珠一坳陷西江主洼古近系文昌组烃源岩特征及生烃潜力*

丁 亮 郭 刚 郝建荣 王升兰 朱文奇 廖宗宝

(中海油研究总院 北京 100028)

丁亮，郭刚，郝建荣，等.珠一坳陷西江主洼古近系文昌组烃源岩特征及生烃潜力［J］.中国海上油气，2015，27(5)：21-26.

勘探实践表明，珠江口盆地珠一坳陷已发现的油气田主要围绕富生烃凹(洼)陷分布，储量与产量的大幅增长也往往得益于新富生烃凹(洼)陷的发现［1-4］。随着珠一坳陷已证实富生烃凹(洼)陷勘探程度的逐渐提高，油气储量、产量的增长难度不断增大，急需寻找到新的潜在富生烃凹(洼)陷作为油气接替区。珠一坳陷西江主洼已证实具备生油能力［5］，但长期以来该区仅有二维地震测线覆盖，由于该洼紧邻古珠江口，洼陷中浅层砂岩含量超过60%，地震波能量被强烈吸收，因而难以获取中深层有效地震反射信息［6］；此外，洼陷深层反射界面倾角变化大、断裂发育的特点也导致了地质条件的复杂化，使得中深层地震成像质量较差，严重制约了洼陷的烃源岩评价。随着西江主洼新三维地震资料的覆盖，洼陷中深层地震资料的信噪比和分辨率得到了显著提高，具备了开展洼陷烃源岩深入研究的资料条件。

本文围绕西江主洼烃源岩这一核心问题，利用新采集的三维地震资料，从古近系文昌组烃源岩沉积相研究入手，类比邻区已证实的富生烃凹陷，通过对断裂活动速率、沉降速率、地球化学特征以及沉积相-地震相特征等方面的综合分析，借助盆地模拟技术预测了西江主洼的生烃潜力和勘探前景。

1 地质背景

西江主洼位于香港以南约200 km的珠一坳陷西江凹陷内，水深60～100 m，邻区已证实的富生烃凹(洼)陷有惠州凹陷、番禺4洼和恩平凹陷等，与番禺4洼、西江36洼共同组成西江凹陷(图1)。西江主洼面积约1 090 km2，最大埋深7 600 m，是珠一坳陷古近系最大的单一半地堑洼陷。受NE向边界断层控制，西江主洼整体表现为“北断南超，下断上坳”的箕状结构(图2)。

依据洼陷构造特征、沉降特征以及地层厚度变化等，结合珠一坳陷的构造演化背景，西江主洼构造演化阶段可划分为始新世—早渐新世的伸展裂陷阶段、晚渐新世—中中新世的沉降拗陷阶段和晚中新世—第四纪的断块升降阶段，沉积地层自下而上分别为文昌组、恩平组、珠海组、珠江组、韩江组、粤海组至第四系。地震剖面上，T80界面位于钻井标定的T70界面(珠海组底面或恩平组顶面)与T100界面(基底)之间，表现为一个角度不整合界面，具有明显的“上超/下削”不整合接触关系。此外，T80界面上、下波组特征差异较大，呈现显著的两期裂陷特征，对应于洼陷伸展裂陷阶段珠琼运动形成的裂陷Ⅰ、Ⅱ期，沉积了文昌组、恩平组地层(图2)。

图1 西江主洼区域位置Fig.1 Location of Xijiang sag

图2 西江主洼地层分布Fig.2 Stratigraphic distribution of Xijiang sag

依据垂向叠置关系，西江主洼属于“厚文昌、薄恩平”型洼陷，文昌组残留地层厚度最大为2 400 m，恩平组残留地层厚度最大为1 400 m(图3)。文昌组沉积时期，西江主洼是一个相对孤立的湖盆，只在东北部与西江23洼局部相连。恩平组沉积时期，湖盆面积显著扩大，该洼陷沉积中心向西有所迁移。

图3 西江主洼文昌组(a)、恩平组(b)残留地层等厚图Fig.3 Residual isopach map of W enchang(a)and Enping(b)Formation in Xijiang sag

2 烃源岩特征

珠一坳陷多年的勘探实践表明，始新统半深湖—深湖相文昌组是本区最重要的优质烃源岩［7］。目前珠一坳陷已发现的油气田多分布于发育文昌组烃源岩的洼陷周缘，且烃源岩规模越大，周缘油气的发现也越丰富。因此，对西江主洼生烃潜力的研究，确认文昌组是否发育半深湖—深湖相沉积至关重要。

2.1 断裂活动速率及沉降速率特征

始新世—早渐新世伸展裂陷阶段的断裂活动对珠一坳陷古近系烃源岩的形成与分布起到了重要的控制作用，较高的断裂活动速率和沉降速率有利于深湖盆形成。在物源供给不充分时易形成欠补偿沉积环境，有利于半深湖—深湖相优质烃源岩的发育。

珠一坳陷已证实富生烃洼陷的控洼断裂活动速率分析表明，当活动速率大于100 m/Ma时，洼陷能够沉积文昌组半深湖—深湖相［8］。此外，前人对中国近海及东部陆上富生烃凹陷主力烃源岩形成期沉降速率的分析发现，其沉降速率均高于200 m/Ma［9］。

西江主洼控洼断裂的活动性具有中间强、两端弱的特点，断裂主体活动速率大于100 m/Ma，洼陷沉积中心的断裂活动速率超过200 m/Ma，向洼陷两端逐渐减弱至100 m/Ma以下(图4)。盆地模拟结果显示，文昌组沉积时期西江主洼主体沉降速率大于200 m/Ma，洼陷沉积中心沉降速率超过300 m/Ma(图5)。由此可见，西江主洼具有较高的断裂活动速率和沉降速率，在文昌组沉积时期具备形成深湖盆的前提条件，而该时期洼陷又以局部物源为主，因而非常有利于形成半深湖—深湖相细粒沉积。

图4 西江主洼控洼断裂活动速率Fig.4 Fault activity rate of sag-controlled fault in Xijiang sag

图5 西江主洼文昌组沉降速率Fig.5 Sedimentation rate of W enchang Formation in Xijiang sag

2.2 地球化学特征

生物标志化合物分析结果表明，珠一坳陷文昌组半深湖—深湖相优质烃源岩以富含C304-甲基甾烷为主要特征，有机质主要来源于水生低等生物，高等植物输入标志不明显［10-11］。因此，原油中的C304-甲基甾烷与文昌组半深湖—深湖相烃源岩有着成因联系，这就为原油地球化学分析追踪烃源岩提供了线索。

位于西江主洼南部凸起的XJS3井与邻近的番禺4洼之间存在多个构造鞍部阻隔油气运移，且番禺4洼具有显著的“近源环洼”成藏以及油气聚集层位随洼陷距离增大而变浅的特点，而XJS3井所揭示的油层主要位于中深层珠海组，因此可以认为该井所揭示的原油来自北部的西江主洼。该井DST测试油样的油气地球化学指标分析可见较高含量的C304-甲基甾烷，表明原油主要源于文昌组半深湖—深湖相优质烃源岩。此外，该洼陷中心的XJM1井岩样分析也可见一定含量的C304-甲基甾烷(图6)。由此可见，西江主洼原油和岩样中C304-甲基甾烷的发现表明该洼陷文昌组发育一定规模的半深湖—深湖相沉积，并且已大量生烃，所生成的油气可运移到洼陷缓坡并形成聚集。

图6 西江主洼XJS3井、XJM 1井生物标志化合物特征Fig.6 Biomarker characteristics of W ell XJS3 and W ell XJM 1 in Xijiang sag

2.3 地震相-沉积相特征

由于同一盆地相邻或相近的凹(洼)陷在沉积环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积地层。因此，在地球化学研究确定烃源岩存在的基础上，可以根据地震特征识别出优质烃源岩地震相特征，进而综合分析解释转化为沉积相，从而对烃源岩的分布和发育规模进行研究［4，12］。

综合考虑有机相、测井相以及地震相的特征，珠一坳陷已钻井证实的富烃洼陷文昌组具有2种地震相特征，即“弱(反射)—强(反射)—弱(反射)”的三段式特征和“强(反射)—弱(反射)”的两段式特征，分别对应于2种沉积相模式［13-14］。其中，前者以番禺4洼为代表，文昌组沉积早期以冲积扇—扇三角洲—滨浅湖相沉积为主，中期以半深湖—深湖相沉积为主，晚期则主要发育三角洲—滨浅湖，为“全旋回”相模式；后者以陆丰13N洼为代表，文昌组沉积早期以冲积扇—扇三角洲—滨浅湖相沉积为主，而后水体迅速加深，内部发育半深湖—深湖相沉积，为“半旋回”相模式。在这2种模式中，文昌组半深湖—深湖相沉积对应的地震相均表现为低频率、连续、强振幅平行席状地震反射特征。

通过类比分析，西江主洼文昌组呈现出典型的第2种地震相-沉积相模式，具有两分结构，地震相呈现出“强(反射)—弱(反射)”的两段式，并且在文昌组上段可见与番禺4洼等洼陷半深湖—深湖相沉积相同的低频率、连续、强振幅平行席状地震反射特征。具体到地震剖面上，西江主洼北部陡坡带发育具有中高频率、差连续、弱振幅杂乱楔形地震反射特征的扇三角洲沉积，文昌组下段发育具有中频率、中差连续、中弱振幅地震反射特征的滨浅湖相沉积，文昌组上段则发育具有低频率、连续、中强振幅平行席状地震反射特征的半深湖—深湖相沉积(图7)。

图7 西江主洼文昌组地震相-沉积相特征Fig.7 Seism ic-sedimentary facies characteristics of Wenchang Form ation in Xijiang sag

3 烃源岩生烃潜力

通过断裂活动速率、沉降速率、地球化学特征、地震相-沉积相特征等方面的综合分析，认为西江主洼古近纪沉积了文昌组这套重要的烃源岩，发育一定规模的半深湖—深湖相优质烃源岩，面积可达168 km2(图8)。

图8 西江主洼文昌组沉积相图Fig.8 Sedimentary facies of Wenchang Formation in Xijiang sag

尽管西江主洼古今地温梯度(＜3℃/100 m)均比周边洼陷或凹陷低(平均为 3.37℃/100 m)［15］，但西江主洼基底埋深较大(达到约7 600 m)，文昌组整体埋深较邻近的番禺4洼深1 400 m，已达到生烃门限(成熟度Ro=0.7%)对应的4 100 m埋深要求。盆地模拟结果显示，西江主洼文昌组烃源岩目前均处于成熟—高成熟状态(图9)。

参考区域文昌组半深湖—深湖相烃源岩有机质丰度统计结果，即有机碳(TOC)含量为1.24% ～11.43%(中值为3.69%)、热解生烃潜量(S1+S2)为2.01～87.35 mg/g(中值为18.13 mg/g)、氯仿沥青“A”为0.0582% ～0.336 9%(中值为0.256 9%)，有机质类型总体为Ⅰ—Ⅱ1型，假定西江主洼文昌组TOC平均值为2.94%，S1+S2平均值为14.4 mg/g，氯仿沥青“A”平均值为0.225%，氢指数平均值为483.4 mg/g，有机质类型为Ⅱ1型，预测该洼陷生烃量约为60.9亿m3。这表明，西江主洼具有较好的生烃潜力，是一个潜在的富生烃洼陷。

图9 西江主洼文昌组烃源岩成熟度平面分布图Fig.9 Source rocksmaturity of W enchang Formation in Xijiang sag

4 结论

1)断裂活动速率、沉降速率、地球化学特征、沉积相-地震相特征等多方面的综合分析结果显示，西江主洼文昌组发育大规模半深湖—深湖相优质烃源岩。

2)盆地模拟结果显示，西江主洼文昌组处于成熟—高成熟阶段，生烃量较大，是潜在的富生烃洼陷。

3)建议在西江主洼进一步开展油气运聚特征研究，明确油气聚集的有利区带和层位。

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