珠江口盆地HZ26-6構造“雙古”領域油氣成藏特點與富集規(guī)律

徐樂意,徐昉昊,牛勝利,熊萬林,李智超

(1.中海石油(中國)有限公司 深圳分公司,廣東 深圳 518054;2.油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室(成都理工大學),成都 610059)

近年來,隨著中國近海海域油氣勘探程度的不斷增高,中淺層探明油氣儲量逐漸下降,勘探對象已經逐漸向深層及非常規(guī)等新領域拓展［1-2］。國內外勘探實踐證明,前古近系是近海海域深層油氣富集的一類儲集體,其勘探潛力巨大［3-6］。從中國近海海域已發(fā)現(xiàn)的前古近系油氣藏的特征來看,大部分都是前古近系與上覆古近系共同構成的復合油氣藏。位于中國南海珠江口盆地的HZ凹陷,目前已在前古近系潛山發(fā)現(xiàn)了豐富的油氣顯示,表明在深層古近系勘探同時轉變勘探思路,“立足富洼,聚焦雙古”的勘探策略是可行的。因此,選擇珠江口盆地最富生烴洼陷——HZ26洼,向前古近系潛山-古近系深層復式油氣藏新領域開展油氣勘探就顯得尤為重要。

1 地質背景

珠江口盆地位于中國南海海域,其前古近系基底在西部由加里東褶皺帶組成,在東部為印支期及燕山期褶皺帶,燕山晚期大規(guī)模的中酸性巖漿活動在基底內留下了分布廣泛的中酸性巖漿巖體。珠江口盆地正是一個在上述基底上發(fā)展起來的新生代被動大陸邊緣盆地,先后經歷了早期的裂陷期和晚期的拗陷期。裂陷期發(fā)育的古近系湖相烴源巖是其主力烴源巖,而拗陷期發(fā)育的三角洲沉積體系自北向南覆蓋了大部分地區(qū),并與下部的生烴層系耦合,具有下陸上海、陸生海儲的石油地質特征［7-9］。

HZ凹陷位于珠江口盆地珠一拗陷中部(圖1-A),東西毗鄰LF凹陷和XJ凹陷,是該盆地已證實的最富烴凹陷之一,可進一步劃分為HZ26洼、HZ21洼等11個洼陷。受不同走向斷裂差異活動的影響,HZ凹陷邊緣具有典型的轉換斷裂強烈活動特征,發(fā)育HZ26、HZ25等多個構造轉換帶(圖1-B)。與此同時,在洼陷之間及凹陷周緣轉換帶位置,前古近系基底地層構造變形強烈,往往形成前古近系基底潛山。

圖1 HZ26-6構造位置及地層綜合柱狀圖Fig.1 Location of HZ26-6 structure and comprehensive stratigraphic histogram(A)珠江口盆地構造單元劃分圖;(B)HZ26-6構造位置圖;(C)1號井綜合柱狀圖

HZ26-6構造位于HZ26洼南部(圖1-B),在HZ26洼油氣向HX低凸起運移的必經之路上。目前該構造首口探井(1號井)在“古近系+前古近系古潛山聯(lián)合勘探新模式”的指導下已于“雙古”領域中發(fā)現(xiàn)了高產優(yōu)質油氣藏,證實了HZ26-6構造“雙古”領域的勘探潛力(圖1-C);但自1號井之后鉆探的評價井效果并不理想,卻又突顯了HZ26-6構造“雙古”領域油氣分布的差異性與復雜性。為解決上述問題,在前人研究的基礎上,結合目前實際的地質、鉆井、測井、地震等資料,通過鑄體薄片鑒定、包裹體均一溫度測定等手段,對HZ26-6構造“雙古”領域油氣成藏條件進行了研究,總結成藏特點,揭示成藏規(guī)律,旨在為下一步油氣勘探指明方向,并為HZ地區(qū)下一個商業(yè)性油田的發(fā)現(xiàn)提供強有力的技術支撐。

2 油氣充注時間與期次

HZ26-6構造“雙古”領域烴類包裹體薄片鏡下觀察結果顯示,古潛山與古近系烴類包裹體巖相學特征較為相似,氣烴包裹體較少,油包裹體和氣-油兩相包裹體較多,且在單偏光下呈現(xiàn)無色、淡黃色及褐色,在熒光下顯示淺藍色。其中,在古潛山中可觀察到發(fā)淺藍色熒光的輕質油痕跡(圖2-A、B),主要捕獲氣-液烴包裹體,在單偏光下為褐色(圖2-C),在熒光下為淺藍色(圖2-D)。而在古近系當中,文昌組粒間孔隙中普遍充填了發(fā)黑色熒光的瀝青(圖3-A、B),恩平組主要捕獲液烴包裹體和氣-液烴包裹體,在單偏光下呈現(xiàn)無色或淡黃色(圖3-C),在熒光下顯示淺藍色(圖3-D)。

圖2 HZ26-6構造1號井前古近系古潛山烴類包裹體顯微特征Fig.2 Microscopic characters of the hydrocarbon inclusions from the HZ26-6 structure of Prepaleogene buried hills(A、C)深度3 670.7 m,單偏光;(B、D)深度3 670.7 m,熒光

圖3 HZ26-6構造1號井古近系烴類包裹體顯微特征Fig.3 Microscopic characters of the hydrocarbon inclusions from the HZ26-6 structure (A)文昌組,深度3 405 m,單偏光;(B)文昌組,深度3 405 m,熒光;(C)恩平組,深度3 305.8 m,單偏光;(D)恩平組,深度3 305.8 m,熒光

HZ26-6構造古潛山鹽水包裹體均一溫度相對最高,介于80～140 ℃,分布間隔最大且主要呈“單峰型”分布,主峰對應的均一溫度為110～130 ℃(圖4-A)。結合埋藏史可知古潛山油氣充注時間持續(xù)較長,自20 Ma B.P.至今均有烴類包裹體被捕獲,油氣充注時間跨度最大,但由于鹽水包裹體均一溫度主峰對應的時間集中在13.8～5.3 Ma B.P.,故該時間段油氣充注規(guī)模最大,為古潛山油氣主力充注期(圖4-D)。

圖4 HZ26-6構造“雙古”領域鹽水包裹體均-溫度分布及油氣充注時間Fig.4 Homogenization temperature distribution and hydrocarbon charging time of brine inclusions in the Prepaleogene-Paleogene field of HZ26-6 structure (A)前古近系潛山鹽水包裹體均一溫度;(B)文昌組鹽水包裹體均一溫度;(C)恩平組鹽水包裹體均一溫度;(D)前古近系潛山油氣充注時間;(E)文昌組油氣充注時間;(F)恩平組油氣充注時間

HZ26-6構造古近系文昌組包裹體均一溫度介于108～127 ℃,主要呈“雙(窄)峰型”分布,其中,前峰對應的溫度范圍為108～111 ℃,而后(主)峰對應的溫度為117～120 ℃(圖4-B)。結合埋藏史可知文昌組油氣充注時間晚于古潛山,自12 Ma B.P.至今均有烴類包裹體被捕獲。鹽水包裹體均一溫度“雙(窄)峰型”的分布顯示其具有兩期主力油氣充注事件,第1期為12 ～10 Ma B.P.,第2期為5.3 ～3 Ma B.P.(圖4-E)。

HZ26-6構造古近系恩平組均一溫度范圍較大,介于92～129 ℃,主要呈典型的“單峰型”分布,峰值處于108～120 ℃(圖4-C)。結合埋藏史可知恩平組油氣充注時間與文昌組較為接近,自14 Ma B.P.至今始終有烴類包裹體被捕獲。此外,不同于文昌組,恩平組油氣包裹體被捕獲的時間較為集中,自7 Ma B.P.至今為烴類包裹體主力捕獲期,對應大規(guī)模油氣充注事件(圖4-F)。

綜上所述,HZ26-6構造“雙古”領域油氣主力充注期主要在13.8 Ma B.P.以來,其中,古潛山主力充注期最早(13.8～5.3 Ma B.P.),恩平組主力充注期最晚(7～0 Ma B.P.),而文昌組主力充注期介于二者之間(12～10 Ma B.P.,5.3～3 Ma B.P.)。對比HZ26-6構造“雙古”領域烴類流體成熟度可知,HZ26-6構造“雙古”領域烴類流體成熟度分布特征與鹽水包裹體主力充注期分布較為相似,烴類流體以天然氣充注次序最晚,瀝青(低熟油脫瀝青產物)成熟度較低,充注時間較早,而正常原油成熟度分布區(qū)間較為廣泛,指示多期原油充注的現(xiàn)象,即HZ26-6構造“雙古”領域在成藏早期均有低熟原油充注。故可將HZ26-6構造“雙古”領域油氣充注期次劃分為3期：第1期油氣充注時間為13.8～10 Ma B.P.,充注的流體主要為低熟原油;第2期油氣充注時間為10～5.3 Ma B.P.,主要為成熟原油大量充注;第3期為成熟原油與天然氣混合充注,并以天然氣充注為主,對應的充注時間為5.3～0 Ma B.P.(圖5)。

圖5 HZ26-6構造“雙古”領域各類型烴類流體充注序列與油氣充注期次劃分Fig.5 The division of the oil-gas charging sequence and periods of various hydrocarbon fluids in the HZ26-6 structure Prepaleogene-Paleogene field

3 油氣成藏關鍵條件

3.1 烴源條件

HZ26洼是中國南海海域珠江口盆地最富的生烴洼陷,該洼陷中文昌組發(fā)育的Ⅱ1腐泥型烴源巖處于低-中等成熟階段(Ro值為0.5%～1.1%,圖6-A、B),品質較好(wTOC為0.37%～6.87%,圖6-C),具有“早期低熟緩慢生油,晚期高熟快速生氣”的特點(圖6-D、E)。

圖6 HZ26洼文昌組烴源巖綜合評價圖Fig.6 Comprehensive evaluation diagram of the source rocks in the Wenchang Formation of HZ26 depression(A)烴源巖有機質類型;(B)烴源巖有機質成熟度;(C)烴源巖有機質豐度;(D)烴源巖生烴量;(E)烴源巖排烴量

3.2 儲層條件

HZ26-6構造儲層主要發(fā)育于前古近系古潛山和古近系文昌組、恩平組。其中,古潛山儲層主要形成于距今47.8 Ma之前,具有“裂縫帶風化疊加改造成儲”的特征,前古近紀早期因受先存斷裂的影響,導致其內部的閃長巖、輝綠巖及花崗巖等巖漿巖體形成了不同程度的裂縫帶(圖7-A),這些發(fā)育程度不同的裂縫帶晚期又在風化作用(圖7-B)、多期流體改造等因素的影響下(圖7-C),逐漸形成了現(xiàn)今的前古近系古潛山儲層。古近系儲層主要形成于距今33.9 Ma之前,整體上具有“轉換帶砂礫巖體規(guī)模成儲”的特征,文昌組、恩平組圍繞轉換帶發(fā)育大型“花朵狀”三角洲體系沉積砂體,圍繞陡坡帶發(fā)育小型“裙邊式”三角洲體系沉積砂體(圖7-D、E),巖性多見砂礫巖,縱向沉積厚,橫向展布大,具備了一定的沉積厚度和儲集規(guī)模。

圖7 HZ26-6構造前古近系古潛山及古近系儲層條件Fig.7 Reservoir conditions of Prepaleogene buried hills and Paleogene in the HZ26-6 structure(A)前古近系先存斷裂分布;(B)風化作用;(C)脈體充填;(D)文昌組沉積相;(E)恩平組沉積相

3.3 輸導條件

輸導條件包括輸導類型和輸導格架,是指油氣在運移過程中所經歷的所有通道,包括斷層、裂縫、砂體、不整合面及其空間組合,其控制著油氣在地下的運移方向、決定著油氣的成藏位置及成藏類型。研究區(qū)輸導類型主要為斷層、裂縫、砂體,由斷縫和斷砂的空間組合構成了研究區(qū)的立體網(wǎng)狀輸導格架。

3.3.1 斷層輸導

前人研究認為,斷層能垂向輸導油氣的關鍵在于其具有一定的活動性,即便是短暫的活化,也能為油氣沿著斷層大規(guī)模垂向運移提供足夠的通道［10-13］。

HZ26-6構造北部的控洼油源斷裂發(fā)育期次較長,自47.8 Ma B.P.至今均有不同程度的發(fā)育生長,其自下而上依次斷穿Tg、T80、T70、T60、T50、T40、T35、T32、T30地震時間界面,是HZ26洼生成的油氣向HZ26-6構造垂向運移的主要通道。通過對HZ26-6構造油源斷裂在油氣三大主力成藏期的短暫活動性進行分析后發(fā)現(xiàn),在油氣主力成藏期,HZ26-6構造油源斷裂均以中段活動速率最高,西段次之,東段相對較低(圖8)。綜上所述,HZ26-6構造油源斷裂在整個油氣成藏期始終以中段為優(yōu)勢運移通道。

圖8 HZ26-6構造油源斷裂主成藏期活動性統(tǒng)計圖Fig.8 Statistical chart of the activity of HZ26-6 structural oil source faults in the main reservoir-forming period

3.3.2 裂縫輸導

裂縫輸導是指裂縫將經油源斷裂垂向運移的油氣側向分流至圈閉內的過程。

HZ26-6構造裂縫體系主要發(fā)育于前古近系,在前古近系頂部形成風化裂縫帶、底部形成內幕裂縫帶(圖7-A)。由于前古近系受風化剝蝕、流體充填等多重因素的作用(圖7-B、C),導致裂縫發(fā)育程度不同,最終造成了前古近系儲集物性的非均質性,進而影響油氣順裂縫側向分流的能力。

3.3.3 砂體輸導

砂體輸導是指沉積砂體可將經油源斷裂垂向運移的油氣橫向運移至圈閉中的過程,主要受沉積砂體儲集物性的控制［8,14-16］。

HZ26-6構造文昌組、恩平組發(fā)育多套沉積砂體,其儲集物性主要受沉積相的控制,總體而言,處于轉換帶扇三角洲沉積相和受凝灰質影響較小的沉積砂體具有較好的儲集物性,可以作為油氣橫向運移的優(yōu)勢通道。

3.3.4 輸導體系耦合關系

HZ26-6構造前古近系古潛山的輸導格架主要由油源斷裂與裂縫組合構成,而文昌組、恩平組輸導格架主要由油源斷裂和沉積砂體組合構成。油氣充注時期,HZ26洼生成的油氣首先可經油源斷裂垂向運移至HZ26-6構造“雙古”領域各層系的接觸處,此后通過裂縫和沉積砂體將油氣橫向運移至圈閉中位于高點位置的儲層中聚集成藏。

總體而言,HZ26-6構造輸導體系主要是由扇三角洲砂體、潛山裂縫體系及油源斷裂組成,整體具有“通源斷裂多期跨層輸導,深縫淺砂側向差異運移”的特點。

4 油氣成藏過程

HZ26-6構造通源斷裂深切HZ26洼主力烴源巖文昌組生烴灶,優(yōu)質烴源巖與斷面、古潛山有效組合,形成大規(guī)模供烴窗口,窗口寬度超過3 km,為油氣進入古潛山及古近系儲層創(chuàng)造了絕佳的源儲對接條件(圖9)。

圖9 HZ26-6構造前古近系古潛山及古近系輸導條件Fig.9 The transportation conditions of Prepaleogene buried hills and the Paleogene in the HZ26-6 structure

HZ26洼內文昌組充斥大規(guī)模超壓現(xiàn)象,為油氣成藏提供了強勢的運移動力。據(jù)三維盆地模擬古流體壓力恢復可知,HZ26洼文昌組在13.8 Ma B.P.便已經形成大規(guī)模超壓,洼陷生烴灶中心壓力系數(shù)最高可至1.5;13.8 Ma B.P.以來,壓力系數(shù)最大增至1.8,油氣運移的動力強勁。

具體而言,13.8 ～5.33 Ma B.P.為低熟油和成熟油的充注時期,最終在古近系及古潛山形成大規(guī)模古油藏;隨著熱演化程度不斷升高,5.33 Ma B.P.至今為第3期天然氣的主力充注期,大量的天然氣隨成熟油遞進式進入儲層,自下而上依次驅替古潛山、文昌組和恩平組的古油藏(圖10),形成4套油氣系統(tǒng)(圖11),即油氣系統(tǒng)1：天然氣優(yōu)先驅替潛山古油藏,形成氣頂;油氣系統(tǒng)2：天然氣沿斷層、砂體等陸續(xù)進入文昌組,驅替其中古油藏,形成氣層;油氣系統(tǒng)3：天然氣進入恩平組,驅替其中古油藏,形成氣層;油氣系統(tǒng)4：恩平組頂部儲層物性相對較差,天然氣運聚量有限,未能充注驅替其中的古油藏,即天然氣最終因運聚量不足而在恩平組頂部停止充注［1-2,17］。

圖10 HZ26-6構造“雙古”領域油氣現(xiàn)今(5.33～0 Ma B.P.)成藏模式圖Fig.10 Oil-gas accumulation process (5.33～0 Ma B.P.) in the HZ26-6 structure Prepaleogene-Paleogene field

圖11 HZ26-6構造油氣遞進式充注模式圖Fig.11 Progressive oil and gas filling pattern of HZ26-6 structure

形成如此油氣分布格局,主要原因有：首先,晚期天然氣會選擇性優(yōu)先進入物性條件好、易于被驅替的古油藏;而早期原油之所以能充滿那些物性條件并不好的儲層,是因為原油充注期的時間跨度較大,原油遞進式緩慢充注,直到充滿。其次,早期原油驅替原來儲層中的水要比晚期天然氣驅替儲層中的原油容易,晚期生成的天然氣充注時間短,加之部分儲層物性差,導致天然氣難以驅替這些儲層中的原油,所以形成了現(xiàn)今HZ26-6構造上油下氣的分布格局(圖10)。

綜上所述,HZ26-6構造雙古領域具有“早油晚氣,寬窗強供;扇加潛山,規(guī)模儲集;斷縫斷砂,高效輸導;遞進充注,整裝成藏”的油氣成藏特點,總體遵循了“油型盆地早油晚氣條件下,寬窗強勢供烴、‘雙古’整裝成藏”的規(guī)律,由此指明了珠江口盆地向深層進軍的油氣勘探新方向,拓寬了油氣并舉的勘探新思路。

5 結 論

a.烴類流體成熟度與包裹體均一溫度分析結果顯示研究區(qū)儲層經歷了3期油氣充注,第1和第2期以低熟-成熟原油大量充注為主,第3期為成熟原油與天然氣混合充注期,并以天然氣充注為主。HZ26-6構造供烴窗口超過3 km,HZ26洼陷中心與HZ26-6構造之間地史期始終存在較大的剩余壓力,運移動力強勁。HZ26-6構造首先表現(xiàn)為“早油晚氣,寬窗強供”的特點。

b.古近系轉換帶扇三角洲優(yōu)質沉積相控制了優(yōu)質儲層的形成規(guī)模,具有典型的“優(yōu)相控優(yōu)儲”的特點,古潛山裂縫風化疊加多期改造控制了風化裂縫帶的成儲規(guī)模。HZ26-6構造表現(xiàn)為“扇加潛山,規(guī)模儲集”的特點。

c.HZ26-6構造“雙古”領域輸導格架主要由油源斷裂、裂縫和沉積砂體組合構成。相對活動性較強的油源斷裂,開啟性良好且發(fā)育的裂縫和處于轉換帶扇三角洲沉積相并受凝灰質影響較小的沉積砂體共同控制了研究區(qū)油氣的優(yōu)勢輸導路徑。HZ26-6構造表現(xiàn)為“斷縫斷砂,高效輸導”特點。

d.HZ26-6構造 “雙古”領域具有多期油氣自下而上遞進式充注的特點,最終形成了現(xiàn)今上油下氣的分布格局。HZ26-6構造表現(xiàn)為“遞進充注,整裝成藏”的特點。

e.HZ26-6構造遵循“油型盆地早油晚氣條件下,寬窗強勢供烴、‘雙古’整裝成藏”的油氣富集規(guī)律,由此指明了珠江口盆地向深層進軍的油氣勘探新方向,拓寬了油氣并舉的勘探新思路。