琼东南盆地深水区乐东-陵水凹陷梅山组天然气成藏特征与勘探潜力*

尤 丽 江汝锋 徐守立 詹冶萍 龚 宇 郑 飞 雷 新

(中海石油(中国)有限公司海南分公司 海南海口 570312)

琼东南盆地深水区在中央峡谷已发现陵水17-2、陵水25-1、陵水18-1等大中型气田[1]，证实上新统莺歌海组海底扇与上中新统黄流组浊积水道发育有利成藏组合[2-3]。近年来，上中新统黄流组峡谷水道勘探逐渐趋向饱和、剩余潜力小，上新统莺歌海组运移距离较远、充注强度存在风险，需向深拓展中新统梅山组新层系，拓展深水区勘探新领域。琼东南盆地西区乐东-陵水凹陷围绕中新统梅山组海底扇领域勘探20余年，钻探10余口井，仅在陵水凹陷北坡浅水区获得气层发现，但其规模有限，不具商业开发条件。凹陷带先后钻探的3口井揭示砂岩厚度大、物性好、油气显示活跃，但仅在薄砂岩内发现气层，厚层砂岩均为含气水层或水层，具有“薄层见气、厚砂见水”现象，未规模成藏，研究认为圈闭有效性及天然气富集规律是梅山组规模成藏的关键问题。本文重点开展了深水西区梅山组海底扇沉积体系、岩性圈闭形成与侧封条件、天然气运聚成藏模式的研究，推动了乐东-陵水凹陷首获梅山组海底扇领域规模突破，也进一步明确了下步拓展方向。

1 地质背景

琼东南盆地位于南海北部大陆边缘，具有“多坳多隆”构造格局，自北向南依次分为北部坳陷、中部隆起、中央坳陷、南部隆起四个一级构造单元。其中，水深大于300 m以上的深水区面积为5.3×104km2[4]，主要包括陵南低凸起、松南低凸起、乐东凹陷、陵水凹陷、松南-宝岛凹陷、长昌凹陷等二级构造单元(图1)。琼东南盆地西区乐东-陵水凹陷为已证实的富生烃凹陷[4-5]，其经历了始新—渐新世断陷阶段、早中新世断拗阶段及中中新世—现今拗陷阶段[5]，自下而上依次发育始新统(岭头组)、渐新统(崖城组、陵水组)、中新统(三亚组、梅山组和黄流组)、上新统莺歌海组及第四系。研究区发育始新统中深湖相烃源岩、渐新世崖城组海陆过渡相和半封闭浅海相烃源岩[4,6]。始新统烃源岩于始新世晚期至渐新世早期开始进入成熟阶段，现今基本处于过成熟阶段；崖城组烃源岩发育晚渐新世—早中新世、中中新世至今两大生气高峰，现今基本处于过成熟阶段。中新统梅山组发育大型海底扇砂岩(连片分布、储集条件好)与厚层半深海—深海泥岩，形成储、盖组合[7-8]。

图1 琼东南盆地构造区划与地层充填组合

2 双源汇聚底流改造型海底扇沉积

乐东-陵水凹陷在梅山组时期已全面发育半深海沉积，此时陆架-陆坡体系成熟，沉积坡折之下发育被后期黄流组轴向水道切割的大型重力流海底扇[9-11]。研究表明，北部海南隆起、西部昆嵩隆起是梅山组沉积期的两大物源区[12]。钻井揭示，北部斜坡区以低白钛矿、低石榴石重矿组合为主，具有负铀异常特征，可与北部海南隆起物源区类比；凹陷带以高锆石、高磁铁矿、高白钛矿组合为特征，具正铀异常特征，可与西部昆嵩隆起物源区类比。研究区梅山组分为一段、二段，在各段中识别出低位、海侵及高位体系域，以最大海泛面为界，将各段划分为两个体系域研究单元，分别是下部低位+海侵体系域组合及上部高位体系域，与海平面早期相对较高、随后三期海退的变化相对应，形成四期海底扇沉积。已钻井揭示，梅山组具有两类储集体，分别是低位体系域厚层、箱状海底扇水道沉积的细、粉砂岩与高位体系域薄层、指状的浊积砂，以粉砂岩为主。近物源区的Y35井发育厚层、箱状的水道砂岩，分选性较差且泥岩夹层较薄(图2)。

图2 乐东-陵水凹陷梅山组已钻井对比

梅山组海底扇分布受区域海平面的变化与物源供给所控制。梅二段下低位、海侵体系域沉积期，海平面相对较高，凹陷边缘北部斜坡区扇体相对发育(图3)，钻井揭示为粒度偏细的斜坡扇，凹陷带发育盆底扇；梅二段上高位体系域沉积期为短暂海退背景，沉积中心转移至凹陷带，西物源向凹陷带推进较远，形成盆底扇与远端浊积砂沉积，北部斜坡区因物源供应不足，以浊积砂沉积为主；梅一段下低位、海侵体系域沉积期，由于较长期的海退，西物源海底扇向东推进，可延伸至陵水凹陷，分布范围广；梅一段上高位体系域沉积期，海平面短暂下降，海底扇范围减小，在扇体前端发育浊积砂沉积。已钻井分析表明，近物源区以分选较差的粗—极粗砂岩储集为主，特低孔、中—低孔特征，孔隙度为3.2%～16%；远物源端由于底流改造影响，分选性变好、泥质含量较少、物性变好，以中孔、中渗的物性特征为主，储集空间以原生粒间孔隙为主，孔隙度为6.6%～23.9%，渗透率为0.16～78.7 mD，远端的浊积砂储层孔隙度为4.7%～26%，以中孔为主。综合认为，相对远源的海底扇主水道/分支水道及浊积砂区，由于底流改造与超压保护[13]影响，储层物性优，发育优质储层。

图3 乐东-陵水凹陷梅山组各期沉积体分布

3 相控约束的岩性圈闭侧封机制

在乐东-陵水凹陷梅山组沉积体系研究基础上，在高位域/海侵域地层、海底扇前端和浊积砂区，落实凹陷带梅山组岩性圈闭成群、成带分布。圈闭的落实关键在于顶、底板面，对接水道充填物以及梅山组岩性尖灭线的落实。已钻井显示，梅山组发育多期海侵泥岩，泥岩厚度为20～751 m，已落实梅山组目标区顶板和底板地震同相轴较连续、界面清楚，顶板和底板振幅属性能量均一稳定，预测顶、底板可靠。以单砂体为单元，精细刻画岩性圈闭砂体边界，结合海底扇与水道充填关系，建立了凹陷带深水区未接触水道岩性尖灭型、对接水道泥岩型、与水道内砂岩连通型等3种海底扇岩性圈闭侧封机制(图4)。

图4 乐东-陵水凹陷带梅山组海底扇岩性圈闭侧封类型

1)未接触水道岩性尖灭型圈闭：该类圈闭以自身的岩性尖灭形成有效圈闭，以外扇泥岩和深海泥岩侧封。海底扇前端砂体厚度减薄，预测以砂、泥互层组合为主，有利于岩性圈闭侧封。

2)对接水道泥岩型圈闭：该类圈闭为与水道相关的岩性圈闭，受水道切割改造，以水道内泥岩和深海泥岩侧封，水道内充填的岩性组合与海底扇地层的对接关系是制约圈闭有效性的关键。已钻井证实，峡谷早期水道以富泥地层为主，结合水道沉积微相研究认为，早期水道上游过路不沉积，主要发育局部孤立的滞留砂岩，水道内以泥岩充填为主。

3)与水道内砂岩连通型圈闭：以外扇泥岩和水道壁侧封，区域研究认为，黄流组早期水道中下游发育局部浊积水道砂，高部位尖灭清楚，与峡谷两侧海底扇可能构成连通体，水道内砂岩及水道外砂岩尖灭，共同决定了此类圈闭的有效性。

4 源脊汇聚-裂隙输导-多期充注天然气富集模式

乐东-陵水凹陷发育崖城组海陆过渡相—陆源海相烃源岩，烃源岩有机质类型主要为Ⅲ型、部分Ⅱ2型，以生气为主、少量凝析油[14-15]。崖城组海陆过渡相烃源岩TOC为1.2%～1.8%，陆源海相烃源岩TOC小于1.2%，整体生烃潜力好。乐东-陵水凹陷发育多个Ⅰ类富生烃洼陷，具有多期生烃的特点，主生烃期为晚渐新世—早中新世和中中新世—更新世。已钻井揭示，中新统梅山组天然气甲烷碳同位素约为-37.7‰～-45‰，干燥系数为0.95～0.96，属于煤型气，相比上新统莺歌海组、上中新统黄流组天然气成熟度更高。梅山组海底扇岩性圈闭正下方烃源岩生气强度大于20×108m3/km2，烃源条件优越。

乐东-陵水凹陷崖城组烃源岩普遍发育地层超压，压力系数大于2.2，为深部天然气穿越上覆陵水组、三亚组厚层泥岩，向梅山组、黄流组及莺歌海组垂向运移提供了强大的动力。崖城组烃源岩内发育多个大型构造脊，构造脊上方已发现多个大、中型气田，揭示天然气的富集与源内构造脊密切相关。成熟天然气通过烃源岩内部构造脊汇聚，再通过沟源断裂或沿深部超压驱动下形成的垂向裂隙带向上运移(图5)，在梅山组大型海底扇汇聚，沿大型海底扇砂体侧向运移，在高部位聚集成藏。综合分析认为，梅山组具有“源内大型构造脊汇聚、沟源断裂/裂隙带垂向+砂岩侧向输导，有效圈闭控富集”成藏模式(图6)，存在“近源垂向运聚”和“近源垂向运移+砂岩侧向远端高部位汇聚”2种优质成藏组合。崖城组烃源岩内部构造脊是天然气富集的主控因素，其具有大规模汇聚烃源岩内的成熟天然气作用，沟源断裂、裂隙带与大型海底扇砂体组成了优势输导体系，天然气沿沟源断裂和裂隙带垂向运移，在梅山组大型海底扇连片砂岩中发生侧向输导，在岩性体高部位圈闭汇聚成藏，圈闭有效性控制了天然气的富集程度。

图5 过乐东-陵水凹陷带梅山组海底扇目标运移剖面(剖面位置见图1)

图6 乐东-陵水凹陷带梅山组区域成藏模式(剖面位置见图1)

梅山组储层包裹体特征揭示了多期天然气充注特点，充注时间为3.9～3.2 Ma、0.9～0.4 Ma，主成藏期为上新世—更新世。梅山组相比黄流组更靠近烃源岩，且位于黄流组气田天然气运移路径之上，充注强度更大、成藏概率更高。乐东-陵水凹陷梅山组海底扇有利岩性圈闭位于源内大型构造脊上方，发育沟源断裂或裂隙带，烃源运移条件优越。

5 天然气勘探潜力

在梅山组海底扇沉积体系与圈闭侧封机制研究基础上，识别出海底扇前端和远端浊积砂区发育多个有利岩性圈闭，潜在天然气资源量大，主要分布于乐东-陵水凹陷带和陵水凹陷北坡。在上述认识指导下，推动了对接水道泥岩型的海底扇圈闭陵水A构造评价及上钻(图7)，在乐东-陵水凹陷梅山组海底扇领域首获了规模性突破，证实了梅山组高位域物源远端浊积砂区以砂、泥互层组合地层为主，对接水道内弱反射泥岩，圈闭侧封可靠，可规模成藏，也进一步指导了梅山组下一步勘探，海底扇前端或远端浊积砂区发育砂、泥互层组合，且由于盆底区相对远距离搬运，发育底流改造，圈闭侧封与储层条件优越。凹陷带深水区下一步针对梅山组岩性圈闭领域，以整体评价、分类型突破为思路，主攻乐东-陵水凹陷带中—晚期海底扇，往东拓展陵水凹陷早期海底扇，围绕富生烃凹陷，落实不同类型海底扇圈闭含气性，分别优选与水道对接型海底扇、未接触水道岩性尖灭型海底扇目标拓展勘探。

图7 乐东-陵水凹陷深水区陵水A构造气藏剖面(剖面位置见图1)

6 结论

1)梅山组发育双源汇聚底流改造型海底扇沉积模式与四期海底扇沉积充填演化，具有两类储集体，分别是低位体系域厚层、箱状海底扇水道沉积与高位体系域薄层、指状的浊积砂，凹陷带相对远源区由于底流改造与超压保护影响，储层物性优，发育优质储层。

2)梅山组海底扇发育未接触水道岩性尖灭型、对接水道泥岩型、与水道内砂岩连通型三类有效圈闭侧封模式，未接触水道岩性尖灭型以外扇、深海泥岩侧封；对接水道泥岩型以水道内和深海泥岩侧封；与水道内砂岩连通型以外扇泥岩和水道壁侧封。

3)梅山组具有源脊汇聚-裂隙输导-多期充注天然气富集机制，凹陷带具有“源内大型构造脊汇聚、沟源断裂/裂隙带垂向+砂岩侧向输导，有效圈闭控富集”天然气成藏模式。

4)明确了乐东-陵水凹陷带和陵水凹陷北坡梅山组海底扇前端浊积砂岩岩性圈闭是下一步有利勘探方向。