郭書(shū)生 廖高龍 梁 豪 彭志春 王世越
(中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司)
瓊東南盆地深水區(qū)油氣資源豐富[1-4],是中國(guó)深水天然氣增儲(chǔ)上產(chǎn)的主力區(qū),兼具經(jīng)濟(jì)和戰(zhàn)略意義[5-7]。目前已在深水西區(qū)樂(lè)東—陵水凹陷黃流組和鶯歌海組發(fā)現(xiàn)了超千億立方米大氣田[8-10],而在深水東區(qū)寶島—長(zhǎng)昌凹陷卻一直未獲突破。前期勘探在寶島凹陷北部斷階帶寶島13 區(qū)和寶島19 區(qū)梅山組、陵水組及崖城組揭示多套氣層,發(fā)現(xiàn)多個(gè)含氣構(gòu)造,但儲(chǔ)層埋深大、物性差,且深大斷裂溝通下部非烴類(lèi)氣體,多數(shù)井鉆遇高含CO2儲(chǔ)層,深水東區(qū)寶島凹陷勘探方向不明確[11-12]。前人研究認(rèn)為,位于深水東區(qū)的寶島凹陷具有較好的生烴潛力,具備形成大中型油氣藏的地質(zhì)條件[13-17],是南海西部萬(wàn)億立方米大氣區(qū)戰(zhàn)略實(shí)施的重點(diǎn)領(lǐng)域。利用寶島地區(qū)三維地震資料,優(yōu)選風(fēng)險(xiǎn)探井BD21井,2021 年該井成功鉆探,實(shí)現(xiàn)了深水油氣勘探的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移,對(duì)整個(gè)深水東區(qū)油氣勘探具有重大意義。本文通過(guò)系統(tǒng)分析深水東區(qū)BD21井的地質(zhì)成藏條件,在此基礎(chǔ)上開(kāi)展深水東區(qū)寶島凹陷北部斷階帶成藏特征分析,從而指導(dǎo)擴(kuò)大深水東區(qū)的儲(chǔ)量規(guī)模,為帶動(dòng)寶島凹陷北坡建產(chǎn)提供理論支撐。
寶島凹陷北部斷階帶位于南海北部大陸架瓊東南盆地深水區(qū)東部,地處瓊東南盆地與珠江口盆地結(jié)合部,北接神狐隆起,西側(cè)與松濤凸起相連(圖1)。寶島凹陷自下而上主要發(fā)育了始新統(tǒng)崖城組陵水組三亞組梅山組黃流組鶯歌海組和樂(lè)東組(圖2),區(qū)域內(nèi)發(fā)育多套優(yōu)質(zhì)烴源巖,地質(zhì)成藏條件優(yōu)越。
圖1 寶島凹陷構(gòu)造位置圖Fig.1 Structural location of Baodao Sag
圖2 瓊東南盆地寶島凹陷地層綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of Baodao Sag in Qiongdongnan Basin
圖3 瓊東南盆地構(gòu)造演化圖(剖面位置見(jiàn)圖1)Fig.3 Tectonic evolution profile of Qiongdongnan Basin (section location is in Fig.1)
瓊東南盆地發(fā)育3 套潛在烴源巖,即始新統(tǒng)湖泊相泥巖、漸新統(tǒng)崖城組和陵水組海相泥巖及中新統(tǒng)三亞組和梅山組海相泥巖。寶島21 構(gòu)造脊緊鄰已證實(shí)的成熟洼陷,周邊崖城組烴源巖生氣強(qiáng)度總體大于20×108m3/km2。寶島凹陷北部斷階帶發(fā)現(xiàn)的古近系天然氣為崖城組高成熟煤型氣[20-23](圖4),δ13C1值為-40.6‰~-39.9‰,證實(shí)了該區(qū)油氣運(yùn)移活躍;從松南—寶島凹陷崖城組生烴流線(xiàn)疊合生烴強(qiáng)度圖來(lái)看,BD21井緊鄰寶島凹陷北部生烴中心,為烴類(lèi)運(yùn)移的有利指向區(qū)(圖5)。寶島凹陷漸新統(tǒng)崖城組陸源海相烴源巖大部分TOC 高于1%,碳質(zhì)泥巖TOC達(dá)2%;有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以Ⅲ型為主,部分為Ⅱ2型,反映寶島凹陷崖城組烴源條件優(yōu)越,具備近源成熟烴源供給,勘探潛力巨大。
圖4 寶島凹陷甲烷碳同位素與組分識(shí)別天然氣成因圖版Fig.4 Genetic identification chart of methane carbon isotopes and natural gas components in Baodao Sag
圖5 松南—寶島凹陷崖城組生烴流線(xiàn)疊合生烴強(qiáng)度圖Fig.5 Superimposed hydrocarbon generation streamline with hydrocarbon generation intensity of Yacheng Formation in Songnan-Baodao Sag
寶島凹陷陵水組沉積早期為辮狀河三角洲沉積體系,物源供給充足[24-25],通過(guò)巖心沉積特征、充填樣式結(jié)合區(qū)域沉積背景分析,主要目的層陵水組三段(陵三段)表現(xiàn)為由低位體系域過(guò)渡到高位體系域的沉積過(guò)程(圖6)。陵水組低位體系域沉積時(shí)期BD21井北部沉積邊界主要受12 號(hào)斷裂控制,剝蝕區(qū)范圍較大,并廣泛發(fā)育凹槽地貌,為大量物源的會(huì)聚和輸送提供了有利條件(圖6)。沿寶島凹陷北部斷階帶發(fā)育大量辮狀河三角洲沉積,BD21井所在位置距北部斷階帶有一定距離,為辮狀河三角洲前緣沉積,儲(chǔ)集體平面規(guī)模及縱向厚度大。隨著海平面逐步上升,海侵體系域和高位體系域沉積時(shí)期北部陸架被淹沒(méi),大量物源被截留在陸架區(qū),神狐隆起持續(xù)暴露剝蝕,12號(hào)斷裂強(qiáng)烈活動(dòng)造成BD21井區(qū)地勢(shì)較低,來(lái)自神狐隆起的物源繼續(xù)向?qū)殟u21 構(gòu)造推進(jìn),大量物源在該區(qū)卸載形成辮狀河三角洲前緣厚層砂體沉積(圖7)。BD21井陵三段厚度為415m,鉆揭砂體累計(jì)厚度為326.5m,單砂體厚度分布在2~38m,大部分單砂體厚度大于10m,且存在砂礫巖沉積,證明陵三段砂體具有相對(duì)近源沉積的特點(diǎn)。
圖6 BD21 構(gòu)造陵三段低位體系域沉積時(shí)期古地貌圖Fig.6 Paleogeomorphic map of lowstand system tract of the 3rd member of Lingshui Formation in BD21 structure
圖7 BD21 構(gòu)造陵三段海侵體系域+高位體系域沉積時(shí)期古地貌圖Fig.7 Paleogeomorphic map of transgressive system tract+highstand system tract of the 3rd member of Lingshui Formation in BD21 structure
與區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相匹配,寶島凹陷北部斷階帶斷裂活動(dòng)性由崖城組沉積期到梅山組沉積期逐漸減弱并趨于平穩(wěn)。瓊東南盆地地處三大板塊交會(huì)處,基底斷裂發(fā)育,構(gòu)造環(huán)境復(fù)雜,盆地內(nèi)主要發(fā)育北東向、近東西向和北西向3 組斷裂,以北東向斷裂和近東西向斷裂為主,而北西向的斷裂使盆地的構(gòu)造格局變得復(fù)雜化。其中,近東西向的12 號(hào)斷裂和12-1 號(hào)斷裂對(duì)寶島凹陷北部斷階帶影響最大,控制了該區(qū)油氣運(yùn)移和聚集。斷裂活動(dòng)性分析表明,崖城組沉積期12 號(hào)斷裂、12-1 號(hào)斷裂及F1 斷裂活動(dòng)性強(qiáng);陵水組沉積期12 號(hào)斷裂、12-1 號(hào)斷裂、F1 斷裂及F2 等斷裂活動(dòng)性強(qiáng),寶島21 構(gòu)造旋轉(zhuǎn)翹傾,有利于圈閉形成;三亞組—梅山組沉積期各斷裂活動(dòng)性逐漸減弱;黃流組沉積期至今僅12 號(hào)斷裂活動(dòng),其他斷裂停止活動(dòng)(圖8)。結(jié)合北部斷階帶完鉆井包裹體分析(圖9),認(rèn)為寶島凹陷北部斷階帶存在兩期油氣充注,分別對(duì)應(yīng)三亞組—梅山組沉積期和樂(lè)東組沉積期,油氣充注階段斷裂活動(dòng)性弱,為油氣保存提供了有利條件。
圖8 寶島凹陷北部斷階帶斷裂活動(dòng)性分析柱狀圖Fig.8 Fault activity analysis histogram of the northern fault terrace zone in Baodao Sag
圖9 BD15井陵水組包裹體均一溫度分布直方圖Fig.9 Inclusion homogenization temperature distribution histogram of Lingshui Formation in Well BD15
寶島凹陷北部斷階帶陵三段辮狀河三角洲前緣規(guī)模較大,有利儲(chǔ)層位于三角洲水下分流河道砂體內(nèi),鉆探成果揭示BD21井陵三段巖石類(lèi)型多樣,細(xì)砂巖、中砂巖、粗砂巖均有發(fā)育,局部含礫,泥巖呈灰色,砂巖為塊狀構(gòu)造,撕裂狀泥巖呈定向排列(圖10)。儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類(lèi)型以粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔為主,由于儲(chǔ)層埋深較小、壓實(shí)作用相對(duì)較弱,顆粒之間表現(xiàn)為點(diǎn)接觸和線(xiàn)接觸(圖11),大部分顆粒間孔隙得以保存。
圖10 BD21井陵三段儲(chǔ)層巖心照片F(xiàn)ig.10 Core photos of the 3rd member of Lingshui Formation in Well BD21
圖11 BD21井陵三段鏡下薄片特征Fig.11 Thin section characteristics of the 3rd member of Lingshui Formation in Well BD21
BD21井陵三段測(cè)井解釋孔隙度為10.0%~14.9%,平均孔隙度為11.5%;滲透率為1.3~12.5mD,平均滲透率為4.2mD(圖12),儲(chǔ)層呈中孔低滲特征。寶島凹陷北部斷階帶陵三段砂巖儲(chǔ)層演化具有“海底以下深埋、緩慢升溫”過(guò)程。首先,機(jī)械壓實(shí)減少了儲(chǔ)層孔隙,早期膠結(jié)作用進(jìn)一步損失部分孔隙,而早期烴類(lèi)充注產(chǎn)生的溶蝕作用在一定程度上改善了孔滲條件,最終形成中孔低滲儲(chǔ)層。鉆探揭示寶島13 區(qū)和寶島19 區(qū)存在晚期高溫CO2充注,形成的大量熱液礦物、碳酸鹽膠結(jié)物和黏土礦物堵塞喉道,降低儲(chǔ)層孔滲條件;而寶島21 區(qū)不存在CO2充注造成的減孔作用,使得該區(qū)陵三段儲(chǔ)層孔滲條件明顯優(yōu)于寶島13 區(qū)和寶島19 區(qū)。
圖12 BD21井陵三段儲(chǔ)層孔滲分布直方圖Fig.12 Porosity and permeability distribution histogram of the 3rd member of Lingshui Formation in Well BD21
寶島凹陷北部斷階帶輸導(dǎo)要素主要包括斷裂和骨架砂體兩類(lèi)。深水東區(qū)斷裂比西區(qū)更為發(fā)育,且以伸展型斷裂體系為主,12 號(hào)斷裂控制了北部斷階帶的形成。崖城組成熟烴源巖生成的油氣沿12-1 號(hào)溝源斷裂進(jìn)行縱向運(yùn)移,斷裂在溝通成熟烴源巖的同時(shí),向上導(dǎo)通了多個(gè)圈閉。油氣在向上運(yùn)移過(guò)程中進(jìn)一步細(xì)分為兩條通道[26-28],大部分油氣沿12-1 號(hào)斷裂縱向運(yùn)移到陵水組聚集成藏;部分油氣沿陵水組三角洲砂體進(jìn)行橫向運(yùn)移并聚集成藏(圖13)。寶島凹陷北部斷階帶陵水組油氣輸導(dǎo)整體具有“近源、斷—砂階梯型輸導(dǎo)、三角洲儲(chǔ)集、構(gòu)造—巖性圈閉”配置的特征,運(yùn)聚條件優(yōu)越。
圖13 過(guò)BD21井油氣運(yùn)移示意圖(剖面位置見(jiàn)圖1)Fig.13 Schematic diagram of hydrocarbon migration cross Well BD21 (section location is in Fig.1)
鉆探揭示松南—寶島凹陷蓋層發(fā)育,其中穩(wěn)定分布的蓋層有三亞組—梅山組厚層泥巖、黃流組—鶯歌海組厚層泥巖和樂(lè)東組厚層泥巖[29-30](圖2),泥巖單層厚度最大在200m 以上,總厚度超過(guò)1000m(圖14)。寶島凹陷古近紀(jì)以來(lái)為發(fā)展型盆地,沉積環(huán)境由分隔陸盆逐漸過(guò)渡到局限海盆和開(kāi)闊海盆,水體逐漸加深,水域逐漸擴(kuò)大,形成了梅山組廣泛分布的區(qū)域性蓋層。寶島凹陷陵三段發(fā)育北西向和北東向的多支扇體沉積,神狐隆起區(qū)物源受12 號(hào)斷裂控制,在寶島凹陷陵三段卸載形成三角洲前緣厚層砂體沉積,與上覆厚層淺?!肷詈O嗄鄮r形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)蓋組合。該區(qū)域性?xún)?chǔ)蓋組合覆蓋了陵水組—三亞組—梅山組油氣成藏系統(tǒng)內(nèi)油氣源—運(yùn)移—聚集成藏的整個(gè)空間范圍,構(gòu)成了油氣運(yùn)移輸導(dǎo)層的閉合環(huán),保證油氣在流體勢(shì)梯度控制下沿輸導(dǎo)體系進(jìn)行封閉條件下的運(yùn)移和聚集。
圖14 深水東區(qū)區(qū)域性泥巖蓋層厚度圖Fig.14 Thickness map of regional mudstone cap rock in the eastern deep-water area
寶島凹陷北部斷階帶為崖城組成熟烴源巖生成的油氣的有利運(yùn)移指向區(qū),構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、斷裂活動(dòng)性與供烴時(shí)機(jī)匹配,辮狀河三角洲前緣儲(chǔ)集體與溝源斷裂形成垂向+短側(cè)向高效油氣輸導(dǎo)體系,上覆多套區(qū)域蓋層與各成藏要素匹配形成優(yōu)越成藏條件。瓊東南盆地深水東區(qū)前期鉆井主要位于寶島凹陷北部斷階帶西段和神狐隆起。位于神狐隆起的BD15井MDT 測(cè)試CO2含量為97%,證實(shí)寶島凹陷北部12 號(hào)斷裂溝通下部幔源無(wú)機(jī)成因CO2,造成12 號(hào)斷裂以北的神狐隆起普遍存在幔源CO2充注風(fēng)險(xiǎn)。北部斷階帶西段寶島13 圈閉和寶島19 圈閉構(gòu)造位置相對(duì)較低,陵三段埋深在4000m 以上,儲(chǔ)層物性相對(duì)較差,且圈閉類(lèi)型為受復(fù)雜斷層切割的斷塊圈閉,油氣保存條件欠佳,使得北部斷階帶西段含油氣性整體較差。另一方面,北部斷階帶西段2-1 號(hào)斷裂與北部12 號(hào)斷裂直接相連,從BD19井等6 口井測(cè)試情況來(lái)看,其中5 口井測(cè)試CO2含量均高于50%,表明北部斷階帶西段CO2充注風(fēng)險(xiǎn)較高。而B(niǎo)D21井位于寶島凹陷北部12-1 號(hào)斷裂和12 號(hào)斷裂夾持的北部斷階帶,構(gòu)造位置相對(duì)較高,儲(chǔ)層埋深較小,物性相對(duì)較好。流體充注方面,一方面12-1 號(hào)斷裂作為溝源斷裂為圈閉提供充足的油氣供給,另一方面北部斷階帶位于12 號(hào)斷裂下盤(pán),受12 號(hào)斷裂CO2運(yùn)移影響較小,鉆探印證了寶島21 區(qū)為更有利的油氣充注區(qū)域。
前期勘探證實(shí),凹陷斷階帶及斜坡帶已發(fā)現(xiàn)大量規(guī)模油氣藏[31-34],寶島凹陷北部斷階帶成藏地質(zhì)條件優(yōu)越,為有利勘探區(qū)帶。寶島凹陷發(fā)育崖城組海岸平原煤系烴源巖和淺海烴源巖,烴源巖厚度大,生烴能力強(qiáng)。北部斷階帶東段陵三段沉積時(shí)期主要受12號(hào)斷裂控制,廣泛發(fā)育剝蝕區(qū),沖蝕凹槽內(nèi)剝蝕物聚集,為沉積物的匯集卸載提供了條件,儲(chǔ)集性能良好的辮狀河三角洲前緣儲(chǔ)集體與上部廣泛發(fā)育的厚層淺海相泥巖形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)蓋組合。12 號(hào)斷裂旋轉(zhuǎn)翹傾形成構(gòu)造—巖性復(fù)合圈閉,儲(chǔ)層與溝源斷裂形成垂向+短側(cè)向的高效輸導(dǎo)體系。在此基礎(chǔ)上建立了北部斷階帶東段成藏模式,即煤系和淺海烴源供烴、斷裂—砂體垂向+短側(cè)向輸導(dǎo)、大型三角洲前緣儲(chǔ)集體聚集成藏。因此,后續(xù)深水東區(qū)勘探方向?qū)⒗^續(xù)尋找近凹斷階帶大型儲(chǔ)集體,勘探部署以陵三段為重點(diǎn)層系,同時(shí)兼顧其他層系。
(1)BD21井實(shí)現(xiàn)了中國(guó)南海在瓊東南盆地深水東區(qū)首次重大勘探突破,打破了寶島—長(zhǎng)昌凹陷的成藏認(rèn)識(shí)制約,實(shí)現(xiàn)了深水油氣勘探的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移,對(duì)擴(kuò)大寶島凹陷儲(chǔ)量規(guī)模、盤(pán)活北部斷階帶具有引領(lǐng)意義。
(2)BD21井鉆探證實(shí)寶島凹陷北部斷階帶發(fā)育古近系陵三段辮狀河三角洲沉積砂體,緊鄰下伏崖城組烴源巖,具有典型的近源成藏特征;構(gòu)造演化與供烴時(shí)機(jī)匹配,儲(chǔ)層與溝源斷裂形成垂向+短側(cè)向高效輸導(dǎo)體系,與上覆梅山組區(qū)域蓋層協(xié)同形成大型構(gòu)造—巖性圈閉背景,成藏地質(zhì)條件優(yōu)越。
(3)BD21井的突破證實(shí)深水東區(qū)寶島凹陷北部斷階帶為有利的勘探目標(biāo)區(qū),陵水組新增天然氣探明+控制地質(zhì)儲(chǔ)量(250~280)×108m3,潛在資源量為1587×108m3。后續(xù)勘探將繼續(xù)圍繞深水東區(qū)尋找近凹斷階帶大型儲(chǔ)集體,推動(dòng)瓊東南盆地深水區(qū)天然氣增儲(chǔ)上產(chǎn)。