李文龙 满 勇 胡德胜 黄时卓 杨振建

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东 湛江 524057）

0 引言

乌石凹陷是北部湾盆地继涠西南凹陷又一个被钻探证实的富生烃凹陷［1-3］。经过40年的勘探，已经发现乌石17-A、乌石16-B、乌石22-C等多个油气田。目前乌石油田群开发项目正在开展前期工作，不久将建成中国南海重要的油气生产基地。多年来由于地震资料限制，乌石凹陷的主要勘探工作量集中在东洼［4-8］。东洼勘探程度较高，大型构造圈闭几乎钻探殆尽，剩余潜力块破碎，潜在资源量小。因此，乌石凹陷急需拓展勘探新区新领域。而乌石凹陷西洼勘探程度低，具有和东洼相似的沉积构造背景，具备良好的油气成藏条件，勘探前景广阔，是下一步重点勘探突破方向。为了深入认识乌石西洼烃岩条件、生烃潜力和勘探潜力，有必要对研究区烃源岩地球化学特征进行系统研究。因此，笔者在分析三维地震资料、钻探认识以及周边井化验资料的基础上，对乌石西洼烃源岩进行综合评价，对西洼油气成藏条件和重点目标进行分析，以期为该区下一步油气勘探突破打下坚实的基础。

1 区域地质背景

乌石凹陷位于南海海域北部湾盆地南部拗陷的东北部，总面积约2 680 km2，北临企西隆起，南临流沙凸起。乌石凹陷整体上呈近东西向展布，可分为两个次洼（图1），西洼受6号断裂控制，东洼受7号断裂控制［9-11］。经过多年勘探，乌石凹陷已钻探了大量钻井，钻井揭示乌石凹陷从下到上依次发育古近系古新统长流组、始新统流沙港组、渐新统涠洲组、新近系下中新统下洋组、中新统角尾组等地层。长流组沉积时期处于凹陷形成的早期阶段，以冲积扇、扇三角洲沉积为主，岩性为大套洪积泥质砂砾岩。流沙港组沉积时期整体经历了水进—水退过程，流沙港组沉积早期（流三段）主要发育扇三角洲、滨浅湖相沉积，岩性为含砾粗砂岩、中粗砂岩夹薄层泥岩；流沙港组沉积中期（流二段）以中深湖相沉积为主，形成了大套泥页岩，是最重要的烃源岩，局部发育三角洲沉积，可以作为油气优质储集体；流沙港组沉积晚期（流一段）以浅湖相沉积为主，局部发育三角洲／扇三角洲。涠洲组沉积早期（涠三段）主要发育三角洲、滨浅湖沉积；涠洲组沉积中期（涠二段）以浅湖—中深湖相沉积为主，尤其是涠二段上层系发育厚层泥岩，可以作为重要的烃源岩或者区域盖层；涠洲组沉积晚期（涠一段）以浅湖相沉积为主，常见地层剥蚀。新近纪开始转化为海相沉积，早期下洋组发育滨海—浅海相沉积，岩性多为大套砂砾岩；角尾组沉积时期以浅海相沉积为主，角尾组上部大套泥岩为良好的区域盖层，与下部滨浅海相砂岩形成良好的储盖组合。

图1 乌石凹陷西洼构造位置图

乌石凹陷的演化受盆地周围几大板块活动的共同影响，应力方向在不同时期发生变化：①古新世时期凹陷受NW-SE向张力应力形成一组NE-SW向断裂，早期的7号断裂控制了长流组及流三段地层的沉积，初步形成了南断北超的凹陷雏形。②始新世时期应力发生顺时针旋转，7号断裂持续活动，6号断裂开始发育，盆地内部形成一组NEE-SWW向断层。7号断裂继承性活动且活动强烈，控制了流二段厚层烃源岩的展布。乌石西洼的6号断裂只有NW走向段活动性最强，控制了乌石西洼北西西向展布的次洼，沉积了一套流二段地层。③始新世晚期—渐新世早期，西洼6号断裂活动逐渐加强，控制了流一段至涠三段沉积，整个乌石凹陷的沉积中心由东区迁移至中区。④中—晚渐新世时期，乌石凹陷沉积中心由中区继续西移至中西区，西洼沉降幅度大于东洼，从而形成涠洲组沉积时期西洼厚度最大的特征。⑤新近纪沉积期，边界断裂活动趋缓，断裂呈近EW或SEE向，北部湾盆地整体沉降，进入裂后热沉降阶段［12-15］。

综上所述，乌石凹陷分别经历了E1—E2l3弱拉张初始断陷期、E2l2强拉张快速断陷期、E2l1—E3w3强拉张弱走滑断陷期、E3w2—E3w1强走滑断陷期、N1x2—N3w1新近系弱走滑拗陷沉降期5个阶段，各演化阶段凹陷结构的差异及叠合关系控制了盆地的沉积充填演化和构造格局［16］。流二段沉积期，沉积中心位于乌石东洼，7号断裂带下降盘沉积了厚层的流二段地层，乌石西洼在6号断裂NW段下降盘也沉积了较厚的流二段地层。流一段—涠洲组沉积期，6号断裂开始剧烈活动，沉积中心由乌石东洼向西洼迁移。因此，西洼沉积了厚层涠洲组地层，尤其是涠洲组二段。

2 乌石凹陷西洼烃源条件

乌石凹陷西洼受6号断裂带活动控制，为北断南超的洼陷结构，西洼勘探程度较低，目前暂无钻井。乌石东洼钻探证实流二段页岩、油页岩是最主要的烃源岩［17-20］，东洼流二段顶部和下部厚层页岩／油页岩在地震剖面上呈现出比较明显的异常反射特征。通过地震相特征对比，乌石凹陷西洼流二段（T86-T83）地层反射特征与东洼相似，顶部为低频、弱反射、弱连续地震反射特征（图2a）。岩性为泥岩夹油页岩，下部为中高频、中强振幅、强连续地震反射特征，岩性组合为页岩、油页岩夹薄砂岩（图2b）。根据地震相类比表明，乌石西洼同样发育流二段优质烃源岩。乌石东洼已钻井在流一段钻遇滨浅湖相厚层泥岩、页岩，有机质类型以Ⅱ1型和Ⅱ2型为主，有机碳含量（TOC）多大于1%，达到好—优质烃源岩标准。结合地震资料对比分析，乌石西洼流一段（T83-T80）地层厚度更大、埋深更深，为有效烃源岩。另外，乌石西洼沉积了非常厚的涠洲组地层，其中涠二段地层岩性以泥岩、页岩夹薄层砂岩为主，西洼涠二段（T72-T70）埋深大，部分超过2 700 m，镜质体反射率值（Ro）大于0.6%，达到生烃门限，为有效的烃源岩（图2）。根据分析表明，乌石西洼发育流二段、流一段、涠二段3套主要的烃源岩，且3套烃源岩均已进入成熟生烃门限，并已进入大量生排烃阶段，西洼烃源基础雄厚，生烃潜力非常大。

图2 乌石凹陷东洼、西洼地震相特征对比图（剖面位置见图1）

2.1 流二段烃源岩

乌石凹陷流二段自沉积以来经历了高位—低位—高位体系域的转变，流二段下段、上段整体处于中深湖环境，烃源岩较发育，中段区域性水退，扇体广泛发育，烃源岩规模有限。乌石凹陷流二段共识别出A1、A2、C1、C2等4种有机相：①A1型有机相，即发育于扇三角洲前缘环境的烃源岩，TOC介于0.67%～4.93%，平均为1.45%，热解生烃潜量（S1＋S2）介于0.80～11.20 mg／g，平均为2.44 mg／g，氢指数（HI）介于84～194 mg／g，平均为137 mg／g，整体为好烃源岩，有机质类型主要为Ⅱ2型和Ⅲ型；②A2型有机相，即发育于辫状河三角洲前缘环境的烃源岩，其品质优于A1型有机相，TOC介于0.41%～5.60%，平均为1.86%，S1+S2介于0.68～19.38 mg／g，平均为5.63 mg／g，HI介于127～573 mg／g，平均为276 mg／g，整体为好烃源岩，有机质类型为Ⅱ1型和Ⅱ2型，以Ⅱ2型为主；③C1型有机相，即发育于中深湖环境的一般烃源岩，TOC介于0.53%～1.99%，平均为1.48%，S1+S2介于0.91～11.75 mg／g，平均为4.81 mg／g，HI介于121～490 mg／g，平均为335 mg／g，有机质类型以Ⅱ1型和Ⅱ2型为主；④C2型有机相，即发育于中深湖环境的优质烃源岩，有机质丰度相对较高，TOC介于1.90%～9.80%，平均为3.38%，S1+S2介于1.22～81.40 mg／g，平均为17.38 mg／g，HI介于119～796 mg／g，平均为447 mg／g，有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ1型为主（图3）。同时期西洼沉积相图显示（图4），6号断裂NW段整体发育中深湖相沉积，因此对应的有机相类型、烃源岩品质应与东洼中深湖区C型有机相相似。

图3 乌石凹陷流沙港组二段各有机相烃源岩品质评价图

图4 乌石凹陷流沙港组二段沉积相图

2.2 流一段烃源岩

西洼流一段与东洼流一段具有同样的地震反射特征，油页岩、砂岩、泥岩互层，在地震剖面上呈现强反射、中高频强连续反射。乌石凹陷流一段时期由于沉积中心向西迁移，致使东洼整体处于滨浅湖沉积环境，发育短轴方向的大型扇体，烃源岩展布范围有限且品质一般。分析发现乌石凹陷流一段A1型有机相，即发育于扇三角洲前缘—滨浅湖环境的烃源岩，TOC介于0.12%～6.51%，平均为1.62%，S1+S2介于0.12～27.35 mg／g，平均为5.83 mg／g，HI介于41～668 mg／g，平均为255 mg／g。该烃源岩非均质性较强，综合来看为好烃源岩，有机质类型主要为Ⅱ1型和Ⅱ2型。A2型有机相，即发育于辫状河三角洲前缘—滨浅湖环境的烃源岩，其品质相对A1型有机相较差，TOC介于0.08%～2.28%，平均为1.02%，S1+S2介于0.22～5.38 mg／g，平均为2.59 mg／g，HI介于104～309 mg／g，平均为255 mg／g。该烃源岩也具有一定的非均质性，综合来看主要为中等烃源岩，有机质类型为Ⅱ1型和Ⅲ型。B型有机相，即发育于扇三角洲平原的烃源岩，有机质丰度最低，类型最差，TOC介于0.04%～0.53%，平均为0.23%，S1+S2介于0.08～1.06 mg／g，平均为0.30 mg／g，HI介于83～400 mg／g，平均为142 mg／g，整体为非—差烃源岩，有机质类型以Ⅱ2型和Ⅲ型为主（图5）。同期西洼水位相对较深，扇体规模相对东洼较小，在浅湖相区域沉积的烃源岩品质应当优于东洼。

图5 乌石凹陷流沙港组一段各有机相烃源岩品质评价图

2.3 涠二段烃源岩

乌石凹陷涠二段沉积时期，6号断裂进入主要活动期，沉积中心位于6号断裂EW段下降盘，西洼发育中深湖相沉积，为涠二段发育页岩、油页岩创造了条件。研究区北侧的涠西南E洼WSX井在涠洲组二段钻遇深灰色泥／页岩274 m，局部岩屑可点燃，粒面球藻含量最高可达20%。该井涠二段泥岩／页岩有机质含量高，TOC介于1.32%～6.90%，平均为3.00%，S1+S2介于5.8～46.7 mg／g，平均为17.6 mg／g。HI介于426～661 mg／g，平均为536 mg／g，有机质类型为Ⅰ～Ⅱ1型（图6），为好—优烃源岩。乌石西洼与涠西南E洼渐新世时期在近南北向应力作用下以企西隆起为中轴呈对称性张裂，均发育了较厚的涠洲组地层。而乌石西洼涠二段地层厚度更大，现今埋深更深，分布范围更广，其生烃潜力更优，预测西洼烃源岩品质应与邻区中深湖C型有机相类似。乌石西洼涠二段烃源岩厚度大且分布范围广。

图6 WSX井涠洲组烃源岩综合评价图

综上所述，乌石西洼发育流二段油页岩／泥页岩、流一段泥页岩、涠二段泥页岩3套主力烃源岩。乌石西洼涠洲组二段埋深介于2 500～4 500 m，地温梯度为3.3℃／100 m，海底温度取值20℃，反算生烃门限深度约为2 700 m，因此，西洼涠二段大部分已达到生排烃门限。乌石西洼流一段、流二段埋深更深，成熟度比涠二段更高，因此，流一段、流二段烃源岩均已进入生排烃阶段。结合前述烃源岩评价指标，通过盆地模拟得到乌石凹陷西洼总生烃量为10×108t，总油气资源潜力达到1×108t。

3 乌石凹陷西洼勘探潜力

钻井揭示乌石凹陷发育6套主要储盖组合：①流三段扇三角洲砂岩、滨浅湖砂岩与流二段中深湖相泥岩组合；②流二段中部河流相三角洲、滨浅湖滩坝砂与其上部中深湖相泥岩组合；③流一段中下部三角洲、扇三角洲储集体与流一段上部滨浅湖相泥岩组合；④涠三段下层序辫状河三角洲砂岩与上覆滨浅湖相泥岩组合；⑤涠二段下层序辫状河三角洲砂岩与上覆滨浅湖相泥岩组合；⑥新近系（下洋组、角尾组）前滨相砂岩与滨海相泥岩组合。目前乌石凹陷6套储盖组合中均已发现油气层。

乌石东洼已发现油气主要集中在流沙港组，但西洼流沙港组地层埋深大，超过3 500 m，储层物性变差，地层厚度较东洼薄，因此，西洼流沙港组勘探尚未获得大的突破。综合考虑储层埋深、储层物性、油气成藏条件等因素，乌石西洼目前重点勘探层系应为浅层新近系和古近系涠洲组。区块内已在涠洲组、新近系层系发现乌石A、乌石B等构造。目标圈闭形态好，各层纵向叠置关系好，潜在油气资源量大。

乌石A构造是一个继承性发育的断背斜圈闭，主要目的层为涠洲组，被北东向断层分割为南、北两块，圈闭形态好，闭合幅度较小。涠洲组目的层主要发育扇三角洲沉积，且埋深浅，预测储层物性好，并与其上覆的湖侵泥岩形成良好的储盖组合。圈闭直接覆盖于流二段主力成熟烃源岩之上，通源断裂长期活动，有利于油气向圈闭内运聚成藏。乌石A构造勘探潜力较大。乌石B构造由下至上发育涠三段、涠二段、下洋组、角尾组4套目的层，其中涠洲组发育由一条北东向和一组近东西向断层共同控制的断块圈闭，下洋组和角尾组发育背斜圈闭，圈闭叠合性较好（图7）。涠洲组发育的两套区域性湖退时期的扇三角洲砂体和湖侵时期的湖相泥岩形成了良好的储盖组合，下洋组、角尾组则发育前滨—临滨相砂岩与两套稳定的浅海相泥岩构成的储盖组合，且储集层物性好。乌石B构造位于大型鼻状构造脊的最末端，整体由西向东倾没于流二段主力烃源岩之中，是油气运移的必经之路，且该区发育多条与烃源岩生排烃时空匹配较好的通源断裂，从而组成了“断＋砂＋脊”的高效型油气输导体系，油气成藏条件优越，勘探潜力大。乌石B构造是乌石凹陷西洼油气勘探的首选目标。

图7 乌石西洼乌石A、乌石B构造油气成藏模式预测图

4 结论

1）根据对比分析表明，乌石凹陷西洼发育流二段、流一段、涠二段3套主要的烃源岩。其中流二段烃源岩主要为C型有机相，岩性以泥岩、页岩、油页岩为主，烃源品质优；流一段主要为A型有机相，岩性以泥岩、页岩为主，烃源品质较好；涠二段烃源岩主要为C型有机相，岩性以泥岩、页岩为主，烃源品质优。

2）乌石凹陷钻探证实发育流沙港组、涠洲组、新近系多套储盖组合，且均已成藏。涠洲组、新近系目的层具有埋深浅、储层物性好、储盖组合落实、油气运聚条件好等优势，是乌石西洼目前最重要的油气勘探层系。

3）乌石凹陷西洼发育乌石A、乌石B等多个断块、断背斜有利目标，勘探潜力大。乌石B构造位于大型鼻状构造脊的最末端，倾没于流二段主力烃源岩之中，发育“断＋砂＋脊”的高效型油气输导体系，油气成藏条件优越，乌石B构造是乌石凹陷西洼油气勘探的首选目标。