恩平凹陷含油气系统划分与评价

刘方圆，叶加仁，舒 誉，薛海琴

(1．中国地质大学(武汉)构造与油气资源教育部重点实验室，湖北 武汉430074;2．中海石油(中国)有限公司 深圳分公司，广东广州510240;3．中国地质大学(武汉)江城学院，湖北 武汉430074)

自Dow于1972年在AAPG年会上提出石油系统(oil system)［1］一词以来，经过广大石油地质工作者的努力，含油气系统这一概念及相关理论已成为指导油气勘探的重要依据。恩平凹陷具备良好的油气地质条件，是个已证实的富烃凹陷［2］。凹陷的油气勘探始于1983年，迄今为止共钻探井21口，探明和控制地质储量大于5 000万m3。郭伯举等［3］在对珠江口盆地珠一坳陷含油气系统研究时，将整个恩平凹陷划归为一个已知的含油气系统，但近年油气勘探的快速推进和地质研究的不断深化，揭示恩平凹陷内部存在3个相对独立的次级洼陷，且不同洼陷的勘探程度和油气地质条件等均存在较明显的差别，其含油气系统并不相同。因此，有必要在新资料和新认识的基础上，以洼陷为基本单元，对恩平凹陷的含油气系统进行精细的重新划分和再评价，为油气勘探部署和决策提供更为有效的指导。

1 区域地质背景

恩平凹陷位于我国南海珠江口盆地珠一坳陷西端，东西分别与西江凹陷、珠三坳陷相邻，南北分别与北部断阶带和番禺低隆起相接(图1)，面积约5 000 km2，新生代最大沉积厚度超过8 km，呈北断南超半地堑式结构。与珠一坳陷的其他凹陷一样，恩平凹陷新生代经历了晚白垩世—早渐新世裂陷、晚渐新世—中中新世拗陷以及中中新世以后断块升降3个构造演化阶段，形成下断上坳双层结构和先陆相后海相2种沉积环境［4］。钻井揭示恩平凹陷新生代地层自下而上包括始新统文昌组(WC)、下渐新统恩平组(EP)、上渐新统珠海组(ZH)、下中新统珠江组(ZJ)、中中新统韩江组(HJ)、上中新统粤海组(YH)、上新统万山组(WS)及第四系(Q)。

根据始新统文昌组的分布及结构特征，可将恩平凹陷进一步分为 3个次洼，即 EP17、EP18、EP12［2］(图1)。各洼陷均呈长条形，总体走向 NE－SW，具有典型的“厚文昌、薄恩平”沉积特征。

2 含油气系统基本地质要素

2．1 烃源岩

图1 恩平凹陷构造位置及生烃洼陷划分Fig．1 Regional base map of Enping Sag(top left)and division of hydrocarbon generation sub-sags

与珠江口盆地内其他凹陷类似，在恩平凹陷发育的早期裂陷阶段，洼陷内充填了文昌组、恩平组2套烃源岩系。其中，文昌组中深湖相泥岩为主力烃源岩［5］，分布广，厚度大。EP17洼文昌组中深湖相沉积分布面积最大，为550 km2，最大厚度达3．2 km;EP18洼文昌组展布面积380 km2，最大厚度2．0 km;EP12洼文昌组展布面积360 km2，最大厚度1．6 km。恩平组主要发育冲积扇－河流－湖沼沉积体系和河流三角洲－滨浅湖沉积体系，相对较薄，在EP17洼、EP18洼和 EP12洼最大厚度分别为2．2 km、2．2 km 和600 m。

基于钻井烃源岩岩石热解数据，参照烃源岩评价标准［6］，恩平凹陷文昌组烃源岩为中—好级别(图2(a)、表1)，干酪根类型以Ⅱ1型为主(图2(b))，并达到了中—高成熟演化阶段(Ro＞1．0%);恩平组烃源岩有机质丰度也多为中—好级别(图2(a)、表1)，有机质类型以Ⅱ1—Ⅱ2型为主(图2(b))，部分为Ⅲ型，并含有煤和炭质泥岩，多处于低—中成熟演化阶段(Ro为0．5% ～1．0%)。虽然现有实测数据揭示恩平组烃源岩的有机质丰度高于文昌组，但由于恩平组烃源岩的单层厚度薄，钻井未能钻遇沉积中心的文昌组烃源岩，未能显示出凹陷中心文昌组烃源岩的真正特性。综合珠江口盆地区域类比和恩平凹陷油－岩对比分析(后将述及)结果，始新统文昌组为恩平凹陷的主力烃源岩层系。

图2 恩平凹陷烃源岩评价Fig．2 Evaluation of hydrocarbon source rocks in Enping Sag

表1 恩平凹陷泥岩烃源岩有机质丰度评价Tab．1 Evaluation of organic matter abundance of mudstone source rocks in Enping Sag

2．2 储集层

现有油气勘探成果揭示，恩平凹陷文昌组—珠海组下部是一套陆相沉积，而珠海组上部及以上地层为海陆过渡相和海相沉积。下部的陆相砂岩以长石砂岩、长石岩屑砂岩或岩屑长石砂岩为主，孔隙充填物以杂基为主，而上部的海相砂岩以长石石英砂岩、岩屑石英砂岩为主，孔隙充填物以碳酸盐胶结物为主［7］。恩平凹陷发育有多套储层，现已发现的商业性油层主要分布于珠江组下段和韩江组上段，珠海组为次要含油气层段，恩平组和文昌组为潜在含油气层段［8］。

分层系、分洼陷储层物性统计分析表明(表2、图3)，总体上，新近系储层(韩江组、珠江组)孔隙度与渗透率高于古近系(珠海组、恩平组)储层。17洼新近系储层孔隙度和渗透率分布范围较广，Ⅰ—Ⅴ类储层均有，总体来说Ⅰ—Ⅲ类储层多于Ⅳ、Ⅴ类储层。18洼和12洼勘探程度较低，但已钻探揭示的储层都为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类，且12洼的部分储层渗透率高于17洼与18洼的储层。对于古近系储层，3个洼陷都钻遇有恩平组储层，主要为Ⅲ、Ⅳ类储层。17洼珠海组储层性质较好，为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类储层，18洼没有发现珠海组储层，12洼珠海组储层为Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ类储层。

需要指出的是，由于勘探程度的差异，不同洼陷已揭示的储层数量和类型虽然存在差别，但总体上17洼及其周边新近系储层具有较好的物性，12洼新近系储层优于18洼，古近系珠海组储层17洼优于12洼，且珠海组储层物性优于恩平组储层。

2．3 盖层

图3 恩平凹陷储层孔隙度、渗透率交会图Fig．3 Porosity － permeability crossplot of reservoir in Enping Sag

表2 珠一坳陷砂岩储层分类(据陈长民等，2007)Tab．2 Classification of reservoirs in Zhu I Depression(CHEN Chang-min，et al，2007)

恩平凹陷新近系内部发育4套比较连续、区域稳定分布的海泛泥岩盖层(MFS16．0，MFS17．0，MFS17．8，MFS18．5)，其中以 MFS17．0 和 MFS18．5两套海泛泥岩区域分布最为稳定，且厚度较大，可作为良好的区域性盖层。珠江组下段、恩平组和珠海组泥岩可作为局部盖层，其只在局部洼陷中发育，虽然单层厚度不大，但突破压力较高，质量好，完全有封盖油气层的能力。

2．4 上覆岩层

如前所述，始新统文昌组为恩平凹陷的主力烃源岩层，因此，研究区含油气系统的上覆岩层包括下渐新统恩平组、上渐新统珠海组、下中新统珠江组、中中新统韩江组、上中新统粤海组、上新统万山组及第四系。由钻探及地震解释成果可知，恩平凹陷上覆岩层厚度多大于3 km，同时恩平地区地温梯度较高(3．55℃/100 m)，这对烃源岩的成熟与油气保存起了较好的作用。

3 油气系统成藏作用

3．1 油气生－运－聚过程

3．1．1 油气生成过程 烃类生成是油气运移、聚集及成藏的物质基础，更是油气系统存在的前提条件。在已有钻井的基础上于生烃洼陷中心建立虚拟井(图1)，应用BasinMod盆地模拟软件，选择合理地质模型，在准确恢复地史和热史的基础上，选用代表化学动力学过程的LLNL－Easy%Ro模型和化学动力学模型［9-10］定量恢复了17洼、18洼与12洼烃源岩的热成熟史和生烃史(图4)。并由已钻井的实测值与模拟值对比检验，得出该方法适合于恩平凹陷。

图4 恩平凹陷虚拟井定量模拟结果Fig．4 Quantitative simulation results of virtual well in Enping Sag

模拟结果表明，17洼文昌组烃源岩在下渐新统恩平组沉积早期(约39 Ma)开始进入生烃门限，恩平组沉积晚期(约35 Ma)进入大量生油阶段，渐新统珠海组沉积早期(约32 Ma)进入湿气门限，渐新统珠海组沉积晚期(25 Ma)达干气生成阶段。恩平组烃源岩在渐新统珠海组沉积早期(约30 Ma)进入生烃门限，中新统珠江组沉积时期(19 Ma)进入大量生油阶段，在晚中新世粤海组沉积时期(约10 Ma)进入湿气门限，现今底部处于干气生成阶段，上部仍处于湿气阶段。18洼文昌组烃源岩和恩平组烃源岩在演化过程上与17洼一致。12洼文昌组烃源岩在恩平组沉积晚期(约35 Ma)进入生油门限，珠海组沉积时期(27 Ma)进入大量生油时期，珠江组沉积时期(约17 Ma)进入湿气生成阶段，现今底部处于干气生成阶段，上部处于湿气生成阶段;恩平组烃源岩在中新世早期珠江组沉积时期(22 Ma)进入生油门限，中新世韩江组沉积时期(约16 Ma)进入大量生油阶段，现今底部处于湿气阶段，上部处于生油阶段。

在生烃层位上，文昌组烃源岩的生烃率高于恩平组，同样证实了文昌组是研究区的主要生烃岩系，并且文昌组和恩平组烃源岩的生油强度都大于生气强度。在区域上，17洼的生烃强度大于18洼，12洼相对最小。

3．1．2 油气运移过程 在烃源岩热成熟史和生烃史模拟基础上，选用孔隙饱和度法定量恢复了主要烃源岩层系的排烃历史。模拟结果(图4)揭示，文昌组烃源岩的排烃强度大于恩平组，同样也具有17洼＞18洼＞12洼的规律。17洼主要排烃时间是33～10 Ma，18洼主要排烃时间为28～10 Ma，12洼的主要排烃时间为16～10 Ma。

3．1．3 油气聚集过程 油气运聚是一个极其复杂的地质过程，在地质历史过程中留下痕迹较少。烃类包裹体作为封存在矿物晶穴或裂隙中的原始有机流体，是油气运移聚集过程中的原始记录［11］。油气包裹体的形成时代是反映油气运移充注历史的最好记录，准确进行包裹体的分期是确定成藏期次的关键。17口钻井的储层流体包裹体分析结果表明(图5)，恩平凹陷存在2期油气充注。第一期充注时间为早—中中新世珠江组和韩江组沉积期(21．0～10．8 Ma)，主要发生在下构造层文昌组和恩平组;第二期充注时间为晚中新世粤海组沉积期至今(8．0～0 Ma)，主要发生在上构造层。这与傅宁等［12］学者的研究结果基本一致。

图5 恩平凹陷油气成藏年代分布Fig．5 Hydrocarbon accumulation periods and ages in Enping Sag

由于东沙构造运动的发生，断裂发生强烈活动，压力释放，致使油气沿着有利的通道运移，进入圈闭聚集成藏。因此，东沙运动(10 Ma)为油气运移和充注的关键时期。

3．2 圈闭的形成与配置关系

3．2．1 圈闭形成 圈闭自身的条件、空间位置及形成决定了油气聚集的有效性［13］。恩平凹陷最为发育的圈闭类型是断层控制的构造圈闭，主要集中在新近系珠江组和韩江组层系中，古近系主要发育岩性圈闭，集中于恩平组下部的砂体中。

恩平组下段储层在油气系统形成的关键时刻已经处于中成岩晚期，不利于酸性流体的改造和油气的大量充注，但地处18洼东部的PY2井区，在油气成藏的关键时期埋藏相对较浅，是油气运聚的有利目标区［14］。其他地区成岩强度较高，只能作为天然气勘探的目标。珠海组储层在成藏关键时期压实相对较弱，孔隙渗透条件比较好，是下伏烃源岩层产生酸性流体注入和油气运聚的低势区［15］。

新近系储层在关键时期埋深较浅，是酸性流体注入和油气运聚的低势区，酸性流体的早期注入改善了孔喉连通性，石油的灌注对后期的压实起到承压支撑作用，有利于原生孔隙的保存和次生孔隙的形成，同时，流体的注入可以在一定程度上抑制破坏孔喉连通性的晚期胶结作用［7］。

3．2．2 疏导体系特征 恩平凹陷内生成的油气主要聚集在靠近烃源岩的二级构造带上，油气输导体系以断层型为主，兼有不整合型和砂岩输导型，油气通过这几种类型的输导体系或其组合形成的复合输导体系进行运移［8］。

4 含油气系统的划分与特征

4．1 含油气系统的划分

4．1．1 划分依据 在含油气系统研究中，首先应解决含油气系统的划分问题。由于不同盆地情况不同，因此，含油气系统的划分在不同盆地之间难以形成统一的划分依据［16-17］。本文首先依据生烃灶(次洼)来划分子系统，然后主要基于生油洼陷热动力学(即有效烃源岩层的个数)及油源对比来进一步分析各子系统的组成，并以后者作为研究重点。

如前所述，恩平凹陷主体由17、18和12次洼组成，各次洼均充填有古近系烃源岩，且3个洼陷内烃源岩的分布及生烃是相对独立的(图 1、图 4)［2，18］，据此可将恩平凹陷油气系统划分为17洼、18洼和12洼3个子油气系统(图6)。

图6 恩平凹陷含油气系统平面图Fig．6 Planer distribution of petroleum systems in Enping Sag

恩平凹陷文昌组和恩平组烃源岩的沉积环境与演化历史均存在较大差异，因而，其生产的油气产物具有不同的性质，这为判断油气来源奠定了基础。油源对比分析结果表明，恩平凹陷原油主要可以分为2类(图1):I类原油具有“三高一低”的特征，即高的C304－甲基甾烷、奥利烷和杜松烷与低的C19－C24三环萜烷和伽马蜡烷，Pr/Ph为 1．2～3．0，该类原油主要分布在17洼南部，聚集层位为韩江组至珠海组，主要来自17洼文昌组中深湖相泥岩的贡献。II类原油的特点与I类原油正好相反，为“三低一高”，即低的C304－甲基甾烷、奥利烷和双杜松烷与低的 C19－C24三环萜烷和伽马蜡烷，Pr/Ph约为1．67～1．88，该类原油主要发现于恩平组储层中，但分布比较分散，在17洼中部、18洼周边和12洼周边均有分布，油气来源比较复杂，其中，EP3井发现的原油通过比对认为是17洼文昌组上部浅湖相泥岩和恩平组滨浅湖相泥岩的混合来源。由于缺少18洼文昌组和恩平组源岩的样品，推测地处18洼周边EP13-1和PY2井的原油有来自18洼文昌组上部浅湖相泥岩的贡献。在12洼北侧EP2恩平组原油中发现了来自12洼恩平组烃源岩的贡献，类比推测其也有来自12洼文昌组浅湖相泥岩的贡献。值得注意的是，EP13构造储层中同时存在I类和II类原油，其中I类原油主要发现于EP13-1和EP13-2两口井的韩江组储层中，而II类原油主要存在于EP13-1井珠江组和珠海组储层中。

4．1．2 油气系统命名与划分 采用 Magoon于1992年提出的以有效烃源岩、主要储集岩名称和表示系统可靠性的符号来命名的方案［1］。从现有的资料可以得出，17洼子油气系统发育的烃源岩包括文昌组下部中深湖相泥岩、文昌组上部浅湖相泥岩和恩平组泥岩，涉及的含油构造有EP1、EP3、EP6、EP7、EP8、EP9、EP10、EP11 和 EP12 等，储层包括韩江组、珠江组、珠海组和恩平组砂岩(表3)，其中珠江组和恩平组分别是新近系和古近系的主要储层。因此，可将17洼油气系统细划分出:17洼文昌组—珠江组(!)和17洼恩平组—恩平组(·)含油气系统。同样对于18洼和12洼由已钻构造EP2和PY1及区域类比可以得出，18洼和12洼发育文昌组和恩平组2套烃源岩，恩平组是主要储层，但由于缺少确切的油源对比证据，其含油气系统级别主体为“可能的”，并分别命名为18洼文昌组—恩平组(·)和12洼恩平组—恩平组(!)及12洼文昌组—恩平组(·)油气系统。

4．2 含油气系统特征

目前本区钻探揭示的油气藏主要分布于南部构造带新近系珠江组和韩江组砂岩储层内。油气源对比分析表明，17洼南部珠江组和韩江组内的油气主要来源于17洼文昌组中深湖相的烃源岩。因此，恩平17洼文昌组—珠江组(!)含油气系统是本区最主要的含油气系统。

综合各项研究成果，可编制恩平17洼文昌组—珠江组(!)含油气系统分析图(图7)。17洼文昌组—珠江组(!)含油气系统的烃源岩主要形成于距今49～39 Ma的始新统文昌组暗色泥岩。储集层为恩平组、珠海组、珠江组和韩江组，并以珠江组为主，地质年代距今23．8～16．4 Ma。盖层有恩平组、珠海组、珠江组和韩江组泥岩，其中区域性盖层主要为珠江组和韩江组上段厚层泥岩，地质年代距今16．4～10 Ma;上覆岩层为渐新统恩平组至第四系，地质年代距今39～0 Ma。文昌组烃源岩在35 Ma开始生油，在渐新统珠海组沉积时期进入生油高峰，油气生、排、运、聚的时间为距今29 Ma至今，圈闭形成期主要为恩平组沉积末期至中新统沉积末期，系统的关键时刻为中新世末(10．0 Ma)，随后进入油气藏的保存时期，保存时间为10 Ma至今。纵向上，该含油气系统涉及的主要地质层位为古新统文昌组至中中新统韩江组。平面上，涵盖17洼文昌组烃源岩分布区域，并北至北部边界断层，南至南部构造带南部

边缘，具有广阔的地理分布范围。

表3 恩平凹陷油气聚集统计Tab．3 Statistics of petroleum accumulations in Enping Sag

图7 17洼文昌组—珠江组(!)含油气系统分析Fig．7 Analysis of petroleum systems of WC-ZJ(!)in EP17 subsag

5 含油气系统评价

5．1 含油气系统规模与类型

油气资源评价成果表明，恩平凹陷油气资源丰富，油气资源量逾8×108t，可采储量近2．8×108t，按照Klemme提出的含油气系统规模分类方案［19］，恩平凹陷的含油气系统属于有效的含油气系统。在类型上，恩平凹陷现已探明石油储量超5 000万m3，尚未探明天然气储量，因此，恩平凹陷的油气系统属于石油系统。

比较17洼、18洼和12洼不同子油气系统的规模，显然17洼子油气系统的规模最大，应是恩平凹陷油气勘探的主要对象，该含油气系统为已证实的，目前恩平凹陷已探明的油气储量均处于该含油气系统内，且17洼内文昌组中深湖相烃源岩的展布面积和厚度在3个洼陷中均最大。18洼子含油气系统也具较大的勘探潜力，其文昌组中深湖相烃源岩的展布面积380 km2，最大厚度达2 km，且在EP13-1和PY2井储层中发现了来自18洼文昌组烃源岩来源的油气。

5．2 油气充注能力

对某一特定的含油气系统而言，其在一个区域的油气丰度主要取决于充注量的大小，当该因素足够大时能在系统内运移－捕获阶段提供充足的油气量。应用源岩潜力指数SPI可以半定量地描述一个含油气系统内可捕获的油气总量，也可据此进行含油气系统的比较性研究［20］。由已有钻井实测资料计算得出17洼文昌组烃源岩的SPI约为7．6 t/m2、17洼恩平组烃源岩的SPI约为8．1 t/m2，17洼含油气系统文昌组和恩平组烃源岩的油气充注能力均达到高级级别，显然该含油气系统具有巨大的勘探潜力。18洼文昌组烃源岩的品质与厚度与17洼相差无几，但12洼文昌组烃源岩品质与厚度与17洼相差较多，因此，推测18洼含油气系统的油气充注能力可与17洼系统相媲美，而12洼油气系统的充注能力可能要逊色得多。

5．3 含油气系统效率

油气生成聚集效率(GAE)是评价含油气系统的一个重要指标［1］。通过计算研究区所发现的原始地质储量与有效源岩生成的油气总量的比值得出恩平地区的含油气系统聚集效率为4．045%，总体为中等有效的含油气系统，其中文昌组含油气系统的GAE为4．54%，恩平组油气系统为0%，分别属于中等有效和低效的含油气系统。对不同洼陷而言，其中 17洼、18洼、12洼系统的 GAE分别为6．69%、0%和0%，显然，17洼含油气系统属中等有效系统，而18洼和12洼系统均为低效含油气系统。

6 结论与认识

(1)恩平凹陷具备油气系统形成的良好条件，始新统文昌组中深湖相泥岩为主力烃源岩，下渐新统恩平组湖沼相泥岩为次要烃源岩，珠江组下段和韩江组上段发育有多套储层，新近系内部稳定分布的海泛泥岩为良好的区域性盖层，存在两期油气充注过程。

(2)恩平凹陷发育17洼、18洼和12洼3个相对独立的子含油气系统，各子油气系统又可进一步划分出若干更次一级的含油气系统，其中17洼文昌组—珠江组(!)系统是最重要的含油气系统。

(3)17洼子含油气系统具有规模大、充注能力强及较高的生成聚集效率等特征，是恩平凹陷油气勘探的主要对象。

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