熊萬林，龍祖烈，朱俊章，楊興業(yè)，豐 勇

(1.中海石油(中國)有限公司 深圳分公司，廣東 深圳 518054；2.長江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，武漢 430100)

陽江凹陷主體位于珠江口盆地珠三坳陷，歷來被認(rèn)為是珠江口盆地的一個邊緣凹陷[1]。2018年之前勘探程度低，近年來，隨著勘探思路的轉(zhuǎn)變，該凹陷開展了地質(zhì)—地球物理聯(lián)合攻關(guān)，系統(tǒng)解剖并評價凹陷整體的洼陷結(jié)構(gòu)，深入分析烴源巖條件，明確凹陷生烴能力[2-3]。2018—2019年，陽江東地區(qū)鉆探10口鉆井，其中9口井見到良好的油氣顯示，獲得了2個中型商業(yè)油田和2個潛在商業(yè)油田，從而實現(xiàn)了陽江凹陷勘探的整體突破，并從此打開了陽江凹陷新區(qū)油氣勘探的序幕[2]。

由于該凹陷勘探歷程的特殊性，僅有部分學(xué)者針對該凹陷進(jìn)行過相關(guān)研究。通過對凹陷的構(gòu)造、沉積特征開展系統(tǒng)研究[2-10]，總結(jié)出凹陷內(nèi)部各個次級洼陷構(gòu)造演化和沉積充填特征的差異性[2-3]；通過對比陽江凹陷與鄰近凹陷所發(fā)現(xiàn)的原油生物標(biāo)志化合物特征[2-3,11-12]，認(rèn)為陽江凹陷始新統(tǒng)文昌組以中深湖相烴源巖為主[2-3]。通過陽江凹陷烴源巖、圈閉、油氣藏特征等靜態(tài)要素的分析[2-4,6,10]，總結(jié)出研究區(qū)“源—斷—圈”耦合近源成藏的模式[2-3]。而對于原油地球化學(xué)特征、油氣充注時期及充注強(qiáng)度的研究還比較薄弱。

本文利用鉆井所取得的巖石和流體樣品，進(jìn)行飽和烴色譜—質(zhì)譜實驗、流體包裹體系統(tǒng)分析和全油氣相色譜法混源油定量配比實驗，探討了陽江凹陷烴源巖生烴潛力、油氣成因、油氣充注時期以及各期次原油對已探明混源油藏的貢獻(xiàn)比例，并討論油氣充注強(qiáng)度、烴源巖以及油源斷裂三者耦合關(guān)系對圈閉富集程度的影響，以期為陽江凹陷下一步的圈閉成藏風(fēng)險評估提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

陽江凹陷為珠江口盆地珠三坳陷北東端的一個二級構(gòu)造單元，是在以古生代沉積巖和淺變質(zhì)巖為主的基底上發(fā)育的新生代陸緣拉張型斷陷[6-9]。珠三坳陷與珠一坳陷具有相似的大地構(gòu)造背景，但由于基底性質(zhì)及構(gòu)造演化等方面的差異，二者的坳陷結(jié)構(gòu)條件各具特色[1-3,5-9]。陽江凹陷為NE—SW走向的長條狀凹陷，面積約2 300 km2，凹陷北部毗鄰陽春凸起、海南隆起，西南部與陽江低凸起分隔，東側(cè)為恩平凹陷。陽江凹陷按構(gòu)造特征可劃分為“兩凹一凸起”3個構(gòu)造單元，自西向東依次為陽江西凹、陽江中低凸起、陽江東凹。其中，陽江東凹自西向東可劃分為陽江24洼、恩平19洼、恩平20洼及恩平21洼等4個次洼；陽江西凹的主體為陽江33洼[2-3](圖1)。

陽江凹陷與珠江口盆地東部其他凹陷相同，具有“下斷上拗”、“下陸上?！钡碾p層構(gòu)造沉積特征[1-3,5-9]。其中下部為斷陷結(jié)構(gòu)，包括始新統(tǒng)文昌組和恩平組，屬陸相沉積體系，受斷陷活動“東早西晚”演化特征控制，文昌組僅在陽江東凹發(fā)育[2-3]；上部為坳陷結(jié)構(gòu)，包括漸新統(tǒng)珠海組，中新統(tǒng)珠江組、韓江組和粵海組，上新統(tǒng)萬山組和第四系(圖1)，屬海相沉積體系[2-3,6,9-10]。文昌組是主要的烴源巖層系，自下而上發(fā)育文三段、文二段和文一段；珠江組和韓江組的海相三角洲砂巖是凹陷主要的儲層段；珠江組和韓江組海相三角洲泥巖是主要的區(qū)域蓋層[2-3,6,9-10]。

2 樣品與分析

為系統(tǒng)分析陽江凹陷烴源巖生烴潛力、原油地球化學(xué)特征、油氣充注時期以及混源油藏混源比例計算，針對陽江凹陷C21-2等5口井采集了恩平組和文昌組共80個泥巖樣品，進(jìn)行巖石熱解以及飽和烴和芳烴色譜—質(zhì)譜分析實驗；針對B20-1、B20-2和B20-3等3口井共采集15件原油樣品進(jìn)行原油物性、飽和烴和芳烴色譜—質(zhì)譜實驗；針對D15-1井采集2件原油樣品進(jìn)行原油物性、全油氣相色譜、飽和烴和芳烴色譜—質(zhì)譜以及混源油定量配比實驗；針對B20-1井采集17塊砂巖樣品進(jìn)行流體包裹體系統(tǒng)分析實驗，在顯微熒光檢測的基礎(chǔ)上重點挑選了8塊含烴類包裹體的樣品進(jìn)行顯微均一溫度測試。地球化學(xué)實驗所采用的分析儀器為安捷倫7890A氣相色譜儀、安捷倫6890N和5973C色譜—質(zhì)譜儀；流體包裹體分析所采用的熒光顯微鏡為Nikon 80I雙通道熒光顯微鏡，紫外激發(fā)光為多色激發(fā)，激發(fā)波長為330～380 nm；顯微熒光光譜儀為Maya 2000Pro光譜儀。巖石和原油樣品分析測試工作均在長江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室完成。

3 不同成藏期次原油成因

3.1 烴源巖生烴潛力

陽江凹陷文昌組以湖相差異分布、周緣分散砂體小為特征，中深湖沉積體系分布具有自東向西遷移的特征。文三段中淺湖相主要分布在恩平21洼；文二段中深湖相連片分布在恩平20、恩平21洼，陽江24洼東西兩側(cè)也有發(fā)育；文一段中深湖相主要分布在恩平20洼以及陽江24洼近北側(cè)控洼斷層附近，恩平19洼也有局限分布[2-3]?？傮w而言，陽江凹陷恩平20洼文昌組中深湖相在垂向疊加和平面分布上最為穩(wěn)定[2-3]。

圖1 珠江口盆地陽江凹陷構(gòu)造單元及地層劃分Fig.1 Tectonic units and stratigraphic column of Yangjiang Sag, Pearl River Mouth Basin

受鉆井條件控制，陽江凹陷僅C21-2井揭示了文三段厚度約為400 m的中淺湖相灰黑色泥巖。該套泥巖有機(jī)碳含量平均值為2.50%，熱解生烴潛量平均值為7.17 mg/g，氫指數(shù)平均值為224.5 mg/g，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ1型，屬于好—很好烴源巖(圖2)。文昌組一段和二段烴源巖并未揭示，導(dǎo)致其生烴潛力無法準(zhǔn)確判斷。但珠一坳陷鉆井揭示的文昌組中深湖相烴源巖分析數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，該類型烴源巖整體有機(jī)質(zhì)豐度較高，類型較好，屬于一套優(yōu)質(zhì)烴源巖。通過對比陽江凹陷與鄰近珠一坳陷沉積演化特征[2-3,5-6,10]，認(rèn)為文昌組一段和二段的中深湖相泥巖屬于優(yōu)質(zhì)烴源巖，可為周邊油田供烴。

圖2 珠江口盆地陽江凹陷以及珠一坳陷文昌組、恩平組泥巖生烴潛力評價Fig.2 Hydrocarbon generation potential evaluation of mudstones in Wenchang and Enping formations, Yangjiang Sag and Zhu I Depression, Pearl River Mouth Basin

恩平組沉積時期，地層呈現(xiàn)連片分布的特征，地層厚度較大，覆蓋了陽江凹陷大部分區(qū)域，并以廣盆淺湖相和廣泛分布的淺水辮狀河三角洲泥巖為主。凹陷內(nèi)揭示恩平組泥巖鉆井有5口，烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度較低，有機(jī)碳含量平均值約為1.2%，熱解生烴潛量平均值為7.17 mg/g，氫指數(shù)平均值約為161.2 mg/g，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ2型，以生氣為主，整體屬于較差—中等烴源巖。

3.2 原油生物標(biāo)志化合物特征

前人[12-19]研究認(rèn)為，雙杜松烷是一類特征非常明顯的高等植物樹脂輸入的標(biāo)志化合物，代表陸源高等植物貢獻(xiàn)，在原油成熟度相近的情況下，Ts/Tm比值參數(shù)對黏土催化劑反應(yīng)很靈敏，該參數(shù)受烴源巖沉積環(huán)境影響較為明顯。陽江凹陷原油的生物標(biāo)志化合物特征分析結(jié)果表明，雙杜松烷含量以及Ts/Tm的相對含量是劃分本區(qū)原油類型有效的地球化學(xué)指標(biāo)。依據(jù)上述2個參數(shù)，可將陽江凹陷原油劃分為3種類型(圖3，圖4)。

第Ⅰ類原油全油氣相色譜圖中可分辨的正構(gòu)烷烴組分較少，色譜圖基線“UCM”鼓包明顯(圖3)。該類型原油生物標(biāo)志化合物中含有較高的C304-甲基甾烷，Ts含量明顯高于Tm，Ts/Tm比值為1.77～2.14，雙杜松烷含量普遍較高，T/C30H為1.41～1.47(圖3，圖4)。

第Ⅱ類原油全油氣相色譜圖中可分辨的正構(gòu)烷烴組分豐富，色譜圖基線“UCM”鼓包不明顯(圖3)。該類型原油生物標(biāo)志化合物中含有較高的C304-甲基甾烷，Ts含量略高于Tm，Ts/Tm比值為1.16～1.51，而雙杜松烷含量較低，T/C30H為0.42～0.64(圖3，圖4)。

圖3 珠江口盆地陽江凹陷以及珠一坳陷典型原油及烴源巖生物標(biāo)志化合物特征 C27.20R-5α(H),14α(H),17α(H)-膽甾烷；C28.20R-24-甲基-5α(H),14α(H),17α(H)-膽甾烷； C29.20R-24-乙基-5α(H),14α(H),17α(H)-膽甾烷；Ts.18α(H)-22,29,30-三降藿烷；Tm.17α(H)-22,29,30-三降藿烷； C30Dia-H.C30-重排藿烷；OL.奧利烷；C30H.17α(H),21β(H)-藿烷；T.樹脂化合物TFig.3 Typical biomarker distributions of crude oils and source rocks in Yangjiang Sag and Zhu I Depression, Pearl River Mouth Basin

圖4 珠江口盆地陽江凹陷以及珠一坳陷典型原油 及烴源巖生物標(biāo)志化合物參數(shù)關(guān)系Fig.4 Relationship between typical biomarkers of crude oil and source rocks in Yangjiang Sag and Zhu I Depression, Pearl River Mouth Basin

第Ⅲ類原油全油氣相色譜圖中既有相當(dāng)數(shù)量的正構(gòu)烷烴組分，又有明顯的色譜圖基線“UCM”鼓包(圖3)；其同樣含有較高豐度的C304-甲基甾烷，Ts含量略高于Tm，Ts/Tm比值為1.56～1.84，雙杜松烷含量中等， T/C30H為1.09～1.25(圖3，圖4)。

3.3 原油成因

參考珠江口盆地儲層生物降解作用發(fā)生的深度范圍(淺于1 500 m)，認(rèn)為第Ⅰ類原油代表早期充注遭受生物降解作用所形成[20]。該類原油同時具有較高的低等水生生物和陸源高等植物的雙重貢獻(xiàn)，其生物標(biāo)志化合物特征與陽江東凹鉆井揭示的典型文三段中淺湖烴源巖相似，推測其來源于恩平20洼文三段中淺湖相烴源巖。這類原油主要分布于B20-1油田珠江組極少數(shù)油層中。

第Ⅱ類原油代表晚期充注原油。該類原油主要來源于低等水生生物，同時存在少量陸源高等植物貢獻(xiàn)，其生物標(biāo)志化合物特征與鄰近番禺4洼揭示的典型文昌組中深湖烴源巖相似，推測其來源于恩平20洼文一段和文二段中深湖相烴源巖。這類原油主要分布于B20-1和B20-2油田韓江組油層以及其他各含油構(gòu)造珠江組油層中。

第Ⅲ類原油代表早期和晚期充注原油混合的結(jié)果。該類型原油為第Ⅰ類和第Ⅱ類原油的混源油，而這類原油主要分布于B20-1油田珠江組多數(shù)油層中。

4 原油充注時期分析

通過前文對油藏原油色譜特征的分析，雖然可以判斷大致的原油充注期次，但無法求取準(zhǔn)確的充注時間。為解決油氣充注時間及期次問題，本文采用流體包裹體分析手段進(jìn)行求取。

透射光和熒光薄片顯微觀察顯示，成巖階段所捕獲的烴類包裹體和鹽水包裹體主要分布在石英顆粒內(nèi)成巖裂紋、切穿石英顆粒成巖裂紋及早期方解石膠結(jié)物中(圖5)。烴類包裹體以純油相包裹體和油+氣兩相包裹體為主，少量(含烴)鹽水氣液兩相包裹體為輔，鹽水包裹體包括單一液相和氣液兩相鹽水包裹體。包裹體形態(tài)多樣，主要有橢圓形、條形、近圓形，大小以3～10 μm為主，少數(shù)可達(dá)20 μm；氣泡充填度主要為3%～10%,少數(shù)能超過60%。

包裹體顯微熒光觀察表明，砂巖儲層捕獲發(fā)黃綠色和藍(lán)綠色2種不同熒光顏色油包裹體。早期油包裹體以發(fā)藍(lán)綠色熒光為主，主峰波長λmax為500～530 nm，主要發(fā)育在石英顆粒內(nèi)成巖裂紋(圖5c-d)以及早期方解石膠結(jié)物中(圖5g-h)；晚期油包裹體以發(fā)黃綠色熒光為主，主峰波長λmax為540～550 nm，主要發(fā)育在切穿石英顆粒裂紋成巖裂紋中(圖5a-b)。此外，珠江組儲層石英顆粒粒間孔隙及微裂隙中檢測到大量褐色瀝青(圖5e-f)，瀝青顏色和分布產(chǎn)狀反映其形成時間較早、成熟度較低[21]。

油包裹體充注年齡采用均一溫度—埋藏史投點法進(jìn)行[22]，考慮到研究區(qū)熱演化特征，埋藏史—熱史恢復(fù)利用PetroMod軟件進(jìn)行一維單井模擬，采用裂谷盆地穩(wěn)態(tài)熱流模型[23]。在油包裹體宿主礦物成巖序次約束下，利用與油包裹體伴生鹽水包裹體均一溫度進(jìn)行投點求取充注年齡，均一溫度分布直方圖和數(shù)據(jù)表見圖6和表1。投點結(jié)果顯示，陽江東凹油藏中發(fā)生過早晚兩期原油充注(圖7)：第一期原油充注時間為晚韓江期—早粵海期(12.0～7.5 Ma)；第二期原油充注時間為晚粵海期—現(xiàn)今(6.5～0 Ma)，早期油藏形成之后，原油發(fā)生生物降解形成瀝青。

圖6 珠江口盆地陽江凹陷B20-1井 儲層樣品鹽水包裹體均一溫度直方圖Fig.6 Homogeneous temperature diagram of the aqueous inclusions in reservoir samples of well B20-1, Yangjiang Sag, Pearl River Mouth Basin

5 混源油藏兩期原油貢獻(xiàn)比例測算

前人[24]針對生物降解作用較為普遍地區(qū)，提出采用全油色譜法進(jìn)行混源比例測算?；€之上所有可分辨色譜峰的累計峰面積，代表可分辨組分的豐度R值；基線“鼓包”所包含的峰面積U值，表征未分辨的復(fù)雜混合物“UCM”的豐度(圖8)。據(jù)此可以計算出每件原油樣品的R/U值，用以表征原油可分辨的與未分辨的烴類豐度比率，即前、后兩期烴類充注的烴類數(shù)量比率?？紤]到原油含有一定數(shù)量的非烴和瀝青質(zhì)組分，因此，需要將R/U值校正成兩期原油充注比率[24]。

5.1 端元油樣選擇

研究區(qū)第Ⅰ類原油全油氣相色譜圖中可分辨的正構(gòu)烷烴組分較少，色譜圖基線“UCM”鼓包明顯，代表早期充注原油特征；第Ⅱ類原油全油氣相色譜圖中可分辨的正構(gòu)烷烴組分豐富，色譜圖基線“UCM”鼓包不明顯，代表晚期充注原油特征；第Ⅲ類原油全油氣相色譜圖中既有相當(dāng)數(shù)量的正構(gòu)烷烴組分，又有明顯的色譜圖基線“UCM”鼓包，代表著早、晚兩期充注原油特征。

受研究區(qū)原油樣品量制約，為完成本次定量配比實驗，選擇了緊鄰研究區(qū)的恩平凹陷北部兩件典型油樣代表前、后兩期充注的端元油，即D10-1井珠江組油樣(密度為0.935 g/cm3，與本文第I類原油密度、生物標(biāo)志化合物特征類似)和D15-1井珠江組油樣(密度為0.836 g/cm3，與本文第Ⅱ類原油密度、生物標(biāo)志化合物特征類似)，前者代表前期充注后經(jīng)歷過強(qiáng)烈生物降解的重稠油，后者則代表未降解的黑油。

表1 珠江口盆地陽江凹陷B20-1井與油包裹體同期鹽水包裹體均一溫度及充注時間數(shù)據(jù)Table 1 Homogenization temperatures of aqueous inclusions accompanied with oil inclusions and charging time in well B20-1 of Yangjiang Sag, Pearl River Mouth Basin

圖7 珠江口盆地陽江凹陷油包裹體充注期次及時間Fig.7 Charging episodes and time of oil inclusions in Yangjiang Sag, Pearl River Mouth Basin

5.2 建立原油充注比率測算圖版

將2件端元油樣按照不同的原油配比率，從配比率100∶0至0∶100，配成 11件混合油樣，作全油氣相色譜分析。從氣相色譜圖上(圖8)，可測得每件混合油樣的R/U值。按照各件油樣的配比率與對應(yīng)的R/U值，回歸獲得其相關(guān)曲線，建立測算原油充注數(shù)量比率的圖版(圖9)。

5.3 單井原油兩期充注比率測算

通過建立的兩期成藏原油充注比率定量測算圖版(圖9)，可以對陽江東凹目前所發(fā)現(xiàn)的恩平B20-1和B20-2兩個商業(yè)油田中的各個油藏混源比例進(jìn)行測算。結(jié)果表明：B20-1油田各油藏中，韓江組油藏均以第二期充注為主，珠江組油藏存在明顯兩期充注，不同油藏兩期充注比例如圖10所示，結(jié)合油田儲量分布特征[1]，第一期充注量占比約39%，第二期充注量占比約61% ；B20-2油田韓江組油藏主要來源于第二期充注。

圖8 珠江口盆地配比混合油樣品全油氣相色譜圖Fig.8 Whole-oil gas chromatograms of mixed oil samples of Pearl River Mouth Basin

圖9 珠江口盆地兩期成藏原油充注比率定量測算圖版Fig.9 Quantitative calculation chart of filling proportion of two-stage reservoir forming crude oil of Pearl River Mouth Basin

圖10 珠江口盆地陽江凹陷B20-1和B20-2油田各油藏兩期原油貢獻(xiàn)比例Fig.10 Contribution ratio of two phases of crude oils in B20-1 and B20-2 oil fields in Yangjiang Sag, Pearl River Mouth Basin

6 勘探意義

前人針對油源斷裂活動特征對油氣富集程度的控制進(jìn)行過系統(tǒng)研究，認(rèn)為斷裂的通源能力控制油氣富集層段，不僅表現(xiàn)在不同級別油源斷裂的垂向輸導(dǎo)油氣能力不同，還表現(xiàn)在同一級別油源斷裂的不同部位的垂向輸導(dǎo)能力也不同[2-3,25-26]。

結(jié)合油源斷裂的發(fā)育特征、不同類型原油垂向分布特征、油氣充注時期及充注強(qiáng)度，認(rèn)為臨近生烴洼陷且位于韓江組及其之上的圈閉，油氣來源于文昌組一、二段中深湖相烴源巖，成藏時間為晚粵海期—現(xiàn)今(6.5～0 Ma)。若該成藏期內(nèi)，通源斷裂強(qiáng)烈活動，并且能有效溝通文昌組一、二段烴源巖和圈閉，則更易于形成規(guī)模性油藏(圖11)。而對于臨近生烴洼陷且位于珠江組及其之下的圈閉構(gòu)造，其成藏時間為晚韓江期—早粵海期(12.0～7.5 Ma)和晚粵海期—現(xiàn)今(6.5～0 Ma)，油氣來源于早期文昌組三段中淺湖相和晚期文昌組一、二段中深湖相烴源巖共同貢獻(xiàn)。若早期強(qiáng)烈活動的通源斷裂能有效溝通文昌組三段中淺湖相烴源巖和圈閉，或者晚期活動的斷裂能有效溝通文昌組一、二段中深湖相烴源巖和圈閉，該圈閉均可形成規(guī)模性油藏(圖12)。因此，對于勘探而言，關(guān)鍵成藏時期斷裂活動強(qiáng)度、圈閉發(fā)育層段及有效烴源巖三者的耦合關(guān)系，共同控制著圈閉富集程度，此三要素匹配較好的圈閉是未來鉆探的有利目標(biāo)。

7 結(jié)論

(1)陽江東凹主要發(fā)育文昌組一段和二段的中深湖相和文昌組三段的中淺湖相烴源巖，鉆井及所發(fā)現(xiàn)原油證實了兩類烴源巖的有效性。

圖11 珠江口盆地陽江凹陷第一期原油成藏模式Fig.11 Oil accumulation model of the first episode in Yangjiang Sag, Pearl River Mouth Basin

圖12 珠江口盆地陽江凹陷第二期原油成藏模式Fig.12 Oil accumulation model of the second episode in Yangjiang Sag, Pearl River Mouth Basin

(2)生物標(biāo)志化合物以及流體包裹體分析表明，陽江東凹所發(fā)現(xiàn)油氣可劃分為3種類型：第Ⅰ類原油分布在珠江組油藏中，形成的油包裹體熒光顏色為藍(lán)綠色，來源于恩平20洼文昌組三段中淺湖相烴源巖，充注時間為晚韓江期—早粵海期(12.0～7.5 Ma)；第Ⅱ類原油分布在珠江組—韓江組油藏中，形成的油包裹體熒光顏色為黃綠色，來源于恩平20洼文昌組一段和二段中深湖相烴源巖，充注時間為晚粵海期—現(xiàn)今(6.5～0 Ma)；第Ⅲ類原油分布在珠江組油藏中，屬于第Ⅰ類和第Ⅱ類的混源油。

(3)依據(jù)全油氣相色譜法混源油定量配比實驗所建立的兩期原油充注比例定量計算模板，認(rèn)為B20-1、20-2油田韓江組油藏均為第二期充注；B20-1油田珠江組油藏第一期和第二期充注量占比分別為39%和61%。

(4)關(guān)鍵成藏時期，斷裂活動強(qiáng)度、圈閉發(fā)育層段及有效烴源巖三者耦合關(guān)系共同控制著圈閉富集程度，上述三要素匹配較好的圈閉是研究區(qū)未來鉆探的有利目標(biāo)。