瓊東南盆地深水區樂東-陵水凹陷梅山組天然氣成藏特征與勘探潛力*

尤 麗 江汝鋒 徐守立 詹冶萍 龔 宇 鄭 飛 雷 新

(中海石油(中國)有限公司海南分公司 海南海口 570312)

瓊東南盆地深水區在中央峽谷已發現陵水17-2、陵水25-1、陵水18-1等大中型氣田[1]，證實上新統鶯歌海組海底扇與上中新統黃流組濁積水道發育有利成藏組合[2-3]。近年來，上中新統黃流組峽谷水道勘探逐漸趨向飽和、剩余潛力小，上新統鶯歌海組運移距離較遠、充注強度存在風險，需向深拓展中新統梅山組新層系，拓展深水區勘探新領域。瓊東南盆地西區樂東-陵水凹陷圍繞中新統梅山組海底扇領域勘探20余年，鉆探10余口井，僅在陵水凹陷北坡淺水區獲得氣層發現，但其規模有限，不具商業開發條件。凹陷帶先后鉆探的3口井揭示砂巖厚度大、物性好、油氣顯示活躍，但僅在薄砂巖內發現氣層，厚層砂巖均為含氣水層或水層，具有“薄層見氣、厚砂見水”現象，未規模成藏，研究認為圈閉有效性及天然氣富集規律是梅山組規模成藏的關鍵問題。本文重點開展了深水西區梅山組海底扇沉積體系、巖性圈閉形成與側封條件、天然氣運聚成藏模式的研究，推動了樂東-陵水凹陷首獲梅山組海底扇領域規模突破，也進一步明確了下步拓展方向。

1 地質背景

瓊東南盆地位于南海北部大陸邊緣，具有“多坳多隆”構造格局，自北向南依次分為北部坳陷、中部隆起、中央坳陷、南部隆起四個一級構造單元。其中，水深大于300 m以上的深水區面積為5.3×104km2[4]，主要包括陵南低凸起、松南低凸起、樂東凹陷、陵水凹陷、松南-寶島凹陷、長昌凹陷等二級構造單元(圖1)。瓊東南盆地西區樂東-陵水凹陷為已證實的富生烴凹陷[4-5]，其經歷了始新—漸新世斷陷階段、早中新世斷拗階段及中中新世—現今拗陷階段[5]，自下而上依次發育始新統(嶺頭組)、漸新統(崖城組、陵水組)、中新統(三亞組、梅山組和黃流組)、上新統鶯歌海組及第四系。研究區發育始新統中深湖相烴源巖、漸新世崖城組海陸過渡相和半封閉淺海相烴源巖[4,6]。始新統烴源巖于始新世晚期至漸新世早期開始進入成熟階段，現今基本處于過成熟階段；崖城組烴源巖發育晚漸新世—早中新世、中中新世至今兩大生氣高峰，現今基本處于過成熟階段。中新統梅山組發育大型海底扇砂巖(連片分布、儲集條件好)與厚層半深海—深海泥巖，形成儲、蓋組合[7-8]。

圖1 瓊東南盆地構造區劃與地層充填組合

2 雙源匯聚底流改造型海底扇沉積

樂東-陵水凹陷在梅山組時期已全面發育半深海沉積，此時陸架-陸坡體系成熟，沉積坡折之下發育被后期黃流組軸向水道切割的大型重力流海底扇[9-11]。研究表明，北部海南隆起、西部昆嵩隆起是梅山組沉積期的兩大物源區[12]。鉆井揭示，北部斜坡區以低白鈦礦、低石榴石重礦組合為主，具有負鈾異常特征，可與北部海南隆起物源區類比；凹陷帶以高鋯石、高磁鐵礦、高白鈦礦組合為特征，具正鈾異常特征，可與西部昆嵩隆起物源區類比。研究區梅山組分為一段、二段，在各段中識別出低位、海侵及高位體系域，以最大海泛面為界，將各段劃分為兩個體系域研究單元，分別是下部低位+海侵體系域組合及上部高位體系域，與海平面早期相對較高、隨后三期海退的變化相對應，形成四期海底扇沉積。已鉆井揭示，梅山組具有兩類儲集體，分別是低位體系域厚層、箱狀海底扇水道沉積的細、粉砂巖與高位體系域薄層、指狀的濁積砂，以粉砂巖為主。近物源區的Y35井發育厚層、箱狀的水道砂巖，分選性較差且泥巖夾層較薄(圖2)。

圖2 樂東-陵水凹陷梅山組已鉆井對比

梅山組海底扇分布受區域海平面的變化與物源供給所控制。梅二段下低位、海侵體系域沉積期，海平面相對較高，凹陷邊緣北部斜坡區扇體相對發育(圖3)，鉆井揭示為粒度偏細的斜坡扇，凹陷帶發育盆底扇；梅二段上高位體系域沉積期為短暫海退背景，沉積中心轉移至凹陷帶，西物源向凹陷帶推進較遠，形成盆底扇與遠端濁積砂沉積，北部斜坡區因物源供應不足，以濁積砂沉積為主；梅一段下低位、海侵體系域沉積期，由于較長期的海退，西物源海底扇向東推進，可延伸至陵水凹陷，分布范圍廣；梅一段上高位體系域沉積期，海平面短暫下降，海底扇范圍減小，在扇體前端發育濁積砂沉積。已鉆井分析表明，近物源區以分選較差的粗—極粗砂巖儲集為主，特低孔、中—低孔特征，孔隙度為3.2%～16%；遠物源端由于底流改造影響，分選性變好、泥質含量較少、物性變好，以中孔、中滲的物性特征為主，儲集空間以原生粒間孔隙為主，孔隙度為6.6%～23.9%，滲透率為0.16～78.7 mD，遠端的濁積砂儲層孔隙度為4.7%～26%，以中孔為主。綜合認為，相對遠源的海底扇主水道/分支水道及濁積砂區，由于底流改造與超壓保護[13]影響，儲層物性優，發育優質儲層。

圖3 樂東-陵水凹陷梅山組各期沉積體分布

3 相控約束的巖性圈閉側封機制

在樂東-陵水凹陷梅山組沉積體系研究基礎上，在高位域/海侵域地層、海底扇前端和濁積砂區，落實凹陷帶梅山組巖性圈閉成群、成帶分布。圈閉的落實關鍵在于頂、底板面，對接水道充填物以及梅山組巖性尖滅線的落實。已鉆井顯示，梅山組發育多期海侵泥巖，泥巖厚度為20～751 m，已落實梅山組目標區頂板和底板地震同相軸較連續、界面清楚，頂板和底板振幅屬性能量均一穩定，預測頂、底板可靠。以單砂體為單元，精細刻畫巖性圈閉砂體邊界，結合海底扇與水道充填關系，建立了凹陷帶深水區未接觸水道巖性尖滅型、對接水道泥巖型、與水道內砂巖連通型等3種海底扇巖性圈閉側封機制(圖4)。

圖4 樂東-陵水凹陷帶梅山組海底扇巖性圈閉側封類型

1)未接觸水道巖性尖滅型圈閉：該類圈閉以自身的巖性尖滅形成有效圈閉，以外扇泥巖和深海泥巖側封。海底扇前端砂體厚度減薄，預測以砂、泥互層組合為主，有利于巖性圈閉側封。

2)對接水道泥巖型圈閉：該類圈閉為與水道相關的巖性圈閉，受水道切割改造，以水道內泥巖和深海泥巖側封，水道內充填的巖性組合與海底扇地層的對接關系是制約圈閉有效性的關鍵。已鉆井證實，峽谷早期水道以富泥地層為主，結合水道沉積微相研究認為，早期水道上游過路不沉積，主要發育局部孤立的滯留砂巖，水道內以泥巖充填為主。

3)與水道內砂巖連通型圈閉：以外扇泥巖和水道壁側封，區域研究認為，黃流組早期水道中下游發育局部濁積水道砂，高部位尖滅清楚，與峽谷兩側海底扇可能構成連通體，水道內砂巖及水道外砂巖尖滅，共同決定了此類圈閉的有效性。

4 源脊匯聚-裂隙輸導-多期充注天然氣富集模式

樂東-陵水凹陷發育崖城組海陸過渡相—陸源海相烴源巖，烴源巖有機質類型主要為Ⅲ型、部分Ⅱ2型，以生氣為主、少量凝析油[14-15]。崖城組海陸過渡相烴源巖TOC為1.2%～1.8%，陸源海相烴源巖TOC小于1.2%，整體生烴潛力好。樂東-陵水凹陷發育多個Ⅰ類富生烴洼陷，具有多期生烴的特點，主生烴期為晚漸新世—早中新世和中中新世—更新世。已鉆井揭示，中新統梅山組天然氣甲烷碳同位素約為-37.7‰～-45‰，干燥系數為0.95～0.96，屬于煤型氣，相比上新統鶯歌海組、上中新統黃流組天然氣成熟度更高。梅山組海底扇巖性圈閉正下方烴源巖生氣強度大于20×108m3/km2，烴源條件優越。

樂東-陵水凹陷崖城組烴源巖普遍發育地層超壓，壓力系數大于2.2，為深部天然氣穿越上覆陵水組、三亞組厚層泥巖，向梅山組、黃流組及鶯歌海組垂向運移提供了強大的動力。崖城組烴源巖內發育多個大型構造脊，構造脊上方已發現多個大、中型氣田，揭示天然氣的富集與源內構造脊密切相關。成熟天然氣通過烴源巖內部構造脊匯聚，再通過溝源斷裂或沿深部超壓驅動下形成的垂向裂隙帶向上運移(圖5)，在梅山組大型海底扇匯聚，沿大型海底扇砂體側向運移，在高部位聚集成藏。綜合分析認為，梅山組具有“源內大型構造脊匯聚、溝源斷裂/裂隙帶垂向+砂巖側向輸導，有效圈閉控富集”成藏模式(圖6)，存在“近源垂向運聚”和“近源垂向運移+砂巖側向遠端高部位匯聚”2種優質成藏組合。崖城組烴源巖內部構造脊是天然氣富集的主控因素，其具有大規模匯聚烴源巖內的成熟天然氣作用，溝源斷裂、裂隙帶與大型海底扇砂體組成了優勢輸導體系，天然氣沿溝源斷裂和裂隙帶垂向運移，在梅山組大型海底扇連片砂巖中發生側向輸導，在巖性體高部位圈閉匯聚成藏，圈閉有效性控制了天然氣的富集程度。

圖5 過樂東-陵水凹陷帶梅山組海底扇目標運移剖面(剖面位置見圖1)

圖6 樂東-陵水凹陷帶梅山組區域成藏模式(剖面位置見圖1)

梅山組儲層包裹體特征揭示了多期天然氣充注特點，充注時間為3.9～3.2 Ma、0.9～0.4 Ma，主成藏期為上新世—更新世。梅山組相比黃流組更靠近烴源巖，且位于黃流組氣田天然氣運移路徑之上，充注強度更大、成藏概率更高。樂東-陵水凹陷梅山組海底扇有利巖性圈閉位于源內大型構造脊上方，發育溝源斷裂或裂隙帶，烴源運移條件優越。

5 天然氣勘探潛力

在梅山組海底扇沉積體系與圈閉側封機制研究基礎上，識別出海底扇前端和遠端濁積砂區發育多個有利巖性圈閉，潛在天然氣資源量大，主要分布于樂東-陵水凹陷帶和陵水凹陷北坡。在上述認識指導下，推動了對接水道泥巖型的海底扇圈閉陵水A構造評價及上鉆(圖7)，在樂東-陵水凹陷梅山組海底扇領域首獲了規模性突破，證實了梅山組高位域物源遠端濁積砂區以砂、泥互層組合地層為主，對接水道內弱反射泥巖，圈閉側封可靠，可規模成藏，也進一步指導了梅山組下一步勘探，海底扇前端或遠端濁積砂區發育砂、泥互層組合，且由于盆底區相對遠距離搬運，發育底流改造，圈閉側封與儲層條件優越。凹陷帶深水區下一步針對梅山組巖性圈閉領域，以整體評價、分類型突破為思路，主攻樂東-陵水凹陷帶中—晚期海底扇，往東拓展陵水凹陷早期海底扇，圍繞富生烴凹陷，落實不同類型海底扇圈閉含氣性，分別優選與水道對接型海底扇、未接觸水道巖性尖滅型海底扇目標拓展勘探。

圖7 樂東-陵水凹陷深水區陵水A構造氣藏剖面(剖面位置見圖1)

6 結論

1)梅山組發育雙源匯聚底流改造型海底扇沉積模式與四期海底扇沉積充填演化，具有兩類儲集體，分別是低位體系域厚層、箱狀海底扇水道沉積與高位體系域薄層、指狀的濁積砂，凹陷帶相對遠源區由于底流改造與超壓保護影響，儲層物性優，發育優質儲層。

2)梅山組海底扇發育未接觸水道巖性尖滅型、對接水道泥巖型、與水道內砂巖連通型三類有效圈閉側封模式，未接觸水道巖性尖滅型以外扇、深海泥巖側封；對接水道泥巖型以水道內和深海泥巖側封；與水道內砂巖連通型以外扇泥巖和水道壁側封。

3)梅山組具有源脊匯聚-裂隙輸導-多期充注天然氣富集機制，凹陷帶具有“源內大型構造脊匯聚、溝源斷裂/裂隙帶垂向+砂巖側向輸導，有效圈閉控富集”天然氣成藏模式。

4)明確了樂東-陵水凹陷帶和陵水凹陷北坡梅山組海底扇前端濁積砂巖巖性圈閉是下一步有利勘探方向。