珠一坳陷西江主洼古近系文昌組烴源巖特征及生烴潛力*

丁 亮 郭 剛 郝建榮 王升蘭 朱文奇 廖宗寶

(中海油研究總院 北京 100028)

丁亮，郭剛，郝建榮，等.珠一坳陷西江主洼古近系文昌組烴源巖特征及生烴潛力［J］.中國海上油氣，2015，27(5)：21-26.

勘探實踐表明，珠江口盆地珠一坳陷已發現的油氣田主要圍繞富生烴凹(洼)陷分布，儲量與產量的大幅增長也往往得益于新富生烴凹(洼)陷的發現［1-4］。隨著珠一坳陷已證實富生烴凹(洼)陷勘探程度的逐漸提高，油氣儲量、產量的增長難度不斷增大，急需尋找到新的潛在富生烴凹(洼)陷作為油氣接替區。珠一坳陷西江主洼已證實具備生油能力［5］，但長期以來該區僅有二維地震測線覆蓋，由于該洼緊鄰古珠江口，洼陷中淺層砂巖含量超過60%，地震波能量被強烈吸收，因而難以獲取中深層有效地震反射信息［6］；此外，洼陷深層反射界面傾角變化大、斷裂發育的特點也導致了地質條件的復雜化，使得中深層地震成像質量較差，嚴重制約了洼陷的烴源巖評價。隨著西江主洼新三維地震資料的覆蓋，洼陷中深層地震資料的信噪比和分辨率得到了顯著提高，具備了開展洼陷烴源巖深入研究的資料條件。

本文圍繞西江主洼烴源巖這一核心問題，利用新采集的三維地震資料，從古近系文昌組烴源巖沉積相研究入手，類比鄰區已證實的富生烴凹陷，通過對斷裂活動速率、沉降速率、地球化學特征以及沉積相-地震相特征等方面的綜合分析，借助盆地模擬技術預測了西江主洼的生烴潛力和勘探前景。

1 地質背景

西江主洼位于香港以南約200 km的珠一坳陷西江凹陷內，水深60～100 m，鄰區已證實的富生烴凹(洼)陷有惠州凹陷、番禺4洼和恩平凹陷等，與番禺4洼、西江36洼共同組成西江凹陷(圖1)。西江主洼面積約1 090 km2，最大埋深7 600 m，是珠一坳陷古近系最大的單一半地塹洼陷。受NE向邊界斷層控制，西江主洼整體表現為“北斷南超，下斷上坳”的箕狀結構(圖2)。

依據洼陷構造特征、沉降特征以及地層厚度變化等，結合珠一坳陷的構造演化背景，西江主洼構造演化階段可劃分為始新世—早漸新世的伸展裂陷階段、晚漸新世—中中新世的沉降拗陷階段和晚中新世—第四紀的斷塊升降階段，沉積地層自下而上分別為文昌組、恩平組、珠海組、珠江組、韓江組、粵海組至第四系。地震剖面上，T80界面位于鉆井標定的T70界面(珠海組底面或恩平組頂面)與T100界面(基底)之間，表現為一個角度不整合界面，具有明顯的“上超/下削”不整合接觸關系。此外，T80界面上、下波組特征差異較大，呈現顯著的兩期裂陷特征，對應于洼陷伸展裂陷階段珠瓊運動形成的裂陷Ⅰ、Ⅱ期，沉積了文昌組、恩平組地層(圖2)。

圖1 西江主洼區域位置Fig.1 Location of Xijiang sag

圖2 西江主洼地層分布Fig.2 Stratigraphic distribution of Xijiang sag

依據垂向疊置關系，西江主洼屬于“厚文昌、薄恩平”型洼陷，文昌組殘留地層厚度最大為2 400 m，恩平組殘留地層厚度最大為1 400 m(圖3)。文昌組沉積時期，西江主洼是一個相對孤立的湖盆，只在東北部與西江23洼局部相連。恩平組沉積時期，湖盆面積顯著擴大，該洼陷沉積中心向西有所遷移。

圖3 西江主洼文昌組(a)、恩平組(b)殘留地層等厚圖Fig.3 Residual isopach map of W enchang(a)and Enping(b)Formation in Xijiang sag

2 烴源巖特征

珠一坳陷多年的勘探實踐表明，始新統半深湖—深湖相文昌組是本區最重要的優質烴源巖［7］。目前珠一坳陷已發現的油氣田多分布于發育文昌組烴源巖的洼陷周緣，且烴源巖規模越大，周緣油氣的發現也越豐富。因此，對西江主洼生烴潛力的研究，確認文昌組是否發育半深湖—深湖相沉積至關重要。

2.1 斷裂活動速率及沉降速率特征

始新世—早漸新世伸展裂陷階段的斷裂活動對珠一坳陷古近系烴源巖的形成與分布起到了重要的控制作用，較高的斷裂活動速率和沉降速率有利于深湖盆形成。在物源供給不充分時易形成欠補償沉積環境，有利于半深湖—深湖相優質烴源巖的發育。

珠一坳陷已證實富生烴洼陷的控洼斷裂活動速率分析表明，當活動速率大于100 m/Ma時，洼陷能夠沉積文昌組半深湖—深湖相［8］。此外，前人對中國近海及東部陸上富生烴凹陷主力烴源巖形成期沉降速率的分析發現，其沉降速率均高于200 m/Ma［9］。

西江主洼控洼斷裂的活動性具有中間強、兩端弱的特點，斷裂主體活動速率大于100 m/Ma，洼陷沉積中心的斷裂活動速率超過200 m/Ma，向洼陷兩端逐漸減弱至100 m/Ma以下(圖4)。盆地模擬結果顯示，文昌組沉積時期西江主洼主體沉降速率大于200 m/Ma，洼陷沉積中心沉降速率超過300 m/Ma(圖5)。由此可見，西江主洼具有較高的斷裂活動速率和沉降速率，在文昌組沉積時期具備形成深湖盆的前提條件，而該時期洼陷又以局部物源為主，因而非常有利于形成半深湖—深湖相細粒沉積。

圖4 西江主洼控洼斷裂活動速率Fig.4 Fault activity rate of sag-controlled fault in Xijiang sag

圖5 西江主洼文昌組沉降速率Fig.5 Sedimentation rate of W enchang Formation in Xijiang sag

2.2 地球化學特征

生物標志化合物分析結果表明，珠一坳陷文昌組半深湖—深湖相優質烴源巖以富含C304-甲基甾烷為主要特征，有機質主要來源于水生低等生物，高等植物輸入標志不明顯［10-11］。因此，原油中的C304-甲基甾烷與文昌組半深湖—深湖相烴源巖有著成因聯系，這就為原油地球化學分析追蹤烴源巖提供了線索。

位于西江主洼南部凸起的XJS3井與鄰近的番禺4洼之間存在多個構造鞍部阻隔油氣運移，且番禺4洼具有顯著的“近源環洼”成藏以及油氣聚集層位隨洼陷距離增大而變淺的特點，而XJS3井所揭示的油層主要位于中深層珠海組，因此可以認為該井所揭示的原油來自北部的西江主洼。該井DST測試油樣的油氣地球化學指標分析可見較高含量的C304-甲基甾烷，表明原油主要源于文昌組半深湖—深湖相優質烴源巖。此外，該洼陷中心的XJM1井巖樣分析也可見一定含量的C304-甲基甾烷(圖6)。由此可見，西江主洼原油和巖樣中C304-甲基甾烷的發現表明該洼陷文昌組發育一定規模的半深湖—深湖相沉積，并且已大量生烴，所生成的油氣可運移到洼陷緩坡并形成聚集。

圖6 西江主洼XJS3井、XJM 1井生物標志化合物特征Fig.6 Biomarker characteristics of W ell XJS3 and W ell XJM 1 in Xijiang sag

2.3 地震相-沉積相特征

由于同一盆地相鄰或相近的凹(洼)陷在沉積環境上有一定的相似性，相同的地震相很可能代表了相似的沉積地層。因此，在地球化學研究確定烴源巖存在的基礎上，可以根據地震特征識別出優質烴源巖地震相特征，進而綜合分析解釋轉化為沉積相，從而對烴源巖的分布和發育規模進行研究［4，12］。

綜合考慮有機相、測井相以及地震相的特征，珠一坳陷已鉆井證實的富烴洼陷文昌組具有2種地震相特征，即“弱(反射)—強(反射)—弱(反射)”的三段式特征和“強(反射)—弱(反射)”的兩段式特征，分別對應于2種沉積相模式［13-14］。其中，前者以番禺4洼為代表，文昌組沉積早期以沖積扇—扇三角洲—濱淺湖相沉積為主，中期以半深湖—深湖相沉積為主，晚期則主要發育三角洲—濱淺湖，為“全旋回”相模式；后者以陸豐13N洼為代表，文昌組沉積早期以沖積扇—扇三角洲—濱淺湖相沉積為主，而后水體迅速加深，內部發育半深湖—深湖相沉積，為“半旋回”相模式。在這2種模式中，文昌組半深湖—深湖相沉積對應的地震相均表現為低頻率、連續、強振幅平行席狀地震反射特征。

通過類比分析，西江主洼文昌組呈現出典型的第2種地震相-沉積相模式，具有兩分結構，地震相呈現出“強(反射)—弱(反射)”的兩段式，并且在文昌組上段可見與番禺4洼等洼陷半深湖—深湖相沉積相同的低頻率、連續、強振幅平行席狀地震反射特征。具體到地震剖面上，西江主洼北部陡坡帶發育具有中高頻率、差連續、弱振幅雜亂楔形地震反射特征的扇三角洲沉積，文昌組下段發育具有中頻率、中差連續、中弱振幅地震反射特征的濱淺湖相沉積，文昌組上段則發育具有低頻率、連續、中強振幅平行席狀地震反射特征的半深湖—深湖相沉積(圖7)。

圖7 西江主洼文昌組地震相-沉積相特征Fig.7 Seism ic-sedimentary facies characteristics of Wenchang Form ation in Xijiang sag

3 烴源巖生烴潛力

通過斷裂活動速率、沉降速率、地球化學特征、地震相-沉積相特征等方面的綜合分析，認為西江主洼古近紀沉積了文昌組這套重要的烴源巖，發育一定規模的半深湖—深湖相優質烴源巖，面積可達168 km2(圖8)。

圖8 西江主洼文昌組沉積相圖Fig.8 Sedimentary facies of Wenchang Formation in Xijiang sag

盡管西江主洼古今地溫梯度(＜3℃/100 m)均比周邊洼陷或凹陷低(平均為 3.37℃/100 m)［15］，但西江主洼基底埋深較大(達到約7 600 m)，文昌組整體埋深較鄰近的番禺4洼深1 400 m，已達到生烴門限(成熟度Ro=0.7%)對應的4 100 m埋深要求。盆地模擬結果顯示，西江主洼文昌組烴源巖目前均處于成熟—高成熟狀態(圖9)。

參考區域文昌組半深湖—深湖相烴源巖有機質豐度統計結果，即有機碳(TOC)含量為1.24% ～11.43%(中值為3.69%)、熱解生烴潛量(S1+S2)為2.01～87.35 mg/g(中值為18.13 mg/g)、氯仿瀝青“A”為0.0582% ～0.336 9%(中值為0.256 9%)，有機質類型總體為Ⅰ—Ⅱ1型，假定西江主洼文昌組TOC平均值為2.94%，S1+S2平均值為14.4 mg/g，氯仿瀝青“A”平均值為0.225%，氫指數平均值為483.4 mg/g，有機質類型為Ⅱ1型，預測該洼陷生烴量約為60.9億m3。這表明，西江主洼具有較好的生烴潛力，是一個潛在的富生烴洼陷。

圖9 西江主洼文昌組烴源巖成熟度平面分布圖Fig.9 Source rocksmaturity of W enchang Formation in Xijiang sag

4 結論

1)斷裂活動速率、沉降速率、地球化學特征、沉積相-地震相特征等多方面的綜合分析結果顯示，西江主洼文昌組發育大規模半深湖—深湖相優質烴源巖。

2)盆地模擬結果顯示，西江主洼文昌組處于成熟—高成熟階段，生烴量較大，是潛在的富生烴洼陷。

3)建議在西江主洼進一步開展油氣運聚特征研究，明確油氣聚集的有利區帶和層位。

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