南海北部珠江口盆地阳江凹陷油气勘探重要发现与认识

彭光荣 张向涛 许新明 白海军 蔡国富 赵 超 张志伟

（中海石油（中国）有限公司深圳分公司）

0 引言

近年来，大中型油气田接连在南海北部浅水富生烃凹陷获得发现，浅水区域仍然是低油价背景下南海北部油气资源的重要接替区域[1-6]。南海北部浅水区通常是指中国南海地区东经109°以东、水深小于300m的海域，从西往东主要是琼东南盆地北部坳陷和珠江口盆地珠三坳陷与珠一坳陷，为南海主要油气富集区。其中，珠江口盆地珠三坳陷与珠一坳陷具有相似的大地构造背景，但是由于成盆动力和局部构造条件的复杂性，各坳陷内次级凹陷的地质条件各具特色[7-12]。

阳江凹陷为珠江口盆地珠三坳陷北部的一个次级构造单元，是在前寒武系花岗岩为主的基底上发育的新生代陆缘拉张型断陷[13-14]，阳江凹陷历时40年多轮勘探，效果不甚理想，一直未获得商业性突破。2012年回归自营勘探以后，在深入总结以往勘探经验与教训的基础上，开展了针对凹陷生烃潜力评价的多轮科研攻关，明确了该区油气资源潜力，终于在2018年以地质认识的创新带动了沉寂40年的阳江凹陷的突破，实现了阳江凹陷油气勘探的重要发现。本文通过对阳江凹陷东部阳江东凹勘探发现的回顾，旨在为阳江东凹的持续探索、落实规模储量提供重要的依据，同时也对未突破新区的勘探提供借鉴和参考。

1 油气勘探历程及面临的问题

阳江凹陷的油气勘探始于1979年，其北部与海南隆起接壤，南部为阳江低凸起、文昌A洼，西北侧为阳春低凸起，东侧为珠一坳陷恩平凹陷(图1)，海水深80～100m，面积约2300km2，可划分为“两凹一凸起”3个二级构造单元，从西往东分别是阳江西凹、阳江中低凸起和阳江东凹。古近系文昌组、恩平组陆相泥岩是盆地主要的烃源岩层系，文昌组由下而上发育文三段、文二段、文一段，恩平组自下而上发育恩二段、恩一段。新近系珠江组、韩江组、粤海组的海相三角洲及滨岸相砂岩是阳江凹陷主要的勘探开发目的层系[11，14-16]。

图1 阳江凹陷区域位置图Fig.1 Regional location of Yangjiang sag

1.1 油气勘探历程

阳江凹陷40年勘探历程中，主要经历了石油普查勘探、对外合作勘探和自营勘探发现3个阶段。

1.1.1 石油普查勘探阶段（1979—1992年）

根据少量二维地震测线，对阳江凹陷进行初步的地质研究，明确了阳江凹陷的范围和北断南超箕状断陷的整体结构。阳江凹陷沉积中心位于阳江西凹，发育湖相沉积，初步认为烃源岩主要分布在阳江西凹。此阶段以基础地质研究为主，研究区内没有进行任何钻探。

1.1.2 对外合作勘探阶段（1992—2011年）

早期外方公司陆续在阳江凹陷外缘阳春低凸起、阳江低凸起钻探3口井均落空；之后，尝试探索阳江凹陷近源目标，接连钻探5口井均获得地质发现；其中在阳江东凹南部缓坡带及北部陡坡带东、西侧的有利构造部位分别钻探了Y8-1井、Y9-1井和Y7-1井，均有油气显示，但未获得规模储量发现。由于阳江凹陷近源勘探类型单一、勘探迟迟未见成效，外方认为阳江凹陷整体生烃能力有限，不具备继续勘探的价值，正式退出阳江凹陷东部区块，对外合作勘探陷入低谷[17]。

1.1.3 自营勘探发现阶段（2012年至今）

自营勘探早期，没有照搬合作勘探思路简单地在潜力区追加勘探工作量，而是深入总结外方勘探经验与教训，开展基础地质研究。2018年在阳江东凹、恩平西部地区联合部署三维地震资料，开展地质—地球物理联合攻关，系统解剖并评价阳江东凹的洼陷结构与生烃潜力。研究指出阳江东凹的恩平20洼具备富生烃潜力，优选完钻两口井，均见到良好的油气显示并获得工业油流，实现了阳江凹陷油气勘探的重要发现。

1.2 制约油气勘探突破的关键问题

前人研究认为阳江凹陷是始新统文昌组沉积期在伸展拆离作用下，阳江北断裂F1下降盘向南倾滑而形成的北断南超半地堑，阳江东凹与阳江西凹的洼陷结构与伸展构造差异不大[13-14，16，18-20]，阳江东凹西部主要活动期为晚始新世和早渐新世，控制文昌组和恩平组的湖相沉积，勘探潜力最好[16]。对外合作勘探阶段在阳江东凹钻探的3个构造均是背斜圈闭、断背斜圈闭，油气运移汇聚条件皆较有利但尚未获得成功，外方逐渐质疑阳江东凹勘探潜力，也影响了对整个阳江东凹的生烃潜力与勘探方向的评估。

2018年开展阳江、恩平地区联合研究，勘探人员基于对珠江口盆地石油地质的整体解剖，系统梳理了困扰阳江凹陷始终铩羽而归的3个关键问题：一是阳江东凹文昌组烃源岩及生烃能力的认识；二是勘探潜力和勘探方向优选；三是断层侧封与油气成藏的认识。

2 阳江东凹勘探实践

2.1 地质创新认识

2.1.1 深入分析阳江东凹烃源条件，明确凹陷生烃能力

因持续的勘探投入但成效不佳，外方逐渐对阳江凹陷生烃能力提出质疑，认为凹陷周缘发育较大的三角洲或扇三角洲，湖相面积较小、古近系甚至不发育半深湖相沉积。在扎实分析研究区地形地貌条件、细致对比周边已钻井地球化学生物标志化合物特征的基础上，研究发现阳江东凹具备发育半深湖相烃源岩的条件。

物源输入对烃源岩的形成具有明显的控制作用[21]，文昌组沉积时期阳江东凹周缘中小型物源输入背景为烃源岩发育提供了良好的条件。研究显示断陷湖盆在大型物源供给条件下，单位沉积物中有机质比例偏低，有机质被稀释而不利于高丰度聚集；中型物源供给使断陷湖盆具有高有机质生产、低有机质分解和低有机质稀释的特征，有机质富集和保存较为有利，可形成高丰度的烃源岩[21-23]。阳江东凹北部发育阳春凹陷，以阳春低凸起相隔，阳春凹陷可有效阻隔北部古隆起提供的物源。而阳春低凸起为窄长形凸起，宽度约10km，物源输入量有限。东侧恩平15-1古隆起面积较小，物源供应量也有限（图2）。而南部因受阳江低凸起的阻隔，神狐隆起较难直接为阳江东凹输入大型物源。总体来说，阳江东凹文昌组沉积期处于隆洼相间的地貌格局中，缺乏大型物源的输入，从而保证了较大的湖相发育面积和较高丰度的烃源岩有机质聚集。

研究区探井皆未揭示文昌组烃源岩层系，但周边井原油和砂岩抽提烃的地球化学生物标志化合物特征均揭示其存在半深湖相烃源岩。Y9-1井钻遇少量油气层，该井珠江组油层段砂岩抽提烃与恩平凹陷E1-1井所发现原油生物标志化合物和碳同位素特征存在一定的相似性，两个样品均含有丰富的C304-甲基甾烷，并且全油碳同位素值约为-27‰，反映其烃源岩有机质组成及形成环境存在一定的相似性，间接证明阳江东凹同样发育一套半深湖—深湖相优质烃源岩。与E1-1井珠江组原油相比，Y9-1井的C304-甲基甾烷/C29甾烷比值偏低，Ts/Tm比值偏高，说明阳江东凹与恩平17洼相比，烃源岩富藻程度存在一定的差距（图3、图4）。

2.1.2 创新认识洼陷构造—沉积演化差异性，优选潜在富生烃洼陷

富生烃洼陷形成发育具有复杂的构造成因机制，由洼陷结构、构造活动和洼陷演化等三方面综合控制，其中洼陷结构和演化总体表现为定性的宏观控制，而构造活动则可以从定量角度分析评价富生烃洼陷的发育[15，21，24-27]。

阳江凹陷在裂陷期断裂发育，9条一级控洼断裂倾向和发育位置在凹陷内发生了5次南北频繁转换，自西向东发育了阳江33洼、阳江24洼、恩平19洼、恩平20洼、恩平21洼(图1)。在阳江东凹，受控洼断裂活动的影响，各次洼文昌组发育特征不同，具有显著的分割性。

图2 阳江东凹基底古地貌与物源体系图Fig.2 Basement palaeogeomorphology and provenance system in Yangjiang East sag

图3 阳江东凹Y9-1井烃源岩生物标志化合物特征Fig.3 Biomarker characteristics of source rocks in Well Y9-1 of Yangjiang East sag

图4 恩平凹陷E-1井烃源岩生物标志化合物特征Fig.4 Biomarker characteristics of source rocks in Well E-1 of Enping sag

从洼陷结构来看，阳江东凹各个次洼中阳江24洼为早期南断北超、晚期北断南超复式半地堑，恩平19洼为早期南断北超、晚期双断复式半地堑，恩平20洼为双断地堑，恩平21洼为南断北超半地堑。从层序充填来看，阳江24洼和恩平19洼不发育文三段，恩平21洼缺失文一段，恩平20洼文昌组发育最为完整，各次洼均发育恩平组（图5）。

图5 阳江东凹各洼陷演化模式图（剖面位置见图2）Fig.5 Evolution mode of each subsag in Yangjiang East sag(section location shown in Fig.2)

控洼断裂的活动性对古近系沉积充填起明显控制作用，进而控制烃源岩的差异演化。阳江东凹自西向东受控于F1—F8共8条控洼断裂（图1），其中阳江24洼受控于F1断层，恩平19洼受控于F2和F3断层，恩平20洼受控于F4和F5断层，而恩平21洼受F5断层控制。如图6所示，文昌组沉积期恩平20洼（F4、F5）与恩平21洼（F5）的断裂活动性总体要强于其西侧的恩平19洼（F2、F3）及阳江24洼（F1）；但在恩平组沉积期，由于受抬升剥蚀作用，恩平20洼与恩平21洼的北侧控洼断裂（F4）继续活动，南侧控洼断裂（F5、F6）则基本停止活动，该时期阳江东凹的断裂活动性表现出西强东弱的特点。

图6 阳江东凹控洼断裂活动性示意图（断裂位置见图1）Fig.6 Sketch of subsag controlling faulting activity in Yangjiang East sag(fault location shown in Fig.1)

阳江东凹古近系层序受差异洼陷结构和构造活动影响，沉积充填和平面沉积相具有差异演化的特点，半深湖相烃源岩在洼陷间差异分布。阳江东凹发育复式半地堑异迁移型、不对称地堑自迁移型和简单半地堑侧迁移型等3种半深湖相烃源岩分布模式（图7）。阳江24洼和恩平19洼的复式半地堑异迁移型烃源岩具有相间分布、迁移演化的特点，而恩平20洼不对称地堑自迁移型烃源岩具有连片展布、继承性发育的特点，恩平21洼的简单半地堑侧迁移型烃源岩在深洼带持续发育。

图7 阳江东凹古近系烃源岩分布模式（剖面位置见图2）Fig.7 Distribution of Paleogene source rocks in Yangjiang East sag(section location shown in Fig.2)

结合平面上的地震相特征，刻画了文三段—文一段沉积体系和烃源岩分布（图8）。受文昌组沉积早期较强的断裂活动性影响，文三段只分布在恩平20洼和恩平21洼，在东北部和西南部发育辫状河三角洲相沉积，在南部和北部控洼断裂一侧发育半深湖相沉积，面积约36km2。文二段沉积时期，由于裂陷作用较强，物源输入量较小，半深湖在凹陷东部的恩平21洼和恩平20洼连片发育，而阳江24洼的半深湖孤立分布在东西两侧，其中恩平20洼分布面积最大，面积约80km2。文一段沉积时期阳江24洼断裂活动性增强，而恩平21洼发生隆升作用，沉积中心向阳江24洼迁移，在阳江24洼缓坡和西部长轴方向发育较大规模的辫状河三角洲相沉积，半深湖相烃源岩在恩平20洼、阳江24洼连片发育，恩平19洼局部也有少量分布。总体来看，恩平20洼半深湖相烃源岩在垂向叠加和平面分布上最为稳定，在整个文昌组沉积期缓坡三角洲和陡坡扇三角洲分布较为局限，烃源岩分布面积总体比其他洼陷广。

图8 阳江东凹文昌组三级层序平面沉积相图Fig.8 Areal sedimentary facies of the third-order sequence of Wenchang Formation in Yangjiang East sag

在充分利用已完钻井资料、凹陷构造—沉积—烃源演化认识的基础上，对阳江东凹进行资源评价，结果表明阳江东凹烃源岩总生烃量为47.80×108t，以生油为主，生油量为39.91×108t，生气量为9860.61×108m3。阳江东凹油气总远景资源量为3.75×108t，其中石油远景资源量为3.67×108t，天然气远景资源量为100×108m3，其中阳江24洼和恩平20洼的石油远景资源量分别为1.65×108t和1.44×108t，占比分别达45%和42%。

综上所述，研究认为恩平20洼具备潜在的富生烃潜力，表现在两个方面：一是强烈的断裂活动，形成地堑结构，断裂活动最早，持续时间最长；二是发育完整的文昌组且垂向叠加最稳定，半深湖相烃源岩在垂向叠加和平面分布上最为稳定，分布面积广，烃源岩质量受其周缘分散砂体物源输入影响小，推测规模发育高丰度的半深湖相烃源岩。恩平20洼的资源潜力较为可观，是阳江东凹中具备较强勘探潜力的洼陷，具备坚实的开展勘探工作的物质基础。

2.1.3 源—断耦合差异控藏的认识突破，选准突破方向

2.1.3.1 源—断匹配控区带

阳江东凹油源断裂数量较少，主要为控洼断裂及少量次生断裂。但这些油源断层特征差异大，走向变化大、交接关系复杂、分段性强。受新近纪北东东—南西西走向的右旋剪切应力场作用，阳江东凹北部在控洼断层基础上发育一系列雁行式断裂，平面展布特征为3条主干断裂组成的雁列带，其断裂组合构成了恩平20断裂背斜构造带。恩平20断裂背斜构造带烃源岩与油源断裂在空间上匹配关系较好，地球化学模拟其远景资源量达1.41×108t，是阳江东凹勘探突破的首选有利成藏区带（图9）。

图9 阳江东凹文昌组厚度与主要油源断裂叠合图Fig.9 Superimposed map of Wenchang Formation thickness and main oil source faults in Yangjiang East sag

2.1.3.2 断裂分段封堵与输导

F2、F4两条雁行式断裂是恩平20断裂背斜构造带主要的控运断层，两条断裂在不同部位的应力、活动性和断面形态的不同，导致两条断裂具有分段封堵和输导的特征。F4断裂东西方向段属拉张性质，易于油气的垂向输导和运移；F4断裂北西—南东方向段具有张扭性质，易于油气的侧向封堵[24-26]。处于断裂上升盘的珠江组下段—珠海组及F4断裂与F2断裂交接段分别在纵向上和平面上砂砂对接，油气可以穿过断层运移；断面形态方面，F4断裂北西—南东方向段、F2断裂北段断面形态呈波浪状，断面脊发育，相对于断面平直段，更易于油气的汇聚和运移。文昌组生成的油气，在文昌组层面构造脊的控制下运移至F4断裂断面，并顺着断面脊向浅层珠江组运移，在珠江组构造脊的调整下，在有利部位汇聚成藏（图10）。无论从圈闭的有效性方面还是油气运移脊的角度考虑，处在雁行式断裂张扭段的构造圈闭Y10、Y11利于油气汇聚并保存成藏。

图10 恩平20断裂背斜构造带断—脊控藏模式图Fig.10 Fault-ridge controlled reservoir pattern in Enping 20 structural belt of faulted anticline

2.2 勘探配套技术

2.2.1 中深层复杂断块处理技术

阳江东凹中深层地震资料存在信噪比偏低、断面及基底成像质量不清等问题，导致洼陷结构及内幕特征不清晰，一直困扰着洼陷评价和成藏研究的进一步开展[28-29]。通过针对性的处理技术攻关，建立了一套以联合多次波建模衰减和基于断控速度建模叠前深度偏移技术为核心的技术组合，并在此基础上，进一步优化处理参数和处理流程，有效提高了中深层资料的信噪比，以及断层和基底成像效果。其处理成果在洼陷内幕沉积充填特征上更为清晰（图11），为洼陷潜力评价和成藏研究提供了可靠的依据。

图11 针对中深层复杂断块处理效果对比Fig.11 Comparison between the middle and deep layer complex fault block processing results

2.2.2 中浅层“亮点”流体检测技术

近几年在阳江东凹及邻近地区，已有多口钻井在中浅层“亮点”处钻探证实为油层。从统计结果来看，这些已钻遇含油“亮点”普遍具有储层孔隙度高（24%～31%）、含油饱和度高（61%～83%）、油层偏厚（4.6～17.1m）和气油比相对较高（12.3～160.2）等特征。针对这些典型特征开展了岩石物理正演及流体检测[30-32]，其结果指示，恩平、阳江地区含油“亮点”相对水层，普遍呈现更低的流体因子异常、较明显的频率降低，以及Ⅲ类AVO。据此，形成了基于流体因子反演、AVO分析及高分辨率匹配追踪谱分解技术组合而成的流体检测技术，并在阳江东凹恩平20洼有利目标区开展了“亮点”识别与含油气检测的方法应用。

目标区内Y9和Y10为相隔一条断层的两个构造，主力目的层Z1均存在振幅异常，圈闭条件更有利的Y9构造在该层钻探结果为水层，导致此前对Y10构造“亮点”含油性并不看好。然而，流体检测结果显示，二者却呈现完全不同的特征：Y10构造在Z1处具有较明显的流体异常（图12），具有明显的远道（16°～35°部分叠加）振幅增强特征（图13），其振幅异常与构造叠合也更好；时频谱上亦可见Y10构造存在较明显的低频增强（图14），主频率约34Hz，而Y9构造未见这些现象，其水层频率约42Hz。故综合判断认为，Y10构造仍然具备较高的含油概率。

2018年首钻Y10-1井见良好的油气显示并获得中轻质的工业油流，证实了钻前“亮点”检测技术是适用的，预测结果比较可靠。应用该技术对阳江东凹其他目标进行了有效评价，取得了良好的效果。

图12 流体因子反演剖面Fig.12 Inversion profile of fluid factor

图13 分角度道集叠加的振幅属性Fig.13 Amplitude attribute of partial angle gather stacking

图14 地震“亮点”时频谱特征Fig.14 Time-frequency spectrum characteristics of seismic “bright spot”

2.3 Y10油藏成藏模式

恩平20洼文昌组半深湖—深湖相烃源岩生成的油气，沿着控洼断层F4和洼陷内部断层F10向上运移，遇到泥岩盖层之后侧向运移至Y10构造主要目的层韩江组下段、珠江组上段成藏。恩平20洼优质的烃源条件、韩江组下段—珠江组上段适中的砂地比（40.3%～45.6%）形成优越的生储盖组合，叠合良好的源—断匹配运移条件，是Y10构造在新近系获得勘探突破的关键（图9、图10、图15）。

Y10构造的钻探成功进一步证实了恩平20洼为“小而肥”生烃洼陷。Y10构造所在的恩平20断裂背斜构造带具有近源成藏、运移条件优越、储盖组合良好等优势。该带Y11、Y12等多个目标，预测资源量约6000×104m3，勘探潜力巨大。

图15 Y10油田成藏模式图（剖面位置见图9）Fig.15 Hydrocarbon accumulation pattern of Y10 oilfield(section location shown in Fig.9)

3 油气勘探突破的启示

3.1 重视细节、有的放矢，坚定发现大中型油田的信心

阳江东凹油气勘探的重大发现，得益于重视周边已钻井有利细节，在扎实分析探区基础地质条件，并取得一系列创新性认识的前提下，坚定信心，有的放矢，最终实现勘探的重大突破。

阳江凹陷内多口已钻井都发现良好的油气显示，通过精细的老井复查及补充分析化验工作，发现大部分地球化学指纹信息指示阳江东凹发育半深湖相烃源岩，并具备规模生烃能力。结合阳江东凹不同洼陷结构与沉积特征分析，提出3项创新性认识：①文昌组物源主要来自周边低凸起，陡坡扇三角洲规模小，以浅湖、半深湖相沉积为主，半深湖相沉积广泛发育；②洼陷沉积中心自东向西迁移，恩平20洼文昌组层序完整，烃源条件最好；③断裂演化机制研究指出北西向控圈断层具有压扭性，有利于Y9、Y10构造封堵成藏。

基于精细的老井复查与综合地质研究，使得勘探团队坚定了继续探索的信心，打破了前期认识上的束缚，在外方接连失利的陡坡带获得重大突破，开创了阳江东凹勘探新局面。

3.2 强化基础、大胆探索，推动新区勘探进程

在具备进一步勘探基础的新区边缘凹陷，应尽早采集三维地震资料，这是开展洼陷基础研究工作的前提。基础研究工作的核心是确认凹陷是否发育文昌组优质烃源岩；配套基础工作包括洼陷结构，控洼断裂几何学、运动学特征及对沉积充填控制作用，构造变形样式和油气成藏规律等。对基础研究工作结论中具备上钻条件的目标，要大胆择优、分层次探索，推动新区边缘凹陷的勘探进程。

近10年来，南海东部海域在新区投入钻井占比47%，但是新增的探明储量占比达到60%，进一步说明新区凹陷的突破是储量增长的保障。尤其是2018年在新区阳江凹陷获得重大发现，更加坚定了新区边缘凹陷探索的信心。新区未突破凹陷与已证实富生烃凹陷勘探有很大差别，其成藏要素（烃源岩、储层、盖层和有效圈闭）和成藏过程还未清楚，因此，加强新区未突破凹陷的基础研究势在必行，也一定会带来丰厚的经济回报。

3.3 立足价值、集束钻探，落实油气田规模迅速建产

立足价值勘探，坚持以寻找大中型油气田为主线，让新区、新领域、新层系的勘探起到龙头引领作用，是新区勘探能否取得突破的关键所在[33]。一旦在新区有大中型油气田发现，油气往往会成群成带富集，集束钻探能在短时间打开整个地区的勘探局面。坚持大中型油气田战略，是坚持以效益为中心的重要体现。从勘探效益的角度而言，大中型油气田桶油发现成本较低，可以降低勘探整体桶油发现成本。响应国家号召，加大油气勘探力度，坚持大中型油气田战略是实现海洋石油勘探规模和效益并重的高质量发展的根本策略。

大中型油气田具有桶油发现成本低、规模整装、储量动用率高、产能旺盛、经济效益高等优势，不仅能较快推动建产，还能带动周边的滚动挖潜，使增储增产落到实处。

4 认识与结论

阳江凹陷历经“石油普查勘探、对外合作勘探、自营勘探发现”等发展阶段，于 2018年完钻第一口自营探井——Y10-1井，突破了前人“阳江凹陷不具备勘探价值”的悲观认识，DST测试合计产能超1000m3/d；通过集束勘探在恩平20断裂背斜构造带已取得石油探明储量超过3000×104m3，预示着阳江凹陷东部具有广阔的油气勘探前景。

阳江东凹油气勘探实践表明，通过扎实分析探区基础地质条件，明确了该区油气资源潜力，以地质认识的创新带动了阳江东凹的突破，并形成适合该区的中深层复杂断块处理技术、中浅层“亮点”流体检测技术，探索出一条地质创新认识指导实践的勘探之路，开创了阳江东凹勘探新局面。

坚持以寻找大中型油气田作为战略目标，优化勘探项目管理，坚持创新发展理念，坚定不移、真抓实干，做实和扩大储量基础。Y10油田的成功发现，是希望所在，信心所在，也是实现公司发展目标的物质基础所在。