恩平凹陷南部隆起帶油氣成藏模式

謝　飛，吳智平，顏世永，何　敏，宋　佳

恩平凹陷南部隆起帶油氣成藏模式

謝飛1，吳智平1，顏世永1，何敏2，宋佳1

（1.中國石油大學 （華東）地球科學與技術學院，山東青島266580；2.中海石油 （中國）有限公司深圳分公司，廣州510000）

南部隆起帶是恩平凹陷的主要成藏帶。利用基礎資料，系統(tǒng)分析了南部隆起帶油氣成藏的條件與特征，總結了南部隆起帶油氣成藏的模式。恩平凹陷南部隆起帶油氣主要來自北側EP17洼始新統(tǒng)文昌組中深湖相烴源巖，南部隆起帶之下缺失文昌組沉積，存在油氣的有利倉儲區(qū)，油氣通過溝通有利倉儲區(qū)的斷裂運移，主要有倉上-上盤誘導裂縫帶垂向輸導—連通砂體側向輸導—滑動破碎帶側向封堵—斷塊油氣藏、倉上-上盤誘導裂縫帶垂向輸導—連通砂體側向輸導—它源自圈背斜油氣藏以及倉上-下盤誘導裂縫帶垂向輸導—連通砂體側向輸導—滑動破碎帶側向封堵—斷鼻油氣藏3種成藏模式。

恩平凹陷南部隆起帶；成藏條件；有利倉儲區(qū)；成藏模式

恩平凹陷具備良好的油氣地質條件，是珠江口盆地已證實的富烴凹陷［1］。凹陷的油氣勘探始于1983年，迄今為止共鉆探井21口，探明和控制地質儲量超過5×107m3。研究者針對恩平凹陷的沉積、構造、烴源巖、儲層等方面已開展了一些工作，并取得了一些有益認識［2～4］。恩平凹陷南部隆起帶距離生烴洼陷較遠，且下部缺失文昌組沉積。近年來，在凹陷南部斷裂隆起構造帶上鉆探數(shù)口油流井，油氣集中在韓江組、珠江組等淺層中，說明油氣從生烴洼陷到成藏區(qū)、從深部到淺部經(jīng)過了較長距離的側向運移。油氣的側向運聚對于油氣勘探和地質研究具有重要意義，可以拓展勘探領域，只要條件合適，在距離生烴區(qū)上百千米之外依然可以成藏，不是勘探禁區(qū)，這也是以后的一個重要勘探方向［5］。本文在恩平凹陷南部隆起帶成藏條件分析的基礎上，總結油氣富集規(guī)律，建立成藏模式，對恩平凹陷及其周邊地區(qū)乃至其他遠源成藏區(qū)帶的下部勘探提供油氣成藏方面的依據(jù)。

1　研究區(qū)地質背景

恩平凹陷位于珠江口盆地珠一坳陷西端，整體呈北東—南西走向，西接陽江凹陷，東北與西江主洼連接，東南接番禺低隆起 （見圖1）［6］。恩平凹陷具有北斷 （低角度邊界斷層，斷層傾角小于30°）南超的半地塹結構。凹陷北部邊界斷層為一條大規(guī)模的基底先存斷裂，形成于前新生代基底逆沖斷裂的反轉。凹陷具有殘留和改造的特點，在北部邊界斷裂和南部緩坡聯(lián)合控制下，凹陷內部發(fā)育斷塊山和地貌山分隔半地塹。在珠江口盆地大地構造背景下，恩平凹陷新生代經(jīng)歷晚白堊世—早漸新世裂陷階段、晚漸新世—中中新世拗陷階段以及中中新世以后的斷塊升降階段等3個構造演化期［7］。

圖1　恩平凹陷位置及構造單元劃分Fig.1 Position and tectonic unit division of Enping sag

恩平凹陷由EP17、EP18和EP12共3個洼陷組成，均為北斷南超的箕狀洼陷，凹陷北部為控制斷陷的邊界斷層，向南為緩坡帶，緩坡帶末端受一組北東向斷層切割形成南部凹槽，可以劃分為3個構造帶，分別是南部隆起斷裂構造帶、中央斷裂構造帶、西北斜坡構造帶 （見圖1）。地震和鉆井資料揭示，恩平凹陷新生代自下而上發(fā)育有文昌組、恩平組、珠海組、珠江組、韓江組、粵海組、萬山組+第四系等7套沉積地層［8～10］。

2　油氣成藏條件

2.1烴源巖條件

與珠江口盆地內其他凹陷類似，在恩平凹陷發(fā)育的早期 （裂陷階段），洼陷內充填了文昌組、恩平組2套烴源巖系。其中，文昌組中深湖相泥巖為主力烴源巖［11］，分布廣，厚度大。EP17洼文昌組中深湖相沉積分布面積最大，為550 km2，最大厚度達32 km；EP18洼文昌組展布面積380 km2，最大厚度2.0 km；EP12洼文昌組展布面積360 km2，最大厚度1.6 m（見圖2）。恩平組主要發(fā)育沖積扇-河流-湖沼沉積體系和河流三角洲-濱淺湖沉積體系，相對較薄，在EP17、EP18和EP12洼最大厚度分別為2.2 km、2.2 km和600 m。

基于鉆井烴源巖巖石熱解數(shù)據(jù)，并參照烴源巖評價標準，恩平凹陷文昌組烴源巖為中—好級別，生烴門限約2700 m，恩平組鏡質體反射率 （Ro）主要分布于0.7% ～1.3%，為中熟；文昌組Ro主要分布在1.3% ～4.0%，為高熟—過成熟階段。恩平凹陷有機質類型主要為Ⅱ1—Ⅱ2型。恩平組為Ⅱ2—Ⅲ型，類型較差；文昌組為Ⅱ1—Ⅲ型，類型較好。綜合珠江口盆地區(qū)域類比和恩平凹陷烴源巖評價結果，始新統(tǒng)文昌組為恩平凹陷的主力烴源巖層系。

圖2　恩平凹陷生烴洼陷劃分Fig.2 Hydrocarbon generation division of Enping sag

2.2儲集層條件

恩平凹陷位于古珠江三角洲前緣相帶，發(fā)育有多套儲層，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的商業(yè)性油層主要分布于珠江組下段和韓江組上段，以三角洲平原—三角洲前緣沉積為主［12］，珠海組為次要含油氣層段，恩平組和文昌組為潛在含油氣層段。

2.3蓋層條件

連續(xù)、穩(wěn)定分布的區(qū)域蓋層對一個含油氣盆地或凹陷中的油氣聚集具有重大意義［13～14］。恩平凹陷新近系內部發(fā)育 4套比較連續(xù)、區(qū)域穩(wěn)定分布的海泛泥巖蓋層 （MFS16.0，MFS17.0，MFS17.8，MFS18.5）［15］，其中以MFS17.0和MFS18.5兩套海泛泥巖區(qū)域分布最為穩(wěn)定，且厚度較大，可作為良好的區(qū)域性蓋層。珠江組下段、恩平組和珠海組泥巖只在局部洼陷中發(fā)育，雖然單層厚度不大，但突破壓力較高，質量好，完全有封蓋油氣層的能力，可作為局部蓋層。

2.4儲蓋組合條件

恩平凹陷發(fā)育多套儲蓋層組合，自下而上分別為：珠海組砂巖-珠江組下段砂巖-T50界面附近泥巖儲蓋層組合，珠江組上段砂巖-T42界面附近泥巖儲蓋層組合，韓江組下段砂巖-T35界面附近泥巖儲蓋層組合，韓江組上段砂巖-T32界面附近泥巖儲蓋層組合，粵海組砂巖-T30界面附近泥巖儲蓋層組合。

2.5斷層發(fā)育條件

恩平凹陷斷裂以北東向、北西向及近東西向為主要發(fā)育方向，可以分為2個層系。深部斷裂多為線性，平行或側列排列；淺部次級斷裂呈雁列式 （帚狀）或平行式展布。斷裂性質以伸展和走滑伸展疊加為主。

恩平凹陷斷裂體系發(fā)育演化可以劃分為3期，依次是：①文昌組—恩平組沉積期多幕式拉張裂陷階段，應力場表現(xiàn)為北北西—南南東向拉張，北東向斷裂是主控斷層，近東西向斷裂為次級斷層；②珠海組—韓江組下段沉積期，應力場表現(xiàn)為近南北向拉張，拉張作用力小，斷裂活動性弱，整體構造背景相對平靜，北東向斷裂基本消亡，北西向斷裂繼承性活動，地層披覆沉積；③韓江組上段—粵海組沉積期，在區(qū)域整體熱沉降拗陷的背景下，疊加北東東向 （東西向）右旋走滑，發(fā)育近東西走向的走滑斷裂帶 （帚狀、雁列），先存北西向斷裂活化、改造。

2.6圈閉條件

圈閉是油氣聚集和保存的場所，也是油氣藏形成的重要條件，傳統(tǒng)的圈閉分類方案將圈閉分為構造、地層、水動力和復合圈閉等［16］。恩平凹陷最為發(fā)育的圈閉類型是斷層控制的構造圈閉，主要集中在新近系珠江組和韓江組層系中；古近系主要發(fā)育巖性圈閉，集中于恩平組下部的砂體中。受北西西向斷層切割，在南部隆起帶上形成了一系列斷階，圈閉類型基本為受斷層控制的翹傾半背斜、斷背斜、斷鼻等。

3　有利倉儲區(qū)

通過對斷層-砂體油氣運移的大量研究，通常認為斷至烴源巖內的斷層可以作為油氣的運移通道，形成下生上儲的組合模式。但距離烴源較遠的含油構造，斷層則無法直接溝通源巖。對于這種遠源成藏的構造，張善文等［17］提出了 “網(wǎng)毯式油氣成藏體系”觀點，所謂“網(wǎng)”包括為成藏體系提供油氣的油源網(wǎng)和聚集油氣的聚集網(wǎng)，所謂 “毯”是指在鏈接油源網(wǎng)和聚集網(wǎng)的穩(wěn)定分布的倉儲層中形成的形如 “毯狀”的油氣聚集；鄧運華等［18］提出了“中轉站”模式，烴源巖成熟后生成的油氣在溫-壓作用下向近岸水下扇砂體發(fā)生初次運移，砂體內的油氣達到一定飽和度后，壓力增高，伴隨著斷層活動，油氣沿斷面從近岸水下扇砂體向上部的圈閉中運移，隨著砂體內油氣向上運移，壓力降低，斷層活動停止，導致烴源巖中初次運移來的油氣再次在砂體內聚集，周而復始，這個近岸水下扇砂體就猶如一個 “中轉站”。本文將這兩種模式結合，把 “中轉站”或 “毯”稱為有利倉儲區(qū)。

恩平凹陷南部翹傾構造帶緊鄰富烴的EP17洼，該帶下伏地層缺失文昌組沉積，且周緣不存在斷至文昌組烴源巖的大斷層。但此構造帶下部存在一個有利倉儲區(qū)，油氣可通過斷至有利倉儲區(qū)的斷裂運移至淺部成藏。

3.1基底不整合面、文昌組地層產(chǎn)狀決定了 “倉儲”的存在

油氣的運移通道包括不整合面、砂體、裂縫及斷層，決定恩平凹陷南部隆起油氣優(yōu)勢運移方向的主要因素是文昌組地層產(chǎn)狀及與之相關的不整合面和側向砂體。恩平凹陷文昌組內部存在超壓現(xiàn)象，當文昌組烴源巖達到生烴門限后，在超壓和浮力的驅動下，油氣自烴源巖向新近系有利圈閉匯聚。許新明［19］等對該過程總結了3種油氣運聚方式：①文昌組內部的自生自儲；②在異常高壓作用下，文昌組內部產(chǎn)生裂縫，油氣沿裂隙向上或地層上傾方向運移；③當油氣抵達文昌組基底Tg或T80不整合面時，不整合面之上的底礫巖連通孔隙和之下的半風化巖石的 “孔-洞-縫”系統(tǒng)，構成不整合面上下油氣側向、斜向或垂向運移的通道。

3.2下部砂體的油氣優(yōu)勢運聚區(qū)決定了 “倉儲”的位置

3.2.1依據(jù)斷面形態(tài)確定油氣充注點

作為油氣運移的重要載體，任何一條斷層實際上都是一個具有長、寬、高 （厚）三維空間的不規(guī)則的板狀地質體。絕大多數(shù)油氣在斷裂帶中都將沿著最大流體勢降低方向上某一有限的通道空間運移，這個通道稱之為斷面優(yōu)勢運移通道 （見圖3）［20］，底部的油氣總是沿斷面優(yōu)勢運移通道向上運移到淺部。本文根據(jù)斷面優(yōu)勢運移通道在恩平凹陷T70立體顯示圖上確定了油氣充注點 （見圖4）。

圖3　M斷層斷面形態(tài)Fig.3 Fracture surface morphology of M fault

圖4　恩平凹陷T70油氣充注點Fig.4 Hydrocarbon charging points of T70 in Enping sag

3.2.2流體勢指示優(yōu)勢運移方向

油氣進入到連通的砂體輸導層后，其側向運移方向受到流體勢場空間分布特征的控制，油氣總是由高勢區(qū)向低勢區(qū)運移，運移路徑為勢能等值線的法線方向，油氣優(yōu)勢運移路徑應為勢能匯聚的洼槽帶［21］。基于此思想，本文通過統(tǒng)計恩平凹陷油層埋深和油、水密度等資料，得到流體勢計算公式：

式中：Φ——流體勢，J/kg；z——研究點到基準面的距離 （埋深），m；ρ——流體密度，kg/m3；g——重力加速度，m/s2；p——地層壓力，Pa。

根據(jù)式 （1）對恩平凹陷油勢進行計算，并將計算結果繪成平面分布圖。按照上述油氣沿洼槽匯聚運移形成優(yōu)勢路徑原理，可以得到恩平凹陷油氣優(yōu)勢運移路徑 （見圖5）。

圖5　恩平凹陷恩平組流體勢Fig.5 Fluid potential of Enping formation in Enping sag

3.2.3 構造脊確定構造高部位

油氣從構造低部位向高部位運移，在構造高部位富集成藏［22］。通過T70的立體顯示圖，可以清楚地識別出恩平凹陷的構造高部位，從而識別出油氣優(yōu)勢運聚區(qū)。

3.3下部砂體的橫向連通性決定了 “倉儲”的范圍

在三維空間上砂巖體之間是相互疊置或連接的，這是砂巖體構成輸導體的基本連通方式，而表征這種連通特征的關系稱為砂體連通性［23］。Allen［24］提出了用砂地比的臨界值在剖面上判定砂體連通程度的理論模型；King［25］認為存在一個砂地比特征門限值，低于該門限值時砂巖體之間基本不連通，這一砂地比門限值被稱為 “逾滲閾值”。砂體連通概率計算公式：

式中：P為砂體連通概率；h為砂地比；C0為逾滲閾值；，為連通指數(shù)，其中，C為完全連通系數(shù)。

選取恩平凹陷遠源成藏井，就其成藏層系的砂地比與油層厚度的關系進行分析，認為砂地比大于15%時儲層開始連通，而砂地比大于40%時幾乎完全連通 （見圖6）。另外，砂地比還同時反映了砂巖厚度及地層厚度的變化趨勢，是目前油氣在儲層砂體運移研究中較為重要的參數(shù)。本文以恩平凹陷恩平組砂地比等值線繪制砂體連通概率圖 （見圖7）反映恩平凹陷不同部位恩平組砂巖的連通性，可以看出恩平凹陷恩平組砂地比較高，整個凹陷連通性都很好。

圖6　恩平凹陷逾滲閾值的確定Fig.6 The ascertainment of percolation threshold in Enping sag

3.4有利倉儲區(qū)的確定

根據(jù)斷面形態(tài)確定油氣充注點，以流體勢確定油氣大概的運移方向，再通過疊合恩平凹陷恩平組砂體連通性圖和立體顯示圖識別出構造高部位，并結合淺部層系有利成藏區(qū)，即可確定恩平凹陷恩平組的有利倉儲區(qū) （見圖8）。

4　油氣成藏模式

恩平凹陷南部隆起帶油氣藏均為遠源倉上成藏，油氣輸導分為2個階段。第一階段：文昌組烴源巖排烴時，油氣沿文昌組不整合進入富砂沉積背景的恩平組后在有利倉儲區(qū)聚集；第二階段：油氣通過切穿有利倉儲區(qū)的斷裂垂向輸導，在垂向輸導過程中側向分流聚集成藏（見圖9）。

圖7　恩平凹陷恩平組砂體連通概率圖Fig.7 The sandbody connecting probability of Enping formation in Enping sag

圖8　恩平凹陷恩平組有利倉儲區(qū)分布Fig.8 The distribution of favorable storage area of Enping formation in Enping sag

受斷裂活動特征的影響，斷裂上下兩盤油氣運移和聚集特征也不相同。通常情況下斷裂上盤油氣相對富集，這是由斷裂內部結構特征所決定的。大量的野外觀察描述結果表明，斷層兩盤并非以面接觸，而是以斷裂帶相隔。斷裂帶內部通常由滑動破碎帶和誘導裂縫帶2個部分組成［26］，誘導裂縫帶主要分布在滑動破碎帶兩側有限區(qū)域或斷裂末端應力釋放區(qū)，以斷裂伴生的低級別及多次序裂縫發(fā)育為特征。滑動破碎帶因斷層巖和斷層泥發(fā)育，孔滲性明顯低于圍巖，難以成為油氣側向運移的有效輸導通道，但可以成為油氣側向運移的遮擋物。誘導裂縫帶則因多次序裂縫發(fā)育，孔滲性明顯高于圍巖，可以成為油氣沿斷裂向上運移的有效輸導通道，但不能成為油氣側向運移的遮擋物［25］。當輸導斷裂為傾斜斷裂時，上盤作為斷裂活動時的主動盤，誘導裂縫帶發(fā)育，有利于沿輸導斷裂向上運移的油氣向上盤砂體中側向分流運移和聚集；而下盤作為斷裂活動時的被動盤，誘導裂縫帶相對不發(fā)育，不利于沿輸導斷裂向上運移的油氣向下盤側向分流運移聚集。

圖9　恩平凹陷南部隆起帶油氣運聚模式Fig.9 The hydrocarbon accumulation model in the south uplift of Enping sag

4.1倉上-上盤誘導裂縫帶垂向輸導—連通砂體側向輸導—滑動破碎帶側向封堵—斷塊油氣藏成藏模式

油氣在有利倉儲區(qū)聚集后，后期活動的斷層切穿倉儲區(qū)，油氣沿斷層上盤誘導裂縫帶垂向輸導，流經(jīng)物性較好且上傾的砂層，或者受到上覆區(qū)域蓋層的封堵時，一部分油氣發(fā)生側向分流，進入上盤連通砂體向高部位繼續(xù)運移，遇到傾向與連通砂體傾向相反的斷裂時，受此斷裂的滑動破碎帶封堵，油氣在此聚集。油氣分流量主要取決于砂體與斷層的物性及產(chǎn)狀的配置關系，保存量多少主要取決于封堵斷裂的側向封堵能力。此種模式主要在M1井和M2井處 （見圖9）。

4.2倉上-上盤誘導裂縫帶垂向輸導—連通砂體側向輸導—它源自圈背斜油氣藏成藏模式

與上述第一種成藏模式的輸導方式類似，油氣沿斷層上盤誘導裂縫帶垂向輸導，流經(jīng)物性較好且上傾的砂層，或者受到上覆區(qū)域蓋層的封堵時，一部分油氣發(fā)生側向分流，進入上盤連通砂體向高部位繼續(xù)運移，在連通砂體的隆起背斜處聚集成藏。油氣分流量主要取決于砂體與斷層的物性及產(chǎn)狀的配置關系，保存量多少主要取決于背斜圈閉的范圍。此種模式主要在M3井處 （見圖9）。

4.3倉上-下盤誘導裂縫帶垂向輸導—連通砂體側向輸導—滑動破碎帶側向封堵—斷鼻油氣藏成藏模式

盡管大多數(shù)斷裂下盤誘導裂縫帶不發(fā)育，但也有少部分斷裂下盤誘導裂縫帶相對較為發(fā)育。油氣沿斷層下盤誘導裂縫帶垂向輸導，流經(jīng)物性較好且上傾的砂層，或者受到上覆區(qū)域蓋層的封堵時，一部分油氣發(fā)生側向分流，進入下盤連通砂體向高部位長距離運移，遇到傾向與連通砂體傾向相反的斷裂時，受此斷裂的滑動破碎帶封堵，油氣在此聚集。油氣分流量主要取決于砂體與斷層的物性及產(chǎn)狀的配置關系，保存量多少主要取決于封堵斷裂的側向封堵能力，此種模式主要在M4井處 （見圖9）。

5　結論

恩平凹陷南部斷裂帶油氣主要來自EP17洼，在垂向上分布多套儲蓋組合，斷層控制了圈閉的展布和類型。

南部斷裂帶是恩平凹陷油氣的優(yōu)勢運聚區(qū)，其下存在油氣的有利倉儲區(qū)，通過溝通有利倉儲區(qū)的斷裂，油氣得以從深部恩平組運移到淺部的珠江組和韓江組。

恩平凹陷南部隆起帶有3種成藏模式，分別為倉上-上盤誘導裂縫帶垂向輸導—連通砂體側向輸導—滑動破碎帶側向封堵—斷塊油氣藏成藏模式，倉上-上盤誘導裂縫帶垂向輸導—連通砂體側向輸導—它源自圈背斜油氣藏成藏模式，倉上-下盤誘導裂縫帶垂向輸導—連通砂體側向輸導—滑動破碎帶側向封堵—斷鼻油氣藏成藏模式。

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RESERVOIR-FORMING PATTERN OF THE SOUTH UPLIFT IN ENPING SAG

XIE Fei1，WU Zhi-ping1，YAN Shi-yong1，HE Min2，SONG Jia1

（1.School of Geosciences，China Uniυersity of Petroleum，Qingdao 266580，Shandong，China；2.Shenzhen Brach of CNOOC Ltd.，Guangzhou 510000，China）

The south uplift is the main hydrocarbon accumulation-forming zone of Enping sag. Using the basic data，we analyzed the conditions and characteristics of hydrocarbon accumulation in the south uplift and summarized the pattern of hydrocarbon accumulation.Hydrocarbon in the south uplift of Enping sag is mainly generated from the deep lacustrine source rock in Eocene Wenchang formation in the north EP17 sag.Although the south uplift lacks Wenchang formation deposits，there exists hydrocarbon favorable storage area.Hydrocarbon migrates mainly along the fractures which connect the favorable storage area.There are three patterns of hydrocarbon accumulation model：vertical migration along induced fracture zone of upper storage area and hanging wall，lateral migration along connected sand bodies，lateral sealing by gliding fracture zone，fault block reservoir；vertical migration along induced fracture zone of upper storage area and hanging wall，lateral migration along connected sand bodies，anticline reservoir trapped from other sources；vertical migration along induced fracture zone of upper storage area and footwall，lateral migration along connected sand bodies，lateral sealing by gliding fracture zone，fault nose reservoir.

the south uplift in Enping sag；accumulation condition；favorable storage area；reservoir-forming pattern

TE122.3

A

1006-6616（2015）04-0481-11

2015-06-15

中海石油 （中國）有限公司重大科技攻關項目 “珠一坳陷淺層油氣富集規(guī)律研究”（YXKY-2012-SZ-01）

謝飛 （1991-），男，山東東營人，碩士研究生，主要從事斷裂控藏方面的研究。E-mail：xiefei0124 @163.com