恩平凹陷成藏條件分析及商業(yè)性突破

劉麗華 陳勝紅 于水明 熊金玉 姜 建 許新明 劉賢來(lái) 胡 坤

(中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司)

1 地質(zhì)概況及勘探歷程

恩平凹陷位于我國(guó)南海珠江口盆地珠一坳陷西端,其東西分別與西江凹陷、珠三坳陷相鄰,南北分別與北部斷階帶、番禺低隆起相接,凹陷面積約5000 km2,新生代沉積厚度達(dá)8000 m。與珠一坳陷其他凹陷一樣,恩平凹陷經(jīng)歷了斷陷、拗陷和活化3個(gè)構(gòu)造發(fā)育階段,形成了下斷上坳雙層結(jié)構(gòu)和先陸相后海相2種沉積體系,古新世—早漸新世裂陷期沉積的文昌組中深湖相泥巖為主要烴源巖1),晚漸新世以后拗陷期沉積的三角洲—濱淺海相砂泥巖為主要儲(chǔ)蓋組合。

恩平凹陷是珠江口盆地1983年對(duì)外合作進(jìn)行油氣勘探最早的區(qū)域,最先鉆探的 E15-1井在韓江組鉆遇3 m油層,且DST測(cè)試?yán)鄯e產(chǎn)稠油44.6桶。截至2009年,恩平凹陷共鉆探井10口,其中6口井見(jiàn)到了油氣顯示和油氣層,4口井為干井(圖1),其中E5-1井不僅在4642.0～4650.5 m井段鉆遇8.5 m超壓凝析氣層,而且揭示292 m文昌組深灰色泥巖,地化分析結(jié)果表明其有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ1—Ⅱ2型2),且生油指標(biāo)說(shuō)明恩平凹陷具有較好的生烴潛力;2005年鉆探的 E11-1井鉆遇21個(gè)油層,累計(jì)油層厚度41.5 m,進(jìn)一步證實(shí)了恩平凹陷的生烴能力,但是該構(gòu)造含油面積小,不具備商業(yè)開(kāi)采價(jià)值3)。

圖1 恩平凹陷已鉆井分布圖

恩平凹陷經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)27年的勘探一直未能取得商業(yè)性突破,究其原因是由于原二維地震資料品質(zhì)欠佳,導(dǎo)致對(duì)凹陷結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及成藏規(guī)律認(rèn)識(shí)不清。為解決這一問(wèn)題,2008年以來(lái)在恩平凹陷有針對(duì)性地采集了三維地震資料,在此基礎(chǔ)上加強(qiáng)了區(qū)域研究與區(qū)帶解剖,進(jìn)而開(kāi)展了含油氣系統(tǒng)及成藏條件綜合分析,基本明確了凹陷的地質(zhì)特征,確定了有利區(qū)域及主攻方向,提出了多個(gè)勘探目標(biāo),并首選EP24-2構(gòu)造進(jìn)行鉆探,取得了商業(yè)突破。2010年2月鉆探 EP24-2-1井獲得重大油氣發(fā)現(xiàn),該井含油層段長(zhǎng)、累計(jì)油層厚度大、儲(chǔ)層物性及油品好,測(cè)試產(chǎn)能高,初步評(píng)價(jià)其儲(chǔ)量達(dá)到了獨(dú)立開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)門限。這一重大發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著恩平凹陷的油氣勘探終于取得了商業(yè)性突破,也為該區(qū)油氣滾動(dòng)勘探開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ),由此迎來(lái)了恩平凹陷新一輪的勘探高潮。

2 恩平凹陷成藏條件分析

2.1 烴源條件

恩平凹陷屬于拉張走滑式超壓盆地性質(zhì),其超壓主要是由于烴源巖生烴所引起1)。該凹陷文昌組分布面積約 1200 km2,由 EP17洼、EP18洼和EP12洼等3個(gè)洼陷組成,其中 EP17洼呈長(zhǎng)條形,總體走向NE—SW,具北斷南超箕狀洼陷結(jié)構(gòu),文昌組中深湖相沉積分布面積最大(約280 km2),并且最大沉積厚度超過(guò)1000 m s(約3000 m左右)。歷年資源量計(jì)算結(jié)果表明,恩平凹陷的生烴量在110億～140億t左右2-3)。

目前已發(fā)現(xiàn)的 EP24-2、E5、E12、E1等多個(gè)油氣田及含油氣構(gòu)造證實(shí) EP17洼是一個(gè)富生烴洼陷。恩平凹陷珠海組—韓江組油層段(油砂)地化分析結(jié)果表明,原油生物標(biāo)志化合物中富含C30-4甲基甾烷 ,且 C27、C28、C29αααR 呈“V”型分布模式 ,表明恩平凹陷油氣主要源自文昌組中深湖相烴源;而E5-1井鉆遇的文昌組泥巖樣品及凝析油樣的生物標(biāo)志化合物中均缺少C30-4甲基甾烷,推測(cè)凝析油為自生自儲(chǔ)熱裂解油,來(lái)自淺湖相文昌組烴源巖3)。因此,由油源對(duì)比結(jié)果可以推斷恩平凹陷文昌組發(fā)育2套烴源巖,即中深湖相烴源巖和淺湖相烴源巖。此外,鉆井揭示恩平組也有一定的生烴潛力。

恩平凹陷3個(gè)洼陷烴源巖的分布及生烴是相對(duì)獨(dú)立的,所生成油氣的運(yùn)移及匯聚特點(diǎn)有所不同,因此恩平凹陷含油氣系統(tǒng)可進(jìn)一步劃分為3個(gè)子系統(tǒng),即 EP17子系統(tǒng)、EP18子系統(tǒng)和 EP12子系統(tǒng)(圖 2)。

圖2 恩平凹陷成油體系平面分布簡(jiǎn)圖

2.2 儲(chǔ)蓋組合

恩平凹陷新近系主要為古珠江三角洲平原—三角州前緣亞相[1]沉積,分流河道砂巖、河口壩砂巖與分流間灣泥巖、前三角洲泥巖構(gòu)成最佳儲(chǔ)蓋組合,其中珠江組上段和韓江組的含砂率相對(duì)較低(35%～50%),其沉積環(huán)境主要為三角洲前緣,而珠江組下段與珠海組主要為三角洲平原相,含砂量較高(60%～80%)。恩平凹陷區(qū)域性蓋層主要為18.5 Ma、17.8 Ma、17 Ma、16 Ma時(shí)沉積的最大海泛期泥巖,所發(fā)現(xiàn)的油氣層以M FS18.5以下油氣層儲(chǔ)集性最好(主要為水下分流河道砂巖),該組合內(nèi)砂巖層段孔隙度大約為17%～25%。

2.3 圈閉類型

恩平凹陷在古近紀(jì)為北斷南超箕狀斷陷,北部控制斷陷的邊界斷層為滑脫斷裂,上覆巖層沿?cái)鄬用娴幕菩ば纬傻貙拥膬A斜、褶皺,加上斷層的切割,從而形成了半背斜、斷塊和擠壓背斜(如 E6構(gòu)造);同時(shí)沉積作用形成了地層巖性圈閉,如 E2水下扇沉積體及E5濁積砂體。

恩平凹陷最為發(fā)育的圈閉類型是翹傾半背斜。在古近系構(gòu)造背景上,該凹陷新近系發(fā)育了一系列NWW向斷層,由此形成了一系列呈帶狀分布的翹傾半背斜構(gòu)造,按二級(jí)構(gòu)造帶劃分原則可劃分為4個(gè)構(gòu)造帶,即南部隆起斷裂構(gòu)造帶、中央斷裂構(gòu)造帶、EP11潛山披覆構(gòu)造帶、PY7斷裂構(gòu)造帶。其中,南部隆起斷裂構(gòu)造帶在宏觀上表現(xiàn)為一個(gè)由東向西傾沒(méi)的隆起帶,受到一組NWW向斷層切割,形成了一系列斷階,伴隨斷層發(fā)育了一系列斷層圈閉構(gòu)造;中央斷裂構(gòu)造帶在宏觀上也表現(xiàn)為一個(gè)洼中隆起帶,受到2組走向NWW而傾向相對(duì)的斷層切割,形成了似花狀斷裂,伴隨斷層形成了一系列呈帶狀展布的斷層圈閉構(gòu)造(圖3)。

圖3 恩平凹陷T50深度構(gòu)造圖

2.4 油氣運(yùn)聚

恩平凹陷斷層與油氣分布關(guān)系密切,斷裂體系主要分為2類:一是早期發(fā)育的北部邊界大斷層,控制洼陷的形態(tài)及沉積(烴源巖的分布);二是晚期發(fā)育的新近系斷裂(NWW向),對(duì)圈閉形成及油氣聚集起控制作用。后者規(guī)模較小,斷層長(zhǎng)度一般3～10 km,斷穿層位為恩平組頂—韓江組頂,在 T40以后活動(dòng)性較強(qiáng)。

分析認(rèn)為,恩平南部隆起斷裂構(gòu)造帶與恩平中央斷裂構(gòu)造帶均緊鄰 EP17洼,前者位于地層抬升上傾方向,后者就位于超壓烴源上方,都是油氣運(yùn)移的主要指向,其成藏條件都非常優(yōu)越。鉆探結(jié)果已證實(shí)這2個(gè)斷裂構(gòu)造帶上分布的斷層圈閉構(gòu)造的有效性。

恩平凹陷新近系油氣運(yùn)聚成藏的關(guān)鍵在于“復(fù)合輸導(dǎo)”,復(fù)合輸導(dǎo)體系包括以不整合面、砂體、構(gòu)造脊組合為主的側(cè)向輸導(dǎo)體系以及斷裂體系為主的垂向輸導(dǎo)體系。根據(jù)不同輸導(dǎo)體的組合及油氣運(yùn)移方向,恩平凹陷有2種成藏模式:①恩平南部隆起斷裂構(gòu)造帶油氣成藏模式(圖4),古近系文昌組油氣生成后先沿不整合面、文昌組砂巖進(jìn)入南部隆起斷裂構(gòu)造帶上的恩平組和珠海組,后受NWW向斷層活動(dòng)影響,油氣沿?cái)鄬由细Z進(jìn)入珠江組和韓江組中有反向斷層控制的圈閉中聚集成藏,油氣藏的分布沿著構(gòu)造脊展布。②恩平中央斷裂構(gòu)造帶成藏模式(圖5),構(gòu)造帶位于凹陷內(nèi)烴源巖的正上方,烴源巖存在一定程度的超壓,超壓定期釋放排出的烴類受浮力作用垂直向上,在遇到區(qū)域泥巖蓋層后沿砂巖層橫向運(yùn)移或順斷層縱向運(yùn)移,遇到圈閉聚集成藏。

無(wú)論側(cè)向還是垂向成藏模式,斷層既對(duì)油氣運(yùn)移起到重要的輸導(dǎo)作用,又對(duì)油氣成藏起到明顯的封堵作用(圖6)。研究表明,斷層性質(zhì)對(duì)斷層封堵起到重要作用,斷層走向間接地反映了斷層的力學(xué)性質(zhì);恩平凹陷控制圈閉形成的斷裂主要為NWW向,呈現(xiàn)張扭性斷裂的特征,斷層是在NWW—SEE向左旋張扭應(yīng)力場(chǎng)作用下發(fā)生簡(jiǎn)單剪切變形而形成的,因此有較好的封閉性;本區(qū)斷層封堵形成的油藏主要分布在韓江組下段(含砂率40%～45%),較低的含砂率對(duì)斷層封堵更為有利,本區(qū)已發(fā)現(xiàn)的斷層圈閉油藏在相當(dāng)程度上是依靠泥巖涂抹作用1)。

圖6 EP24-2油田第6油層斷層遮擋成藏

此外,本區(qū)控制圈閉形成的斷層的封閉性是分階段性的。在斷層活動(dòng)時(shí)期,斷層作為油氣運(yùn)移的高速公路,為油氣運(yùn)移提供了運(yùn)移通道;而在斷層活動(dòng)停止后,斷層活動(dòng)過(guò)程中形成的有效泥巖涂抹層及斷面正壓力致使泥巖發(fā)生塑性變形而堵塞斷裂帶,對(duì)油氣形成有效的遮擋,從而為油氣藏的形成創(chuàng)造了必要的遮擋條件1)。

綜上所述,恩平南部隆起斷裂構(gòu)造帶與中央斷裂構(gòu)造帶屬于EP17含油氣子系統(tǒng),緊鄰恩平17富生烴洼陷,具有良好的儲(chǔ)蓋組合,處于油氣運(yùn)移的有利位置,發(fā)育有多個(gè)斷層圈閉,因此這2個(gè)構(gòu)造帶均為有利的油氣聚集帶。

3 EP24-2油田的發(fā)現(xiàn)及其重要意義

EP24-2構(gòu)造位于恩平南部隆起斷裂構(gòu)造帶,為一個(gè)斷層圈閉,其所處位置在油氣運(yùn)移優(yōu)勢(shì)通道上。EP24-2-1井于2010年2月開(kāi)鉆,鉆探獲得重大發(fā)現(xiàn):油層分布井段從韓江組下段—珠江組,長(zhǎng)度近千米,累計(jì)油層厚度達(dá)到134.3 m,單層DST測(cè)試原油日產(chǎn)量超千方,是迄今為止珠江口盆地自營(yíng)勘探的最大發(fā)現(xiàn)。經(jīng)初步評(píng)價(jià),該油田儲(chǔ)量規(guī)模已達(dá)到商業(yè)開(kāi)發(fā)要求,標(biāo)志著恩平凹陷油氣勘探取得了商業(yè)性突破。

EP24-2油田的發(fā)現(xiàn),不但對(duì)恩平凹陷成藏規(guī)律取得了突破性認(rèn)識(shí),而且勘探理念及研究思路對(duì)珠江口盆地其他區(qū)域的油氣勘探具有借鑒意義。

(1)以地球物理攻關(guān)為手段突破了制約勘探成功率的技術(shù)瓶頸

深層地震資料品質(zhì)差制約了人們對(duì)恩平凹陷結(jié)構(gòu)、沉積、構(gòu)造及成藏規(guī)律的認(rèn)識(shí)。2005—2008年,開(kāi)展了多輪的地震資料重處理、地震采集攻關(guān),找到了一套有效的地震采集參數(shù)及合理的處理流程,使得該區(qū)中深層的地震成像明顯改善,新采集的三維地震資料為恩平凹陷評(píng)價(jià)及勘探突破奠定了基礎(chǔ)。

(2)加強(qiáng)區(qū)域地質(zhì)綜合研究及成藏條件分析,適時(shí)調(diào)整了勘探思路及策略

2005年以來(lái),主要勘探目的層位的選擇也經(jīng)歷了從新近系到古近系再到新近系的幾次反復(fù)。

根據(jù)2005年 E11-1井的鉆探結(jié)果,認(rèn)為本區(qū)新近系含砂率高,斷層圈閉的勘探存在較大風(fēng)險(xiǎn)2);與此同時(shí),針對(duì)古近系的區(qū)域研究結(jié)果肯定了恩平凹陷的生烴潛力,認(rèn)為文昌組生成的油氣大部分還封閉在原地層3)。因此,2008年將恩平凹陷的勘探重點(diǎn)轉(zhuǎn)向古近系,并針對(duì)古近系進(jìn)行了三維地震采集。

通過(guò)對(duì)三維地震資料的精細(xì)解釋,新發(fā)現(xiàn)及落實(shí)了一批新近系構(gòu)造圈閉,同時(shí)通過(guò)成藏條件綜合分析確定出油氣運(yùn)移聚集的有利區(qū)帶。由于新近系地層埋藏較淺,圈閉條件較好且成帶分布,一旦在某個(gè)構(gòu)造帶的一個(gè)圈閉取得成功,將有一系列類似圈閉可供鉆探,而恩平凹陷文昌組地層埋深大且儲(chǔ)層物性較差,就目前技術(shù)來(lái)說(shuō),以古近系作為目標(biāo)勘探風(fēng)險(xiǎn)大,突破有難度,因此,后來(lái)將恩平凹陷勘探重心又轉(zhuǎn)回到新近系,才取得了商業(yè)性突破。

(3)進(jìn)一步證實(shí)了恩平凹陷是富生烴凹陷

過(guò)去對(duì)恩平凹陷資源潛力的評(píng)價(jià)一直存有疑慮,以往多次評(píng)價(jià)資源量規(guī)模不小(聚集量6.9億～9.99億t)3-4),但10口探井找到的油氣尚不足千萬(wàn)方,最好的發(fā)現(xiàn)就是 E11-1井,雖然油氣分布層段長(zhǎng),卻自圈都沒(méi)有充滿,儲(chǔ)量?jī)H幾百萬(wàn)方。三維地震資料更清楚地反映了凹陷的結(jié)構(gòu),地震反射特征證實(shí)了中深湖相的分布。分析認(rèn)為,E11構(gòu)造油氣未充滿的主要原因是構(gòu)造定型時(shí)間晚,正是由于構(gòu)造調(diào)整及油氣充注時(shí)間短才使現(xiàn)圈閉內(nèi)聚集的油氣量有限,并非生排烴量少所致。EP24-2油田的發(fā)現(xiàn)(含油層段長(zhǎng)且充滿度高),證明了 EP17洼油氣供給充分,進(jìn)一步證實(shí)了恩平凹陷為富生烴凹陷。

(4)突破了高含砂率地區(qū)尋找斷層圈閉油藏的禁忌

過(guò)去認(rèn)為高含砂率是斷層圈閉的緊箍咒,而事實(shí)證明在含砂率為40%～50%、控圈斷層為張扭性時(shí),可以通過(guò)斷層活動(dòng)過(guò)程中的泥巖有效涂抹形成斷層封堵,即使含砂率高達(dá)70%以上,只要有一定的自圈及區(qū)域(局部)蓋層,一樣可以有較大的儲(chǔ)量發(fā)現(xiàn)(EP24-2油田珠江組下段含砂率高達(dá)72%,其儲(chǔ)量占油田總儲(chǔ)量的50%)。

(5)揭示了“先橫后縱”的高效復(fù)式油氣輸導(dǎo)體系

EP24-2構(gòu)造所處的南部隆起斷裂構(gòu)造帶上沒(méi)有烴源巖,其油氣主要來(lái)自北鄰的 EP17洼,而該區(qū)缺乏長(zhǎng)期活動(dòng)與油源直接溝通的斷層,因此,EP17洼的油氣主要通過(guò)文昌組砂體及內(nèi)部不整合面順南抬北傾的地層向南運(yùn)移,到達(dá)隆起后通過(guò)晚期NWW向控制圈閉形成的斷層進(jìn)入目的層圈閉聚集成藏。EP24-2油田的油層分布特點(diǎn)證明了“先橫后縱”的復(fù)式油氣輸導(dǎo)體系是高效的,同時(shí)也證實(shí)了恩平南部隆起斷裂構(gòu)造帶為油氣富集帶。

總之,EP24-2油田的發(fā)現(xiàn)及開(kāi)發(fā),將有助于降低該區(qū)油氣發(fā)現(xiàn)的商業(yè)門檻值,可帶動(dòng)周邊小構(gòu)造的勘探,以此為基礎(chǔ)也可以進(jìn)一步開(kāi)展恩平凹陷古近系的探索以及對(duì)新近系巖性地層圈閉的研究和評(píng)價(jià),進(jìn)而使恩平凹陷繼惠州凹陷和PY4洼之后成為珠江口盆地石油勘探的下一個(gè)主戰(zhàn)場(chǎng)。

[1] 陳長(zhǎng)民,施和生,等.珠江口盆地(東部)第三系油氣藏形成條件[M].北京:科學(xué)出版社,2007.