珠江口盆地番禺4洼新近系油气成藏条件及成藏模式
时间：2023-02-09 19:15:06 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
李振升，彭光荣，吴静，蔡国富，陶文芳，何金海
中海石油(中国)有限公司 深圳分公司，广东 深圳 518000
番禺4洼位于珠江口盆地珠一坳陷东部，是最具典型的并且已经证实的“小而肥”的富生烃洼陷，历经30余年的勘探，在面积仅为700 km2的洼陷上发现了2个大型油田和多个中小型油田，属于珠一坳陷油气富集分布区，其中在新近系三级石油地质储量接近1.7亿m3，揭示了新近系巨大的勘探潜力。番禺4洼新近系地层埋藏浅，储层物性好，具有下生上储的特点，是珠江口盆地最重要的含油层系[1-3]，但在番禺4洼不同构造区带油气运聚不均，油气成藏差异大。
前人对番禺4洼的油气成藏条件展开过较多的研究，如构造特征与演化[4]、烃源岩发育演化[5]、层序地层划分及沉积特征分布[6-9]、油气成藏条件及对油藏的控制关系[10-15]。这些研究集中在对洼陷烃源岩的预测和单个区带成藏规律的分析，突出断层的疏导对新近系局部构造油气富集程度的重要作用，指导了番禺4洼早期的油气勘探。随着勘探程度的深入，番禺4洼新近系中浅层勘探面临一系列难题，近源的目标面积小、数量少，圈闭规模较大的目标却远离洼陷，因此急需对新近系中浅层的油气富集规律进行深入认识，总结油气成藏模式和成藏机理，指导本地区未来的勘探方向。笔者在前人研究基础上，以番禺4洼已经发现的新近系油藏作为研究对象，对其成藏条件进行系统解剖，建立适用本区的油气成藏模式，以期为该区的新近系油气藏提供理论指导，也对类似的小型富洼的油气勘探实践具有重要指导意义。
番禺4洼位于珠江口盆地珠一坳陷中部，北邻西江中低凸起，东侧为东沙隆起，呈北东向展布，为典型的箕状半地堑结构(图1)。番禺4洼以新生代沉积为主，其基底为中生界花岗岩，沉积盖层由古近系勘探的主要层系包括珠江组和韩江组。前人将珠江口盆地文昌组划分为6个三级层序[16-17]，番禺4洼裂陷较晚，文昌组自下而上发育文五段、文四段、文三段、文二段和文一段，沉积相以半深湖-深湖亚相、滨浅湖相和扇三角洲相沉积为主，珠江组沉积相以海相和辫状河三角洲相沉积为主。截止2020年底，共钻探构造36个、钻井53口，发现10个油田和 10个含油构造。累计获得三级储量1.70亿m3，探明原油地质储量1.66亿m3，探明储量占比为92%，表明番禺4洼是典型的“小而肥”富生烃洼陷。研究区目前发现的新近系油气藏主要分布在珠江组中，珠江组储量占番禺4洼储量的92%，为珠江口盆地主要的勘探层系。
图1 番禺4洼构造位置图(区域位置图据文献[18]修改)Fig.1 Tectonic distribution of Panyu 4 Sag
油气成藏过程复杂，生、储、盖、运、圈、保等6大成藏地质要素的发育及匹配耦合关系共同控制油气成藏过程[19]。珠江口盆地新生代古近系以陆相断陷沉积为主，新近系及第四系以海相坳陷沉积为主，呈现出断陷到坳陷的演化过程。油气的生成、运移到聚集成藏均与古近系沉积展布特点，断裂、砂体等输导体系的沟通，新近系沉积地层的储层发育、储盖组合样式及圈闭匹配等成藏地质条件密切相关[20]。番禺4洼新近系油气分布不均，成藏条件独特，受控于构造、沉积充填特征，与其他洼陷相比，在烃源岩识别及评价、储盖组合以及油气运移等方面具有特殊性(图2)。
图2 番禺4洼新近系油藏成藏要素Fig.2 Reservior-forming elements of Neogene reservoirs in Panyu 4 Sag
2.1 烃源岩条件及油气运移
番禺4洼古近系文昌组构造演化阶段较为完整，从早到晚依次为初始断陷期、强烈断陷期、弱断陷期和断陷萎缩期[4]，根据区域层序地层发育特征，番禺4洼文昌组内部划分了文五段至文一段等5套三级层序，分别对应强烈断陷早期、强烈断陷晚期、弱断陷早期、弱断陷晚期和断陷萎缩期。利用地震沉积学分析方法结合单井相对番禺4洼文昌组沉积特征进行分析，强烈断陷早期(文五段)以滨浅湖相沉积为主，靠近陡坡带一侧局部发育半深湖-深湖亚相沉积，局部发育小型近岸扇体；
随着裂陷强度增大，水体加深，番禺4洼文四段和文三段地层以半深湖-深湖亚相沉积为主，在湖盆中央发生火山侵入，发育一套火山侵入体。断陷晚期(文二段和文一段)沉积中心继续向西北方向迁移，半深湖-深湖亚相范围缩小，仅发育在靠近控洼断裂一侧(图3)。
图3 番禺4洼文昌组沉积相模式图Fig.3 Sedimentary facies model of Wenchang Formation in Panyu 4 Sag
结合以上分析，全区主要发育4套烃源岩，分别为文二段、文三段、文四段和文五段。文昌组上段烃源岩(WC2-WC3)TOC分布范围为1.09%～10.13%，均值为3.83%，有机质类型为Ⅱ1-I型，属于好-优质烃源岩；
文昌组下段烃源岩(WC4-WC5)TOC分布范围为2.47%～11.43%，均值为5.14%，有机质类型为Ⅱ1-I型，属于优质烃源岩。生烃史分析表明，文昌组烃源岩在珠江组沉积晚期(15.97 Ma±)达到低成熟，开始进入生油阶段，现今凹陷总体处于中等成熟阶段。
结合原油和烃源岩的饱和烃色谱、色谱-质谱地化特征对比分析，以文昌组不同三级层序烃源岩中Ts/Tm、T化合物/C30Hop比值作为油源对比的指标，认为已发现油气田(藏)油气主要来自文昌组烃源岩，多为文三段、文四段供烃，少部分油气藏为文二段供烃形成(图4)。
图4 番禺4洼新近系原油与古近系烃源岩对比Fig.4 Correlation between Neogene crude oil and Paleogene source rocks in Panyu 4 Sag
2.2 储盖层条件
番禺4洼新近系为辫状河三角洲沉积，以发育粗砂岩、细砂岩为主，储层主要发育河口坝、远砂坝、水下分流河道和席状砂等沉积微相，平均孔隙度为16.1%～29.6%，渗透率1 922.4～7 564.1 mD，以中-高孔、特高渗储层为主。砂体埋藏浅，成岩作用较弱，孔隙度、渗透率高，为油气储集的有利层段。番禺4洼新近系地层整体位于古珠江三角洲前缘相带，受海平面变化的影响，岩性组合呈现砂泥互层的特点。区域上，番禺4洼在珠江组上部和中段发育3层厚度较大的泥岩层，是番禺4洼主要的区域盖层(图5)，其封盖能力强，油气主要富集在区域盖层之下，因此，珠江组成为油气勘探的主要目的层系。
图5 番禺4洼主要井连井对比图Fig.5 Comparison of main wells in Panyu 4 Sag
2.3 输导体系
输导体系作为油气成藏过程中重要的地质要素，沟通烃源岩和圈闭，其静态要素主要包括砂体、层序界面(不整合面)、断层及裂缝[21-22]。番禺4洼输导介质有断层、不整合面和砂体等多种类型，构成复杂的输导体系，结合断层、不整合面和砂体的组合特点，可将番禺4洼输导体系划分为断层型、断层-砂体型和不整合-断层型3种主要类型，不同油气藏输导体系组合不同(图6)。
2.3.1 断层型
断层型为油气成藏期活动的断层，在正常生、储、盖组合条件下向上输导油气[23]。番禺4洼主要发育了早期断裂、晚期断裂和长期活动断裂3种断裂，其中长期活动断裂主要发育在缓坡带(图1)，是油气运移的主要通道，如A421、A108、A102、A101等油气藏是油气通过长期活动断裂垂向输导运移聚集形成的(图6a)。
2.3.2 断层-砂体型
番禺4洼砂体发育，其中珠江组砂体主要为辫状河三角洲，在全区范围内叠合连片，横向展布范围广，孔渗性好，形成比较好的输导通道体系。断层-砂体型主要分布在洼陷带，典型油气藏为A105油田珠江组油藏。A105油田的油源为文三段，油气的运移通道为缓坡带大型油源断裂和被该断裂错段的从缓坡带伸入洼陷带的珠江组大型三角洲砂体组成的复合输导体系(图6b)。
2.3.3 不整合-断层型
不整合面的发育往往与构造事件有关。晚中生代以来，珠江口盆地的构造事件主要包括神狐运动、珠琼运动一幕、珠琼运动二幕、南海运动、白云运动和东沙运动等[24-25]，番禺4洼自下而上主要发育古近系/基底、文四段/文三段、文昌组/恩平组和恩平组/珠海组4个不整合面，其中古近系/基底不整合面暴露时间长，孔渗性较好，是陡坡带重要的油气输导通道。如陡坡带缺乏大型油源断裂，文昌组烃源岩生产的油气难以直接靠断层运移至圈闭成藏，只能先经过初次运移进入砂体“中转站”，后沿不整合面进行侧向长距离运移，通过控圈断裂垂向输导运移至圈闭内成藏，在东沙隆起形成A511、A115和A116油田(图6c)。
a.断层型(A421、A411、A102、A101油藏)；
b.断层-砂体型(A104、A105、A108油藏);c.不整合-断层型(A511、A115、A116油藏)。图6 番禺4洼输导体系示意图Fig.6 Schematic diagram of transport system in Panyu 4 Sag
2.4 油气成藏期次
油气成藏期次受控于多种因素制约, 且每种因素的影响程度与时间不一样, 但成藏期次划分的主要原则是指导后续油气勘探[26]。番禺4洼油气运聚成藏期次级别不同，从前文分析可知，本区断裂活动在韩江组末期最为活跃。在韩江组末期之前，烃源岩处于排烃初期，排烃和成藏可能并不活跃，成藏均以文昌组为烃源，成藏时间早，油气聚集在文昌组等深部近源层位，可将其划分为一个成藏期次，表中A581井文昌组砂岩样品流体包裹体分析油气充注时间为16.2～14.9 Ma，即为该期次成藏。
烃源岩大规模生排烃时期与晚期断裂活动时间一致，有利于油气的聚集成藏。断裂活动强烈，其垂向输导能力强，将油气运移至浅层成藏。同时，断裂活动促进油气大规模从烃源岩中排出。番禺4洼的断裂在韩江组末期活动性强，油气运移量大，运移距离远，分布范围广，珠江组广泛成藏，表中24个油藏砂岩样品流体包裹体分析数据表明存在两期油气充注，实测的油气充注时间在13.0～4.2 Ma和3.7～0 Ma。目前番禺4洼发现的探明储量约1.6亿m3的油气多以3.7～0 Ma这一期次成藏为主，且主要分布在珠江组。
综合以上分析，番禺4洼整体存在3期油气充注:第一期为下韩江期(16.2～14.9 Ma)，第二期为粤海期(13.0～4.2 Ma), 第三期为万山组—第四纪沉积期(3.7～0 Ma)。浅层珠江组—韩江组储层以第三期油气充注为主，部分珠江组储层存在第二充注；
深层文昌组—珠海组普遍存在第二期和第三期油气充注，个别井存在三期油气充注(图7)。
图7 番禺4洼油气充注时间图Fig.7 Oil and gas filling periods of Panyu 4 Sag
2.5 油气分布
总体上，番禺4洼油气纵向分布跨度大，从古近系文昌组到新近系韩江组都有油气发现，其中珠江组、韩江组发现的油层数量多、规模大，古近系次之，粤海组最少。平面上，番禺4洼现今发现的油气绝大多数都分布在缓坡带A421油田和陡坡带的A511油田，其圈闭形态好，具有基底古隆起背景，是最有利的油气富集区，这两个油田的储量占全区的75.5%。从圈闭类型上看，番禺4洼新近系断裂发育，油藏类型主要为断块油藏和逆牵引背斜油藏，且发育在断层的下降盘(表1)。其中逆牵引背斜分布广泛，多分布于活动性较强的断裂下降盘，圈闭面积大，油气资源丰度高；
而断块油藏数量少，多分布在活动性弱的断裂下降盘，含油面积小，油气富集程度较低。
表1 番禺4洼典型油气藏特征表
番禺4洼新近系油气成藏条件具有一定的特殊性，相应地，其成藏模式也具有独特性，总结其成藏模式和成藏机理对于下一步的油气勘探具有十分重要的借鉴意义。基于上述认识，根据油气成藏要素等的具体分析，可将番禺4洼的油气成藏模式分为源-断耦合成藏模式和源-面-断立体成藏模式。这两种模式代表了番禺4洼新近系油气成藏的主要机理，决定了新近系油气的分布特征。
源-断耦合成藏模式是番禺4洼缓坡带油气成藏的主要模式，以番禺04断裂带为典型代表。该模式的特点是新近系油气藏的下面或临近的优质烃源岩可规模生烃，具备有利的烃源条件；
油气藏的控圈断层即为长期油源断裂，输导通道为断层或者断-砂组合，且油源断裂在关键成藏期(韩江组末期)活动性强(断层生长指数>1.1)，具备较强的垂向输导能力，油气可以沿油源断裂直接进入圈闭或者沿砂体横向运移至圈闭成藏。该模式中上伏泥岩盖层的厚度和断层活动的强度决定了油气的富集程度和分布层系，油气往往分布在上伏泥岩盖层厚度大、断层断距小的地层段内。在该模式的指导下，下一步将在临近优质烃源岩、油源断裂晚期活动性强的位置寻找新近系油气藏(图8a)。
源-面-断立体成藏模式是番禺4洼另一种油气成藏的模式，是番禺4洼陡坡带油气成藏的主要模式，在其指导下发现的油气规模与前者相当。该模式的特点是油气来自临近的番禺4洼文昌组优质烃源岩，文昌组烃源岩生成的油气在古近系“中转站”砂体的沟通下到达基底不整合面，再沿不整合面长距离侧向运移至控圈断层，经过一系列断层的不断向浅层调节，油气最终在新近系储层中聚集成藏，属于旁生侧储式成藏模式。“中转站”砂体与不整合面匹配决定了油气能否发生长距离的侧向运移(图8b)。
图8 油气成藏模式图Fig.8 Hydrocarbon accumulation model
(1)番禺4洼油气成藏条件优越，烃源岩层系主要为文昌组文二段、文三段、文四段和文五段，储盖组合类型包括珠江组上段和下段2套，已发现的油气藏类型以构造型为主，输导体系组合包括断层型、断层-砂体型和不整合-断层型；
油气纵向分布跨度大，以珠江组最为富集，横向上主要分布在缓坡带和陡坡带。
(2)番禺4洼已发现油藏主要来自文昌组文三段、文四段烃源岩，少部分油藏来自文二段烃源岩。整体存在三期油气充注，第一期为下韩江期(16.2～14.9 Ma)，第二期为粤海期(13.0～4.2 Ma)，第三期为万山组—第四纪沉积期(3.7～0 Ma)。
(3)综合分析新近系油藏形成条件，建立了两种新近系油气成藏模式：源-断耦合成藏模式和源-面-断立体成藏模式，两者在油气分布规律上存在明显的差异。
猜你喜欢 番禺烃源运移 苏德尔特地区南一段断裂向砂体侧向分流运移油气形式及其与油气富集关系石油物探(2022年3期)2022-05-23磁化微咸水及石膏改良对土壤水盐运移的影响农业工程学报(2022年1期)2022-03-25二连盆地伊和乌苏凹陷烃源岩地球化学特征与生烃潜力中国石油大学学报（自然科学版）(2022年1期)2022-02-28川东北地区陆相烃源岩评价科学与生活(2021年18期)2021-11-24曲流河复合点坝砂体构型表征及流体运移机理西南石油大学学报(自然科学版)(2021年3期)2021-07-16104公顷！ 120亿！ 富力正式介入番禺石壁村旧改！房地产导刊(2020年9期)2020-10-28南海IODP U1501站始新统—渐新统有机地球化学特征及烃源条件分析中国海上油气(2020年5期)2020-10-20三条村！146亿！广州番禺旧改爆发！房地产导刊(2020年8期)2020-09-11240亿！30家房企争抢！广州土拍火了！ 越秀75亿斩获番禺宅地，楼面价超3万/m2房地产导刊(2020年6期)2020-07-25伦坡拉盆地牛堡组烃源岩综合评价天然气技术与经济(2018年5期)2018-12-06
