北礁凹陷中新統(tǒng)強(qiáng)振幅水道砂體含油氣性探討

李俞鋒,蒲仁海,孫龍

(1.西南科技大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院,四川 綿陽 621010;2.自然資源部海底礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510075;3.西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710069)

0 引言

南海北部瓊東南盆地深水區(qū),自2014年陵水LS17-2特大氣田被發(fā)現(xiàn)之后,再次成為勘探的熱點(diǎn)區(qū).北礁凹陷水道砂體與陵水LS17-2特大氣田相距約40 km,其相關(guān)研究多有報(bào)道.龍根元等[1]利用平衡剖面法分析了北礁凹陷的構(gòu)造特征,認(rèn)為古近系發(fā)育伸展斷層轉(zhuǎn)折褶皺和鏟式正斷層控制的滾動半地塹凹陷.張義娜等[2]分析了北礁凹陷崖城組烴源巖類型、熱演化程度等演化特征,認(rèn)為崖城組發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖.沈懷磊等[3]初步評價了北礁凹陷的油氣勘探潛力,認(rèn)為該凹陷是潛在油氣區(qū).李俞鋒等[4-7]認(rèn)為北礁凹陷多邊形斷層的發(fā)育貫穿整個中新統(tǒng),中中新世濁流與底流共同作用形成丘狀反射體,晚中新世早期底流強(qiáng)弱變化形成丘-谷反射,中中新統(tǒng)頂部伴有底流底蝕形成的長條形丘體與水道.

中新統(tǒng)發(fā)育的3套水道砂體,其含油氣性至今未進(jìn)行探討.為此,本文研究了北礁凹陷烴源巖和3套強(qiáng)振幅水道砂體的發(fā)育特征,剖析了多邊形斷層與構(gòu)造斷層組成的輸導(dǎo)體系(油氣運(yùn)移體系),以及3套砂體的圈閉類型和油氣成藏模式.

1 地質(zhì)背景

瓊東南盆地位于海南島南部,面積約6X104km2,現(xiàn)今北端為淺水區(qū),中、南部為深水區(qū).該盆地是在新生代被動大陸邊緣基礎(chǔ)上,發(fā)育的拉張斷陷型含油氣盆地[8].

瓊東南盆地經(jīng)歷了3個構(gòu)造演化階段,由老到新依次為始新世-漸新世(Tg-T60)的裂陷期、早-中中新世(T60-T40)的熱沉降期和晚中新世至今(T40-今)的加速沉降期[9],它們之間以不整合界面為重要標(biāo)志.由北向南依次劃分為4個構(gòu)造單元:北部坳陷、北部隆起、中央坳陷和南部隆起(見圖1).北礁凹陷為伸展型滾動半地塹凹陷,發(fā)育中中新世北東向底流切割形成的殘丘.北礁凹陷、松南-寶島凹陷發(fā)育向北傾伸展的斷裂體系[1].

圖1 瓊東南盆地構(gòu)造單元

2 水道砂體的地質(zhì)條件

2.1 烴源巖及其熱演化特征

LS17-2氣藏重?zé)N含量低且相對密度小,甲烷含量高,干燥系數(shù)大,以此推測陵水凹陷主力烴源巖是崖城組煤系地層,形成于海相泥巖中,而鹽城組以淺海相沉積為主[10].YL19-1-1井地化和巖屑數(shù)據(jù)表明,北礁凹陷崖城組烴源巖富集高等有機(jī)質(zhì)植物,以Ⅱ2和Ⅲ型干酪根為主,具有較強(qiáng)的生氣性[11],以潮坪-潟湖沉積為主[2]. 陵水凹陷崖城組現(xiàn)今地溫為180～400℃,處于高地溫梯度區(qū),Ro為2.0%～4.5%.北礁凹陷YL19-1-1井實(shí)測地溫梯度為4.6℃/hm,也屬于高地溫梯度區(qū),崖城組地溫為100～250℃,Ro為0.5%～3.0%.陵水凹陷和北礁凹陷的地溫和Ro值都呈現(xiàn)由中心向四周環(huán)帶式遞減,高地溫有利于烴源巖生成油氣,且2個凹陷現(xiàn)今都處于大量生氣階段.這些都說明了崖城組烴源巖可為上覆的3套水道砂體提供豐富氣源.

2.2 儲層組合特征及其分布

中新統(tǒng)發(fā)育3套水道砂體:三亞組底部薄層強(qiáng)振幅水道砂體、梅山組往底流上游方向單向遷移水道砂體和黃流組底部垂直加積水道砂體(見圖2).

圖2 北礁凹陷中新統(tǒng)水道砂體分布

平面上,北礁凹陷三維工區(qū)西南部是3套強(qiáng)振幅水道砂體分布區(qū)(見圖3).三亞組底部強(qiáng)振幅水道砂體與斜坡垂直,長3.0～10.0 km,寬0.5～1.0 km,厚20～40 m(見圖2、圖3a);梅山組往底流上游方向單向遷移水道砂體與斜坡垂直,長8.0～18.0 km,寬1.0～2.0 km,厚60～80 m(見圖2、圖3b);黃流組底部垂直加積水道砂體受控于梅山組頂部發(fā)育的長條形丘體[4,7],導(dǎo)致砂體與斜坡斜交,長6.0～20.0 km,寬1.0～2.5 km,厚60～100 m(見圖2、圖3c).東北部主要在梅山組發(fā)育近平行斜坡的指狀分叉強(qiáng)振幅水道砂體(見圖3b),長30.0 km,寬1.0～4.0 km,厚30～100 m.這些強(qiáng)振幅反射砂體與LS17-2特大氣田強(qiáng)振幅中央水道砂體具有相似的地震反射結(jié)構(gòu).

底流改造后的砂體砂質(zhì)純凈,能形成高孔高滲儲集層[12].珠江口盆地底流與濁流交互作用,為優(yōu)質(zhì)儲集層的形成提供了條件[13].瓊東南盆地北部海底扇砂體、LS17-2大氣田分布區(qū)的中央水道砂體也都受到底流改造[14-15].發(fā)育堤岸的沉積水道在底流與濁流交互作用下,迫使水道往底流上游方向發(fā)生單向遷移[16],梅山組發(fā)育的水道砂體具此特征.南海北部中中新世已發(fā)育底流并持續(xù)至今[6],說明梅山組與黃流組水道都受底流影響,這些砂體可能形成優(yōu)質(zhì)儲集層.

圖3 北礁凹陷三維區(qū)均方根屬性平面示意

2.3 輸導(dǎo)體系與蓋層發(fā)育特征

陵水LS17-2特大氣田的輸導(dǎo)體系由泥底辟及其上方形成的斷層組合而成,而北礁凹陷以下伏構(gòu)造斷層與上覆多邊形斷層組合為特征.北礁凹陷中新統(tǒng)廣泛發(fā)育多邊形斷層[4],這類斷層僅發(fā)育在三亞組-黃流組地層中(見圖2).北礁凹陷崖城組主要發(fā)育多條環(huán)狀的構(gòu)造斷層(見圖4a,4b),均向北傾,且延伸至上覆多邊形斷層發(fā)育的地層中(見圖2、圖4c).因此,構(gòu)造斷層與多邊形斷層提供了來自崖城組的油氣向中新統(tǒng)水道砂巖的垂向運(yùn)移通道.

瓊東南盆地中央坳陷帶自晚中新世以來,海平面不斷加深,處于半深海-深海環(huán)境,沉積了巨厚泥巖,這些泥巖在地震剖面上以層狀弱振幅為特征(見圖2、圖4c).陵水凹陷與北礁凹陷均處于中央坳陷內(nèi),陵水凹陷泥巖厚度較大,至少1 250 m,北礁凹陷泥巖厚度1 750 m,且斷層不發(fā)育,都可作為優(yōu)質(zhì)蓋層.

圖4 北礁凹陷構(gòu)造斷層特征

2.4 圈閉類型及成藏模式

LS17-2特大氣田是以中央水道砂體為主的巖性圈閉[10].本文的水道砂體主要形成于盆地的熱沉降期與加速沉降期,構(gòu)造穩(wěn)定,屬于深水濁積水道,被四周泥巖所圍繞,可以形成較大的巖性圈閉.

儲層流體包裹體的均一溫度測定結(jié)果表明,北礁凹陷油氣成藏共3期,分別為晚中新世、上新世和第四紀(jì),而陵水凹陷成藏期次主要發(fā)生在第四紀(jì)[10].北礁凹陷與陵水凹陷相距較近,推測3套強(qiáng)振幅水道主要成藏時期也為第四紀(jì).第四紀(jì)崖城組煤系海相烴源巖生成的油氣,先沿構(gòu)造斷層垂向向上運(yùn)移,跨越陵水組泥巖,進(jìn)入三亞組;再通過多邊形斷層網(wǎng)狀通道,橫向或垂向運(yùn)移;最后受上覆區(qū)域蓋層泥巖遮擋發(fā)生側(cè)向運(yùn)移,油氣在3套水道砂體中聚集成藏(見圖5).

圖5 北礁凹陷中新統(tǒng)水道砂體成藏模式

3 結(jié)論

1)北礁凹陷崖城組煤系海相地層發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖,有機(jī)質(zhì)豐度高,且處于成熟-高成熟階段,為3套水道砂體提供豐富的氣源.

2)下中新統(tǒng)底部和中中新統(tǒng)各發(fā)育1套水道砂體,都垂直于局部斜坡展布;上中新統(tǒng)底部發(fā)育1套水道砂體,與局部斜坡斜交,其展布受中中新統(tǒng)頂部丘形地貌的影響.由下至上,3套水道砂體規(guī)模逐漸變大,且這些砂體受底流影響,是潛在的優(yōu)質(zhì)儲集層.

3)崖城組和陵水組發(fā)育的構(gòu)造斷層,與上覆中新統(tǒng)多邊形斷層構(gòu)成有效的垂向輸導(dǎo)體系,它們提供了崖城組生成的油氣向3套水道砂體運(yùn)移的有效通道.

4)北礁凹陷與陵水凹陷砂體的石油地質(zhì)條件非常相似,且相距較近,3套強(qiáng)振幅水道砂體可能儲集有豐富的油氣,是深水油氣田的潛在接替區(qū).

致謝本文得到自然資源部海底礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、廣州海洋地質(zhì)局、中海石油(中國)有限公司湛江分公司南海西部石油研究院的大力支持和協(xié)助,在此一并表示感謝.