陆丰凹陷西南部文昌组资源潜力及油气成藏主控因素分析

丁亮

中海石油(中国)有限公司，北京 100010

陆丰凹陷位于珠江口盆地珠一坳陷东北部，其东、西两侧分别与韩江凹陷、惠州凹陷相邻，南、北两端分别与东沙隆起、北部断阶相接，呈北西走向，面积约7300km2，水深约90m。目前，陆丰凹陷油气发现主要位于凹陷的西南部，区域内的新生代洼陷展现出较好的勘探潜力并相继取得一系列突破。该区也被认为是珠一坳陷古近系获勘探突破最具潜力的区域[1，2]。

多年勘探实践表明，古近系文昌组半深湖-深湖相泥质烃源岩是珠一坳陷的主力烃源岩[3，4]。尽管钻井已证实陆丰凹陷西南部发育一定规模的文昌组半深湖-深湖亚相烃源岩，但近年的油气发现仍主要集中在陆丰13E洼、陆丰13W洼及其周缘，寄予期望的古近系钻探结果不尽如人意，凹陷西南部各洼陷资源潜力需要再认识。为此，笔者结合近年新增的三维地震以及钻井资料，重点围绕洼陷烃源岩特征及油气成藏分析，明晰凹陷西南部各洼陷资源潜力，分析有利洼陷成藏主控因素，提出有利勘探方向，旨在为下一阶段勘探部署提供参考依据。

1 区域地质概况

陆丰凹陷西南部洼陷带位置上与凹陷北部海丰33洼相对，被中部近东西向延伸的鼻状低凸起一分为二，在南北边界断裂张扭作用下，自北向南依次发育了惠州5洼、陆丰7洼、陆丰13W洼、陆丰13E洼、陆丰15洼及陆丰22洼共6个相邻的新生代洼陷(见图1)。

图1 陆丰凹陷西南部洼陷带地理位置Fig.1 The geographical location of the subsag belt in southwest Lufeng Sag

根据洼陷结构、构造特征、沉降特征以及地层厚度变化等，结合珠一坳陷演化背景，陆丰凹陷西南部构造演化经历了伸展裂陷、沉降坳陷和块断升降3个阶段[5，6]。与珠江口盆地其他凹陷类似，主要发育一套陆相-海相碎屑岩沉积。裂陷早期发育文昌组陆相湖泊、半深湖泊沉积，裂陷晚期发育恩平组河湖-沼泽沉积，其后为一套广泛分布的海相、滨海相沉积。

结合区域背景和凹陷钻井结果，陆丰凹陷内自下而上发育3套储盖组合，分别为：恩平组储盖组合，以曲流河河道或辫状河三角洲前缘砂岩为储层，以泛滥平原或滨浅湖泥岩为直接盖层；珠海组储盖组合，以珠海组下段大套三角洲砂岩为储层，以薄层浅海相和三角洲分流间湾泥岩作为直接盖层；珠江组储盖组合，以珠江组下段三角洲前缘砂岩为储层，以珠江组上段厚层浅海相泥岩为盖层。

2 构造与沉积特征

2.1 构造演化特征

陆丰凹陷新生代构造演化可划分为伸展裂陷和裂后热沉降2大阶段。伸展裂陷阶段为始新世至早渐新世，地震剖面上对应Tg界面(基底)至T70界面(恩平组顶面或珠海组底面)。以T80界面(文昌组顶面或恩平组底面)为界，剖面上下波组特征差异明显，呈现显著的2期裂陷特征，对应凹陷伸展裂陷阶段珠琼运动形成的裂陷Ⅰ、Ⅱ期，分别沉积了文昌组和恩平组地层(见图2)。

图2 陆丰凹陷西南部典型洼陷结构(测线位置见图1)Fig.2 Typical subsag structure in southwest Lufeng Sag(The location of the survey line is shown in Fig.1)

裂陷Ⅰ期为早中始新世(Tg～T80)，T80界面主要通过部分钻遇文昌组的井标定和区域性“上超/下削”不整合接触关系确定，发育典型的弧形张性断裂，呈现明显的分段性特征。断层不同时期不同部位的活动性差异导致沉降中心分异，是控制洼陷形态、平面展布及文昌组地层分布的重要因素[7，8]。该时期控洼断层活动强度总体上呈现“东强西弱”特征。

裂陷Ⅱ期为晚始新世至早渐新世(T80～T70)，T70界面主要通过井标定确定，控洼断裂活动明显减弱。洼陷整体上继承了上期的构造格局，沉积了一定厚度的恩平组地层。该时期控洼断层活动强度反向迁移，呈现“西强东弱”特征。总体而言，陆丰凹陷西南部控洼断裂体系在两幕断陷期呈现“此消彼长”演化特征，导致洼陷沉积中心相应呈“跷跷板式”迁移。

裂后热沉降坳陷阶段为晚渐新世至中中新世，发育珠海组、珠江组和韩江组海相地层。该时期构造活动较弱，以裂后热沉降为主，部分断裂贯通烃源岩与储层，地层厚度横向变化较小。晚中新世之后该区进入裂后断块升降阶段，形成一系列晚期断块圈闭，发育粤海组、万山组及第四系海相地层，地层厚度相对稳定。

根据地层垂向叠置结构特征，陆丰凹陷西南部洼陷可分为“厚文昌、薄恩平”型及“厚恩平、薄文昌”型。其中陆丰13W洼、陆丰13E洼、陆丰15洼及陆丰22洼属前者，惠州5洼和陆丰7洼属后者。

2.2 沉积特征

珠一坳陷始新统沉积的文昌组半深湖-深湖亚相泥质烃源岩是区域最重要的优质烃源岩。目前坳陷内已发现的油气田多分布于发育该类烃源岩的洼陷内部及其周缘。文昌组半深湖-深湖亚相沉积是否发育以及优质烃源岩发育规模是确定陆丰凹陷西南部洼陷资源潜力的关键问题。

控洼断裂控制洼陷内文昌组的形成与分布。在物源供给不充分时，较高的断裂活动强度易形成欠补偿沉积环境，从而有利于发育半深湖-深湖相沉积。陆丰凹陷西南部文昌组地层沉积时期，断层活动可分为初始断陷期、强断陷期、弱断陷期以及断陷平静期4个阶段，不同期次断裂位移-古落差分布图(见图3)显示，各洼陷控洼断裂活动性最强时期为强断陷期，除惠州5洼平均古落差相对较小外，陆丰15洼、陆丰13E洼、陆丰13W以及陆丰7洼平均古落差均在350ms以上。初始断陷期断层活动性有所减弱，弱断陷期和断陷平静期断层活动趋于停止。

图3 陆丰凹陷西南部文昌组地层沉积时期不同期次断裂位移-古落差分布图Fig.3 Distribution of fault displacement and paleo-fall in different periods of stratigraphic deposition of Wenchang Formation in southwest Lufeng Sag

同一凹陷内相邻或相近的洼陷，其沉积环境往往具有较高的相似性，因此同时期沉积的相同相带地层很可能具有相似的地震反射特征。在钻井以及地球化学研究已确定烃源岩存在的基础上，可以通过地震反射特征建立地震相-沉积相对应转换关系，对洼陷优质烃源岩的分布和发育规模进行测算。通过对陆丰凹陷西南部洼陷地震相、沉积相的对比研究，认为该区两者之间可以建立较为显著的对应关系，是研究烃源岩分布可行的方式。以陆丰13E洼为例，钻井证实洼陷内发育文昌组半深湖-深湖亚相泥质烃源岩，地化指标多为好-很好，部分为中等。通过已钻遇文昌组地层LF-WS5井的井震对比分析(见图4)，该段烃源岩表现为典型的“低频、连续、强振幅平行-亚平行席状”地震反射特征，与文昌组主力烃源岩在珠一坳陷的区域特征高度相似。该特征也被认为是珠江口盆地中低勘探程度地区判识优质烃源岩的重要标志之一[3，9，10]。陆丰15洼的井震对比结果也进一步验证了该地震反射特征判识方法在该区的有效性，洼陷内LF-WS1井钻遇文昌组地层，中下部泥岩厚度最大超过80m，总有机碳(TOC)含量为1.7%～2.7%，生烃潜量(S1+S2)为7.4～20.6mg/g(见图5)，为半深湖-深湖亚相沉积，同样具有“低频、连续、强振幅平行-亚平行席状”地震反射特征(见图6)。此外，通过对番禺4洼、陆丰13E洼、恩平17洼以及惠州26洼等富生烃洼陷地震相的统计分析显示，文昌组半深湖-深湖亚相优质烃源岩地震反射波组主频小于20Hz，波组延伸长度大于6km，该判识特征在陆丰凹陷西南部洼陷同样具适用性，以陆丰7洼为例，其“低频、连续、强振幅平行-亚平行席状”地震反射主频为13Hz、延伸长度为8～15km，符合区域特征。对陆丰7洼进一步的正演模拟分析显示，通过统计周边钻井文昌组砂、泥岩速度，构建泥岩纵波速度与泥质含量的关系，预测洼陷文昌组泥质含量为60%～80%，发育文昌组半深湖-深湖亚相优质烃源岩概率较高。

图4 陆丰13E洼文昌组地层井震对比Fig.4 Well-seismic correlation of strata of Wenchang Formation in Lufeng 13E subsag

图5 陆丰15洼LF-WS1井文昌组地化指标Fig.5 Geochemical index of Wenchang Formation in LF-WS1 well of Lufeng 15 subsag

图6 陆丰15洼文昌组地震相-沉积相特征Fig.6 Seismic-sedimentary facies characteristic of Wenchang Formation in Lufeng 15 subsag

综合考虑区域地质背景、洼陷构造演化、生标化合物分析、地震相-沉积相对比等，认为陆丰凹陷西南部6个洼陷均发育一定规模的文昌组半深湖-深湖亚相沉积，其中陆丰7洼、陆丰13W洼、陆丰13E洼、陆丰15洼文昌组半深湖-深湖亚相沉积面积均超过130km2，最大沉积厚度超过900m(见表1和图7)。惠州5洼因紧邻北部隆起带，文昌组沉积时期北部隆起带碎屑物源供给十分充足，主要发育具有杂乱楔形地震反射特征的扇三角洲沉积和中低频率、中连续、中弱振幅亚平行席状地震反射特征的滨浅湖沉积，仅在洼陷深处有小范围半深湖-深湖亚相发育。陆丰22洼位于东沙隆起之上，属于隆起区残洼，因周缘碎屑物源供给十分充足，半深湖-深湖亚相发育范围相对有限。

图7 陆丰凹陷西南部文昌组沉积相图Fig.7 Sedimentary facies of Wenchang Formation in southwest Lufeng Sag

表1 陆丰凹陷西南部文昌组残留地层沉积特征统计

3 资源潜力及成藏主控因素

3.1 资源潜力预测

在洼陷结构、构造、沉积充填特征研究基础上，采用该区已钻遇文昌组半深湖-深湖亚相烃源岩地化指标(见表2)，利用Trinity软件采用盆地模拟法[11]对凹陷西南部各洼陷文昌组资源量进行了预测。经计算，西部洼陷带6个洼陷资源量合计近20×108m3油当量，具有较好的生烃潜力，其中资源量大于3×108m3的富生烃洼陷有4个，包括陆丰13E洼、陆丰13W洼、陆丰7洼、陆丰15洼。

表2 陆丰凹陷西南部已钻遇文昌组地层地化指标

3.2 成藏主控因素

珠一坳陷既往的勘探实践表明，同区域内通常某几项地质要素相对稳定，油气是否成藏往往受个别因素主导[4，12]。陆丰凹陷西南部历经近40年钻探，目前共钻55口井，其中42口井为油气层井或油气流井，其余13口为干井或油气显示井(低产油气流井11口、油气层井31口、油气显示井2口、干井11口)。经重新落实圈闭、复查钻井结果等研究认为，“运移”是该区油气成藏的主控因素，占失利井比例为60%。此外，断层的封堵性也应关注[13]，其导致的钻井失利也达到了25%。

陆丰13E洼作为该带资源潜力最大的洼陷，新近系共钻12个构造，其中有油气发现6个，钻探失利6个。钻井揭示新近系包括珠江组上段厚层浅海相泥岩与珠江组下段三角洲前缘砂体构成的“黄金储盖组合”在内的多套优质储盖组合。通源断层生长指数统计表明油气充注时间与晚期断裂活动时间一致[14，15](见图8)。经三维地震资料重新落实失利井的圈闭可靠。油气充注后构造运动进入平静期，圈闭受影响弱。综合分析认为导致钻探失利的唯一因素就是该构造未处于优势油气运移路径。2009年在洼陷南部缓坡带部署的LF-WS4井，钻探位置为完整背斜圈闭的构造高点，距离陆丰13-1油田也仅5km，但结果为干井。

图8 陆丰13洼通源断层生长指数分布图Fig.8 Distribution map of growth index of connected source rock fault in Lufeng 13 subsag

类似的情况也发生在陆丰7洼及其周缘，其东部A构造带钻井5口，其中1号井、2号井显示结果良好，后者在珠江组更获得商业性油流，日产280m3左右，但之后钻探的3口井均失利，特别是3号井在揭示目的层圈闭条件及储盖配置关系均良好的情况下，全井段仅在珠江组获微弱荧光显示，分析认为油气运移难度大、运移量有限是造成钻井失利的主要原因。洼陷北部生烃灶生成的油气需跨过“洼中隆”才能向目标构造运移，而南部生烃灶生成的油气主要向其短轴方向运移，向位于长轴方向的目标构造运移量十分有限。近源并处于优势油气运移路径上，是该区油气成藏的关键性因素。

4 有利勘探方向

从洼陷资源潜力预测及成藏主控因素分析可以得到两点启示：一是陆丰凹陷西南部各洼陷具备形成富生烃洼陷的基本烃源条件，除继续坚持陆丰13E洼、陆丰13W洼和陆丰15洼的勘探外，陆丰7洼也是有利的勘探对象；二是勘探目标是否位于油气优势运移路径以及控圈断层封堵的有效性是重点和关键问题。

围绕“运移”这一关键因素，结合前期珠一坳陷的区域研究认识，已钻井结果和运移模拟结果表明“主力烃源岩翘倾方向控制了油气运移的总趋势”这一原则同样适用该区。对于陆丰7洼，因该洼陷为南北双断结构，其文昌组并不向陡缓坡翘倾，而是向洼中隆翘倾，并经此构造脊再进行二次运移。以此进行油气汇聚分析表明，位于洼陷西部的南2构造带具有供烃面积大(供烃面积占总面积的58%)和发育构造脊2个优点，其油气运移条件较洼陷东部的南1构造带有利(见图9)。模拟计算显示南2构造带资源量为2×108m3油当量以上，远超南1构造带。对于陆丰15洼，其文昌组烃源岩向南北陡、缓坡带双方向翘倾，南部陡坡带和北部缓坡带均具备较好的油气运移条件，处于构造脊上的有利圈闭是下一步的有利勘探方向(见图10)。北部的惠州5洼和东沙隆起区的陆丰22洼因文昌组半深湖-深湖亚相烃源岩分布范围相对局限，洼陷中生成的油气难以长距离运移至远处，因此洼陷内的近源构造带成藏的可能性更大，是下一步的有利勘探方向。

图9 陆丰7洼有利勘探区带预测Fig.9 Prediction of favorable exploration regions in Lufeng 7 subsag

图10 陆丰15洼有利勘探区带预测Fig.10 Prediction of favorable exploration regions in Lufeng 15 subsag

5 结论

1)陆丰凹陷西南部各洼陷均发育文昌组半深湖-深湖亚相优质烃源岩，资源潜力大，其中陆丰13E洼、陆丰13W洼、陆丰7洼、陆丰15洼资源量均大于3×108m3油当量。

2)陆丰凹陷西南部已钻井分析表明，在各项石油地质条件中，运移对该区油气成藏起关键作用，是油气成藏主控因素，位于主力烃源岩翘倾方向且发育构造脊的构造带以及烃源岩附近的近源构造带是下一步有利勘探方向。