梁世友，倪春華，曾廣東，周小進(jìn)，陳劍新

(1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))，成都 610059；2.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無錫 214126；3. 中國石化 上海海洋油氣分公司，上海 200120)

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北部灣盆地潿西地區(qū)W4井油氣成藏主控因素分析

梁世友1,2，倪春華2，曾廣東3，周小進(jìn)2，陳劍新3

(1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))，成都 610059；2.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無錫 214126；3. 中國石化 上海海洋油氣分公司，上海 200120)

北部灣盆地潿西地區(qū)于W4井漸新統(tǒng)潿洲組三段獲高產(chǎn)工業(yè)油氣流，實(shí)現(xiàn)了北部灣盆地新區(qū)油氣勘探突破。通過對(duì)W4井古近系原油及相關(guān)鉆井巖心樣品實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果的研究，結(jié)合區(qū)內(nèi)勘探新資料與鄰區(qū)原油測試成果，重點(diǎn)開展了油源對(duì)比與成藏主控因素分析。研究認(rèn)為，潿西地區(qū)W4井潿洲組三段油氣藏屬于斷塊型油氣藏，其原油來自于母質(zhì)類型較好的流沙港組成熟烴源巖，油氣成藏受控于斷層側(cè)向封堵與蓋層條件2個(gè)關(guān)鍵因素。

油—源對(duì)比；成藏主控因素；古近系；潿西地區(qū)；北部灣盆地

北部灣盆地位于南海北部大陸架西部，為古近紀(jì)發(fā)育的陸內(nèi)斷陷盆地，面積3.9×104km2，由12個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元組成[1-2]。本文所指的潿西地區(qū)位于北部灣盆地的西部，地跨潿西南凹陷、潿西南低凸起和海中凹陷3個(gè)構(gòu)造單元(圖1)。20世紀(jì)末至今該區(qū)實(shí)施了一批油氣井鉆探，在海中凹陷中央反轉(zhuǎn)背斜帶W14-2-1井獲得工業(yè)油氣流；在潿西南凹陷(D次凹)W3井流沙港組見有豐富的油氣顯示；在潿西南低凸起西斜坡潿11-5W構(gòu)造實(shí)施了W4井鉆探，于漸新統(tǒng)潿洲組三段(下文簡稱潿三段)兩層DST測試均獲得高產(chǎn)油氣流，日產(chǎn)高品質(zhì)原油超千噸，成為近十年來國內(nèi)罕見的高產(chǎn)測試探井。

本文基于W4井潿三段原油及相關(guān)鉆井巖心的實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果，結(jié)合區(qū)內(nèi)勘探新資料與鄰區(qū)原油測試成果，重點(diǎn)開展了油源對(duì)比與成藏條件分析，并結(jié)合W5井鉆探失利原因分析，探討了W4井油氣成藏的主控因素。

1 W4井油源對(duì)比

前人對(duì)北部灣盆地的烴源條件、油氣成藏特征等做過一些研究工作[1-11]，但由于主要凹陷勘探程度高低不一，對(duì)已發(fā)現(xiàn)原油的地球化學(xué)特征缺乏系統(tǒng)研究，油源不甚明確。本文主要通過對(duì)W4井原油化學(xué)組成、碳同位素、生物標(biāo)志化合物等特征的分析，結(jié)合鄰區(qū)原油以及相關(guān)鉆井巖心樣品的對(duì)比分析，開展了油—源對(duì)比研究。

圖1 研究區(qū)位置示意

1.1 原油化學(xué)組成特征

根據(jù)試油成果資料，W4井潿三段原油密度為0.848～0.867 g/cm3，根據(jù)《中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SY/T 5735-1995》的原油物性分類，該原油屬于輕質(zhì)油。原油族組分測試數(shù)據(jù)表明，W4井、W3井原油均以飽和烴占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢，其中，前者飽芳比(飽和烴/芳烴比值)高達(dá)4.61(表1)。原油的飽芳比可以反映其母源有機(jī)質(zhì)類型和成熟度的相關(guān)信息，具體而言，有機(jī)質(zhì)類型越好、成熟度越高，該比值則越大。據(jù)此根據(jù)W4井、W3井原油的飽芳比，可以推測前者較后者母源有機(jī)質(zhì)類型更好、成熟度更高。這一認(rèn)識(shí)與下文原油成熟度的研究結(jié)論吻合。

原油的主要化學(xué)成分是有機(jī)物質(zhì)，同時(shí)還廣泛存在一些無機(jī)物，即多種微量金屬元素。國內(nèi)外學(xué)者通過研究原油中的微量元素分布與組成特征，探索原油的成因及形成環(huán)境，并取得了較好的應(yīng)用效果[12-16]。表2列出了W4井原油20種金屬元素的含量。目前研究中應(yīng)用最為廣泛的當(dāng)屬V和Ni 的比值(V/Ni)，大量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，國外海相原油普遍以富V為特征，V/Ni比值在1.4～6.9之間，而國內(nèi)陸相原油V/Ni比值在0.001 1～0.099之間[17]。根據(jù)徐正球等[18]提出的海陸相原油區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)， W4井潿三段原油屬于陸相原油，結(jié)合含量Ni>V>Co的特征，進(jìn)一步判斷其為湖相原油。Sr/Ba比值常被用來區(qū)分沉積水體的古鹽度，即該比值大于1為咸水環(huán)境，反之則為淡水環(huán)境。W4井原油Sr/Ba值為0.076，故判斷其沉積水體為淡水。綜上所述，W4井潿三段原油形成于淡水湖相環(huán)境。

表1 北部灣盆地潿西探區(qū)W4井和W3井原油族組分測試數(shù)據(jù)

表2 北部灣盆地潿西探區(qū)W4井潿三段原油各金屬元素含量

1.2 原油碳同位素特征

原油碳同位素的研究可以提供原油的母源性質(zhì)及沉積環(huán)境、成熟度和運(yùn)移過程以及生物降解等諸多重要信息，因而被學(xué)者們廣泛應(yīng)用于原油的成因及油—源對(duì)比等研究[19-24]。原油的碳同位素首先取決于烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型，即不同有機(jī)質(zhì)類型的烴源巖生成的原油碳同位素值存在差異；其次，同一烴源巖在不同演化階段生成的原油，其碳同位素特征也有所差異[20]。W4井潿三段原油全油碳同位素值(δ13C)為-28.0‰，飽和烴、芳烴、非烴、瀝青質(zhì)碳同位素值分別為-28.5‰，-27.6‰，-26.4‰，-26.8‰，結(jié)合包建平等[25]對(duì)北部灣盆地主要凹陷原油碳同位素值的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)比分析(圖2)，位于北部灣盆地北端潿西南凹陷周緣的中海油探區(qū)已發(fā)現(xiàn)的原油δ13C值大多大于-26.0‰，而位于北部灣盆地中南部邁陳凹陷和福山凹陷的原油δ13C值一般為-28.0‰；比較而言，W4井潿三段原油δ13C值與后者更為接近，表明其與邁陳凹陷、福山凹陷的母源有機(jī)質(zhì)類型較為相似，而與潿西南凹陷原油的母源有機(jī)質(zhì)類型差異較大；對(duì)比W2井、W3井始新統(tǒng)流沙港組烴源巖干酪根類型大多為Ⅰ-Ⅱ1型，表明有機(jī)質(zhì)類型較好，故其生成的原油碳同位素較輕。

圖2 北部灣盆地主要凹陷原油碳同位素組成特征W4井?dāng)?shù)據(jù)為本次實(shí)測，其余來自參考文獻(xiàn)[25]。

1.3 原油生物標(biāo)志化合物組成特征

生物標(biāo)志化合物常被應(yīng)用于沉積環(huán)境判別、成烴演化階段劃分、油源對(duì)比、油氣運(yùn)移分析等地質(zhì)研究[26]。

1.3.1 鏈烷烴系列

W4井潿三段原油正構(gòu)烷烴系列分布完整，碳數(shù)分布為C11-C36，主峰碳數(shù)為C16(圖3a)，表現(xiàn)為“前峰型”的特點(diǎn)，反映其生烴母質(zhì)有機(jī)質(zhì)類型好，主要為湖相低等生物。正構(gòu)烷烴系列不具奇偶優(yōu)勢，奇偶優(yōu)勢指數(shù)OEP為1.049，顯示其為成熟原油。該原油Pr/Ph比值為2.437，表現(xiàn)出一定的姥鮫烷優(yōu)勢，表明其形成于弱還原的沉積環(huán)境。根據(jù)植烷系列組成特征分析，北部灣盆地古近紀(jì)沉積環(huán)境總體具有由北往南還原性減弱的趨勢，對(duì)應(yīng)的原油類型也由湖相原油演變?yōu)槊撼捎?圖4)。

1.3.2 補(bǔ)身烷系列

W4井潿三段原油補(bǔ)身烷系列組成特征顯示，重排補(bǔ)身烷化合物相對(duì)豐度較高，重排補(bǔ)身烷與補(bǔ)身烷的比值為2.50，重排補(bǔ)身烷與升補(bǔ)身烷的比值為2.44。研究表明，重排補(bǔ)身烷相對(duì)豐度與沉積環(huán)境的氧化還原性密切相關(guān)[27]，據(jù)此判斷該原油母源發(fā)育于古水體較深、具有一定還原性的沉積環(huán)境。

圖4 北部灣盆地各主要凹陷和鶯歌海盆地原油Pr/nC17-Ph/nC18關(guān)系

圖3 北部灣盆地W4井潿三段原油生物標(biāo)志化合物組成分布特征

1.3.3 三環(huán)萜烷系列

不同成因類型的原油具有不同的三環(huán)萜烷系列分布與組合特征，如湖相、海相原油呈正態(tài)分布，而煤成油則呈階梯狀降低的趨勢[27]。W4井潿三段原油三環(huán)萜烷呈近似正態(tài)分布特征(C19C23>C24>C25>C26)(圖3b)，且C24四環(huán)萜烷相對(duì)豐度高于C26三環(huán)萜烷，故該原油應(yīng)為湖相原油。

1.3.4 甾烷系列

W4井潿三段原油規(guī)則甾烷系列組成特征為C27規(guī)則甾烷相對(duì)豐度高于C29規(guī)則甾烷，呈不對(duì)稱“V”型分布(圖3c)，反映其母源有機(jī)質(zhì)構(gòu)成以低等水生生物為主，陸源高等植物為輔。另外，該原油中重排甾烷系列化合物豐度較高，且含中等豐富的C304-甲基甾烷，這與前人的研究認(rèn)識(shí)是吻合的[8]。

1.3.5 五環(huán)萜烷系列

W4井潿三段原油三降藿烷Ts>Tm，兩者比值為1.07，反映成熟原油的演化特征。伽馬蠟烷指數(shù)(伽馬蠟烷/C30藿烷)常用來表征沉積水體的古鹽度，此原油的該參數(shù)僅為0.03，反映其具有典型的淡水沉積特征。升藿烷系列組成完整，且呈C31>C32>C33>C34>C35遞減分布(圖3d)，表征其湖相原油的特點(diǎn)。

綜合上述生物標(biāo)志化合物組成與分布特征，W4井潿三段原油為成熟湖相原油。

1.4 油—源對(duì)比

油—源對(duì)比是油氣勘探過程中的一項(xiàng)重要研究內(nèi)容，主要利用原油與烴源巖在成熟度、生物標(biāo)志化合物組成特征及其參數(shù)等方面的相似性，進(jìn)而判別兩者是否具有親緣關(guān)系。

首先，對(duì)W3井、W4井原油的成熟度進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。W3井流二段原油Ts/Tm比值為0.97，甲基菲指數(shù)(MPI)分別為0.44和0.46，甲基菲比值(MPR)分別為0.36和0.19；根據(jù)甲基菲比值判識(shí)圖版[28]，該原油處于低成熟演化階段(圖5)。包建平等根據(jù)北部灣盆地邁陳凹陷、江蘇油田徐聞探區(qū)徐聞X1井原油成熟度與甲基菲指數(shù)的關(guān)系，建立了換算公式Rc=1.580 7MPI1-0.018 3[25]，據(jù)此計(jì)算，W3井流二段原油成熟度為0.68%。這一結(jié)果與W3井流二段泥巖樣品鏡質(zhì)體反射率Ro分布范圍為0.58%～0.73%相吻合，表明該原油可能來自流二段烴源巖，為自生自儲(chǔ)型。利用相同的換算公式定量計(jì)算W4井潿三段原油的成熟度為0.96%，處于成熟演化階段(圖5，表3)。

圖5 北部灣盆地W3井和W4井原油甲基菲比值F1與F2關(guān)系甲基菲比值判識(shí)圖版見文獻(xiàn)[28]。

表3 北部灣盆地W4井潿三段原油成熟度相關(guān)參數(shù)

注：原油深度為2 264.9～2 275.9 m。

應(yīng)用于油—源對(duì)比的生物標(biāo)志化合物及其參數(shù)較多，歸納起來主要包括指示沉積環(huán)境、母質(zhì)類型、演化程度3個(gè)方面。本次研究綜合考慮上述3個(gè)要素，選擇了以下6組參數(shù)：C21TT/C23TT、C24TE/C26TT、GI、diaC30H/C30、diaC27/C27和C27R/C29R(圖6)。由于W4井鉆探過程中未取心，故利用鄰近的W3井巖心樣品進(jìn)行油—巖對(duì)比。根據(jù)油—巖生物標(biāo)志化合物指紋參數(shù)綜合比對(duì)結(jié)果分析，W3井流二段原油、W4井潿三段原油均與流沙港組泥巖，尤其是流二段泥巖具有較好的親緣關(guān)系，而與其上部潿洲組烴源巖差異較大(圖6)。

綜上所述，W3井流二段原油可能來自其自身的低成熟烴源巖，具自生自儲(chǔ)的成藏特點(diǎn)；而由于W4井所在地區(qū)流沙港組烴源巖處于未成熟—低成熟演化階段，推測其可能來自于3號(hào)斷層傾沒端西南緣的流沙港組成熟烴源巖發(fā)育區(qū)。

2 W4井油氣成藏條件分析

通過對(duì)潿西地區(qū)W4井潿三段油氣藏的基本成藏要素及其相關(guān)配置關(guān)系進(jìn)行深入剖析，明確了該油氣藏的有利成藏條件。

圖6 北部灣盆地W4井和W3井原油與W3井泥巖生物標(biāo)志化合物指紋參數(shù)關(guān)系TT為三環(huán)萜烷，TE為四環(huán)萜烷，GI為伽馬蠟烷指數(shù)，diaC30H為重排C30藿烷，dia為重排甾烷，R為20R構(gòu)型的甾烷異構(gòu)體

(1)W4井處于有利的油氣運(yùn)聚指向區(qū)，且生運(yùn)聚匹配關(guān)系較好。根據(jù)盆地區(qū)域構(gòu)造演化，始新世流沙港期潿西南凹陷與海中凹陷為統(tǒng)一斷陷湖盆，至漸新世潿洲期受斷陷分隔演化而形成如今之構(gòu)造格局。因此，潿西南D次凹—海中凹陷均發(fā)育了流沙港組這套區(qū)域性的烴源巖，已有數(shù)口鉆井揭示潿西南D次凹流沙港組烴源巖厚度大、有機(jī)質(zhì)豐度較高、類型好(Ⅰ-Ⅱ1型)，目前處于成熟階段[8]，而與之緊鄰的海中凹陷深洼區(qū)演化程度更高，推測已達(dá)高成熟階段。而W4井區(qū)流沙港組烴源巖埋藏較淺，處于未成熟—低成熟階段，自身供烴能力較差，但由于其處于潿西南低凸起向生烴洼陷的傾伏端，具凹中隆性質(zhì)，故成為西側(cè)油氣沿構(gòu)造脊向構(gòu)造高部位運(yùn)移聚集的主要指向區(qū)。而且，潿西南凹陷 D次凹流沙港組烴源巖具有2次生排烴高峰期，分別為漸新世末期、中中新世末至今，與圈閉定型期相當(dāng)或晚于圈閉定型期，匹配關(guān)系較好，有利于油氣充注。另外，“斷層+砂體”組合為油氣主要輸導(dǎo)體系，垂向—側(cè)向運(yùn)移至高部位聚集成藏。

(2)W4井發(fā)育優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層和良好蓋層。沉積相研究結(jié)果表明，潿三、四段以發(fā)育三角洲平原—前緣分流河道砂體為主，砂巖含量均達(dá)60%以上，孔隙度為7.5%～21.7%，平均值為16.4%，滲透率為(1.3～251.3)×10-3μm2，平均值為57.7×10-3μm2，為一套中孔中滲儲(chǔ)層。區(qū)域上潿洲組上部一、二段發(fā)育泥巖，其與潿洲組下部的三、四段砂巖構(gòu)成良好的儲(chǔ)蓋組合。W4井揭示潿洲組一、二段泥巖累計(jì)厚度逾100 m，泥地比大于70%，尤其是潿二段單層泥巖最大厚度可達(dá)50 m，且泥質(zhì)較純，其為下伏潿三段儲(chǔ)層提供了良好的直接蓋層條件，構(gòu)成良好的儲(chǔ)蓋組合。

(3)W4井具備有利的圈閉發(fā)育條件，且斷層側(cè)向封堵性較好。其所在的潿11-5W構(gòu)造西斷塊受NW向Fd斷層和近EW向Fc斷層共同控制。其中，F(xiàn)d斷層為同沉積正斷層，斷距較大，圈閉位置潿四段頂?shù)臄嗑嘣?0～120 m；Fc斷層切割Fd斷層，圈閉位置潿四段頂?shù)臄嗑噙_(dá)50～110 m。由于W4井潿三段主力油層最大單層砂體厚度60 m,Fd、Fc斷層的斷距大于單砂體厚度，故在側(cè)向上易于形成斷層封堵，形成有效圈閉。而且，根據(jù)江蘇油田對(duì)高郵凹陷復(fù)雜小斷塊106個(gè)構(gòu)造、巖性油藏與砂巖發(fā)育程度的關(guān)系統(tǒng)計(jì)，當(dāng)砂巖百分含量大于25%時(shí)為構(gòu)造型油藏。

綜上所述，W4井潿三段油氣藏的形成主要?dú)w結(jié)于下列有利條件：位于凹中隆有利構(gòu)造位置，發(fā)育優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層和良好蓋層，眾多橫切生烴洼陷近EW向的正斷層+砂體為油氣運(yùn)移提供了良好的輸導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)體系，更為重要的是在油氣向潿西南低凸起運(yùn)移過程中，F(xiàn)d、Fc斷層提供了有利的側(cè)向遮擋條件。

3 存在問題及討論

W5井鄰近W4井區(qū)，位于潿西南低凸起西斜坡潿11-5W構(gòu)造北斷塊，完鉆層位為長流組，但錄井未見熒光異常和明顯的氣測異常。巖性組合特征表明，該井流沙港組具備基本的烴源巖發(fā)育條件，主要為一套灰色—深灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖。鉆探證實(shí)潿三、四段砂巖十分發(fā)育，砂巖含量分別為82%和52%，其中潿三段分流河道砂發(fā)育，上部砂體單層厚度大，厚度近百米，下部砂層一般10～20 m，因此W5井具備基本的源儲(chǔ)條件。但W5井所處的潿11-5W構(gòu)造北斷塊斷層側(cè)向封堵與蓋層條件較差。潿11-5W構(gòu)造北斷塊東部主要受Fb斷層遮擋，而Fb斷層斷距相對(duì)較小，潿三段頂面斷距在20～70 m之間，小于潿三段上部單砂層厚度，故斷層側(cè)向封堵條件較差。加之Fb斷層?xùn)|部斷點(diǎn)靠近T2削蝕面，潿洲組一、二段蓋層被剝蝕殆盡，剝蝕面上覆含礫粗砂巖，從而導(dǎo)致對(duì)油氣的封蓋性能較差，進(jìn)而影響潿11-5W構(gòu)造北斷塊油氣的整體有效保存。

圖7 泥巖涂抹系數(shù)與烴柱高度的關(guān)系

研究表明，斷層泥巖涂抹系數(shù)與烴柱高度存在一定的相關(guān)關(guān)系，如斷距不足150 m的斷層能夠封閉的烴柱高度一般小于100 m[29](圖7)。而W5井所處位置的圈閉幅度達(dá)450 m。此外，根據(jù)W4井對(duì)第一油層試油的三關(guān)雙對(duì)數(shù)擬合曲線推測，油水邊界距W4井約400 m，油藏高度在150 m左右。由此推斷，W5井所在的潿11-5W構(gòu)造北斷塊依靠斷層側(cè)向封堵450 m烴柱高度的可能性很小。

4 結(jié)論

(1)油—源對(duì)比結(jié)果表明，W3井流二段原油、W4井潿三段原油與流沙港組烴源巖具有較好的親緣關(guān)系。其中前者為低成熟原油，來自原地流沙港組低成熟烴源巖，為自生自儲(chǔ)類型；后者為成熟原油，可能來自潿西南D次凹—海中凹陷的流沙港組成熟烴源巖。

(2)W4井潿三段油氣藏解剖與W5井鉆探失利原因分析綜合研究表明，W4井潿三段油氣藏屬于斷塊型油氣藏，油氣能否有效成藏主要受控于斷層側(cè)向封堵與蓋層條件2個(gè)關(guān)鍵因素。

致謝：文中相關(guān)原油及巖心樣品的采集工作得到了中國石化上海海洋油氣分公司相關(guān)部門的大力支持和幫助，在此深表謝意！

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(編輯 徐文明)

Controlling factors for oil & gas accumulation in well W4, Weixi area, Beibuwan Basin

Liang Shiyou1,2, Ni Chunhua2, Zeng Guangdong3, Zhou Xiaojin2, Chen Jianxin3

(1.StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitation,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu,Sichuan610059,China; 2.WuxiResearchInstituteofPetroleumGeology,SINOPEC,Wuxi,Jiangsu214126,China; 3.ShanghaiOffshoreOil&GasCompany,SINOPEC,Shanghai200120,China)

Recently, SINOPEC obtained high-yield industrial oil and gas flows in the third member of the Oligocene Weizhou Formation in well W4 in Weixi area of the Beibuwan Basin, and achieved a breakthrough in oil and gas exploration in the New Area of the Beibuwan Basin. An oil-source correlation was made and the major factors control-ling oil and gas accumulation were studied based on the test results of crude oil and related drill core samples from well W4 in the Paleogene, combined with new exploration data from the study area and crude oil test results from the adjacent areas. The third member of Weizhou Formation in well W4 is a fault block type oil and gas reservoir, and the crude oil of which came from the mature hydrocarbon source rock of the Liushagang Formation. Hydrocarbon accumulation was controlled by two key factors including the lateral sealing characteristics of faults and cap rock conditions.

oil-source correlation; major factors of accumulation; Paleogene; Weixi area; Beibuwan Basin

1001-6112(2017)03-0327-07

10.11781/sysydz201703327

2016-11-03；

2017-03-20。

梁世友(1970—)，男，在讀博士，高級(jí)工程師，從事油氣地質(zhì)綜合研究與油氣資源評(píng)價(jià)。E-mail：wxlshy.syky@sinopec.com。

中國石化油田部項(xiàng)目“海域盆地勘探動(dòng)態(tài)跟蹤及選區(qū)評(píng)價(jià)部署研究”(G5800-16-ZS-YTB025)資助。

TE122.3

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