珠江口盆地白云深水区渐新世-中新世陆架坡折带演化及油气勘探意义

多年的勘探实践和全区系统的层序地层研究证实,渐新世与中新世的界面为珠江口盆地的重大沉积-构造转换面,对应着南海扩张脊的跳跃和偏转、古珠江物源突变等白云运动重大事件（距今23.8 Ma左右）。该事件导致白云深水区陆架坡折带由晚渐新世位于南部隆起带附近向中新世的白云凹陷北坡迁移,其位置从距今21 Ma以来基本维持不变。两种类型和位置不同的陆架坡折带控制了渐新世和中新世白云凹陷两种不同层序组合的发育：①距今23.8 Ma之前的沉积陆架坡折带呈NNE向展布,由NW向SE方向迁移,发育了珠海组海退进积型层序组合;②距今21.0 Ma以来的陆架坡折带相对稳定地维持在白云凹陷北坡一带,走向为NE,发育珠江组-韩江组海侵加积型层序组合。陆架坡折带控制了白云深水区各层序中相对富砂的浅水三角洲沉积体、低位陆架边缘三角洲沉积体及陆坡区珠江深水扇砂体等有利储集层和成藏带的发育。SQ23.8和SQ21.0两个三级层序为白云运动的沉积响应,具有最为富砂背景的低位深水扇发育条件。通过综合研究,基本明确了渐新世的滨岸-三角洲-深水扇沉积体系及新近纪的深水沉积储盖组合为白云深水区的主要勘探层系。白云深水区天然气藏及番禺天然气区的形成均受控于这两个陆架坡折带,表明南海北部白云深水区具有巨大的油气勘探潜力。     

珠江口盆地白云深水区沉积充填演化及控制因素分析

白云深水区在新生代经历了裂谷断陷、断拗、热沉降拗陷等构造演化阶段,相应发育了裂谷断陷期文昌组多个半地堑陆相河湖沉积,断拗期恩平组大型湖盆沉积、从断拗向热沉降拗陷过渡的珠海组海相浅水陆架一陆坡深水沉积,以及23.8 Ma之后的热沉降拗陷期海相陆坡内盆地深水沉积,形成了独特的多个盆地叠置的沉积充填模式和断陷-断坳-坳陷的三层盆地结构,从而在时间和空间上构成了有利的生储盖组合条件.构造演化、古地理、物源供给条件和相对海平面变化等多种因素控制了白云深水区的沉积充填演化;发生于23.8～21.0 Ma的白云运动,是白云深水区裂后海相沉积充填的主控因素,使得古珠江的物源体系和陆架坡折带发生迁移,形成了珠海组海退进积型与珠江组-韩江组海侵加积型层序组合,这两个层序组合均发育大规模深水扇砂岩.     

南海北部陆坡白云凹陷13.8Ma深水扇沉积

运用层序地层学的方法对珠江口盆地白云凹陷13.8 Ma以来的深水扇进行分析,建立了浅海、陆架区的沉积物(高位时期)与深水沉积(低位时期)之间的联系,进而研究了白云凹陷13.8 Ma以来的深水扇体的岩性和沉积物组成,此方法对于预测不同深水沉积单元的岩性和预测深水沉积系统的沉积物粒度及潜在储层的质量有重要意义。深水油气勘探的关键是精确地预测深水沉积储层,白云凹陷深水勘探有别于浅水陆架勘探,应先预测深水目标的岩性特征和储层条件,再进行地球物理、圈闭评价等工作的勘探流程。     

南海北部超深水区鹤山凹陷古近系沉积充填特征分析

鹤山凹陷位于南海北部大陆边缘下陆坡,其东南侧紧邻西北次海盆,具有地壳减薄、岩石圈韧性变形、高热流异常等不同于陆架区凹陷的特殊地质条件,因而具有特殊的沉积充填特征。层序地层学及地震相研究表明,鹤山凹陷古近系沉积文昌组、恩平组和珠海组地层,各组顶底界面均为大型不整合界面;文昌组、恩平组沉积时期鹤山凹陷为陆相湖盆沉积,其中深湖相泥岩地震反射特征与白云凹陷湖相烃源岩相似,是鹤山凹陷的主要烃源岩;珠海组沉积时期为浅海三角洲沉积,其地震反射特征为典型的"S"型前积反射,三角洲砂岩为鹤山凹陷的主要储层。此外,三角洲下方的重力流深水扇砂岩也有可能成为良好的储层。     

再论白云深水区油气勘探前景

对于海上新勘探区,特别是需要高投入的深水区,资源潜力和成藏规律的认识决定了勘探的信心和投入的规模。位于陆坡深水区的珠江口盆地白云凹陷是南海北部陆缘新生代最大的沉积凹陷。白云主洼为具有张扭背景由2组相对雁列展布的阶状断裂构造带控制的大型宽地堑,发育大型三角洲—中深湖相沉积体系。钻探揭示了凹陷北部恩平组的大型三角洲相带和东南部文昌组淡水湖相藻类富集的泥岩沉积。北部和东部已发现天然气的母质类型主要为腐殖-腐泥混合型(Ⅱ型)。白云凹陷具备成为大型油气勘探区的烃源潜力。珠海组、珠江组—韩江组两大陆架坡折带和三级层序变化控制的陆架边缘三角洲及陆坡深水重力流砂岩是白云深水区的理想储层。在埋深较浅的南部,文昌组—恩平组也能成为有效勘探层位。白云凹陷是一个高温超压的深水凹陷,多种现象表明存在与生烃等有关的超压和流体底辟,以及与断裂活动有关的压力释放过程,晚期断裂和(或)底辟带与长期古鼻隆高带是白云凹陷已发现油气藏油气输运和汇聚的主控因素。高温超压凹陷应有特殊的成藏规律,油气主要受压力场驱动从高势区向低势区流动和富集,超压场顶面压力过渡带及其关联的输运聚体系控制了主要的成藏带。确定温压场,以及超压带顶面、低势区和低势层的位置,是白云深水区发现大油气田的关键。     

珠江口盆地白云-荔湾深水区油气成藏条件与勘探潜力

白云-荔湾深水区位于南海北部陆架边缘陆坡区。近年来在白云凹陷北坡的一系列天然气发现和LW3-1气区的突破证实白云凹陷为富生烃凹陷。白云-荔湾深水区发育古近系文昌组、恩平组和珠海组等3套巨厚烃源岩层,并发育古近系浅海陆架、陆架边缘三角洲和新近系陆坡大型深水扇2套优质砂岩储集层系。渐新世—中新世分布在白云凹陷南北两侧的2个陆架坡折带、"构造脊+断裂+砂体+不整合+流体底辟"复合油气输导体系以及晚期构造运动控制了白云-荔湾深水区的油气运移和成藏,形成了中新世陆架坡折带(白云凹陷北坡—白云主凹气区)和渐新世陆架坡折带(白云凹陷南坡—荔湾主凹气区)两大油气富集区,已发现天然气均位于两大陆架坡折带控制的有利成藏区内,展示出白云-荔湾深水区具有巨大的勘探潜力。     

南海北部白云深水区之基础地质

白云深水区具有复杂而特殊的地质条件:位于中生代俯冲带的构造软弱带、新生代减薄的洋陆过渡地壳和新生代盆地构造转换带,具有特殊的构造演变背景;经历了"断陷—断拗—拗陷"的沉积充填演化历史,形成了三层盆地结构;渐新世以来受到南海扩张的影响而持续沉降,具有与全球海平面变化相反的台阶式海侵型相对海平面变化特征,总体形成下粗上细的沉积充填序列。白云深水区渐新世为浅海陆架环境,发育三角洲沉积,渐新世末(23.8Ma)发生重大地质事件从此成为深水陆坡环境,发育大型珠江深水扇系统沉积。这些地质条件无疑控制和影响了白云深水区构造演变、沉积充填和油气成藏。正确认识白云深水区的基础地质条件,将有利于指导深水油气勘探。     

珠江口盆地深水区伸展陆缘地壳减薄背景下的沉积体系响应过程及油气勘探意义

珠江口盆地白云深水区（包括白云凹陷和荔湾凹陷）位于南海北部陆缘地壳薄化带上,地壳厚度从北侧的29 km迅速减薄至17~18 km。地壳岩石圈强烈伸展薄化使得陆缘深水区具有特殊的断裂结构样式与沉降特征,对沉积体系产生重要的控制作用,并导致深水区成藏组合特征的差异性。通过调研全球典型伸展陆缘盆地的伸展破裂过程、断裂结构样式对沉积体系的控制作用,开展了对白云深水区凹陷结构、断裂构造样式、构造沉降史与沉积体系的耦合分析,揭示出珠江口盆地深水区特殊的沉积体系响应特征与发育机制。研究结果显示：地壳内脆韧性变形过程产生的大型低角度拆离断裂活动是裂陷期陆缘岩石圈伸展、薄化、破裂的主要机制,裂陷期地壳的均衡抬升、断裂带上盘块体的旋转和大型低角度主控断裂转换带的发育导致始新世文昌组-恩平组沉积期深水区具有宽深断陷结构与大型三角洲-湖相沉积响应体系;裂解期的缓慢沉降和丰富的单边物源供给导致渐新世珠海组沉积期陆架坡折带的发育,并形成海退型进积层序组合,大型海相陆架边缘三角洲和陆坡深水峡谷/深水扇体系分别发育在白云凹陷及其南部凹陷区;裂后热沉降期,台阶式沉降和充足的北侧单边物源体系控制了陆架坡折带由南往北的迁移,并使得陆架坡折带稳定分布在白云北坡,形成海侵加积型层序组合,陆架边缘三角洲和深水扇体系呈现垂向叠置分布特征。在新生代陆缘地壳拆离薄化背景下,裂陷期宽深断陷结构、裂陷后期台阶式沉降和单边物源体系供给等特征使得陆缘深水区发育裂陷期大型三角洲-湖相沉积体系到裂后期大型陆架坡折带的古珠江陆架边缘三角洲和陆坡深水重力流响应体系,最终导致规模烃源岩集中分布、纵向台阶式储-盖组合和两大陆架坡折带控制大型有利油气聚集带的分布格局。     

珠江口盆地储层特征

早渐新世晚期(30Ma)南海运动后,珠江口盆地大部分进入浅水陆架区,由陆相环境向海相环境过渡,古近纪末(23.8Ma)白云运动后,随着海平面的不断上升,盆地整体进入海相沉积环境。珠江口盆地经历了不同的构造演化阶段,发育不同类型的储层,储层主要发育在上部的晚渐新世—第四纪海陆交互相及海相沉积中。浅水区储层主要包括三角洲砂体、陆架砂脊、滨岸砂、生物礁及扇三角洲砂体沉积,其中由古珠江大河控制的陆架三角洲—滨岸体系及生物礁是已发现油田最主要的产层;深水区储层主要包括海底扇,陆架边缘三角洲,台缘斜坡扇沉积,其中低位的海底扇砂体和陆架边缘三角洲是深水区最具潜力的勘探目标。     

珠江口盆地渐新世陆架边缘三角洲沉积特征及其对成藏的控制作用

陆架边缘三角洲沉积是陆缘深水油气勘探中的重要储层类型，是深水沉积学和石油地质学研究的热点和前沿问题。结合高精度三维地震资料和最新的钻井地质信息，对珠江口盆地白云凹陷东部渐新世陆架边缘三角洲的类型、沉积特征和控制因素，及其对成藏的控制作用开展了详细研究。研究表明，白云凹陷渐新统整体上为海侵退积型层序组，可划分为6个三级层序；识别出5期坡折，各期坡折均属于沉积型坡折，受明显的波浪作用控制；陆架边缘三角洲主要发育于强制性海退期，平面上呈平行于坡折带的"豆荚"状展布，其规模和形态受相对海平面变化、沉积物供给和海流活动综合控制；陆架边缘三角洲是坡折下方深水重力流的"转运站"，陆坡规模和沉积物供给速率分别控制了重力流沉积的类型和规模，影响了由陆架边缘三角洲向深海的砂体搬运过程；陆架边缘三角洲和重力流沉积在白云凹陷形成大量岩性圈闭和岩性+构造型圈闭，断裂和底辟是此类圈闭油气成藏的关键。总体上，白云凹陷东部具备形成大型陆架边缘三角洲和重力流沉积的岩性圈闭条件，成藏条件优越，具有很大的油气勘探前景。     

白云深水区东部油气成因来源与成藏特征

白云深水区东部位于珠江口盆地珠二坳陷白云凹陷东部深水区,是一个发育文昌组、恩平组、珠海组3套有效烃源岩、早中新世富砂深水扇和晚渐新世陆架浅水三角洲储盖组合及构造—岩性圈闭的复合油气成藏区。油—岩特征生物标志化合物的对比结果和原油轻烃组成特征表明,LW3-1、LH34-2构造所产凝析油和原油及LH29-1构造气藏所产凝析油主要来自白云主洼恩平组烃源岩,LH29-1、LH16-2构造油藏所产原油主要来自白云东洼恩平组烃源岩,该区凝析油和原油有珠海组烃源岩的贡献。天然气主要源自白云主洼恩平组烃源岩干酪根裂解气,有文昌组烃源岩生成的原油裂解气的贡献。白云深水区东部油气成藏带主体有两期成藏,早期聚油,晚期聚天然气及凝析油,主成藏期在粤海期—现今,LH29低凸起成藏带油藏遭受气洗。白云深水区东部存在的5个断裂带、流体底辟是垂向输导体,区域砂岩层、不整合面与构造脊耦合形成侧向运载层,共同控制该区成藏带的有效烃源灶位置与运聚。     

珠江口盆地东部始新世-渐新世沉积环境演变及对烃源条件的影响

综合利用已钻井沉积物中的微体古生物化石（孢粉、藻类、有孔虫、钙质超微化石）记录和有机地球化学指标等,分析珠江口盆地东部始新世-渐新世海侵的历史过程及其对烃源岩的影响。研究结果表明：早中始新世文昌组沉积期（文昌期）,盆地沉积以陆相湖泊-三角洲沉积体系为主,沉积物中古生物以陆相孢粉、高含量的淡水藻类化石为主,但盆地南部荔湾凹陷和东部的韩江凹陷个别层段沉积物中出现海相标志的有孔虫和钙质超微化石,说明该时期这两个凹陷遭遇过海侵,该时期烃源岩以中深湖-浅湖相泥岩为主,为湖生低等植物源、富含无定型有机质、I-Ⅱ₁型干酪根;晚始新世恩平组沉积期（恩平期）,盆地北部各凹陷仍以陆相浅水湖泊-河流三角洲沉积体系为主,沉积物中古生物以陆相孢粉为主、含少量淡水藻类化石,但盆地南部的荔湾凹陷则以海相陆架沉积为主,整套地层中可见海相微体古生物化石,泥岩有机地球化学分析显示含三芳甲藻甾烷,白云凹陷在恩平期末遭受海侵影响,该时期烃源岩以陆源高等植物源、富含煤质、Ⅲ型干酪根为主;渐新世珠海组沉积期（珠海期）,早期盆地北部珠一坳陷为剥蚀区,未接受沉积,珠二坳陷沉积以三角洲-滨岸-陆架沉积体系为主,珠海期中-晚期,随着海平面上升,整个盆地沉没于海平面之下,接受古珠江三角洲-陆架-陆坡沉积,此时期仅白云凹陷海相泥岩成熟,为有效的烃源岩,其余地区泥岩由于埋深和地温等原因,尚未成熟。沉积记录中微体古生物组合和有机地球化学指标很好地记录了始新世以来构造活动强度影响下珠江口盆地沉积环境的演变过程及对烃源条件的影响,对盆地东部、南部低勘探程度区的资源潜力有重要的类比分析意义。     

南海北部白云南洼陆架坡折带演化特征及其控制因素

三维地震和钻井资料揭示白云南洼珠海组发育大型陆架边缘三角洲和深水扇沉积体系,之前尚未精细研究珠海组演化特征,一直未厘清珠海组由浅水陆架沉积环境向深水陆坡转变过程中陆架坡折带的演化规律及其与深水沉积之间的关系。为此,基于研究区超2000km²的新三维地震资料和二十余条地震剖面的精细解释成果,结合陆架坡折带最新研究进展,通过精细分析陆架坡折带在各沉积期的沉积体系结构,明确各期次的演化特征,总结其形成模式和主控因素。研究结果表明：①白云南洼陆架坡折带平面呈NE-SW向展布,各个时期坡折带推进范围不一。从珠海组四段至一段沉积期坡折带宽度由大变小,逐渐向SE向推进;陆架坡折带平均坡度为0.96°～4.76°,向海推进距离为21～28km,进积速率约为0.9～10.6km/Ma;北部和西北部坡折带特征差异明显。②陆架坡折带演化分为初始形成期（珠海组四段沉积期）、发展期（珠海组三段沉积期）和稳定期（珠海组二段和一段沉积期）三个阶段。发展期陆架坡折带快速向海推进,形态由弯曲变平直;稳定期坡折带形态由锯齿状变光滑（珠海组二段沉积期）、并最终稳定（珠海组一段沉积期）。③陆架坡折带演化受沉积物差异供给、海平面变化、古隆起等共同控制。充足的物源供给是坡折带形成的关键因素;双物源差异供源造成北部和西北部坡折带形态差异;相对海平面先升后降,改造了坡折带展布形态;拗陷期整体构造活动稳定,古隆起限制坡折带范围。该研究成果对南海北部深水区的沉积演化和油气勘探具有重要意义。     

白云凹陷珠海组储层沉积学特征

通过岩心描述、样品和剖面结构分析,以岩石学研究为基础、BYT 井为代表,详细研究了珠江口盆地白云凹陷古近系珠海组砂岩储层沉积学特征,从中划分出三角洲和陆棚2 种沉积体系,探讨了此2 种沉积体系的基本特征,识别出连续进积型和连续退积型2 种三角洲沉积演化序列,建立了珠海组三角洲沉积模式。在此基础上,分析孔隙类型和储层控制因素,将珠海组砂岩储层划分为4 类,并进行了综合评价。提出水下分流河道砂体是最有利储层发育的微相类型,其次为前缘席状砂、水下主河道、河口坝和远砂坝微相。对珠江口盆地白云凹陷BYT 井的储层沉积学研究,有助于我国南海油气资源的勘探开发。     

珠江口盆地白云凹陷珠海组南部物源及其油气勘探意义

珠海组是珠江口盆地白云凹陷重要的油气储层与区域性疏导层,对其物源的认识是研究优质油气储层发育与有效疏导砂体分布的重要基础。基于大量的三维地震数据和钻井资料分析,提出珠海组沉积期白云凹陷发育北部古珠江(主)、南部隆起(次)、东沙隆起(贡献有限)3个物源区。利用详细的地震相分析、钻井岩心岩石组构分析、泥岩黏土矿物分析及碎屑锆石U-Pb年代学分析,重点对关注度较低的南部隆起物源开展研究。结果表明,白云凹陷西南部云开低凸起上普遍发育由南向北的叠瓦状前积地震相及向北东、东方向延伸的下切河道,指示了由南向北及由西向东的碎屑沉积物的搬运过程;云开低凸起及周缘钻井中的珠海组具有较粗的岩石粒度、泥岩中较高的高岭石含量、碎屑锆石以中生代岩浆锆石为主的特征,这与凹陷北部古珠江物源控制下的细-极细岩石粒度、泥岩中较高的伊利石黏土矿物含量、碎屑锆石以前寒武纪-古生代变质锆石为主的特征截然不同。综合分析认为,南部隆起物源为云开低凸起珠海组提供了充足的沉积碎屑物质,并推进至白云主洼,该物源的发育对云开低凸起的油气运移及成藏具有重要的意义。     

珠江口盆地文昌A凹陷低渗凝析气藏天然气成因及成藏模式

利用海上钻井分析测试、地震等资料,运用油气地球化学、成藏综合研究方法,重新研究了珠江口盆地西部文昌A凹陷上渐新统珠海组主要低渗凝析气藏天然气成因与成藏模式。研究认为,文昌A凹陷天然气组分以烃类气为主,为成熟的油型气,有别于邻区莺-琼盆地崖城13-1气田的煤型气。文昌A凹陷天然气源自下渐新统恩平组,且恩平组发育大范围的母质类型较好的浅湖相沉积,提升了该区油气资源潜力。5Ma以来天然气充注珠海组圈闭,目前珠海组储层因埋深大而变得致密。气源充足、源-储紧邻且压差大、油气运移通道畅通,是文昌A凹陷珠海组低渗气藏形成的主控因素与地质条件。      

珠江口盆地白云凹陷裂陷期沉积环境演化与控烃作用

珠江口盆地白云凹陷裂陷期发育文昌组与恩平组2套烃源岩,湖盆沉积演化控制烃源岩的形成。通过三维地震资料及深部钻井分析,认为白云主洼裂陷期发育轴向辫状河三角洲体系、断控扇三角洲体系、北缘缓坡带辫状河三角洲体系以及盆内滨浅湖—中深湖体系。裂陷早期,发育多组NE向断阶且呈现多隆洼的地貌特征,物源主要从东西轴向进入凹陷内,形成多点供源水系,发育多洼成烃;裂陷中期,由于拆离断层的伸展作用,湖盆扩张,北部番禺低隆起被强烈抬升,形成缓坡大规模的三角洲体系及大型湖盆;裂陷晚期,湖盆以拗陷作用为主,受华南物源及由南往北的海侵影响,发育煤型及海侵烃源岩。通过沉积相、地球化学指标可将白云凹陷烃源岩划分为3种类型：文昌组中深湖相Ⅰ—Ⅱ₁型烃源岩、文昌组浅湖相Ⅱ₂型烃源岩以及恩平组浅湖相Ⅱ₂—Ⅲ型烃源岩,不同类型烃源岩生烃潜力有差异,以文昌组中深湖相最优。元素地球化学指标揭示湖盆成烃环境整体表现为淡水—微咸水、还原—强还原的水体环境,而古生物揭示湖盆生油母质为湖相浮游藻类及陆源植物,优质烃源岩有机质来源以浮游藻类为主。总之,白云凹陷拆离断裂活动及沉...     

白云凹陷珠海组砂岩中碳酸盐胶结物的形成机理

通过矿物学、岩石学和地球化学方法,探讨了珠江口盆地白云凹陷珠海组砂岩储层中多期碳酸盐胶结物的成因机理。根据不同期次碳酸盐胶结物的成分、产状和赋存状态,从矿物学和成岩序列的角度区分出3期胶结物类型,即早期方解石(含少量菱铁矿)、中期的铁方解石和晚期的铁白云石。多期胶结物氧碳同位素计算的Z值表明,珠海组早期碳酸盐与干旱陆相湖泊环境有关,是在常温常压条件下,直接从过饱和的碱性湖水介质中析出的产物;中期的铁方解石和晚期的铁白云石明显晚于早期方解石,在3 000~3 500m深度段内,珠海组中碳酸盐胶结物的δ13C值明显向负偏移(-6.3‰~-14.1‰),并与自生高岭石含量升高段和次生孔隙发育带呈很好的对应性,表明中晚期碳酸盐的碳主要来自有机酸脱羧产生的CO2。而长石类颗粒溶解提供了Ca2+离子,随着有机酸的消耗,成岩环境逐渐由酸性向碱性转变,还原性增强,孔隙流体中Fe2+和Mg2+很容易和CO2结合进入碳酸盐矿物晶格,形成中晚期含亚铁的碳酸盐胶结物,并充填在残余原生粒间孔和各类次生溶孔中,对储层物性造成一定的负面影响。