惠州凹陷HZ21-1构造油气成因来源及有利滚动勘探区预测*

朱 明 施 洋 朱俊章 杨兴业 丁 琳 龙祖烈 秦成岗

（中海石油（中国）有限公司深圳分公司 广东深圳 518054）

惠州凹陷HZ21-1构造油气成因来源及有利滚动勘探区预测*

朱 明 施 洋 朱俊章 杨兴业 丁 琳 龙祖烈 秦成岗

（中海石油（中国）有限公司深圳分公司 广东深圳 518054）

珠江口盆地惠州凹陷HZ21-1构造油气资源丰富，具有多源供烃、多层系含油的特点，油气成因来源有待进一步落实。天然气组分及碳同位素分析表明，该构造的气藏凝析气与油藏溶解气来自同一类烃源岩，其沉积母质以陆源有机质为主。气藏凝析油及油藏原油生物标志物特征分析表明，该构造下中新统珠江组上段高部位气藏凝析油气来源于惠州21洼恩平组及文昌组浅湖—沼泽相烃源岩，珠江组下段—恩平组油藏黑油主要来源于HZ26洼具有明显陆源有机质输入的文昌组半深—深湖相烃源岩，文昌组—古潜山油藏黑油来源于HZ26洼文昌组下段浅—半深湖相烃源岩，HZ21-1构造天然气的成藏早于油藏，凝析油气充注时间在中晚中新世。综合分析认为，HZ21-1构造具有断裂输导、下油上气的成藏模式，珠江组上段岩性尖灭圈闭及古潜山具有较大的滚动勘探潜力。

珠江口盆地；惠州凹陷；油气来源；成藏模式；有利滚动勘探区

惠州凹陷是珠江口盆地重要的油气富集区，总地质资源量20.87×108m3油当量，已探明储量6.03×108m3油当量，勘探潜力巨大［1-2］。1985年在惠州凹陷的南缘发现了HZ21-1构造，经钻探发现了HZ21-1油气田，探明地质储量石油2 262.3×104m3，天然气87.91×108m3（2006年储量套改数据），并于1990年建成投产，为南海东部海域的油气产量突破和持续稳定贡献了力量。HZ21-1构造油气资源从下中新统珠江组至古潜山均有分布，其中珠江组上段K系油层天然气资源丰富，但天然气的成因来源却一直悬而未决。此外，HZ21-1油气田珠江组至潜山原油与惠州凹陷典型的半深—深湖相原油区别明显，其成因来源也有待进一步落实。笔者通过对HZ21-1构造天然气、凝析油以及油藏黑油的细致对比，划分了原油类型，探讨了天然气及原油成因来源，建立了HZ21-1构造的油气成藏模式，预测了HZ21-1构造的油气滚动勘探潜力区，对下一步勘探具有一定的指导意义。

1 区域地质背景

珠江口盆地北依广东省大陆，呈NE—SW向展布，是华南大陆的水下延伸部分，长约800 km，宽约100～300 km，面积26.68×104km2，水深几十米至3 000多米［3］。古新世—始新世，由于印度洋板块和太平洋板块向欧亚板块推进和俯冲速率降低，中国东部陆缘由挤压环境转变为拉张环境，华南陆缘发生裂陷作用；珠江口盆地就是在这一构造背景下于中生代复杂褶皱基底上裂陷而形成的拉张性盆地。渐新世，受南海海底扩张影响，珠江口盆地由裂陷逐渐向坳陷转化，形成典型的“下断上坳”的叠合型盆地（图1）。珠江口盆地以NE向断裂为主，与NWW向断裂共同控制了盆地的隆坳格局，由北至南可划北部隆起带、北部坳陷带、中央隆起带、中部坳陷带、南部隆起带和南部坳陷带6个构造单元［4-5］。

珠一坳陷位于珠江口盆地北部坳陷带，是在刚性基底上断陷而形成的多种类型的半地堑和复式半地堑的组合，古新世裂陷期以陆相沉积为主，其中文昌组在裂陷缓坡一侧以滨浅湖、河流、辫状河三角洲沉积体系为主，在控洼断裂一侧则发育半深—深湖、近岸水下扇、扇三角洲沉积体系；恩平组则以大型的河流—三角洲、滨浅湖、沼泽沉积体系为主，是盆地主要的烃源岩层系（图1）。渐新世—上新世拗陷期以海相沉积为主，其中渐新世为海陆过渡—浅海陆架沉积环境，广泛发育以古珠江为主要供源的三角洲—滨岸沉积体系；中新世—上新世为陆架沉积环境，发育以古珠江及韩江为供源的三角洲—滨岸—浅海陆棚相沉积，其中海相三角洲及滨岸相砂岩是盆地主要的勘探开发目的层系（图1）［4-5］。

惠州凹陷位于珠一坳陷的中部，是南海东部海域富烃凹陷之一。HZ21-1构造位于惠州凹陷的南缘（图2），是一个在基岩隆起背景上的低幅度小型披覆背斜，构造比较完整简单，主要呈NW—SE走向。HZ21-1构造油气资源丰富，从珠江组到古潜山都有大量油气分布，在构造周围30 km范围内已发现8个油田、3个边际油田和3个含油构造。

2 生储盖层及油藏特征

HZ21-1构造文昌组以半深—深湖相为主，有机质丰度高，有机碳含量平均值为2.35%，S1+S2平均值为11.81 mg/g，IH平均值为329 mg/g TOC，干酪根主要为Ⅱ1型，为本区主要烃源岩；恩平组以湖沼相和河流相沉积为主，局部发育煤层，泥岩有机碳含量平均值为1.43%，S1+S2平均值为3.06 mg/g，有机质类型主要为Ⅱ2和Ⅲ型，为本区次要烃源岩［6］。

HZ21-1构造处在凹陷内部一个长期继承性发育的古隆起西翼，古隆起的周缘围绕着HZ26、HZ21和HZ22生烃洼陷。其中，HZ26洼发育文昌组半深—深湖相烃源岩，平均生烃强度2 844.91×104t/km2，油气远景资源量9.62×108t，为已证实的富生烃洼陷；HZ21和HZ22洼文昌组发育浅湖及沼泽相，平均生烃强度分别为1 108.85×104和612.30×104t/km2，油气远景资源量分别为1.89×108和0.58×108t［7］。

HZ21-1构造珠江组和珠海组是主要油气储集层，为滨岸体系碎屑岩沉积，发育的海侵砂岩分布稳定、物性好，油层孔隙度12.8%～16.6%、渗透率68～317.3 mD，气层孔隙度13.4%～15.2%、渗透率32.8～74.6 mD，属于低—中等孔隙度、中等渗透率的储集层；其间发育的分布稳定的区域性海泛泥岩是很好的盖层。HZ21-1构造恩平组主要是三角洲及湖沼相沉积，平均含砂率＞60%；文昌组以浅湖相沉积为主，以泥岩夹粉砂岩、细砂岩为主，具有一定封盖能力。潜山内部岩性较单一，为英安斑岩，由于基岩遭遇较长时间的风化作用，裂缝较发育，具备形成好储层的条件。

图1 珠一坳陷综合地层柱状图（据文献［5］修改）Fig.1 Stratigraphic column of Zhu1 depression（modified from reference［5］）

图2 惠州凹陷HZ21-1构造位置及开发井位Fig.2 Location and developing wells of HZ21-1 structure in Huizhou sag

图3 HZ21-1构造油层分布（剖面位置见图2）Fig.3 Reservoir distribution in HZ21-1 structure（see Fig.2 for location）

HZ21-1构造已钻探多口探井，其中HZ-X-1与HZ-X-2井钻至古潜山（图3），从珠江组至古潜山均有大量油气显示，HZ-X-1井全井段录井有55层共320 m荧光显示，HZ-X-2井全井段录井有38层共243 m荧光显示，共解释出56.5 m的油层。该构造珠江组上段钻遇K08、K22凝析气层，气藏高度分别为52.0和42.5 m；珠江组下段及珠海组顶部共钻遇油层8层，有效厚度68.7 m，平均有效厚度7.9 m，油藏含油高度9.0～23.0 m；而珠海组中部至文昌组多以差油层、油水互层、油水同层为主，油层有9层，厚度1.4～20.0 m，累计厚度83.3 m。HZ21-1构造多为层状边水油气藏和块状底水油藏，各层压力系数均近似等于1，属于正常压力系统。

3 油气成因来源与成藏模式

3.1 天然气成因来源

HZ21-1构造的天然气分为气藏凝析气和油藏溶解气，气藏属于中高含凝析油气藏，凝析油含量247～324 g/m3。气藏凝析气和油藏溶解气均以烃类气体为主，占84.53%～97.66%，平均94.10%，以甲烷为主，其次为乙烷，重烃含量较少；非烃气体以N2和CO2为主，占1.57%～14.24%，平均4.27%（表1）。气藏凝析气的甲烷含量高于油藏溶解气，C2—C5烃类气体含量低于油藏溶解气。气藏凝析气干燥系数（C1/C1～5）为74.52%～79.65%，平均77.72%；油藏溶解气干燥系数为56.44%～81.97%，平均68.46%。碳同位素显示气藏凝析气和油藏溶解气具有相同成因（图4、5），介于油型气和煤成气之间，均来源于陆源有机质。天然气特征表明气藏凝析气和油藏溶解气可能来自同一套烃源层，由于运聚至不同层位导致烃类气体组分产生差异。

表1 HZ21-1构造天然气组分Table 1 Natural gas components in HZ21-1 structure

图4 HZ21-1构造天然气成因划分（底图据文献［8］）Fig.4 Genetic classification of natural gas in HZ21-1 structure（base map after reference［8］）

图5 HZ21-1构造天然气有机质来源判识（底图据文献［9］）Fig.5 Organic matter source identification for natural gas in HZ21-1 structure（base map after reference［9］）

HZ21-1构造天然气中CO2含量变化较大，凝析气CO2含量最低（为1.57%～2.49%），M10油层溶解气CO2含量最高（为8.77%～14.24%），其他油层溶解气CO2含量为1.98%～6.12%（表2）。气藏凝析气与油藏溶解气的CO2碳同位素均为-9.4‰～-15.91‰。前人研究认为，CO2含量超过60%、δ13CCO2大于-8‰时均属幔源无机成因；CO2含量在15%～60%、δ13CCO2在-10‰～-8‰时以无机成因为主；而CO2含量小于15%、δ13CCO2小于-10‰时以有机成因为主［10-12］。据此判断HZ21-1构造CO2属于壳源有机成因，烃源岩在生烃过程中伴生有少量CO2气体。

3.2 原油成因来源

HZ21-1构造的原油包括油藏黑油和气藏凝析油，油藏黑油密度0.79～0.81 g/cm3，凝固点26～30℃，含蜡量14.3%～23.0%，含硫量0.02%～0.27%，胶质+沥青质含量1.36%～3.87%（表2）。黑油组分以饱和烃占优势，含量58.73%～91.46%，平均73.15%；芳烃含量4.42%～19.21%，平均8.30%；油层原始气油比44～178 m3/m3，溶解气含量由深至浅逐渐增大。气藏凝析油的气油比较高，密度相对较低（0.73～0.74 g/cm3），凝固点及蜡、硫、胶质和沥青质含量与油藏黑油相似（表2），凝析油组分中饱和烃散失较严重；芳烃含量0.16%～7.19%，平均3.46%；胶质和沥青质含量平均分别为1.13%和1.06%。

根据HZ21-1构造珠江组至古潜山包括气藏凝析油与油藏黑油在内的共24个原油样品分析结果，发现该构造原油生物标志物特征与珠江口盆地典型的半深—深湖相原油有较大差异，可将这些原油分为4类（图6）。

表2 HZ21-1构造原油物性Table 2 Physical properties of crude oils in HZ21-1 structure

第Ⅰ类原油轻质组分含量高，高碳数正构烷烃含量较少，Pr/Ph值较高（平均5.51），长链三环萜烷系列呈C19为主峰的阶梯状分布，C304-甲基甾烷和T化合物含量低或难于检测，与HZ26洼典型的半深—深湖相原油区别明显［5-6］，HZ21-1构造气藏凝析油均属于这一类原油。通常情况下气藏中凝析油与天然气具有相同来源，因此经常借助凝析油生物标志物特征判断天然气的来源［13-15］。对比发现第Ⅰ类原油与HZ-Y-1井、惠北地区原油生物标志物特征非常相似（图6、7），惠北地区原油已证实来自恩平组浅湖及沼泽相烃源岩［5-6］。结合区域构造位置，认为Ⅰ类原油来自HZ21洼浅湖及沼泽相烃源岩，由此可以确定HZ21-1构造K08、K22层凝析气来自HZ21洼浅湖及沼泽相烃源岩。

图6 HZ21-1构造原油类型及生物标志物特征Fig.6 Crude oil types and biomarkers characteristics in HZ21-1 structure

图7 HZ21-1构造围区原油生物标志物特征Fig.7 Biomarkers characteristics of crude oils in vicinity of HZ21-1 structure

第Ⅱ类原油Pr/Ph值中等（平均2.58），长链三环萜烷系列呈阶梯状分布，同时具有高含量C304-甲基甾烷和T化合物（图6），指示该类原油具有低等水生生物和陆源高等植物的双重贡献。HZ21-1构造珠江组下段L30层至恩平组原油均属于这一类原油，分析认为该类原油来自HZ26洼具有明显陆源有机质供应的半深—深湖相烃源岩。

第Ⅲ类原油Pr/Ph值变化较大（2.72～4.94），生物标志物特征介于第Ⅰ类和第Ⅱ类原油之间，长链三环萜烷系列仍呈阶梯状分布，但C304-甲基甾烷和T化合物含量较第Ⅱ类原油明显下降（图6），呈现出两类原油混源的特征。从平面上看，这种类型原油主要分布在K22层凝析气藏的边缘部位（图8）。

图8 HZ21-1构造K22层原油样品分布Fig.8 Distribution of crude oil samples of K22 layer in HZ21-1 structure

第Ⅳ类原油Pr/Ph值低（2.24～2.45），长链三环萜烷系列异常丰富且呈以C23为主峰的近正态分布，C304-甲基甾烷和T化合物含量高，同时具有高丰度的重排藿烷系列。丰富的重排藿烷可能与高等植物生源、弱氧化环境以及成熟度有关［16-22］，当沉积水体介于深湖与浅湖时，为弱还原—弱氧化环境，低等水生生物可大量发育，同时陆源高等植物也能大量供应。HZ21-1构造中只有文昌组—古潜山发现该类型原油。分析认为，原油成熟度较高也可能是重排藿烷富集的原因之一，推测该类原油来源于HZ26洼文昌组浅湖—半深湖相烃源岩。

HZ21-1油气田发现之初，认为K08、K22层为层状边水凝析气藏，并于2006年初正式投入生产；随着开采程度加深，在K22层射孔较深的气井中产出了黑油，由此怀疑K22底部存在油层。2014年在HZ21-1构造西部钻探了HZ-X-2井，该井K22层MDT泵抽取得油样，但是随后的DST测试又为水。通过生物标志物特征分析发现，生产井中产出的黑油和HZ-X-2井K22层取得的原油均属于第Ⅲ类原油，是气藏凝析油与油藏黑油混合形成。以第Ⅰ类和第Ⅱ类原油分别作为端元油，以混源油比例定量计算的数学模型为理论［23］，对混源油混入比例进行了定量计算，结果指示混源油中第Ⅱ类原油的贡献为40%～55%，表明K22底部存在油藏。该认识推动了HZ-XS-1井的钻探（图8），该井同时钻遇了气油界面和油水界面，证实了HZ21-1构造K22层上气下油的成藏模式。

3.3 成藏时间

如果油藏先于气藏形成，当天然气进入油层中会造成油藏气洗作用。大量实验表明，如果油藏发生气洗，原油中正构烷烃摩尔分数的对数与碳数的近线性关系在低碳数部分会出现拐点［24-28］；而HZ21-1构造油藏原油并没有出现明显的拐点（图9），说明油藏未发生气洗，天然气的成藏时间早于油藏。

沟通HZ21洼烃源岩与HZ21-1构造的断裂系统是由3条主断层桥接形成的断裂带（图1）。分别对这3条断层的活动期进行分析，发现均形成于文昌组沉积期，恩平组沉积期继承性活动，珠海组沉积期活动性减弱，珠江组沉积期基本不活动，到韩江组沉积期再次开始活动，至粤海组活动更为强烈。由此可推测HZ21-1构造凝析油气充注时间在韩江组—粤海组沉积期。

图9 HZ21-1构造原油正构烷烃摩尔分数与碳数关系Fig.9 Correlation between normal alkane concentration and carbon number of crude oils in HZ-X structure

3.4 成藏模式

HZ21-1构造凝析油气来自HZ21洼浅湖及沼泽相烃源岩，原油来自HZ26洼半深—深湖相烃源岩，具有多源供烃的特点。通过油源及成藏时期分析，总结出HZ21-1构造成藏模式为：①韩江组—粤海组沉积期，HZ21-1构造北部断层活动较强，HZ21洼文昌组浅湖及沼泽相烃源岩生成的凝析气沿断裂向上大量运移，在珠江组顶部—韩江组区域性海相泥岩封堵之下，在珠江组上段K22、K08砂体中聚集形成凝析气藏，另有少量凝析气发生侧向运移进入珠江组—恩平组；②HZ26洼文昌组半深—深湖相烃源岩生成的原油沿断裂大规模运移至文昌组—珠江组下段储层中形成油藏，部分原油运移至珠江组上段K22砂体，与凝析气藏混合并形成底部油藏；③HZ26洼文昌组下段浅湖—半深湖相烃源岩生成的原油主要运移至古潜山形成油藏（图10）。

图10 HZ21-1构造油气成藏模式（剖面位置见图2）Fig.10 Hydrocarbon accumulation model in HZ21-1 structure（see Fig.2 for location）

4 有利滚动勘探区预测

HZ21-1构造油藏自投入开采以来，为南海东部海域的油气产量突破和持续稳产贡献了力量，目前该油田产量递减严重，已经进入特高含水期，因此必须要进行有利滚动勘探区预测，寻找新的储量增替以延长老油田生命。

HZ21-1构造开发井原油样品分析及钻探结果证实了珠江组上段K22层为一个上气下油的复合型油气藏，新增原油探明储量约560×104m3（2016年数据），为老油田注入了新的血液。同时，钻探发现K22层的含油范围超出自圈范围，表明HZ21-1构造新近系不仅为构造圈闭，更是一个具有构造背景的岩性圈闭；该构造的西侧斜坡区存在岩性尖灭，具有较大的勘探潜力，是老油田储量增替的重要勘探潜力区之一。

图11 HZ-X-2井古潜山岩性特征（深度：4 454.8 m）Fig.11 Lithologic characteristics of buried hills in Well HZ-X-2（depth：4 454.8 m）

图12 HZ-X-2井古潜山综合柱状图Fig.12 Synthesis column map of buried hill in Well HZ-X-2

HZ21-1构造古潜山以绿灰色英安斑岩为主（图11），岩性复杂、物性变化快，测井解释定量评价难度大，随钻测井呈低电阻的特征，电阻率2～4Ω·m（图12）。井壁心观察发现众多被暗色矿物充填的裂缝（图11），裂缝表面富集黄铁矿。分析认为潜山遭受风化淋滤，铁质矿物增多导致储层导电性增强。从录井数据来看，其气测异常值较大，气全量最高为158 804×10-6，部分含砂岩段有5%的D级荧光显示（图12）。HZ-X-2井文昌组底部至潜山段的裸眼测试已取得油样，其生物标志物特征与潜山井壁心抽提物完全一致，为HZ26洼浅湖—半深湖相烃源岩贡献的原油。该类型原油在珠江口盆地惠西地区的古近系勘探中发现较多［29］，这表明古潜山也具有较大的滚动勘探潜力，下步需要加强储层及成藏机理研究。

5 结论

1）惠州凹陷HZ21-1构造是在基岩隆起上发育起来的披覆背斜，构造稳定且位于多个生烃洼陷之间，从下中新统珠江组至古潜山均有油气分布。HZ21-1构造天然气组分及碳同位素分析表明，气藏凝析气与油藏溶解气来自于同一类烃源岩，介于油型气和煤成气之间，其沉积母质以陆源有机质为主；天然气中的少量CO2属于壳源有机成因，为烃源岩在生烃过程中的伴生气。借助气藏凝析油生物标志物判断，气藏凝析气主要来自HZ21洼浅湖及沼泽相烃源岩。

2）气藏凝析油及油藏原油生物标志物特征分析表明HZ21-1构造存在4类原油：第Ⅰ类原油为气藏凝析油，集中在珠江组上段构造高部位，来源于HZ21洼浅湖及沼泽相烃源岩；第Ⅱ类原油为油藏黑油，分布于HZ21-1构造的珠江组下段—文昌组，来源于HZ26洼有明显陆源有机质输入的文昌组半深湖—深湖相烃源岩；第Ⅲ类原油为第Ⅰ类原油和第Ⅱ类原油的混源油，位于HZ21-1构造珠江组上段K22气藏边缘；第Ⅳ类原油为文昌组—古潜山油藏黑油，来源于HZ26洼文昌组下部浅湖—半深湖相烃源岩。

3）HZ21-1构造油藏原油地化特征分析表明油藏未发生气洗，凝析气藏的成藏时间早于油藏，凝析油气的充注时间为中、晚中新世。综合分析认为，HZ21-1构造具有断裂输导、下油上气的复合型成藏模式。

4）HZ21-1构造西侧斜坡区新近系存在岩性尖灭，具有较大的勘探潜力，是惠州凹陷能够借助构造圈闭探索岩性圈闭的最好靶区。此外，古潜山岩性复杂，测井低电阻是铁质矿物多所致，录井油气显示良好，也具有较大的滚动勘探潜力。

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Hydrocarbon origin and favorable progressive exploration area of HZ21-1 structure in Huizhou sag

ZHU Ming SHI Yang ZHU Junzhang YANG Xingye DING Lin LONG Zulie QIN Chenggang
（Shenzhen Branch of CNOOC Ltd.，Shenzhen，Guangdong518054，China）

HZ21-1 structure in Huizhou sag of Pearl River Mouth basin is rich in both oil and gas resources which are extensively distributed in different formations and have multiple sources，but the hydrocarbon sources remain to be confirmed.Gas composition and carbon isotope analysis indicate that both condensate gas in gas reservoir and solution gas in oil reservoir in HZ21-1 structure are from the same source rocks characterized with dominant terrigenous parent organic matter.Oil biomarkers analysis indicates：condensate oil and gas in gas reservoirs in high part of N1zjUis from shallow lacustrine to swamp source rocks of E2eand E2win HZ21 subsag；black oil in oil reservoirs in N1zjL—E2eis mainly from E2wsemi-deep to deep lacustrine source rocks with significant terrigenous parent organic matters in HZ26 subsag；black oil in E2wancient buried hill is from shallow to semi-deep lacustrine source rocks of E2wL；the forming of gas reservoir is earlier than that of oil reservoir in HZ21-1 structure，and the charging stage of condensate oil and gas is in the Middle-Late Miocene.Integrated analysis indicates that the HZ21-1 structure has the accumulation pattern of fault migration and gas-above and oil-low distribution.The lithologic pinch-out traps in N1zjUand the buried hills have great potential for progressive exploration.

Pearl River Mouth basin；Huizhou sag；hydrocarbon origin；accumulation pattern；favorable progressive exploration area

朱明，施洋，朱俊章，等.惠州凹陷HZ21-1构造油气成因来源及有利滚动勘探区预测［J］.中国海上油气，2017，29（6）：12-22.

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TE122

A

1673-1506（2017）06-0012-11

10.11935/j.issn.1673-1506.2017.06.002

*“十三五”国家科技重大专项“南海东部海域勘探新领域及关键技术（编号：2016ZX05024-004）”部分研究成果。

朱明，男，高级工程师，长期从事油气勘探开发研究工作。地址：广东省深圳市南山区后海滨路（深圳湾段）3168号中海油大厦A座（邮编：518054）。E-mail：zhuming2＠cnooc.com.cn。

2017-04-13改回日期：2017-07-12

（编辑：张喜林）