米立軍 ,張忠濤 ,龐雄 ,劉軍 ,張博 ,趙慶 ,馮軒
(1. 中海石油(中國)有限公司深圳分公司,廣東深圳 518054;2. 中海石油深海開發(fā)有限公司,廣東深圳 518054)
中國南海是西太平洋最大的邊緣海,位于歐亞、印澳和太平洋3大板塊的交匯處,其北部邊緣屬華南地塊的南緣,地貌可劃分為陸架、陸坡和海盆3部分。在新生代經(jīng)歷了大陸張裂、南海洋殼擴(kuò)張、西菲律賓海板塊俯沖、馬尼拉海溝俯沖、臺灣島的隆升等一系列構(gòu)造演化事件,發(fā)育一系列新生代沉積盆地,油氣資源非常豐富[1-24]。
白云凹陷位于中國南海珠江口盆地南部,主體位于陸坡深水區(qū)(水深大于300 m為深水),因此也稱為白云深水區(qū),整體走向為近北東向,為一巨型新生代沉積凹陷,沉積面積大于20 000 km2。白云凹陷北側(cè)是番禺低隆起,南側(cè)為云荔低隆起,西側(cè)與神狐暗沙隆起和珠二坳陷西段相鄰,東側(cè)為東沙隆起。由于凹陷內(nèi)不同地區(qū)沉降、沉積的差異性又將凹陷分隔成多個具不同構(gòu)造演化史和沉積充填序列的生烴洼陷,分別為白云主洼、白云東洼、白云西洼和白云南洼4個次一級生烴洼陷(見圖1、圖2)。
圖1 白云凹陷及周邊構(gòu)造區(qū)劃圖
圖2 白云凹陷及周邊油氣分布圖
白云凹陷具有復(fù)雜而特殊的地質(zhì)條件:位于中生代俯沖帶的構(gòu)造軟弱帶、新生代減薄的洋陸過渡地殼和新生代盆地構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶,具有特殊的構(gòu)造演變背景。在地殼強(qiáng)烈減薄的背景下,具有高、變地溫特點(diǎn),地溫梯度從北部的3.5 ℃/100 m逐漸升高到南部的5.0 ℃/100 m;經(jīng)歷了“斷陷—斷拗—拗陷”的凹陷結(jié)構(gòu)演化歷史,自下而上相應(yīng)發(fā)育下始新統(tǒng)文昌組陸相斷陷湖盆沉積、上始新統(tǒng)恩平組斷拗期大型湖盆沉積、漸新統(tǒng)珠海組海陸過渡相三角洲沉積以及中新統(tǒng)以來的珠江組—韓江組—粵海組—萬山組陸架邊緣三角洲-陸坡深水沉積,形成了獨(dú)特的 3層盆地結(jié)構(gòu)以及時間和空間上良好的生儲蓋組合條件。漸新世以來受到南海擴(kuò)張的影響而持續(xù)沉降,具有與全球海平面變化相反的臺階式海侵型相對海平面變化特征,總體形成下粗上細(xì)的沉積充填序列。漸新世白云深水區(qū)為陸架淺海環(huán)境,發(fā)育海陸過渡相三角洲沉積;漸新世末(距今23.8 Ma)發(fā)生重大地質(zhì)事件,從此成為深水陸坡環(huán)境,發(fā)育大型珠江口深水扇系統(tǒng)沉積。這些地質(zhì)條件無疑控制和影響了白云深水區(qū)構(gòu)造演變、沉積充填、烴源巖演化和油氣成藏[24]。
多年來的勘探實踐證實白云凹陷為富烴洼陷,生烴規(guī)模巨大。2006年發(fā)現(xiàn)中國第一個深水大氣田——荔灣3-1氣田,是中國油氣勘探史上的里程碑,掀開了中國深??碧降男蚰?,進(jìn)而形成了中國首個深水大氣區(qū),截止2017年底,累計發(fā)現(xiàn)天然氣三級地質(zhì)儲量近3 000×108m3[25-35]。除天然氣以外,“十二五”期間,通過勘探人員的艱苦攻關(guān),白云凹陷石油勘探取得重大發(fā)現(xiàn),三級石油地質(zhì)儲量超過1×108m3[35],突破了南海北部陸緣深水區(qū)受高地溫和深埋影響、產(chǎn)氣為主、石油資源潛力有限的傳統(tǒng)認(rèn)識[31,33,36]。目前,白云凹陷深水區(qū)油氣分布具有“東北富、西南貧,縱向集中,以氣為主、以油為輔”的特點(diǎn),且成藏層系單一,近 90%的油氣儲量集中在中新統(tǒng)珠江組下段,而在深部和淺層少有發(fā)現(xiàn),顯示出白云凹陷的成烴、成藏條件與國外成功的深水勘探區(qū)相比具有明顯的特殊性,前人對此也做過大量研究[24-54]。本文針對白云凹陷成藏的獨(dú)特性,利用大量的鉆井、三維地震以及地球化學(xué)等油氣勘探和地質(zhì)資料,對凹陷內(nèi)油氣分布規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)梳理,總結(jié)其成藏特征,通過剖析白云凹陷在成烴演化、聚集成藏等方面的差異性,對控制油氣富集的關(guān)鍵因素進(jìn)行探討,明確其成藏主控因素,旨在深化對南海北部地區(qū)的油氣地質(zhì)認(rèn)識,以期為白云深水區(qū)下一步勘探或其他類似凹陷或盆地的勘探提供借鑒和依據(jù)。
白云凹陷烴類流體相態(tài)類型包括天然氣、輕質(zhì)原油、揮發(fā)油、凝析油等(見圖2)。
白云凹陷天然氣為成熟—高成熟氣(Ro值為1.3%~1.7%),主體為濕氣(干燥系數(shù)為0.82~0.94)。各區(qū)帶具有一定差異性,其中白云主洼北部及白云主洼東部天然氣為性質(zhì)介于油型氣和煤型氣之間的混合成因氣,而白云主洼南部則主體為湖相腐泥型源巖所生的油型氣。
白云凹陷原油產(chǎn)出類型分別為輕質(zhì)油、揮發(fā)油和凝析油。
輕質(zhì)油密度僅為 0.76~0.81 g/cm3,氣油比小于300 m3/m3,含蠟量低于10%,Ro值約0.9%,為白云凹陷不同次洼文昌組和恩平組淺湖—半深湖相烴源巖在生油窗范圍內(nèi)的產(chǎn)物。
揮發(fā)油以低密度(小于0.81 g/cm3,15 ℃情況下)、低含蠟量(1.6%~5.1%)為特征,在地層條件下,原油密度僅為0.50~0.65 g/cm3,而氣油比則很高,最高達(dá)到1 379 m3/m3,PVT流體相上呈現(xiàn)出露點(diǎn)壓力、泡點(diǎn)壓力、地層壓力均相近的特征,成分組成以富 C2—C6中間組分為特征,Ro值為0.9%~1.2%,為白云凹陷恩平組—文昌組淺湖—三角洲相源巖供烴。
此外,白云凹陷氣藏中亦含一定量凝析油,為天然氣相伴生而成,其成熟度相對較高,Ro值為1.3%~1.7%,地球化學(xué)特征上見高等陸源植物輸入特征,推測主體為白云凹陷斜坡帶位置淺湖-沼澤相泥巖在高成熟干酪根裂解生濕氣階段所生。但白云主洼南部區(qū)域凝析油特征則指示為湖相腐泥型源巖所生。
研究認(rèn)為,白云凹陷油氣成藏具有“多源供烴、晚期成藏、高效聚集”的總體特征[25,39,43,46,48,53-54]。但不同區(qū)帶仍具有一定的差異性,這種差異性將在分布規(guī)律部分進(jìn)行闡述。
2.2.1 多源供烴
白云凹陷具有多源、多灶的烴源特征,發(fā)育文昌組、恩平組兩套主力烴源巖,有 4個次一級烴源灶,除白云南洼外,其他各烴源灶均有油氣發(fā)現(xiàn),油氣主要來自文昌組和恩平組沼澤-湖相烴源巖,以恩平組為主,油氣具有多源供烴的特征[25,43,48,54]。
2.2.2 晚期成藏
根據(jù)包裹體分析,本區(qū)油氣充注可劃分為 2期,且具有“早油晚氣、油氣同注、晚期成藏”的成藏特點(diǎn)[39,46,54]:
第1期距今13.1~7.30 Ma,主要為黃色熒光成熟油充注,第2期距今5.5~0 Ma,主要為藍(lán)色熒光高成熟油和天然氣充注。
2.2.3 高效聚集
白云凹陷地區(qū)具有包括構(gòu)造脊背景上的斷裂體系、砂體、不整合面等在內(nèi)的復(fù)合輸導(dǎo)體系[43,46,53]。
由于主力儲集層珠江組遠(yuǎn)離下部的文昌組—恩平組烴源巖,晚期斷裂成為溝通烴源巖和儲集層的有效輸導(dǎo)通道,油氣從烴源巖中排出后沿著斷裂發(fā)生快速垂向運(yùn)移,輸導(dǎo)效率高。
白云凹陷珠海組—珠江組沉積時期為海相三角洲-濱岸沉積體系,發(fā)育廣泛、連片的優(yōu)質(zhì)砂巖,為油氣的橫向輸導(dǎo)及長距離運(yùn)移提供了有利條件。此外,在凹陷內(nèi)部及南部珠江組下段、珠海組各層序界面之上發(fā)育陸架邊緣三角洲、濁積水道、盆底扇等深水沉積優(yōu)質(zhì)砂體,這些砂體通過與斷層間的相互配合對油氣的橫向輸導(dǎo)也起到了一定作用。
復(fù)合輸導(dǎo)體系既保障了烴類具有較為廣泛的輸導(dǎo)范圍和較長的運(yùn)移距離,也導(dǎo)致垂向上的越層輸導(dǎo),使得古近系烴類能夠運(yùn)移至新近系。多源生烴加之復(fù)合輸導(dǎo)體系發(fā)育是造成白云凹陷及周邊地區(qū)油氣混源的重要原因。
白云凹陷地區(qū)油氣分布呈現(xiàn)出“東北富、西南貧,縱向集中,以氣為主、以油為輔,油氣并存、差異聚集”的特點(diǎn)。
①白云凹陷及周邊鉆井基本上都有油氣顯示,這些現(xiàn)象說明油氣在白云凹陷及周邊的充注普遍而廣泛。目前已發(fā)現(xiàn)35個油氣藏,其中氣藏25個、油藏6個、油氣藏 4個,除了白云中、白云西南,其他地區(qū)都有規(guī)模油氣藏發(fā)現(xiàn),但主要集中在白云凹陷東北部地區(qū),包括白云主洼北坡、白云東洼及白云主洼東部地區(qū),呈現(xiàn)出“東北富、西南貧,以氣為主、以油為輔”油氣分布特征。
②油氣縱向上集中分布。白云地區(qū)目前發(fā)現(xiàn)的油氣藏除少數(shù)分布在粵海組、韓江組、珠海組和恩平組外,其余油氣藏皆分布在珠江組下段的砂巖圈閉中,占整個地區(qū)油氣發(fā)現(xiàn)的90%以上。
③白云凹陷周邊已鉆井熒光顯示非常豐富,多為含凝析油的氣藏,白云主洼東部氣田大量鉆井中發(fā)現(xiàn)油層,說明白云凹陷整體上呈現(xiàn)油氣并存的特點(diǎn)。
④平面上,原油油藏主要分布在白云凹陷邊部次洼或周邊隆起區(qū),如白云東洼、白云西洼及白云主洼東區(qū);氣藏則主要分布在凹陷中間,如白云主洼區(qū)或次洼中部(白云東洼、白云西洼),無論是白云凹陷還是邊部次洼都有“內(nèi)氣外油”的分布特點(diǎn)。
⑤從白云凹陷周邊油氣顯示縱向分布來看,天然氣顯示及規(guī)模成藏主要位于珠江組下段,而原油顯示及油層有逐漸向深部珠海組、恩平組增加、增多的趨勢,呈現(xiàn)“上氣下油”的特征,其中白云主洼東部地區(qū)“上氣下油”的特征最為明顯。
白云凹陷各區(qū)帶油氣成藏機(jī)制、油氣富集存在差異性,歸根結(jié)底是由于不同的構(gòu)造演化背景、沉積充填序列導(dǎo)致烴源類型、復(fù)合輸導(dǎo)體系類型、圈閉類型及其組合樣式等要素存在差異性,從而導(dǎo)致各區(qū)塊油氣富集規(guī)律與成藏控制因素的差異性。
白云凹陷主力烴源巖層系為文昌組和恩平組。文昌組沉積環(huán)境為還原環(huán)境,發(fā)育半深湖相烴源巖,有機(jī)碳含量適中,生烴潛量與氫指數(shù)均較高,有機(jī)質(zhì)類型為偏腐泥型,現(xiàn)今文昌組烴源巖主體處于高成熟—過成熟演化階段。恩平組發(fā)育淺湖相—沼澤相烴源巖,有機(jī)碳含量變化大,生烴潛量較高,氫指數(shù)較低,有機(jī)質(zhì)類型為混合-偏腐殖型,含較多陸源有機(jī)質(zhì),沉積環(huán)境變化大,生物標(biāo)志化合物中含有較多的雙杜松烷和奧利烷,現(xiàn)今成熟度較高[33,55]。
根據(jù)白云凹陷天然氣組分及碳同位素組成特征,認(rèn)為天然氣是混合成因氣,母質(zhì)類型主要為腐殖-腐泥混合型,含較多陸源有機(jī)質(zhì)。白云凹陷已發(fā)現(xiàn)原油主要是輕質(zhì)油和凝析油,少量揮發(fā)油,地球化學(xué)分析認(rèn)為原油母質(zhì)類型為腐殖型,有較多陸源高等植物的輸入。
綜合分析認(rèn)為,白云凹陷油氣母質(zhì)類型為腐殖-腐泥混合型,有較多陸源有機(jī)質(zhì)的輸入。結(jié)合研究區(qū)烴源巖的發(fā)育特征,可以認(rèn)為白云凹陷油氣主要來源于恩平組烴源巖,但也有文昌組的貢獻(xiàn)。
白云凹陷的面積巨大,超過20 000 km2,烴源巖最大厚度達(dá)7 000 m,最大埋深超過10 000 m,因此發(fā)育巨型優(yōu)質(zhì)烴源巖,使其生烴規(guī)模巨大,生烴模擬顯示白云凹陷總生烴量達(dá)2 000×108t油當(dāng)量,有油有氣。各次洼中,主洼生烴量最大,其他次洼也具有良好的生烴能力,均具備發(fā)現(xiàn)大中型油氣田的物質(zhì)基礎(chǔ)(見表 1)。
表1 白云凹陷各次洼油氣資源量及儲量分布表
白云凹陷的面積巨大,發(fā)育多個生烴洼陷,由于沉積埋藏史的差異,每個生烴洼陷,甚至同一洼陷不同構(gòu)造部位的烴源巖發(fā)育規(guī)模、有機(jī)質(zhì)豐度和類型、埋藏?zé)嵫莼吧鸁N史都存在較大差異,這是造成不同洼陷及其鄰近地區(qū)、同一洼陷不同構(gòu)造部位油氣分布差異及富集程度懸殊的根本原因。
3.2.1 生烴空間差異性控制“內(nèi)氣外油”分布格局
①不同洼陷烴源演化差異
對比白云凹陷 4個次一級洼陷主力烴源巖地層沉積厚度、基底埋藏深度、烴源巖演化等條件,發(fā)現(xiàn)各洼陷烴源演化具有明顯的差異性。其中,白云主洼烴源巖層系分布面積厚度和埋深最大,使該洼陷成為白云凹陷規(guī)模最大、成熟度最高的生烴洼陷。烴源巖自距今16 Ma以來主要達(dá)到了大量生凝析氣階段,油氣兼生,油氣資源量接近,但原油多為早期(距今16 Ma之前)生成,因此在晚期成藏條件作用下,勘探發(fā)現(xiàn)以天然氣為主;相比主洼,其他幾個次洼的面積要小很多,埋藏也相對較淺,烴源巖熱演化程度略低,烴源巖自距今16 Ma以來大多達(dá)到了成熟階段,少量達(dá)到過成熟階段,以生油為主,與勘探發(fā)現(xiàn)一致,因此白云凹陷整體具有“內(nèi)氣外油”的油氣分布特征(見圖3、表1)。
圖3 白云凹陷不同區(qū)域烴源演化差異
為進(jìn)一步精細(xì)表征各次洼對主力勘探層系珠江組的貢獻(xiàn),筆者提出“活躍烴源巖”的概念。原因在于,在地殼減薄和拆離作用下,本區(qū)古地溫變化顯著,自距今23 Ma以來地溫快速上升,加速了烴源巖的熱演化進(jìn)程。高地溫背景下,使得烴源巖成熟期大大提前;文昌組烴源巖在距今49 Ma已經(jīng)進(jìn)入生烴門限,主生烴時期為距今 33.9~16.0 Ma;恩平組烴源巖距今 23 Ma已經(jīng)進(jìn)入生烴門限,主生烴期為距今23~10 Ma。而目前白云凹陷最好和最主要的儲集層則是早中新世沉積的砂巖,沉積時間距今23~16 Ma,形成有效儲蓋組合的時間則在距今16~0 Ma。因此,考慮到主要目的層有效儲、蓋層的形成時間以及變地溫背景對生烴灶在時空范圍內(nèi)的綜合影響,將距今16~0 Ma內(nèi)仍大量生、排烴的烴源巖稱之為本區(qū)的“活躍烴源巖”,表征對現(xiàn)今主力油氣成藏貢獻(xiàn)最大的烴源巖。
從活躍烴源巖油氣資源量分布來看,凹陷內(nèi)部的主洼資源量最大,氣資源量明顯大于油,這也是造成目前主洼勘探發(fā)現(xiàn)以氣為主的原因。凹陷邊部東洼、南洼由于生烴較晚,與總資源量相比油氣比變化不大,仍以油為主,油與氣資源量之比分別達(dá)到3.91和5.00,白云凹陷“內(nèi)氣外油”的油氣分布特征更加明顯(見表2)。
②同一洼陷不同構(gòu)造部位烴源巖生烴差異性
由于洼陷中心與斜坡區(qū)(周邊隆起區(qū))沉降沉積條件的差異,使得洼陷中心區(qū)和斜坡區(qū)的烴源巖生烴條件和熱演化過程都存在較大差異,洼陷面積越大,差異越大。
以白云主洼為例,在漸新世早期(距今33.9 Ma),由于洼陷中心區(qū)烴源巖埋深大、熱演化程度高,率先進(jìn)入生烴階段,中中新世后大部分進(jìn)入過成熟階段,以生成天然氣為主。而洼陷斜坡區(qū)熱演化程度低,早期生烴量很小,后期逐漸增大,在中中新世才進(jìn)入大量生烴階段;因此,白云主洼中中新世以來的生油巖以洼陷斜坡帶烴源巖為主,晚期生成大量高成熟原油,從而造成白云主洼東部地區(qū)發(fā)現(xiàn)多個晚期運(yùn)聚成藏的輕質(zhì)油藏及揮發(fā)油藏,因此具有“內(nèi)氣外油”的分布格局。
表2 白云凹陷活躍烴源巖油氣資源量及其比值
3.2.2 生烴時效性控制“上氣下油”的油氣差異分布
生烴時效性是指烴源巖不同時期生烴對油氣成藏貢獻(xiàn)的有效時限性。白云凹陷具有生烴時間早、持續(xù)接力生烴、早油晚氣的特點(diǎn),使得不同時期油氣成藏特征不同,并影響了現(xiàn)今油氣的分布。
白云凹陷早期生烴高峰階段(距今 33.9~23.0 Ma),以生油為主,原油賦存在恩平組、文昌組等地層中,形成早期的油藏,這是白云凹陷目前深層見到較多油層的主要原因(見圖4)。
式中,Mb為試樣的原始質(zhì)量,MS為浸泡后含水的質(zhì)量,Mk是試樣的含水率。從表達(dá)式中可以得到復(fù)合材料的水?dāng)U散系數(shù)Da。
圖4 白云主洼東地區(qū)油氣分布圖
晚期生烴高峰階段(距今23 Ma~現(xiàn)今),白云凹陷出現(xiàn)明顯的構(gòu)造沉降(白云運(yùn)動[6]),相對海平面呈臺階式持續(xù)上升,直接導(dǎo)致了南海北部陸緣沉積作用的后撤,表現(xiàn)為陸架坡折帶由珠海組沉積時期位于白云凹陷南側(cè)向北后撤到珠江組沉積時期的白云凹陷北坡一帶,形成與現(xiàn)今基本相似的構(gòu)造格局。受此影響,早期形成的油藏大部分被調(diào)整、破壞,只有那些處于長期隆起、受白云運(yùn)動沉降影響小的地方,油藏才得以部分保存。同時,此時期白云凹陷以生成天然氣為主,依靠底辟及晚期強(qiáng)烈活動斷層,天然氣垂向優(yōu)勢運(yùn)移至珠海組上部及珠江組,以珠江組上下段分界面T50對應(yīng)的區(qū)域海泛泥巖蓋層為頂板側(cè)向廣覆式運(yùn)移,使得天然氣在淺層珠江組大規(guī)模聚集成藏,而深部早期形成的油藏受天然氣成藏影響較小,從而被保留下來,因此形成“上氣下油”的油氣差異分布特征。
這種油氣差異分布模式的形成條件必須是在長期隆起區(qū)及周緣,早期圈閉發(fā)育、儲蓋條件優(yōu)越,晚期構(gòu)造運(yùn)動改造弱。白云主洼東部地區(qū)成藏就屬該模式。該區(qū)為繼承性的長期古隆起,晚期沉降影響小,早期形成的珠海組、恩平組蓋層條件優(yōu)越,發(fā)育較為完整的圈閉,晚期天然氣主要在珠江組優(yōu)勢成藏,使得深層早期油藏得以較多保存,“上氣下油”的油氣分布特征在該區(qū)最為明顯(見圖4)。
油氣差異聚集是油氣在運(yùn)聚成藏過程中普遍存在的規(guī)律。該理論認(rèn)為,在靜水條件下,如果在油氣運(yùn)移的主方向上存在一系列溢出點(diǎn)依次遞升的圈閉,當(dāng)油氣源充足且蓋層封閉能力足夠強(qiáng)時,油氣先進(jìn)入運(yùn)移路線上位置最低的圈閉,且由于密度的差異使圈閉中氣居上、油居中、水居底部;當(dāng)?shù)谝粋€圈閉被油氣充滿時,繼續(xù)進(jìn)入的氣可通過排替作用在圈閉中聚集,直到整個圈閉被氣充滿為止,而排出的油則通過溢出點(diǎn)向較高的圈閉中聚集;若油氣源充足,上述過程相繼在更高的圈閉中發(fā)生;若油氣源不足,距油源較遠(yuǎn)的圈閉沒有油氣達(dá)到,僅保存有原生的地層水[56]。由于差異聚集,在沿油氣運(yùn)移方向上的系列圈閉中,鄰近烴源區(qū)的圈閉一般為晚期氣驅(qū)替油所形成的氣藏,而遠(yuǎn)離烴源區(qū)的圈閉一般為油藏,因此平面上具有“內(nèi)氣外油”的分布特征[57]。但這種聚集模式的形成條件十分嚴(yán)格,要有“相互連通的圈閉系列”,其溢出點(diǎn)“逐次增高”,“有豐富油氣補(bǔ)給”,“不能有溶解氣析出”,且必須“具有區(qū)域性較長距離運(yùn)移的條件”,要求儲集層的滲透性和連通性要好等[55,57]。
白云東洼地區(qū)由單一烴源灶供烴,油氣兼生,烴源充足,且來自儲集層下傾方向,儲集層充滿水且處于靜水壓力條件,地層區(qū)域性傾斜,儲集層巖相巖性穩(wěn)定、滲透性好。匯聚路徑上發(fā)育相同儲集層構(gòu)成的、溢出點(diǎn)海拔依次抬高的一系列相連圈閉,多種地質(zhì)條件符合“差異聚集”原理,即油氣遵循浮力作用與重力分異的原理,其運(yùn)移的結(jié)果導(dǎo)致油、氣、水規(guī)律性的聚集,即在離烴源灶最近、溢出點(diǎn)海拔最低的圈閉中,形成氣藏;距離稍遠(yuǎn)、溢出點(diǎn)較高的圈閉,可能形成油氣藏或油藏;距離更遠(yuǎn)、溢出點(diǎn)海拔更高者可能含水。在此模式的作用下,白云東洼在凹陷內(nèi)部及近源構(gòu)造發(fā)現(xiàn)的是天然氣藏(G7、G8),而在遠(yuǎn)離凹陷的斜坡部位則發(fā)現(xiàn)是油藏(O1—O5),再遠(yuǎn)處則沒有油氣到達(dá),展現(xiàn)出“內(nèi)氣外油”的油氣分布特征(見圖 5)。
圖5 白云東洼油氣藏分布圖
3.4.1 晚期斷裂/底辟帶控制圈閉形成及油氣高效輸導(dǎo)
珠江口盆地演化晚期,即中中新世末—晚中新世末(距今10~5 Ma)發(fā)生東沙運(yùn)動,主要表現(xiàn)為塊斷升降、隆起剝蝕、流體活動、早期斷層的繼承性活動等,新產(chǎn)生一系列雁列式排列的斷裂,具有東強(qiáng)西弱的特點(diǎn),對盆地內(nèi)部構(gòu)造圈閉的形成,油氣的運(yùn)移、聚集、泄漏以及重新分配產(chǎn)生了極為重要的影響(見圖 6)。
圖6 過白云凹陷典型剖面斷裂活動性綜合圖
① 晚期(中中新世末粵海組沉積期以來)活動斷裂控制白云凹陷有效圈閉形成和分布
② 晚期(中中新世末粵海組沉積期以來)斷裂(底辟帶)控制油氣縱向高效輸導(dǎo)
含油氣盆地中的油氣通常生成在相對穩(wěn)定的環(huán)境,但油氣運(yùn)移聚集,必須打破這種平衡的動力學(xué)狀態(tài),構(gòu)成油氣運(yùn)聚的輸導(dǎo)系統(tǒng)。這種輸導(dǎo)系統(tǒng)通常是由不整合、斷裂、砂巖體、底辟等因素組成,它們打破了盆地的溫度、壓力、流體的平衡狀態(tài),引起盆內(nèi)的烴類和其他流體的重新活動、重新分配和調(diào)整,再次進(jìn)入新的平衡狀態(tài),進(jìn)而促成油氣成藏。在這些因素中,斷裂是主導(dǎo)的、最活躍的因素,它可以在不同地質(zhì)時期,以不同的活動形式、不同的組合方式,溝通油源、砂巖體、不整合面,形成多種多樣的油氣運(yùn)聚的輸導(dǎo)系統(tǒng)。但都是最晚一期斷裂調(diào)整、控制了盆地油氣的最終成藏和分布[53]。
受晚期東沙運(yùn)動影響,白云凹陷東北部晚期斷裂發(fā)育,同時白云凹陷中部存在快速沉積欠壓實和生烴成因的超壓,并由此產(chǎn)生一系列底辟帶,其中一部分底辟帶/晚期活動斷裂與油源溝通,是流體由深向淺運(yùn)移的主要通道,使得大量油氣有向上運(yùn)移的條件,之后沿構(gòu)造脊上的砂體、不整合面等橫向運(yùn)移,并最終在新近系有利構(gòu)造帶富集成藏。
一方面晚期斷裂控制形成大量構(gòu)造圈閉,另一方面晚期斷裂(底辟帶)可作為油氣垂向高效運(yùn)移通道,在橫向輸導(dǎo)層的配合下,最終控制白云凹陷新近系油氣的成藏。白云凹陷晚期斷裂(底辟)具有東北強(qiáng)、西南弱的特點(diǎn),在均為富烴凹陷背景的條件下,由此決定了新近系成藏具有“東北富、西南貧”的特征。
3.4.2 繼承性構(gòu)造脊控制新近系油氣富集
構(gòu)造脊是指正向構(gòu)造的軸部,如背斜的核部和鼻狀構(gòu)造的軸部[46]。油氣二次運(yùn)移過程中會在浮力作用下占據(jù)輸導(dǎo)層的最高點(diǎn)——構(gòu)造脊,因此構(gòu)造脊是低位能區(qū),是宏觀上油氣運(yùn)移的指向區(qū)。鄒業(yè)初等認(rèn)為位于構(gòu)造脊上的圈閉,其勘探成功率高[58];Hao等認(rèn)為即便是在非均質(zhì)性較強(qiáng)的輸導(dǎo)層中,油氣運(yùn)移路徑仍然受構(gòu)造脊形態(tài)控制,構(gòu)造脊形態(tài)是油氣二次運(yùn)移路徑的主控因素[59]。
由于白云凹陷特殊的儲蓋條件——主力儲集層發(fā)育在珠江組下段—珠海組,且為大面積廣泛分布的海相優(yōu)質(zhì)砂巖,而之上則為大套區(qū)域海泛泥巖做為蓋層,厚度幾百米至幾千米,導(dǎo)致油氣到達(dá)新近系后主要沿構(gòu)造脊以橫向運(yùn)移為主,因此珠江組下段砂巖構(gòu)造脊成為控制油氣富集的主要因素,目前白云凹陷油氣勘探成果表明已發(fā)現(xiàn)的大量油氣藏沿珠江組下段構(gòu)造脊分布,這也是本區(qū)油氣發(fā)現(xiàn) 90%都集中在珠江組下段的主要原因(見圖7)。
“斷裂(底辟)、構(gòu)造脊”兩因素對白云凹陷新近系各區(qū)帶油氣富集具有重要意義,在“斷-脊”聯(lián)控作用下,白云凹陷新近系油氣藏呈現(xiàn)出優(yōu)勢富集的特點(diǎn),已發(fā)現(xiàn)的油氣藏基本分布在洼陷周邊與晚期活動斷裂相匹配的鼻狀構(gòu)造脊上(見圖 7)?!皵?脊”聯(lián)控機(jī)制反映了在浮力控制下,油氣通過油源斷裂的溝通,自古近系烴源巖向上運(yùn)移到新近系,進(jìn)而沿著構(gòu)造脊砂體向高部位運(yùn)移,斷裂起到縱向高效輸導(dǎo)作用,而構(gòu)造脊起到匯聚油氣的重要作用。
圖7 白云凹陷中新統(tǒng)珠江組下段頂面構(gòu)造脊與斷裂疊合圖
白云凹陷油氣聚集及分布的主控因素可歸納為 3點(diǎn):①白云凹陷作為大型深寬斷陷,其控制下的巨型優(yōu)質(zhì)烴源巖為大中型油氣田形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ),各次洼均具有較好的生烴能力。②受烴源巖演化在空間及時間上的差異所控制,白云凹陷中心以生氣為主,邊部以生油為主,生烴過程則為“早油晚氣”,導(dǎo)致油氣具有“內(nèi)氣外油、上氣下油”的有序分布及聚集特點(diǎn)。此外,油氣差異聚集作用控制白云東洼“內(nèi)氣外油”的油氣平面分布。③晚期斷裂/底辟帶和繼承性構(gòu)造脊控制新近系油氣優(yōu)勢匯聚,在“斷脊”聯(lián)合控制下,白云凹陷已發(fā)現(xiàn)的油氣藏基本分布在洼陷周邊與晚期活動斷裂/底辟帶相匹配的鼻狀構(gòu)造脊上。