珠江口盆地陽江凹陷油氣重大發現與成藏啟示

彭光榮, 朱定偉, 吳 靜, 張志偉, 白海軍, 蔡國富, 杜曉東

(中海石油(中國)有限公司 深圳分公司, 廣東 深圳 518000)

0 引 言

近十年, 珠江口盆地(東部)勘探新區以31%的鉆井數量獲得了54%的油氣儲量發現, 為中海石油(中國)有限公司深圳分公司貢獻了70%的可動用儲量。新區勘探已然成為珠江口盆地(東部)油氣勘探的重點領域, 特別是陽江東凹近年來連續發現多個中型油田和含油構造(彭光榮等, 201 9; 田立新等,2020), 在2018～2019 年短短兩年時間內將一個沉寂了40 年的勘探新區打造成珠江口盆地(東部)的熱點探區, 其勘探啟示對其他具有類似地質特征的區域具有一定借鑒意義。

1 區域地質背景與勘探歷程

陽江凹陷為珠江口盆地北部坳陷帶珠三坳陷的一個次級構造單元, 是在中生代花崗巖為主的基底上發育的新生代陸緣拉張型斷陷(魯寶亮等, 201 1;孫曉猛等, 20 14), 受陽江低凸起分割, 陽江凹陷分為東、西兩個次凹(圖1), 由于陽江西凹資料有限且勘探程度低, 因此不在本次研究范圍之內。陽江東凹北接海南隆起和陽春凸起, 南臨陽江低凸起, 東側為珠一坳陷的恩平凹陷(圖1a; 彭光榮等, 20 19), 海水深度為80～100 m, 面積約940 k m2。歷經珠瓊、南海、東沙等多期構造運動, 形成了復雜的斷裂系統, 發育不同走向、不同級別的斷裂(李平魯, 1993 ; 李輝等,2014)。陽江東凹與珠江口盆地(東部)其他凹陷類似,自下而上發育始新統文昌組和恩平組, 漸新統珠海組,中新統珠江組、韓江組、粵海組, 上新統萬山組及第四系(圖1c; 楊海長等, 201 1; 施和生等, 2 014; 孫曉猛等, 201 4; 劉志峰等, 20 17), 其中, 始新統為斷陷沉積, 其上地層為拗陷沉積, 具有典型的“下斷上坳”雙層結構。始新統文昌組為主力生烴層系, 中新統珠江組和韓江組海相三角洲砂巖與海泛泥巖是主力儲蓋組合, 是主要成藏層系。

陽江東凹的油氣勘探始于20 世紀七十年代末期, 經歷了石油普查勘探階段(1979～1992 年)、對外合作勘探階段(1992～2011 年)和自營勘探發現階段(2012 年至今)(彭光榮等, 2019)。在對外合作勘探階段, 外方先后在陽江東凹南部緩坡帶、北部陡坡帶西段和東段各鉆探了一口井, 雖都有油氣顯示, 但未獲得規模儲量發現。外方認為陽江東凹整體生烴能力有限, 不具備繼續勘探價值, 遂退出礦區。回歸自營勘探以后, 研究人員從已鉆井原始資料入手,在蛛絲馬跡里探尋油氣顯示, 并在新采集的連片三維地震資料上, 開展基礎石油地質條件研究, 系統評價陽江東凹的洼陷結構與生烴潛力, 并優選恩平20 洼陡坡帶的A1 和A2 構造進行鉆探, 終于實現了陽江凹陷油氣勘探的重大突破。

圖1 陽江凹陷及周邊構造單元劃分與地層年代表Fig.1 Simplified tectonic units and chronostratigraphic chart of the Yangjiang Sag of the Pearl River Mouth Basin

2 油氣發現與油氣藏特征

A1 和A2 構造位于恩平20 洼陡坡帶, 均為控洼斷裂F4下降盤、具有滾動背斜背景的斷鼻, 構造繼承性強, 從始新統恩平組至中新統韓江組均有圈閉發育。

A1-1 井于2018 年10 月鉆探, 在韓江組至珠海組見267 m/75 層錄井熒光顯示, 顯示段巖性為中砂巖、細砂巖和泥質粉砂巖。在韓江組下段-珠江組下段測井解析近百米油層, 測試兩層主力油層, 日產原油超千方。A1 油田儲量主要集中在珠江組上段,其次是韓江組下段, 在珠江組下段也有少量儲量分布。A2-1 井于2019 年3 月鉆探, 在韓江組至恩平組見到530 m/81 層錄井熒光顯示, 顯示段巖性為粗砂巖、中砂巖、細砂巖和粉砂巖。在韓江組上段-珠海組測井解析近百米油層。

陽江凹陷從恩平組至韓江組均發育儲蓋組合,以珠江組上段和韓江組下段條件最好, 儲量分別占目前已發現儲量的47.9%和38.6%, 韓江組上段、珠江組下段、珠海組和恩平組也有少量儲量發現(表1)。

陽江東凹目前已發現的油田和含油構造均為典型構造油藏, 為常溫常壓系統, 壓力系數1.009～1.024, 地溫梯度為3.85 ℃/100 m。油藏整體埋藏淺, 主力油層韓江組下段-珠江組上段埋深1505～2308 m, 油藏有效厚度整體較小。珠江組上段原油為常規原油, 地面原油密度為0.783～0.922 g/cm3, 平均0.866 g/cm3, 主體為輕質原油; 韓江組下段原油密度略高, 平均為0.905 g/cm3,以中-輕質原油為主。原油黏度為0.38～10.39 m Pa·s,幾乎不含蠟, 含硫量普遍低于0.14%。氣油比介于4～84.8 m3/m3之間, 體積系數為1.081～1.284(表1)。

表1 陽江凹陷油藏參數統計表Table 1 Statistics of the oil reservoir parameters of the Yangjiang Sag

圖2 陽江凹陷東段基底古地貌及物源分區Fig.2 Basement paleogeomorphology and provenance division of the eastern Yangjiang Sag

3 成藏啟示

3.1 良好的烴源發育背景是新區突破的前提

古近紀斷陷湖盆烴源巖的發育受構造運動、物源區沉積物供給和可容納空間共同控制。陽江凹陷, 特別是東段的恩平20 洼和恩平21 洼, 具優勢的盆山地貌與構造運動的耦合作用, 控制了優質烴源巖的發育。通過對基底古地貌的解剖(圖2), 恩平20 洼、恩平21 洼處于洼隆相間的古地貌格局中, 周邊發育恩平13 洼、恩平14 洼等多個洼陷, 對外部長期沉積物的輸入具有良好的阻隔作用, 只有近洼低隆起提供小型物源供給, 湖盆在文昌組沉積期長期處于欠補償環境。

陽江東凹與珠江口盆地其他凹陷類似, 受珠瓊運動一幕影響(圖 1), 斷裂異常發育, 洼陷結構受斷裂活動強烈控制(葉青等, 20 17; 夏玲燕等,2018)。相比珠三坳陷其他凹陷而言, 陽江東凹基底結構復雜, 凹陷受多條斷裂控制, 且活動強度與沉積沉降中心頻繁轉換, 使各洼陷分割性強, 各洼陷結構和發育地層存在差異(陳少平等, 2015)。

整體而言, 陽江東凹的裂陷作用具有“翹翹板”特點, 即東段(恩平20 洼、恩平21 洼)裂陷作用開始時間早于西段(陽江24 洼、恩平19 洼), 也強于西段;至恩平組沉積晚期裂陷強度逐漸向西遷移, 此時西段裂陷強度大于東段。裂陷作用的遷移導致各洼陷結構和地層發育的差異。文三段沉積期, 為珠瓊運動一幕的初始裂陷期, 東段的恩平20 洼、恩平21西洼和恩平21 東洼最先發生裂陷作用, 沉積了厚達1200 m 的文三段(圖3d)。文二段沉積期, 裂陷作用增強, 西段的F1、F2和F3斷裂開始活動(圖1), 但斷裂活動強度相對較弱, 且南側陽江低凸起物源供應充足, 呈“廣盆淺水”特征。此時, 恩平20 洼、恩平21 西洼和恩平21 東洼繼續沉降, 并且恩平21 東洼北部緩坡帶已整體沉降至水下, 與北側凹陷的水體連通, 呈“廣湖深水”的地貌格局(圖3c、d)。文一段沉積期, 裂陷作用明顯減弱, 受東部巖漿底侵影響, 恩平21 東洼隆升至地表, 未接受沉積, 形成文昌組與恩平組之間大規模的不整合面。此時沉降中心向西遷移,特別是陽江24 洼, 沉積了厚層的文一段(圖3a、b)。

裂陷作用的遷移影響文昌組內部三級層序的沉積遷移和烴源巖的差異分布。劉浩冉(2015)、朱紅濤等(2016)在陸相斷陷湖盆中提出了“自遷移”、“異遷移”層序構型的概念, 為層序構型復雜多樣的陸相斷陷湖盆或洼陷的層序分析提供了不同的研究思路。陽江凹陷東段恩平20 洼和恩平21 洼文昌組沉積期繼承性的半地塹結構決定了其不具有層序遷移特征, 半深湖相烴源巖連片展布、繼承性發育, 使其烴源巖條件相比西段的陽江24 洼和恩平19 洼的烴源條件更好。資源量模擬結果表明, 恩平20、21 洼的地質資源量占整個陽江東凹的75%, 為A1、A2等油田和含油構造的發現提供了充足的油源。

恩平21 洼文昌組半深湖相烴源巖得到了鉆井驗證。A8-1 和A4-1 井均鉆遇文昌組烴源巖, 以厚層灰黑色泥巖夾薄層砂礫巖為特征, 有機質類型為Ⅱ1-Ⅰ型。兩口井文二段泥巖厚度分別為149 m 和192 m,TOC 為1.6%～3.6%, 平均2.23%; 文三段泥巖厚分別為238 m 和35 m, TOC 為2.6%～3.6%, 平均3.02%。鏡質體反射率Ro為0.77%～1.2%, 平均0.98%, 處于成熟生油階段。文昌組泥巖生物標志化合物中含有高豐度的C304-甲基甾烷, 為珠江口盆地文昌組半深湖相典型的標志化合物, 證實了陽江凹陷文昌組富含藻類, 具有良好的生烴能力。

圖3 陽江凹陷各洼陷沉積充填剖面(剖面位置見圖1)Fig.3 Typical seismic profiles of depressions in the eastern Yangjiang Sag

3.2 大型海相三角洲提供優質儲集條件

大型海相三角洲經過長距離搬運, 砂體分選好,結構成熟度和成分成熟度均較高, 儲層物性好, 是大中型油氣田的重要儲集體(丁琳等, 2016; 張強等,2018; 劉春等, 20 19), 南海東部海域油氣儲量80%來自古珠江三角洲沉積體系。受古珠江三角洲影響, 陽江凹陷目前已發現油氣儲量的87%集中在珠江組上段和韓江組下段。

珠江口盆地基底是華南大陸的水下延伸, 自前古近紀以來總體上呈“北高南低”的古地理格局。新近紀古珠江由北向南入海, 由于南海北部地形相對平緩, 古珠江沉積物供應充足, 大量砂體經過長距離搬運進入大陸架, 自北向南發育辮狀河三角洲平原、前緣等沉積(圖4)。

珠江組沉積晚期, 海平面大規模上升, 古珠江三角洲以加積-退積為特征。陽江凹陷北部主要為三角洲前緣水下分流河道沉積, 南部主要為河口壩沉積(圖5)。多期河道砂體垂向上相互疊置, 平面上多個朵葉體相互連接, 形成橫向連續穩定分布、物性良好、規模巨大的砂體, 構成了陽江凹陷的主要儲集體。儲層以細-中粒砂巖為主, 顆粒主要為點接觸,磨圓程度為次棱-次圓, 儲集空間以原生粒間孔為主; 孔隙度為15.1%～32.2%, 平均值為25.2%; 滲透率21～5770 mD, 平均值為1022 mD, 整體屬于中高孔、中-特高滲儲層(圖6)。

韓江組沉積早期延續了珠江組沉積晚期的沉積特征, 仍為三角洲前緣沉積, 但泥質含量變高, 導致滲透率相對變差。韓江組下段儲層以粉砂-細砂巖為主, 孔隙度為13.6%～28.7%, 平均值為23.1%; 滲透率10～2580 m D, 平均值為93 m D, 整體屬于中孔、中滲儲層。

圖4 珠江口盆地珠江組上段沉積相分布Fig.4 Sedimentary facies of the Upper Zhujiang Formation in the Pearl River Mouth Basin

3.3 斷裂差異性控制油氣富集層系和富集程度差異性

陽江凹陷位于陽江-一統深大走滑斷裂帶之上,新生代受到珠瓊運動、南海運動、白云運動和東沙運動等多期構造事件的影響, 形成了復雜的斷裂系統。斷裂發育時期、斷裂走向、斷開層位、應力性質、活動強度等差異明顯, 導致不同斷裂對油氣成藏的控制作用亦存在很大差異。陽江凹陷新近紀油氣藏具有典型的斷裂差異控藏特征, 主要體現在兩個方面: 一是斷裂溝通烴源區的能力控制了油氣富集層段, 二是控圈斷裂側向封閉性控制了油氣富集程度。

3.3.1 斷裂溝通烴源區的能力控制油氣富集層段

按照斷裂發育和活動時期, 陽江凹陷斷裂系統可分為裂陷期斷裂系統、拗陷期斷裂系統和長期活動斷裂系統三類。裂陷期斷裂系統指在文昌組沉積期或恩平組沉積期開始發育, 并在拗陷期之前停止活動的斷裂; 拗陷期斷裂系統指拗陷期開始發育的斷裂,主要是中中新世珠江組沉積晚期開始發育, 韓江組沉積期和粵海組沉積期繼承性活動的斷裂; 長期活動斷裂系統是裂陷期形成、拗陷期繼承性發育的斷裂, 主要為控洼邊界斷裂(圖7)。

圖5 陽江凹陷珠江組上段(a)和韓江組下段(b)沉積相圖(范圍見圖4)Fig.5 Sedimentary facies of the Upper Zhujiang Formation (a) and the Lower Hanjiang Formation (b) in the eastern Yangjiang Sag

圖6 陽江凹陷珠江組上段和韓江組下段儲層物性特征Fig.6 Reservoir characteristics of the Zhujiang and Hanjiang Formations in the eastern Yangjiang Sag

油源斷裂是溝通深部烴源巖與淺部儲層和圈閉的主要通道, 只有溝通烴源巖與圈閉, 且活動時期與生排烴時期匹配的斷裂才能成為油源斷裂(魏真真等, 20 20)。陽江凹陷垂向輸導油氣條件最好的是長期活動斷裂系統, 包括F4、F5和F11(圖7), 能夠將油氣運移至珠江組和韓江組, A1、A2 和A10 等中型油田或含油構造即是靠此類斷裂輸導油氣(圖7)。其次是斷至烴源巖或與裂陷期斷裂系統共斷面的拗陷期斷裂系統, 主要包括F15、F18、F20、F21等斷裂, 能夠將油氣運移至珠江組, A 4、A5 和A8 等小型油田或含油構造即是靠此類斷裂輸導油氣。

除了斷裂系統的類型對油氣垂向輸導能力存在影響外, 新近紀沉積微相對斷裂垂向輸導能力也存在一定影響。對于拗陷期活動性相對較弱的斷裂而言,若珠江組上段或韓江組下段偏離水下分流主河道時,地層泥巖含量較高, 則會影響斷裂的垂向輸導能力,如A6 等構造的油氣僅運移至珠江組下段(圖5、8)。

圖7 陽江凹陷斷裂系統與主要構造平面分布Fig.7 Fault system and distribution of traps in the Yangjiang Sag

圖8 陽江凹陷油氣成藏模式(剖面位置見圖7)Fig.8 Hy drocarbon accumulation model in the Yangjiang Sag

3.3.2 控圈斷裂側向封閉性控制油氣富集程度

對于斷裂圈閉而言, 斷裂的側向封閉性是油氣成藏不可缺少的條件(楊志成等, 2 019; 魏真真等,2020)。斷裂的應力性質對圈閉側向封堵能力具有重要影響, 從而影響烴柱高度和富集規模。前人在斷層應力性質與側向封閉能力方面的研究表明: 壓應力斷層的側向封閉能力優于張扭應力斷層, 張扭應力斷層的側向封閉性能優于拉張應力斷層(萬天豐等, 2004; 吳智平等, 2010; 王光增, 2017)。陽江凹陷新近紀主要控圈斷層均是珠江組沉積晚期受菲律賓海板塊向西楔入和臺灣造山運動影響發育的 NWNWW 走向斷裂, 在現今近S-N 向張性應力場控制下(謝丁等, 2 016), 這些NW-NWW 走向斷裂具有張扭性質, 側向封堵能力較強。實際鉆探結果也證實陽江凹陷NW 向斷裂具有良好的封堵性能, 例如,A1、A2 和A6 等油田即受NW 向斷裂控制, 而A3、A7、A9 等構造的控圈斷層為近E-W 向(圖7), 盡管油氣顯示非常豐富, 但油層數量少、油柱高度小。

4 結 論

珠江口盆地陽江凹陷從一個鉆井少、勘探程度低的新區轉變為勘探熱點地區歷時僅兩年, 新發現油田的主力含油層段韓江組下段和珠江組上段儲層物性良好, 以中高孔、中高滲儲層為主, 油氣產量高。這些油田的發現對珠江口盆地的新區勘探具有重要借鑒意義:

(1) 良好的烴源發育背景是新區突破的前提。對于陸相斷陷湖盆而言, 強烈的斷陷活動和相對少的物源供給有利于形成廣泛分布、疊合連片的半深湖相烴源巖, 為大中型油氣田的發現提供充足的油氣源。

(2) 大型海相三角洲為大中型油氣田提供優質儲集條件。受古珠江三角洲影響, 陽江凹陷珠江組和韓江組以三角洲前緣的水下分流河道和河口壩沉積為主, 儲層物性良好。

(3) 斷裂差異性控制油氣富集層系和富集程度的差異性。斷裂通源能力控制油氣富集層段, 長期活動斷裂系統是陽江凹陷最優質的油源斷裂, 能夠將油氣運移至淺層韓江組; 斷裂封閉能力控制油氣的富集程度, NW 向張扭斷裂側向封堵能力強, 利于油氣的大規模富集。