琼东南盆地BD21井深水区天然气勘探重大突破及意义

郭书生 廖高龙 梁 豪 彭志春 王世越

(中海石油（中国）有限公司湛江分公司)

0 引言

琼东南盆地深水区油气资源丰富[1-4]，是中国深水天然气增储上产的主力区，兼具经济和战略意义[5-7]。目前已在深水西区乐东—陵水凹陷黄流组和莺歌海组发现了超千亿立方米大气田[8-10]，而在深水东区宝岛—长昌凹陷却一直未获突破。前期勘探在宝岛凹陷北部断阶带宝岛13 区和宝岛19 区梅山组、陵水组及崖城组揭示多套气层，发现多个含气构造，但储层埋深大、物性差，且深大断裂沟通下部非烃类气体，多数井钻遇高含CO2储层，深水东区宝岛凹陷勘探方向不明确[11-12]。前人研究认为，位于深水东区的宝岛凹陷具有较好的生烃潜力，具备形成大中型油气藏的地质条件[13-17]，是南海西部万亿立方米大气区战略实施的重点领域。利用宝岛地区三维地震资料，优选风险探井BD21井，2021 年该井成功钻探，实现了深水油气勘探的战略转移，对整个深水东区油气勘探具有重大意义。本文通过系统分析深水东区BD21井的地质成藏条件，在此基础上开展深水东区宝岛凹陷北部断阶带成藏特征分析，从而指导扩大深水东区的储量规模，为带动宝岛凹陷北坡建产提供理论支撑。

1 区域地质背景

宝岛凹陷北部断阶带位于南海北部大陆架琼东南盆地深水区东部，地处琼东南盆地与珠江口盆地结合部，北接神狐隆起，西侧与松涛凸起相连（图1）。宝岛凹陷自下而上主要发育了始新统崖城组陵水组三亚组梅山组黄流组莺歌海组和乐东组（图2），区域内发育多套优质烃源岩，地质成藏条件优越。

图1 宝岛凹陷构造位置图Fig.1 Structural location of Baodao Sag

图2 琼东南盆地宝岛凹陷地层综合柱状图Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of Baodao Sag in Qiongdongnan Basin

图3 琼东南盆地构造演化图（剖面位置见图1）Fig.3 Tectonic evolution profile of Qiongdongnan Basin (section location is in Fig.1)

2 宝岛凹陷北部断阶带成藏条件

2.1 近源成熟烃源供给

琼东南盆地发育3 套潜在烃源岩，即始新统湖泊相泥岩、渐新统崖城组和陵水组海相泥岩及中新统三亚组和梅山组海相泥岩。宝岛21 构造脊紧邻已证实的成熟洼陷，周边崖城组烃源岩生气强度总体大于20×108m3/km2。宝岛凹陷北部断阶带发现的古近系天然气为崖城组高成熟煤型气[20-23]（图4），δ13C1值为-40.6‰～-39.9‰，证实了该区油气运移活跃;从松南—宝岛凹陷崖城组生烃流线叠合生烃强度图来看，BD21井紧邻宝岛凹陷北部生烃中心，为烃类运移的有利指向区（图5）。宝岛凹陷渐新统崖城组陆源海相烃源岩大部分TOC 高于1%，碳质泥岩TOC达2%;有机质类型以Ⅲ型为主，部分为Ⅱ2型，反映宝岛凹陷崖城组烃源条件优越，具备近源成熟烃源供给，勘探潜力巨大。

图4 宝岛凹陷甲烷碳同位素与组分识别天然气成因图版Fig.4 Genetic identification chart of methane carbon isotopes and natural gas components in Baodao Sag

图5 松南—宝岛凹陷崖城组生烃流线叠合生烃强度图Fig.5 Superimposed hydrocarbon generation streamline with hydrocarbon generation intensity of Yacheng Formation in Songnan-Baodao Sag

2.2 发育辫状河三角洲前缘大型储集体

宝岛凹陷陵水组沉积早期为辫状河三角洲沉积体系，物源供给充足[24-25]，通过岩心沉积特征、充填样式结合区域沉积背景分析，主要目的层陵水组三段（陵三段）表现为由低位体系域过渡到高位体系域的沉积过程（图6）。陵水组低位体系域沉积时期BD21井北部沉积边界主要受12 号断裂控制，剥蚀区范围较大，并广泛发育凹槽地貌，为大量物源的会聚和输送提供了有利条件（图6）。沿宝岛凹陷北部断阶带发育大量辫状河三角洲沉积，BD21井所在位置距北部断阶带有一定距离，为辫状河三角洲前缘沉积，储集体平面规模及纵向厚度大。随着海平面逐步上升，海侵体系域和高位体系域沉积时期北部陆架被淹没，大量物源被截留在陆架区，神狐隆起持续暴露剥蚀，12号断裂强烈活动造成BD21井区地势较低，来自神狐隆起的物源继续向宝岛21 构造推进，大量物源在该区卸载形成辫状河三角洲前缘厚层砂体沉积（图7）。BD21井陵三段厚度为415m，钻揭砂体累计厚度为326.5m，单砂体厚度分布在2～38m，大部分单砂体厚度大于10m，且存在砂砾岩沉积，证明陵三段砂体具有相对近源沉积的特点。

图6 BD21 构造陵三段低位体系域沉积时期古地貌图Fig.6 Paleogeomorphic map of lowstand system tract of the 3rd member of Lingshui Formation in BD21 structure

图7 BD21 构造陵三段海侵体系域+高位体系域沉积时期古地貌图Fig.7 Paleogeomorphic map of transgressive system tract+highstand system tract of the 3rd member of Lingshui Formation in BD21 structure

2.3 油气充注阶段断裂活动性弱

与区域构造运动相匹配，宝岛凹陷北部断阶带断裂活动性由崖城组沉积期到梅山组沉积期逐渐减弱并趋于平稳。琼东南盆地地处三大板块交会处，基底断裂发育，构造环境复杂，盆地内主要发育北东向、近东西向和北西向3 组断裂，以北东向断裂和近东西向断裂为主，而北西向的断裂使盆地的构造格局变得复杂化。其中，近东西向的12 号断裂和12-1 号断裂对宝岛凹陷北部断阶带影响最大，控制了该区油气运移和聚集。断裂活动性分析表明，崖城组沉积期12 号断裂、12-1 号断裂及F1 断裂活动性强;陵水组沉积期12 号断裂、12-1 号断裂、F1 断裂及F2 等断裂活动性强，宝岛21 构造旋转翘倾，有利于圈闭形成;三亚组—梅山组沉积期各断裂活动性逐渐减弱;黄流组沉积期至今仅12 号断裂活动，其他断裂停止活动（图8）。结合北部断阶带完钻井包裹体分析（图9），认为宝岛凹陷北部断阶带存在两期油气充注，分别对应三亚组—梅山组沉积期和乐东组沉积期，油气充注阶段断裂活动性弱，为油气保存提供了有利条件。

图8 宝岛凹陷北部断阶带断裂活动性分析柱状图Fig.8 Fault activity analysis histogram of the northern fault terrace zone in Baodao Sag

图9 BD15井陵水组包裹体均一温度分布直方图Fig.9 Inclusion homogenization temperature distribution histogram of Lingshui Formation in Well BD15

2.4 储层埋深小、物性好

宝岛凹陷北部断阶带陵三段辫状河三角洲前缘规模较大，有利储层位于三角洲水下分流河道砂体内，钻探成果揭示BD21井陵三段岩石类型多样，细砂岩、中砂岩、粗砂岩均有发育，局部含砾，泥岩呈灰色，砂岩为块状构造，撕裂状泥岩呈定向排列（图10）。储层储集空间类型以粒间溶孔和粒内溶孔为主，由于储层埋深较小、压实作用相对较弱，颗粒之间表现为点接触和线接触（图11），大部分颗粒间孔隙得以保存。

图10 BD21井陵三段储层岩心照片Fig.10 Core photos of the 3rd member of Lingshui Formation in Well BD21

图11 BD21井陵三段镜下薄片特征Fig.11 Thin section characteristics of the 3rd member of Lingshui Formation in Well BD21

BD21井陵三段测井解释孔隙度为10.0%～14.9%，平均孔隙度为11.5%;渗透率为1.3～12.5mD，平均渗透率为4.2mD（图12），储层呈中孔低渗特征。宝岛凹陷北部断阶带陵三段砂岩储层演化具有“海底以下深埋、缓慢升温”过程。首先，机械压实减少了储层孔隙，早期胶结作用进一步损失部分孔隙，而早期烃类充注产生的溶蚀作用在一定程度上改善了孔渗条件，最终形成中孔低渗储层。钻探揭示宝岛13 区和宝岛19 区存在晚期高温CO2充注，形成的大量热液矿物、碳酸盐胶结物和黏土矿物堵塞喉道，降低储层孔渗条件;而宝岛21 区不存在CO2充注造成的减孔作用，使得该区陵三段储层孔渗条件明显优于宝岛13 区和宝岛19 区。

图12 BD21井陵三段储层孔渗分布直方图Fig.12 Porosity and permeability distribution histogram of the 3rd member of Lingshui Formation in Well BD21

2.5 “断裂+砂体”高效油气输导

宝岛凹陷北部断阶带输导要素主要包括断裂和骨架砂体两类。深水东区断裂比西区更为发育，且以伸展型断裂体系为主，12 号断裂控制了北部断阶带的形成。崖城组成熟烃源岩生成的油气沿12-1 号沟源断裂进行纵向运移，断裂在沟通成熟烃源岩的同时，向上导通了多个圈闭。油气在向上运移过程中进一步细分为两条通道[26-28]，大部分油气沿12-1 号断裂纵向运移到陵水组聚集成藏;部分油气沿陵水组三角洲砂体进行横向运移并聚集成藏（图13）。宝岛凹陷北部断阶带陵水组油气输导整体具有“近源、断—砂阶梯型输导、三角洲储集、构造—岩性圈闭”配置的特征，运聚条件优越。

图13 过BD21井油气运移示意图（剖面位置见图1）Fig.13 Schematic diagram of hydrocarbon migration cross Well BD21 (section location is in Fig.1)

2.6 区域储盖组合稳定、圈闭保存条件良好

钻探揭示松南—宝岛凹陷盖层发育，其中稳定分布的盖层有三亚组—梅山组厚层泥岩、黄流组—莺歌海组厚层泥岩和乐东组厚层泥岩[29-30]（图2），泥岩单层厚度最大在200m 以上，总厚度超过1000m（图14）。宝岛凹陷古近纪以来为发展型盆地，沉积环境由分隔陆盆逐渐过渡到局限海盆和开阔海盆，水体逐渐加深，水域逐渐扩大，形成了梅山组广泛分布的区域性盖层。宝岛凹陷陵三段发育北西向和北东向的多支扇体沉积，神狐隆起区物源受12 号断裂控制，在宝岛凹陷陵三段卸载形成三角洲前缘厚层砂体沉积，与上覆厚层浅海—半深海相泥岩形成优质储盖组合。该区域性储盖组合覆盖了陵水组—三亚组—梅山组油气成藏系统内油气源—运移—聚集成藏的整个空间范围，构成了油气运移输导层的闭合环，保证油气在流体势梯度控制下沿输导体系进行封闭条件下的运移和聚集。

图14 深水东区区域性泥岩盖层厚度图Fig.14 Thickness map of regional mudstone cap rock in the eastern deep-water area

3 勘探启示

3.1 宝岛凹陷北部断阶带成藏地质条件优越

宝岛凹陷北部断阶带为崖城组成熟烃源岩生成的油气的有利运移指向区，构造运动、断裂活动性与供烃时机匹配，辫状河三角洲前缘储集体与沟源断裂形成垂向+短侧向高效油气输导体系，上覆多套区域盖层与各成藏要素匹配形成优越成藏条件。琼东南盆地深水东区前期钻井主要位于宝岛凹陷北部断阶带西段和神狐隆起。位于神狐隆起的BD15井MDT 测试CO2含量为97%，证实宝岛凹陷北部12 号断裂沟通下部幔源无机成因CO2，造成12 号断裂以北的神狐隆起普遍存在幔源CO2充注风险。北部断阶带西段宝岛13 圈闭和宝岛19 圈闭构造位置相对较低，陵三段埋深在4000m 以上，储层物性相对较差，且圈闭类型为受复杂断层切割的断块圈闭，油气保存条件欠佳，使得北部断阶带西段含油气性整体较差。另一方面，北部断阶带西段2-1 号断裂与北部12 号断裂直接相连，从BD19井等6 口井测试情况来看，其中5 口井测试CO2含量均高于50%，表明北部断阶带西段CO2充注风险较高。而BD21井位于宝岛凹陷北部12-1 号断裂和12 号断裂夹持的北部断阶带，构造位置相对较高，储层埋深较小，物性相对较好。流体充注方面，一方面12-1 号断裂作为沟源断裂为圈闭提供充足的油气供给，另一方面北部断阶带位于12 号断裂下盘，受12 号断裂CO2运移影响较小，钻探印证了宝岛21 区为更有利的油气充注区域。

3.2 明确了宝岛凹陷北部断阶带为有利勘探目标区

前期勘探证实，凹陷断阶带及斜坡带已发现大量规模油气藏[31-34]，宝岛凹陷北部断阶带成藏地质条件优越，为有利勘探区带。宝岛凹陷发育崖城组海岸平原煤系烃源岩和浅海烃源岩，烃源岩厚度大，生烃能力强。北部断阶带东段陵三段沉积时期主要受12号断裂控制，广泛发育剥蚀区，冲蚀凹槽内剥蚀物聚集，为沉积物的汇集卸载提供了条件，储集性能良好的辫状河三角洲前缘储集体与上部广泛发育的厚层浅海相泥岩形成优质储盖组合。12 号断裂旋转翘倾形成构造—岩性复合圈闭，储层与沟源断裂形成垂向+短侧向的高效输导体系。在此基础上建立了北部断阶带东段成藏模式，即煤系和浅海烃源供烃、断裂—砂体垂向+短侧向输导、大型三角洲前缘储集体聚集成藏。因此，后续深水东区勘探方向将继续寻找近凹断阶带大型储集体，勘探部署以陵三段为重点层系，同时兼顾其他层系。

4 结论

（1）BD21井实现了中国南海在琼东南盆地深水东区首次重大勘探突破，打破了宝岛—长昌凹陷的成藏认识制约，实现了深水油气勘探的战略转移，对扩大宝岛凹陷储量规模、盘活北部断阶带具有引领意义。

（2）BD21井钻探证实宝岛凹陷北部断阶带发育古近系陵三段辫状河三角洲沉积砂体，紧邻下伏崖城组烃源岩，具有典型的近源成藏特征;构造演化与供烃时机匹配，储层与沟源断裂形成垂向+短侧向高效输导体系，与上覆梅山组区域盖层协同形成大型构造—岩性圈闭背景，成藏地质条件优越。

（3）BD21井的突破证实深水东区宝岛凹陷北部断阶带为有利的勘探目标区，陵水组新增天然气探明+控制地质储量（250～280）×108m3，潜在资源量为1587×108m3。后续勘探将继续围绕深水东区寻找近凹断阶带大型储集体，推动琼东南盆地深水区天然气增储上产。