低钻揭洼陷有利烃源岩空间展布地质与地球物理综合识别方法——以珠江口盆地珠一坳陷恩平17洼为例

彭光荣，龙祖烈，史玉玲，石 创，杨兴业，刘 灵，马晓楠

1.中海石油(中国)有限公司 深圳分公司，广东 深圳 518054；2.中海石油 深海开发有限公司，广东 深圳 518054

珠江口盆地珠一坳陷已发现油气平面上围绕富生烃凹(洼)陷分布，垂向上主要集中在上构造层的渐新统珠海组、中新统珠江组、韩江组中，油气分布不均衡，油气聚集表现出显著的“源控”特征[1]。在番禺4、惠州26及陆丰13等少数洼陷，已钻揭较为明确的有效烃源岩段[2-4]，而多数小洼陷烃源岩钻揭程度低或尚未钻揭，有效烃源岩发育层段不明确，这给新区、新层系的勘探部署决策带来困扰。地震反射特征能定性反映烃源岩段沉积保存条件及岩性组合的相对变化，地震相的定性分析是研究区预测烃源岩发育展布的重要依据，但缺少井约束的烃源岩地震反演预测结果仍具有多解性。此外，烃源岩展布预测思路、方法、标准及认识不一，也给油气勘探风险的钻前预测带来较大的不确定性。

本文以仅有1口井钻揭烃源岩顶部地层，但已获得较大油气储量发现的珠一坳陷恩平17洼为例，尝试建立一套石油地质、地球化学与地球物理相结合的有利烃源岩展布综合识别方法，为珠江口盆地(东部)低钻揭区的类似研究提供借鉴与参考。

1 烃源岩发育地质背景

珠江口盆地(东部)陆架浅水区和陆坡深水区的构造演化过程有显著差异[5]，珠琼运动Ⅰ幕使珠江口盆地进入快速裂陷阶段，在中央隆起带两侧形成NE—NEE向展布的裂陷湖盆群，形成了多个深水湖盆，沉积了盆地最主要的古近系文昌组倾油型烃源岩；珠琼运动Ⅱ幕使珠江口盆地发生区域性的抬升剥蚀，随后珠江口盆地再次张裂，湖盆范围扩大，但水体变浅，以EW向裂陷为主，沉积了浅湖—三角洲—沼泽相的恩平组油气兼生型烃源岩[6-8]。恩平17洼位于珠一坳陷最西端，北断南超，断陷期沉积受NE向低角度隐伏控洼断裂控制，是恩平凹陷的主力生烃洼陷(图1)，在其南部翘倾构造带及西部古隆起构造上均已获得商业性油气发现，油气主要来源于文昌组半深湖—深湖相和浅湖—半深湖相烃源岩[9-10]。

图1 珠江口盆地珠一坳陷恩平17洼构造位置及地层柱状图

恩平17洼文昌组地层最厚约3 km，面积约550 km2，钻探于南部斜坡的E4井钻揭文昌组顶部，钻遇滨—浅湖相烃源岩。地震层序地层单元定量识别研究在恩平17洼识别出2个准二级层序，进一步划分为6个三级层序[11]，地震相研究认为北部陡坡带发育一系列向北退覆式叠置的扇三角洲砂砾岩体，厚度大，平面展布面积小，与中深湖相泥岩指状交互[12]，烃源岩具有低频强振幅连续反射特征和席状弱振幅—空白反射两种地震相特征[13]，尽管生产上根据沉积层序演化及地震反射特征定性预测了文昌组不同时期沉积相类型及分布，但对主力烃源岩段及其展布规模的认识仍然是笼统的。

2 有利烃源岩的识别

2.1 烃源岩沉积特征

恩平17洼文昌组是湖盆快速裂陷阶段发育的以泥质岩为主体的砂泥岩地层。断陷早期沉积的文六段，主要为窄条状浅水粗碎屑岩沉积；断陷主体时期沉积的文五段、文四段、文三段，随着断陷不断加剧，湖盆不断扩大，湖盆总体处于欠补偿沉积状态，发育大范围的半深湖—深湖相泥质岩沉积；断陷晚期沉积的文二段、文一段，随着湖盆断陷逐渐减弱，湖盆由欠补偿沉积状态逐渐演化为均衡、过补偿沉积状态，虽然湖盆沉积范围仍在不断扩大，沉积水体却在不断变浅，导致半深湖—深湖泥质岩沉积范围缩小，浅水粗碎屑岩沉积逐渐增多。位于恩平17洼洼陷带的E4井，钻揭了文一段、文二段及文三段顶部地层，该井文一段上部为滨浅湖滩坝相砂质岩与泥岩、砂质泥岩互层，中部为半深湖相泥质岩及砂质泥岩，下部为滨浅湖滩坝相砂质岩与泥岩、砂质泥岩互层；文二段为半深湖相泥质岩夹少量砂质泥岩薄层；文三段(未穿)上部为滨浅湖滩坝相砂质岩与泥岩、砂质泥岩互层，下部为半深湖相泥质岩(图2)。

图2 珠江口盆地珠一坳陷恩平17洼E4井文昌组岩性组合及其测井响应特征

2.2 钻揭烃源岩岩石物理特征

E4井文一段顶部4 580 m以上地层的岩性组合以砂泥岩互层为特征，泥地比约为28%，伽马测井值GR在60～180 API高低值之间频繁交替变化，自4 580 m向下GR的变化区间明显变窄，主要在140～160 API高低值间变化，岩性以泥岩为主，泥地比约为70%，岩屑样品TOC含量为1.25%；自4 680 m往下的文二段，GR值明显增大，均值在200 API以上，岩屑样品有机碳含量为1.61%，表明该深度段钻遇泥质烃源岩的沉积环境及生烃物质基础较文一段更好，泥地比约为95%；自4 817 m往下的文三段，GR值存在高低值的交替变化，但基线较文二段抬高，也指示了烃源岩较好的沉积环境，泥地比约为80%。值得注意的是，GR高值岩性段对应的声波时差曲线也表现为高值特征(图2)，两者正相关特征十分明显。由于纵波速度与声波时差互为倒数关系，由此判断文昌组随泥质含量增加，速度降低，高GR值泥岩段内地层为相对低速、低阻抗特征，文昌组烃源岩沉积环境越好，阻抗值越低。

2.3 地震反演及有利烃源岩的半定量表征

图3 珠江口盆地珠一坳陷恩平17洼过E4井纵测线方向反演波阻抗剖面

对E4井钻遇的文昌组不同层段、不同岩性的反演阻抗值统计表明(图4)，泥地比相对较低的文一段为一套滨浅湖相沉积，其砂、泥岩阻抗值的分布范围较宽，分布区间基本重叠，砂岩阻抗值主要为单峰型分布，泥岩阻抗值具有双峰型分布特征，烃源岩沉积环境相对更好的下部泥岩段，其阻抗值相对较低。文二段(4 681～4 817 m)砂泥岩阻抗值分布范围大多重叠但砂岩分布区间总体偏大。文三段砂泥岩阻抗值分布范围与文二段大致相当，但砂泥岩分布区间基本没有重叠，且泥岩分布具双峰型特征。总体上，烃源岩沉积环境越好，有利烃源岩段的阻抗值越低，与差烃源岩或非烃源岩段之间的阻抗差异越大，参考E4井反演阻抗值、砂地比及泥地比统计结果，将恩平17洼文昌组的反演阻抗体半定量地划分为4个区间，对应4个岩相与阻抗关系：

图4 珠江口盆地珠一坳陷恩平17洼E4井古近系文昌组砂泥岩反演阻抗值分布

(1)阻抗值≥1.03×104g/cm3·m/s，滨浅湖相一般烃源岩，砂岩较发育，砂地比≥40%，烃源岩占比≤50%；

(2)阻抗值为(1.0～1.03)×104g/cm3·m/s，浅湖相一般烃源岩，泥岩发育，砂地比约为30%，烃源岩占比约为70%；

(3)阻抗值为(0.95～1.0)×104g/cm3·m/s，浅湖—半深湖相有利烃源岩，泥岩发育，砂地比约为20%，有利烃源岩占比约为80%；

(4)阻抗值<0.95×104g/cm3·m/s，半深湖—深湖相有利烃源岩，泥岩发育，砂地比约为10%，有利烃源岩占比约为90%；

3 有利烃源岩的空间展布预测

3.1 有利烃源岩空间展布特征

将地震解释层面、断层及地震反演数据体进行统一时深转换，利用petrel软件的建模功能，确定纵向及平面网格划分方案，建立并网格化构造模型，对每个模型网格进行反演阻抗值采样，根据前述文昌组烃源岩段的4个岩相与阻抗关系，平均阻抗值小于0.95×104g/cm3·m/s的网格为发育有利烃源岩的网格，大于此值的网格视为发育一般烃源岩网格，依据其烃源岩占比，计算获得各网格不同类型烃源岩的厚度，最后再累加勾画不同层段各类烃源岩的空间分布特征。如图5所示，恩平17洼自文六段向上，有利烃源岩发育展布范围逐渐增大，至文三段时期达最大沉积展布。

文六段沉积时期，湖盆范围相对较小，烃源岩厚度在250 m以上，最厚达1 000 m以上，集中分布在洼陷西南部(图5a)，其中有利烃源岩约占80%。文五段至文三段沉积时期，主要发育有利烃源岩，自下而上展布范围扩大，文五段厚度分布多在200～800 m之间，体积169.9 km3(图5b)；文四段厚度分布多在100～600 m之间，体积187.4 km3(图5c)；文三段厚度分布多在120～420 m之间，体积174 km3(图5d)，3套有利烃源岩规模大致相当，厚度中心仍位于洼陷西南部。文二段沉积时期，湖盆水体变浅，烃源岩沉积环境相对变差，烃源岩厚度多在100～200 m之间(图5e)，其中有利烃源岩约占50%。从有利烃源岩预测结果看，恩平17洼文三段、文四段及文五段烃源岩最为有利。

图5 珠江口盆地珠一坳陷恩平17洼文昌组有利烃源岩厚度分布

3.2 预测合理性的地球化学证据

烃源岩及其生成原油的地球化学特征通常具有可比性，原油的地化成因类型及来源分析能间接反推未钻揭烃源岩的沉积环境、母质类型及发育层段，并与地质沉积分析及地震预测结果相互验证以最终明确有利烃源岩的发育层段及规模。恩平17洼已发现原油生物标志化合物主要以高C304-甲基甾烷及不同丰度双杜松烷T化合物含量为典型特征[9]，原油中高丰度C304-甲基甾烷含量被认为是源于半深湖—深湖相烃源岩的重要标志，烃源岩中较高丰度T化合物与高丰度C304-甲基甾烷的共存，反映了以低等水生生物来源有机质为主的宏观背景下具有一定丰度陆源树脂类有机质输入[2]，据此判断，恩平17洼已发现原油主要来自半深湖—深湖相烃源岩。

值得注意的是，在E4井文昌组文一段泥岩发育段顶部的4 553～4 559 m地层，钻杆测试(DST)地层压力为44.8 MPa，压力系数仅为1.04，属常压，泥岩段底部的4 641.5～4 653.5 m地层，钻杆测试地层压力为67.6 MPa，地层压力系数高达1.486，属超压，其成因主要与生烃作用有关[14]，而且在井深4 617 m的DST测试获得的凝析油，其原油生物标志化合物缺失C304-甲基甾烷，分析认为与该井钻遇的滨—浅湖相烃源岩有较好的对应关系，凝析油属自生自储型原生油气藏[10]。考虑到此类缺失C304-甲基甾烷的原油仅见于洼陷带文昌组超压地层边缘内，且主要储层段位于文一段及文二段两套不同测井伽马值泥岩段之间，这类原油应来自文一段及文二段滨—浅湖相烃源岩。据此认为，文二段下伏烃源岩才是恩平17洼最有利烃源岩，大量以高C304-甲基甾烷含量为典型特征的原油，只能来自文二段下伏的文三、文四、文五等层段，其沉积环境主要为半深湖—深湖相，这从地球化学的角度验证了前述地质地球物理预测结果，表明该预测思路方法可行可信。

4 方法讨论

地震反射特征基本反映了地层沉积特征及岩性组合的变化，与决定烃源岩生烃潜力的有机质丰度及有机质类型等生烃指标并没有直接关联，但地震沉积学分析能定性分析沉积环境相对有利的层段或区域，原油地球化学特征所反映的烃源岩沉积环境及生烃母质信息则有助于约束和校正地球物理的预测结果。受沉积压实及成岩作用等因素的影响，单次地震反演涉及的纵向地层厚度越大，其岩性识别的误差必然放大，要提高岩性识别效果，需要更精细的地震层序格架支持，对洼陷级别的研究而言，这意味着非常大的地震解释工作量。petrel建模可以在纵向上细分层，平面上细分网格，地震反演与petrel建模的结合，可以合理减少地震解释层面数，分网格层采用不同的判识标准，在有利烃源岩展布预测及成图方面更为灵活。

综合来看，低钻揭洼陷有利烃源岩展布预测方法流程如下：①井震结合开展层序地层及地震沉积学分析揭示烃源岩的沉积演化特征，确定目的层纵向低频阻抗模型，指导约束叠后地震反演，获得反演阻抗体；②建立不同沉积环境烃源岩岩相与反演阻抗体半定量关系；③建立网格化构造模型，对每个模型网格进行反演阻抗值采样，根据烃源岩岩相与反演阻抗体半定量关系，预测有利烃源岩空间展布；④根据已发现原油的地化成因类型及来源分析所获得的烃源岩沉积环境及生烃母质来源信息约束和校正地球物理的预测结果。石油地质、地球物理与地球化学的紧密结合，是解决低钻揭条件下有利烃源岩展布预测的必由之路。

5 结论

(1)烃源岩沉积环境越好，反演阻抗值越低，与差(非)烃源岩的阻抗差异越大。通过建立烃源岩岩相与阻抗定量、半定量关系，进行相控地质建模，能够实现不同沉积环境类型烃源岩空间展布的定量预测。

(2)恩平17洼发育古近系文昌组文三、文四及文五段3套主力烃源岩，文六段有利烃源岩发育展布范围相对较小，文二段烃源岩展布范围较大，但厚度较小、烃源岩沉积环境相对较差，文一段烃源岩发育条件最差。

(3)在石油地质背景条件基本明确的珠江口盆地各小洼陷，在地震层序分析及地震反演基础上，结合已发现油气显示地球化学特征的对比分析，建立烃源岩岩相与反演阻抗值之间的定量、半定量关系，进而通过地质建模确定有利烃源岩的研究方法，具有较好的推广应用前景，有助于快速明确主力烃源岩发育层段及规模，预测各洼陷的资源潜力、成藏组合特征及主力勘探层系。