李绪深 甘 军 张迎朝 张建新 杨希冰 邓 勇 徐新德 吴杨瑜

(中海石油(中国)有限公司湛江分公司 广东湛江 524057)

南海西部海域断陷湖盆油气聚集规律及勘探前景*

李绪深 甘 军 张迎朝 张建新 杨希冰 邓 勇 徐新德 吴杨瑜

(中海石油(中国)有限公司湛江分公司 广东湛江 524057)

李绪深，甘军，张迎朝，等.南海西部海域断陷湖盆油气聚集规律及勘探前景[J].中国海上油气，2015,27(4)：22-29.

Li Xushen，Gan Jun，Zhang Yingzhao,et al.Hydrocarbon accumulation regularity and exploration prospects of fault lacustrine basins in western South China Sea[J].China Offshore Oil and Gas,2015,27(4):22-29.

运用构造地质学、沉积学、古湖泊学及成藏综合分析等技术方法，深入分析了南海西部海域北部湾盆地和珠江口盆地珠三坳陷的构造演化特征、古湖泊背景与烃源岩发育特征、古近系沉积充填特征与大型储集体分布模式以及油气聚集规律和勘探前景。结果表明：①北部湾盆地涠西南、乌石凹陷及珠三坳陷文昌凹陷始新统湖相烃源岩分布广、规模大，富藻有机质输入的优质烃源岩发育，为油气生成奠定了雄厚的物质基础；②南海西部海域断陷湖盆古近纪湖水升降频繁，形成了低位域坡折带控砂、高位域源区控砂、陡坡带断层转换带控砂和缓坡带浪基面控砂等4种控砂模式，并且各控砂模式下的大型储集体时空展布、沉积相类型及物性特征差异明显；③南海西部海域断陷湖盆具备“一源多储、断脊运移、立体富集”的油气聚集规律，形成了凹中隆、斜坡、凸起等3个有利运聚单元及相应的3种成藏模式；④涠西南凹陷东斜坡、乌石凹陷北坡及文昌A凹陷北坡的古近系构造圈闭和隐蔽圈闭是南海西部海域断陷湖盆剩余勘探潜力较大的新领域。

南海西部海域；断陷湖盆；构造演化；烃源岩；大型储集体分布；油气聚集规律；勘探前景

南海西部海域北部湾盆地、珠江口盆地珠三坳陷位于南海北部大陆架内侧的“内含油带”[1](图1)，是典型的“下断上坳”新生代断陷盆地。多年勘探实践表明该带以生油为主，资源潜力大，目前已发现文昌13-1、13-2及涠洲12-1、11-4等一批大中型油田，建成了400万t的原油年产能，但多数油田开发后产能下降快，面临着增储稳产的紧迫问题。前人对上述两盆地(坳陷)的含油气系统、成藏组合及成藏模式做了多年的研究[2-8]。笔者主要从总体上对比研究这2个盆地(坳陷)各凹陷主力烃源岩及储盖组合形成条件、油气成藏特征及聚集规律，分析剩余资源潜力分布，以期为下一步勘探提供借鉴。

图1 北部湾盆地及珠江口盆地(西部)构造单元划分

1 构造演化特征

北部湾盆地、珠江口盆地珠三坳陷均是中、新生代发育起来的断陷湖盆，经历了古近纪裂陷和新近纪裂后沉降两大构造演化阶段[9-12]，剖面上形成了下断上坳的“双层结构”(图2)，平面上表现为多凸多凹、隆凹相间的格局。其中，凹陷裂陷期可进一步划分为古新世初始断陷阶段、始新世强烈断陷阶段和渐新世断陷阶段，分别对应第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ裂陷幕。

1) 古新世第Ⅰ裂陷幕。受NW—SE向拉张应力作用，区内产生了一系列NE走向的断层(如涠西南①号、乌石⑦号及珠三南断裂控凹断层)，形成了涠西南、乌石及文昌半地堑的雏形，沉积了冲积扇相红色砂砾岩与泥岩互层，如北部湾盆地长流组和珠三坳陷神狐组。

2) 始新世第Ⅱ裂陷幕。由于控凹断层的活动速率加大，在断层下降盘形成了巨厚的始新统湖相沉积；由于中始新世是湖盆发育的鼎盛期，湖盆中心处于欠补偿环境，沉积了厚层的湖相泥页岩，如北部湾盆地流沙港组二段和珠三坳陷文昌组二段，成为这2个盆地的主力烃源岩。另外，涠西南凹陷西南部、乌石凹陷东北部在始新世早中期均有三角洲、扇三角洲发育，形成了流沙港组三段和二段大型储集体和良好的储盖组合。

图2 北部湾盆地地质剖面(剖面位置见图1)

3) 渐新世第Ⅲ裂陷幕。此时涠西南、乌石及文昌凹陷控凹断层的活动减弱，湖盆水体变浅，形成了三角洲—滨浅湖相沉积(如珠三坳陷恩平组和北部湾盆地涠洲组)以及潮坪沉积(如珠三坳陷珠海组)。受区域构造运动的影响，凹陷局部地区在始新世末开始反转或隆升，该期活动对涠西南凹陷②号断裂带、乌石凹陷东区流沙港组及珠三南断裂文昌组地层形态的改造比较大。

新近纪以来，北部湾盆地及珠三坳陷主干断裂基本不再活动，各凹陷均进入裂后热沉降阶段，整体下沉接受新近系和第四系海相沉积。

2 古湖泊背景与烃源岩发育特征

古湖泊学的一项重要研究内容就是将湖相烃源岩研究追溯到含油气盆地发育源头——古湖泊环境，其研究成果可应用于湖相生油岩识别和富生油凹陷优选评价。南海西部断陷湖盆构造演化及古湖泊学研究表明，在始新世第Ⅱ裂陷幕，受NE向控凹断裂强烈活动的影响，在涠西南凹陷①号断裂下降盘、乌石凹陷⑦号断裂下降盘及珠三南断裂带西段下降盘分别沉积了厚层的始新统湖相泥岩。例如，珠三坳陷文昌凹陷文昌组二段大套湖相暗色泥岩为藻植相，该生物相带形成于淡水湖泊鼎盛期，浮游藻类大量发育，形成了大量的富氢有机质和很高的初始生产力[13]，而且湖盆水体的垂直分层使得有机质得以保存。该凹陷WC19-1-3井钻探结果显示文昌组二段泥岩浮游藻类化石丰度为38%，干酪根碳同位素为-22‰～-25‰，Pr/Ph值为1.82～2.40，C304-甲基甾烷/C29规则甾烷值高达0.76，反映了深湖藻类勃发的缺氧环境；另外,在该井文昌组二段泥岩干酪根中发现大量具有明显褐色荧光的典型菌解无定形体C，反映这是一套有较大生油潜力的湖相优质生油岩。北部湾盆地涠西南凹陷、乌石凹陷流沙港组大套湖相暗色泥岩、油页岩为藻源母质相，该生物相带形成于成熟的富营养期，适宜低等水生生物繁殖，生产力很高，最明显的证据是其中浮游藻类化石含量较为丰富(常见有粒面球藻、皱面球藻、光面球藻、非海相沟鞭藻及绿藻等)，从而在湖盆发育极盛时期的深湖区形成了富藻有机质输入的良好烃源岩，为油气的生成奠定了雄厚的物质基础。

有机地球化学分析表明，始新统流沙港组和文昌组湖相暗色泥岩及油页岩为 Ⅰ—Ⅱ1型干酪根，TOC含量多数为1.50%～10.35%，S1+S2值为4～16 mg/g，IH值多数为300～600 mg/g，最高为688 mg/g，属于好—很好烃源岩。烃源岩热演化及盆地模拟分析表明，始新统流沙港组和文昌组湖相烃源岩现今埋深适中，成熟门限深度为2 400～2 700 m，流沙港组二段、文昌组二段烃源岩主体处于生油窗(Ro值为0.6%～1.3%)，生排油高峰期是从早中新世一直持续到晚中新世，累积生油量巨大，其中涠西南凹陷A、B、C洼和文昌凹陷文昌9、10、19洼等主力烃源灶始新统湖相优质烃源岩分布广、生排烃效率高，洼陷主体部位生油强度普遍大于100万t/km2。油源对比表明，已发现的涠洲12-1/11-4、文昌13-1/13-2等大中型油田的原油主要来自上述洼陷的始新统湖相富有机质的泥页岩。

3 古近系沉积充填演化特征与大型储集体分布模式

3.1 沉积充填演化特征

通过地震、测井、钻井等资料分析，结合不整合面发育特征，对北部湾盆地和珠三坳陷进行了层序划分，在古近系共识别出3个二级层序和11个三级层序，其中二级层序界面为区域大型不整合面T100、T90、T80和T60，分别对应新生代基底、始新世初始裂陷面、渐新世初始裂陷面及古近系顶面(图3)。

图3 北部湾盆地涠西南凹陷古近系层序地层格架及沉积充填剖面(剖面位置见图1)

南海西部断陷湖盆各凹陷沉积演化存在一定的相似性，但受控凹断裂活动强度、湖平面升降及海侵事件的影响，又表现出一定的差异性。例如，始新世早期(T90—T80)，北部湾盆地涠西南凹陷、珠三坳陷文昌凹陷湖盆均开始扩张，沉积体系由冲积平原、扇三角洲—滨浅湖沉积逐渐演变为扇三角洲—深湖沉积；始新世中期，湖盆发育达到鼎盛，主要沉积了大范围的流沙港组二段和文昌组二段深湖相泥页岩；始新世末期，湖盆开始萎缩，流沙港组一段和文昌组一段主要为滨浅湖沉积，局部可见半深湖沉积，湖盆边缘以曲流河三角洲为主。渐新世(T80—T60)，湖盆继续萎缩，涠洲组、恩平组整体以滨浅湖沉积为主，湖盆短轴方向发育扇三角洲沉积，长轴方向主要为三角洲及滩坝沉积；渐新世晚期，文昌凹陷发生海侵，充填了一套珠海组潮坪沉积。

3.2 大型储集体分布模式

沉积相研究表明，南海西部断陷湖盆古近系大型储集体发育时期主要集中在始新世早期、始新世晚期及渐新世中晚期[14]。始新世早期，珠三南断裂、涠西南①号断裂等控凹断裂活动强烈，在其下降盘发育扇三角洲，沉积物分选差,储层多为低孔低渗；始新世晚期和渐新世中晚期，涠西南、乌石及文昌凹陷湖盆开始萎缩，凹陷周边凸起物源供应充足，形成大型辫状河三角洲，沉积物粒度粗、分选好，储层为中—高孔、中—高渗。按照构造-沉积时空响应关系，总结出了本区发育以下4种大型储集体分布模式。

1) 陡坡带断层转换带控砂。陡坡带控凹大断裂一般为多个断层的复合体，由于各断层的活动速率及组合方式不同，使得断裂之间存在断层转换带，直接控制了陡坡带物源注入的位置及砂体形态。同时陡坡带水体深，易发育扇三角洲和近岸水下扇等近源沉积体系，如涠西南①号断裂及珠三南断裂存在多个转换带，是大型砂体发育的有利位置。

2) 缓坡带浪基面控砂。缓坡带是长期继承性发展而成的大型宽缓鼻状构造单元，其边缘部位翘起较高，多处在湖盆浪基面附近及破浪带附近，受河流-湖浪作用影响较强，多发育浅水三角洲及滩坝沉积体系。

3) 低位体系域坡折带控砂。低位体系域时期，在同生断裂及受同生断裂影响而形成的构造坡折带之下，可容纳空间较大，更易形成大型的储集体，如涠西南凹陷流沙港组一段低位期受坡折带控制而发育的涠12-1S大型湖底扇体。

4) 高位体系域源区控砂。在高位体系域时期，由于沉积物供给速率增加，受轴向水流的影响，沿断裂走向物源丰富，在中央洼陷带发育辫状河三角洲—浊积扇体系,如涠西南凹陷上始新统流沙港组一段高位体系域辫状河三角洲沉积体系规模大、延伸远，是研究区古近系主要的优质储层(图4)。

图4 北部湾盆地涠西南凹陷流沙港组一段沉积相

4 油气聚集规律

4.1 输导体系

从源-储关系来看，北部湾盆地和珠江口盆地珠三坳陷均具备“一源多储”的石油地质特征，其中“一源”主要为断陷期发育的始新统流沙港组二段和文昌组二段湖相泥页岩。而这2个盆地所发现的古近系和新近系砂岩油田及前古近系灰岩油田均已证实涠西南、乌石及文昌等3个富生烃凹陷油源充足，且输导条件好。输导体系及油气运移模拟研究表明，控制油气优势运移方向的地质因素包括运载层的构造形态、封盖层的分布与产状、断层特征等[15-16]，凹陷中烃源岩生成的油气可通过沟源断层+骨架砂体(尤其是构造脊上的渗透性输导层)进行阶梯式运移。

沟源断裂是南海西部多幕裂陷盆地油气运移的重要通道。涠西南凹陷为典型的断陷湖盆，断裂作用尤其突出，那些向下切入流沙港组、向上断至涠洲组或角尾组的沟源断层将烃源岩和储层连通在一起[17-19]。当这些断层发生周期性活动时，随着断层带压力的释放，烃源岩或运载层中的油气迅速排到断层中并沿断层向上运移，因此断层断穿层位与含油气层位基本一致。受始新世—中新世区域应力场顺时针变换的影响，涠西南凹陷形成了3类沟源断层：早期NE向伸展断裂(含控凹断裂)、中期NEE向走滑伸展断裂和晚期EW向伸展断裂。其中，NEE和EW向断裂对油气运聚起重要作用，该组断裂开始发育于始新世，活动期一般延续至晚渐新世，少数可延续至中中新世。由于断裂活动期也是流沙港组二段烃源岩生排烃高峰期，这些断裂架起了烃源岩与储层之间的“桥梁”，可作为油气纵向运移的重要通道。

斜坡-凸起区发育的近EW向断层、不整合面和海相砂岩输导层构成油气运移的复合输导体系，烃源岩生成的油气在伸入凹陷之中的构造脊汇聚起来并运移到凸起上的圈闭中。涠西南凹陷西南侧低凸起、涠西南凹陷东南斜坡及东斜坡均存在这种伸入凹陷的构造脊，珠三坳陷琼海凸起也存在多条伸入文昌A、B凹陷的构造脊，这些构造脊上通常发育稳定分布的三角洲或滨湖(海)砂岩输导体，且已发现涠洲11-4、涠洲11-4N、文昌13-1、文昌13-2等一系列大中型轻质油田。正是由于 “断层+构造脊”阶梯式运移，造就了南海西部断陷湖盆油气纵向叠置、横向连片的“立体成藏”分布格局。

4.2 成藏模式

根据北部湾盆地及珠江口盆地珠三坳陷富烃半地堑的油气运移特征，可划分出凹中隆、斜坡和凸起3个有利聚集单元，相应建立了3种油气成藏模式(图5)。 1) 凹中隆“近源垂向运移、立体富集”成藏模式。北部湾盆地涠西南凹陷②号断裂是自早始新世开始发育并多期活动的主断层，②号断层及其派生的一系列呈雁行状排列的断层组成了②号断裂带，该断裂带横贯整个凹陷，总体上为NE走向，延伸距离约55 km。目前在该构造带已发现涠洲11-1、6-8、6-9、6-10、11-2等多个油田，其成藏模式为凹中隆“近源垂向运移、立体富集”：首先，②号断裂带处于涠西南凹陷A、B、C等3个富生油洼陷包围中，洼陷中流沙港组二段深湖相烃源岩广泛分布，形成了一个有利的凹中隆构造带；其次，始新世晚期到渐新世，该区发育大型三角洲储层；再次，受②号断裂多次活动的影响，古近系—新近系形成了一系列花状和负花状构造、挤压背斜及断鼻、断块，油气垂向运聚条件有利，形成了前古近系灰岩潜山、古近系断块及新近系背斜等多种类型油藏；最后，②号断裂在新近纪早期停止活动，前期形成的油气藏得以较好保存。

2) 凸起区“断砂复式输导、源外背斜富集”成藏模式。北部湾盆地和珠江口盆地珠三坳陷富生烃半地堑的缓坡往往与凸起区相连，由于具备断-脊运移的有利条件，凸起区新近系披覆背斜往往是油气富集的有利场所，因此形成了“断砂复式输导、源外背斜富集”的成藏模式。例如，珠江口盆地琼海凸起紧邻文昌A、B凹陷，烃源充足且油气运移活跃，文昌组湖相泥岩生成的油气先通过油源断层运移至珠江组滨海砂岩，再沿这些高渗储层侧向运移至凸起上的背斜圈闭，形成了文昌13区高阻油藏；由于油源充足，油气溢出后再通过NW向断层向上运移到珠江组一段上部的泥质粉砂岩圈闭中而形成了低阻油藏。目前从琼海凸起东倾没端到西端发现了文昌8-3E、13-6、13-1、13-2等一系列背斜油田，主力成藏组合均为珠江组，其中文昌13区珠江组成藏组合表现为纵向上高阻、低阻油层叠置伴生的特点[20]。近期的勘探开发实践已证实低阻油藏储量潜力大且水平井产能较高，是下一步挖潜的重点领域。

图5 北部湾盆地涠西南凹陷油气成藏模式

3) 斜坡带“源内阶梯式运移、隐蔽圈闭富集”成藏模式。涠西南凹陷为箕状断陷，其南部缓坡区整体为一单斜背景，古近系层层超覆，局部发育向凹或向隆的断层，控制了沉积相带的分异，其中坡折带的下倾方向是浊积扇体或滩坝发育部位，而坡折带的顶部一般只发育小型的下切谷充填体，也是地层超覆和不整合的发育部位，可形成各类隐蔽圈闭。涠西南凹陷流沙港组二段沉积时期是最大的湖泛期，发育大面积深湖相泥页岩，但由于受区域构造运动的影响，期间有一次明显的湖平面下降[21]，在凹陷南斜坡发育浊积扇、三角洲和滩坝等砂体[22]。在垂向上形成了“泥-砂-泥”岩性组合，砂地比为20%～40%，有利于形成地层超覆和上倾尖灭型等隐蔽圈闭。因此，涠西南凹陷南斜坡油气成藏模式为“源内阶梯式运移、隐蔽圈闭富集”，即在流沙港组二段烃源岩与流沙港组二段、三段储层之间的压力差作用下，油气通过泥岩-砂岩体接触面直接进入砂岩体中，然后沿着断裂和砂岩体阶梯式运移至斜坡高部位圈闭中聚集成藏，形成了涠洲12-2、11-7等大型构造-岩性油田。

5 勘探前景

南海西部海域北部湾盆地和珠江口盆地珠三坳陷开展油气勘探已30余年，成果显著。目前凸起区的背斜、断鼻及凹中隆等构造已基本钻探，剩下的主要是埋藏较深的古近系目标。据统计，涠西南、乌石及文昌等3个富生烃凹陷的10个有利成藏区带、38个未钻大中型目标的石油资源潜力超过10亿m3，其中古近系构造或构造-岩性圈闭的石油资源量占近90%。成藏模式分析表明，斜坡带的古近系构造和隐蔽圈闭是剩余勘探潜力较大的新领域，其中涠西南凹陷东斜坡、文昌A凹陷北坡及乌石凹陷北坡均靠近始新统湖相生烃灶，古近系发育大型三角洲储层，油气运聚条件有利，是下一步有望发现大中型油田的有利区带。

除了上述3个富生烃凹陷外，北部湾盆地的迈陈、海中凹陷均发育始新统湖相泥岩，具备优质烃源岩形成的古湖泊条件，生油强度均大于150万t/km2，是潜在的富生烃凹陷，但目前这2个凹陷的钻井、地震资料均较少，勘探程度较低。我们相信，随着高分辨率三维地震资料的全覆盖及研究程度的不断加深，这2个潜在富生烃凹陷也必将取得勘探突破。

6 结论

1) 南海西部海域北部湾盆地和珠江口盆地珠三坳陷是新生代发育起来的断陷盆地，经历了古近纪裂陷和新近纪裂后沉降两大构造演化阶段，形成了下断上坳的“双层结构”，其中裂陷期可进一步划分为古新世初始断陷、始新世强烈断陷和渐新世断陷阶段。盆地构造演化特点控制了沉积充填样式及油气成藏特征。

2) 始新世强烈断陷阶段发育了北部湾盆地流沙港组、珠江口盆地珠三坳陷文昌组2套主力湖相烃源岩，其中北部湾盆地涠西南、乌石凹陷及珠三坳陷文昌凹陷湖相优质烃源岩分布广、规模大，生排烃效率高，洼陷主体部位生油强度普遍大于100万t/km2。

3) 研究区古近系大型储集体发育主要集中在始新世早期、始新世晚期及渐新世中晚期，其中始新世早期以扇三角洲沉积为主，储层埋藏较深，多为低孔低渗；始新世晚期和渐新世中晚期以三角洲沉积为主，储层埋深较浅，多为中高孔中高渗。研究区大型储集体分布存在4种模式，即陡坡带断层转换带控砂、缓坡带浪基面控砂、低位体系域坡折带控砂和高位体系域源区控砂。

4) 北部湾盆地涠西南、乌石凹陷及珠三坳陷文昌凹陷等富烃半地堑具备“一源多储、断脊运移、立体成藏”的油气聚集规律，形成了凹中隆、斜坡、凸起等3个有利运聚单元及相应的3种成藏模式，即凹中隆“近源垂向运移、立体富集”、凸起区“断砂复式输导、源外背斜富集”和斜坡带“源内阶梯运移、隐蔽圈闭富集”。

5) 研究区斜坡带的古近系构造和隐蔽圈闭是剩余勘探潜力较大的新领域，其中涠西南凹陷东斜坡、乌石凹陷北坡及文昌A凹陷北坡古近系邻近生烃灶、储盖组合发育，是下一步有望发现大中型油田的有利区带。

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(编辑：张喜林)

Hydrocarbon accumulation regularity and exploration prospects of fault lacustrine basins in western South China Sea

Li Xushen Gan Jun Zhang Yingzhao Zhang Jianxin Yang Xibing Deng Yong Xu Xinde Wu Yangyu

(ZhanjiangBranchofCNOOCLtd.,Zhanjiang,Guangdong524057,China)

The characteristics of tectonic evolution, paleolacustrine source rock, Paleogene sedimentary filling and large reservoir distribution mode, hydrocarbon accumulation regularity and exploration prospect in Beibuwan basin and Zhu-Ⅲ depression, Pearl River Mouth basin were studied by synthetically applying structural geology, sedimentology, paleolimnology and comprehensive accumulation analysis. It is concluded that: ① the Eocene lacustrine source rocks in Weixinan, Wushi sags of Beibuwan basin and Wenchang sag of Zhu-Ⅲ depression distribute widely with large scale volume. The high quality source rocks with rich algae provide a strong material basis for oil and gas generation. ② frequent variation of water level in Paleogene lacustrine fault basin contributes to forming four kinds of sand-controlling modes: slope break belt in lowstand system tract, clastics provenance area in highstand system tract, fault conversion zone in steep slope and wave base in gentle slope, and the space-time distribution characteristics of large reservoir, sedimentary facies types and physical properties of the four sand-controlling modes differ significantly. ③ fault lacustrine basins have an oil and gas accumulation regularity of "a source with multiple reservoirs, migration along fault ridge and three-dimensional enrichment", which forms three advantage migration units: inner-sag uplift, slope and uplift, and three corresponding petroleum accumulation modes. ④ structural and subtle traps in Paleogene in east slope of Weixinan sag, north slope of Wenchang A sag and north slope of Wushi sag are new and potential domains for remaining petroleum exploration.

western South China Sea; fault lacustrine basin; tectonic evolution; source rocks; large reservoir distribution; hydrocarbon accumulation regularity; exploration prospect

李绪深，男，博士，教授级高级工程师，主要从事油气勘探综合地质研究工作。E-mail:lixush@cnooc.com.cn。

1673-1506(2015)04-0022-08

10.11935/j.issn.1673-1506.2015.04.003

TE122.3+3

A

2014-11-26 改回日期：2014-12-29

*“十二五”国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发 ( 编号：2011ZX05023-001-007)”部分研究成果。