尤 麗 江汝鋒 徐守立 詹冶萍 龔 宇 鄭 飛 雷 新

(中海石油(中國(guó))有限公司海南分公司 海南?？?570312)

瓊東南盆地深水區(qū)在中央峽谷已發(fā)現(xiàn)陵水17-2、陵水25-1、陵水18-1等大中型氣田[1]，證實(shí)上新統(tǒng)鶯歌海組海底扇與上中新統(tǒng)黃流組濁積水道發(fā)育有利成藏組合[2-3]。近年來(lái)，上中新統(tǒng)黃流組峽谷水道勘探逐漸趨向飽和、剩余潛力小，上新統(tǒng)鶯歌海組運(yùn)移距離較遠(yuǎn)、充注強(qiáng)度存在風(fēng)險(xiǎn)，需向深拓展中新統(tǒng)梅山組新層系，拓展深水區(qū)勘探新領(lǐng)域。瓊東南盆地西區(qū)樂(lè)東-陵水凹陷圍繞中新統(tǒng)梅山組海底扇領(lǐng)域勘探20余年，鉆探10余口井，僅在陵水凹陷北坡淺水區(qū)獲得氣層發(fā)現(xiàn)，但其規(guī)模有限，不具商業(yè)開(kāi)發(fā)條件。凹陷帶先后鉆探的3口井揭示砂巖厚度大、物性好、油氣顯示活躍，但僅在薄砂巖內(nèi)發(fā)現(xiàn)氣層，厚層砂巖均為含氣水層或水層，具有“薄層見(jiàn)氣、厚砂見(jiàn)水”現(xiàn)象，未規(guī)模成藏，研究認(rèn)為圈閉有效性及天然氣富集規(guī)律是梅山組規(guī)模成藏的關(guān)鍵問(wèn)題。本文重點(diǎn)開(kāi)展了深水西區(qū)梅山組海底扇沉積體系、巖性圈閉形成與側(cè)封條件、天然氣運(yùn)聚成藏模式的研究，推動(dòng)了樂(lè)東-陵水凹陷首獲梅山組海底扇領(lǐng)域規(guī)模突破，也進(jìn)一步明確了下步拓展方向。

1 地質(zhì)背景

瓊東南盆地位于南海北部大陸邊緣，具有“多坳多隆”構(gòu)造格局，自北向南依次分為北部坳陷、中部隆起、中央坳陷、南部隆起四個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元。其中，水深大于300 m以上的深水區(qū)面積為5.3×104km2[4]，主要包括陵南低凸起、松南低凸起、樂(lè)東凹陷、陵水凹陷、松南-寶島凹陷、長(zhǎng)昌凹陷等二級(jí)構(gòu)造單元(圖1)。瓊東南盆地西區(qū)樂(lè)東-陵水凹陷為已證實(shí)的富生烴凹陷[4-5]，其經(jīng)歷了始新—漸新世斷陷階段、早中新世斷拗階段及中中新世—現(xiàn)今拗陷階段[5]，自下而上依次發(fā)育始新統(tǒng)(嶺頭組)、漸新統(tǒng)(崖城組、陵水組)、中新統(tǒng)(三亞組、梅山組和黃流組)、上新統(tǒng)鶯歌海組及第四系。研究區(qū)發(fā)育始新統(tǒng)中深湖相烴源巖、漸新世崖城組海陸過(guò)渡相和半封閉淺海相烴源巖[4,6]。始新統(tǒng)烴源巖于始新世晚期至漸新世早期開(kāi)始進(jìn)入成熟階段，現(xiàn)今基本處于過(guò)成熟階段；崖城組烴源巖發(fā)育晚漸新世—早中新世、中中新世至今兩大生氣高峰，現(xiàn)今基本處于過(guò)成熟階段。中新統(tǒng)梅山組發(fā)育大型海底扇砂巖(連片分布、儲(chǔ)集條件好)與厚層半深海—深海泥巖，形成儲(chǔ)、蓋組合[7-8]。

圖1 瓊東南盆地構(gòu)造區(qū)劃與地層充填組合

2 雙源匯聚底流改造型海底扇沉積

樂(lè)東-陵水凹陷在梅山組時(shí)期已全面發(fā)育半深海沉積，此時(shí)陸架-陸坡體系成熟，沉積坡折之下發(fā)育被后期黃流組軸向水道切割的大型重力流海底扇[9-11]。研究表明，北部海南隆起、西部昆嵩隆起是梅山組沉積期的兩大物源區(qū)[12]。鉆井揭示，北部斜坡區(qū)以低白鈦礦、低石榴石重礦組合為主，具有負(fù)鈾異常特征，可與北部海南隆起物源區(qū)類(lèi)比；凹陷帶以高鋯石、高磁鐵礦、高白鈦礦組合為特征，具正鈾異常特征，可與西部昆嵩隆起物源區(qū)類(lèi)比。研究區(qū)梅山組分為一段、二段，在各段中識(shí)別出低位、海侵及高位體系域，以最大海泛面為界，將各段劃分為兩個(gè)體系域研究單元，分別是下部低位+海侵體系域組合及上部高位體系域，與海平面早期相對(duì)較高、隨后三期海退的變化相對(duì)應(yīng)，形成四期海底扇沉積。已鉆井揭示，梅山組具有兩類(lèi)儲(chǔ)集體，分別是低位體系域厚層、箱狀海底扇水道沉積的細(xì)、粉砂巖與高位體系域薄層、指狀的濁積砂，以粉砂巖為主。近物源區(qū)的Y35井發(fā)育厚層、箱狀的水道砂巖，分選性較差且泥巖夾層較薄(圖2)。

圖2 樂(lè)東-陵水凹陷梅山組已鉆井對(duì)比

梅山組海底扇分布受區(qū)域海平面的變化與物源供給所控制。梅二段下低位、海侵體系域沉積期，海平面相對(duì)較高，凹陷邊緣北部斜坡區(qū)扇體相對(duì)發(fā)育(圖3)，鉆井揭示為粒度偏細(xì)的斜坡扇，凹陷帶發(fā)育盆底扇；梅二段上高位體系域沉積期為短暫海退背景，沉積中心轉(zhuǎn)移至凹陷帶，西物源向凹陷帶推進(jìn)較遠(yuǎn)，形成盆底扇與遠(yuǎn)端濁積砂沉積，北部斜坡區(qū)因物源供應(yīng)不足，以濁積砂沉積為主；梅一段下低位、海侵體系域沉積期，由于較長(zhǎng)期的海退，西物源海底扇向東推進(jìn)，可延伸至陵水凹陷，分布范圍廣；梅一段上高位體系域沉積期，海平面短暫下降，海底扇范圍減小，在扇體前端發(fā)育濁積砂沉積。已鉆井分析表明，近物源區(qū)以分選較差的粗—極粗砂巖儲(chǔ)集為主，特低孔、中—低孔特征，孔隙度為3.2%～16%；遠(yuǎn)物源端由于底流改造影響，分選性變好、泥質(zhì)含量較少、物性變好，以中孔、中滲的物性特征為主，儲(chǔ)集空間以原生粒間孔隙為主，孔隙度為6.6%～23.9%，滲透率為0.16～78.7 mD，遠(yuǎn)端的濁積砂儲(chǔ)層孔隙度為4.7%～26%，以中孔為主。綜合認(rèn)為，相對(duì)遠(yuǎn)源的海底扇主水道/分支水道及濁積砂區(qū)，由于底流改造與超壓保護(hù)[13]影響，儲(chǔ)層物性?xún)?yōu)，發(fā)育優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

圖3 樂(lè)東-陵水凹陷梅山組各期沉積體分布

3 相控約束的巖性圈閉側(cè)封機(jī)制

在樂(lè)東-陵水凹陷梅山組沉積體系研究基礎(chǔ)上，在高位域/海侵域地層、海底扇前端和濁積砂區(qū)，落實(shí)凹陷帶梅山組巖性圈閉成群、成帶分布。圈閉的落實(shí)關(guān)鍵在于頂、底板面，對(duì)接水道充填物以及梅山組巖性尖滅線(xiàn)的落實(shí)。已鉆井顯示，梅山組發(fā)育多期海侵泥巖，泥巖厚度為20～751 m，已落實(shí)梅山組目標(biāo)區(qū)頂板和底板地震同相軸較連續(xù)、界面清楚，頂板和底板振幅屬性能量均一穩(wěn)定，預(yù)測(cè)頂、底板可靠。以單砂體為單元，精細(xì)刻畫(huà)巖性圈閉砂體邊界，結(jié)合海底扇與水道充填關(guān)系，建立了凹陷帶深水區(qū)未接觸水道巖性尖滅型、對(duì)接水道泥巖型、與水道內(nèi)砂巖連通型等3種海底扇巖性圈閉側(cè)封機(jī)制(圖4)。

圖4 樂(lè)東-陵水凹陷帶梅山組海底扇巖性圈閉側(cè)封類(lèi)型

1)未接觸水道巖性尖滅型圈閉：該類(lèi)圈閉以自身的巖性尖滅形成有效圈閉，以外扇泥巖和深海泥巖側(cè)封。海底扇前端砂體厚度減薄，預(yù)測(cè)以砂、泥互層組合為主，有利于巖性圈閉側(cè)封。

2)對(duì)接水道泥巖型圈閉：該類(lèi)圈閉為與水道相關(guān)的巖性圈閉，受水道切割改造，以水道內(nèi)泥巖和深海泥巖側(cè)封，水道內(nèi)充填的巖性組合與海底扇地層的對(duì)接關(guān)系是制約圈閉有效性的關(guān)鍵。已鉆井證實(shí)，峽谷早期水道以富泥地層為主，結(jié)合水道沉積微相研究認(rèn)為，早期水道上游過(guò)路不沉積，主要發(fā)育局部孤立的滯留砂巖，水道內(nèi)以泥巖充填為主。

3)與水道內(nèi)砂巖連通型圈閉：以外扇泥巖和水道壁側(cè)封，區(qū)域研究認(rèn)為，黃流組早期水道中下游發(fā)育局部濁積水道砂，高部位尖滅清楚，與峽谷兩側(cè)海底扇可能構(gòu)成連通體，水道內(nèi)砂巖及水道外砂巖尖滅，共同決定了此類(lèi)圈閉的有效性。

4 源脊匯聚-裂隙輸導(dǎo)-多期充注天然氣富集模式

樂(lè)東-陵水凹陷發(fā)育崖城組海陸過(guò)渡相—陸源海相烴源巖，烴源巖有機(jī)質(zhì)類(lèi)型主要為Ⅲ型、部分Ⅱ2型，以生氣為主、少量凝析油[14-15]。崖城組海陸過(guò)渡相烴源巖TOC為1.2%～1.8%，陸源海相烴源巖TOC小于1.2%，整體生烴潛力好。樂(lè)東-陵水凹陷發(fā)育多個(gè)Ⅰ類(lèi)富生烴洼陷，具有多期生烴的特點(diǎn)，主生烴期為晚漸新世—早中新世和中中新世—更新世。已鉆井揭示，中新統(tǒng)梅山組天然氣甲烷碳同位素約為-37.7‰～-45‰，干燥系數(shù)為0.95～0.96，屬于煤型氣，相比上新統(tǒng)鶯歌海組、上中新統(tǒng)黃流組天然氣成熟度更高。梅山組海底扇巖性圈閉正下方烴源巖生氣強(qiáng)度大于20×108m3/km2，烴源條件優(yōu)越。

樂(lè)東-陵水凹陷崖城組烴源巖普遍發(fā)育地層超壓，壓力系數(shù)大于2.2，為深部天然氣穿越上覆陵水組、三亞組厚層泥巖，向梅山組、黃流組及鶯歌海組垂向運(yùn)移提供了強(qiáng)大的動(dòng)力。崖城組烴源巖內(nèi)發(fā)育多個(gè)大型構(gòu)造脊，構(gòu)造脊上方已發(fā)現(xiàn)多個(gè)大、中型氣田，揭示天然氣的富集與源內(nèi)構(gòu)造脊密切相關(guān)。成熟天然氣通過(guò)烴源巖內(nèi)部構(gòu)造脊匯聚，再通過(guò)溝源斷裂或沿深部超壓驅(qū)動(dòng)下形成的垂向裂隙帶向上運(yùn)移(圖5)，在梅山組大型海底扇匯聚，沿大型海底扇砂體側(cè)向運(yùn)移，在高部位聚集成藏。綜合分析認(rèn)為，梅山組具有“源內(nèi)大型構(gòu)造脊匯聚、溝源斷裂/裂隙帶垂向+砂巖側(cè)向輸導(dǎo)，有效圈閉控富集”成藏模式(圖6)，存在“近源垂向運(yùn)聚”和“近源垂向運(yùn)移+砂巖側(cè)向遠(yuǎn)端高部位匯聚”2種優(yōu)質(zhì)成藏組合。崖城組烴源巖內(nèi)部構(gòu)造脊是天然氣富集的主控因素，其具有大規(guī)模匯聚烴源巖內(nèi)的成熟天然氣作用，溝源斷裂、裂隙帶與大型海底扇砂體組成了優(yōu)勢(shì)輸導(dǎo)體系，天然氣沿溝源斷裂和裂隙帶垂向運(yùn)移，在梅山組大型海底扇連片砂巖中發(fā)生側(cè)向輸導(dǎo)，在巖性體高部位圈閉匯聚成藏，圈閉有效性控制了天然氣的富集程度。

圖5 過(guò)樂(lè)東-陵水凹陷帶梅山組海底扇目標(biāo)運(yùn)移剖面(剖面位置見(jiàn)圖1)

圖6 樂(lè)東-陵水凹陷帶梅山組區(qū)域成藏模式(剖面位置見(jiàn)圖1)

梅山組儲(chǔ)層包裹體特征揭示了多期天然氣充注特點(diǎn)，充注時(shí)間為3.9～3.2 Ma、0.9～0.4 Ma，主成藏期為上新世—更新世。梅山組相比黃流組更靠近烴源巖，且位于黃流組氣田天然氣運(yùn)移路徑之上，充注強(qiáng)度更大、成藏概率更高。樂(lè)東-陵水凹陷梅山組海底扇有利巖性圈閉位于源內(nèi)大型構(gòu)造脊上方，發(fā)育溝源斷裂或裂隙帶，烴源運(yùn)移條件優(yōu)越。

5 天然氣勘探潛力

在梅山組海底扇沉積體系與圈閉側(cè)封機(jī)制研究基礎(chǔ)上，識(shí)別出海底扇前端和遠(yuǎn)端濁積砂區(qū)發(fā)育多個(gè)有利巖性圈閉，潛在天然氣資源量大，主要分布于樂(lè)東-陵水凹陷帶和陵水凹陷北坡。在上述認(rèn)識(shí)指導(dǎo)下，推動(dòng)了對(duì)接水道泥巖型的海底扇圈閉陵水A構(gòu)造評(píng)價(jià)及上鉆(圖7)，在樂(lè)東-陵水凹陷梅山組海底扇領(lǐng)域首獲了規(guī)模性突破，證實(shí)了梅山組高位域物源遠(yuǎn)端濁積砂區(qū)以砂、泥互層組合地層為主，對(duì)接水道內(nèi)弱反射泥巖，圈閉側(cè)封可靠，可規(guī)模成藏，也進(jìn)一步指導(dǎo)了梅山組下一步勘探，海底扇前端或遠(yuǎn)端濁積砂區(qū)發(fā)育砂、泥互層組合，且由于盆底區(qū)相對(duì)遠(yuǎn)距離搬運(yùn)，發(fā)育底流改造，圈閉側(cè)封與儲(chǔ)層條件優(yōu)越。凹陷帶深水區(qū)下一步針對(duì)梅山組巖性圈閉領(lǐng)域，以整體評(píng)價(jià)、分類(lèi)型突破為思路，主攻樂(lè)東-陵水凹陷帶中—晚期海底扇，往東拓展陵水凹陷早期海底扇，圍繞富生烴凹陷，落實(shí)不同類(lèi)型海底扇圈閉含氣性，分別優(yōu)選與水道對(duì)接型海底扇、未接觸水道巖性尖滅型海底扇目標(biāo)拓展勘探。

圖7 樂(lè)東-陵水凹陷深水區(qū)陵水A構(gòu)造氣藏剖面(剖面位置見(jiàn)圖1)

6 結(jié)論

1)梅山組發(fā)育雙源匯聚底流改造型海底扇沉積模式與四期海底扇沉積充填演化，具有兩類(lèi)儲(chǔ)集體，分別是低位體系域厚層、箱狀海底扇水道沉積與高位體系域薄層、指狀的濁積砂，凹陷帶相對(duì)遠(yuǎn)源區(qū)由于底流改造與超壓保護(hù)影響，儲(chǔ)層物性?xún)?yōu)，發(fā)育優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

2)梅山組海底扇發(fā)育未接觸水道巖性尖滅型、對(duì)接水道泥巖型、與水道內(nèi)砂巖連通型三類(lèi)有效圈閉側(cè)封模式，未接觸水道巖性尖滅型以外扇、深海泥巖側(cè)封；對(duì)接水道泥巖型以水道內(nèi)和深海泥巖側(cè)封；與水道內(nèi)砂巖連通型以外扇泥巖和水道壁側(cè)封。

3)梅山組具有源脊匯聚-裂隙輸導(dǎo)-多期充注天然氣富集機(jī)制，凹陷帶具有“源內(nèi)大型構(gòu)造脊匯聚、溝源斷裂/裂隙帶垂向+砂巖側(cè)向輸導(dǎo)，有效圈閉控富集”天然氣成藏模式。

4)明確了樂(lè)東-陵水凹陷帶和陵水凹陷北坡梅山組海底扇前端濁積砂巖巖性圈閉是下一步有利勘探方向。