珠江口盆地文昌A凹陷中深層原油來源及成藏特征*

陸 江 周 剛 鄭榕芬 陳亞兵 張 霞 尤 麗 吳楊瑜 徐守立 劉 才

(中海石油(中國)有限公司湛江分公司研究院 廣東湛江 524057)

珠江口盆地文昌A凹陷中深層原油來源及成藏特征*

陸 江 周 剛 鄭榕芬 陳亞兵 張 霞 尤 麗 吳楊瑜 徐守立 劉 才

(中海石油(中國)有限公司湛江分公司研究院 廣東湛江 524057)

珠江口盆地文昌A凹陷近年鉆探的W10-8構造首次在珠三南斷裂下降盤中深層漸新統恩平組和珠海組獲得潛在商業原油發現并測試獲高產油流，改變了該地區長期以來以找古近系氣藏為主的勘探局面。運用有機地球化學、流體包裹體地層學、儲層沉積學等分析技術對該油藏進行系統剖析，結果表明：①鉆獲原油的地球化學特征在縱向上存在差異，油質總體較輕，密度(20℃)為0.776～0.817 g/cm3，為來自始新統文昌組和下漸新統恩平組烴源巖的雙重混源；②珠三南斷裂下降盤中深層圈閉緊鄰文昌組和恩平組湖相優質烴源巖生烴中心，烴源供給充足，油氣存在多期充注混合成藏；③漸新世珠三南斷裂下降盤發育多期規模廣、厚度大的扇三角洲儲集體，且在埋深較大(>3 900 m)的情況下仍具有較好的儲集物性，加大了文昌A凹陷有效儲層埋深下限；④珠三南斷裂及其派生斷層有效溝通圈閉和烴源巖，在不同層系形成復式聚集成藏特征。這些研究成果證實了文昌A凹陷及周緣古近系具備油氣運聚成藏的基本地質條件，揭示了漸新統可作為重要的原油勘探層系，從而開拓了該地區中深層找油新領域。

珠江口盆地；文昌A凹陷；中深層；原油勘探；原油來源；成藏特征

1 問題的提出

文昌A凹陷是珠江口盆地珠三坳陷最大的富烴凹陷，該凹陷已經歷30多年的油氣勘探，相繼發現了W9-2、W9-3、W10-3、W10-2等氣田或油氣田，以及W9-6、W11-2、W5-1等多個含氣構造(圖1)，主要聚集層系為漸新統恩平組和珠海組[1-2]。以往對于文昌A凹陷中深層(始新統文昌組到漸新統恩平組和珠海組儲蓋組合)原油能否成藏一直存在爭議[3-4]，但近年鉆探的W10-8構造在下中新統珠江組及珠海組和恩平組發現了大套油氣顯示，并首次在珠三南斷裂下降盤中深層珠海組和恩平組獲得潛在商業原油發現，尤其是在珠海組三段鉆遇了67.6 m的厚油層，且DST測試獲日產超百m3高產油流，這標志著文昌A凹陷中深層原油勘探取得重大突破，改變了該凹陷一直以來以找氣藏為主的勘探局面，開拓了文昌A凹陷及周緣中深層找油的新領域。然而，文昌A凹陷原油地球化學特征如何？原油來自哪套烴源巖？其運移途徑及成藏規律怎樣？這些問題引起了勘探家們的極大關注。為此，筆者通過對W10-8油氣藏進行深入剖析，旨在揭示文昌A凹陷中深層原油來源及運聚成藏的基本特征，為指導該地區下一步勘探提供依據。

圖1 珠江口盆地文昌A凹陷構造區劃

2 原油特征及來源

2.1 原油物理化學性質

W10-8構造W10-8-1井珠海組三段及W10-8-2井珠江組二段的3個油樣的分析結果顯示，不同層系原油物理化學性質存在差異。W10-8-1井中深層珠海組原油較輕，密度(20℃)為0.776～0.805 g/cm3，而W10-8-2井淺層珠江組原油相對較重，密度(20℃)達0.817 g/cm3；凝固點總體較高，達12～24℃；運動黏度(50℃)普遍較小，僅為1.55～3.42 mm2/s；硫含量甚微，不到1%；含蠟量均較高，其中W10-8-1井珠海組原油含蠟量為2.74%～7.91%，W10-8-2井珠江組原油含蠟量高達11.70%；膠質+瀝青質含量低，為0.84%～1.78%。這3個油樣與文昌A凹陷其他井油樣相比，其原油密度較大，含蠟量及膠質、瀝青質含量均較高(表1)。

2.2 原油地球化學特征及來源

W10-8-1井珠海組原油全烴氣相色譜呈單峰態前峰型分布，以低碳數為主，主峰碳為nC10—nC13(圖2)，C21-/C21+為5.56～7.34，CPI值在1.10左右，奇偶優勢消失，為正常成熟原油特征；而W10-8-2井珠江組原油則差別較大，總體呈單峰態后峰型分布，主峰碳為nC19，C21-/C21+僅為3.03，CPI值為1.19；W10-8-1、W10-8-2井原油姥植比(Pr/Ph)均較高，為3.17～4.25。通常認為，高Pr/Ph值(≥3)是指示氧化條件下陸相有機質輸入的可靠指標，反映這些有機質在沉積之前或沉積期間遭受氧化作用[5]。 從甾、萜烷分布特征來看，W10-8-1井珠海組原油Ts/Tm值較高，為3.91～10.70；不同樣品之間C304-甲基甾烷含量差別較大，3 835～3 976 m DST原油樣品中幾乎未見C304-甲基甾烷，而3 971 m RCI原油樣品中則含量豐富，與鄰區的W10-3-1井珠海組三段3 752.6 m MDT原油特征相似；指示陸源高等植物來源的奧利烷(OL)、樹脂化合物T在本區原油中含量較高，OL/C30藿烷為0.43～0.94，T/C30藿烷為3.67～3.71(圖3)。通常認為，高豐度的C304-甲基甾烷是始新統文昌組中深湖相烴源巖的典型特征化合物，而下漸新統恩平組烴源巖則以較高含量的樹脂化合物W、T為顯著特征[6]，表明W10-8-1井區原油可能為文昌A凹陷恩平組和文昌組烴源巖的“雙重”混源。W10-8-2井珠江組原油與W10-8-1井珠海組原油存在差別，除檢測到一定量的奧利烷外(OL/C30藿烷為0.30)，樹脂化合物T含量豐富，T/C30藿烷為4.60，但幾乎不含C304-甲基甾烷(圖3)，表明W10-8-2井區原油主要來自恩平組烴源巖。此外，W10-8-1井珠海組三段3 835～3 976、3 971 m及W10-8-2井珠江組二段2 539 m取到的原油中甲基菲指數MPI1分別為0.79、0.81、1.01，換算成等效鏡質組反射率Ro分別為0.87%、0.89%、1.01%，均表現為成熟原油特征。

表1 文昌A凹陷原油物性特征

圖2 文昌A凹陷W10-8構造原油全烴氣相色譜

圖3 文昌A凹陷原油飽和烴質量色譜特征對比圖

3 中深層原油成藏特征

3.1 “雙源”供烴多期充注混合成藏

文昌A凹陷文昌組和恩平組泥巖是陸相斷陷湖盆時期(始新世—早漸新世)沉積的2套主要的烴源巖[7]，其中文昌組因埋深較大，僅北斜坡1口井鉆遇，且地層揭露不全。從鄰區文昌B凹陷鉆井揭示的文昌組湖相烴源巖來看，其有機質豐度高，TOC平均為2.67%，屬于好—很好烴源巖；有機質類型為Ⅱ型，少量為Ⅰ、Ⅲ型[8]。盆地模擬結果顯示，文昌A凹陷主洼中心文昌組烴源巖埋深較大，其生排油高峰期在珠海組沉積時期，現今已進入高成熟—過成熟階段，以生裂解氣為主。文昌A凹陷恩平組烴源巖有多口井鉆遇，為河沼相和濱淺湖相沉積，已鉆遇的泥巖及碳質泥巖樣品有機質豐度較高，TOC為0.29%～8.35%，平均1.56%，為一套較好—好烴源巖[9]；恩平組河沼相烴源巖有機質類型以Ⅲ型為主，淺湖相烴源巖有機質類型主要為Ⅱ2—Ⅲ型；現今大部分處于成熟—高成熟階段，主要生輕質油和氣[10]；主洼中心恩平組烴源巖生排烴高峰主要在中中新世以后，與文昌A凹陷內主要構造形成期匹配較好[11]。

受文昌A凹陷南部珠三南大斷裂活動的控制，漸新世以來文昌組、恩平組烴源巖的沉積中心均位于南斷裂東段下降盤附近[12]。臨近烴源的圈閉可優先捕獲來自文昌組、恩平組2套烴源巖充注的烴類，烴源供給充足。應用流體包裹體地層學技術對W10-8構造進行了系統采樣分析，結果表明：W10-8-2井在珠江組二段—文昌組的5個薄片樣品中均發現烴類包裹體，其中珠江組二段2 588 m的烴類包裹體在紫外光激發下發白色熒光(圖4a、b)，珠海組二段2 954 m烴類包裹體發黃色熒光(圖4c、d)，而恩平組—文昌組3 782、3 856、3 904 m烴類包裹體發白色熒光，且多分布在泥巖和粉砂質泥巖邊緣，可能為烴源層段自生自儲型包裹體。W10-8-3井在珠海組三段的4個薄片樣品中也發現有烴類包裹體，其中3 228 m薄片樣品在紫外光激發下同時存在較多的發白色、藍色和少量的黃色熒光烴類包裹體(圖4e、f)，3 304 m烴類包裹體則發黃色熒光(圖4g、h)。有機包裹體的熒光顏色可反映有機質的熱演化程度，發白色熒光的包裹體中的烴類成熟度較高，而發黃色熒光的烴類成熟度相對較低[13-16]。根據熒光顏色及包裹體的賦存形態，推斷W10-8-2井區至少存在2期油氣充注，而W10-8-3井區至少存在3期油氣運移過的痕跡。

(a)、(b)：W10-8-2井，N1zj2，2 588 m,白光、熒光；

(c)、(d)：W10-8-2井，E3zh2，2 954 m,白光、熒光；

(e)、(f)：W10-8-3井，E3zh3，3 228 m,白光、熒光；

(g)、(h)：W10-8-3井，E3zh3，3 304 m，白光、熒光。

圖4 文昌A凹陷W10-8構造烴類包裹體特征

Fig .4 Hydrocarbon inclusions from W10-8 structure in Wenchang A sag

綜合以上分析結果，考慮文昌組和恩平組烴源巖生排烴高峰期差異性，判斷該區存在多期持續的油氣充注過程。

1) 最早一期充注可能來自文昌組中深湖相原油，以高含C304-甲基甾烷為典型特征。

2) 第二期充注來自恩平組烴源巖生成的油氣，以高含奧利烷、樹脂化合物“W”、“T” 為典型特征。母質來源主要以陸源輸入為主，與早期充注的文昌型原油混合，在重力作用下遵循縱向分異，形成W10-8-1井區珠江組二段下部至珠海組三段上部為氣層、珠海組三段中下部為揮發油層的混合成藏特征。

3) 最晚一期可能為深大斷裂活動帶來的幔源型CO2充注。在浮力的作用下，低密度CO2進入已形成的油氣藏圈閉中，對高密度原油具有巨大的充注驅替作用[17]，將已形成重力分異的油氣藏最下部較重的部分原油沿斷層驅替至上部珠江組二段，從而形成次生油藏，如W10-8-2井珠江組二段鉆遇的8.9 m厚的薄油層。

3.2 近南斷裂帶扇三角洲優勢儲層控制油氣富集

W10-8構造位于文昌A凹陷南斷裂東段下降盤，整體為受多期斷裂分割影響的大型斷鼻，發育有恩平組、珠海組、珠江組等多層圈閉。區域古地理及沉積相研究表明，恩平組沉積時期該構造區古地貌地形起伏大，在南斷裂下降盤發育了湖沼背景下的扇三角洲沉積(圖5a)。而珠海組沉積時期，神狐隆起供給物源，在南斷裂帶下降盤形成分布廣泛的點物源注入短河流—扇三角洲，與凹陷內部發育的大面積潮坪體系相伴生；由于斷層活動較強烈，且匯水面積有限，這些扇三角洲一般向凹陷中延伸不遠，砂體的分布范圍多在5～10 km以內(圖5b、c)。珠江組二段沉積時期發生海侵，沉積范圍繼續擴大，南斷裂下降盤發育的扇三角洲逐漸向神狐隆起退縮，形成上覆潮坪沉積(圖5d)。

圖5 文昌A凹陷W10區及周邊沉積相

W10-8構造3口井鉆探證實，珠海組扇三角洲厚儲層橫向連片分布，且物性較好，特別是W10-8-1井在3 900 m以下有效儲層仍發育(油層段砂巖地面孔隙度加權平均為10.6%，地面滲透率加權平均為4.5 mD)。砂巖單層厚度大、粒度粗、抗壓實能力強是W10區深埋藏“甜點”儲層發育的先決條件，該區從西南部W10-8-3井往東北部W10-3-1井，隨著遠離物源，有效儲層總厚度及有效儲層最大單層厚度逐漸減薄，儲層物性變差；而W10-8-1井珠海組三段以粗—中砂巖儲層為主，最大單層砂體厚度為95 m，抗壓實性好，發育中滲儲層，該井烴類包裹體沿裂縫成帶分布，且以發黃綠色熒光的早期油包裹體為主。W10-3-1井珠海組三段也發現有發綠色熒光的低溫包裹體(均一溫度為93.5～99.5℃)[18]，進一步證實了W10區存在早期烴類充注。在早期烴類充注的條件下，儲層孔隙得以保存并可抑制膠結物的形成，使得儲層在埋深較大的情況下(>3 900 m)仍然具有較好的儲集物性，為油氣富集提供了有效儲集空間，這正是W10-8-1井珠海組三段在低—特低滲物性背景下發育中滲儲層的主要原因。統計表明，受早期烴類充注的影響，W10區珠海組三段儲層物性與含油氣性呈明顯的正相關(圖6)，應用該區孔隙和滲透率演化模型反推出原油儲層中、粗砂巖埋深下限分別為3 900 m和4 300 m(圖7)。

3.3 復式聚集成藏

分析認為，珠三南斷裂既是分隔珠三坳陷和神狐隆起的大斷裂，又是控制文昌A、B凹陷的邊界大斷裂，對成盆、成烴和成藏均起到明顯的控制作用。在成盆過程中，受控于區域構造應力背景，珠江口盆地西部區域伸展構造應力場發生順時針方向轉變，使南斷裂從古新世—始新世的伸展變形轉變成漸新世—早中新世的伸展—右旋走滑變形，再演化到中中新世—早上新世的右旋走滑變形，這其中35 Ma是南海北部區域構造應力場的轉折點[19-20]。受此影響，南斷裂帶的成藏模式具有“幕式充注、垂向運移、復式聚集”的特點，文昌A凹陷已發現的W14-3、W19-1油田、W10-3油氣田及W10-8、W10-9含油氣構造等均具有此類成藏特征。漸新世以來，珠三南斷裂開始伸展-右旋走滑活動，其中西段(處于文昌B凹陷)以右旋走滑為主，始新統文昌組烴源巖層段受到擠壓抬升而成熟較晚，現今Ro值為0.6%～1.2%，仍處于生油窗；而同期中、東段則以伸展作用為主，基底沉降與沉積補償作用明顯，沉降中心東移，導致南斷裂帶中、東段(尤其東段)下降盤烴源巖埋深大、成熟早，自西向東烴源巖成熟演化差異明顯[8]。而發育于文昌A凹陷內部的⑥號斷裂帶的活動進一步加劇了烴源巖成熟演化差異。位于⑥號斷裂隆升帶的W10-8構造在珠海組沉積末期定型，可以有效捕獲文昌組和恩平組烴源巖生成的原油。

圖6 文昌A凹陷W10區珠海組三段儲層物性與含油氣飽和度關系

(注：地面孔隙度Ф=10.5%為根據區域經驗得出的油儲層孔隙度下限值)

圖7 文昌A凹陷W10區早期烴類充注區珠海組孔隙度和滲透率演化模型

Fig .7 Evolution model of porosity and permeability of Zhuhai Formation in early hydrocarbon injection parts of W10 area in Wenchang A sag

正是烴源巖生排烴高峰的差異、多期斷裂的持續活動及其時空配置關系的不同，導致文昌A凹陷不同烴源的原油、天然氣以及幔源無機CO2相繼充注、相互溶解、分異和驅替，造成洼中帶早期生油在下降盤圈閉成藏，晚期天然氣對其進行了驅替(如W9-2氣藏)，而斷裂隆升帶主要是晚期油氣近源運聚成藏(如W10-8油氣藏)。此外，受斷陷期北西—南東向拉張應力場和斷拗轉換期近南北向拉張應力場的影響，南斷裂帶下降盤發育一系列北西或近東西向的拉張斷裂，這些斷裂向下切入文昌組—恩平組，將圈閉和烴源巖有效溝通起來，而且晚漸新世以后的持續活動與扇三角洲骨架砂體一道構成深部油氣向上運移的有效運移通道[21]，這是W10-8圈閉發生油氣充注成藏的重要因素。與此同時，南斷裂東段下降盤文昌組—恩平組因持續伸展、基底沉降與沉積補償存在的地層超壓為油氣向上運移提供強大動力，使油氣在W10-8構造珠海組圈閉中以垂向運移為主而形成“下生上儲”油氣藏，而恩平組圈閉則形成“自生自儲”油藏，即在不同層系中形成復式聚集成藏特征(圖8)。

圖8 文昌A凹陷洼中帶—斷裂隆升帶復式油氣成藏模式(剖面位置見圖1)

4 結論與認識

1) 文昌A凹陷不同層系原油物理化學性質存在差異，中深層原油較輕，淺層原油相對較重；中深層原油為恩平組和文昌組烴源巖的“雙重”混合來源，淺層原油主要來自恩平組烴源巖。

2) 珠三南斷裂東段下降盤圈閉靠近始新統文昌組和下漸新統恩平組2套烴源巖生烴中心，烴源供給充足，具有近源、油氣多期充注、經主干斷裂帶垂向運移和在扇三角洲優勢儲集體復式聚集成藏的特征。W10-8構造的成功鉆探，表明文昌A凹陷及周緣中深層具備油氣運聚成藏的基本地質條件，且呈現“洼中氣、邊緣油氣縱向多層系分布”的特點。文昌A凹陷漸新統珠海組和恩平組可以作為重要的原油勘探層系，改變了以往以找氣藏為主的勘探局面，開拓了文昌A凹陷及周緣中深層找油的新領域，極大地拓深了該區原油勘探下限。

3) 綜合烴源巖成熟演化差異、圈閉形成時間及優勢儲層發育等因素，認為珠三南斷裂下降盤中、東段尤其是⑥號斷裂上升盤附近發育的多期規模廣、厚度大的古近系扇三角洲優勢儲集體具有晚期供油、近源運聚的優勢，是文昌A凹陷古近系原油勘探的重點領域；另外，文昌A凹陷北坡緩坡背景上早期形成的構造和巖性-地層圈閉也較為發育，具備垂向+側向有效運移通道等有利成藏條件，成藏潛力大，也具有一定的勘探價值。

致謝：本文研究中引用了中海石油(中國)有限公司湛江分公司研究院張迎朝、甘軍、李才等高級工程師的部分研究成果，并得到了他們的大力指導和幫助，在此一并表示感謝!

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(編輯：張喜林)

Oil orgin and accumulation characteristics in middle-deep strata of Wenchang A sag, Pearl River Mouth basin

Lu Jiang Zhou Gang Zheng Rongfen Chen Yabing Zhang Xia You Li Wu Yangyu Xu Shouli Liu Cai

(ResearchInstituteofZhanjiangBranchofCNOOCLtd.,Zhanjiang,Guangdong524057,China)

The first potential commercial oil discovery in middle-deep strata of Wenchang A sag in Pearl River Mouth basin is obtained in Zhuhai and Enping Formations of the Oligocene in W10-8 structure in the downthrown block of Zhu-Ⅲ south fault, and high productive oil flow is tested, which changes the gas prone exploration situation in Paleogene Wenchang A sag. W10-8 structure is systematically analyzed with organic geochemistry, fluid inclusion stratigraphy and reservoir sedimentology. Results show that:①oil geochemical characteristics vary vertically; the oil density is low and ranges from 0.776 to 0.817 g/cm3at 20℃; the oil is mainly from Eocene Wenchang Formation and Lower Oligocene Enping Formation source rocks.②the middle-deep traps in downthrown block of Zhu-Ⅲ south fault are adjacent to the hydrocarbon generation center of high quality lacustrine source rocks of Wenchang and Enping Formations, and multi-stage charging processes and mixed accumulations exist. ③the downthrown block of Zhu-Ⅲ south fault develops multi-cycle fan deltas with wide scale and large thickness in the Oligocene, causing good reservoir properties even at great depth (>3 900 m), which increases the lower depth limit of effective reservoir in Wenchang A sag. ④Zhu-Ⅲ south fault and its secondary faults provide effective hydrocarbon migration pathways from source rocks to traps vertically, leading to multiple oil-gas accumulations in different strata. The research results show that the Paleogene in Wenchang A sag and its adjacent areas have the basic geological conditions for hydrocarbon migration and accumulation, and the Oligocene is an important target for oil exploration, which extends a new domain for oil exploration in middle-deep strata in this area.

Pearl River Mouth basin; Wenchang A sag; middle-deep strata; oil exploration; oil origin; accumulation characteristic

陸江，男，碩士，工程師，主要從事石油地質綜合研究工作。地址：廣東省湛江市坡頭區22號信箱(郵編:524057)。電話:0759-3912358。E-mail:lujiang2@cnooc.com.cn。

1673-1506(2016)01-0020-09

10.11935/j.issn.1673-1506.2016.01.003

TE122

A

2015-06-02 改回日期：2015-07-27

*“十二五”國家科技重大專項“近海富生烴凹陷資源潛力再評價和新區、新領域勘探方向(編號：2011ZX05023-001-007)”、中國海洋石油總公司“十二五”科技重大專項“南海西部海域典型低孔低滲油氣藏勘探開發關鍵技術研究及實踐(編號：CNOOC-KJ 125 ZDXM 07 LTD 02 ZJ 11)” 部分研究成果。

陸江,周剛,鄭榕芬，等.珠江口盆地文昌A凹陷中深層原油來源及成藏特征[J].中國海上油氣，2016,28(1)：20-28.

Lu Jiang,Zhou Gang,Zheng Rongfen,et al.Oil origin and accumulation characteristics in middle-deep strata of Wenchang A sag, Pearl River Mouth basin[J].China Offshore Oil and Gas,2016,28(1):20-28.