瓊東南北部坳陷帶始新統(tǒng)烴源巖識(shí)別及資源潛力

鄧廣君

(中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司,廣東湛江 524057)

瓊東南北部坳陷帶始新統(tǒng)烴源巖識(shí)別及資源潛力

鄧廣君

(中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司,廣東湛江 524057)

瓊東南北部坳陷帶是新生代斷陷盆地，始新世為斷陷發(fā)育期，具有陸相斷陷湖盆發(fā)育背景；類比古氣候、結(jié)合古地形分析表明,瓊東南盆地北部坳陷帶斷陷湖盆具備發(fā)育中深湖的條件，地化分析證實(shí)存在較高含量的C30-4甲基甾烷，表明烴源巖以中深湖相為主，控凹斷層活動(dòng)速率分析表明斷陷具備快速沉降條件。始新統(tǒng)地層地震相具有低頻、連續(xù)、強(qiáng)振幅的反射特征，表明北部坳陷帶中深湖相分布面積較大；盆地模擬技術(shù)顯示北部坳陷帶生烴量較大，屬于潛在富生烴凹陷。

瓊東南北部坳陷帶；始新統(tǒng)；源巖識(shí)別；資源潛力

自1979年在松西凹陷南坡ST1-1井發(fā)現(xiàn)油層以來(lái)，瓊東南北部坳陷帶歷經(jīng)多年勘探無(wú)商業(yè)性油氣發(fā)現(xiàn)。北部坳陷帶中是否發(fā)育始新統(tǒng)半深-深湖相烴源巖，關(guān)系到該區(qū)今后油氣勘探部署決策。前人研究表明瓊東南盆地發(fā)育始新統(tǒng)陸相湖盆充填階段[1]，始新統(tǒng)烴源巖如何分布仍舊是該盆地勘探中面臨的最為薄弱的方面。由于始新統(tǒng)烴源巖尚未有鉆井證實(shí)，且中深層地震成像質(zhì)量較差，嚴(yán)重制約了凹陷烴源巖評(píng)價(jià)。隨著近兩年松西-崖北三維地震資料的連片采集，中深層地震資料的信噪比和分辨率得到了顯著提高，具備了開(kāi)展烴源巖深入研究的資料條件。本文嘗試采用區(qū)域構(gòu)造和沉積背景分析，結(jié)合生物標(biāo)志化合物特征、地震相屬性等，對(duì)該區(qū)中深湖相烴源巖進(jìn)行綜合預(yù)測(cè)，并刻畫(huà)出分布范圍。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

瓊東南北部坳陷帶位于瓊東南盆地北部，南、北兩側(cè)分別毗鄰中部隆起帶和北部隆起帶，新生代經(jīng)歷了古近紀(jì)斷陷期和新近紀(jì)以來(lái)的坳陷期兩大構(gòu)造演化階段，具有下斷上坳的雙層結(jié)構(gòu)；受區(qū)域拉張應(yīng)力作用，新生代斷裂較為發(fā)育，控制了凹陷的形成與分布，形成了一系列NE、NEE展布的凹陷。瓊東南北部坳陷帶包括松西凹陷、崖北凹陷、松東凹陷、樂(lè)來(lái)凹陷等(圖1)。

2 始新統(tǒng)烴源巖識(shí)別

2.1 原油地化特征及烴源環(huán)境判識(shí)

瓊東南盆地北部坳陷帶經(jīng)過(guò)多年的勘探，鉆井未達(dá)始新統(tǒng)地層，是否發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖一直存在爭(zhēng)議。烴源巖中是否含有含高豐度C30-4甲基甾烷，是指導(dǎo)南海北部油源對(duì)比的有效方法。

圖1 瓊東南盆地北部坳陷帶構(gòu)造區(qū)劃及剖面位置

在北部坳陷帶的崖北凹陷(YB1-1)、松西凹陷(SX1-1)和松東凹陷(SD1-1)鉆井取得油氣樣，為正常成熟陸源石蠟型油及油型伴生氣，與中國(guó)東部陸相盆地的下第三系陸源石蠟型原油及油型伴生氣的地化特征基本一致，具有熱演化正常成熟油氣及陸源輸入生源的典型特征，代表了湖相生源所構(gòu)成的烴源特點(diǎn)[2]。陸源石蠟型原油所伴生的油型氣具有C2+重?zé)N含量高(27.9%～ 32.4%)、干燥系數(shù)低(0.67～0.68)的特點(diǎn)，組成以烴類氣占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，CO2和N2含量低，屬于烴源巖在正常成熟熱演化成油過(guò)程中所伴生的濕氣；該類油型氣的C6和C7組成中富含鏈烷烴(70%～ 80%)、芳烴，具有環(huán)烷烴含量低(20%～ 30%)、富含腐泥類脂型母質(zhì)的特點(diǎn)。同時(shí)北部坳陷帶原油樣品中Pr/Ph為2.69～3.94，具有弱氧化-弱還原環(huán)境母質(zhì)烴源巖的貢獻(xiàn)[3]。

通過(guò)類比珠三坳陷文昌組和北部灣盆地流沙港組中深湖相烴源巖中的C30-4甲基甾烷的豐度，可證實(shí)北部坳陷帶原油中深湖相烴源巖貢獻(xiàn)與珠三坳陷較為相近。珠江口盆地原油中的孢子花粉化石特征表明文昌組暗色泥巖形成于亞熱帶溫暖潮濕氣候下的湖泊和湖泊沼澤環(huán)境[4]，以淡水盤(pán)星藻為主，構(gòu)成了中深湖相烴源巖的主體。藻類勃發(fā)是湖相烴源巖形成的一種重要標(biāo)志，菌藻生源的C30-4甲基甾烷是其典型標(biāo)志化合物。北部坳陷帶原油的生物標(biāo)志化合物中C30-4甲基甾烷含量相對(duì)較高(圖2)，中深湖相烴源巖貢獻(xiàn)較大。

圖2 瓊東南盆地北部坳陷帶原油生物標(biāo)志化合物特征

2.2 始新統(tǒng)沉積環(huán)境及湖相烴源巖預(yù)測(cè)

2.2.1 陸相斷陷湖盆沉積環(huán)境

瓊東南盆地構(gòu)造演化受南海擴(kuò)張影響，三水、茂名等盆地內(nèi)新生代巖漿巖在56Ma釹同位素值突變表明，陸緣擴(kuò)展進(jìn)入高潮，包括瓊東南盆地在內(nèi)的南海北部陸緣此時(shí)進(jìn)入第一期快速沉降過(guò)程。據(jù)瓊東南盆地的BD6-B-1井底角礫巖同位素年齡測(cè)定結(jié)果推測(cè)，盆地裂陷期開(kāi)始于晚白堊世。綜合以上認(rèn)識(shí)，瓊東南北部坳陷帶自晚白堊世開(kāi)始裂陷至32Ma南海初始擴(kuò)張期，屬于陸地裂陷型盆地，晚白堊世-晚漸新世發(fā)育多幕裂陷[5]，始新世存在一期快速沉降過(guò)程[6]。由于該區(qū)鉆井未達(dá)始新統(tǒng)地層，因此本文主要基于基干測(cè)線網(wǎng)的地震特征，建立貫穿全凹陷的層序沉積格架，使劃分的地震層序具有空間連續(xù)性及可對(duì)比性。T100界面為中生界與新生界的分界面，區(qū)域性角度不整合，界面上超現(xiàn)象明顯，地震剖面上多對(duì)應(yīng)一套較強(qiáng)反射同向軸。T80界面為始新統(tǒng)頂界面，為區(qū)域性可對(duì)比的不整合面，屬裂陷I幕和裂陷II幕轉(zhuǎn)換面。在地震剖面上表現(xiàn)為中振幅、連續(xù)反射、可見(jiàn)上超和削截現(xiàn)象；界面下地層厚度(始新統(tǒng))側(cè)向變化大，呈現(xiàn)明顯的斷陷充填特征。

瓊東南北部坳陷帶始新世，主要發(fā)育一系列小型NNE-NE向半地塹，以高角度邊界斷層為特征，斷層傾角40°～80°。結(jié)合古地形分析，在基底上未見(jiàn)明顯的侵蝕地貌，說(shuō)明北部坳陷帶水系供應(yīng)較為穩(wěn)定，未見(jiàn)大型物源。而同處華南大陸邊緣的珠江口盆地北部隆起及以北的灘海地區(qū)和陸上發(fā)育的多個(gè)古近系盆地，在廣東陸上三水、茂名等盆地及香港坪洲島坪洲盆地均發(fā)育始新統(tǒng)半深-深湖相泥質(zhì)沉積物，且具有生烴潛力[7]。類比表明，雖然靠近海南隆起區(qū)的第一排凹陷，瓊東南盆地北部坳陷帶斷陷湖盆具備發(fā)育中深湖的條件。

2.2.2 斷裂活動(dòng)及沉降速率特征

在沉積物供給量沒(méi)有顯著變化的情況下，可容空間增加的速率越大，越會(huì)使得盆地處于欠補(bǔ)償沉積狀態(tài)，越有利于半深-深湖相發(fā)育。從鄰近的珠江口盆地演化與烴源巖形成關(guān)系來(lái)看，在張裂初始階段形成的陸相湖盆，物源供應(yīng)不充分，形成欠補(bǔ)償沉積，沉積了文昌組湖相泥巖。凹陷結(jié)構(gòu)和形成機(jī)制影響了邊界斷層的規(guī)模和活動(dòng)性，控制了湖盆生產(chǎn)力大小和氧化還原環(huán)境，進(jìn)而決定了有效烴源巖的分布[8]。從大地構(gòu)造位置分析，瓊東南北部坳陷帶和珠江口盆地具有類似的區(qū)域構(gòu)造背景，邊界斷層活動(dòng)規(guī)模大，活動(dòng)性強(qiáng)的小型斷陷湖盆有效烴源巖分布較大，在物源供給不充分時(shí)易形成欠補(bǔ)償沉積環(huán)境，有利于半深湖-深湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育。北部坳陷帶崖北凹陷和松西凹陷始新統(tǒng)地層受控于⑤號(hào)斷層，松東凹陷受控于⑥號(hào)斷層(圖1)。通過(guò)對(duì)比珠江口盆地文昌組控洼斷裂活動(dòng)速率與中深湖相對(duì)應(yīng)關(guān)系(當(dāng)控洼斷裂活動(dòng)速率大于100m/Ma時(shí)，有利于發(fā)育中深湖相沉積)，崖北凹陷、松西凹陷始新世有利于發(fā)育欠補(bǔ)償沉積環(huán)境，具備中深湖相發(fā)育的沉積背景(圖3)。從沉降速率分析，大于200m/Ma的凹陷具有較大的含油氣前景。

2.2.3 始新統(tǒng)湖相源巖識(shí)別與分布

由于同一盆地相鄰或相近的凹陷在沉積環(huán)境上有一定的相似性，相同的地震相很可能代表了相似的沉積地層[9]，因此進(jìn)行地震反射特征研究是少井區(qū)油氣勘探的有力手段。在地球化學(xué)研究確定烴源巖存在的基礎(chǔ)上，可以根據(jù)地震特征識(shí)別出優(yōu)質(zhì)烴源巖地震相特征，以此對(duì)烴源巖的分布和發(fā)育規(guī)模進(jìn)行研究。瓊東南盆地北部坳陷帶在大地背景及氣候條件與相鄰的珠江口盆地有著較好的類比關(guān)系，多年勘探實(shí)踐證實(shí)，珠江口盆地文昌組半深-深湖沉積在地震剖面上表現(xiàn)為低頻、連續(xù)、強(qiáng)振幅、平行反射的特征，如珠三坳陷西部的文昌B凹陷、珠一坳陷南部洼陷帶的惠州26洼、恩平17洼、番禺4洼和陸豐13N洼等富烴洼陷均有多口鉆井證實(shí)其文昌組發(fā)育半深湖-深湖相烴源巖。將北部坳陷帶始新統(tǒng)反射特征與上述已證實(shí)凹陷進(jìn)行類比，進(jìn)行半深湖-深湖相判識(shí)，結(jié)果表明松西凹陷、崖北凹陷、松東凹陷、樂(lè)來(lái)凹陷具備低頻、連續(xù)、強(qiáng)反射地震特征。如過(guò)松西凹陷和崖北南洼地震剖面上，始新統(tǒng)地層(T80-T100)呈現(xiàn)為低頻、連續(xù)、強(qiáng)振幅特征，這類地震相主體位于控凹斷裂的下降盤(pán)，處于凹陷的深洼帶，與斷裂活動(dòng)形成的可容空間有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以判斷為中深湖相(圖4)。從平行⑤號(hào)斷裂的地震剖面上可見(jiàn)，在斷裂下降盤(pán)除中深湖相沉積外，還有楔形雜亂反射，發(fā)育在凹陷邊界主干斷裂的下降盤(pán)，緊鄰斷裂根部，并向?yàn)I淺湖和中深湖內(nèi)延伸，為典型的扇三角洲反射特征。

圖3 各凹陷與富烴凹陷控洼斷層活動(dòng)速率對(duì)比

圖4 北部坳陷帶典型地震相分析剖面(A-A")

綜合運(yùn)用以上各方法，刻畫(huà)出了瓊東南北部坳陷帶始新統(tǒng)中-深湖相的分布范圍，其中崖北凹陷、松西凹陷、松東凹陷及樂(lè)來(lái)凹陷均發(fā)育始新統(tǒng)中深湖相。崖北-松西始新統(tǒng)湖盆，總面積2 485 km2，⑤號(hào)斷裂伸展中心在松西凹陷，中心厚度約2 500 m，其主凹中深湖相面積約1 110 km2，崖北南凹中深湖相面積約160 km2。松東凹陷發(fā)育一狹長(zhǎng)湖盆，中深湖發(fā)育于⑥號(hào)斷層下降盤(pán)，面積約230 km2；樂(lè)來(lái)凹陷中深湖面積約60 km2(圖5)。

2.3 始新統(tǒng)湖相烴源巖類比與模擬

上述研究表明，瓊東南盆地北部坳陷帶發(fā)育中深湖相烴源巖，斜坡部位發(fā)育濱淺湖相烴源巖，為腐泥型；文昌B凹陷文昌組中深湖相烴源巖TOC為2.7%，干酪根類型為II1型，HI值為437；濱淺湖相烴源巖為腐殖型，TOC為0.64%，干酪根類型為II2-III型，HI為368～261。盆地模擬顯示北部坳陷帶烴源巖生油總量為91.5×108t，具有較好的生烴潛力，是一個(gè)潛在的富生烴坳陷。其中崖北凹陷原油資源量為5.5×108t，天然氣資源量為3 200×108m3；松西凹陷原油資源量為4.3×108t，天然氣資源量為1 100×108m3，有望成瓊東南盆地未來(lái)油氣儲(chǔ)量增長(zhǎng)的新區(qū)。

3 結(jié)論

(1)瓊東南北部坳陷帶已鉆井原油中的C30-4甲基甾烷的豐度較高，來(lái)源于陸相富藻類中深湖相烴源巖。

(2)同位素年齡分析表明，瓊東南盆地南海擴(kuò)張前的始新世發(fā)育陸相斷陷盆地，斷層活動(dòng)速率揭示該區(qū)具備發(fā)育中深湖條件；地震相具有低頻、連續(xù)、強(qiáng)振幅特征，為典型的中深湖相標(biāo)志。

(3)瓊東南北部坳陷帶具有較好的生烴潛力，預(yù)測(cè)生油總量為91.5×108t，是一個(gè)潛在的富生烴坳陷，其中崖北凹陷和松西凹陷有望成為瓊東南盆地未來(lái)油氣儲(chǔ)量增長(zhǎng)的新區(qū)。

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編輯：蒲洪果

1673-8217(2017)03-0052-04

2016-12-17

鄧廣君，工程師，1979年生， 2005年畢業(yè)于成都理工大學(xué)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，現(xiàn)從事海上石油及天然氣勘探工作。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)子課題“鶯瓊盆地高溫高壓天然氣富集規(guī)律與勘探開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)”(2016ZX05024-005)資助。

TE112.113

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