李凡異，張厚和，李春榮，張文昭，郝婧，徐慶梅，嚴(yán)寒

（中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京 100028）

1 盆地概況

北部灣盆地位于南海北部大陸架西部，面積51 517 km2，盆地包括北部灣海區(qū)的一部分、雷州半島東部海區(qū)的一部分以及雷州半島南部和海南島北部陸地（圖1），海域部分為主體，北部灣盆地海底地貌較平坦，海水較淺，深度小于55 m，北淺南深。

圖1 北部灣盆地構(gòu)造劃分Fig.1.Division of tectonic units in Beibu Gulf basin

北部灣盆地位于揚子板塊南端粵桂古生代褶皺帶和海南褶皺帶之間的紅河走滑斷裂帶，是南海北部大陸架西部一個以新生界為主的盆地?；诪楣派缱冑|(zhì)巖，古生代中—晚期為隆升剝蝕區(qū)，自印支運動以后，整個北部灣盆地范圍為一陸地，處于長期的隆起和剝蝕狀態(tài)。盆地經(jīng)歷了神狐運動、西衛(wèi)運動、南海運動、東沙運動等構(gòu)造演化過程，其現(xiàn)今盆地結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了復(fù)雜區(qū)域動力背景下多期次構(gòu)造運動的疊合效應(yīng)，形成和發(fā)展過程主要經(jīng)歷了裂陷期、斷拗轉(zhuǎn)換期、抬升剝蝕期及拗陷期，結(jié)構(gòu)上具有明顯的“先斷后拗”雙層結(jié)構(gòu)（圖2）。

圖2 北部灣盆地北西—南東向地層結(jié)構(gòu)剖面（剖面位置見圖1）Fig.2.NW-SE stratigraphic structure section in Beibu Gulf basin(profile location is shown in Fig.1)

古近紀(jì)早期，隨著南海盆地的張開和紅河走滑斷裂的活動，盆地開始形成和演化。在裂谷階段由一系列北東—南西向和北東東—南西西向的裂谷湖泊組成，古近紀(jì)分為潿西南、海中、邁陳、烏石、福山、海頭北等凹陷，形成相應(yīng)的湖泊。盆地構(gòu)造格局呈兩坳夾一隆，具有多凹多凸、相間排列的特點。古近紀(jì)以箕狀斷陷為主，充填了湖海和河流沉積，形成了陸相烴源巖、儲集層和蓋層；新近紀(jì)盆地整體沉降，海相沉積覆蓋各個凹陷[1-3]（圖3）。北部灣盆地?zé)N源巖主要是古近系流沙港組和潿洲組，流沙港組是盆地主要烴源巖，部分凹陷深部可能發(fā)育潿洲組或長流組烴源巖。流沙港組烴源巖厚度大，數(shù)百米至千余米，有機質(zhì)豐度高且類型好，其中流沙港組二段烴源巖有機質(zhì)豐度高，母質(zhì)類型主要為Ⅰ型—Ⅱ1型，生烴能力強，已有大量油氣生成并聚集成藏，屬于優(yōu)質(zhì)烴源巖[4-6]。北部灣盆地儲集層廣泛發(fā)育，自下而上既有古生界基底碳酸鹽巖潛山，又有古近系的陸相碎屑巖和新近系的海相碎屑巖。目前北部灣盆地的主要產(chǎn)層為古近系始新統(tǒng)流沙港組和漸新統(tǒng)潿洲組，其次為新近系中新統(tǒng)下洋組和角尾組，主要儲集層包括辮狀河三角洲砂體、扇三角洲砂體、曲流河三角洲砂體、湖底扇砂體、濱淺海砂體等，此外還發(fā)育古生界石灰?guī)r潛山儲集層（圖3）。

圖3 北部灣盆地生儲蓋組合綜合柱狀剖面Fig.3.Comprehensive column of the source-reservoir-cap assemblage in Beibu Gulf basin

2 勘探歷程

北部灣盆地油氣勘探始于20 世紀(jì)60 年代，發(fā)現(xiàn)了潿西南和烏石2 個富烴凹陷；在不同勘探階段，圍繞不同區(qū)帶、構(gòu)造類型及層系勘探，均有較好的油氣田發(fā)現(xiàn)，探明石油儲量不斷遞增，取得了豐碩的勘探成果。

2.1 盆地勘查與地震勘探史

1963年，地質(zhì)部開展了1∶500 000航空磁測工作。1964—1965 年，在海南島北部臨高以西淺海區(qū)，開展了少量淺海地震工作。1970 年，地質(zhì)部進入北部灣，并于1972 年正式開展北部灣1∶500 000 地震、重力、磁力等勘探工作。1974 年，在認為含油遠景比較好的潿西南地區(qū)進行了1∶100 000 的地震測線加密工作。1979年7月，石油部與美國、英國、意大利等國家的石油公司簽訂了南海北部大陸架西區(qū)地球物理勘探普查協(xié)議，至1988 年，先后與日本出光，美國太陽、賓斯、凱恩等多個石油公司簽訂石油合同及協(xié)議，合作完成二維地震兩萬多公里。早期主要以二維地震為主，2000 年以后開始大面積采集三維地震，主要分布在潿西南和烏石凹陷，2012—2013 年，為了推動烏石17-2 油田的勘探開發(fā)，中海油開展了寬方位海底電纜（OBC）地震資料采集和處理，極大提升了地震資料品質(zhì)。

2.2 石油鉆探史

早在20世紀(jì)60年代，先后在潿洲島、福山凹陷和雷州半島上鉆探了少量淺井。1963 年，在潿洲島上鉆探潿淺1 井，1964 年2 月完鉆，井深一千多米，揭示了古近系和石炭系。1963—1965 年，相繼在盆地南部鉆了5 口淺井，發(fā)現(xiàn)了一套新近系海相地層和少量古近系潿洲組及白堊系。另外，在雷州半島上也鉆了一些淺井，最大井深1 201 m，上述各井均未見到油氣顯示。1977 年8 月，在潿洲11-1 構(gòu)造上的第一口預(yù)探井——灣1井正式開鉆，同年9月完鉆，該井證實了流沙港組一段、二段和三段有良好的烴源巖，并在流沙港組三段測試獲得油流，為北部灣盆地首口出油井。1977—1979 年底，北部灣盆地共鉆井8 口，發(fā)現(xiàn)了潿洲11-1、潿洲11-4和烏石16-1這3個含油構(gòu)造，以及新近系、流沙港組一段、流沙港組三段和石炭系4 套含油層系。其中有6 口井測試獲得油氣流，勘探成功率高達75%，只有灣10 井鉆在流沙港凸起上，未見油氣顯示。1980—1988 年為對外合作高峰期，1981 年1 月與道達爾公司合作開鉆第一口合作井——WS16-1-1 井，截至1985 年，道達爾公司共鉆探井14口，證實了5個含油氣構(gòu)造。另外，與出光、太陽和賓斯合作鉆井7 口，均未見油氣層，只有出光研究區(qū)北部的WZ22-3-1 井見到少量油斑顯示。在對外合作的同時，堅持在全盆地范圍持續(xù)進行研究和勘探，并成功打出一批高產(chǎn)井。1985—1996 年，自營鉆探多口井，并獲得較好的發(fā)現(xiàn)，為后期全面自營勘探積累了重要的勘探經(jīng)驗和基礎(chǔ)資料。1999 年，在潿洲12-1油田北塊成功鉆探了WZ12-1-5井，獲高產(chǎn)工業(yè)油氣流。2005—2015 年，潿西南凹陷滾動勘探累計鉆井一百多口，取得了不錯的效果。2010年11月，在烏石凹陷鉆探井WS17-2-1 井，經(jīng)測試獲得工業(yè)油氣流，打開了烏石凹陷勘探新局面，也促使北部灣盆地探井?dāng)?shù)保持持續(xù)增長勢態(tài)。截至2019 年底，北部灣盆地共鉆三百余口探井，大部分集中在潿西南凹陷和烏石凹陷。

2.3 油氣儲量增長史

北部灣盆地油氣資源以石油為主，石油地質(zhì)資源量17.58×108t，是目前中國近海探明石油儲量貢獻排名第三的盆地，累計探明石油儲量3.61×108t，盆地整體石油地質(zhì)探明程度21%，處于儲量發(fā)現(xiàn)高峰階段前期，油氣資源潛力巨大，未來仍將是中國海域油氣勘探的主戰(zhàn)場[7-8]。具體到二級構(gòu)造單元，探明石油儲量主要分布在潿西南凹陷和烏石凹陷，探明石油儲量分別為2.61×108t 和0.58×108t，探明程度分別為34%和11%，分別處于儲量發(fā)現(xiàn)高峰階段和儲量發(fā)現(xiàn)早期階段；另外，北部灣盆地其他3 個主要二級構(gòu)造單元（海中凹陷、邁陳凹陷和雷東凹陷）還沒有探明地質(zhì)儲量，石油地質(zhì)資源量合計4.43×108t，油氣資源潛力巨大。北部灣盆地海域探明儲量出現(xiàn)過2 次增長高峰（圖4），第一次是1995年前后以潿西南凹陷潿洲12-1和潿洲11-4 油田為代表的儲量增長高峰，北部灣盆地海域累計探明石油儲量突破1.00×108t，揭示了潿西南凹陷滿凹含油的特點；第二次是2014 年前后以烏石凹陷烏石17-2 油田為代表的探明儲量增長高峰，說明烏石凹陷東區(qū)中央隆起帶是油氣有利聚集帶，也證實烏石凹陷是北部灣盆地繼潿西南凹陷之后又一富烴凹陷，開啟了北部灣盆地勘探的新局面。

圖4 北部灣盆地1992—2019年歷年新增探明石油儲量統(tǒng)計Fig.4.Statistics of incremental proven geological reserves of oil in Beibu Gulf basin from 1992 to 2019

2.4 油氣產(chǎn)量增長史

經(jīng)過近60年的油氣勘探和幾代石油人的努力，北部灣盆地原油產(chǎn)量歷史性突破350×104t，至今油田老區(qū)仍有較大的挖掘潛力，盆地新區(qū)勘探持續(xù)獲得新發(fā)現(xiàn)，油氣產(chǎn)量保持穩(wěn)步增長（圖5）。截至2018年，北部灣盆地累計生產(chǎn)原油4 604×104t，成為南海北部大陸架之上一個重要的油氣生產(chǎn)區(qū)。2000 年出現(xiàn)一次產(chǎn)量高峰，潿洲12-1 和潿洲11-4 油田2 個油田產(chǎn)量突破200×104t，由于后續(xù)發(fā)現(xiàn)的油田規(guī)模較小，至2007年，產(chǎn)量陷入低谷，隨著潿西南凹陷滾動勘探的不斷深入，依托已有設(shè)施開發(fā)，采用沿帶部署、立體勘探、整體評價、分步實施、及時調(diào)整、滾動發(fā)展、逐步聯(lián)片的思路，產(chǎn)量重回上升的趨勢。

圖5 北部灣盆地1992—2019年歷年原油產(chǎn)量統(tǒng)計Fig.5.Statistics of oil production in Beibu Gulf basin from 1992 to 2019

2.5 勘探歷程劃分

依據(jù)石油鉆探史、油氣儲量增長史以及勘探成果等資料，可將北部灣盆地海域的油氣勘探歷程劃分為3 個階段（圖6）。①早期探索階段（1960—1995 年），認識了北部灣盆地的基本構(gòu)造特征，劃分了二級構(gòu)造單元，發(fā)現(xiàn)了一批主要局部構(gòu)造，證實了潿西南凹陷是富烴凹陷。②潿西南凹陷突破及滾動勘探階段（1995—2010年），潿洲12-1油田成功評價，北部灣盆地儲量顯著提升，但后期勘探進入瓶頸期，中海油采用滾動勘探戰(zhàn)略，扭轉(zhuǎn)了局面，實現(xiàn)了儲量升級和增加。③烏石凹陷突破及新領(lǐng)域探索階段（2010 年至今），烏石凹陷WS17-2-1 井的鉆探取得了突破，證明了烏石凹陷是北部灣盆地繼潿西南凹陷之后又一富烴凹陷，同時對北部灣盆地潛山油氣藏等新領(lǐng)域積極探索，為后續(xù)的可持續(xù)發(fā)展積蓄了力量。

圖6 北部灣盆地海域勘探階段劃分Fig.6.Division of offshore exploration stages in Beibu Gulf basin

3 勘探啟示

3.1 滾動勘探戰(zhàn)略引領(lǐng)潿西南凹陷儲量持續(xù)增長

1995 年，自營勘探成功鉆探WZ12-1-2 井等評價井，潿洲12-1 油田探明石油儲量4 541×104m3，潿西南凹陷油氣勘探獲重大突破。2001—2003 年，針對潿洲12-1、潿洲11-1和潿洲11-1N 構(gòu)造部署預(yù)探井，獲得了良好的勘探成果，但后期資源量向儲量的轉(zhuǎn)化率低，嚴(yán)重影響了油田的可持續(xù)發(fā)展[9]。

潿西南凹陷具有“斷裂溝源、斷脊運移、兩面控藏、縱向疊置、橫向連片、滿凹含油”的復(fù)式油氣聚集特征（圖7），正向構(gòu)造單元以構(gòu)造油藏或構(gòu)造背景下的巖性油藏為主，油氣相對富集，負向構(gòu)造單元以巖性油藏為主，油氣豐度相對較低[10]。潿西南凹陷斷裂發(fā)育，地質(zhì)情況復(fù)雜，油藏規(guī)模較小，僅著眼于單個目標(biāo)進行勘探與開發(fā)存在規(guī)模小、成本高、風(fēng)險大等因素，難以獲得較好的經(jīng)濟效益。

圖7 潿西南凹陷油氣成藏模式（剖面位置見圖1）Fig.7.Hydrocarbon accumulation model in Weixinan sag(profile location is shown in Fig.1)

面對潿西南凹陷滿凹含油但油田平均儲量規(guī)模較小的難題，中海油提出滾動勘探戰(zhàn)略，通過對邊際油藏進行滾動勘探評價，實現(xiàn)了儲量升級和增加。立足于潿西南富烴凹陷復(fù)式油氣聚集和整帶含油的地質(zhì)認識，依托已有設(shè)施開發(fā)，針對復(fù)雜斷裂構(gòu)造帶具有斷裂復(fù)雜、單個規(guī)模較小但可能連片分布、油氣水分布復(fù)雜的特點，在已有鉆井工作量和勘探成本有效控制的條件下，采用“整體評價、分步實施、先探主塊、隨時調(diào)整、逐步連片”的滾動戰(zhàn)術(shù)，采用循序漸進的方法，先選擇規(guī)模較大的區(qū)塊進行集束鉆探，證實其含油氣性及大致儲量規(guī)模，解決“立架子”問題，即建立新的生產(chǎn)平臺，再對全區(qū)可能有開發(fā)潛力的區(qū)塊進行整體評價。對于規(guī)模較小的區(qū)塊，可留待開發(fā)設(shè)施建成之后再考慮挖潛與擴邊。

2004 年，圍繞潿洲12-1 油田和潿洲11-4 油田進行滾動勘探，取得了良好效果。自2005 年開始，潿西南凹陷設(shè)施周圍10 km 范圍內(nèi)作為滾動勘探區(qū)，全面實施滾動勘探。在此期間，三維地震大面積覆蓋，圈閉落實更準(zhǔn)確，勘探從構(gòu)造油藏發(fā)展到隱蔽油藏，在潿西南凹陷2 號斷裂、潿西南低凸起傾沒端、1號斷裂等區(qū)帶獲得突破。①2號斷裂證實億噸級復(fù)式連片大油氣田。自1977 年鉆探灣1 井至2002 年，2 號斷裂發(fā)現(xiàn)了潿洲11-1 和潿洲6-9 共2 個含油構(gòu)造，受資料條件及認識程度影響，一直未能建成投產(chǎn)。通過改善地震資料品質(zhì)、加深認識和改變思路、改善測試工藝等，對2 號斷裂的認識發(fā)生了巨大變化，滾動勘探不僅盤活了潿洲11-1 和潿洲6-9 含油構(gòu)造，而且新發(fā)現(xiàn)了潿洲11-1N、潿洲11-1E、潿洲6-10、潿洲6-8 油田和潿洲11-2 等含油構(gòu)造，證實了該區(qū)復(fù)式油氣聚集，具有連片形成大油氣田的條件。②潿西南低凸起傾沒端發(fā)現(xiàn)大中型油氣田，打開了東南斜坡勘探局面。潿州11-4 油田是潿西南低凸起上角尾組的披覆背斜油田，說明油氣已沿潿西南低凸起傾沒端由潿西南凹陷的B 洼和C 洼大量運移到該區(qū)，是油氣運移的主要方向。通過資料改善、認識突破、思維轉(zhuǎn)變和技術(shù)進步，該區(qū)勘探獲得了較大突破，落實了1 個中型油田。③1 號斷裂下降盤巖性圈閉成藏，有望連片含油，形成大油氣田。1 號斷裂下降盤（陡坡帶）發(fā)育眾多延伸至烴源巖中的構(gòu)造脊，且發(fā)育眾多水下扇及扇三角洲砂巖儲集層，是非常有利的油氣聚集帶，通過滾動勘探陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了潿洲5-7、潿洲6-1 等油氣藏，證實了1 號斷裂下降盤是油氣成藏的有利區(qū)帶。

3.2 烏石凹陷東區(qū)中央隆起帶獲重大發(fā)現(xiàn)

2010 年底，WS17-2-1 井的鉆探取得了重大突破，在主要目的層流沙港組二段和三段發(fā)現(xiàn)厚油層，經(jīng)測試獲得工業(yè)油氣流，無水產(chǎn)出，從而拉開了烏石17-2 油田勘探序幕。2012—2013 年，為了進一步搜尋有利圈閉并落實構(gòu)造，推動烏石17-2 油田的勘探開發(fā)，中海油進行了寬方位海底電纜地震采集。通過對新采集的海底電纜地震資料進行三維資料重新落實，在構(gòu)造落實過程中發(fā)現(xiàn)烏石17-2 油田西南側(cè)具有良好的成藏條件，并于2013年鉆探了WS17-2-8/Sa井，在流沙港組二段和三段獲得了良好的油氣層，并分別在流沙港組二段和三段進行了2 次DST 測試（鉆桿測試），獲得高產(chǎn)，證實了烏石17-2 油田西南側(cè)各個斷塊有巨大的潛力，也證明了烏石凹陷是北部灣盆地繼潿西南凹陷之后又一被鉆井證實的富烴凹陷。

烏石17-2 油田所在的烏石凹陷東區(qū)中央隆起帶主體部位油氣成藏為源內(nèi)橫向運移—垂向有限調(diào)節(jié)成藏模式[11-12]（圖8）。烴源巖主要為流沙港組二段上、下2套優(yōu)質(zhì)烴源巖。生成的油氣首先沿生烴層系內(nèi)的輸導(dǎo)層橫向運移，油氣在運移過程中遇到圈閉即可聚集，在有效圈閉中聚集成藏。而未能聚集的油氣繼續(xù)沿連通砂體側(cè)向運移，遇開啟性斷層后，沿斷層向上輸導(dǎo)，油氣逐級上移。在縱向和橫向上均可發(fā)生較大距離的運移，直至遇到合適的圈閉為止。由于主成藏期斷層活動較弱，大部分油氣未能進入上覆層系，主要含油層系發(fā)育于生烴層系內(nèi)部。只有在反向屋脊斷層組合帶中，在上覆層系中成藏的概率才較大。這種成藏模式導(dǎo)致自構(gòu)造低部位到構(gòu)造高部位均可成藏，造成縱向上含油層系疊合，橫向上連片的特點。

圖8 烏石凹陷東區(qū)油氣成藏模式（剖面位置見圖1）Fig.8.Hydrocarbon accumulation model in eastern Wushi sag(profile location is shown in Fig.1)

3.3 碳酸鹽巖潛山油氣藏展現(xiàn)勘探潛力

潛山油氣藏作為斷陷盆地一種重要的油氣藏類型，是油氣勘探的重要方向[13-16]。潿西南凹陷古生界碳酸鹽巖潛山勘探程度低，但多口井在錄井過程中見豐富油氣顯示，且測試獲工業(yè)油流，發(fā)現(xiàn)多個碳酸鹽巖潛山油氣田或含油氣構(gòu)造，如潿洲11-1、潿洲5-2 等碳酸鹽巖潛山油藏，展示了該領(lǐng)域廣闊的勘探前景。

潿西南凹陷碳酸鹽巖潛山油氣成藏模式歸納為凸起區(qū)“間接接觸單向供烴”和凹中隆“直接接觸多向供烴”2 種基本類型（圖9）。①凸起區(qū)“間接接觸單向供烴”型發(fā)育在凹陷邊緣，未與有效烴源巖直接接觸，成熟烴源巖生成的油氣往往經(jīng)過斷層、骨架砂體以及不整合面等組成的復(fù)合輸導(dǎo)體系進行長距離二次運移，才能進入凹陷邊緣的碳酸鹽巖潛山圈閉中聚集成藏，具有油氣運移距離遠、單源單向間接供烴的特點。碳酸鹽巖潛山圈閉距離生烴洼陷越近，油氣充滿度越高。②凹中隆“直接接觸多向供烴”型，潿西南凹陷經(jīng)歷了多期次強烈的構(gòu)造、斷裂活動，形成大型潛山油氣藏獨特的“凹中隆”構(gòu)造格局，潛山儲集體周圍往往被多個生烴洼陷包圍，呈“圍裙?fàn)睢狈植?，兩?cè)通過斷層面與烴源巖對接，上部被烴源巖與源下紅層所覆蓋，成藏條件優(yōu)越。該潛山一般埋深較大，但與烴源巖直接接觸，使得油氣經(jīng)初次運移即可在古潛山圈閉中聚集。與邊緣凸起區(qū)潛山相比，具有油氣供給充足、運移距離近、優(yōu)先充注及充注程度高的優(yōu)勢，該類潛山圈閉能否成藏以及成藏規(guī)模主要取決于優(yōu)質(zhì)儲集層的發(fā)育程度。

圖9 潿西南凹陷碳酸鹽巖潛山油氣成藏模式（剖面位置見圖1）Fig.9.Hydrocarbon accumulation model in the carbonate buried hill in Weixinan sag (profile location is shown in Fig.1)

4 結(jié)語

（1）北部灣盆地北部坳陷潿西南凹陷油氣勘探處于儲量發(fā)現(xiàn)高峰階段，其滾動勘探模式取得了顯著的成效，不僅保障了儲量和產(chǎn)量的持續(xù)穩(wěn)定增長，同時為北部灣盆地乃至近海油氣滾動勘探提供了可借鑒的成功實例。

（2）烏石凹陷處于儲量發(fā)現(xiàn)早期階段，烏石17-2油田的發(fā)現(xiàn)說明烏石凹陷東區(qū)中央隆起帶是油氣有利聚集帶，不僅證實烏石凹陷是北部灣盆地繼潿西南凹陷之后又一富烴凹陷，開啟了北部灣盆地勘探的新局面，而且為盆地其他凹陷具備類似地質(zhì)條件的區(qū)帶提供了勘探思路。

（3）石炭系潛山展示了廣闊的勘探前景，未來隨著地震、鉆井資料的升級和豐富以及地質(zhì)認識的深入，一定會有可觀的勘探場面。