珠江口盆地文昌B凹陷及周邊油氣成藏特征與有利勘探領(lǐng)域

張迎朝，陳志宏，李緒深，徐新德，李 琦

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 資源學(xué)院，武漢 430074； 2.中國(guó)海洋石油總公司湛江分公司 研究院，廣東 湛江 524057；3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，北京 100083)

基于石油地質(zhì)學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、石油地球化學(xué)理論、方法等，已有許多學(xué)者對(duì)珠江口盆地西部油氣成藏機(jī)理和分布規(guī)律進(jìn)行了研究，取得了大量創(chuàng)新性成果，豐富了南海珠江口盆地油氣勘探理論和方法[1-9]。

文昌B凹陷位于珠江口盆地西部珠三坳陷(圖1)，是南海北部大陸架主要的產(chǎn)油區(qū)之一。自1984年進(jìn)行文昌19-1構(gòu)造勘探以來，先后發(fā)現(xiàn)了文昌B凹陷文昌19-1油田、瓊海凸起瓊海18-1油田和文昌13-1、文昌13-2油田[10-11]。文昌19-1構(gòu)造2井、3井揭示了始新統(tǒng)文昌組湖相烴源巖。文昌B凹陷烴源巖干酪根和原油碳同位素特征表明，該區(qū)石油來自始新統(tǒng)文昌組中深湖相、淺湖相2種烴源巖，但關(guān)于兩者對(duì)不同區(qū)帶成藏貢獻(xiàn)、油氣分布規(guī)律研究報(bào)道少見。此外，與文昌A凹陷不同，文昌B凹陷文昌組烴源巖沉積期后經(jīng)歷了構(gòu)造反轉(zhuǎn)，使烴源巖埋藏史、成熟演化史、油氣運(yùn)聚史復(fù)雜化。因此，文昌B凹陷主力烴源巖展布、烴源巖埋藏—成熟演化及油氣運(yùn)聚等影響下步勘探的重要問題有待解決。筆者在文昌B凹陷及周邊油氣來源及成藏歷程研究的基礎(chǔ)上，開展成藏主控因素分析，提出有利油氣勘探方向，指導(dǎo)該區(qū)油氣勘探實(shí)踐，“十一五”期間在文昌B凹陷反轉(zhuǎn)陡坡帶、瓊海凸起東緣獲得了新突破，取得了良好勘探效益。

圖1 珠江口盆地西部構(gòu)造區(qū)劃a.西斷裂；b.南斷裂；c.二號(hào)斷裂；d.三號(hào)斷裂；e.六號(hào)斷裂Fig.1 Tectonic division of western Pearl River Mouth Basin

1 烴源巖地化特征

文昌B凹陷烴源巖主要是始新統(tǒng)文昌組。下始新統(tǒng)文昌組三段主要為淺湖相暗色泥巖，主體厚度為200～800 m，總有機(jī)碳(TOC)為0.66%～2.41%；中始新統(tǒng)文昌組二段主要為中深湖相泥巖和頁巖，主體厚度為250～800 m，總有機(jī)碳為1.75%～4.02%，有機(jī)質(zhì)豐度高。烴源巖以文昌B凹陷南斷裂為沉積中心，沿沉積中心呈北東—南西向展布，向北西的瓊海凸起方向厚度逐漸減小。

從有機(jī)質(zhì)類型來看，文昌組三段淺湖相烴源巖干酪根碳同位素值為-27.10‰～-28.49‰，為Ⅱ—Ⅲ型有機(jī)質(zhì)；文昌組二段中深湖相干酪根碳同位素值為-22.13‰～-25.82‰，以Ⅱ型有機(jī)質(zhì)為主。相比而言，文昌組二段烴源巖比三段烴源巖更加偏向于腐泥型。

文昌B凹陷始新統(tǒng)烴源巖現(xiàn)今成熟度中心位于文昌B凹陷三號(hào)斷裂下降盤，烴源巖處于高成熟階段，鏡質(zhì)體反射率(Ro)大于2.0%。沿這個(gè)中心，向東、向西、向北烴源巖成熟度降低。東部文昌19區(qū)一帶因文昌組沉積期后構(gòu)造反轉(zhuǎn)，文昌組烴源巖鏡質(zhì)體反射率值為0.6%～1.2%，文昌B凹陷北坡鏡質(zhì)體反射率值為0.6%～1.0%。

文昌B凹陷文昌組烴源巖成熟演化存在明顯差異。盡管南斷裂陡坡帶文昌19區(qū)是文昌組沉積中心之一，但在沉積期后發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)，延遲了烴源巖進(jìn)入生油門限，自漸新世進(jìn)入成熟門限以來，現(xiàn)今仍處于油窗(圖2a)，擴(kuò)大了有效成油時(shí)限，有利于該構(gòu)造帶縱向“多組合復(fù)式”成藏；三號(hào)斷裂下降盤烴源巖在始新世晚期就已進(jìn)入成熟階段，較南斷裂陡坡帶早約5 Ma進(jìn)入生油門限；現(xiàn)今是決定文昌組烴源巖最終成熟度的時(shí)期(圖2b)。

圖2 珠江口盆地西部文昌B凹陷文昌組烴源巖埋藏—成熟演化史E1s.古新統(tǒng)神狐組；E2w3.始新統(tǒng)文昌組三段；E3e.下漸新統(tǒng)恩平組；E3zh.上漸新統(tǒng)珠海組；N1zj2.下中新統(tǒng)珠江組二段；N1hj-Qq.中中新統(tǒng)韓江組—第四系瓊海組Fig.2 Burial and maturation histories of Wenchang Formation in Wenchang B Sag, western Pearl River Mouth Basin

2 油氣地化特征及來源

文昌19-1油田原油以密度小于0.85 g/cm3的輕—中質(zhì)油為主，主要分布在南斷裂下降盤，原油含蠟量總體較高，均值為18%；瓊海凸起原油含蠟量則較低，均值為7.5%，為偏腐殖型烴源巖生成的產(chǎn)物。

文昌19-1油田區(qū)原油碳同位素有2種特征，一種是偏重，略大于-25‰，為文昌組偏腐泥型中深湖相烴源巖的產(chǎn)物，如2,4,5井和N1井等，其分布時(shí)空較小，油藏主要呈近源分布；另一類全油碳同位素小于-25‰，多分布在-27‰～-30‰之間，為文昌組腐泥—腐殖型淺湖相烴源巖的產(chǎn)物，如1,6井，以及瓊海凸起區(qū)的文昌13-1、文昌13-2、瓊海18-1油田(圖3)，其分布時(shí)空較廣，文昌B凹陷內(nèi)及周邊凸起等都有分布。很顯然，本區(qū)文昌組存在中深湖相和淺湖相2類烴源巖，中深湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖生成的油具有“近源、凹中分布”的特點(diǎn)；淺湖相烴源巖則是文昌B凹陷及周邊凸起區(qū)成藏的主要貢獻(xiàn)者，具有“長(zhǎng)距離運(yùn)移、凸起分布”的特點(diǎn)，本區(qū)發(fā)現(xiàn)的油田多呈現(xiàn)此種特點(diǎn)，說明文昌組腐泥—腐殖型淺湖相烴源巖對(duì)本區(qū)實(shí)際成藏貢獻(xiàn)更大，具有深遠(yuǎn)的勘探意義。

文昌19-1油田區(qū)天然氣中非烴氣體含量有高有低，主要是與南斷裂活動(dòng)相關(guān)的幔源二氧化碳。粵海組氣藏(埋深820 m)天然氣甲烷含量為71.80%，干燥系數(shù)為0.97，為干氣。甲烷碳同位素較輕，δ13C1為-55.10‰，天然氣成熟度較低，δ13C2值為-24.6‰，二氧化碳碳同位素值為-6.30‰，具有生物—熱催化過渡帶天然氣特征[12]。珠江組一段氣藏(埋深1 000～1 300 m)天然氣特征與粵海組氣藏相似，均應(yīng)來自淺層成熟度較低的含有機(jī)質(zhì)泥巖。

3 油氣成藏歷程

“熒光定性分期、均一溫度定量分期”的包裹體分析方法及地質(zhì)分析方法均表明，文昌B凹陷及周邊油氣成藏具有多期特征，不同地區(qū)油氣成藏具有時(shí)序性。

在文昌19-1油田發(fā)現(xiàn)2組可測(cè)溫氣液兩相石油包裹體，存在2期油氣充注。第一期以偏暗黃色熒光的石油包裹體為主，均一溫度為61～72 ℃，目前沒有發(fā)現(xiàn)與石油包裹體共生關(guān)系很好的可測(cè)溫的氣液兩相鹽水包裹體，但在石英加大邊中發(fā)現(xiàn)了一組100～110℃的鹽水包裹體，代表早期烴類運(yùn)移充注，發(fā)生于16.5～5 Ma，反映了深部文昌組源巖中新世晚期正常成熟階段生成的原油聚集；第二期主要以黃色熒光油包裹體為主，均一溫度范圍為83～92 ℃，發(fā)生于5～0 Ma，代表晚期烴類運(yùn)移充注，反映了文昌組源巖上新世以來高成熟階段生成的原油聚集(圖4)。事實(shí)上，珠江組沉積期末(16.5 Ma)研究區(qū)以近南北向拉張應(yīng)力為主，所產(chǎn)生的斷裂溝通了深部文昌組烴源巖，能夠?qū)⑸傻氖瓦\(yùn)移至珠海組、珠江組，且此時(shí)珠海組二段、珠江組二段的上覆區(qū)域性或局部蓋層已形成，油氣成藏時(shí)空匹配條件良好，奠定了文昌19-1油田縱向“多組合復(fù)式”成藏的基礎(chǔ)。

圖3 珠江口盆地西部文昌B凹陷內(nèi)及周邊油田全油碳同位素分布a.西斷裂；b.南斷裂；c.二號(hào)斷裂；d.三號(hào)斷裂；e.六號(hào)斷裂Fig.3 Oil carbon isotope distribution in Wenchang B Sag and surrounding areas, western Pearl River Mouth Basin

圖4 珠江口盆地西部WC19-1-4井儲(chǔ)層包裹體形態(tài)及均一溫度分布特征文昌組,2 278.5 m。Fig.4 Morphotypes and homogenization temperatures of fluid inclusions from Wenchang Formation(2 278.5 m) in well WC19-1-4, western Pearl River Mouth Basin

瓊海凸起同樣存在2期不同的儲(chǔ)層包裹體，表明該區(qū)帶存在2期油氣充注。以西段瓊海18-1油田、東段文昌13-1油田為例來分析，儲(chǔ)層中以含烴鹽水包裹體及固體瀝青包裹體為主，可測(cè)溫的氣液兩相烴類包裹體相對(duì)少見。早期含烴鹽水包裹體在透光下為灰色，氣泡壁較厚，藍(lán)光激發(fā)下呈黃色—黃綠色，均一溫度分布在90～100 ℃左右，儲(chǔ)層瀝青、瀝青包裹體多與含烴鹽水包裹體共生，反映了中新世早期來自三號(hào)斷裂下降盤文昌組生成的石油充注，但由于此時(shí)珠江組一段下部“龜背泥巖”尚未成為有效蓋層，早期充注的油遭到破壞；晚期氣液兩相烴類包裹體在透光下為無色，藍(lán)光激發(fā)下為黃色熒光，其均一溫度分布在100～110 ℃之間，代表了中新世中期以來的油氣充注。

地質(zhì)分析同樣表明文昌B凹陷及周邊不同區(qū)帶在油氣成藏時(shí)間上存在差異。在南斷裂下降盤，由于文昌19-1油田區(qū)烴源巖沉積后發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)，自漸新世早期，油田區(qū)深部文昌組烴源巖開始成熟進(jìn)入生排烴階段，至現(xiàn)今，該區(qū)文昌組進(jìn)入成熟—高成熟早期，仍處于油窗，文昌19-1構(gòu)造經(jīng)歷了中中新世、上新世等多期、持續(xù)油充注與成藏，具有“延遲生排油、多期、持續(xù)油充注”的油氣成藏過程。在三號(hào)斷裂帶下降盤，自始新世晚期以來，文昌組烴源巖開始成熟并向瓊海凸起方向供烴，至中新世末期，該區(qū)文昌組烴源巖就已進(jìn)入成熟—高成熟早期，具有“早期生排油、多期油氣充注”的成藏過程。

4 油氣成藏主控因素

4.1 烴源巖展布與成熟演化控制油氣藏分布

文昌組烴源巖發(fā)育中心及其熱演化控制了油氣分布。南斷裂下降盤是始新世文昌期古湖泊沉積中心，發(fā)育厚達(dá)800 m的中深湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖，也是目前凹陷內(nèi)復(fù)式油氣聚集條件、油氣發(fā)現(xiàn)和勘探效果最好的區(qū)帶。文昌組烴源巖的成熟度控制了油氣相態(tài)，受控于文昌組沉積期末的構(gòu)造反轉(zhuǎn)，南斷裂帶下降盤文昌19區(qū)文昌組烴源巖自早漸新世(30 Ma)進(jìn)入成熟階段，現(xiàn)今仍處于油窗，所發(fā)現(xiàn)油氣藏相態(tài)也以原油為主，文昌19-1油田淺部粵海組、珠江組一段氣藏為低成熟度的生物—熱催化成因氣。在珠江口盆地西部，只有在文昌19-1油田發(fā)現(xiàn)重碳同位素的原油，且與文昌組中深湖相烴源巖干酪根碳同位素相一致，同樣呈現(xiàn)出烴源巖展布控制油氣藏分布的特點(diǎn)；代表文昌B凹陷最大埋深部位的三號(hào)斷裂帶下降盤地區(qū)，其文昌組烴源巖自晚始新世(35 Ma)就已進(jìn)入成熟階段，到中新世末(10.5 Ma)已處于高成熟的凝析油—濕氣階段，油氣運(yùn)移早，在瓊海凸起發(fā)現(xiàn)的新近系珠江組油藏有中、重質(zhì)油，并且發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)層瀝青和瀝青包裹體，這與新近系油藏有效蓋層形成晚有關(guān)。

4.2 多儲(chǔ)蓋組合控制油氣復(fù)式聚集

文昌B凹陷多幕構(gòu)造旋回導(dǎo)致多期次斷裂體系和多儲(chǔ)蓋組合發(fā)育，奠定了多油氣成藏組合形成的地質(zhì)基礎(chǔ)。綜合區(qū)域性儲(chǔ)蓋組合和油氣分布特點(diǎn)[13]，可將文昌B凹陷及周邊儲(chǔ)蓋巖系劃歸3個(gè)組合。

上部?jī)?chǔ)蓋組合以珠江組一段上部—韓江組淺海相泥巖為區(qū)域蓋層，以珠江組一段下部濱海臨濱砂、淺海濱外砂壩砂和珠江組二段濱海潮坪砂為主要儲(chǔ)層，油氣來自文昌A凹陷或B凹陷以始新統(tǒng)文昌組為主的湖相烴源巖[14]。無論是瓊海凸起還是文昌B凹陷，該組合的油氣藏埋藏較淺，為1 200～1 700 m，油質(zhì)較好，圈閉類型好，以背斜或斷背斜油藏為主，珠江組一段還發(fā)育構(gòu)造—巖性低阻油藏。該組合在各構(gòu)造帶油氣富集程度有別，表現(xiàn)在縱向上發(fā)育數(shù)量及儲(chǔ)量規(guī)模不等的主力油氣藏，如瓊海凸起文昌13-1、文昌13-2油田縱向上主力油氣藏最多、儲(chǔ)量規(guī)模大、油氣最富集。

中部?jī)?chǔ)蓋組合以珠海組一段海侵泥巖為區(qū)域蓋層，以珠海組二段三角洲或扇三角洲砂巖為主要儲(chǔ)層，油氣主要來自深部以文昌組湖相泥巖、頁巖為主的烴源巖層系。該組合分布于文昌B凹陷，主要發(fā)育與斷裂帶有成生關(guān)系的斷塊構(gòu)造型油氣藏，有效圈閉是油氣聚集規(guī)模的主控因素。文昌B凹陷珠海組油藏埋藏相對(duì)較淺(1 600～2 400 m)，儲(chǔ)層物性好，如南斷裂帶文昌19-1油田等。

下部?jī)?chǔ)蓋組合分布在古近系文昌組、恩平組，它們是斷陷湖盆烴源巖發(fā)育的層系，是“自生自儲(chǔ)自蓋”源內(nèi)成藏的主要層系。該組合儲(chǔ)層為文昌B凹陷陡坡帶扇三角洲和前緣濁積砂以及緩坡帶三角洲和灘壩砂，埋藏較深(3 000～4 000 m)，目前發(fā)現(xiàn)的含油構(gòu)造儲(chǔ)層呈現(xiàn)低滲特征，以斷塊油藏為主。文昌B凹陷深洼區(qū)、北部沉積斜坡帶是發(fā)現(xiàn)該組合油氣藏的潛在勘探領(lǐng)域。

總之，在文昌B凹陷及周邊，珠海組一段、珠江組一段上部—韓江組兩大區(qū)域蓋層控制了油氣的分布，油氣藏具有“平面分區(qū)帶、縱向分組合”的顯著特點(diǎn)。

4.3 構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成圈閉與通源斷裂

珠海期—珠江組沉積期末，受近南北向拉張構(gòu)造應(yīng)力作用，文昌B凹陷南斷裂陡坡帶發(fā)育近東西向斷裂體系。一方面斷裂控制斷塊圈閉的形成，另一方面斷裂溝通了深、淺部地層，形成深部文昌組烴源巖和珠海組、珠江組儲(chǔ)層間流體勢(shì)差，使得文昌組烴源巖生成的油氣能夠沿?cái)嗔严蛏洗瓜蜻\(yùn)移進(jìn)入淺部的儲(chǔ)層。如文昌19-1油田北部雁列式斷裂帶，斷裂切穿深部文昌組烴源巖，并持續(xù)活動(dòng)至韓江期末(10.5 Ma)，充當(dāng)了油氣垂向運(yùn)移通道。斷裂活動(dòng)期與本地區(qū)晚中新世、上新世2期油氣充注、成藏期相匹配。同時(shí)，油氣沿?cái)嗔严蛏洗瓜蜻\(yùn)移進(jìn)入淺部的珠江組海相儲(chǔ)層后，也能在區(qū)域性蓋層之下沿高孔滲砂巖側(cè)向長(zhǎng)距離運(yùn)移至瓊海凸起披覆背斜聚集。

5 有利勘探領(lǐng)域和方向

文昌B凹陷及周邊油氣成藏條件和勘探開發(fā)實(shí)踐證明，該區(qū)油氣資源潛力大，具備形成大中型油氣田的物質(zhì)基礎(chǔ)。根據(jù)油氣成藏特征與成藏主控因素、海上勘探技術(shù)條件等綜合分析，當(dāng)前主要勘探領(lǐng)域和方向有：1)文昌B凹陷南斷裂陡坡帶斷塊油氣藏。按照反轉(zhuǎn)陡坡帶“延遲生排油、垂向運(yùn)聚、復(fù)式成藏”的理論認(rèn)識(shí)，利用三維地震加強(qiáng)南斷裂帶珠江組、珠海組、恩平組或文昌組復(fù)雜斷塊構(gòu)造描述和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，近期在文昌19區(qū)、文昌14區(qū)針對(duì)珠海組、珠江組實(shí)施預(yù)探井鉆探；2)瓊海凸起低幅度背斜油藏及其相關(guān)次生低阻油藏。按照“油氣長(zhǎng)距離側(cè)向運(yùn)移、背斜聚集”的成藏理論認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步加強(qiáng)瓊海凸起區(qū)2個(gè)成生關(guān)系的認(rèn)識(shí)，一個(gè)是優(yōu)勢(shì)油氣運(yùn)移聚集方向與油藏的成生關(guān)系；另一個(gè)是珠江組披覆背斜油藏與上覆低阻油藏的成生關(guān)系，利用高分辨率三維地震準(zhǔn)確描述低幅度背斜、低阻油藏淺海灘壩儲(chǔ)層分布，重視文昌A,B凹陷文昌組淺湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖生排烴模式及生烴潛力分析，近期在瓊海凸起東緣解剖勘探；3)文昌B凹陷北斜坡帶古近系地層—巖性型隱蔽油氣藏。該區(qū)帶為繼承性沉積斜坡，文昌組—珠海組沉積期發(fā)育緩坡三角洲前緣濁積砂、湖相灘壩砂巖等，發(fā)育區(qū)域性展布的文昌組二段、恩平組一段湖侵泥巖和珠海組一段海侵泥巖，且該區(qū)帶處于油氣運(yùn)移必經(jīng)之路，尤其是淺湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育，近期展開綜合研究，有望取得較大突破。

上述研究成果較好地指導(dǎo)了近期勘探實(shí)踐，新發(fā)現(xiàn)了南斷裂帶下降盤N構(gòu)造、瓊海凸起東緣L1,L2構(gòu)造等3個(gè)整裝規(guī)模儲(chǔ)量的商業(yè)性油田和一批含油氣構(gòu)造。在文昌N斷背斜構(gòu)造古近系珠海組獲得了高產(chǎn)輕質(zhì)原油，證實(shí)了自1984年發(fā)現(xiàn)文昌19-1油田以來，南斷裂反轉(zhuǎn)陡坡帶仍蘊(yùn)藏著良好的勘探潛力。在瓊海凸起東緣文昌L1,L2披覆背斜構(gòu)造新近系珠江組一段低阻油層獲得了較高產(chǎn)輕質(zhì)原油，證實(shí)了瓊海凸起珠江組新類型油藏具有良好的勘探前景，勘探效益顯著。

6 結(jié)論

1)文昌B凹陷中深湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖生成的原油具有“近源、凹中分布”的特點(diǎn)；淺湖相源巖是另一種重要的優(yōu)質(zhì)烴源巖，是文昌B凹陷中及周邊凸起區(qū)成油的主要貢獻(xiàn)者，其生成的原油具有“長(zhǎng)距離運(yùn)移、凸起分布”的特點(diǎn)。2種優(yōu)質(zhì)烴源巖及其成油分布規(guī)律大大拓展了珠江口盆地西部油氣勘探空間。

2)文昌B凹陷南斷裂帶下降盤文昌組湖相烴源巖沉積期末經(jīng)歷構(gòu)造反轉(zhuǎn)抬升，具有“延遲生排油、多期持續(xù)油充注”的成藏過程，現(xiàn)今仍處于生油窗，優(yōu)于文昌A凹陷南斷裂帶成藏條件；三號(hào)斷裂帶下降盤具有“早期生排油、多期油氣充注”的成藏過程。

3)良好的文昌組湖相烴源巖與構(gòu)造反轉(zhuǎn)控制下的特殊埋藏及成熟演化史、多幕式斷裂活動(dòng)、多套區(qū)域性優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)蓋組合是復(fù)式油氣成藏主控因素，文昌B凹陷反轉(zhuǎn)陡坡帶、瓊海凸起珠江組一段上部、北斜坡中深層古近系隱蔽油氣藏是有利原油勘探方向，近期前2個(gè)區(qū)帶勘探獲得了新突破，取得了良好的勘探效益。

致謝：中國(guó)海洋石油總公司湛江分公司研究院甘軍高級(jí)工程師、黃保家高級(jí)工程師、謝瑞永工程師、中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所田輝副教授等也參加了研究工作，在此深表謝意！

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