珠江口盆地深水區(qū)構(gòu)造演化差異性與油氣勘探意義

楊海長 陳 瑩 紀(jì) 沫 韓銀學(xué) 王龍穎 黃 萱

( 中海油研究總院 )

珠江口盆地深水區(qū)構(gòu)造演化差異性與油氣勘探意義

楊海長 陳 瑩 紀(jì) 沫 韓銀學(xué) 王龍穎 黃 萱

( 中海油研究總院 )

珠江口盆地深水區(qū)7個凹陷分布于盆地兩大一級構(gòu)造單元珠二坳陷和珠四坳陷內(nèi),兩大坳陷共同經(jīng)歷了初始裂陷、持續(xù)裂陷、裂后沉降早期、裂后沉降晚期和新構(gòu)造運(yùn)動五大構(gòu)造演化階段.不同構(gòu)造演化階段之間以及同一構(gòu)造演化階段之內(nèi),兩大坳陷的構(gòu)造特征和沉積充填差異明顯,進(jìn)而導(dǎo)致具有不同的油氣地質(zhì)條件與勘探潛力.珠二坳陷發(fā)育湖相泥巖、煤系、陸源海相泥巖3類烴源巖;珠四坳陷發(fā)育煤系和陸源海相泥巖兩類烴源巖,生烴條件遜于珠二坳陷.珠江口盆地深水區(qū)在持續(xù)裂陷、裂后沉降早期、裂后沉降晚期3個構(gòu)造演化階段主要發(fā)育多期三角洲砂體和水道-深水扇砂體,珠二坳陷砂體類型多,分布廣,儲集能力更好.珠二坳陷與珠四坳陷主要發(fā)育裂后沉降期成藏組合與持續(xù)裂陷期成藏組合,對比兩套成藏組合成藏要素,珠二坳陷勘探潛力優(yōu)于珠四坳陷.

珠二坳陷;珠四坳陷;構(gòu)造演化;烴源巖;儲層;成藏組合

珠江口盆地深水區(qū)經(jīng)過十幾年的勘探已發(fā)現(xiàn)多個油氣田,但截至目前主要的鉆探活動仍集中在珠二坳陷,特別是白云凹陷;而針對珠四坳陷的勘探尚處在地震部署與研究階段,僅鉆的一口井未獲商業(yè)發(fā)現(xiàn),勘探潛力尚未得到證實(shí)[1-2].本文從構(gòu)造演化差異性的角度,利用近些年鉆井和地震資料,對珠江口盆地深水區(qū)兩大坳陷的構(gòu)造演化與沉積充填進(jìn)行對比研究,進(jìn)而揭示油氣資源潛力和油氣成藏規(guī)律.

1 深水區(qū)構(gòu)造演化差異性

珠江口盆地位于中國南海北部陸緣區(qū),盆內(nèi)發(fā)育北部隆起、中央隆起、南部隆起3個正向一級構(gòu)造單元和珠一坳陷、珠二坳陷、珠三坳陷、珠四坳陷4個負(fù)向一級構(gòu)造單元(圖1).珠江口盆地深水區(qū)域(水深大于300m)主要分布于盆地南部,涵蓋珠二坳陷、南部隆起和珠四坳陷.珠二坳陷包括白云凹陷、開平凹陷和順德凹陷,主要位于現(xiàn)今海底地形的上陸坡至陸架邊緣,水深多小于1500m;珠四坳陷包括荔灣凹陷、鶴山凹陷、興寧凹陷、靖海凹陷,主要位于現(xiàn)今海底地形的下陸坡至洋盆邊緣,水深多大于1500m(圖1).

圖1 珠江口盆地構(gòu)造單元區(qū)劃圖

根據(jù)區(qū)域構(gòu)造事件和地質(zhì)特征將珠江口盆地深水區(qū)的形成演化劃分為5個階段:初始裂陷階段、持續(xù)裂陷階段、裂后沉降早期階段、裂后沉降晚期階段和新構(gòu)造運(yùn)動階段,每一個階段對應(yīng)一次區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動,沉積環(huán)境變化明顯(圖2).

圖2 珠江口盆地深水區(qū)構(gòu)造演化階段綜合特征圖

1.1 初始裂陷階段

新生代早期的珠瓊運(yùn)動掀開了珠江口盆地深水區(qū)的構(gòu)造演化序幕,全盆地范圍內(nèi)裂陷作用自北向南逐漸減弱,珠二坳陷的白云凹陷和開平凹陷發(fā)生北西-南東向伸展作用,形成了近北東-南西向展布的白云凹陷和開平凹陷;而更靠南的珠四坳陷該時期為隆起與斜坡古構(gòu)造背景,沒有發(fā)生裂陷作用[3].同盆地內(nèi)其他凹陷初始裂陷期一樣,白云凹陷和開平凹陷主要充填了湖泊相沉積的文昌組[4-5].白云凹陷與開平凹陷主控凹斷裂均分布在凹陷南部,為東西走向或北東東走向,斷陷結(jié)構(gòu)清楚.白云凹陷主控凹斷裂東西向延伸達(dá)120km,沉降幅度約1500m,控制形成寬緩的南斷北超半地塹(圖3a).在主控凹斷裂及多條小控洼斷裂共同作用下,白云凹陷文昌組表現(xiàn)為多沉積中心且相互分隔.開平凹陷主控凹斷層規(guī)模較小,但沉降幅度大,控制形成相對狹窄的南斷北超的半地塹.

圖3 珠江口盆地深水區(qū)構(gòu)造演化剖面圖

1.2 持續(xù)裂陷階段

持續(xù)裂陷階段是珠江口盆地深水區(qū)最主要的成盆期.始新世晚期的珠瓊二幕運(yùn)動是該階段的開啟事件.

由于珠二坳陷和珠四坳陷所處的位置與演化階段的差異,兩大凹陷群呈現(xiàn)不同的構(gòu)造特征.北部珠二坳陷中的開平凹陷和白云凹陷繼承了前期初始裂陷特征而持續(xù)裂陷,在相對分隔的文昌組斷陷基礎(chǔ)上,大面積接受恩平組海相沉積[6].控洼斷裂繼續(xù)活動,但同時凹陷沉降作用顯著,沉積中心與沉降中心逐漸統(tǒng)一到凹陷中部,白云凹陷恩平組最厚為4000m,整體表現(xiàn)為斷裂和沉降共同控制構(gòu)造演化的斷坳作用(圖3b).

南部的珠四坳陷處于珠江口盆地最南側(cè),與古禮樂盆地相鄰[7].珠瓊二幕運(yùn)動在盆地南部引起的伸展作用已顯著減弱,各凹陷斷裂規(guī)模減小,沉降作用突出,在斷坳作用控制下充填了恩平組海相沉積,珠四坳陷中的荔灣凹陷、鶴山凹陷都在該時期裂陷形成(圖3b).受后期底辟等構(gòu)造活動改造,兩個凹陷內(nèi)都形成多個恩平組沉積中心,荔灣凹陷北厚南薄,最厚為2400m,鶴山凹陷中部最厚為2600m.興寧凹陷和靖海凹陷位于荔灣凹陷東側(cè),恩平組沉積時期在中生界反轉(zhuǎn)剝蝕基礎(chǔ)上繼續(xù)裂陷形成典型斷陷和斷坳,恩平組厚度受北西向控凹斷層控制,斷層根部最厚為2400m.

1.3 裂后沉降早期階段

裂后沉降早期以漸新世新南海擴(kuò)張為誘發(fā)事件,從約32Ma持續(xù)到23.8Ma.該時期珠江口盆地深水區(qū)沒有新的凹陷形成,珠二坳陷與珠四坳陷主要發(fā)生沉降作用與弱伸展作用,坳陷作用顯著,斷裂多繼承活動.該時期古珠江物源供給充分,在白云凹陷形成大規(guī)模陸架邊緣三角洲[8],三角洲前端形成的陸架坡折將兩大坳陷沉積環(huán)境截然分開:北部的珠二坳陷主要為陸架淺海-三角洲,南部的珠四坳陷主要為半深海(圖3c).珠海組沉積期白云凹陷既是珠二坳陷的沉積中心,也是整個珠江口盆地深水區(qū)的沉降與沉積中心,珠海組最厚為2200m;荔灣凹陷是珠四坳陷的沉降與沉積中心,珠海組最厚為1600m.

1.4 裂后沉降晚期階段

裂后沉降晚期開始于中新世(23Ma),南海擴(kuò)張脊向南躍遷,致使珠江口盆地深水區(qū)陸架坡折向北遷移至白云凹陷北坡,這一構(gòu)造事件稱為白云運(yùn)動[9].白云凹陷及以南整體沉降,珠二坳陷主體開始接受深水沉積,其南側(cè)的珠四坳陷由于繼承性沉降,水體更深(圖3d).該時期斷層活動微弱,斷層基本不起控制沉積作用,表現(xiàn)為穩(wěn)定沉降的坳陷特征.沉積地層穩(wěn)定分布,受北部單邊古珠江三角洲物源供應(yīng)的影響,靠近物源的北部區(qū)域的地層厚度向南部深水區(qū)域逐漸減薄,凹陷間的顯著厚度變化已不存在.構(gòu)造活動相對平靜的裂后沉降階段一直持續(xù)到10.5Ma韓江組沉積后.

1.5 新構(gòu)造運(yùn)動階段

與中國近海新構(gòu)造運(yùn)動時間不同[10],珠江口盆地新構(gòu)造運(yùn)動開始時間更早,始于10.5Ma的東沙運(yùn)動,推測與新南海萎縮期的菲律賓島弧向西仰沖事件相關(guān).在深水區(qū),火山活動和構(gòu)造作用再次活躍,強(qiáng)烈的斷裂活動不僅活化了早期北西向控洼斷裂,還新生了許多羽狀排列的北西向和近東西向斷裂.斷裂活動強(qiáng)烈區(qū)域主要分布于珠二坳陷的中北部,尤以番禺低隆起、白云凹陷北坡最為活躍.相比之下,珠四坳陷則顯沉寂,新近系很少見到新構(gòu)造運(yùn)動期形成的斷層.珠江口盆地深水區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動階段繼續(xù)沉降,水深進(jìn)一步加大,北部物源供給逐漸減少,從珠二坳陷到珠四坳陷,沉積地層明顯減薄,部分地區(qū)甚至缺失10.5Ma以后的粵海組及更晚地層(圖3e).

2 構(gòu)造演化差異性與有效烴源巖

有效烴源巖取決于生烴有機(jī)質(zhì)的富集程度和熱演化程度,即源熱共控有效烴源巖[11-13].生烴有機(jī)質(zhì)的富集程度受控于沉積環(huán)境的演變,熱演化程度受控于烴源巖的埋深和熱場.南海北部深水區(qū)構(gòu)造演化差異性一方面控制了沉積環(huán)境的演變,一方面控制了埋深和熱場,進(jìn)而導(dǎo)致了珠二坳陷和珠四坳陷的烴源巖有機(jī)質(zhì)類型、豐度、成熟度方面存在差異.

2.1 烴源巖類型與有機(jī)質(zhì)豐度

珠江口盆地深水區(qū)鉆井資料揭示存在3種類型烴源巖:湖相烴源巖、煤系烴源巖和陸源海相烴源巖[14-15].不同的構(gòu)造演化階段控制了烴源巖不同的沉積環(huán)境、有機(jī)質(zhì)類型和空間分布.

湖相烴源巖發(fā)育于始新世文昌組沉積期,對應(yīng)于初始裂陷階段.珠瓊一幕裂陷作用形成了開平凹陷和白云凹陷組成的珠二坳陷,凹陷相對封閉,發(fā)育多個相對孤立的小面積半深湖,最大的半深湖面積為190km2,凹陷內(nèi)大范圍發(fā)育濱淺湖,凹陷邊緣發(fā)育多個扇三角洲(圖4).白云凹陷W1井在文昌組揭示300m扇三角洲沉積,并在頂部鉆遇70m的灰色和褐色半深湖相泥巖、頁巖,有機(jī)碳含量為1.0%～2.5%,生烴潛量為8.2～13.6mg/g,氫指數(shù)為446～566mg/g,Pr/Ph比值為1.4～1.7,有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ-Ⅱ型,屬于好烴源巖.該時期南側(cè)的珠四坳陷尚未形成,無烴源巖發(fā)育.

圖4 珠江口盆地深水區(qū)初始裂陷階段(文昌組)沉積相圖

煤系烴源巖和陸源海相烴源巖主要發(fā)育于晚始新世-早漸新世恩平組沉積期,對應(yīng)于持續(xù)裂陷階段.珠瓊二幕時期珠四坳陷開始裂陷形成,沉降作用突出,兩大坳陷都呈現(xiàn)不同程度斷坳特征.珠二坳陷的白云凹陷恩平組沉積期整體為半封閉海灣,從早到晚由海陸交互相逐漸演變?yōu)榈湫秃Ｏ?在恩平組沉積晚期發(fā)育了面積達(dá)4500km2的大型含煤三角洲[16](圖5),控制形成了煤系烴源巖.煤系烴源巖中煤巖有機(jī)碳含量平均值為58.8%,碳質(zhì)泥巖有機(jī)碳含量平均值為16.8%,泥巖有機(jī)碳含量平均值為1.9%,有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ2-Ⅲ型.煤系烴源巖主要分布在凹陷外圍斜坡帶,向凹陷中部逐漸過渡為半封閉海灣相的陸源海相烴源巖,包括前三角洲相泥巖和淺海相泥巖.白云凹陷東部W2井揭示淺海泥巖,為水生藻類和陸生高等植物有機(jī)質(zhì)混源,有機(jī)碳含量平均值為1.5%,有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ2型為主.

圖5 珠江口盆地深水區(qū)持續(xù)裂陷期(恩平組)沉積相圖

恩平組沉積時期珠四坳陷沉積環(huán)境與珠二坳陷相似,均發(fā)育三角洲相和濱淺海相沉積,推測其烴源巖類型同樣主要為煤系和陸源海相(圖5).但由于凹陷規(guī)模和物源區(qū)都有限,三角洲規(guī)模偏小.同時珠四坳陷臨近廣海,水體交換作用強(qiáng),沉積有機(jī)質(zhì)保存條件遜于珠二坳陷,有機(jī)質(zhì)豐度偏低.

陸源海相烴源巖發(fā)育的另一時期是漸新世晚期珠海組沉積期,即裂后沉降早期.北部珠二坳陷穩(wěn)定繼承沉積,該時期北部古珠江物源供給充分,三角洲填充凹陷后,爬上南部隆起,在南部隆起至白云凹陷南部一線形成大范圍陸架邊緣三角洲[17](圖6).三角洲帶來了豐富的陸源沉積物,在三角洲前緣-濱淺海-半深海內(nèi)形成以高等植物為烴源有機(jī)質(zhì)的陸源海相泥巖.W3井揭示珠海組為大套泥巖夾薄砂層,有機(jī)碳含量為1.0%～1.5%,生烴潛量為2～4mg/g,有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ2-Ⅲ型,屬于中等烴源巖.相比珠二坳陷,珠四坳陷該時期為開闊半深海,不利于有機(jī)質(zhì)的發(fā)育與保存,烴源巖條件遜于珠二坳陷.

圖6 珠江口盆地深水區(qū)裂后沉降早期(珠海組)沉積相圖

2.2 烴源巖成熟度

珠江口盆地深水區(qū)熱流值介于70～100mW/m2,高于中國近海淺水區(qū)大多數(shù)盆地,為典型的熱盆[18-19].平面上熱流值由北向南逐漸升高,珠二坳陷熱流值為70～90mW/m2,珠四坳陷熱流值西段高于東段,西段鶴山凹陷-荔灣凹陷為80～100mW/m2,東段興寧凹陷-靖海凹陷為70～80mW/m2,熱流值越高,越有利于烴源巖成熟.

珠二坳陷發(fā)育始新統(tǒng)湖相烴源巖和漸新統(tǒng)煤系烴源巖及陸源海相烴源巖.熱演化分析表明[16],始新統(tǒng)湖相烴源巖在漸新世晚期開始成熟,生油為主,現(xiàn)今已達(dá)過成熟階段.下漸新統(tǒng)恩平組煤系烴源巖和陸源海相烴源巖大規(guī)模生氣開始于10.5Ma,現(xiàn)今仍在持續(xù)排烴,熱演化程度低的區(qū)域以生油為主,熱演化程度高的區(qū)域以生氣為主.上漸新統(tǒng)珠海組陸源海相烴源巖現(xiàn)今Ro為0.7%～1.5%,主體小于1.3%,對于Ⅱ2-Ⅲ型干酪根仍未進(jìn)入大量生氣階段,生成了少量的石油.

珠四坳陷主要發(fā)育漸新統(tǒng)煤系烴源巖和陸源海相烴源巖.23.8Ma的白云運(yùn)動使珠四坳陷演變?yōu)檫h(yuǎn)離大陸的深海,距離北部物源區(qū)遠(yuǎn),沉積厚度薄.下漸新統(tǒng)恩平組烴源巖上覆地層厚度為1000～3000m,僅有荔灣凹陷南部和鶴山凹陷沉積中心少部分區(qū)域現(xiàn)今Ro為1.3%～2.0%,進(jìn)入主要生排氣階段.珠四坳陷東段的興寧凹陷-靖海凹陷新生代整體埋深淺,未進(jìn)入生烴門限,其主力烴源巖為三疊系和侏羅系濱淺海泥巖,現(xiàn)今Ro為0.7%～2.0%.

利用源熱共控的分析方法,綜合分析認(rèn)為珠江口盆地深水區(qū)文昌組湖相烴源巖僅發(fā)育于珠二坳陷,主要生油,生排烴早,現(xiàn)今處于過成熟階段;恩平組煤系烴源巖和陸源海相烴源巖在兩個坳陷均發(fā)育,以生氣為主,在熱演化程度低的區(qū)域生油,是深水區(qū)主力烴源巖,珠二坳陷有機(jī)質(zhì)豐度好于珠四坳陷,成熟烴源巖的分布范圍也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于珠四坳陷;珠海組陸源海相烴源巖主要發(fā)育于近岸的珠二坳陷,但由于埋深小,主體處于未成熟階段,僅生成了少量石油.

3 構(gòu)造演化差異性與儲層

構(gòu)造演化差異性對儲層的控制主要表現(xiàn)在對沉積環(huán)境的影響,進(jìn)而控制了砂體沉積與分布.油氣勘探證實(shí)珠江口盆地深水區(qū)在3個構(gòu)造演化階段主要發(fā)育三角洲砂體和水道-深水扇砂體:持續(xù)裂陷期(恩平組)三角洲砂體,裂后沉降早期(珠海組)陸架三角洲-陸架邊緣三角洲砂體與水道-深水扇砂體,裂后沉降晚期(珠江組)陸架三角洲-陸架邊緣三角洲砂體與水道-深水扇砂體.

3.1 持續(xù)裂陷期(恩平組)三角洲砂體

恩平組沉積晚期,深水區(qū)在持續(xù)裂陷作用下呈斷坳特征,南北兩大坳陷內(nèi)各凹陷地形相對平緩,均發(fā)育來自北部物源的三角洲(圖5).珠二坳陷內(nèi)的白云凹陷接受了來自盆地中央隆起和北部隆起的大量沉積物,在凹陷中北部形成了面積達(dá)4500km2的大型富砂三角洲.儲層主要發(fā)育于三角洲平原分流河道、三角洲前緣水下分流河道和三角洲前緣河口壩.W4井恩平組儲層孔隙度為5%～7.9%,平均為6%,滲透率為0.26～28mD,平均為6mD,屬于低孔低滲儲層,但對于天然氣而言,仍可以作為有效儲層.埋深大、壓實(shí)作用強(qiáng)烈是造成恩平組儲層物性較差的主要原因.相對于珠二坳陷,珠四坳陷位于盆地邊緣,裂陷作用較弱,形成的凹陷規(guī)模較小,因此發(fā)育的三角洲規(guī)模普遍小于1000km2,但由于埋深淺,推測儲層物性好于珠二坳陷.

3.2 裂后沉降早期(珠海組)陸架三角洲-陸架邊緣三角洲砂體與水道-深水扇砂體

裂后沉降早期,北部珠二坳陷地勢更趨平緩,古珠江攜帶大量陸源碎屑在此卸載形成陸架三角洲(圖6).儲層主要為多期水下分流河道砂巖、河口壩砂巖,W3井珠海組儲層平均孔隙度為19.3%,平均滲透率為340mD.珠海組儲層平面非均質(zhì)性強(qiáng),距離W3井40km的W5井揭示珠海組儲層平均孔隙度為14.5%,平均滲透率小于1mD.兩口鉆井物源不同,W5井物源主要來自白云凹陷西南側(cè)的南部隆起,雜基含量高是導(dǎo)致儲層物性降低的主要原因;W3井物源來自白云凹陷北部,雜基含量低.

珠海組沉積期,北部珠二坳陷發(fā)育的高建設(shè)性陸架三角洲向南推進(jìn)至珠四坳陷內(nèi)的鶴山凹陷-荔灣凹陷北部,形成陸架坡折與陸架邊緣三角洲,珠四坳陷整體位于深水環(huán)境.陸架邊緣三角洲前緣砂體滑塌下來后在深水區(qū)堆積成水道-深水扇復(fù)合體.W6鉆遇珠海組深水扇儲層,平均孔隙度為25%,平均滲透率達(dá)幾百毫達(dá)西.

3.3 裂后沉降晚期(珠江組)陸架三角洲-陸架邊緣三角洲砂體與水道-深水扇砂體

裂后沉降晚期的白云運(yùn)動使珠海組沉積時期的陸架坡折躍遷至白云凹陷北部,珠二坳陷、珠四坳陷均演變?yōu)樯钏h(huán)境(圖7).古珠江三角洲隨海平面上升而退積到白云凹陷北坡形成陸架三角洲-陸架邊緣三角洲.三角洲分流河道砂體、受波浪改造形成的三角洲前緣席狀砂和濱岸沙壩砂體發(fā)育,橫向連片,廣泛分布于白云凹陷北坡.鉆井揭示該套儲層平均孔隙度為19%,平均滲透率超過150mD,是珠江口盆地深水區(qū)最重要的產(chǎn)層.該時期,當(dāng)古珠江三角洲在低位時,海平面下降到陸架邊緣,陸架邊緣三角洲進(jìn)積到坡折帶之下,碎屑沉積物在重力作用下沿峽谷水道在白云凹陷內(nèi)形成水道-深水扇.白云凹陷23.8-10.5Ma發(fā)育了8個層序的深水扇疊置沉積,有盆底扇、斜坡扇、低位楔等低位扇體,深水扇主要分布在白云凹陷沉降形成的陸坡內(nèi)盆地之中,周邊相變?yōu)榫藓竦膮^(qū)域深水泥巖.W3井鉆遇十多米重力流成因的深水扇砂巖,孔隙度平均為17%～22%,滲透率平均為120～600mD.

珠江組沉積期,珠四坳陷繼承了裂后沉降早期(珠海組)的深水環(huán)境,但水體更深.物源主要為珠二坳陷北部的古珠江,沉積物難以越過白云凹陷而長距離搬運(yùn)至珠四坳陷,因此該時期珠四坳陷儲層不發(fā)育.

4 構(gòu)造演化差異性與成藏組合

珠江口盆地深水區(qū)主要發(fā)育兩套成藏組合:裂后沉降期成藏組合與持續(xù)裂陷期成藏組合(圖8),前者是深水區(qū)當(dāng)前主要的勘探目的層和油氣產(chǎn)層;后者勘探程度低,勘探潛力大,是下一步重要的潛在勘探層系.兩套成藏組合在珠二坳陷和珠四坳陷均發(fā)育,但受構(gòu)造演化差異性控制,其成藏要素在兩大坳陷內(nèi)表現(xiàn)出不同的特征.

裂后沉降期成藏組合在珠二坳陷內(nèi)的勘探目的層主要包括裂后沉降晚期下部地層和裂后沉降早期上部地層,即下中新統(tǒng)珠江組下段-上漸新統(tǒng)珠海組上段.該成藏組合烴源巖主要為恩平組煤系和陸源海相泥巖;儲層為珠江組-珠海組陸架三角洲-陸架邊緣三角洲砂體和深水扇-水道砂體;圈閉類型既有以斷鼻、斷塊為主的構(gòu)造圈閉,也有以構(gòu)造-巖性復(fù)合或巖性為主的隱蔽圈閉.成藏關(guān)鍵期在10Ma以來,即新構(gòu)造運(yùn)動期,東沙運(yùn)動使油氣沿斷裂或底辟垂向運(yùn)移至珠江組輸導(dǎo)層,再側(cè)向運(yùn)移至圈閉成藏,或通過斷層及底辟直接與烴源巖溝通,垂向運(yùn)移至珠江組圈閉成藏[20-22].番禺氣田群、荔灣氣田群及流花油田群主力氣藏、油藏均在該時期充注成藏.

與珠二坳陷相比,裂后沉降期成藏組合在珠四坳陷內(nèi)的勘探目的層主要為上漸新統(tǒng)珠海組深水扇-水道砂體,下中新統(tǒng)珠江組儲層不發(fā)育,因?yàn)橹榻M沉積期珠四坳陷整體處于遠(yuǎn)離物源的深水環(huán)境,陸源碎屑難以到達(dá).珠四坳陷裂后沉降期成藏組合的烴源巖與珠二坳陷一樣,但由于烴源巖埋深淺,成熟更晚,成藏關(guān)鍵時期在2.5Ma以來.新構(gòu)造運(yùn)動對珠四坳陷影響微弱,天然氣主要依靠火山底辟、微裂縫及早期斷層向淺層儲層運(yùn)移.典型氣藏是荔灣21氣藏(CO2為主).

持續(xù)裂陷期成藏組合在珠二坳陷和珠四坳陷均存在,其勘探目的層為中深層下漸新統(tǒng)恩平組,儲層靠近烴源巖或與烴源巖直接接觸是主要特征.該組合主要烴源巖是恩平組煤系與陸源海相泥巖,始新統(tǒng)文昌組湖相烴源巖有貢獻(xiàn),但僅局限于珠二坳陷.儲層為恩平組淺海三角洲砂體,珠二坳陷較珠四坳陷更靠近物源,砂體更發(fā)育.圈閉類型既有構(gòu)造圈閉,也有巖性圈閉,珠二坳陷大規(guī)模三角洲為發(fā)育巖性圈閉提供了條件[23].由于恩平組、文昌組兩套烴源巖時代及上覆地層厚度不同,持續(xù)裂陷期成藏組合在兩大坳陷的成藏關(guān)鍵時期亦有差異.珠二坳陷文昌組湖相烴源巖生排烴早(32-20Ma),生成的油氣從深凹帶向緩坡或陡坡高部位運(yùn)移,經(jīng)斷層調(diào)整聚集成藏.珠二坳陷恩平組煤系烴源巖與陸源海相烴源巖生排烴晚(10Ma至今),生成的油氣在東沙運(yùn)動促使下排出烴源巖,就近運(yùn)移充注成藏.珠四坳陷不發(fā)育文昌組,恩平組烴源巖由于上覆地層更薄,排烴期更晚(2.5Ma至今),構(gòu)造運(yùn)動不活躍,油氣主要依靠晚期底辟與微斷裂近距離運(yùn)移,在恩平組構(gòu)造圈閉或巖性圈閉中就近聚集成藏.

5 結(jié)論

(1)珠江口盆地深水區(qū)的構(gòu)造演化劃分為5個階段:初始裂陷階段、持續(xù)裂陷階段、裂后沉降早期階段、裂后沉降晚期階段和新構(gòu)造運(yùn)動階段,各個階段在北部珠二坳陷和南部珠四坳陷導(dǎo)致的凹陷結(jié)構(gòu)、沉積充填、構(gòu)造活動差異顯著.

(2)不同的構(gòu)造演化階段控制了不同的沉積環(huán)境,進(jìn)而形成了湖相烴源巖、煤系烴源巖和陸源海相烴源巖.珠二坳陷3套烴源巖均有發(fā)育,主體現(xiàn)今處于過成熟-高成熟-成熟階段;珠四坳陷主要發(fā)育煤系烴源巖和陸源海相烴源巖,主體現(xiàn)今處于成熟-未成熟階段,生烴能力遜于珠二坳陷.

(3)珠江口盆地深水區(qū)在3個構(gòu)造演化階段主要發(fā)育多期三角洲砂體和水道-深水扇砂體:持續(xù)裂陷期(恩平組)三角洲砂體,裂后沉降早期(珠海組)陸架三角洲-陸架邊緣三角洲砂體與水道-深水扇砂體,裂后沉降晚期(珠江組)陸架三角洲-陸架邊緣三角洲砂體與水道-深水扇砂體.珠二坳陷發(fā)育除裂后沉降早期水道-深水扇砂體之外的其他4類儲層,珠四坳陷主要發(fā)育裂后沉降早期水道-深水扇砂體和持續(xù)裂陷期三角洲砂體.

(4)珠江口盆地深水區(qū)主要發(fā)育兩套成藏組合:裂后沉降期成藏組合與持續(xù)裂陷期成藏組合,前者是深水區(qū)當(dāng)前主要的勘探目的層和油氣產(chǎn)層,后者勘探程度低,勘探潛力大.兩套成藏組合在珠二坳陷和珠四坳陷均發(fā)育,對比兩套成藏組合成藏要素,珠二坳陷勘探潛力優(yōu)于珠四坳陷.

[1] 朱偉林,張功成,鐘鍇.中國海洋石油總公司"十二五"油氣勘探進(jìn)展及"十三五"展望[J].中國石油勘探,2016,21(4):1-12.Zhu Weilin, Zhang Gongcheng, Zhong Kai. Oil and gas exploration progress of China National Offshore Oil Corporation during the 12thFive-Year Plan and the prospect during the 13thFive-Year Plan [J]. China Petroleum Exploration,2016,21(4):1-12.

[2] 朱俊章,施和生,龍祖烈,杜家元,舒譽(yù),施洋.珠一坳陷半地塹成藏系統(tǒng)成藏模式與油氣分布格局[J].中國石油勘探,2015,20(1):24-37.Zhu Junzhang, Shi Hesheng, Long Zulie, Du Jiayuan,Shu Yu, Shi Yang. Accumulation pattern and hydrocarbon distribution of half-graben accumulation system in Zhuyi depression [J]. China Petroleum Exploration, 2015,20(1):24-37.

[3] 張功成,屈紅軍,劉世翔,謝曉軍,趙釗,沈懷磊.邊緣海構(gòu)造旋回控制南海深水區(qū)油氣成藏[J].石油學(xué)報,2015,36(4):1-13.Zhang Gongcheng, Qu Hongjun, Liu Shixiang, Xie Xiaojun,Zhao Zhao, Shen Huailei. Tectonic cycle of marginal sea controlled the hydrocarbon accumulation in deep-water areas of South China Sea [J]. Acta Petrolei Sinica, 2015,36(5): 533-545.

[4] 龐雄,施和生,朱明,顏承志,劉軍,朱俊章,等.再論白云深水區(qū)油氣勘探前景[J]. 中國海上油氣,2014,26(3):23-29.Pang Xiong, Shi Hesheng, Zhu Ming, Yan Chengzhi, Liu Jun, Zhu Junzhang, et al. A further discussion on the hydrocarbon exploration potential in Baiyun deep water area [J].China Offshore Oil and Gas, 2014,26(3):23-29.

[5] 李成海,王家豪,柳保軍,蘇奧,徐浩東,羅泉源,等.珠江口盆地白云凹陷古近系沉積相類型[J].沉積學(xué)報,2014,32(6):1162-1170.Li Chenghai, Wang Jiahao, Liu Baojun, Su Ao, Xu Haodong,Luo Quanyuan, et al. Types and distribution of the Paleogene sedimentary facies in Baiyun depression of Pearl River Mouth Basin [J]. Acta Sedmentologica Sinica,2014, 32(6):1162-1170.

[6] 韓銀學(xué),陳瑩,楊海長,王龍穎,沈懷磊,郭帥,等.白云凹陷恩平組"源-匯"體系及其對油氣勘探的影響[J].中國石油勘探,2017,22(2):25-34.Han Yinxue, Chen Ying, Yang Haichang, Wang Longying,Shen Huailei, Guo Shuai, et al. "Source to sink" of Enping Formation and its effects on oil and gas exploration in Baiyun sag, Pearl River Mouth Basin [J]. China Petroleum Exploration, 2017,22(2):25-34.

[7] 張功成,王璞珺,吳景富,劉世翔,謝曉軍. 邊緣海構(gòu)造旋回:南海演化的新模式[J].地學(xué)前緣,2015,22(3):1-10.Zhang Gongcheng, Wang Pujun, Wu Jingfu, Liu Shixiang,Xie Xiaojun. Tectonic cycle of marginal oceanic basin: a new evolution model of the South China Sea [J]. Earth Science Frontiers, 2015,22(3):1-10.

[8] 徐強(qiáng),王英民,呂明,王丹,李冬,王永鳳.陸架邊緣三角洲在層序地層格架中的識別及其意義--以南海白云凹陷為例[J].石油與天然氣地質(zhì),2011,32(54):733-742.Xu Qiang, Wang Yingmin, Lv Ming, Wang Dan, Li Dong,Wang Yongfeng. Identification of the shelf margin delta in sequence stratigraphic frameworks and its significance-a case study of the Baiyun Sag, South China Sea [J]. Oil and Gas Geology, 2011,32(54):733-742.

[9] 邵磊,孟曉捷,張功成,梁建設(shè).白云凹陷斷裂特征對構(gòu)造與沉積的控制作用[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報,2013,41(9):1435-1441.Shao Lei, Meng Xiaojie, Zhang Gongcheng, Liang Jianshe.Feature of faults system and its influence on tectonic and sedimentary history of Baiyun sag [J]. Journal of Tongji University, 2013,41(9):1435-1441.

[10] 龔再生.中國近海含油氣盆地新構(gòu)造運(yùn)動與油氣成藏[J].地球科學(xué)--中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報,2004,29(5):513-517.Gong Zaisheng, Neotectonics and petroleum accumulation in offshore Chinese basins [J]. Earth Science-Jouranl of China University of Geosciences. 2004,29(5):513-517.

[11] 張功成. 源熱共控論[J].石油學(xué)報,2012,33(5):723-738.Zhang Gongcheng. Co-control of source and heat: the generation and distribution of hydrocarbons controlled by source rocks and heat [J]. Acta Petrolei Sinica, 2012,33(5):723-738.

[12] 張功成,朱偉林,米立軍,張厚和,梁建設(shè),屈紅軍. "源熱共控論":來自南海海域油氣田"外油內(nèi)氣"環(huán)帶有序分布的新認(rèn)識[J]. 沉積學(xué)報,2010,28(5):987-1004.Zhang Gongcheng,Zhu Weilin,Mi Lijun, Zhang Houhe, Liang Jianshe, Qu Hongjun. The theory of hydrocarbon genernation controlled by source rock and heat from circle distribution of outside-oil fields and inside-gas fields in South China Sea [J].Acta Sedmentologica Sinica, 2010,28(5):987-1004.

[13] 張功成,張厚和,趙釗,唐曉音,王鵬,李飛躍."源熱共控"中國近海盆地石油富集規(guī)律[J].中國石油勘探,2016,21(4):38-53.Zhang Gongcheng, Zhang Houhe, Zhao Zhao, Tang Xiaoyin,Wang Peng, Li Feiyue."Joint control of source rocks and geothermal heat"-oil enrichment pattern of China's offshore basins [J]. China Petroleum Exploration, 2016,21(4):38-53.

[14] 李友川,鄧運(yùn)華,張功成,傅寧,孫玉梅.南海北部第三系海相烴源巖[J].石油學(xué)報,2011,32(2):219-225.Li Youchuan, Deng Yunhua, Zhang Gongcheng, Fu Ning,Sun Yumei. Tertiary marine source rocks in the northern South China Sea [J]. Acta Petrolei Sinica, 2011,32(2):219-225.

[15] 李友川,傅寧,張枝煥. 南海北部深水區(qū)盆地?zé)N源條件和油氣源[J].石油學(xué)報,2013,34(2):247-254.Li Youchuan, Fu Ning, Zhang Zhihuan.Hydrocarbon source conditions and origins in the deepwater area in the northern South China Sea [J].Acta Petrolei Sinica, 2013,34(2):247-253.

[16] 張功成,楊海長,陳瑩,紀(jì)沫,王柯,楊東升,等.白云凹陷--珠江口盆地深水區(qū)一個巨大的富生氣凹陷[J].天然氣工業(yè),2014,34(11):11-25.Zhang Gongcheng, Yang Haizhang, Chen Ying, Ji Mo, Wang Ke, Yang Dongsheng, et al.The Baiyun sag:a giant rich gas-generation sag in the deepwater area of the Pearl River Mouth Basin [J].Natural Gas Industry, 2014,34(11):11-25.

[17] 曾清波,陳國俊,張功成,紀(jì)沫,韓銀學(xué),郭帥,等.珠江口盆地深水區(qū)珠海組陸架邊緣三角洲特征及其意義[J].沉積學(xué)報,2015,33(3):595-605.Zeng Qingbo, Chen Guojun, Zhang Gongcheng, Ji Mo, Han Yinxue, Guo Shuai, et al. The shelf-margin delta feature and its significance in Zhuhai Formation of deep-water area,Pearl River Mouth Basin [J]. Acta Sedmentologica Sinica,2015,33(3):595-605

[18] 唐曉音,胡圣標(biāo),張功成,梁建設(shè),楊樹春,沈懷磊,等.南海北部大陸邊緣盆地地?zé)崽卣髋c油氣富集[J].地球物理學(xué)報,2014,57(2):572-585.Tang Xiaoyin, Hu Shengbiao, Zhang Gongcheng, Liang Jianshe, Yang Shuchun, Shen Huailei, et al. Geothermal characteristics and hydrocarbon accumulation of the northern marginal basins, South China Sea [J]. Chinese Journal of Geophysics, 2014,57(2):572-585.

[19] 唐曉音,胡圣標(biāo),張功成,楊樹春,沈懷磊,饒松,等. 珠江口盆地大地?zé)崃魈卣骷捌渑c熱巖石圈厚度的關(guān)系[J].地球物理學(xué)報,2014,57(6):1857-1867.Tang Xiaoyin, Hu Shengbiao, Zhang Gongcheng, Yang Shuchun, Shen Huailei, Rao Song, et al. Characteristic of surface heat flow in the Pearl River Mouth Basin and its relationship with thermal lithosphere thickness [J]. Chinese Journal of Geophysics, 2014,57(6):1857-1867.

[20] 龐雄,陳長民,陳紅漢,何敏,申俊,柳保軍,等.白云深水區(qū)油氣成藏動力條件研究[J]. 中國海上油氣,2008,20(1):9-14.Pang Xiong, Chen Changmin, Chen Honghan, He Min, Shen Jun, Liu Baojun, et al. A study on hydrocarbon accumulation dynamics in Basin deep-water area, Pearl River Mouth Basin [J].China Offshore Oil and Gas, 2008,20(1):9-14.

[21] 張忠濤,秦成崗,高鵬,屈亮,劉道理,軒義華,等.珠江口盆地番禺-流花地區(qū)天然氣成藏特征及主控因素分析[J].天然氣地球科學(xué),2011,22(5):779-783.Zhang Zhongtao, Qin Chenggang, Gao Peng, Qu Liang, Liu Daoli, Xuan Yihua, et al. Accumulation of natural gas and main controlling factors in PY-LH zone in Zhujiang River Mouth Basin [J]. Natural Gas Geoscience, 2011,22(5):779-783.

[22] 于水明,梅廉夫,施和生,秦成崗,湯濟(jì)廣.珠江口盆地番禺低隆起-白云北坡斷層與油氣成藏關(guān)系[J].石油勘探與開發(fā),2007,34(5):562-565.Yu Shuiming, Mei Lianfu, Shi Hesheng, Qin Chenggang,Tang Jiguang. Relationship between faults and hydrocarbon accumulation in Panyu low massif and north slope of Baiyun sag, Pearl River Mouth Basin [J]. Petroleum Exploration and Development, 2007,34(5):562-565.

[23] 韓銀學(xué),楊海長,陳瑩,趙釗,楊東升,王龍穎,等.深水少井區(qū)中深層巖性地層圈閉評價方法--以珠江口盆地白云凹陷恩平組白云11目標(biāo)評價為例[J].石油學(xué)報,2016,37(增刊1):68-77.Han Yinxue, Yang Haizhang, Chen Ying, Zhao Zhao, Yang Dongsheng, Wang Longying, et al, The evaluation methods of mid-deep litho-stratigraphic traps in deep-water and less-well blocks: a case study of target Baiyun 11 in Enping Formation,Baiyun sag, Pearl River Mouth Basin [J]. Acta Petrolei Sinica,2016,37(Supp.1):68-77.

Structural evolution difference and the significance for oil and gas exploration in the deep water area of the Pearl River Mouth Basin

Yang Haizhang, Chen Ying, Ji Mo, Han Yinxue, Wang Longying, Huang Xuan
( CNOOC Research Institute )

Seven sags in the deep water area of the Pearl River Mouth Basin reside in two first-order structural units, i.e. Zhu II depression and Zhu IV depression. The two depressions commonly underwent five tectonic evolution stages, including initial rifting, sustained rifting, early post-rifting subsidence, late post-rifting subsidence, and neotectonic movement. They are significantly different in tectonic characteristics and sedimentary filling in different stages or during the same stage, thereby leading to different hydrocarbon geological conditions and exploration potentials. Three types of source rocks (i.e. lacustrine mudstone, coal-measure and terrigenous marine mudstone) are mainly developed in the Zhu II depression. Two types of source rocks (i.e. coal-measure and terrigenous marine mudstone) are mainly developed in the Zhu IV depression, revealing hydrocarbon accumulation conditions inferior to the Zhu II depression. During the first three stages (i.e. initial rifting,sustained rifting, early post-rifting subsidence, and late post-rifting subsidence), multi-stage delta and channel-deep water fan sand bodies were developed; the sand bodies in the Zhu II depression are diverse and wide, showing better accumulation capacity. Two sets of plays of late postrifting subsidence and sustained rifting are developed in both depressions. By comparing the play elements, it is concluded that the exploration potential of the Zhu II depression is better than that of the Zhu IV depression.

Zhu II depression, Zhu IV depression, structural evolution, resource rock, reservoir, play

TE111.1

A

10.3969/j.issn.1672-7703.2017.06.007

國家科技重大專項(xiàng)"海洋深水區(qū)油氣勘探關(guān)鍵技術(shù)"(2016ZX05026007).

楊海長(1976-),男,河南獲嘉人,碩士,2005年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(北京),高級工程師.現(xiàn)主要從事石油地質(zhì)綜合研究工作.地址:北京市朝陽區(qū)太陽宮南街6號院中海油大廈1103室,郵政編碼:100028.E-mail:yanghzh1@cnooc.com.cn

2016-11-20;修改日期:2017-09-26