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      瓊東南盆地BD21井深水區(qū)天然氣勘探重大突破及意義

      2021-10-26 01:57:56郭書(shū)生廖高龍彭志春王世越
      中國(guó)石油勘探 2021年5期
      關(guān)鍵詞:崖城陵水寶島

      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)

      0 引言

      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。

      1 區(qū)域地質(zhì)背景

      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)

      2 寶島凹陷北部斷階帶成藏條件

      2.1 近源成熟烴源供給

      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

      2.2 發(fā)育辮狀河三角洲前緣大型儲(chǔ)集體

      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

      2.3 油氣充注階段斷裂活動(dòng)性弱

      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

      2.4 儲(chǔ)層埋深小、物性好

      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

      2.5 “斷裂+砂體”高效油氣輸導(dǎo)

      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)

      2.6 區(qū)域儲(chǔ)蓋組合穩(wěn)定、圈閉保存條件良好

      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

      3 勘探啟示

      3.1 寶島凹陷北部斷階帶成藏地質(zhì)條件優(yōu)越

      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。

      3.2 明確了寶島凹陷北部斷階帶為有利勘探目標(biāo)區(qū)

      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。

      4 結(jié)論

      (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)。

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