珠江口盆地(东部)地层岩性油气藏勘探有利区域分析*

杜家元 施和生 丁 琳 陈维涛 罗 明 龙更生

(中海石油(中国)有限公司深圳分公司)

珠江口盆地(东部)地层岩性油气藏勘探有利区域分析*

杜家元 施和生 丁 琳 陈维涛 罗 明 龙更生

(中海石油(中国)有限公司深圳分公司)

近源多变的陆相沉积、物源丰富的古珠江三角洲沉积、礁滩发育的碳酸盐岩沉积、扇体发育的深海沉积等四大沉积体系以及频繁的海(湖)平面升降与多期次构造活动,共同构成了珠江口盆地(东部)地层岩性圈闭优势发育的地质背景。在对上述地质背景研究的基础上,总结出了珠江口盆地(东部)发育古珠江三角洲前缘、古珠江三角洲与古韩江三角洲交互区、古珠江三角洲与碳酸盐岩交互区、生物礁滩发育区、深水扇与斜坡扇发育区等有利区带,分析了该地区上构造层地层岩性圈闭的分布规律;进一步总结出了该地区上构造层地层岩性圈闭成藏的四大优势条件,并在富烃凹陷油气分布范围内划分出了6个地层岩性油气藏勘探有利区域,揭示出了该地区具有巨大的地层岩性油气藏勘探潜力。

珠江口盆地(东部);地层岩性圈闭;地质背景;分布规律;勘探有利区域

珠江口盆地是伴随着南海的形成、扩张逐步发育成型的。该盆地经历了早始新世—中渐新世时期的伸展断(裂)陷阶段、晚渐新世—中中新世的拗陷(裂后)沉降阶段以及晚中新世以后的块断升降阶段[1-2],形成了北部隆起带、北部坳陷带、中央隆起带、中部坳陷带、南部隆起带和南部坳陷带等6个北东向一级构造带(图1)。珠江口盆地属于拉张型盆地,张应力是该盆地发展的主导因素,因此,盆地的构造圈闭类型以披覆背斜和翘倾半背斜为主[3]。

图1 珠江口盆地构造单元划分图

多年来的油气勘探实践表明,地层岩性油气藏在勘探中具有举足轻重的作用。地层岩性油气藏已经成为目前我国陆地油田最重要的油气勘探领域[4-6]。渐新世以来,珠江口盆地以海侵为主,沉积了巨厚的海陆过渡相和海相地层;尤其是新近纪以来,盆地转化为准被动大陆边缘盆地,在多期次相对海平面升降旋回的驱动下,形成了以古珠江三角洲体系为主体、多种沉积体系共同发育的沉积面貌,纵向上表现为多层序、多旋回的海相地层叠置关系,加之受盆地古地形和构造运动的综合改造,为盆地地层岩性圈闭的发育创造了有利的地质条件[7-8]。珠江口盆地(东部)油气资源丰富,截至2013年底已连续18年年产量超过1 000万m3油当量。尽管勘探活动主要是在构造圈闭上展开的,但仍然发现了惠州32-3大型岩性尖灭油藏。分析认为,地层岩性油气藏是珠江口盆地(东部)不可忽视的勘探领域,存在巨大的勘探潜力。

1 发育地层岩性圈闭的地质背景

珠江口盆地东部地区,盆地断陷期发育的陆相沉积、南海扩张后长期大范围发育的古珠江三角洲沉积、大型深水盆底扇等重力流沉积、东沙隆起(中央隆起东部)大规模发育的碳酸盐岩沉积等四大沉积体系以及频繁的海(湖)平面升降与多期次构造活动,构成了该地区独特的地层岩性圈闭发育优势(图2、3)。

图2 珠江口盆地(东部)层序划分及海平面变化曲线图

图3 珠江口盆地(东部)NS Q2层序(21～18 Ma)沉积相图

1.1 断陷期近源多变的陆相沉积

珠江口盆地具有下断上坳、下陆上海的双层结构[9],文昌组和恩平组是盆地断陷期一个完整凹陷构造幕式活动的产物。文昌组沉积时期,断裂活动强烈,凹陷由一个个相对独立的半地堑组成,构成了一个个相对独立的箕状深水湖泊,沿湖边发育了多种类型的沉积:临近边界断裂,粗碎屑直接入湖形成近岸水下扇沉积体系、扇三角洲体系和滑塌沉积;在边界断裂转换带,发育辫状河三角洲体系;缓岸以河流三角洲体系为主,湖中央发育湖底扇。这些多类型沉积形成了丰富多样的储集体,具有形成各种岩性或地层圈闭的条件。恩平组沉积时期,断裂活动强度相对减弱,湖泊水体变浅,相对独立的箕状湖泊连片,形成了以凹陷为单元的面积相对较大的湖泊(湖泊中心多为浅湖相泥岩,湖边为滨浅湖相砂岩),发育河流相、三角洲相、辫状河三角洲相、扇三角洲相沉积等,晚期河流泛滥平原相和沼泽相发育,也具有形成地层岩性圈闭的一定条件。另一方面,文昌组和恩平组烃源岩已经成熟,钻探证实文昌组为主要生烃层序,恩平组为次要生烃层序,文昌组和恩平组的地层岩性圈闭具有近源成藏的有利条件。

1.2 物源丰富的古珠江三角洲沉积

从32Ma南海扩张即珠海组沉积开始至今,珠江三角洲一直发育。由于珠江流域面积广,物源供给充分,古珠江三角洲在珠江口盆地(东部)影响范围非常广泛,其叠合面积超过6万km2,累计厚度也超过3000m。三角洲前缘砂尖灭在前三角洲泥中,不均衡沉降或抬升导致部分沉积时下倾尖灭的砂体后来变为上倾尖灭砂体,为形成地层岩性尖灭圈闭提供了条件。例如,东沙隆起(中央隆起东部)一直处于相对上隆的环境,沉积时向东沙隆起下倾尖灭的三角洲朵叶体随东沙隆起相对上隆而变成了上倾尖灭。

分析认为,古珠江三角洲发育时间长、分布面积大,三角洲朵叶体摆动频繁,三角洲前缘砂体类型多,水下分流河道、天然堤、河口坝、远砂坝都具有尖灭条件,为形成地层岩性圈闭提供了有利条件。

1.3 礁、滩发育的碳酸盐岩沉积

从约20Ma开始至今,东沙隆起大范围发育碳酸盐岩沉积,叠合面积近5万km2、厚度大于100m的碳酸盐岩分布范围达8000 km2,最厚达600 m,发育了台地相、生物礁滩相及泻湖相。碳酸盐岩的非均质性为形成地层岩性圈闭提供了条件,尤其是生物礁的穹隆特征为碳酸盐岩形成有构造背景的岩性圈闭提供了有利条件,亿吨级的流花11-1生物礁大油田便是很好的佐证[10-11]。

1.4 大型深水盆底扇发育的深海沉积

珠江口盆地经历了多期海平面的升降旋回,当海平面下降到陆架坡折附近及其以下时,大量粗粒物质(如由古珠江带来的)在陆坡、深盆沉积,形成陆架边缘三角洲、斜坡扇、深盆扇等,具有形成地层岩性圈闭的有利条件。

1.5 频繁的海(湖)平面升降

目前在珠江口盆地断陷期陆相地层文昌组和恩平组共识别出7个具有区域特征的层序界面,划分为6个三级层序;而在该地区拗陷期海相地层珠海组、珠江组、韩江组、粤海组共识别出21个具有区域特征的层序界面,划分为20个三级层序(图2)。这反映出在珠江口盆地地层发育过程中存在频繁的海(湖)平面升降,为纵向上多期次地层岩性圈闭的叠置分布提供了有利条件。

2 地层岩性圈闭分布规律

迄今为止,珠江口盆地(东部)油气勘探和开发活动主要集中在上构造层,故本文对地层岩性油气藏的分析也以上构造层为主。研究表明,该地区上构造层地层岩性圈闭的分布呈现较强的规律性,平面上地层岩性圈闭相对发育区主要为古珠江三角洲前缘、古珠江三角洲与碳酸盐岩交互带、古珠江三角洲与古韩江三角洲交互带、低位体系域重力流沉积分布区等(图3);纵向上,陆架区围绕层序界面上下地层岩性圈闭相对富集,深水区初次海泛面以下地层岩性圈闭相对富集(图4、5),每套三级层序都具有类似的特点,由于纵向上叠置有多套三级层序,表现出多套地层岩性圈闭叠置分布的特点。

2.1 平面展布规律

2.1.1古珠江三角洲前缘有利相带

古珠江三角洲为富砂型三角洲,三角洲朵叶体左右摆动范围大,随海平面升降进退频繁、进退距离大,最大海退时三角洲可推进到白云北坡。三角洲前缘砂尖灭在前三角洲泥岩中,主要分布在北部坳陷与中央隆起(东沙隆起、番禺低隆起)之间的广大区域,具体表现为以西江凹陷为扇心,围绕恩平凹陷、西江凹陷南部(番禺4洼)、惠州凹陷呈扇型分布于扇外缘广大区域。由于中央隆起(特别是东沙隆起)一直处于相对上隆状态,这些三角洲前缘尖灭砂体相当部分最终处于上倾状态,有利于形成地层岩性圈闭(图3、4)。惠州32-3构造K22油藏就属于这一区域的此类地层岩性圈闭油藏,目前单层已经产出原油超过2 000万m3。

图4 珠江口盆地(东部)NS Q2层序(21～18 Ma)模式图

图5 珠江口盆地(东部)条带砂(砂脊)特征及分布图

2.1.2古珠江三角洲与古韩江三角洲交互有利区

古珠江三角洲为富砂型三角洲,古韩江三角洲为偏泥型三角洲,两者在惠州凹陷与陆丰凹陷交界区域形成了一个交互区,加上北部隆起上随海平面升降而进退的滨岸沉积,使得三者穿插交互发育不同方向的尖灭砂体,有利于形成地层岩性圈闭(图3a)。目前该区域缺乏钻井资料,其勘探潜力有待进一步落实。

2.1.3 古珠江三角洲与碳酸盐岩交互有利带

三角洲沉积具有浊水特点,而碳酸盐岩沉积需要清水环境,两者似乎很难共存,但在珠江口盆地古珠江三角洲沉积与东沙隆起碳酸盐岩沉积却一起发育,古珠江三角洲向东一直延伸到东沙隆起碳酸盐岩沉积区,在两者交互的过渡区域砂岩尖灭发育。特别是在海平面相对下降、东沙隆起相对抬升(主要在高位和低位时期)所形成的相对封闭环境,三角洲前缘砂被潮汐和波浪改造成为一系列砂质条带或陆架砂脊,分布于惠州凹陷东南部,呈北东—南西走向,向南西一直延续到东沙隆起(图3b、5),在好的构造背景下能够形成地层岩性圈闭。惠州21-1构造K22气藏即属于此类型。

2.1.4生物礁滩发育有利区

东沙隆起碳酸盐岩沉积分布广,其中在厚度大于100 m的8 000 km2区域与厚度小于100 m的广大区域之间形成明显的台阶,其西面抗波浪一侧沿着台阶分布一系列边缘礁,周围发育一系列滩沉积,由于碳酸盐岩的非均质性,礁滩都容易形成岩性圈闭(图3)。该区域已经发现的流花11-1亿吨级大油田即为大型生物礁岩性油藏。

2.1.5低位体系域深水扇、斜坡扇发育有利区

在珠江口盆地陆架坡折以南的广大深水区域,低位时期古珠江带来的大量物源越过坡折在大陆斜坡及深水区形成深切谷水道、斜坡扇、盆底扇等重力流沉积,这些重力流沉积往往包裹于深水泥岩中,有利于形成地层岩性圈闭。珠江口盆地(东部)陆坡区域具有较好的继承性,迁移范围较小,主要集中在白云北坡一带(图3、4)。因此,白云北坡陆架坡折以南的广大区域是勘探该类地层岩性圈闭的有利区,该区域已经发现的荔湾3-1大气田即为有构造背景的深盆扇岩性圈闭气藏。

2.2 纵向分布规律

2.2.1陆架区围绕层序界面上下砂体优势分布

经过区域层序地层分析及三级层序界面的追踪对比,发现围绕层序界面的砂岩最丰富,且向海一侧延伸也最远。在陆架区域,紧贴层序界面上的是海侵体系域的退积砂,其上被海进泥岩覆盖,顶为最大海泛面,而紧贴层序界面下的是高位砂体,其下为最大海泛面,紧接着也是海进泥岩,表现为2个区域海泛面之间的一组砂体由物源向海一侧逐渐减少,封闭条件逐渐变好,向更远的深海往往尖灭为泥岩。因此,在陆架区围绕层序界面上下是搜寻地层岩性圈闭的有利层段(图4、5a)。

2.2.2陆架坡折及其以下的深水区砂体在初次海泛面以下优势发育

深水区以泥质沉积为主,低位时期大量砂质被带到陆架坡折以下沉积。随着海平面上升,初次海泛面以上以纯的泥质沉积为主,表现为陆架坡折及其以下深水区初次海泛面以下各类砂体发育,且被优质泥岩包裹。因此,陆架坡折及其以下深水区在初次海泛面以下是寻找地层岩性圈闭的有利场所(图4)。

2.2.3海平面升降相对剧烈的层序更有利于砂体分布

各类砂体围绕层序界面上下广泛分布。当海平面快速下降时,沉积迅速向海一侧推进,砂体远距离向海一侧延伸,部分直接覆盖在泥岩上;当海平面快速上升时,优质海泛泥又快速将这些砂体覆盖,形成了上下都被优质泥岩包裹的优质砂体,并且分布范围广。因此,海平面升降相对剧烈的层序更有利于形成地层岩性圈闭。

珠江口盆地海岸宽缓,当海平面快速下降时,其砂体可以向海推进更远;当快速海进时,好的泥岩更大距离向岸推进,在更宽范围形成的优质砂体穿插于优质泥岩中的沉积,使得形成地层岩性圈闭的有利区域更广。珠江口盆地经历了多期海平面快速升降,存在多个此类层序及相应的层序界面,目前在32～5 Ma层序中已经识别出此类层序界面有8个(SB23.8、SB21、SB18、SB17.5、SB16.5、SB15.5、SB13.8、SB12.5,图2、6),其对应的时间大致相当于23.8、21、18、17.5、16.5、15.5、13.8、12.5 Ma。

2.2.4更大级别(如二级)的海退影响更远

尽管珠江口盆地新近系总体上表现为海进的趋势,但其经历了多期海平面的升降,在23.8～5.5 Ma有3次海平面升降幅度相当大,导致砂体向海一侧延伸很远,海泛泥向陆一侧也延伸很远,形成了围绕SB21、SB16.5、SB13.8等3个层序界面的砂体一直延伸到白云凹陷的有利局面(图2、6)。

图6 珠江口盆地(东部)32.8～5 Ma海岸上超曲线

2.2.5有利区从下向上总体向北(或向岸)迁移

珠江口盆地具有下陆上海的特点,其上部海相地层总体表现为海侵趋势,沉积总体是向岸退积的,因此,地层岩性圈闭有利区从深到浅有从南到北(北岸)迁移的趋势,表现为远离现海岸的南部如白云凹陷或白云北坡一带地层岩性圈闭所处层位相对深些,有利层位主要围绕SB23.8、SB21、SB18层序界面;而北面如惠州凹陷一带地层岩性圈闭所处层位则相对浅些,有利层位主要围绕SB21、SB18、SB17.5层序界面(图6)。

3 地层岩性圈闭成藏特征

勘探研究表明,地层岩性圈闭的有效性和成藏性的落实是发现地层岩性油气藏的关键,不进行地层岩性圈闭有效性和成藏性分析,只简单地把好的地质体当作潜在的地层岩性油气藏进行钻探往往勘探成功率非常低。

地层岩性圈闭成藏需要满足3个基本条件:第一,地层岩性圈闭位于富生烃凹陷的含油气系统内;第二,地层岩性圈闭处在油气优势运移路径上,且有充足烃源和好的通道,保证油气能进入圈闭;第三,具有好的储集空间和封盖条件(圈闭有效),保证有规模的油气能够保存下来。根据这些条件,结合现有的勘探资料,分析总结出了珠江口盆地(东部)地层岩性圈闭的成藏特征。

3.1 沿构造脊地层岩性圈闭成藏优势

即使位于含油气系统内,地层岩性圈闭成藏仍然存在一定差异,处在优势运移路径上的地层岩性圈闭成藏概率大。以分隔槽与构造脊为例,构造脊具有上倾和油气汇聚的有利条件,构造脊上的地层岩性圈闭成藏概率大具有成藏优势,而分隔槽内的地层岩性圈闭几乎难于成藏。在同一个富烃含油气系统内,应对比局部的构造脊和分隔槽,选择构造脊上的地层岩性圈闭重点分析和评价。

3.2 紧贴层序界面的海侵尖灭砂体岩性圈闭成藏优势

在陆架沉积中,海侵尖灭砂体的上覆泥岩和侧向封堵泥岩都为优质前三角洲泥岩,封堵和保存条件好,层序界面往往又是有利的油气运移面,因此,紧贴层序界面上的海侵尖灭砂体一旦上倾形成岩性圈闭,且在油气运移路径和方向上,往往能形成油柱高度相对大的具有规模的油气藏。目前在珠江口盆地(东部)陆架区发现的规模相对较大的岩性油气藏多属于这类油气藏。如图5a所示,7井区SB18层序界面上的海侵砂岩向南东方向尖灭在前三角洲优质泥岩中,封堵条件好,封堵的油柱高度大,钻探证实是一个大型岩性油藏,目前已经开采原油超过2 000万m3。

3.3 尖灭背向物源方向的岩性圈闭成藏优势

远离物源的沉积越来越细,泥质含量越来越高,泥岩的分布越来越大,连片性越来越好,纯度也越来越高,因此,尖灭背向物源的砂岩体其封堵条件和保存条件好,封堵的油柱高度相对大;相反,尖灭向着物源方向的砂岩体其封堵条件差,即使封堵油气,其油柱高度也相对有限。如图5a所示,7井区SB18层序界面上的海侵砂岩向远离物源的南东方向尖灭,封堵条件好,钻探证实是一个大型岩性油藏;而9井区SB18层序界面上的低位砂岩向着物源的北西方向超覆尖灭,侧向封堵差,虽然圈闭面积很大,但有效圈闭幅度低,钻探证实油柱高度仅8 m,没有商业价值。

3.4 深水扇及相关岩性圈闭成藏优势

深水扇等地质体往往被优质泥岩封盖,不论其尖灭背向物源方向还是向着物源方向,都有相对好的封堵条件和保存条件,只要有好的油气运移通道(如断层等)沟通油源,便能形成具有规模的岩性油气藏。荔湾3-1深水扇油藏的发现进一步证实了这一观点[12-13]。

4 地层岩性圈闭油气藏勘探有利区域

根据前述地层岩性圈闭分布和成藏特征,在已经由钻探证实的含油气系统内,在珠江口盆地(东部)上构造层划分出了6个地层岩性圈闭油气藏勘探有利区(图7),分别为惠州东北及陆丰有利区、惠州西南有利区、东沙隆起碳酸盐岩有利区、番禺4洼(西江南部洼陷)及其东南有利区、恩平有利区和大白云有利区。

惠州东北及陆丰有利区:古珠江三角洲、古韩江三角洲、滨岸沉积指状交互可形成不同方向的尖灭砂岩体和对应的圈闭,惠州凹陷北部生烃洼陷和南部生烃洼陷以及陆丰凹陷主要生烃区为其供烃,结合优势运聚条件可划分出3个有利区块。

惠州西南有利区:古珠江三角洲前缘向东沙隆起(中央隆起东部分)上倾尖灭砂以及古珠江三角洲与碳酸盐台地之间的条带砂可形成一系列地层岩性圈闭,惠州凹陷西南部生烃洼陷为其供烃,结合优势运聚条件可划分出2个有利区块。目前已有惠州32-3岩性圈闭大油田以及惠州26-8L10low、惠州21-1K22岩性油气藏等一系列发现。

东沙隆起碳酸盐岩有利区:碳酸盐岩厚度大于200 m的生物礁滩发育区域易形成非均质岩性圈闭,惠州凹陷为其供烃,沿构造脊远距离运移成藏。目前已有流花11-1、流花4-1等生物礁大油田的发现。

番禺4洼(西江凹陷南部洼陷)及其东南有利区:发育古珠江三角洲前缘向中央隆起上倾尖灭砂及对应圈闭,番禺4生烃洼陷为其提供烃源。

恩平有利区:发育古珠江三角洲前缘向中央隆起上倾尖灭砂及对应圈闭,恩平生烃凹陷为其提供烃源。

大白云有利区:发育重力流水道、斜坡扇及盆底扇、陆架边缘三角洲等砂体及对应的圈闭,白云生烃凹陷为其提供烃源,目前已有荔湾3-1等岩性气藏发现[12-15]。

综合对比分析认为,惠州西南有利区和大白云有利区地层岩性圈闭条件和成藏条件最好,是珠江口盆地(东部)地层岩性油气藏勘探最为有利的区域。

图7 珠江口盆地(东部)上构造层地层岩性油气藏勘探有利区域分布图

5 结束语

据统计,近几年在我国石油探明储量中,地层岩性油气藏探明储量已占到55%以上[4-6]。对于珠江口盆地(东部)来说,断陷期发育的陆相沉积、南海扩张后长期发育的古珠江三角洲沉积、大型深水盆底扇等重力流沉积、东沙隆起大规模发育的碳酸盐岩沉积以及频繁的海(湖)平面升降与多期次构造活动共同构成了该地区独特的地层岩性圈闭发育优势,加之上构造层地层岩性圈闭分布具有较强的规律性,因此预计这一比例会更大。目前珠江口盆地(东部)地层岩性油气藏勘探刚刚进入探索阶段,上构造层地层岩性油气藏勘探已显示出巨大潜力。随着勘探程度的不断提高,上构造层地层岩性油藏将成为珠江口盆地东部地区油气勘探的重点目标,而下构造层地层岩性圈闭将是该地区下一阶段研究和勘探的潜在领域。

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An analysis of favorable exploration areas for stratigraphic-lithologic hydrocarbon accumulaion in the eastern Pearl River Mouth basin

Du Jiayuan Shi Hesheng Ding Lin Chen Weitao Luo Ming Long Gengsheng
(Shenzhen Branch of CNOOC Ltd.,Guangzhou,510240)

In the eastern Pearl River Mouth basin, the four sedimentary systems such as proximal and changeful nonmarine deposit,Pearl River paleaodelta with abundent provenance materials, carbonate deposit with developed reefs and banks and deep-sea deposit with developed fans,the frequent fluctuations of sea(or lake)level and the multiple episodes of tectonism may commonly resulted in the geological setting favorable to the development of stratigraphic-lithologic traps.By probing into this geological setting,several favorable plays were identified,including the front of Pearl River paleaodelta,the interactive zone between Pearl River paleaodelta and Hanjiang paleaodelta, the interactive zone between Pearl River paleaodelta and carbonate rocks,the reef and bank zone and the zone of deep water fan and slope fan,and the distribution pattern of stratigraphic-lithologic traps in the upper structural interval was analyzed there. Furthermore,four favorable conditions were summarized for stratigraphic-lithologic hydrocarbon accumulation in the upper structural interval,and six favorable exploration zones for this type of hydrocarbon accumulaion were designated within the hydrocarbon distribution area of the hydrocarbon-rich sag,showing a great exploration potential of stratigraphic-lithologic hydrocarbon accumulation in this area.

the eastern Pearl River Mouth basin; stratigraphic-lithologic trap;geological setting; distribution pattern;favorable exploration zone

2013-12-12改回日期:2014-03-06

(编辑:周雯雯)

*“十二五”国家科技重大专项“近海隐蔽油气藏勘探技术(编号:2011ZX05023-002)”部分研究成果。

杜家元,男,教授级高级工程师,从事油气勘探研究工作。地址:广州市江南大道中168号海洋石油大厦(邮编:510240)。E-mail:dujy@cnooc.com.cn。