珠江口盆地恩平凹陷恩平17洼油气动态成藏过程

史玉玲，龙祖烈，张向涛，温华华，马晓楠

［1. 中海石油（中国）有限公司 深圳分公司，广东 深圳 518054；2. 中海石油深海开发有限公司，广东 深圳 518054］

油气从生成、运移到最终聚集是一个复杂的地质过程。干酪根热降解生烃理论的提出，生物标志化合物检测及流体包裹体观测等分析技术的广泛应用，使含油气盆地油气来源、成藏期次及成藏时间的确定更加有据可依。油气成藏组合划分评价、油气运移输导层及断层启闭性的量化表征研究［1-3］，去断层、去压实、去褶皱及剥蚀量恢复等古构造恢复技术与盆地模拟技术的发展［4-5］，为预测油气油气运移路径及优势运移方向，揭示油气成藏过程，提供了有力的方法和技术支持。随着计算机技术的进步，三维古构造面形态恢复已逐步应用于油气成藏过程研究［6-7］，展示了良好的应用前景。

较高的勘探开发成本使得中国海域含油气盆地油气成藏过程研究的资料基础较陆上含油气盆地薄弱。尽管不同层段、不同沉积相带烃源岩通常具有不同的生物标志化合物组合特征［8-11］，但在缺少烃源岩样品的情况下，精确的油源分析通常是困难的，比如珠江口盆地恩平凹陷恩平17 洼，勘探上已获得较好商业油气发现，但有效烃源岩段尚未钻揭。恩平17 洼已发现油气主要分布在洼陷南、北两侧构造带的新近系储层中，其古近纪断裂在晚中新世构造活化期多未继承性活动，新近系缺少直接沟通文昌组烃源岩的长期活动断裂，油气经文昌组砂岩输导体系与隆起带断裂输导体系进行“先横后纵”运移［12］、依托区域性砂岩输导层（中转站）及断裂体系进行“接力式”运移［13］及通过“断裂复合汇聚脊”进行远源富集［14］等模式的提出，解决了实钻构造的成藏评价问题。由于缺少断层输导性判识标准，加之对主要输导层系在成藏期的古构造形态缺少了解，前人对恩平17 洼油气在不同层系、不同构造带之间运移调整与富集的主控因素及成藏过程的认识仍然是笼统且相对滞后的。

油气勘探实践中不断探讨油气的成藏过程［15-18］，有助于寻找新的接替石油储量。随着恩平17 洼浅层已知含油层系及有利构造圈闭的相继钻探，寻找接替勘探层系、预测潜在有利成藏区带十分必要。本文通过地质、地球化学与地球物理的紧密结合，以成藏期关键输导层的三维古构造演化及形态变化为纽带，各成藏要素互为约束条件，梳理各成藏要素间的时-空耦合关系，探讨了恩平17 洼油气在纵向上及平面上分配调整的主控因素，重建了油气动态成藏过程，预测了有利勘探方向，为恩平17 洼寻找勘探接替层系提供参考，为类似的资料基础薄弱地区开展动态成藏过程研究提供借鉴。

1 地质概况

恩平17 洼位于珠江口盆地珠一坳陷恩平凹陷西部（图1），面积约550 km2，洼陷经历了先断后拗的构造演化过程，发育了先陆后海的沉积序列［18-19］，断陷期沉积受NE 向低角度隐伏控洼断裂控制，北断南超，是恩平凹陷的主力生烃洼陷，也是珠江口盆地（东部）已被勘探实践所证实的富烃洼陷之一。断陷期琼珠运动Ⅰ幕（Tg）和Ⅱ幕，沉积了湖相文昌组及湖沼相恩平组。地震层序地层单元定量识别研究在恩平17 洼文昌组识别出2个准二级层序，进一步划分为6个三级层序［18-20］。自界面向下共识别和等5 个地震反射界面，对应文昌组一段至六段，其中界面（文昌期最大湖泛面）全区可对比，是上、下文昌组的分界面；拗陷期经历了南海运动（）、白云运动（）及东沙运动（），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。

图1 珠江口盆地恩平17洼构造位置（a）、构造单元特征（b）及地层综合柱状图（c）Fig. 1 Tectonic position （a）， structural unit features （b）， and composite stratigraphic column （c） of the Enping 17 sub-sag in the PRMB

已发现油气主要来源于文昌组半深湖-深湖相和浅湖-半深湖相烃源岩［18-19］，钻探于南部斜坡的E4井，钻揭了始新统文昌组一段、二段及三段（文三段）顶部地层，该井文一段上部为滨浅湖滩坝相沉积的砂质岩与泥岩、砂质泥岩互层，中部为半深湖相沉积的泥质岩及砂质泥岩，下部为滨浅湖滩坝相沉积的砂质岩与泥岩、砂质泥岩互层；文二段为半深湖相沉积的泥质岩夹少量砂质泥岩薄层；文三段（未穿）上部为滨浅湖滩坝相沉积的砂质岩与泥岩、砂质泥岩互层，下部为半深湖相沉积的泥质岩；在珠海组至文昌组皆有油气显示，其中文昌组为1 套8.5 m 厚的气层，恩平组为3 套共8.6 m厚的油层，珠海组为1套2.0 m厚油-水层。

2 原油来源与分布特征

恩平17洼文昌组最厚约3 000 m。钻探于1985年的E4 井，在文一段底部钻遇凝析油气层，钻揭的文昌组烃源岩未取心，也没有可靠的岩屑样或相关的生物标记化合物分析资料。因此，在烃源岩低钻揭条件下，以生烃洼陷为研究单元，对文昌组烃源岩纵向沉积演化特征和已发现原油母源环境纵向演化序列进行整体对比，有助于精细判识不同类型原油的油源［21-22］。恩平17 洼已发现原油生物标志化合物主要以高丰度4-甲基C30甾烷及不同丰度双杜松烷（T）（简称T）化合物为典型特征［23-24］，高丰度4-甲基C30甾烷被认为是源于半深湖-深湖相烃源岩的重要标志。较高丰度T 化合物与高丰度4-甲基C30甾烷的共存，反映了以低等水生生物来源有机质为主的宏观背景下的较高丰度陆源树脂类有机质的输入［9］。本次研究收集整理了全洼陷不同时期完成的原油及油砂生标分析测试数据，采用T/C30藿烷、∑4-甲基C30甾烷/∑C29甾烷及Pr/Ph（姥鲛烷/植烷）含量比值3 个生标参数，将恩平17 洼已发现原油划分为4类（图2）。

图2 恩平17洼已发现原油成因类型划分Fig. 2 Classification of genetic types of crude oil discovered in the Enping 17 sub-sag

①第一类原油以中-高Pr/Ph、高T/C30藿烷和高∑4-甲基C30甾烷/∑C29甾烷比值为典型特征。T/C30藿烷比值≥1，Pr/Ph 比值一般在1.5 ～ 3.0，∑4-甲基C30甾烷/∑C29甾烷比值基本在1.5 以上，指示其烃源岩具有较高陆源有机质输入、较高藻类有机质生产力且水体偏氧化的沉积环境。②第二类原油以低Pr/Ph、低T/C30藿烷和高∑4-甲基C30甾烷/∑C29甾烷比值为典型特征。T/C30藿烷比值≤1，Pr/Ph 比值一般在0.5 ～ 1.5，∑4-甲基C30甾烷/∑C29甾烷比值基本在1.3 ～ 2.5，指示其烃源岩具有相对较低陆源有机质输入、较高藻类有机质生产力且水体偏还原的沉积环境。③第三类原油以高Pr/Ph、低T/C30藿烷和高∑4-甲基C30甾烷/∑C29甾烷比值为典型特征。T/C30藿烷比值≤1，Pr/Ph 比值一般在2.0以上，∑4-甲基C30甾烷/∑C29甾烷比值基本在1.0 ～2.0，指示其烃源岩具有相对较低陆源有机质输入、较高藻类有机质生产力且水体偏氧化的沉积环境。④第四类原油以低Pr/Ph、低T/C30藿烷和低∑4-甲基C30甾烷/∑C29甾烷比值为典型特征。T/C30藿烷比值≤0.6，Pr/Ph比值一般在0.5 ～ 1.5，∑4-甲基C30甾烷/∑C29甾烷比值基本在0.5 以下，指示其烃源岩具有相对较低陆源有机质输入、藻类有机质生产力较低，但水体相对偏还原的沉积环境。

地质与地球物理综合识别认为，恩平17 洼发育文三段、文四段和文五段3 套主力烃源岩［24］，第一、第二和第三类原油分布广泛，具有较高的4-甲基C30甾烷丰度，指示其来自文昌组半深湖-深湖相烃源岩，应与这3 套主力烃源岩有关。文昌组最大湖泛面位于文三段与文四段之间，通常最大湖泛面上、下烃源岩发育条件最好，而发育于水进期的文四段烃源岩较文三段环境条件更好。据此推测，具有高4-甲基C30甾烷丰度、高Pr/Ph比值的第一类原油来自于文三段，第二类原油来自于文四段，中等4-甲基C30甾烷丰度、高Pr/Ph比值的第三类原油主要来自文五段及以下烃源岩。第四类原油的生标特征明显区别于前三类，且仅见于洼陷带E4井区文昌组上部滨浅湖相砂岩储层中，在井深4 617 m DST测试获得的凝析油，储层顶、底被文一段和文二段厚层泥岩包裹，地层压力系数高达1.486，超压成因主要与生烃作用有关［25］，凝析油属自生自储型原生油气藏［26］。

烷基二苯并噻吩类化合物的分子结构具有对称性，该类化合物对热力作用非常敏感，它们的相对组成和分布可为烃源岩热演化历史及原油成熟度研究提供较为有效的信息［27］。根据甲基二苯并噻吩分布指数［MDBI=4-MDBT/（DBT+1-MDBT+2-MDBT+3-MDBT+4-MDBT）］计算的恩平17洼原油成熟度（Ro=1.33MDBI+0.48）［28］，与甾烷异构化参数指示的热演化程度的相对高低吻合，且没有异常值，能为原油成熟度的判识提供有效支持。计算的第四类原油Ro在0.68 %～0.93 %，这与下伏文二段热演化程度接近，也能间接说明第四类原油主要来源于文二段烃源岩。第一、第二和第三类原油在洼陷南北构造带均又发现，计算的原油成熟度分布范围在不同构造带存在差异，北部隆起构造带第一、第二和第三类原油的Ro分布分别为0.52 % ～ 0.67 %，0.58 % ～ 0.93 %和0.52 % ～1.26 %，南部翘倾断裂背斜构造带则分别为0.52 % ～1.0 %，0.50 % ～ 0.70 %和0.48 % ～ 1.0 %。显然，来自文四段（第二类）、文五段（第三类）的原油在北部成熟度相对更高，来自文三段（第一类）的原油在南部成熟度更高，这可能意味着北部隆起构造带油气的充注和运聚较南部构造带晚。

3 断裂体系输导性评价

恩平17 洼新近系缺少直接沟通烃源岩的长期活动断裂，晚期断裂向下仅断至古近系恩平组，早期断裂大多断至恩平组顶部界面上下结束。尽管早期断裂在成藏期并未活动，但E4井在洼陷带恩平组钻揭大量油气显示早期断裂具有垂向运移油气的能力。珠一坳陷油气穿恩平组运移物理模拟实验表明，小断距需要与高砂/地比（≥50 %）配置才有助于油气垂向运移。当断层断距较大时，高砂/地比（＞50 %）有利于油气沿断层的穿盖层运移，不利于油气在盖层内聚集，30 % ～50 %的砂/地比有利于油气在层内运聚［29］。显然，断层的启闭性受多种地质因素的影响，断距及其断切地层的岩性组合对断层启闭性影响较大。

本次研究以恩平17 洼已钻探构造圈闭的不同勘探层系为统计单元，分析了断层活动性、断距、断层两侧岩性对接关系、泥岩涂抹因子（SSF，无量纲）、断裂带泥页岩比例（SGR，无量纲）与地层含油气性（无显示、含油气或成藏）之间的相关关系，发现断切地层的泥质含量是控制断层岩渗透性的关键因素，单层泥岩厚度对油气的垂向运移有重要影响，断层属性参数SSF、SGR［30-31］与地层含油气性关系密切。如图3所示，当SGR＞0.60、SSF＜7 时，各勘探层系多成藏或含油气，表明此条件下断层输导性较低；当SGR＞0.60、SSF=7 ～ 12，或SGR=0.60 ～ 0.28、SSF=0 ～ 12 时，各层系可能成藏、含油气或无任何油气显示，表明此条件断层输导性中等；当SGR＜0.28或SSF＞12时，各层系基本未见油气显示，表明此条件下断层输导性极高。据此，可建立适合本地区的断层输导性评价标准，与前人在其他地区开展的统计分析结果相近［32-34］。

图3 恩平17洼浅层断层SGR和SSF与地层含油性关系Fig. 3 Relationship of fault attributes SGR and SSF with oilbearing capacity for shallow layers of the Enping 17 sub-sag

恩平17 洼E4 及E1 井钻遇的恩平组，自下向上泥岩发育程度增加，恩四段砂/地比在60 %以上，单层泥岩最厚为10 m，恩三段砂/地比平均在50 %上下，单层泥岩最厚为15 m，上部的恩一段+恩二段砂/地比平均在37 %，单层泥岩最厚在17.5 ～ 22 m。据此评价，以SSF大于7 为标准，断距在100 ～ 130 m 的断层，可以向恩平组输导油气，断距大于130 m 的断层，有利于油气穿过恩平组盖层向中、浅层垂向输导，这与在整个珠一坳陷进行的统计结果基本一致［29］，向浅层输导油气的断层主要为发育于南北构造带的长期活动断层（图4）。由于洼陷带恩一段+恩二段中，单层泥岩厚度大，加之多数断层断距在100 m 以下，垂向输导油气能力较弱，可能是导致洼陷带浅层油气充注不足的主要原因，断切烃源岩的长期及早期活动断层可以将油气垂向输导进入恩平组砂岩输导层，主要沿输导层侧向运移，再通过断切恩平组输导层的晚期及长期活动断层，接力将油气向浅层运移［22］。

图4 恩平17洼界面不同时期断裂输导体系及烃源岩展布范围Fig. 4 Hydrocarbon migration pathways of faults and source rock distribution on seismic reflector of the Enping 17 sub-sag during different geologic periods

4 成藏期古构造演化与油气运移

恩平17洼文昌组烃源岩生油高峰期主要在10 Ma之前［26］，早期油气充注大致发生在20 ～ 8 Ma，主要对应珠江组、韩江组及粤海组三段沉积时期，晚期油气充注主要发生在5 Ma 之后［23，26，35］，以5 Ma 以来的油气充注为主［36］。10 Ma 以来的新构造运动阶段，恩平17 洼断裂活动再次加强［36］，发生在5 Ma以来的晚期浅层油气充注，显然与新构造运动密切相关，它对恩平17 洼油气的运移、调整及富集起到了十分关键的作用。晚期活动断层主要断切了恩平组，大多并未直接断切文昌组烃源岩，这使得恩平组成为油气在纵向上及不同构造带间接力、调整、分配的枢纽，恩平组下部的恩四段、恩三段富砂地层与恩一段、恩二段富泥地层共同构成油气侧向运移输导体。由于洼陷带断层的垂向输导油气能力较弱，因此对浅层油气充注而言，成藏期恩平组顶构造面（）的形态及其变化必然对油气的侧向运移分配产生重要影响。

本次研究对恩平17 洼主要地震反射界面及断层面进行了精细三维地震解释，借助MOVE软件，建立了包括9 个反射面和127 条断层的三维构造模型（图5），经过压实均衡恢复与断层恢复，并采用现今地层厚度分布与古构造恢复获得的地层厚度分布的反复对比，获得了恩平17洼自23.03 Ma以来各关键时期、各地震反射界面的古构造形态。如图5 所示，23.03 Ma 时界面的古构造高点位于NE 向分隔槽的南侧，E4 井所在的洼陷带古构造脊与E5 井所在的南部构造带古构造脊高度相当，此后随着盆地的沉降，洼陷带界面古构造脊构造幅度不断降低，界面的古分隔槽向南迁移；5.33 Ma 前后界面古构造形态呈北高南低特征，洼陷带古构造脊自圈范围显著减小，界面NE向古分隔槽被2条NW向的断层相关构造脊所分隔，即F3-F14-F11构造脊和F8-F7-F6构造脊所分隔，5.3 Ma至今，随着这两条断层相关构造脊低点的南移，将导致洼陷带NE向古构造脊下保存的油气向北溢出调整。因此，5.33 Ma往后古构造面形态的变化，导致恩平17洼南北间油气宏观分配的格局发生了重要变化。

图5 恩平17洼不同时期古构造面形态Fig. 5 Morphologies paleostructural surface on seismic reflector of the Enping 17 sub-sag during different geologic periods

恩平组自下而上砂岩输导层发育程度降低，顶部泥岩与缓坡带三角洲相砂岩及陡坡带扇三角洲砂岩构成配置良好的侧向砂岩输导体系（图6），北部陡坡带扇三角洲砂岩发育主要受断裂控制，沿断层展布，厚度大但横向变化快，南部缓坡带三角洲相砂岩发育展布范围大，输导性更好。5.33 Ma之前，NE向古分隔槽位于北部控洼断层一侧，生烃区主要位于古分隔槽的南翼，从地层倾向及砂岩输导层发育情况看，南部构造带是最优的运移指向区；5.33 Ma 之后北部古隆起的抬升、古分隔槽的南移（图6）、2条NW向断层相关古构造脊的发育（图7），以及洼陷带NE 向古构造脊幅度的较低（图6），将导致古构造面之下油气的向北溢出调整，弥补北部恩平组砂岩输导层发育弱于南部的不足，为北部古隆起长距离的油气运聚成藏创造了有利条件。从已发现油气的纵向分布来看，北部古隆起主力成藏层系时代较南部构造带新，主要富集在至之间，之下仅见显示，而南部构造带之下成藏相对较好，局部发育海相高泥质砂岩储层［36-37］；南北间油气富集层位的差异，是5.33 Ma 前后古构造面形态变化导致南北间油气运移格局变化的直接结果。

图6 恩平17洼古构造面及NE向分隔槽发育演化剖面（剖面位置见图1b）Fig. 6 Section showing the evolutionary processes of the paleostructural surface on seismic reflector and NE-trending troughs in the Enping 17 sub-sag （see Fig. 1b for the section position）

图7 恩平17洼古构造面及NW向断层相关构造脊发育演化剖面（剖面位置见图1b）Fig. 7 Section showing the evolutionary processes of the paleostructural surface on seismic reflectorand NW-trending fault-related structural ridges in the Enping 17 sub-sag （see Fig. 1b for the section position）

5 油气动态成藏模式

综合油气来源与分布特征、断层输导性、断层与砂岩输导层组合特征、充注期次及古构造面的演化特征来看，恩平17 洼油气成藏过程可总结为以下3 个阶段（图8）。

图8 恩平17洼油气动态运移成藏演化过程（剖面位置见图1b）Fig. 8 Evolutionary process of the dynamic migration and accumulation of hydrocarbons in the Enping 17 sub-sag

1）第1 阶段（33.90 ～ 10.00 Ma），文昌组烃源岩在珠海组沉积期（33.90 ～ 23.03 Ma）逐渐进入成熟生烃阶段，由于此时构造活动处于宁静期［18］，油气的垂向运移不活跃，随着烃源岩在珠江组和韩江组沉积时期达到生烃高峰，加之此时近EW 向和NWW 向断裂活动的逐渐增强，整个洼陷进入油气运移活跃期，结合浅层流体包裹体指示油气充注期次较晚、文昌组顶部发育异常高压、洼陷带恩平组古构造脊发育形态完整且规模较大等证据来看，这一时期的油气运聚主要以源内及近源运聚为主要特征，古近系文昌组及恩平组是这一阶段油气的主要运聚层系，即油气主要在古构造面之下运聚。

2）第2 阶段（10.00 ～ 5.33 Ma），对应粤海组沉积时期，研究区进入新构造运动阶段（东沙运动），洼陷边缘主要断裂继承性发育，油气向浅层的运移十分活跃，烃类流体包裹体研究提供了大量的相关证据。由于古分隔槽位于北部控洼断层一侧，且南部缓坡带恩平组发育长源的辫状河三角洲砂岩输导层，因此从地层倾向及砂岩输导层发育情况看，南部构造带是最优的运移成藏指向区，珠江组下段（之下）油气成藏相对较好，北部古隆起此时油气运聚相对较弱。

3）第3 阶段（5.33 ～ 0 Ma），对应万山组沉积时期，此时随着北部古隆起的抬升及洼陷带的沉降，研究区古构造格局较10.00 Ma 时发生了较大变化，恩平组顶面（）古构造形态的变化对油气在不同构造带之间的运移调整发挥了重要作用。随着北部古隆起的抬升，古分隔槽南移，NW 向F3-F14-F11构造脊和F8-F7-F6构造脊鞍部低点南移，洼陷带恩平组NE向背斜构造脊幅度显著降低，自圈规模减小，油气向北溢出调整，为北部古隆起长距离的油气运聚成藏创造了有利条件。

6 结论

1） 恩平17 洼晚期活动断层与早期断层在恩平组相互叠置，其输导性与古构造面约束下的砂岩输导体系共同控制油气在深浅层及不同构造带间的运移。以SSF大于7 为标准，断切烃源岩断距100 ～ 130 m 的断层，可以向恩平组输导油气；断距大于130 m 的断层，有利于油气穿过恩平组盖层向中-浅层垂向输导；洼陷带断切恩平组的晚期活动断层断距多在100 m 以下，垂向输导油气能力较弱，使得洼陷带浅层圈闭勘探因油气充注不足而失利。

2） 恩平17 洼油气成藏具有早期近源、中期南向、晚期南-北双向的三阶段运聚过程，恩平组断层-盖层配置控制了油气在深、浅层之间分配，断层输导性、古构造面NE 向分隔槽及NW 向断层相关构造脊的发育演化决定了油气运聚的宏观格局。10.00 Ma 之前，油气主要在古构造面之下运聚，10.00 ～ 5.33 Ma，南部构造带是最优的运移指向区，5.33 Ma 之后，随着北部古隆起抬升古分隔槽向南迁移，NW 向断层相关构造脊鞍部低点南移，洼陷带NE 向构造脊因构造幅度下降导致封盖的油气向北溢出调整，为北部古隆起长距离的油气运聚成藏创造了有利条件，沿NW 向构造脊发育的古近系构造圈闭、北部古隆起周缘恩平组构造岩性或地层岩性圈闭是今后较为有利的勘探方向。