珠江口盆地阳江凹陷油气重大发现与成藏启示

彭光荣, 朱定伟, 吴 静, 张志伟, 白海军, 蔡国富, 杜晓东

(中海石油(中国)有限公司 深圳分公司, 广东 深圳 518000)

0 引 言

近十年, 珠江口盆地(东部)勘探新区以31%的钻井数量获得了54%的油气储量发现, 为中海石油(中国)有限公司深圳分公司贡献了70%的可动用储量。新区勘探已然成为珠江口盆地(东部)油气勘探的重点领域, 特别是阳江东凹近年来连续发现多个中型油田和含油构造(彭光荣等, 201 9; 田立新等,2020), 在2018～2019 年短短两年时间内将一个沉寂了40 年的勘探新区打造成珠江口盆地(东部)的热点探区, 其勘探启示对其他具有类似地质特征的区域具有一定借鉴意义。

1 区域地质背景与勘探历程

阳江凹陷为珠江口盆地北部坳陷带珠三坳陷的一个次级构造单元, 是在中生代花岗岩为主的基底上发育的新生代陆缘拉张型断陷(鲁宝亮等, 201 1;孙晓猛等, 20 14), 受阳江低凸起分割, 阳江凹陷分为东、西两个次凹(图1), 由于阳江西凹资料有限且勘探程度低, 因此不在本次研究范围之内。阳江东凹北接海南隆起和阳春凸起, 南临阳江低凸起, 东侧为珠一坳陷的恩平凹陷(图1a; 彭光荣等, 20 19), 海水深度为80～100 m, 面积约940 k m2。历经珠琼、南海、东沙等多期构造运动, 形成了复杂的断裂系统, 发育不同走向、不同级别的断裂(李平鲁, 1993 ; 李辉等,2014)。阳江东凹与珠江口盆地(东部)其他凹陷类似,自下而上发育始新统文昌组和恩平组, 渐新统珠海组,中新统珠江组、韩江组、粤海组, 上新统万山组及第四系(图1c; 杨海长等, 201 1; 施和生等, 2 014; 孙晓猛等, 201 4; 刘志峰等, 20 17), 其中, 始新统为断陷沉积, 其上地层为拗陷沉积, 具有典型的“下断上坳”双层结构。始新统文昌组为主力生烃层系, 中新统珠江组和韩江组海相三角洲砂岩与海泛泥岩是主力储盖组合, 是主要成藏层系。

阳江东凹的油气勘探始于20 世纪七十年代末期, 经历了石油普查勘探阶段(1979～1992 年)、对外合作勘探阶段(1992～2011 年)和自营勘探发现阶段(2012 年至今)(彭光荣等, 2019)。在对外合作勘探阶段, 外方先后在阳江东凹南部缓坡带、北部陡坡带西段和东段各钻探了一口井, 虽都有油气显示, 但未获得规模储量发现。外方认为阳江东凹整体生烃能力有限, 不具备继续勘探价值, 遂退出矿区。回归自营勘探以后, 研究人员从已钻井原始资料入手,在蛛丝马迹里探寻油气显示, 并在新采集的连片三维地震资料上, 开展基础石油地质条件研究, 系统评价阳江东凹的洼陷结构与生烃潜力, 并优选恩平20 洼陡坡带的A1 和A2 构造进行钻探, 终于实现了阳江凹陷油气勘探的重大突破。

图1 阳江凹陷及周边构造单元划分与地层年代表Fig.1 Simplified tectonic units and chronostratigraphic chart of the Yangjiang Sag of the Pearl River Mouth Basin

2 油气发现与油气藏特征

A1 和A2 构造位于恩平20 洼陡坡带, 均为控洼断裂F4下降盘、具有滚动背斜背景的断鼻, 构造继承性强, 从始新统恩平组至中新统韩江组均有圈闭发育。

A1-1 井于2018 年10 月钻探, 在韩江组至珠海组见267 m/75 层录井荧光显示, 显示段岩性为中砂岩、细砂岩和泥质粉砂岩。在韩江组下段-珠江组下段测井解析近百米油层, 测试两层主力油层, 日产原油超千方。A1 油田储量主要集中在珠江组上段,其次是韩江组下段, 在珠江组下段也有少量储量分布。A2-1 井于2019 年3 月钻探, 在韩江组至恩平组见到530 m/81 层录井荧光显示, 显示段岩性为粗砂岩、中砂岩、细砂岩和粉砂岩。在韩江组上段-珠海组测井解析近百米油层。

阳江凹陷从恩平组至韩江组均发育储盖组合,以珠江组上段和韩江组下段条件最好, 储量分别占目前已发现储量的47.9%和38.6%, 韩江组上段、珠江组下段、珠海组和恩平组也有少量储量发现(表1)。

阳江东凹目前已发现的油田和含油构造均为典型构造油藏, 为常温常压系统, 压力系数1.009～1.024, 地温梯度为3.85 ℃/100 m。油藏整体埋藏浅, 主力油层韩江组下段-珠江组上段埋深1505～2308 m, 油藏有效厚度整体较小。珠江组上段原油为常规原油, 地面原油密度为0.783～0.922 g/cm3, 平均0.866 g/cm3, 主体为轻质原油; 韩江组下段原油密度略高, 平均为0.905 g/cm3,以中-轻质原油为主。原油黏度为0.38～10.39 m Pa·s,几乎不含蜡, 含硫量普遍低于0.14%。气油比介于4～84.8 m3/m3之间, 体积系数为1.081～1.284(表1)。

表1 阳江凹陷油藏参数统计表Table 1 Statistics of the oil reservoir parameters of the Yangjiang Sag

图2 阳江凹陷东段基底古地貌及物源分区Fig.2 Basement paleogeomorphology and provenance division of the eastern Yangjiang Sag

3 成藏启示

3.1 良好的烃源发育背景是新区突破的前提

古近纪断陷湖盆烃源岩的发育受构造运动、物源区沉积物供给和可容纳空间共同控制。阳江凹陷, 特别是东段的恩平20 洼和恩平21 洼, 具优势的盆山地貌与构造运动的耦合作用, 控制了优质烃源岩的发育。通过对基底古地貌的解剖(图2), 恩平20 洼、恩平21 洼处于洼隆相间的古地貌格局中, 周边发育恩平13 洼、恩平14 洼等多个洼陷, 对外部长期沉积物的输入具有良好的阻隔作用, 只有近洼低隆起提供小型物源供给, 湖盆在文昌组沉积期长期处于欠补偿环境。

阳江东凹与珠江口盆地其他凹陷类似, 受珠琼运动一幕影响(图 1), 断裂异常发育, 洼陷结构受断裂活动强烈控制(叶青等, 20 17; 夏玲燕等,2018)。相比珠三坳陷其他凹陷而言, 阳江东凹基底结构复杂, 凹陷受多条断裂控制, 且活动强度与沉积沉降中心频繁转换, 使各洼陷分割性强, 各洼陷结构和发育地层存在差异(陈少平等, 2015)。

整体而言, 阳江东凹的裂陷作用具有“翘翘板”特点, 即东段(恩平20 洼、恩平21 洼)裂陷作用开始时间早于西段(阳江24 洼、恩平19 洼), 也强于西段;至恩平组沉积晚期裂陷强度逐渐向西迁移, 此时西段裂陷强度大于东段。裂陷作用的迁移导致各洼陷结构和地层发育的差异。文三段沉积期, 为珠琼运动一幕的初始裂陷期, 东段的恩平20 洼、恩平21西洼和恩平21 东洼最先发生裂陷作用, 沉积了厚达1200 m 的文三段(图3d)。文二段沉积期, 裂陷作用增强, 西段的F1、F2和F3断裂开始活动(图1), 但断裂活动强度相对较弱, 且南侧阳江低凸起物源供应充足, 呈“广盆浅水”特征。此时, 恩平20 洼、恩平21 西洼和恩平21 东洼继续沉降, 并且恩平21 东洼北部缓坡带已整体沉降至水下, 与北侧凹陷的水体连通, 呈“广湖深水”的地貌格局(图3c、d)。文一段沉积期, 裂陷作用明显减弱, 受东部岩浆底侵影响, 恩平21 东洼隆升至地表, 未接受沉积, 形成文昌组与恩平组之间大规模的不整合面。此时沉降中心向西迁移,特别是阳江24 洼, 沉积了厚层的文一段(图3a、b)。

裂陷作用的迁移影响文昌组内部三级层序的沉积迁移和烃源岩的差异分布。刘浩冉(2015)、朱红涛等(2016)在陆相断陷湖盆中提出了“自迁移”、“异迁移”层序构型的概念, 为层序构型复杂多样的陆相断陷湖盆或洼陷的层序分析提供了不同的研究思路。阳江凹陷东段恩平20 洼和恩平21 洼文昌组沉积期继承性的半地堑结构决定了其不具有层序迁移特征, 半深湖相烃源岩连片展布、继承性发育, 使其烃源岩条件相比西段的阳江24 洼和恩平19 洼的烃源条件更好。资源量模拟结果表明, 恩平20、21 洼的地质资源量占整个阳江东凹的75%, 为A1、A2等油田和含油构造的发现提供了充足的油源。

恩平21 洼文昌组半深湖相烃源岩得到了钻井验证。A8-1 和A4-1 井均钻遇文昌组烃源岩, 以厚层灰黑色泥岩夹薄层砂砾岩为特征, 有机质类型为Ⅱ1-Ⅰ型。两口井文二段泥岩厚度分别为149 m 和192 m,TOC 为1.6%～3.6%, 平均2.23%; 文三段泥岩厚分别为238 m 和35 m, TOC 为2.6%～3.6%, 平均3.02%。镜质体反射率Ro为0.77%～1.2%, 平均0.98%, 处于成熟生油阶段。文昌组泥岩生物标志化合物中含有高丰度的C304-甲基甾烷, 为珠江口盆地文昌组半深湖相典型的标志化合物, 证实了阳江凹陷文昌组富含藻类, 具有良好的生烃能力。

图3 阳江凹陷各洼陷沉积充填剖面(剖面位置见图1)Fig.3 Typical seismic profiles of depressions in the eastern Yangjiang Sag

3.2 大型海相三角洲提供优质储集条件

大型海相三角洲经过长距离搬运, 砂体分选好,结构成熟度和成分成熟度均较高, 储层物性好, 是大中型油气田的重要储集体(丁琳等, 2016; 张强等,2018; 刘春等, 20 19), 南海东部海域油气储量80%来自古珠江三角洲沉积体系。受古珠江三角洲影响, 阳江凹陷目前已发现油气储量的87%集中在珠江组上段和韩江组下段。

珠江口盆地基底是华南大陆的水下延伸, 自前古近纪以来总体上呈“北高南低”的古地理格局。新近纪古珠江由北向南入海, 由于南海北部地形相对平缓, 古珠江沉积物供应充足, 大量砂体经过长距离搬运进入大陆架, 自北向南发育辫状河三角洲平原、前缘等沉积(图4)。

珠江组沉积晚期, 海平面大规模上升, 古珠江三角洲以加积-退积为特征。阳江凹陷北部主要为三角洲前缘水下分流河道沉积, 南部主要为河口坝沉积(图5)。多期河道砂体垂向上相互叠置, 平面上多个朵叶体相互连接, 形成横向连续稳定分布、物性良好、规模巨大的砂体, 构成了阳江凹陷的主要储集体。储层以细-中粒砂岩为主, 颗粒主要为点接触,磨圆程度为次棱-次圆, 储集空间以原生粒间孔为主; 孔隙度为15.1%～32.2%, 平均值为25.2%; 渗透率21～5770 mD, 平均值为1022 mD, 整体属于中高孔、中-特高渗储层(图6)。

韩江组沉积早期延续了珠江组沉积晚期的沉积特征, 仍为三角洲前缘沉积, 但泥质含量变高, 导致渗透率相对变差。韩江组下段储层以粉砂-细砂岩为主, 孔隙度为13.6%～28.7%, 平均值为23.1%; 渗透率10～2580 m D, 平均值为93 m D, 整体属于中孔、中渗储层。

图4 珠江口盆地珠江组上段沉积相分布Fig.4 Sedimentary facies of the Upper Zhujiang Formation in the Pearl River Mouth Basin

3.3 断裂差异性控制油气富集层系和富集程度差异性

阳江凹陷位于阳江-一统深大走滑断裂带之上,新生代受到珠琼运动、南海运动、白云运动和东沙运动等多期构造事件的影响, 形成了复杂的断裂系统。断裂发育时期、断裂走向、断开层位、应力性质、活动强度等差异明显, 导致不同断裂对油气成藏的控制作用亦存在很大差异。阳江凹陷新近纪油气藏具有典型的断裂差异控藏特征, 主要体现在两个方面: 一是断裂沟通烃源区的能力控制了油气富集层段, 二是控圈断裂侧向封闭性控制了油气富集程度。

3.3.1 断裂沟通烃源区的能力控制油气富集层段

按照断裂发育和活动时期, 阳江凹陷断裂系统可分为裂陷期断裂系统、拗陷期断裂系统和长期活动断裂系统三类。裂陷期断裂系统指在文昌组沉积期或恩平组沉积期开始发育, 并在拗陷期之前停止活动的断裂; 拗陷期断裂系统指拗陷期开始发育的断裂,主要是中中新世珠江组沉积晚期开始发育, 韩江组沉积期和粤海组沉积期继承性活动的断裂; 长期活动断裂系统是裂陷期形成、拗陷期继承性发育的断裂, 主要为控洼边界断裂(图7)。

图5 阳江凹陷珠江组上段(a)和韩江组下段(b)沉积相图(范围见图4)Fig.5 Sedimentary facies of the Upper Zhujiang Formation (a) and the Lower Hanjiang Formation (b) in the eastern Yangjiang Sag

图6 阳江凹陷珠江组上段和韩江组下段储层物性特征Fig.6 Reservoir characteristics of the Zhujiang and Hanjiang Formations in the eastern Yangjiang Sag

油源断裂是沟通深部烃源岩与浅部储层和圈闭的主要通道, 只有沟通烃源岩与圈闭, 且活动时期与生排烃时期匹配的断裂才能成为油源断裂(魏真真等, 20 20)。阳江凹陷垂向输导油气条件最好的是长期活动断裂系统, 包括F4、F5和F11(图7), 能够将油气运移至珠江组和韩江组, A1、A2 和A10 等中型油田或含油构造即是靠此类断裂输导油气(图7)。其次是断至烃源岩或与裂陷期断裂系统共断面的拗陷期断裂系统, 主要包括F15、F18、F20、F21等断裂, 能够将油气运移至珠江组, A 4、A5 和A8 等小型油田或含油构造即是靠此类断裂输导油气。

除了断裂系统的类型对油气垂向输导能力存在影响外, 新近纪沉积微相对断裂垂向输导能力也存在一定影响。对于拗陷期活动性相对较弱的断裂而言,若珠江组上段或韩江组下段偏离水下分流主河道时,地层泥岩含量较高, 则会影响断裂的垂向输导能力,如A6 等构造的油气仅运移至珠江组下段(图5、8)。

图7 阳江凹陷断裂系统与主要构造平面分布Fig.7 Fault system and distribution of traps in the Yangjiang Sag

图8 阳江凹陷油气成藏模式(剖面位置见图7)Fig.8 Hy drocarbon accumulation model in the Yangjiang Sag

3.3.2 控圈断裂侧向封闭性控制油气富集程度

对于断裂圈闭而言, 断裂的侧向封闭性是油气成藏不可缺少的条件(杨志成等, 2 019; 魏真真等,2020)。断裂的应力性质对圈闭侧向封堵能力具有重要影响, 从而影响烃柱高度和富集规模。前人在断层应力性质与侧向封闭能力方面的研究表明: 压应力断层的侧向封闭能力优于张扭应力断层, 张扭应力断层的侧向封闭性能优于拉张应力断层(万天丰等, 2004; 吴智平等, 2010; 王光增, 2017)。阳江凹陷新近纪主要控圈断层均是珠江组沉积晚期受菲律宾海板块向西楔入和台湾造山运动影响发育的 NWNWW 走向断裂, 在现今近S-N 向张性应力场控制下(谢丁等, 2 016), 这些NW-NWW 走向断裂具有张扭性质, 侧向封堵能力较强。实际钻探结果也证实阳江凹陷NW 向断裂具有良好的封堵性能, 例如,A1、A2 和A6 等油田即受NW 向断裂控制, 而A3、A7、A9 等构造的控圈断层为近E-W 向(图7), 尽管油气显示非常丰富, 但油层数量少、油柱高度小。

4 结 论

珠江口盆地阳江凹陷从一个钻井少、勘探程度低的新区转变为勘探热点地区历时仅两年, 新发现油田的主力含油层段韩江组下段和珠江组上段储层物性良好, 以中高孔、中高渗储层为主, 油气产量高。这些油田的发现对珠江口盆地的新区勘探具有重要借鉴意义:

(1) 良好的烃源发育背景是新区突破的前提。对于陆相断陷湖盆而言, 强烈的断陷活动和相对少的物源供给有利于形成广泛分布、叠合连片的半深湖相烃源岩, 为大中型油气田的发现提供充足的油气源。

(2) 大型海相三角洲为大中型油气田提供优质储集条件。受古珠江三角洲影响, 阳江凹陷珠江组和韩江组以三角洲前缘的水下分流河道和河口坝沉积为主, 储层物性良好。

(3) 断裂差异性控制油气富集层系和富集程度的差异性。断裂通源能力控制油气富集层段, 长期活动断裂系统是阳江凹陷最优质的油源断裂, 能够将油气运移至浅层韩江组; 断裂封闭能力控制油气的富集程度, NW 向张扭断裂侧向封堵能力强, 利于油气的大规模富集。