瓊東南盆地BD21井深水區(qū)天然氣勘探重大突破及意義

郭書(shū)生 廖高龍 梁 豪 彭志春 王世越

(中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司)

0 引言

瓊東南盆地深水區(qū)油氣資源豐富[1-4]，是中國(guó)深水天然氣增儲(chǔ)上產(chǎn)的主力區(qū)，兼具經(jīng)濟(jì)和戰(zhàn)略意義[5-7]。目前已在深水西區(qū)樂(lè)東—陵水凹陷黃流組和鶯歌海組發(fā)現(xiàn)了超千億立方米大氣田[8-10]，而在深水東區(qū)寶島—長(zhǎng)昌凹陷卻一直未獲突破。前期勘探在寶島凹陷北部斷階帶寶島13 區(qū)和寶島19 區(qū)梅山組、陵水組及崖城組揭示多套氣層，發(fā)現(xiàn)多個(gè)含氣構(gòu)造，但儲(chǔ)層埋深大、物性差，且深大斷裂溝通下部非烴類(lèi)氣體，多數(shù)井鉆遇高含CO2儲(chǔ)層，深水東區(qū)寶島凹陷勘探方向不明確[11-12]。前人研究認(rèn)為，位于深水東區(qū)的寶島凹陷具有較好的生烴潛力，具備形成大中型油氣藏的地質(zhì)條件[13-17]，是南海西部萬(wàn)億立方米大氣區(qū)戰(zhàn)略實(shí)施的重點(diǎn)領(lǐng)域。利用寶島地區(qū)三維地震資料，優(yōu)選風(fēng)險(xiǎn)探井BD21井，2021 年該井成功鉆探，實(shí)現(xiàn)了深水油氣勘探的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，對(duì)整個(gè)深水東區(qū)油氣勘探具有重大意義。本文通過(guò)系統(tǒng)分析深水東區(qū)BD21井的地質(zhì)成藏條件，在此基礎(chǔ)上開(kāi)展深水東區(qū)寶島凹陷北部斷階帶成藏特征分析，從而指導(dǎo)擴(kuò)大深水東區(qū)的儲(chǔ)量規(guī)模，為帶動(dòng)寶島凹陷北坡建產(chǎn)提供理論支撐。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

寶島凹陷北部斷階帶位于南海北部大陸架瓊東南盆地深水區(qū)東部，地處瓊東南盆地與珠江口盆地結(jié)合部，北接神狐隆起，西側(cè)與松濤凸起相連（圖1）。寶島凹陷自下而上主要發(fā)育了始新統(tǒng)崖城組陵水組三亞組梅山組黃流組鶯歌海組和樂(lè)東組（圖2），區(qū)域內(nèi)發(fā)育多套優(yōu)質(zhì)烴源巖，地質(zhì)成藏條件優(yōu)越。

圖1 寶島凹陷構(gòu)造位置圖Fig.1 Structural location of Baodao Sag

圖2 瓊東南盆地寶島凹陷地層綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of Baodao Sag in Qiongdongnan Basin

圖3 瓊東南盆地構(gòu)造演化圖（剖面位置見(jiàn)圖1）Fig.3 Tectonic evolution profile of Qiongdongnan Basin (section location is in Fig.1)

2 寶島凹陷北部斷階帶成藏條件

2.1 近源成熟烴源供給

瓊東南盆地發(fā)育3 套潛在烴源巖，即始新統(tǒng)湖泊相泥巖、漸新統(tǒng)崖城組和陵水組海相泥巖及中新統(tǒng)三亞組和梅山組海相泥巖。寶島21 構(gòu)造脊緊鄰已證實(shí)的成熟洼陷，周邊崖城組烴源巖生氣強(qiáng)度總體大于20×108m3/km2。寶島凹陷北部斷階帶發(fā)現(xiàn)的古近系天然氣為崖城組高成熟煤型氣[20-23]（圖4），δ13C1值為-40.6‰～-39.9‰，證實(shí)了該區(qū)油氣運(yùn)移活躍;從松南—寶島凹陷崖城組生烴流線(xiàn)疊合生烴強(qiáng)度圖來(lái)看，BD21井緊鄰寶島凹陷北部生烴中心，為烴類(lèi)運(yùn)移的有利指向區(qū)（圖5）。寶島凹陷漸新統(tǒng)崖城組陸源海相烴源巖大部分TOC 高于1%，碳質(zhì)泥巖TOC達(dá)2%;有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以Ⅲ型為主，部分為Ⅱ2型，反映寶島凹陷崖城組烴源條件優(yōu)越，具備近源成熟烴源供給，勘探潛力巨大。

圖4 寶島凹陷甲烷碳同位素與組分識(shí)別天然氣成因圖版Fig.4 Genetic identification chart of methane carbon isotopes and natural gas components in Baodao Sag

圖5 松南—寶島凹陷崖城組生烴流線(xiàn)疊合生烴強(qiáng)度圖Fig.5 Superimposed hydrocarbon generation streamline with hydrocarbon generation intensity of Yacheng Formation in Songnan-Baodao Sag

2.2 發(fā)育辮狀河三角洲前緣大型儲(chǔ)集體

寶島凹陷陵水組沉積早期為辮狀河三角洲沉積體系，物源供給充足[24-25]，通過(guò)巖心沉積特征、充填樣式結(jié)合區(qū)域沉積背景分析，主要目的層陵水組三段（陵三段）表現(xiàn)為由低位體系域過(guò)渡到高位體系域的沉積過(guò)程（圖6）。陵水組低位體系域沉積時(shí)期BD21井北部沉積邊界主要受12 號(hào)斷裂控制，剝蝕區(qū)范圍較大，并廣泛發(fā)育凹槽地貌，為大量物源的會(huì)聚和輸送提供了有利條件（圖6）。沿寶島凹陷北部斷階帶發(fā)育大量辮狀河三角洲沉積，BD21井所在位置距北部斷階帶有一定距離，為辮狀河三角洲前緣沉積，儲(chǔ)集體平面規(guī)模及縱向厚度大。隨著海平面逐步上升，海侵體系域和高位體系域沉積時(shí)期北部陸架被淹沒(méi)，大量物源被截留在陸架區(qū)，神狐隆起持續(xù)暴露剝蝕，12號(hào)斷裂強(qiáng)烈活動(dòng)造成BD21井區(qū)地勢(shì)較低，來(lái)自神狐隆起的物源繼續(xù)向?qū)殟u21 構(gòu)造推進(jìn)，大量物源在該區(qū)卸載形成辮狀河三角洲前緣厚層砂體沉積（圖7）。BD21井陵三段厚度為415m，鉆揭砂體累計(jì)厚度為326.5m，單砂體厚度分布在2～38m，大部分單砂體厚度大于10m，且存在砂礫巖沉積，證明陵三段砂體具有相對(duì)近源沉積的特點(diǎn)。

圖6 BD21 構(gòu)造陵三段低位體系域沉積時(shí)期古地貌圖Fig.6 Paleogeomorphic map of lowstand system tract of the 3rd member of Lingshui Formation in BD21 structure

圖7 BD21 構(gòu)造陵三段海侵體系域+高位體系域沉積時(shí)期古地貌圖Fig.7 Paleogeomorphic map of transgressive system tract+highstand system tract of the 3rd member of Lingshui Formation in BD21 structure

2.3 油氣充注階段斷裂活動(dòng)性弱

與區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相匹配，寶島凹陷北部斷階帶斷裂活動(dòng)性由崖城組沉積期到梅山組沉積期逐漸減弱并趨于平穩(wěn)。瓊東南盆地地處三大板塊交會(huì)處，基底斷裂發(fā)育，構(gòu)造環(huán)境復(fù)雜，盆地內(nèi)主要發(fā)育北東向、近東西向和北西向3 組斷裂，以北東向斷裂和近東西向斷裂為主，而北西向的斷裂使盆地的構(gòu)造格局變得復(fù)雜化。其中，近東西向的12 號(hào)斷裂和12-1 號(hào)斷裂對(duì)寶島凹陷北部斷階帶影響最大，控制了該區(qū)油氣運(yùn)移和聚集。斷裂活動(dòng)性分析表明，崖城組沉積期12 號(hào)斷裂、12-1 號(hào)斷裂及F1 斷裂活動(dòng)性強(qiáng);陵水組沉積期12 號(hào)斷裂、12-1 號(hào)斷裂、F1 斷裂及F2 等斷裂活動(dòng)性強(qiáng)，寶島21 構(gòu)造旋轉(zhuǎn)翹傾，有利于圈閉形成;三亞組—梅山組沉積期各斷裂活動(dòng)性逐漸減弱;黃流組沉積期至今僅12 號(hào)斷裂活動(dòng)，其他斷裂停止活動(dòng)（圖8）。結(jié)合北部斷階帶完鉆井包裹體分析（圖9），認(rèn)為寶島凹陷北部斷階帶存在兩期油氣充注，分別對(duì)應(yīng)三亞組—梅山組沉積期和樂(lè)東組沉積期，油氣充注階段斷裂活動(dòng)性弱，為油氣保存提供了有利條件。

圖8 寶島凹陷北部斷階帶斷裂活動(dòng)性分析柱狀圖Fig.8 Fault activity analysis histogram of the northern fault terrace zone in Baodao Sag

圖9 BD15井陵水組包裹體均一溫度分布直方圖Fig.9 Inclusion homogenization temperature distribution histogram of Lingshui Formation in Well BD15

2.4 儲(chǔ)層埋深小、物性好

寶島凹陷北部斷階帶陵三段辮狀河三角洲前緣規(guī)模較大，有利儲(chǔ)層位于三角洲水下分流河道砂體內(nèi)，鉆探成果揭示BD21井陵三段巖石類(lèi)型多樣，細(xì)砂巖、中砂巖、粗砂巖均有發(fā)育，局部含礫，泥巖呈灰色，砂巖為塊狀構(gòu)造，撕裂狀泥巖呈定向排列（圖10）。儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類(lèi)型以粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔為主，由于儲(chǔ)層埋深較小、壓實(shí)作用相對(duì)較弱，顆粒之間表現(xiàn)為點(diǎn)接觸和線(xiàn)接觸（圖11），大部分顆粒間孔隙得以保存。

圖10 BD21井陵三段儲(chǔ)層巖心照片F(xiàn)ig.10 Core photos of the 3rd member of Lingshui Formation in Well BD21

圖11 BD21井陵三段鏡下薄片特征Fig.11 Thin section characteristics of the 3rd member of Lingshui Formation in Well BD21

BD21井陵三段測(cè)井解釋孔隙度為10.0%～14.9%，平均孔隙度為11.5%;滲透率為1.3～12.5mD，平均滲透率為4.2mD（圖12），儲(chǔ)層呈中孔低滲特征。寶島凹陷北部斷階帶陵三段砂巖儲(chǔ)層演化具有“海底以下深埋、緩慢升溫”過(guò)程。首先，機(jī)械壓實(shí)減少了儲(chǔ)層孔隙，早期膠結(jié)作用進(jìn)一步損失部分孔隙，而早期烴類(lèi)充注產(chǎn)生的溶蝕作用在一定程度上改善了孔滲條件，最終形成中孔低滲儲(chǔ)層。鉆探揭示寶島13 區(qū)和寶島19 區(qū)存在晚期高溫CO2充注，形成的大量熱液礦物、碳酸鹽膠結(jié)物和黏土礦物堵塞喉道，降低儲(chǔ)層孔滲條件;而寶島21 區(qū)不存在CO2充注造成的減孔作用，使得該區(qū)陵三段儲(chǔ)層孔滲條件明顯優(yōu)于寶島13 區(qū)和寶島19 區(qū)。

圖12 BD21井陵三段儲(chǔ)層孔滲分布直方圖Fig.12 Porosity and permeability distribution histogram of the 3rd member of Lingshui Formation in Well BD21

2.5 “斷裂+砂體”高效油氣輸導(dǎo)

寶島凹陷北部斷階帶輸導(dǎo)要素主要包括斷裂和骨架砂體兩類(lèi)。深水東區(qū)斷裂比西區(qū)更為發(fā)育，且以伸展型斷裂體系為主，12 號(hào)斷裂控制了北部斷階帶的形成。崖城組成熟烴源巖生成的油氣沿12-1 號(hào)溝源斷裂進(jìn)行縱向運(yùn)移，斷裂在溝通成熟烴源巖的同時(shí)，向上導(dǎo)通了多個(gè)圈閉。油氣在向上運(yùn)移過(guò)程中進(jìn)一步細(xì)分為兩條通道[26-28]，大部分油氣沿12-1 號(hào)斷裂縱向運(yùn)移到陵水組聚集成藏;部分油氣沿陵水組三角洲砂體進(jìn)行橫向運(yùn)移并聚集成藏（圖13）。寶島凹陷北部斷階帶陵水組油氣輸導(dǎo)整體具有“近源、斷—砂階梯型輸導(dǎo)、三角洲儲(chǔ)集、構(gòu)造—巖性圈閉”配置的特征，運(yùn)聚條件優(yōu)越。

圖13 過(guò)BD21井油氣運(yùn)移示意圖（剖面位置見(jiàn)圖1）Fig.13 Schematic diagram of hydrocarbon migration cross Well BD21 (section location is in Fig.1)

2.6 區(qū)域儲(chǔ)蓋組合穩(wěn)定、圈閉保存條件良好

鉆探揭示松南—寶島凹陷蓋層發(fā)育，其中穩(wěn)定分布的蓋層有三亞組—梅山組厚層泥巖、黃流組—鶯歌海組厚層泥巖和樂(lè)東組厚層泥巖[29-30]（圖2），泥巖單層厚度最大在200m 以上，總厚度超過(guò)1000m（圖14）。寶島凹陷古近紀(jì)以來(lái)為發(fā)展型盆地，沉積環(huán)境由分隔陸盆逐漸過(guò)渡到局限海盆和開(kāi)闊海盆，水體逐漸加深，水域逐漸擴(kuò)大，形成了梅山組廣泛分布的區(qū)域性蓋層。寶島凹陷陵三段發(fā)育北西向和北東向的多支扇體沉積，神狐隆起區(qū)物源受12 號(hào)斷裂控制，在寶島凹陷陵三段卸載形成三角洲前緣厚層砂體沉積，與上覆厚層淺?！肷詈Ｏ嗄鄮r形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)蓋組合。該區(qū)域性?xún)?chǔ)蓋組合覆蓋了陵水組—三亞組—梅山組油氣成藏系統(tǒng)內(nèi)油氣源—運(yùn)移—聚集成藏的整個(gè)空間范圍，構(gòu)成了油氣運(yùn)移輸導(dǎo)層的閉合環(huán)，保證油氣在流體勢(shì)梯度控制下沿輸導(dǎo)體系進(jìn)行封閉條件下的運(yùn)移和聚集。

圖14 深水東區(qū)區(qū)域性泥巖蓋層厚度圖Fig.14 Thickness map of regional mudstone cap rock in the eastern deep-water area

3 勘探啟示

3.1 寶島凹陷北部斷階帶成藏地質(zhì)條件優(yōu)越

寶島凹陷北部斷階帶為崖城組成熟烴源巖生成的油氣的有利運(yùn)移指向區(qū)，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、斷裂活動(dòng)性與供烴時(shí)機(jī)匹配，辮狀河三角洲前緣儲(chǔ)集體與溝源斷裂形成垂向+短側(cè)向高效油氣輸導(dǎo)體系，上覆多套區(qū)域蓋層與各成藏要素匹配形成優(yōu)越成藏條件。瓊東南盆地深水東區(qū)前期鉆井主要位于寶島凹陷北部斷階帶西段和神狐隆起。位于神狐隆起的BD15井MDT 測(cè)試CO2含量為97%，證實(shí)寶島凹陷北部12 號(hào)斷裂溝通下部幔源無(wú)機(jī)成因CO2，造成12 號(hào)斷裂以北的神狐隆起普遍存在幔源CO2充注風(fēng)險(xiǎn)。北部斷階帶西段寶島13 圈閉和寶島19 圈閉構(gòu)造位置相對(duì)較低，陵三段埋深在4000m 以上，儲(chǔ)層物性相對(duì)較差，且圈閉類(lèi)型為受復(fù)雜斷層切割的斷塊圈閉，油氣保存條件欠佳，使得北部斷階帶西段含油氣性整體較差。另一方面，北部斷階帶西段2-1 號(hào)斷裂與北部12 號(hào)斷裂直接相連，從BD19井等6 口井測(cè)試情況來(lái)看，其中5 口井測(cè)試CO2含量均高于50%，表明北部斷階帶西段CO2充注風(fēng)險(xiǎn)較高。而B(niǎo)D21井位于寶島凹陷北部12-1 號(hào)斷裂和12 號(hào)斷裂夾持的北部斷階帶，構(gòu)造位置相對(duì)較高，儲(chǔ)層埋深較小，物性相對(duì)較好。流體充注方面，一方面12-1 號(hào)斷裂作為溝源斷裂為圈閉提供充足的油氣供給，另一方面北部斷階帶位于12 號(hào)斷裂下盤(pán)，受12 號(hào)斷裂CO2運(yùn)移影響較小，鉆探印證了寶島21 區(qū)為更有利的油氣充注區(qū)域。

3.2 明確了寶島凹陷北部斷階帶為有利勘探目標(biāo)區(qū)

前期勘探證實(shí)，凹陷斷階帶及斜坡帶已發(fā)現(xiàn)大量規(guī)模油氣藏[31-34]，寶島凹陷北部斷階帶成藏地質(zhì)條件優(yōu)越，為有利勘探區(qū)帶。寶島凹陷發(fā)育崖城組海岸平原煤系烴源巖和淺海烴源巖，烴源巖厚度大，生烴能力強(qiáng)。北部斷階帶東段陵三段沉積時(shí)期主要受12號(hào)斷裂控制，廣泛發(fā)育剝蝕區(qū)，沖蝕凹槽內(nèi)剝蝕物聚集，為沉積物的匯集卸載提供了條件，儲(chǔ)集性能良好的辮狀河三角洲前緣儲(chǔ)集體與上部廣泛發(fā)育的厚層淺海相泥巖形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)蓋組合。12 號(hào)斷裂旋轉(zhuǎn)翹傾形成構(gòu)造—巖性復(fù)合圈閉，儲(chǔ)層與溝源斷裂形成垂向+短側(cè)向的高效輸導(dǎo)體系。在此基礎(chǔ)上建立了北部斷階帶東段成藏模式，即煤系和淺海烴源供烴、斷裂—砂體垂向+短側(cè)向輸導(dǎo)、大型三角洲前緣儲(chǔ)集體聚集成藏。因此，后續(xù)深水東區(qū)勘探方向?qū)⒗^續(xù)尋找近凹斷階帶大型儲(chǔ)集體，勘探部署以陵三段為重點(diǎn)層系，同時(shí)兼顧其他層系。

4 結(jié)論

（1）BD21井實(shí)現(xiàn)了中國(guó)南海在瓊東南盆地深水東區(qū)首次重大勘探突破，打破了寶島—長(zhǎng)昌凹陷的成藏認(rèn)識(shí)制約，實(shí)現(xiàn)了深水油氣勘探的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，對(duì)擴(kuò)大寶島凹陷儲(chǔ)量規(guī)模、盤(pán)活北部斷階帶具有引領(lǐng)意義。

（2）BD21井鉆探證實(shí)寶島凹陷北部斷階帶發(fā)育古近系陵三段辮狀河三角洲沉積砂體，緊鄰下伏崖城組烴源巖，具有典型的近源成藏特征;構(gòu)造演化與供烴時(shí)機(jī)匹配，儲(chǔ)層與溝源斷裂形成垂向+短側(cè)向高效輸導(dǎo)體系，與上覆梅山組區(qū)域蓋層協(xié)同形成大型構(gòu)造—巖性圈閉背景，成藏地質(zhì)條件優(yōu)越。

（3）BD21井的突破證實(shí)深水東區(qū)寶島凹陷北部斷階帶為有利的勘探目標(biāo)區(qū)，陵水組新增天然氣探明+控制地質(zhì)儲(chǔ)量（250～280）×108m3，潛在資源量為1587×108m3。后續(xù)勘探將繼續(xù)圍繞深水東區(qū)尋找近凹斷階帶大型儲(chǔ)集體，推動(dòng)瓊東南盆地深水區(qū)天然氣增儲(chǔ)上產(chǎn)。