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域

張迎朝，陳志宏，李緒深，徐新德，李 琦

(1.中國地質大學 資源學院，武漢 430074； 2.中國海洋石油總公司湛江分公司 研究院，廣東 湛江 524057；3.中國地質大學，北京 100083)

基于石油地質學、構造地質學、石油地球化學理論、方法等，已有許多學者對珠江口盆地西部油氣成藏機理和分布規(guī)律進行了研究，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油區(qū)之一。自1984年進行文昌19-1構造勘探以來，先后發(fā)現了文昌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構造2井、3井揭示了始新統文昌組湖相烴源巖。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)石油來自始新統文昌組中深湖相、淺湖相2種烴源巖，但關于兩者對不同區(qū)帶成藏貢獻、油氣分布規(guī)律研究報道少見。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歷了構造反轉，使烴源巖埋藏史、成熟演化史、油氣運聚史復雜化。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上，開展成藏主控因素分析，提出有利油氣勘探方向，指導該區(qū)油氣勘探實踐，“十一五”期間在文昌B凹陷反轉陡坡帶、瓊海凸起東緣獲得了新突破，取得了良好勘探效益。

圖1 珠江口盆地西部構造區(qū)劃a.西斷裂；b.南斷裂；c.二號斷裂；d.三號斷裂；e.六號斷裂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文昌組。下始新統文昌組三段主要為淺湖相暗色泥巖，主體厚度為200～800 m，總有機碳(TOC)為0.66%～2.41%；中始新統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，總有機碳為1.75%～4.02%，有機質豐度高。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。

從有機質類型來看，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型有機質；文昌組二段中深湖相干酪根碳同位素值為-22.13‰～-25.82‰，以Ⅱ型有機質為主。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凹陷始新統烴源巖現今成熟度中心位于文昌B凹陷三號斷裂下降盤，烴源巖處于高成熟階段，鏡質體反射率(Ro)大于2.0%。沿這個中心，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造反轉，文昌組烴源巖鏡質體反射率值為0.6%～1.2%，文昌B凹陷北坡鏡質體反射率值為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)生構造反轉，延遲了烴源巖進入生油門限，自漸新世進入成熟門限以來，現今仍處于油窗(圖2a)，擴大了有效成油時限，有利于該構造帶縱向“多組合復式”成藏；三號斷裂下降盤烴源巖在始新世晚期就已進入成熟階段，較南斷裂陡坡帶早約5 Ma進入生油門限；現今是決定文昌組烴源巖最終成熟度的時期(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.古新統神狐組；E2w3.始新統文昌組三段；E3e.下漸新統恩平組；E3zh.上漸新統珠海組；N1zj2.下中新統珠江組二段；N1hj-Qq.中中新統韓江組—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物，如2,4,5井和N1井等，其分布時空較小，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)，其分布時空較廣，文昌B凹陷內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)質烴源巖生成的油具有“近源、凹中分布”的特點；淺湖相烴源巖則是文昌B凹陷及周邊凸起區(qū)成藏的主要貢獻者，具有“長距離運移、凸起分布”的特點，本區(qū)發(fā)現的油田多呈現此種特點，說明文昌組腐泥—腐殖型淺湖相烴源巖對本區(qū)實際成藏貢獻更大，具有深遠的勘探意義。

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相關的幔源二氧化碳?；浐＝M氣藏(埋深820 m)天然氣甲烷含量為71.80%，干燥系數為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，均應來自淺層成熟度較低的含有機質泥巖。

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)油氣成藏具有時序性。

在文昌19-1油田發(fā)現2組可測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)現與石油包裹體共生關系很好的可測溫的氣液兩相鹽水包裹體，但在石英加大邊中發(fā)現了一組100～110℃的鹽水包裹體，代表早期烴類運移充注，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)。事實上，珠江組沉積期末(16.5 Ma)研究區(qū)以近南北向拉張應力為主，所產生的斷裂溝通了深部文昌組烴源巖，能夠將生成的石油運移至珠海組、珠江組，且此時珠海組二段、珠江組二段的上覆區(qū)域性或局部蓋層已形成，油氣成藏時空匹配條件良好，奠定了文昌19-1油田縱向“多組合復式”成藏的基礎。

圖3 珠江口盆地西部文昌B凹陷內及周邊油田全油碳同位素分布a.西斷裂；b.南斷裂；c.二號斷裂；d.三號斷裂；e.六號斷裂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，儲層中以含烴鹽水包裹體及固體瀝青包裹體為主，可測溫的氣液兩相烴類包裹體相對少見。早期含烴鹽水包裹體在透光下為灰色，氣泡壁較厚，藍光激發(fā)下呈黃色—黃綠色，均一溫度分布在90～100 ℃左右，儲層瀝青、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斷裂下降盤文昌組生成的石油充注，但由于此時珠江組一段下部“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)生構造反轉，自漸新世早期，油田區(qū)深部文昌組烴源巖開始成熟進入生排烴階段，至現今，該區(qū)文昌組進入成熟—高成熟早期，仍處于油窗，文昌19-1構造經歷了中中新世、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800 m的中深湖相優(yōu)質烴源巖，也是目前凹陷內復式油氣聚集條件、油氣發(fā)現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造反轉，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)進入成熟階段，現今仍處于油窗，所發(fā)現油氣藏相態(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，同樣呈現出烴源巖展布控制油氣藏分布的特點；代表文昌B凹陷最大埋深部位的三號斷裂帶下降盤地區(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，油氣運移早，在瓊海凸起發(fā)現的新近系珠江組油藏有中、重質油，并且發(fā)現儲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。

4.2 多儲蓋組合控制油氣復式聚集

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

上部儲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層，油氣來自文昌A凹陷或B凹陷以始新統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)育構造—巖性低阻油藏。該組合在各構造帶油氣富集程度有別，表現在縱向上發(fā)育數量及儲量規(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、儲量規(guī)模大、油氣最富集。

中部儲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系的斷塊構造型油氣藏，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較淺(1 600～2 400 m)，儲層物性好，如南斷裂帶文昌19-1油田等。

下部儲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“自生自儲自蓋”源內成藏的主要層系。該組合儲層為文昌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)現的含油構造儲層呈現低滲特征，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)現該組合油氣藏的潛在勘探領域。

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。

4.3 構造運動形成圈閉與通源斷裂

珠海期—珠江組沉積期末，受近南北向拉張構造應力作用，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、珠江組儲層間流體勢差，使得文昌組烴源巖生成的油氣能夠沿斷裂向上垂向運移進入淺部的儲層。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)活動至韓江期末(10.5 Ma)，充當了油氣垂向運移通道。斷裂活動期與本地區(qū)晚中新世、上新世2期油氣充注、成藏期相匹配。同時，油氣沿斷裂向上垂向運移進入淺部的珠江組海相儲層后，也能在區(qū)域性蓋層之下沿高孔滲砂巖側向長距離運移至瓊海凸起披覆背斜聚集。

5 有利勘探領域和方向

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基礎。根據油氣成藏特征與成藏主控因素、海上勘探技術條件等綜合分析，當前主要勘探領域和方向有：1)文昌B凹陷南斷裂陡坡帶斷塊油氣藏。按照反轉陡坡帶“延遲生排油、垂向運聚、復式成藏”的理論認識，利用三維地震加強南斷裂帶珠江組、珠海組、恩平組或文昌組復雜斷塊構造描述和儲層預測，近期在文昌19區(qū)、文昌14區(qū)針對珠海組、珠江組實施預探井鉆探；2)瓊海凸起低幅度背斜油藏及其相關次生低阻油藏。按照“油氣長距離側向運移、背斜聚集”的成藏理論認識，進一步加強瓊海凸起區(qū)2個成生關系的認識，一個是優(yōu)勢油氣運移聚集方向與油藏的成生關系；另一個是珠江組披覆背斜油藏與上覆低阻油藏的成生關系，利用高分辨率三維地震準確描述低幅度背斜、低阻油藏淺海灘壩儲層分布，重視文昌A,B凹陷文昌組淺湖相優(yōu)質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)帶處于油氣運移必經之路，尤其是淺湖相優(yōu)質烴源巖發(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了近期勘探實踐，新發(fā)現了南斷裂帶下降盤N構造、瓊海凸起東緣L1,L2構造等3個整裝規(guī)模儲量的商業(yè)性油田和一批含油氣構造。在文昌N斷背斜構造古近系珠海組獲得了高產輕質原油，證實了自1984年發(fā)現文昌19-1油田以來，南斷裂反轉陡坡帶仍蘊藏著良好的勘探潛力。在瓊海凸起東緣文昌L1,L2披覆背斜構造新近系珠江組一段低阻油層獲得了較高產輕質原油，證實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 結論

1)文昌B凹陷中深湖相優(yōu)質烴源巖生成的原油具有“近源、凹中分布”的特點；淺湖相源巖是另一種重要的優(yōu)質烴源巖，是文昌B凹陷中及周邊凸起區(qū)成油的主要貢獻者，其生成的原油具有“長距離運移、凸起分布”的特點。2種優(yōu)質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歷構造反轉抬升，具有“延遲生排油、多期持續(xù)油充注”的成藏過程，現今仍處于生油窗，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造反轉控制下的特殊埋藏及成熟演化史、多幕式斷裂活動、多套區(qū)域性優(yōu)質儲蓋組合是復式油氣成藏主控因素，文昌B凹陷反轉陡坡帶、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：中國海洋石油總公司湛江分公司研究院甘軍高級工程師、黃保家高級工程師、謝瑞永工程師、中國科學院廣州地球化學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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