北-南巴拉望盆地油氣地質特征及成藏條件

張厚和，劉世翔，郝婧，宋雙

中海油研究總院有限責任公司，北京 100028

1 地質概況

北-南巴拉望盆地在區域構造位置上處于禮樂-巴拉望地塊[1]，是在歐亞、印澳和太平洋板塊相互作用下，開始發育于晚白堊世[2-3]、形成于新生代的含油氣盆地(見圖1)。盆地總體呈NE向延伸，由北巴拉望盆地和南巴拉望盆地組成，其中北巴拉望盆地面積3.61×104km2，南巴拉望盆地面積3.41×104km2。盆地的基底由早古生代和晚古生代的低級變質巖組成(主要為二疊紀-三疊紀)[4-5]。北-南巴拉望盆地是南海油氣戰略區的重要盆地。截至2021年，國外石油公司累計鉆井132口，其中探井102口；部署二維地震測線8.1×104km、三維地震1.63×104km2；已發現油氣田29個，累計發現可采儲量石油0.23×108t、凝析油0.14×108t、天然氣945×108m3。中國在北-南巴拉望盆地開展地震采集和油氣資源調查工作很少，目前國內還沒有關于該盆地油氣地質特征和成藏條件研究的相關文獻，國外的相關文獻也不多。本文在總結前人區域研究成果的基礎上，開展盆地周緣野外露頭資料的采集，對來自盆地內多口鉆井的100多塊巖石樣品進行了烴源巖有機地化測試。針對盆地內地震剖面信噪比低、地層連續性差、中深層有效信息缺失導致深部成像不清等問題，開展了攻關研究。采用自適應能量恢復技術、鬼波壓制技術、Seislet變換去噪技術等技術，優化處理流程，提升地震資料品質，為盆地開展研究提供了良好的資料基礎。在此基礎上，全面分析了北-南巴拉望盆地石油地質條件，以期為下一步油氣勘探戰略決策提供技術支持。

圖1 北-南巴拉望盆地區域構造位置圖Fig.1 Regional tectonic location map of North-SouthPalawan Basin

2 構造演化及沉積充填特征

2.1 構造演化特征

北-南巴拉望盆地是在南海邊緣海構造演化過程中逐漸演化形成的。始新世-早漸新世，北-南巴拉望盆地在該時期位于南海北部[6-9](見圖2)，主要證據有以下4個方面：①深部層析成像揭示巴拉望地塊之下存在古南海殘余洋殼[10]；②北巴拉望海域與南海北部潮汕坳陷具有相似的中生代放射蟲[11-12]；③南、北巴拉望盆地存在相同的重礦物組合，同婆羅洲北部的重礦物有明顯不同，其具有獨有的銳鈦礦和獨居石，且電氣石明顯較少，鋯石明顯增多[13]；④鋯石定年結果表明北-南巴拉望盆地從早白堊世至始新世鋯石年齡頻譜曲線與珠江口盆地一致，說明該時期沉積物來源于同物源區[13]。在始新世-早漸新世期間，北-南巴拉望盆地受到南海北部伸展作用的影響形成半地塹結構特征[14-16]；晚漸新世-早中新世，受南海擴張作用，盆地從華南大陸裂離向南漂移；中中新世，盆地所在的禮樂-巴拉望地塊與南海南部的卡加延脊發生硬碰撞[17-19]，形成前陸盆地；晚中新世開始，盆地整體進入區域沉降階段。總體上，北-南巴拉望盆地新生代以來經歷了裂陷期、漂移期、前陸期及拗陷期等4個演化階段：①裂陷期(始新世-早漸新世)。該時期盆地位于南海北部，盆地受區域拉張應力影響，主要發育半地塹結構(見圖3)。北巴拉望盆地半地塹規模大，南巴拉望盆地半地塹規模小、破碎、斷層下陡上緩，顯示早期拉張應力強，后期受新南海擴張影響斷層活動逐漸減弱到最終停止。②漂移期(晚漸新世-早中新世)。受新南海擴張影響，北-南巴拉望盆地晚漸新世-早中新世為漂移期。該時期盆地由南海北部漂移到現今的位置，由于區域上缺乏大型物源供給，導致盆地沉積厚度較薄，區域上發育漸新世-早中新世灰巖。③前陸期(中中新世)。該時期盆地與南部的卡加延脊發生碰撞俯沖，碰撞的部位主要在盆地的東南部，導致盆地東南部形成逆沖擠壓構造，而盆地西北部由于距離碰撞區較遠，表現為穩定的海相沉積環境。④拗陷期(晚中新世-第四紀)。該時期區域構造運動相對較弱，盆地整體沉降，水深持續加大，區域上為穩定的海相沉積環境。

注：1-鶯歌海盆地；2-北部灣盆地；3-珠江口盆地；4-瓊東南盆地；5-臺西盆地；6-臺西南分盆；7-南薇西盆地；8-北康盆地；9-禮樂盆地；10-西北巴拉望盆地；11-中建南盆地；12-湄公盆地；13-萬安盆地；14-曾母盆地；15-文萊-沙巴盆地；16-南沙海槽盆地；17-雙峰盆地；18-筆架南盆地。圖2 南海及鄰區構造演化圖(據文獻[8]修改)Fig.2 Tectonic evolution map of the South China Sea and itsadjacent areas (Modified according to literature[8])

圖3 北-南巴拉望盆地結構典型剖面[20] Fig.3 Typical section of structure of North-South Palawan Basin[20]

2.2 沉積充填特征

裂陷期(始新世-早漸新世)，北-南巴拉望盆地位于華南大陸的南緣，物源體系以周緣和內部隆起為主。漂移期(晚漸新世-早中新世)，盆地從華南大陸裂離向南開始漂移，漂移過程中缺乏物源補給。前陸期和拗陷期(中中新世-第四紀)，由于受碰撞的影響，在東南部形成逆沖擠壓構造，巴拉望島抬升，為盆地提供物源，物源主要來自東部和東南部[21]。

始新世-早漸新世沉積時期，北-南巴拉望盆地主要發育三角洲-扇三角洲-濱淺海-半深海沉積體系，物源來自盆地周緣和盆地內部古隆起。Calamian North-1井在晚-中始新世沉積時期，鉆井上顯示以泥巖為主，地震剖面上以中頻、中連續、亞平行、弱振幅地震相為特征，地層中含較多超微化石和海相溝鞭藻類，古生物指示該時期盆地為半深海沉積環境。SanmartinA-1X井和Gadlao-1井鉆遇了濱淺海沉積，巖性以砂巖和泥巖夾砂巖為主。盆地以濱淺海沉積為主，半深海沉積主要分布在北巴拉望盆地北部和南巴拉望盆地南部局部地區。受NW-SE向區域拉張應力作用，盆地產生一系列NE或NNE向地塹或箕狀斷陷，地塹緩坡帶發育三角洲沉積，陡坡帶發育扇三角洲沉積(見圖4(a))。

圖4 北-南巴拉望盆地沉積相平面Fig.4 Sedimentary facies plane of North-South Palawan Basin

晚漸新世-早中新世沉積時期，由于新南海的擴張，導致盆地向南漂移，在漂移過程中缺乏物源補給，主要發育碳酸鹽巖臺地-生物礁-濱淺海-半深海沉積體系。該時期生物礁發育，鉆井上顯示為大套灰巖伴有泥巖和粉砂巖薄層，地震剖面上表現為塔狀和灘狀外形，呈頂底強振幅反射特征，內部為中頻、中-強振幅、中連續地震相和中頻、中振幅、差連續地震反射特征[16]。 碳酸鹽巖臺地主要位于北巴拉望盆地西部和南巴拉望盆地北部，在碳酸鹽巖臺地上零星分布生物礁沉積，主要發育在與早期裂陷作用有關的地壘上。濱淺海相主要位于北巴拉望盆地中部和南巴拉望盆地中北部，半深海相主要位于北巴拉望盆地東部和南巴拉望盆地南部(見圖4(b))。從巴拉望島野外露頭上可以看到，該時期沉積以灰巖為主，可見灰黑色灰巖夾泥巖、珊瑚礁灰巖和生物碎屑灰巖。

中中新世沉積時期，禮樂-巴拉望地塊與加里曼丹碰撞，停止漂移，古南海消亡，新南海形成，塊體碰撞形成前陸盆地，北-南巴拉望盆地停止漂移，靜止于現今的位置，在盆地東南部形成逆沖擠壓構造，巴拉望島隆升為盆地提供物源，物源主要來自東側和東南側。主要發育三角洲-濱淺海-海底扇-半深海沉積體系，水體變深(見圖4(c))。北-南巴拉望盆地以濱淺海沉積為主，半深海主要分布在盆地西部，三角洲主要分布在南巴拉望盆地東南部，海底扇分布在北巴拉望盆地西北部。鉆井上顯示，海底扇表現為大套泥巖夾粉、細砂巖薄層；地震剖面上，海底扇表現為透鏡狀外形，內部呈中頻、中-強振幅、中連續地震反射特征。

晚中新世-第四紀沉積時期，新南海已經停止擴張，盆地位于現今的位置上，處于相對穩定期。主要發育三角洲-碳酸鹽巖臺地-濱淺海-半深海沉積體系；物源主要來自盆地東南部。北-南巴拉望盆地以濱淺海沉積為主，半深海沉積主要分布在盆地北部局部地區，發育大型下切水道，三角洲在盆地東南部繼承性發育，碳酸鹽巖臺地零星分布于盆地西部(見圖4(d))。地震剖面上，半深海表現為中頻、中-好連續、中-強振幅地震反射特征，可見代表深水沉積的多邊形斷裂。此外，大型下切水道發育，垂向上多期次疊置，呈明顯的“V”型或“U”型反射特征[16]。

3 油氣地質特征及成藏條件

3.1 烴源巖

來自區內多口鉆井的100多塊巖石樣品有機地化分析表明，北-南巴拉望盆地發育始新統-下漸新統和上漸新統-下中新統2套烴源巖。始新統-下漸新統烴源巖有機質類型主要為Ⅱ～Ⅲ型，TOC(總有機碳)含量在1%～3%之間(見圖5)。North Calamian-1井巖石樣品測試分析結果表明，始新統-下漸新統烴源巖TOC含量多數大于2%，TOC含量主頻分布范圍分別為1%～1.25%和2%～2.75%；S1+S2(生烴潛力)多數大于6 mg/g，主頻分布范圍為1.5～3 mg/g 和5.0～6.5 mg/g 兩段；HI(氫指數)多數大于150 mg/g，最高達300 mg/g；有機質類型主要為Ⅱ-Ⅲ型干酪根，地化指標表明始新統烴源巖為較好-好烴源巖。上漸新統-下中新統烴源巖有機質類型以Ⅲ型干酪根為主，TOC含量少數小于0.5%，大部分分布在0.5%～1%之間(見圖5)，屬于中等-好烴源巖。Linapacan A-1井巖石樣品測試分析結果表明，TOC含量大多在1%左右，最高達到10%；S1+S2大多在2～6 mg/g之間，有機質類型以Ⅲ型干酪根為主。多口鉆井巖石樣品還揭示了白堊系烴源巖主要為非烴源巖，少數為差烴源巖。Guntao-1井TOC含量低于0.3%，Destacado A-1X井TOC含量絕大多數小于0.5%，極少數為0.5%

圖5 北-南巴拉望盆地烴源巖生烴潛力Fig.5 Source-rock hydrocarbon generation potentialof North-South Palawan Basin

北-南巴拉望盆地原油密度為0.762 8～0.892 7 g/cm3，具有低的CPI(碳優勢指數)以及低的姥鮫烷/植烷，表明烴源巖沉積處于還原環境。從地化指標上看，北-南巴拉望盆地原油C27甾烷和C29甾烷都大于C28甾烷，奧利烷含量高且未見4-甲基甾烷，表明盆地烴源巖有機質主要來自高等植物。

北-南巴拉望盆地烴源巖處于成熟-高成熟階段。從原油芳烴成熟度數據來看，原油Ro(鏡質體反射率)為0.87%～1.33%，表明原油主要是生油高峰期的產物。

3.2 儲集層

對北-南巴拉望盆地28個油氣田儲層的物性分析表明，北-南巴拉望盆地發育碳酸鹽巖和砂巖2類儲層。碳酸鹽巖儲層主要分布于北巴拉望盆地的上漸新統-下中新統灰巖中，孔隙度平均12.6%，滲透率平均107 mD，屬于中孔高滲碳酸鹽巖儲層。碳酸鹽巖儲層可采儲量為1.07×108t油當量，約占盆地可采儲量的95.6%，該類儲層是盆地主要的儲油巖。砂巖儲層主要是下中新統的濁積砂巖，孔隙度平均15.6%，滲透率平均58 mD，屬于中孔中滲砂巖儲層，該類儲層目前雖然發現油氣較少，但有可能成為盆地未來的勘探領域。在其他地層中也發現可能成為儲集巖的巖相，如早中新世的砂巖，但一般比較薄且分選不好；中新世中-上部的中-細粒砂巖，分選較差，但具有一定程度的粒間孔隙。北巴拉望盆地北部發育中新世末期白云巖化的碳酸鹽巖相，在盆地隆起部位存在的生物礁。更新世的礁灰巖是多孔質的良好儲集巖，但是儲層埋深比較淺；南部的上新統砂巖，分選良好，孔隙發育。

3.3 蓋層

中中新世之后盆地內沉積環境為半深海大陸斜坡環境，巖性主要為泥頁巖、泥巖和砂巖，形成盆地內良好的區域性蓋層，地震剖面上表現為席狀(亞)平行弱振幅反射。其質量受陸源淺水區物源影響，近物源區蓋層砂巖含量較高。

3.4 生儲蓋組合

北-南巴拉望盆地經歷了4期構造演化，發育始新統-下漸新統和上漸新統-下中新統2套烴源巖，下中新統碳酸鹽巖和下中新統砂巖2類儲層，中中新統-第四系區域性蓋層。縱向上烴源巖層、儲層和蓋層相互配置，形成了3套良好的生儲蓋組合(見圖6)：①烴源巖為始新統-下漸新統泥灰巖，儲層為下中新統生物礁灰巖，蓋層為中中新統泥巖，形成“下生上儲”的成藏組合；②烴源巖為上漸新統-下中新統泥灰巖，儲層為下中新統濁積砂巖，蓋層為中中新統泥巖，形成“自生自儲”的成藏組合；③烴源巖為始新統-下漸新統泥灰巖，儲層為下-中中新統三角洲砂巖，蓋層為中中新統泥巖，形成“下生上儲”的成藏組合。

圖6 北-南巴拉望盆地油氣成藏模式圖Fig.6 Hydrocarbon accumulation model diagram of North-South Palawan Basin

3.5 圈閉

北-南巴拉望盆地主要發育與基底升降有關的斷塊構造、與同生斷層有關的背斜和礁隆。目前，在盆地中已發現4種油氣圈閉：生物礁體圈閉(如尼多油田)、濁積扇砂體圈閉(如加洛克油田)、深水碳酸鹽巖圈閉、斷塊圈閉[22]。

4 結論

1)北-南巴拉望盆地受到新南海擴張作用的影響，經歷了始新世-早漸新世裂陷期、晚漸新世-早中新世漂移期、中中新世前陸期及晚中新世-第四紀拗陷期4個構造演化階段，相應地發育了裂陷期的三角洲-濱淺海沉積體系、漂移期的碳酸鹽巖臺地-生物礁-濱淺海沉積體系、前陸期及拗陷期的三角洲-碳酸鹽巖臺地-濱淺海-半深海沉積體系。

2)始新統-下漸新統和上漸新統-下中新統是北-南巴拉望盆地烴源巖發育層系，下中新統碳酸鹽巖和下中新統三角洲砂巖是盆地的重要儲層，中中新統-第四系淺海-半深海相泥巖是區域性蓋層。

3)北-南巴拉望盆地目前已發現的油氣主要分布在北巴拉望盆地，垂向上油氣主要分布于下中新統。主要發育生物礁和構造油氣藏，發育上漸新統-下中新統“自生自儲”以及始新統-下中新統的生物礁和三角洲砂巖“下生上儲”2類成藏模式。