来源：石油学报编辑部

点击蓝字关注我们

徐长贵1，高阳东1，刘军2,3，彭光荣2,3，刘培2,3，刘道理2,3，李洪博2,3

(1.中国海洋石油有限公司北京100010; 2.中海石油(中国)有限公司深圳分公司广东深圳518054; 3.中海石油深海开发有限公司广东深圳518054)

基金项目:中国海洋石油有限公司“十四五”科技重大项目“陆缘裂谷盆地深层/超深层油气成藏条件与成藏机制研究——珠江口盆地珠一坳陷”(KJGG2022-0403)、中国海洋石油有限公司前瞻基础研究项目“珠一坳陷隐伏断裂带特征及其控洼控藏作用研究”(KJQZ-2023-2001)和中海石油(中国)有限公司生产性科研项目“惠州19构造带三角洲-滩坝复合沉积形成机制及展布规律”(SCKY-2024-SZ-YJYKT-01)资助。

摘要:南海东部油田多年来的累计油气产量当量近4×108t,为中国能源安全和经济建设做出了突出贡献,但历经40余年的勘探开发,其常规层系的油气勘探潜力殆尽,深层已成为储量和产量接替的重大战略领域。针对深层油气勘探面临的成盆、成烃、成储、成藏等关键问题,利用三维地震、钻井、岩心分析化验等资料,从富烃凹陷/洼陷形成机制、有效储层发育机理和油气富集规律等方面对深层—超深层油气的成藏条件开展系统研究,形成了复合陆缘岩浆弧结构控制大型湖盆的形成及演化、富钾流体改造控制高地温碎屑岩的有效储层发育、张扭型断裂体系封堵-运移机制控制油气运聚及富集等新认识,指导了惠州19-6构造的整体评价和集束钻探,在中国海上深层—超深层碎屑岩中发现了亿吨级油田。惠州19-6油田的发现进一步揭示了珠江口盆地深层是未来油气储量和产量增长的重要接替区,也展示了中国近海高地温、强活动型复合陆缘盆地深层的巨大勘探潜力,对相似构造背景下的含油气盆地勘探具有重要借鉴和启示意义。

关键词:南海;珠江口盆地;深层—超深层;成盆机制;储层改造;成藏条件

珠江口盆地是中国海域重要的原油和天然气产区,其东部南海东部油田的累计油气产量当量近4×108t,自2022年起已连续3年实现2 000×104t/a油当量的高产稳产,目前是全国第七大油田、海上第二大油田,肩负着保障国家能源安全及建设海洋强国的重要使命。随着勘探程度不断增加,珠江口盆地未钻的中—浅层圈闭呈现出规模小、构造复杂、成藏风险大等特征,剩余潜力有限;而深层—超深层具有压力大、油气成熟度高和近源成藏等优势,并自“十二五”(2011—2015年)规划以来逐渐成为未来勘探突破的重点领域,在“富洼找优”、差异勘探等勘探思路的指导下成为油田公司在富烃洼陷寻找油气资源的有利目标[1-3]。根据《海上石油天然气储量估算规范》[4]定义,油气藏中部埋藏深度在3 500~4 500 m的为深层,埋藏深度≥4 500 m的为超深层。目前,珠江口盆地东部完钻深度超过4 000 m的钻井已由2020年的32%攀升至2024年的71%。盆地内在陆丰凹陷、惠州凹陷、番禺凹陷和开平凹陷等富烃凹陷均发现了规模储量,深层油气探明储量发现的占比逐年提高,这有力地说明了深层勘探是实现未来勘探突破的必由之路[5-6]。

惠州凹陷作为珠江口盆地珠一坳陷内油气最富集的凹陷,一直是油气勘探和开发的主战场,也是海上勘探程度最高的凹陷之一,已建有惠州、西江两大油田群,经过近40年的勘探开发,其累计生产油气约为1.7×108t油当量。2020年以来,油田公司围绕惠州凹陷惠州26洼南缘的惠州26-6构造进行勘探,发现了主要分布于深层古近系(恩平组、文昌组)和古潜山的大—中型油气田,并在惠州26-6构造周缘的恩平组内发现了富砂砾型大—中型油气田,展现了惠州凹陷深层有巨大勘探潜力[6-8]。

受控于岩浆弧的强活动陆缘构造背景,珠江口盆地的古近系呈现出地温高、断裂活动强等特征,深层规模油气发现面临着成盆、成烃、成储、成藏等关键问题。油田公司应用三维地震资料连片处理技术并结合钻井、分析化验等资料,从富烃凹陷形成机制、有效储层发育机理和油气运聚规律等多方面对深层圈闭的成藏条件进行了综合研究,提出了一系列勘探创新认识,并优选惠州19-6构造为深层勘探的有利目标,进行了整体评价、集束钻探,在中国海上深层—超深层碎屑岩中发现了亿吨级油田。该油田的发现进一步揭示珠江口盆地深层是未来油气储量和产量增长的重要接替区,也展示了中国近海高地温、强活动型复合陆缘盆地深层—超深层的巨大勘探潜力,对相似构造背景下的含油气盆地勘探具有重要的借鉴和启示意义。

1区域地质背景

珠江口盆地地处华南大陆边缘,位于太平洋和特提斯两大构造域的交汇处,在周缘太平洋板块、欧亚板块及印度—澳大利亚板块的共同作用下,经历了复杂的地质演化历史。燕山期,华南大陆边缘主要受东南侧太平洋板块俯冲所产生的挤压作用,在珠江口盆地基底和南海北部其他盆地内发育了中生代以NE—SW走向逆冲断层为主、NW—SE走向共轭剪切断层为辅的先存断裂体系。该先存断裂体系在区域上广泛发育,奠定了盆地的新生代裂陷构造格局。喜马拉雅运动初期,在太平洋板块俯冲带后撤、俯冲速率降低等综合影响下,华南大陆边缘转变为NW—SE向拉张应力场,与该拉张方向呈大角度斜交的NE—SW走向先存断裂最易活化。珠江口盆地各凹陷呈带状、弥散式展布,形成了多条整体走向与先存断裂走向相近的裂陷轴,并在先存断裂控制的凸起、低凸起等叠加作用下,最终发育为南北分带、东西分块的构造格局[9-11](图1)。

图1珠江口盆地构造单元及惠州凹陷构造纲要

Fig.1 Tectonic units of the Pearl River Mouth Basin and structural framework of Huizhou sag

惠州凹陷位于珠江口盆地珠一坳陷中部,其南、北两侧分别为东沙隆起和北部隆起,东、西两侧分别毗邻陆丰凹陷和西江凹陷。惠州凹陷主要是在中生界花岗岩基底上发育的新生代断陷盆地,中生代以来经历了裂陷期、坳陷期和构造活化期3个阶段,具有“下断上坳”、“下陆上海”的双层结构(图2)。裂陷期沉积包括文昌组和恩平组,为陆相沉积。文昌组在洼陷缓坡带及转换带发育三角洲沉积体系,在控洼断裂及洼陷内部则发育扇三角洲、半深湖—深湖亚相沉积体系;恩平组沉积期,裂陷作用相对变弱,但洼陷连片发育,具有广盆浅水的沉积特征,以发育大型河流—三角洲、滨/浅湖亚相沉积体系为主。坳陷期沉积包括珠海组、珠江组、韩江组、粤海组、万山组和第四系,为海相沉积[12-14]。

注:T20—万山组顶界面;T30—粤海组顶界面;T32—韩江组上段顶界面;T35—韩江组下段顶界面;T40—珠江组上段顶界面;T50—珠江组下段顶界面;T60—珠海组顶界面;T70—恩平组上段顶界面;T72—恩平组下段顶界面;T80—文昌组上段顶界面;T83—文昌组下段顶界面;Tg—古近系底界面。

图2珠江口盆地惠州凹陷综合地层特征

Fig.2 Comprehensive stratigraphic characteristics of Huizhou sag in the Pearl River Mouth Basin

在区域先存断裂体系及NW—SE向拉张应力场等因素的联合控制下,惠州凹陷在古近纪裂陷期以NE—SW走向和NW—SE走向两组控洼断裂同时发生规模活化为特征,断裂活动控制了凹陷的整体结构及多个洼陷的构造演化[12-15]。以惠中低凸起为界,惠州凹陷分为惠西和惠东两个地区。惠西地区包括西江24洼、西江30洼和惠州26洼3个富烃洼陷,以及西江23洼、惠州13洼和惠州21洼3个潜在富烃洼陷,其裂陷发生时间早、范围广,文昌组半深湖—深湖亚相烃源岩呈规模发育,且钻井多,已发现储量规模大,建有西江、惠州两大油田群,为勘探成熟区;惠东地区包括惠州10洼、惠州14洼、惠州22洼等5个洼陷,其裂陷发生时间相对较晚,文昌组半深湖—深湖亚相和恩平组湖沼相烃源岩在小范围发育且钻井少,尚未实现商业突破,为勘探潜力区。在“坚持大—中型油田勘探理念,立足富烃洼陷,整体评价”工作思路的指导下,笔者深入研究了制约油气规模富集的成盆、成烃、成储、成藏等关键问题,以期为惠州19-6亿吨级油田的勘探开发奠定坚实基础。

2惠州凹陷深层油气勘探历程

珠江口盆地惠州凹陷的石油基础地质研究及油气勘探始于20世纪80年代,从合作到自营、从中—浅层到深层,勘探程度逐渐提高。其中,深层油气勘探从无到有、从兼探到主探,先后经历了初期探索阶段(1998—2009年)、战略转型阶段(2010—2020年)、勘探突破阶段(2021年至今)3个阶段,深层油气勘探的主战场均为惠西地区的惠州26洼、西江24洼和西江30洼3个已证实的富烃洼陷。

2.1初期探索阶段(1998—2009年)

该阶段为合作、自营并重,在断裂控藏、岩性成藏等理论指导下,以中—浅层构造圈闭、岩性圈闭为主要勘探对象,探明高孔渗优质储量超过1×108t,支撑了惠州凹陷的稳定发展[16-17]。同时,该时期也是惠州凹陷深层勘探的初期探索阶段,有多口钻井对深层圈闭的含油气性及规模进行了兼探,但效果较差,仅个别构造在恩平组发现少量储量,且产能低,尚未达到商业开发的经济门槛。

2.2战略转型阶段(2010—2020年)

该阶段由早期合作、自营并重转为后期的自营攻坚,在文昌组“转换带找砂”理论指导下,对古近系进行了主动勘探。在“源汇聚选带、转换带找砂”勘探策略指导下,在惠州26洼发现了珠江口盆地首个商业开发的文昌组油藏,实现了深层油气田的零突破[1,18-19]。该阶段后期加强了基础研究攻关,提出在富油洼陷找气的新认识,发现了以惠州26-6双古(古近系、古潜山)油气田为代表的深层商业油气藏,其油气规模富集于文昌组及古潜山,揭开了珠江口盆地深层勘探的新篇章[7]。

2.3勘探突破阶段(2021年至今)

在深层勘探理论技术及大—中型油气田勘探理念指导下,珠江口盆地的油气勘探进入到“深层勘探为主,浅层滚动为辅”的阶段。其中,深层双古领域(古近系、古潜山)勘探继续坚持立足富烃洼陷,坚定寻找大—中型油气田,对惠西地区深层进行全面勘探。基于富烃洼陷边缘的近源规模性富砂砾岩型储层有利于油气规模富集的新认识,在惠州26洼南缘陡坡带发现了恩平组富砂砾岩型大—中型油气田[6]。随后,针对烃源岩、储层、油气运聚等多方面进行联合攻关,2023年底,油田公司进一步优选惠州19-6构造为有利目标,主要勘探层系为恩平组和文昌组,并于后续进行集束钻探,最终在海上深层—超深层碎屑岩中发现了亿吨级油田,掀起了珠江口盆地深层勘探的高潮。

3惠州19-6构造钻探概况及油气藏特征

3.1钻探概况

惠州19-6构造主体位于惠州凹陷惠西地区内部,整体呈NW—SE走向展布,含一系列被断层分割与复杂化的构造及构造-岩性圈闭群。惠州19-6构造由西江24洼、西江30洼和惠州26洼3个富烃洼陷供烃,具有优越的油气成藏背景。目前,实现亿吨级油田突破的惠州19-6构造主区位于上述3个富烃洼陷的交汇处,其基底古隆起背景之上发育大型圈闭。惠州19-6构造以断裂F1、F2为界,可分为西段、中段和东段,其中,西段和中段的油气主要富集在文昌组,东段油气主要富集在恩平组(图3)。

注:T70—恩平组上段顶界面;T72—恩平组下段顶界面;T80—文昌组上段顶界面;T83—文昌组下段顶界面;Tg—古近系底界面。

图3惠州19-6油田油藏剖面

Fig.3 Reservoir profile of Huizhou 19-6 oilfield

位于惠州19-6构造西段的惠州25-7井区在惠州凹陷深层勘探的战略转型阶段开展了主动勘探,对文昌组进行了探索,证实其原油呈连片发育,油层有效厚度超过80 m,钻杆测试(DST)的产油量为24.7 m3/d,揭示了文昌组的含油性及产能,但由于距离已开发油田设施较远,且受制于当时的测试技术,产能未能有效释放,经济性未达到油田标准。

在惠州凹陷深层进入全面勘探阶段,油田公司针对烃源岩、储层、油气运移等开展了深入研究,并于2023年末期至2024年上半年在惠州19-6构造中段进行了多次钻探,在深层文昌组和中—浅层韩江组—珠海组获得了油气重大发现。其中,文昌组油层的有效厚度为51.4 m,产油量为25.9 m3/d,由此发现惠州19-6油田,拉开了油田整体评价的序幕。

2024年下半年,油田公司对惠州19-6构造东段的恩平组进行了探索,进一步在恩平组获得重大油气发现,油层有效厚度超过100 m,DST测试的产油量为65.7 m3/d,产气量为6.82×104m3/d,商业产能下拓至4 500 m深度,进一步扩大了惠州19-6油田的储量规模,最终发现中国了南海储量最大的碎屑岩油田,探明油气地质储量达亿吨级油当量。

3.2油气藏特征

惠州19-6油田的含油面积在平面上近100 km2,其中,在惠州19-6构造西段和中段油气主要富集在文昌组,而东段的油气主要富集在恩平组;纵向上,惠州19-6油田的含油气井段长、层数多,油气水分布主要受构造控制,其次是岩性控制。各油气藏间均有一定厚度的稳定泥岩相隔,各井区形成了多套独立的油气水系统,驱动类型主要为边水油气藏(图3)。该油田油气层段的地层压力为12.15~43.84 MPa,压力系数为0.993~1.009;地温梯度为3.36 ℃/hm,油气层段的地层温度为58.9~165.9 ℃。因此,油田为正常温压系统。受各洼陷的烃源岩成熟度及油气运聚的差异性控制,惠州19-6油田的文昌组产出挥发性油藏,恩平组则产出挥发性油藏和凝析气藏。原油性质方面:地面原油密度为0.812~0.917 t/m3,凝固点为20.0~38.0 ℃,黏度为3.6~53.6 mPa·s,含蜡量为3.8%~35.4%,含硫量为0.04%~0.15%,溶解气中的CH4含量为37.1%~80.3%,CO2含量为0.7%~10.3%,原油属于轻质—中质常规原油,具有低黏度、低密度、微含—低含硫、高含蜡、高凝固点、气油比从浅到深逐渐增加的特征(表1)。凝析气藏性质方面:临界温度为69.6~93.1 ℃,临界压力为28.6~31.1 MPa,气油比为746~820 m3/m3,凝析油含量为1 051~1 143 cm3/m3,凝析油密度为0.788~0.795 t/m3;天然气中CH4含量为65.0%~74.8%,相对密度为0.698~0.827,CO2含量为3.5~4.6%,N2含量为0.2%~0.5%,未检测到H2S,属低含CO2、无H2S的天然气(表2)。

4油气成藏的有利条件及成藏模式

针对珠江口盆地深层油气成藏规律复杂,不同凹陷、区带、圈闭的油气显示及富集程度存在差异的特征,油田公司对惠州凹陷深层油气勘探主要面临的烃源潜力能否支撑油气大规模富集、高地温背景下有效储层的形成机制及分布特征、复杂断裂圈闭的油气运聚机理等关键问题进行了攻关。

4.1复合陆缘岩浆弧结构差异控制下的大型宽、深湖盆的形成及演化

前人基于钻井基岩的岩石学、年代学、地球化学资料以及三维地震解释、重磁勘探等多种资料对南海地区北部陆缘进行了研究。珠江口盆地的基底具有多类岩性并存、多期岩浆侵入、多种构造单元发育的复杂特征。其中,基底岩性以包括花岗岩、二长花岗岩、闪长岩等在内的侵入岩为主,并有零星的沉积岩和变质岩分布。侵入岩的地质年代主要在晚侏罗世—早白垩世,其锆石U-Pb年龄的峰值分别分布在150~155 Ma、130~135 Ma、110~120 Ma。岩石地球化学特征显示,珠江口盆地的大地构造背景以火山弧为主,同碰撞及板内构造为辅[20-22]。中生代,太平洋板块俯冲产生挤压,使得华南大陆边缘广泛发育多组走向的先存逆冲断裂体系;新生代,珠江口盆地的基底建立在岩性复杂多样、先存断裂极其发育的中生代主动陆缘背景之上。因此,珠江口盆地具有中生代主动陆缘弧-盆体系与新生代被动陆缘洋-陆体系的双体系“原位异性”复合的特征,表现为主动-被动复合陆缘,具有复杂的转换、叠合、继承与改造属性,属于华南大陆边缘演化模型的独特类型(图4)。

图4珠江口盆地复合陆缘岩浆弧结构特征

Fig.4 Structural characteristics of composite continental margin magmatic arc in the Pearl River Mouth Basin

通过综合解析珠江口盆地基底岩浆弧内部先存断裂的几何学和运动学特征,分析认为,中生代陆缘岩浆弧具有南北向逆冲分带、东西向走滑分段的结构差异。岩浆弧发育后弧带-内弧带-前弧带“三元结构”,且不同区带的先存断裂在规模、强度、密度、倾角等方面存在差异显著,而断裂在新生代反转活化的差异控制了上伏断陷盆地新生界的发育及演化。其中,内弧带发育的先存断裂体系的密度、规模与强度均最大,NE—SW走向的先存断裂在新生代裂陷早期NW—SE向伸展背景下发生大幅度构造反转,形成了坳陷南、北两侧的边界断层,这些边界断层亦控制了各凹陷/洼陷的发育特征,断裂活动性强、凹陷/洼陷沉降量大,有利于大型宽、深断陷湖盆的形成[20-23](图5)。在这一构造背景控制下,位于内弧带的珠江口盆地珠一坳陷自西向东发育恩平17洼、番禺4洼、惠西地区洼陷和陆丰凹陷4个富烃洼陷/凹陷,并为各个地区的油气勘探提供了充足的物质基础。恩平17洼和番禺4洼主要为受NE—NEE走向边界断裂控制的复式半地堑;陆丰凹陷南部为受近EW走向边界断裂控制的非对称地堑;而惠西地区则为受NE—NEE走向、近EW走向和NW—NWW走向多组边界断裂控制的菱形地堑,洼陷结构最为特殊。

图5珠江口盆地复合陆缘盆地背景下的差异成盆成烃机制

Fig.5 Differential basin formation and hydrocarbon generation mechanism of the Pearl River Mouth Basin under the background of composite continental margin basin

华南大陆边缘岩浆弧在中生代的东西向走滑分段的结构差异受多条NW—SE走向隐伏断裂带控制(图4)。其中,惠州—北卫滩隐伏断裂带在新生代早期的活化强度大,控制了NW—SE向相关控洼断裂的形成。研究认为,惠西地区独特的菱形地堑结构是在珠琼运动一幕NW—SE向拉张背景及惠州—北卫滩隐伏断裂带左行活化共同控制下形成的,前者控制了凹陷南北两侧NE—NEE走向拉张型边界断裂的活化,后者则控制了凹陷东西两侧及内部近EW向扭张型和NW—NWW走向张扭型断裂的发育。NE—NEE向和NW—NWW向控洼断裂同时形成并逐渐拓展,使得凹陷的沉积面积由初始裂陷期的650 km2快速增长至2 300 km2,且凹陷主体部位的沉降速率超过600 m/Ma,形成面积广、深度大的菱形地堑(图6)。多组走向边界断裂联合控制的菱形地堑主要由陡坡带及转换带进行物源供给,供给量小,这使得惠西地区发育的文昌组半深—深湖亚相烃源岩规模更大、丰度更高[24]。

惠西地区发育惠州26洼、西江24洼和西江30洼3个富烃洼陷,洼陷面积合计为1 589 km2。惠西地区文昌组的地层厚度介于200~2 289 m,平均为709 m;文昌组半深湖—深湖亚相烃源岩的体积为580 km3,埋藏深度最大可达7 319 m。已钻井揭示,半深—深湖亚相烃源岩的总有机碳(TOC)含量主要分布在2.3%~8.1%、平均为4.0%,氢指数主体分布在312~673 mg/g、平均为437 mg/g,有机质类型为Ⅰ—Ⅱ1型(图7)。文昌组烃源岩在珠江组沉积末期(16 Ma)达到低成熟,开始进入生油阶段,其镜质组反射率(Ro)为0.7%~0.9%;在韩江组沉积晚期(10 Ma),洼陷中心部位的文昌组烃源岩整体处于成熟阶段,Ro为1.0%~1.4%;目前,洼陷内的文昌组烃源岩主体已进入高成熟阶段,Ro为1.3%~1.8%。惠西地区油气资源丰富,油气总地质资源量约为20×108t,剩余地质资源量超过12×108t,可有力支撑后续的深层油气勘探开发。

图6惠州凹陷惠西地区文昌组沉积早期湖盆演化模式

Fig.6 Evolution model of lake basin in Huixi area of Huizhou sag during early sedimentary period of Wenchang Formation

注:S1+S2—生烃潜量;Tmax—最高热解峰温。

图7惠州凹陷惠西地区文昌组烃源岩的地球化学指标

Fig.7 Geochemical indexes of Wenchang Formation source rocks in Huixi area of Huizhou sag

4.2富钾流体改造控制下的高地温碎屑岩有效储层的发育特征

现有研究表明,深层—超深层储层普遍受流体改造作用,尤其是裂陷期盆地构造活动频繁,深大断裂可有效沟通大气淡水与深部热液,同时,在成藏期油气大量充注之前伴随生成的有机酸也可对深层—超深层储层造成溶蚀[25-27]。对惠州凹陷深层的文昌组储层开展岩石薄片分析发现,其有效储集空间主要为溶蚀孔[图8(a)],溶蚀矿物为酸性斜长石[图8(b)],填隙物含量低于5%,且填隙物的主要成分为钾长石加大边,加大边的宽度为85~360 μm[图8(c)、图8(d)],指示惠州地区存在富钾流体对储层先溶蚀后加大的改造现象。

图8惠州19-6油田文昌组储层特征

Fig.8 Reservoir characteristics of Wenchang Formation in Huizhou 19-6 oilfield

由于区域地层中并不富集钾元素,因此,笔者针对富钾流体的来源(深部热液或大气淡水)进行了深入研究。通过对储层中方解石脉的盐水包裹体进行均一温度测试发现,包裹体均一温度普遍大于150 ℃,显著高于该埋深下储层的正常地层温度(137 ℃)。同时,方解石的稀土元素特征也显示出Eu元素正异常,且稀土元素总量可达1‰,而高稀土元素含量通常反映幔源流体混入的结果。此外,通过扫描电镜对储层中的黄铁矿进行观察发现,黄铁矿的晶形有别于正常沉积成因的草莓状黄铁矿,而是呈现自形的五角十二面体形态[图8(e)]。方解石的异常包裹体均一温度、稀土元素特征及自形黄铁矿晶形等现象指示富钾流体为深部热液来源,推测惠北—北卫滩隐伏断裂带为深部富钾流体通道,其作为区域性深大断裂,由于切割深度大、新生代构造活动强,使得深部富钾流体可沿隐伏断裂带控制下的新生代主干断裂运移至深层始新统中。

在厘清富钾流体的钾来源后,进一步研究富钾流体对储层的改造机制。传统观点认为,长石的溶蚀产物为高岭石[28-29][图9(a)],一般具有增加孔隙度、降低渗透率的效果。惠州地区的富长石沉积体系受陆缘弧二长花岗岩供给,通过开展其深部有效储层成因机理研究、成岩数值模拟与溶蚀实验,发现在酸性流体溶蚀斜长石的过程中,当流体中的钾离子浓度达到30 mg/L时,将显著抑制溶蚀产物——高岭石的产生,而大量产生自生钾长石[图9(b)],并且随着地层中钾离子浓度的不断升高,溶蚀产物会向钾长石端元而非向高岭石端元富集[图9(c)、图9(d)]。在富钾条件下,受低含量黏土矿物和钾长石加大边支撑,二者协同保护了储层的孔隙喉道,由此形成了深层有效储层。富钾流体抑制高岭石沉淀的保渗机制突破了斜长石溶蚀并向高岭石转化的“增孔降渗”机制的传统认识,揭示了高地温下深部储层流体的“保渗”新机理。该认识成功破解了惠州凹陷深层有效储层分布预测难、有规模无产能的难题,指导惠州19-6构造在温度超过150 ℃条件下钻遇规模有效储层,部分储层的渗透率可达到达西级,推动经济产能下限深度拓展至4 600 m。

图9不同钾离子浓度下斜长石溶蚀产物的数值模拟结果(据文献[21]修改)

Fig.9 Numerical simulation results of plagioclase dissolution products with different potassium ion concentrations

4.3张扭型断裂体系封堵-运移差异性控制下的油气运聚及富集特征

惠州凹陷主要发育NE—NEE走向、近EW走向和NWW—NW走向3组断裂,根据断裂的级别及作用,可进一步划分为Ⅰ级控凹/洼断裂、Ⅱ级控带断裂和Ⅲ级控圈断裂。在恩平组沉积期,近SN向的拉张应力背景下,一般与拉张应力近直交的EW走向断裂的活动强度大,控制了洼陷的沉降和圈闭发育。但受NW—SE走向惠州—北卫滩隐伏断裂带左行运动活化影响,惠西地区发育多条与拉张应力场呈小角度斜交的NW—SE走向Ⅱ级控带断裂,其中,位于凹陷内部的两组Ⅱ级控带断裂的倾向相反,控制了与其走向相似的惠州19-6构造的发育。Ⅱ级控带断裂在平面上呈左阶雁列式展布,单条断裂首尾相连,与Ⅲ级控圈断裂联合,控制了恩平组圈闭群的发育。Ⅱ级控带断裂的走向与恩平组沉积期应力场呈现的小角度斜交以及断裂在平面上呈现的右阶雁列式组合、在剖面上呈现的似花状或复合“y”字型组合等特征均反映其为张扭成因,具有一定的左行走滑分量。与拉张型断裂相比,此类断裂的封堵能力好,有利于油气规模富集[30-32]。另外,在SN向拉张应力背景下,在近Ⅱ级控带断裂处伴生一系列密集发育的近EW走向的次级断裂,这类断裂表现为帚状断裂系的尾部,属应力释放区,虽然晚期不活动,但以张性特征为主,断裂的密集发育使得地层破碎,更易使得深部文昌组半深—深湖亚相烃源岩所生成的油气垂向运移至恩平组圈闭中。勘探实践也证实,张扭型断裂的封堵能力及其伴生拉张型断裂的垂向输导能力有利于油气的高效输导和规模富集(图10、图11)。

图10惠州凹陷恩平组断裂及圈闭的平面分布

Fig.10 Distribution of faults and traps of Enping Formation in Huizhou sag

图11惠州19-6油田油气成藏模式

Fig.11 Hydrocarbon accumulation model of Huizhou 19-6 oilfield

4.4油气成藏模式

基于上述有关张扭型断裂体系封堵-运移差异性的分析,惠州19-6油田恩平组油气藏具有“差异充注、上贫下富”的成藏模式:惠州26洼半深湖—深湖亚相烃源岩规模发育,且成熟度高、充注动力强,为惠州19-6构造提供了充足的油气来源;NW—SE走向的张扭型控带断裂控制了恩平组圈闭主体部位的形成,且其封堵能力好,有利于油气规模富集;密集发育的近EW走向伴生拉张型断裂的垂向输导能力好,可将文昌组烃源岩生成的油气有效运移至恩平组(图11);恩平组下段较上段充注更强,油气分布具有恩平组下段为油层连续发育而上段为油层水层共存的“上贫下富”特征(图3)。

文昌组油气藏则具有“旁生侧储、储层控富”的成藏特征:文昌组烃源岩生成的油气沿砂体侧向运移,在圈闭内相对高部位的有效储层内富集成藏。

流体包裹体均一温度测试及埋藏-热演化史模拟综合分析揭示,惠州19-6构造的恩平组和文昌组储层存在两期油气充注事件(图12),第1期发生于14.5~10.0 Ma,第2期自10 Ma持续至今。第1期原油主要来源于半深湖—深湖亚相烃源岩在主生油阶段(Ro为0.75%~1.00%)所生成的正常原油;第2期油气的成熟度相对较高(Ro>1.00%),以生成挥发油—凝析气为主。第2期高成熟油气对第1期油藏产生驱替改造作用,导致挥发油与凝析气藏在空间上呈差异分布,其分布格局受储层物性差异与构造活动双重控制。

图12惠州19-6油田原油充注期次

Fig.12 Crude oil charging periods of reservoirs in Huizhou 19-6 oilfield

5勘探意义及前景展望

惠州19-6油田的发现是珠江口盆地深层油气勘探的重大突破。作为中国海上亿吨级深层—超深层碎屑岩油田,该油田的发现可有效缓解惠州、西江油田群所面临的储采比低、采出程度高、含水率高等问题,推动油田群的可持续运行。同时,在浅层剩余潜力有限、勘探成效逐渐降低的勘探现状下,惠州19-6油田的发现也进一步证实了“富洼深层”勘探策略的可行性,展示出南海东部富烃洼陷的深层油气勘探具有巨大潜力和广阔前景。

惠州凹陷拥有惠州26洼、西江24洼和西江30洼3个已证实的富烃洼陷,以及多个潜在的富烃洼陷,其剩余地质资源量合计超过12×108t,围绕这些洼陷的深层油气勘探具有充足的物质基础。现阶段,除惠州26-6构造和惠州19-6构造在主区已开展钻探外,在两者的周缘及惠州19-6构造西区、北区仍有数量较多的大型圈闭群。在针对恩平组的勘探方面:惠州19-6油田的恩平组油层集中,且多层未钻遇油水界面,可进一步对构造低部位进行探索;在同样受NW—SE走向张扭断裂控带、控圈作用影响的惠州19-6构造西区和北区,主要由西江24洼供烃,其中,西区的成藏条件与已取得勘探突破的东区最为相似,是油田外围甩开勘探的有利目标。在针对文昌组的勘探方面,围绕古隆起侧翼的构造圈闭、构造-岩性圈闭和地层-岩性圈闭等多类型圈闭可寻找有效储层发育区,进行复式勘探。上述目标的总资源量约为1.5×108t,后续探索将有望进一步扩大惠州地区深层油气发现的储量规模。

目前,珠江口盆地深层油气勘探程度低,仍处于初期阶段。在惠州凹陷、陆丰凹陷、番禺凹陷、恩平凹陷等已证实的富烃凹陷内,古近系、古潜山等深层未钻圈闭数量多、规模大,以富烃洼陷深层圈闭群为主要勘探对象,借鉴惠州19-6油田在勘探突破中取得的有关储层改造、断裂差异控藏的认识,将实现更多深层大—中型油气田的突破。围绕富烃洼陷深层开展多层系立体勘探是珠江口盆地未来的重要勘探方向。

6结论

(1)惠州19-6油田作为中国海上亿吨级深层—超深层碎屑岩油田,其勘探发现进一步揭示了珠江口盆地深层是未来油气储量和产量增长的重要接替区,指明了富烃洼陷深层是实现大—中型油气田发现的重要领域。惠州凹陷深层勘探目前仍处于初期阶段,其未钻圈闭成群成带分布,对优选的有利目标进行整体评价,有望实现更多大—中型油气田突破。

(2)复合陆缘岩浆弧的结构差异控制了惠州凹陷内宽、深菱形地堑的形成和演化,优质烃源岩的规模发育为深层油气勘探夯实了物质基础;深部热液来源的富钾流体抑制高岭石沉淀,这一保渗机制新认识使得碎屑岩勘探的经济门槛不断向深层发展,拓展了勘探空间;张扭型断裂体系封堵-运移的差异性控制了油气的运聚及富集,可指导有利目标优选及钻探。

(3)惠州19-6油田的发现展示了中国近海高地温、强活动型复合陆缘盆地在深层—超深层的巨大勘探潜力,对具有相似构造背景的含油气盆地勘探具有重要的借鉴和启示意义。

第一作者及通信作者:徐长贵,男,1971年10月生,2007年获中国地质大学(北京)博士学位,现为中国海洋石油有限公司总地质师、教授级高级工程师,主要从事石油天然气地质综合研究及油气勘探管理工作。Email:xuchg@cnooc.com.cn

#作者介绍#

徐长贵，男，1971年10月生，教授级高级工程师，现任中国海洋石油集团有限公司首席科学家、中国海洋石油有限公司总地质师，长期致力于中国海域油气地质基础理论研究与工程实践，在海洋油气勘探理论技术方面取得了系统性、原创性成果，创新建立了伸展-走滑复合断裂带油气富集理论和南海深水深层油气富集理论，成果指导发现了全球最大的亿吨级变质岩潜山油田（渤中26-6）、南海最大深层亿吨级碎屑岩油田（惠州19-6）、中国深水深层亿吨级油田（开平11-4）、中国深水深层大型天然气田（宝岛21-1）、全球超深水超浅层千亿立方米气田（陵水36-1）等标志性油气田。获得国家科技进步奖一等奖1项、二等奖2项，入选国家创新领军人才、国家百千万人才，获李四光地质科学奖和全国劳动模范等荣誉称号，享受国务院政府特殊津贴。

引用本文

徐长贵,高阳东,刘军,彭光荣,刘培,刘道理,李洪博.珠江口盆地深层—超深层惠州19-6亿吨级油田发现及其意义[J].石油学报,2025,46(9):1647-1660,1719.

XU Changgui,GAO Yangdong,LIU Jun,PENG Guangrong,LIU Pei,LIU Daoli,LI Hongbo.Discovery of the billion-ton-scale Huizhou 19-6 oilfield in deep to ultra-deep reservoirs of the Pearl River Mouth Basin and its significance[J].Acta Petrolei Sinica,2025,46(9):1647-1660,1719.

转自：石油学报编辑部，转载的稿件版权归原作者和机构所有，如有侵权，请联系我们删除。