仅在近源区形成规模较小的三角洲，区域上以稳定海相泥岩沉积为主，地震上表现为弱振幅平行—亚平行反射(图4)，有机质丰度增加到1%以上(图5)，有机质类型以大量腐泥无定形和镜质体为主；崖一段沉积早期达到最大海泛面，TOC含量在1%以上，崖一段晚期逐渐变为滨、浅海环境，TOC含量在1%以下，为中等—好烃源岩。崖三、二段TOC含量高的源岩干酪根碳同位素约-27‰，具有低Pr/Ph值、C27规则甾烷优势、含一定量陆源有机质树脂化合物“W、T”及低奥利烷特征，目前已处于高成熟或过成熟阶段，生成大量高熟热成因气，生烃潜力大，是宝岛21-1主力供烃灶，进一步细分为宝岛27洼、25洼、21洼。已钻井揭示，天然气均为高熟煤型气，证实了来自宝岛凹陷崖城组烃源岩，但几口井的天然气组分非均质性较强，成熟度变化较大，也进一步证实不同井主力供烃洼陷不同的特点。

图4 过宝岛21-1构造井典型剖面(剖面位置见图1)Fig.4 Typical section of Baodao 21-1 structure drilled wells(see Fig.1 for location)

3.2 转换断阶控制形成大型三角洲储集体

古近纪时期，海南隆起、神狐隆起两大物源区，沿宝岛北部转换断阶带的转换斜坡注入，形成多支、多期大型三角洲储集体，自西向东分布变广。古近纪断陷早期，水体较浅，形成崖三段三角洲沉积储层，断陷晚期崖一段、二段仅在近源区砂岩发育，远源区以泥岩沉积为主；断拗转换早期陵三段沉积期海平面相对较低，为研究区主要储集层段，断拗转换晚期陵一段、二段以泥岩沉积为主，夹薄层砂岩，为研究区重要区域盖层。

宝岛21转换断阶带北侧受12号断裂控制，南侧受12-1号断裂控制。崖三段沉积期，神狐隆起物源沿12号断裂北侧断槽注入，在宝岛21-1构造形成扇三角洲沉积。陵三段沉积时期，北侧12号断裂中-西段同向转换带、东段缓坡区，断裂活动性较弱，为西北侧、东侧物源的两个主注入口，宝岛21-1构造西侧主要发育西北物源沿中西段同向转换带注入，形成的大型辫状河三角洲沉积，其向盆地推进较远，在研究区分布规模大，钻井揭示厚层箱状或局部漏斗型含砾细、中、粗砂岩，发育辫状河三角洲水下分流河道、河口坝微相沉积储层；东侧主要是北东向神狐隆起物源沿东段缓坡区注入，形成三角洲沉积(图6)。陵三段低位期Ⅲ气组，储集岩以块状中细砂岩为主，局部含砾，分选较差，以杂基支撑为主，西侧BD-3d井区受北侧12号断裂活动控制明显，表现为北侧崖城组老地层剥蚀供源形成的扇三角洲沉积，储层分选性差、灰质含量高，储层物性差，以干层为主，东侧BD-1、BD-2d、BD-6d井区整体以西北侧物源供给形成的大型辫状河三角洲沉积储层，且相对远物源区由于分选性变好，储层物性较好，东侧表现为三角洲沉积储层(图6a)。海侵和高位期，西侧以大型辫状河三角洲沉积，东侧为三角洲沉积(图6b)，Ⅱ气组下部主要为海侵期沉积的薄层泥质粉砂岩与泥岩互层组合，上部为高位期厚层的中细砂岩为主，局部含砾，单层厚度较大，最大达30 m，Ⅰ气组为高位晚期沉积，岩性较细，以(泥质)粉砂岩为主，多见泥质纹层。

3.3 转换断阶控制形成大型油气汇聚脊

宝岛北部断阶带在一系列北东向断裂控制下，发育系列继承性构造脊，其紧邻宝岛凹陷生烃中心，具有“多洼供烃、大型构造脊汇聚、沟源断裂+三角洲砂岩运移”优势，成藏条件优越。宝岛21-1构造位于宝岛21转换断阶上，该转换断阶是受北侧F12断裂和南侧F12-1断裂控制的大型构造脊，该构造脊紧邻宝岛凹陷生烃主洼宝岛27、25洼与北侧宝岛21洼(图7)，生烃洼陷崖城组源岩生成的成熟天然气通过大型构造脊汇聚，然后沿F12-1等沟源断裂垂向运移，后沿大型三角洲储集体侧向运移，在区域浅海泥岩盖层的封盖下，在砂体高部位汇聚成藏。同时，控圈断裂停止活动时间早，晚期基本不活动，有利于天然气保存。

包裹体分析表明，研究区发育三期油气充注，包括20～7.8 Ma成熟烃充注、7.8 Ma至今的高熟气充注时间与晚期2.6 Ma至今CO2充注。主成藏期崖城组运移流线显示(图8)，宝岛21构造脊紧邻生烃主洼宝岛27、25、21洼，近凹汇聚脊与主运移断裂断面脊非常发育，利于油气汇聚及垂向运移，运聚条件优越。同时，控制构造脊的主运移断裂F12-1断裂与北侧深大断裂F12断裂呈平行组合，不同于控制宝岛19转换断阶带的F2-1号断裂与深大断裂F2号断裂的“Y”型组合，且主运移断裂F12-1断裂在CO2主充注期前就停止活动，停止时间明显早于F2-1断裂，进而宝岛21-1构造整体CO2含量明显低于西侧宝岛19断阶带的宝岛19-B含气构造CO2含量(高达90%)。综合分析，宝岛21-1气田具有多期充注、多层系复式成藏特点(图7)。

图7 宝岛凹陷北部断阶带宝岛19和21构造成藏模式(剖面位置见图1)Fig.7 Hydrocarbon accumulation model of Baodao 19 and 21 structures in the northern fault-step belt of Baodao sag(see Fig.1 for location)

图8 宝岛21-1构造关键时刻崖城组顶面流线Fig.8 Top streamline diagram of Yacheng Formation at 10.5 Ma of Baodao 21-1 structure

4 宝岛21-1气田周缘勘探潜力与方向

宝岛21-1气田的发现，证实了宝岛北部断阶紧邻主干断裂控制形成的生烃中心，烃源条件好、资源潜力大，同时紧邻大物源区，物源供给充足，发育大型辫状河三角洲，且转换断阶本身为多个主干顺向断裂控制形成的多级构造脊，具有“多级断阶控脊、近源汇聚成藏”成藏优势[1](图9)，是天然气优势运聚区。因此，下步勘探将逐步向东拓展宝岛29断阶带等，开拓新的场面。

宝岛29断阶带发育与宝岛21断阶带相似的古近系崖城组与陵水组三角洲“黄金组合”，其紧邻宝岛凹陷生烃主洼宝岛27洼、28洼，具源内大型构造脊汇聚背景，近神狐隆起物源、埋深浅，且为与宝岛21断阶带类似的平行断阶，为烃类气的有利汇聚区，是向东拓展的首选区带。在其上落实了宝岛C构造，主要目的层为陵水组三段，发育北高南低的构造-岩性圈闭，局部发育断背斜、断鼻构造，总资源潜力大，具有“宝岛凹陷主洼供烃、大构造脊汇聚、沟源断裂垂向运聚”成藏模式，是北部断阶带下一个领域突破的首选目标。

图9 宝岛凹陷基底时间构造与崖城组生烃强度叠合图Fig.9 Stacking map of basement structure and hydrocarbon generation intensity of Yacheng Formation in Baodao sag

5 结束语

宝岛凹陷北坡“转换断阶控源、控储、控聚”天然气高效聚集模式新认识的提出，是宝岛北坡多年来勘探认识—实践—再认识—再实践的结果，是对宝岛凹陷成藏认识的深化与发展，对转换断阶带油气富集的丰富和完善。该认识指导发现了宝岛21-1气田，实现了宝岛凹陷勘探半个世纪以来的首个重大突破，同时也带动了宝岛凹陷北部转换断阶带勘探，将推动一系列潜力区的落实，展现千亿方气田群勘探前景。富烃凹陷的转换断阶带将是南海北部天然气勘探的重点方向，特别是其上发育的古近系陵水组与崖城组三角洲“黄金组合”，将是主要勘探成藏组合。