珠江口盆地AB凹陷古近系油氣成藏控制因素分析

于 汪，郭建華，劉辰生，焦 鵬，張向濤

(1.中南大學,湖南長沙 410083；2.中海石油(中國)有限公司深圳分公司)

珠江口盆地AB凹陷古近系油氣成藏控制因素分析

于 汪1，郭建華1，劉辰生1，焦 鵬1，張向濤2

(1.中南大學,湖南長沙 410083；2.中海石油(中國)有限公司深圳分公司)

古近系文昌組-恩平組是珠江口盆地油氣勘探的重要層位。通過對烴源巖展布、構造活動強弱、輸導體類型、儲蓋條件、圈閉種類的研究表明，烴源巖分布控制油氣富集程度，構造活動制約油氣聚集能力，輸導體系制約油氣聚集能力，儲集條件影響油氣儲量大小，圈閉發育決定油氣保存結果。40～15 Ma時期，文昌組-恩平組大量生烴，具備形成早期油氣藏的條件；中中新世開始的東沙運動使得文昌組-恩平組早期形成的油氣藏發生調整，于晚期再次成藏；中中新世晚期，恩平組SQ7層序開始生烴，利于晚期成藏。文昌組-恩平組的成藏模式分為早期成藏、早期成藏-晚期補充以及晚期成藏3種。

珠江口盆地；AB凹陷；成藏模式；文昌-恩平組；圈閉；構造活動

隨著淺層勘探程度不斷提高，盆地深層(3 500 m以下)成為我國東部及淺海油氣勘探主要領域。目前AB凹陷開發的油氣藏主要集中于珠海組以上層系中，對深層油氣藏勘探研究甚少。近年來，A7-1井在恩平組見工業油流，A3-1見油層，最新鉆井A14-4在文昌組也有油氣顯示，揭示了AB凹陷古近系文昌組-恩平組油氣藏的勘探前景。前人在古近系成藏研究成果顯示：古近系油源來源于恩平組和文昌組，恩平組烴源巖生烴能力相對有限，深部成藏油源主要為文昌組貢獻。恩平組低位體系域和高位體系域砂巖可作為良好儲層。恩平組湖侵體系域發育的泥頁巖和文昌頂部泥巖可作為局部蓋層。通過分析AB凹陷成藏條件和成藏主控因素，對研究區古近系文昌組-恩平組提出了3種成藏模式，對AB凹陷的下一步勘探研究具有一定意義。

1 區域地質概況

珠江口盆地位于我國南海北部大陸架和陸坡邊緣，東以臺灣島，西以海南島為邊界，是中國近海最大的含油氣盆地之一[1]，是形成于古生代及中生代復雜褶皺基底之上的中、新生代含油氣盆地。

AB凹陷是珠江口盆地重要的油氣富集區，位于盆地的東北部、珠一坳陷的中東部地區，北鄰北部斷階帶，南至中央隆起帶的東沙隆起，東部為海豐凹陷，西部與BA低凸起相鄰。AB凹陷可分為四個次洼，從北至南分別是A1、A2、A3以及A4次洼(圖1)。AB凹陷文昌組-恩平組3個地震標志層(Tg，T80，T70)為區域剝蝕不整合界面，依據此不整合將其劃為2個二級層序，即文昌組和恩平組，這3個二級層序界面分別對應著珠一坳陷3期大規模的區域運動，分別是珠瓊一幕運動、珠瓊二幕運動和南海運動。文昌組自下而上由三級層序SQ1，SQ2，SQ3，SQ4，SQ5，SQ6層序所構成[2]，恩平組由三級層序SQ7，SQ8，SQ9，SQ10構成。

2 成藏條件

主要從烴源巖條件、構造活動特征、輸導體系、儲層及生儲蓋組合、圈閉類型幾個方面，對研究區進行成藏條件分析。

2.1 烴源巖條件

文昌組沉積時期陸源碎屑供應較弱，水體封閉性較好，水生藻類為有機質的主要來源。文昌組地層厚度大，泥質含量較高，具備很好的油源條件，并作為烴源巖主力。文昌組地層發育于裂陷期，與洼陷發育范圍對應，烴源巖面積覆蓋了AB凹陷的30%。其中文昌組的SQ3和SQ4層序發育于裂陷初期，裂陷活動強烈，湖盆深，可容納空間大，造成的欠補償環境發育了以半深湖為主的沉積體系，故烴源巖發育最好。文昌組發育湖相灰黑色泥巖夾薄層砂巖和粉砂巖，厚度數十至上千米。AB凹陷文昌組中深湖相烴源巖為Ⅰ-Ⅱ1型，A13-2井鉆遇了文昌組中深湖相泥巖，其TOC和S1+S2平均值分別為2.4%和11.35 mg/g，TOC最大值可達7.75%，能較好的代表文昌組中深湖相烴源巖豐度和生烴能力[3-4]。AB凹陷恩平組烴源巖有機質類型以II2型為主，其次為II1型，說明恩平組有機質類型主要以腐植腐泥型-腐泥腐植型為主。

圖1 珠江口盆地AB凹陷構造分區圖(據張向濤)

2.2 構造特征

研究區各洼陷邊緣斷裂發育，可劃分為控凹斷裂、控洼斷裂和控帶斷裂等。斷裂走向、斷裂構造樣式和洼陷結構受到區域構造活動的影響，總體來講研究區古近系構造活動包括珠瓊運動一幕、珠瓊運動二幕。珠瓊運動一幕發生在早、中始新世之間，它使珠江口盆地發生抬升、剝蝕，伴有斷裂和巖漿活動，NE-NEE向斷陷形成，文昌組生油巖就在該時期開始沉積。在地震反射剖面上，該運動表現為地區性的不整合界面，作為文昌組底或文昌-神狐組底。珠瓊運動二幕發生在中-晚始新世，持續時間長，構造運動強烈，使盆地再次抬升并遭受強烈剝蝕，是盆地斷陷期重要的一次構造運動。沉積地層為恩平組，該運動在地震剖面上表現為上超下削、高角度的區域不整合界面T80，隆起區為剝蝕區，除東沙隆起上的小型孤立的半地塹之外，普遍缺失恩平組地層；坳陷區則表現為削蝕面，缺失整個晚始新統地層。研究區文昌組和恩平組斷裂系統復雜，根據其走向可劃分為東西向、北北東向和北北西向。東西向斷裂活動時間最早，為基底性斷裂；北北東向斷裂是文昌組-恩平組最發育的一組斷裂，該斷裂既包括控洼的長期性活動斷裂，也包括了次級的同沉積斷裂；北北西向斷裂主要分布于恩平組，活動時間較晚。

2.3 輸導條件

AB凹陷輸導體系包括連通砂體、開啟斷層以及不整合面。油氣從烴源巖中生成并排出后，一部分會在烴源巖附近的砂體中聚集并保存，但很大一部分將通過輸導體系運移至烴源巖區外的構造帶上聚集成藏。始新世-早漸新世的珠瓊一幕運動，珠瓊二幕運動以及南海運動，中中新世-晚中新世的東沙運動，是AB凹陷的構造運動。文昌組和恩平組沉積時期，為斷裂的早期強烈活動階段，控制了盆地主要烴源巖的沉積和分布，同時起到控源作用。地層發育時期，也發育了控洼斷層以及大量的次級斷層，由于受到珠瓊一幕和二幕的影響，文昌組地層曾被抬升剝蝕，AB凹陷發育了T70和T80區域不整合面，而且文昌組就是沉積于前古近系的區域不整合面上。這些要素三維空間組合將構成約束流體活動和油氣運移的通道。

2.4 儲層及生儲蓋組合

SQ1層序沉積期儲層以斷陷盆地的邊界斷裂附近的扇三角洲和近岸水下扇砂礫巖為主。但根據地震資料顯示，該砂礫巖為近源快速堆積，因此該儲層粒度較粗，且成熟度較低，物性應該較差，因此該期扇三角洲和近岸水下扇不是有利的油氣儲層。總體來講，該期可形成沉降中心泥頁巖為烴源巖及側向砂礫巖為儲集層的側變式生儲蓋組合。SQ2層序沉積期，斷陷盆地的水體深度增大，因此細粒泥頁巖沉積的厚度和范圍也增大，洼陷緩坡帶的辮狀河三角洲以及陡坡帶的扇三角洲均為儲集層，形成側變式生儲組合。另外，沉降中心烴源巖上部還發育高位體系域儲層，形成下生上儲的生儲組合。上部層序湖侵體系域泥頁巖可作為該層序的蓋層，形成縱向上正常式生儲蓋組合。SQ3、SQ4層序沉積期斷陷盆地水體深度和范圍是文昌組沉積期最大的，也是AB凹陷最主要的烴源巖發育期。儲層包括了側向的辮狀河三角洲砂巖和扇三角洲砂礫巖以及泥頁巖上部的砂巖，蓋層為上部層序湖侵體系域泥頁巖，因此，該期可形成側變式和正常式生儲蓋組合。SQ5、SQ6層序沉積期，斷陷期沉降中心的范圍減小，因此烴源巖的厚度和分布范圍也減小。儲層為緩坡帶三角洲和濱淺湖砂巖以及陡坡帶三角洲砂巖，蓋層為上覆地層中的泥巖，因此該期可形成側變式和正常式生儲蓋組合。

恩平組各層序湖侵體系域泥頁巖為蓋層，而低位體系域和高位體系域砂巖可作為儲層。文昌組厚層烴源巖為優質烴源巖，因此形成了正常的下生上儲頂蓋的生儲蓋組合。根據AB凹陷已鉆的A8-1井，油氣層幾乎均為低位體系域砂巖，也有少量的湖侵體系域砂巖，油層上部的湖侵體系域泥頁巖為蓋層，形成正常的生儲蓋組合。

2.5 圈閉

AB凹陷古近系圈閉類型主要是以構造圈閉為主，其次為地層圈閉[5]。在B6-5構造上發育的披覆背斜圈閉往往位于構造高部位，并緊鄰生烴洼陷，是油氣運移的有利指向。A13-2構造發育在半地塹陡坡帶或緩坡帶，受主控斷層派生的同生和反向斷層控制，由于斷塊旋轉，基底和上覆巖層翅傾形成的斷鼻構造活動能有效封堵住油氣。在A14-8構造上，受早期背斜構造和后期斷層的共同作用，形成的斷背斜圈閉，時間較晚，構造活動破壞了背斜中早期形成的油氣藏，并最終形成封堵，斷層調整古油藏，為晚期成藏模式奠定基礎[6]。在A16-4構造上，半地塹緩坡帶三角洲以及陡坡帶扇三角洲前緣，在向洼陷推進時重力滑塌作用形成濁積體，這些濁積巖體被湖相泥巖包圍，最終形成砂巖透鏡體，該類圈閉多發于在SQ4層序。

3 成藏控制因素

通過分析AB凹陷成藏條件，結合烴源巖等厚圖、主控斷裂活動速率柱狀圖、油氣系統埋藏史圖件，查明了研究區古近系文昌組-恩平組成藏主控因素及其他因素。

3.1 主控因素

3.1.1 烴源巖分布控制油氣富集程度

成藏條件分析表明，文昌組為優質的烴源巖層，也屬于較好的儲集層，恩平組可作為優質儲集層和局部蓋層。文昌組沉積時期是AB凹陷的強烈斷陷期，湖盆深，可容納空間大，發育了扇三角洲相-三角洲相-湖泊相沉積體系。由于該時期水體環境封閉性比較好，強還原-弱氧化環境，故烴源巖的生烴能力好，文昌組烴源巖集中分布與SQ1-SQ6層序的半深湖相。16 Ma左右，Ro在0.5%～1.0%，有機質屬于成熟階段，從AB北往AB南四次洼Ro有遞減的趨勢，但次洼面積從小到大分別是A1、A2、A4及A3次洼，其烴源巖體積分別是68.144 km3、84.99 km3、107.92 km3、161.07 km3。采用成因法對AB凹陷四次洼的資源量進行估算[7]，A1、A2、A3、A4次洼資源量分別是1.007×108t，1.343×108t，2.545×108t和1.705×108t，證實了烴源巖分布的大小決定了資源量的大小。勘探證實，AB凹陷油氣分布具不均衡性，其中A3和A4次洼以文昌組為油源，是AB凹陷油氣最為富集地區(圖2)。

圖2 AB凹陷古近系有效烴源巖總厚度

3.1.2 構造活動制約油氣聚集能力

AB凹陷各洼陷發育大量斷裂，但這些斷裂的活動時間和強度各不相同。通常邊界斷裂的活動時間早，而緩坡帶的斷裂活動時間相對較晚。邊界斷裂的活動強度較大，對沉積具有明顯的控制作用，如A4次洼南部邊界斷裂活動初期就對沉積具有控制作用，因此在斷層下降盤一側形成扇三角洲以及近岸水下扇等粗粒沉積物。而緩坡帶上的斷裂多為同沉積斷裂對沉積作用也有控制作用，但其對沉積作用的控制范圍和強度均有限[8]。邊界斷裂活動時間長，是繼承性斷裂，如A4次洼和A3次洼各邊界斷裂，深達基底，上通韓江組甚至更新地層。而緩坡帶同沉積斷裂活動時間短，僅對文昌組或恩平組一個層位甚至一個體系域起到控制作用。針對每個洼陷內深大斷裂在個層序活動分析，橫向上對比各洼陷內同一層位沉積期深大斷裂的活動強度，發現除文昌組外，各洼陷恩平組沉積期控洼斷裂的活動速率最大，其次為韓江組沉積期，珠海組沉積期斷層活動強度最小(圖3)。

圖3 AB凹陷主控斷裂活動速率

AB凹陷含油氣系統分為AB北含油氣系統和AB南含油氣系統。通過回剝法，恢復AB北及AB南地區的地層埋藏史(圖4)，在40 Ma左右，AB凹陷經歷了一次構造運動，即珠瓊二幕運動，在32 Ma左右，AB凹陷又經歷了一次構造運動，即南海運動。AB北含油氣系統主要生油洼陷為A1次洼，該洼陷文昌組有機質在恩平期已經進入生烴門限，恩平組有機質在珠海期-珠江期進入生油門限，現今已經達到生油高峰，其關鍵時刻為現今。AB南含油氣系統主要生烴洼陷為A2、A3和A4次洼，以文昌組地層為主要烴源巖，在恩平期已經達到生烴門限，其關鍵時刻應為韓江末期。兩次大型的構造運動，導致研究區內斷裂活動，并為油氣運移提供通道，同時也使得文昌組和恩平組油藏進行調整。

圖4 AB凹陷北和南油氣系統埋藏圖

3.1.3 輸導體系控制油氣運移范圍

儲集層的油氣運移是油氣縱橫向運移通道，由其特定的地質條件形成，始新統文昌組生油層之上的恩平組砂巖比較發育，在橫向上可造成間接地縱向連通。但由于文昌組-恩平組地層埋深過大，砂巖孔隙條件受到影響，故砂體作為運移通道作用有限[9]。

研究區中A1、A2、A3、A4次洼古近系斷層十分發育，并且研究區整體應力背景為張性，斷層均為正斷層，控洼斷層斷面上陡下緩，呈鏟狀，經歷了早晚期運動，封閉性較差，能有效輸導烴源巖層生成的油。

正是由于研究區歷經多期構造運動，在古近系與基巖、古近系地層之間形成了多個與古構造運動相對應的不整合面，其中新生代基底(Tg)、文昌組頂面(T80)和恩平組頂面(T70)的不整合面最為重要。Tg之上為始新統生油層，所以這個不整合面是銜接基巖和始新統油源的重要通道，形成了基巖油氣藏的重要條件。另外，恩平組頂底區域性不整合面即T70、T80界面，為始新統和漸新統油源創造橫向油氣運移的條件[10]。

3.2 其他因素

3.2.1 儲集條件影響油氣儲量大小

不同組段以及不同構造部位的儲層，由于沉積相帶和埋深不同，其儲層質量相差質量較大[11]。文昌組埋深很大，進入了中成巖期，文昌組儲層孔隙大部分分布在10%以下，滲透率一半分布在10×10-3μm2以內，物性水平總體偏差。文昌組儲層分布類型分為陡坡帶和緩坡帶儲層，陡坡帶主要是扇三角洲砂礫巖儲層，這些儲層分布在中深湖泥頁巖上傾方向或分布于泥頁巖上部和下部，都是油氣聚集的有利場所。恩平組儲層埋深較大，基本進入了中成巖期，但其整體儲層物性比文昌組有所提高，且恩平組發育有大量的三角洲和濱淺湖相砂體，發育了中等-好級別的儲層，儲層條件對恩平組成藏具有一定的控制作用。

3.2.2 圈閉發育決定油氣保存結果

文昌組-恩平組構造圈閉可以分為2期：①第一期為始新世-早漸新世，構造活動較為強烈，斷裂發育，形成了一系列的構造圈閉類型，晚漸新世-早中新世為第一期形成的圈閉持續發展時期。②第二期為中中新世晚期至今，這一時期構造活動再次活躍，斷裂繼續發育，形成了一些斷塊圈閉，同時原有的圈閉被進一步復雜化，部分文昌組-恩平組與上部儲蓋組合連通。

AB北含油氣系統斷裂發育，圈閉多與斷裂活動有關，有斷背斜、逆牽引背斜及翹傾半背斜。與圈閉有關的斷裂活動始于中中新世(T30)，故這些圈閉形成于此期次。A1次洼生成的油氣經斷裂垂向運移至與斷層有關的圈閉中成藏，爾后油氣分別向北東、北和西南方向作側向運移至其它圈閉中成藏。AB南含油氣系統以披覆背斜為主，主要分布在西南界的惠陸低凸起和東南界的東沙隆起北緣，還有翹傾半背斜、生物礁、逆牽引背斜及斷背斜。這些構造在中中新世末(T20)時都已形成[12]。

根據對AB凹陷層序研究發現，文昌組和恩平存在巖性圈閉，即砂巖透鏡體巖性圈閉，該圈閉主要在始新世-早漸新世形成，發育于SQ4層序，由于半地塹緩坡帶三角洲以及陡坡帶扇三角洲前緣，向洼陷推進時重力滑塌作用形成濁積體，這些濁積巖體被湖相泥巖包圍，就形成了砂巖透鏡體。

4 成藏模式

根據上述的五種成藏控制因素，將AB凹陷文昌組-恩平組油氣成藏模式分為3類：早期成藏，早期成藏-晚期補充型，晚期成藏[13](圖5)。

圖5 AB凹陷油氣成藏模式示意

早期成藏：文昌組底部SQ1和SQ2層序烴源巖，在A3次洼開始大量生烴(以生油為主)，此時的珠江組-珠海組并未形成有效的儲蓋組合，然而文昌組-恩平組構造圈閉已形成，可以形成有效油氣藏。如已經證實的A8-1構造，珠瓊二幕的巖漿活動刺穿了文昌組下部地層，并導致文昌組上部地層形成拱張背斜；在后期沉降過程中，披覆的恩平組因隆起古地貌的存在，導致差異壓實作用，形成了披覆構造，如圖5①號油藏。

早期成藏-晚期補充型：文昌組SQ3-SQ6層序烴源巖大量生烴時間(以生油為主)為珠江末期-韓江中期(18～15 Ma)，可形成油藏。但因東沙運動而導致斷裂活動，早期油藏遭受一定程度破壞，構造穩定后，才得以補充，早期充注低成熟油，晚期才補充成熟-高成熟的油，此類油氣藏物性較好，如圖5②號油藏。

晚期成藏型：恩平組頂部SQ7層序烴源巖在韓江期末期至粵海期(12～9 Ma)開始大量生烴，油氣藏形成較晚，如圖5③號油藏。

5 結論

(1)AB凹陷目前所發現的油氣來源于文昌組和恩平組兩套烴源巖，且始新統文昌組烴源巖是研究區油氣的主要貢獻者。

(2)烴源巖分布、構造活動、輸導體系是AB凹陷成藏的主控因素；儲集條件和圈閉發育情況是次要因素。

(3)AB凹陷文昌組-恩平組的成藏模式可分為早期成藏、早期成藏-晚期補充以及晚期成藏3種。

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編輯：吳官生

1673-8217(2015)05-0025-06

2015-03-30

于汪，1990年生，2013年畢業于中南大學地球科學與信息物理學院，碩士研究生，主要從事油氣成藏方向研究。

國家科技重大專項(2011ZX05030-002-005)。

TE112.3

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