正演和反演法綜合厘定珠一坳陷油氣成藏期

藍(lán)倩，余秋華，彭輝界，劉麗華

（中海油南海東部石油管理局研究院，廣東 深圳 518000）

正演和反演法綜合厘定珠一坳陷油氣成藏期

藍(lán)倩，余秋華，彭輝界，劉麗華

（中海油南海東部石油管理局研究院，廣東 深圳 518000）

目前基于地化分析的反演方法厘定的珠一坳陷成藏期，存在不少疑惑，難以解決。文中在前人地球化學(xué)方法研究成果的基礎(chǔ)上，從正演角度出發(fā)，通過(guò)恢復(fù)埋藏史和排烴史，綜合厘定油氣的成藏期次。研究結(jié)果表明：珠一坳陷不同地區(qū)洼陷排烴序列不同，顯示了油氣成藏期存在差異，其中，對(duì)古近系油藏而言，位于恩平中半地塹表現(xiàn)出2期成藏；惠西半地塹油藏表現(xiàn)出3期成藏；西江南半地塹、惠北半地塹、陸豐南半地塹和陸豐北半地塹古近系油藏存在1期成藏；新近系油藏，成藏期主要分布在10.0～0 Ma。另外，烴源巖的主排烴期與圈閉的形成期和晚期構(gòu)造活動(dòng)相匹配，具有持續(xù)充注的特點(diǎn)。以上研究表明，含油氣盆地不存在統(tǒng)一不變的成藏期，它們隨著烴源巖生排油氣條件和構(gòu)造演化條件不同而改變。

成藏期；圈閉發(fā)育史；排烴史；珠一坳陷

1 珠一坳陷成藏期研究

關(guān)于成藏期的研究可以分為2類［1-2］：一是根據(jù)地質(zhì)條件重塑充注歷史的方法，此方法是基于油氣藏地質(zhì)條件形成的過(guò)程，從宏觀的角度分析盆地的構(gòu)造發(fā)育史、圈閉形成史、烴源巖生排烴史等，對(duì)成藏時(shí)間的進(jìn)行外推，獲得圈閉形成期、源巖主生排烴期等，可稱之為正演方法。一是地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)的分析方法，此方法是基于“成藏化石”記錄，從微觀角度定量分析獲得油氣充注時(shí)間的方法，稱之為反演方法。

不同方法各有優(yōu)點(diǎn)，也都有局限［1-22］。 目前珠一坳陷成藏期的研究主要以實(shí)驗(yàn)分析為主，如應(yīng)用K-Ar，Ar-Ar法定年法［15-16］，儲(chǔ)層流體包裹體分析法［23-25］，油源對(duì)比、成熟度研究等［22，26］。上述3種方法，在珠一坳陷得到的結(jié)果都具有多樣性。綜合對(duì)比，可以得到大部分樣品的成藏期位于10 Ma左右（見(jiàn)圖1）。

圖1 珠江口盆地珠一坳陷油氣成藏期次及時(shí)間

另外，樣品中新近系油氣藏成藏期次判斷會(huì)受次生油氣藏的影響，古近系油氣藏的成藏期次會(huì)受到樣品少的限制?；谏鲜鲈?，本文考慮前人研究成果，結(jié)合圈閉發(fā)育史和排烴史，綜合厘定油氣成藏期次，對(duì)降低勘探成本，尋找有利勘探目標(biāo)有重要的指導(dǎo)意義。

2 恢復(fù)地質(zhì)條件判斷成藏期

2.1 圈閉形成史判斷成藏期

構(gòu)造活動(dòng)影響圈閉的形成演化［27-29］，構(gòu)造活動(dòng)產(chǎn)生的斷裂可以作為油氣運(yùn)移的通道。因此，圈閉形成的時(shí)間推測(cè)是油氣充注的最早時(shí)間［1］。珠一坳陷新近紀(jì)發(fā)生了4次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成了早、中、晚3期斷裂［29］。神狐運(yùn)動(dòng)（66.0 Ma）時(shí)期，古新統(tǒng)發(fā)育NE向斷層和基巖潛山帶，為潛山構(gòu)造發(fā)育期。珠瓊一幕（56.0 Ma）和珠瓊二幕（38.0 Ma）時(shí)期，斷層活動(dòng)較強(qiáng)，湖盆發(fā)生擴(kuò)張，文昌組和恩平組湖相沉積直接披覆在潛山之上，形成頂薄翼厚的同生構(gòu)造，構(gòu)造圈閉周?chē)€發(fā)育文昌組和恩平組砂體超覆尖滅構(gòu)成的巖性圈閉，為同生構(gòu)造和構(gòu)造巖性復(fù)合圈閉發(fā)育期。南海運(yùn)動(dòng)（33.9 Ma）時(shí)期，珠海組末—韓江組初沉積時(shí)期，斷層活動(dòng)少，發(fā)生海侵，海相沉積直接覆蓋在下部恩平組地層之上，形成海相的構(gòu)造-巖性復(fù)合圈閉。東沙運(yùn)動(dòng)（10.0 Ma）時(shí)期，斷層活化，發(fā)育近EW，NEE向斷裂，一方面早期形成的圈閉面積擴(kuò)大，斷裂作用形成逆牽引構(gòu)造和翹傾構(gòu)造，另一方面形成一些新的淺層圈閉。一般認(rèn)為10.0 Ma左右，圈閉已形成和定形（見(jiàn)圖2）。

圖2 珠一坳陷圈閉的類型及特點(diǎn)

根據(jù)圈閉發(fā)育演化特點(diǎn)，結(jié)合已鉆遇的圈閉，可推測(cè)：古近系油氣最早充注的時(shí)間約在38.0 Ma之后，新近系油氣最早充注的時(shí)間約在18.5 Ma之后（見(jiàn)表1），表中①—⑦代表圈閉類型，參考圖1。

表1 珠一坳陷部分已鉆圈閉形成期推測(cè)

2.2 烴源排烴史判斷成藏期

珠一坳陷烴源巖的地球化學(xué)特征和油源對(duì)比結(jié)果表明，文昌組和恩平組是油氣的主力烴源層［22］。因此，分析烴源巖排烴期對(duì)確定成藏期具有重要意義。

烴源巖排烴門(mén)限控制了油氣藏充注的最早時(shí)期，理論上，排油氣高峰期對(duì)應(yīng)著油氣的主成藏期［6，30］。本文先依據(jù)生烴潛力法建立珠一坳陷烴源巖的排烴模式，確定排烴門(mén)限，恢復(fù)烴源巖的排烴史，然后根據(jù)各個(gè)歷史時(shí)期的排烴量，確定烴源巖的排烴高峰期，進(jìn)而確定油氣成藏的期次（詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)文獻(xiàn)［5-6］）。

2.2.1 排烴模式

排烴模式的建立需要收集珠一坳陷巖石熱解數(shù)據(jù)。選取S1，S2，TOC數(shù)據(jù)及熱解樣品的取樣深度，根據(jù)IH-Tmax關(guān)系圖版劃分有機(jī)質(zhì)類型［22，27］，分別建立了2套烴源巖生烴潛力指數(shù)與轉(zhuǎn)化程度的模型（見(jiàn)圖3）。

為使模型更加準(zhǔn)確，對(duì)同一轉(zhuǎn)化程度下的生烴潛力指數(shù)進(jìn)行平均化處理。由圖3可以確定排烴門(mén)限、排烴率、排烴速率和排烴效率［6，31-32］。文昌組Ⅰ型、Ⅱ型有機(jī)質(zhì)的排烴門(mén)限對(duì)應(yīng)的Ro分別為0.65%，0.70%；恩平組組Ⅱ和Ⅲ型對(duì)應(yīng)的Ro分別為0.72%，0.88%。

圖3 珠一坳陷烴源巖排烴模式

由于珠一坳陷各個(gè)地質(zhì)構(gòu)造單元的地溫梯度不盡相同［29，33］，在相同地溫條件下，有機(jī)質(zhì)類型越好，排烴門(mén)限深度越淺，熱演化程度越低，開(kāi)始排烴的時(shí)間越早。烴源巖熱演化階段不同，不同地區(qū)進(jìn)入排烴門(mén)限的深度也存在差別。

2.2.2 排烴歷史恢復(fù)

排烴歷史反映了烴源巖在地質(zhì)歷史時(shí)期中排烴的范圍和排烴量［5-6］。根據(jù)排烴模式（見(jiàn)圖3），結(jié)合烴源巖的埋藏歷史和地溫特征、烴源巖厚度、現(xiàn)今埋藏深度、有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類型的平面展布等資料，計(jì)算各個(gè)時(shí)期排烴量，明確不同洼陷的主排烴期。不同洼陷的主排烴高峰不同，對(duì)文昌組烴源巖來(lái)說(shuō)，惠西半地塹各洼的排烴高峰在16.0～10.0 Ma，惠南半地塹惠州24洼在16.0～10.0 Ma，惠州22洼在10.0～5.3 Ma，惠北半地塹的惠州14洼在16.0～10.0 Ma，惠州10洼在5.3～0 Ma，惠州8洼在10.0～5.3 Ma，陸豐南半地塹中陸豐13洼約在10.0～0 Ma，陸豐7洼在5.3～0 Ma；西江南半地塹的番禺4洼10.0～5.3 Ma，恩平中半地塹中恩平17洼在23.8～16.0 Ma，恩平18洼在16.0～10.0 Ma，恩平12洼在10.0～5.3 Ma。對(duì)恩平組烴源巖來(lái)說(shuō)，恩平17洼的排烴高峰在16.0～5.3 Ma，其他洼陷在5.3～0 Ma。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)已發(fā)現(xiàn)的油氣藏儲(chǔ)量與排烴中心相對(duì)距離，以及排烴強(qiáng)度與地質(zhì)儲(chǔ)量之間的關(guān)系，可建立源控概率模式［34-35］，珠一坳陷的源控概率關(guān)系［34］，可以求得源控的最大邊界。結(jié)合各個(gè)歷史時(shí)期排烴強(qiáng)度的控藏范圍和目前已發(fā)現(xiàn)的油藏（油井），可以判斷油氣最早充注的時(shí)間。

3 成藏期綜合厘定

通過(guò)單一手段或方法所得的油氣成藏時(shí)間難免會(huì)有誤差，成藏時(shí)間的分析應(yīng)結(jié)合整個(gè)地質(zhì)背景，對(duì)得出的結(jié)論進(jìn)行校正與取舍［36］。本文研究中，利用了前人研究地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)反演提供的具體油氣成藏時(shí)限和盆地或區(qū)帶尺度內(nèi)的地質(zhì)歷史恢復(fù)的成藏事件的時(shí)限，研究結(jié)果揭示，不同凹陷、不同層位的流體充注（成藏）期次和時(shí)間不盡一致（見(jiàn)圖4）。

圖4 油氣成藏期綜合厘定

珠一坳陷不同凹陷構(gòu)造演化歷史存在差異，導(dǎo)致不同坳陷油氣生成和成藏的期次不一致。成藏期綜合厘定的結(jié)果可以看出（見(jiàn)圖4）：恩平中半地塹油氣藏發(fā)生2期充注；惠西半地塹油氣藏推測(cè)發(fā)生3期充注；西江南半地塹和陸豐南半塹油氣藏推測(cè)發(fā)生1期充注。分析認(rèn)為：早期斷裂活動(dòng)末期，文昌組烴源巖部分層段還未開(kāi)始排烴；中期斷裂活動(dòng)平靜期，生烴量積累到一定程度后開(kāi)始排烴；中期斷裂活動(dòng)相對(duì)平靜期的中后期，烴源巖大規(guī)模排烴。在中期斷裂活動(dòng)相對(duì)平靜期及其以前（約10.0 Ma之前），成藏均以文昌組為烴源巖，成藏時(shí)間早，成藏發(fā)生在文昌組、恩平組和珠海組等深部近源層位，可將其劃分為一個(gè)成藏期次。晚期斷裂活動(dòng)階段，珠一坳陷烴源巖大規(guī)模生排烴與構(gòu)造活動(dòng)配置最好(10.0～0 Ma），強(qiáng)烈的斷裂活動(dòng)一方面促進(jìn)了油氣大規(guī)模從烴源巖排出，另一方面活動(dòng)斷層本身就是好的油氣運(yùn)移通道，有利于油氣遠(yuǎn)距離運(yùn)移。這一時(shí)期油氣運(yùn)移量大，運(yùn)移距離遠(yuǎn)、分布范圍廣，在新近系廣泛成藏，部分早期油氣藏被改造再成藏。恩平組烴源巖的排烴期較文昌組烴源晚，表現(xiàn)為后期（5.3～0 Ma）充注。

4 結(jié)論

1）古近系油藏不同地區(qū)成藏期差異明顯，位于恩平中半地塹表現(xiàn)出2期成藏，第1次主充注期20.0 Ma左右，第2次主充注期約10.0 Ma左右；惠西半地塹油藏表現(xiàn)出3期成藏，第1次主充注期為17.0 Ma左右，第2次主充注期為11.0 Ma左右，第3次主充注期為4.0 Ma左右；西江南半地塹、惠北半地塹、陸豐南半地塹和陸豐北半地塹古近系油藏存在1期成藏，充注期主要集中在10.0～0 Ma。

2）新近系油藏的成藏期主要分布在10.0～0 Ma，推測(cè)是由于東沙運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致晚期斷裂活化，對(duì)早期形成的原生油氣藏起到了調(diào)整改造的作用，運(yùn)移輸導(dǎo)到新近系圈閉中，形成大規(guī)模油氣成藏的重要時(shí)期。加之烴源巖的主排烴期與圈閉的形成期和晚期構(gòu)造活動(dòng)相匹配，且具有持續(xù)充注的特點(diǎn)。

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（編輯 楊會(huì)朋）

Identifying hydrocarbon accumulation stages in Zhu 1 Depression by geological process modeling and experimental modeling

LAN Qian,YU Qiuhua,Peng Huijie,LIU Lihua
(Research Institute,Shenzhen Branch of CNOOC Ltd.,Shenzhen 518000,China)

At present,it is difficult to solve the problem by the geochemical inversion method to determine the accumulation period.In this paper,based on the geochemical research results,we restore the burial history and hydrocarbon generation history by the forward modeling to determine the hydrocarbon accumulation period.The results show that the hydrocarbon expulsion sequences are different in different sags,Zhu 1 Depression,and it leads to different hydrocarbon accumulation periods.In the Paleogene reservoir,Enping half graben experienced two-period accumulation;Huixi half graben reservoir experienced 3 phases of accumulation;these reservoirs, located in the south of Xijiang half graben,Huibei half graben,south of Lufeng and north of Lufeng half graben,experienced 1 phase of accumulation.For the Neogene reservoir,accumulation periods are mainly distributed in 10.0-0 Ma.For example,the fault activation of the late Dongsha movement constructed an important large-scale hydrocarbon accumulation period for Neogene reservoir,the very matching period of hydrocarbon expulsion phase with the trap formation and the late tectonic activity has the characteristic of continuous filling.All these results show that the oil and gas basin has different accumulation periods,whose variation depends on source rock hydrocarbon generation and expulsion condition and structural evolution condition of oil and gas.

accumulation period;development of trap;hydrocarbon expulsion history;Zhu 1 Depression

國(guó)家科技重大專項(xiàng)課題“近海大中型油氣田形成條件與分布”（2011ZX05023-006）

TE121

A

10.6056/dkyqt201703006

2016-10-01；改回日期：2017-03-22。

藍(lán)倩，女，1983年生，工程師，主要從事油氣天然氣勘探方面的研究。E-mail：88084061@qq.com。

余秋華，女，1981年生，工程師，從事油氣藏形成與分布規(guī)律、油氣地球化學(xué)方面的研究工作。E-mail：yuqh@cnooc.com.cn。

藍(lán)倩，余秋華，彭輝界，等.正演和反演法綜合厘定珠一坳陷油氣成藏期［J］.斷塊油氣田，2017，24（3）：324-328.

LAN Qian，YU Qiuhua，Peng Huijie，et al.Identifying hydrocarbon accumulation stages in Zhu 1 Depression by geological process modeling and experimental modeling［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2017，24（3）：324-328.