珠江口盆地恩平凹陷斷裂控藏研究

吳哲，吳婷婷，王文勇

張忠濤，許新明，于水明 中海石油(中國)有限公司深圳分公司研究院，廣東 深圳 518054

珠江口盆地的勘探實踐表明，斷裂的類型、組合樣式、活動期次、活動強度、封堵性能等特征是影響油氣成藏的關鍵因素[1～6]。2015年之前，珠江口盆地恩平凹陷的油氣發現和研究成果主要集中在南部斷裂構造帶[7，8]，恩平凹陷中淺層油氣成藏受斷裂活動特征控制[7～11]，主要表現為斷裂控烴、控運、控圈3個方面。但是，關于恩平凹陷的斷裂控藏研究多為定性判斷，缺乏定量分析，尚未總結形成恩平凹陷不同構造帶的油氣成藏規律和成藏模式。近年來，隨著恩平凹陷在北部斷階帶、中央洼陷帶的深入勘探，取得了大量新資料，亟需重新整體認識恩平凹陷油氣成藏的主控因素及成藏規律。為此，筆者通過系統劃分恩平凹陷不同類型斷裂，定量分析已鉆井控圈/控運斷裂與油氣成藏的關系，探索恩平凹陷不同構造單元的斷裂控藏規律，應用于未鉆圈閉的評價中，并提出了恩平凹陷的勘探潛力方向。

1 地質背景

恩平凹陷位于珠江口盆地珠一坳陷最西端，面積約5000km2，總體呈北東走向(見圖1)，包含恩平17洼、恩平18洼和恩平12洼共3個次洼。已發現的油氣主要來自恩平17洼文昌組中深湖相烴源巖，以珠江組、韓江組下段為主要儲層，具有18.5、17.8、17、16Ma時期沉積的4套區域泥巖蓋層[7，8]。恩平凹陷以斷裂-披覆背斜復合型圈閉和斷裂型圈閉為主，油氣初次運移受文昌組烴源巖地層產狀控制，通過不整合面、砂體、構造脊和斷裂體系組成的“復合疏導體系”疏導油氣，聚集成藏，10Ma以來的東沙運動時期是主要的關鍵成藏期[7，8，10]。恩平凹陷是已被勘探實踐證實的富生烴凹陷，已發現A1、A2、A3、A6、A7、A8、A16、A21等多個油氣田，分布于南部緩坡帶和北部斷階帶上，油氣成藏特征明顯受斷裂活動控制。

2 斷裂類型及活動特征

2.1 不同類型斷裂發育特征

2.2 斷裂活動特征

利用斷裂活動速率指標可以表征斷裂活動特征。通過計算恩平凹陷18口井的控圈/控運斷裂活動速率，可將斷裂活動分為4個階段。

恩平凹陷斷裂活動特征反映出裂后階段的斷裂活動強度不如裂陷期劇烈，裂后晚期新生的斷裂較少，大部分斷裂是繼承性發育。計算結果還揭示了恩平凹陷不同構造帶的斷裂活動特征差別，北部斷階帶和南部緩坡帶同時存在長期活動和晚期活動斷裂，而中央洼陷帶僅有晚期活動斷裂，且北部斷階帶和南部緩坡帶活動強度明顯大于中央洼陷帶(見圖4)。

3 恩平凹陷斷裂控藏規律

3.1 恩平凹陷中淺層油氣成藏的關鍵

恩平凹陷新近系沒有生烴潛力，斷裂體系是溝通古近系烴源巖和淺部有效圈閉的關鍵。只有當油氣大規模生排烴時間、斷裂活動時間與圈閉形成時間有效匹配時，才有利于中淺層油氣規模成藏。以往研究均是參考珠江口盆地珠一坳陷的勘探經驗，將10～5Ma(粵海期)作為恩平凹陷油氣成藏的關鍵時間[7～10]。實際上，通過對恩平凹陷已發現油氣田的21個樣品的油氣充注時間數據(應用流體包裹體方法和自生伊利石Ar-Ar定年法確定)進行統計，發現恩平凹陷以5Ma-現今的單期油氣充注為主，約占所有樣品的90%。結合近期對珠江口盆地珠一坳陷油氣成藏規律的新認識[12]，新近系油氣藏的成藏關鍵時間并不固定，從陸豐凹陷向惠州凹陷、恩平凹陷油氣主充注期存在從東往西逐漸變晚的趨勢。該油氣成藏時間趨勢與珠江口盆地新構造運動時期東沙地區從東向西逐漸隆升的過程相一致。5Ma是東沙隆起構造活動最強烈的階段，恩平凹陷處于珠一坳陷最西端，受東沙隆起過程的影響最晚。為此，筆者提出5Ma以來的斷裂活動強度與油氣充注過程相匹配，是恩平凹陷中淺層形成規模油氣藏的關鍵，該認識與強調上新世-至今的新構造運動控制中國近海新生代盆地油氣成藏的觀點相一致[13]。

3.2 恩平凹陷斷裂的封堵性能

已發現的恩平凹陷油氣藏主要為斷圈，需要從巖性對接封堵、泥巖涂抹封堵和應力封堵角度綜合分析斷裂側向封堵性能與油氣成藏的關系[15]。巖性對接封堵的評價相對簡單，利用Allan圖可以進行有效分析[16]。泥巖涂抹封堵性能的評價可以基于恩平凹陷6口井(A1井、A2井、A3井、A6井、A7井、A16井)的47個斷裂圈閉油層數據，計算出相對應的斷裂泥比率SGR(累積泥巖厚度與垂直斷距比值)[16]，建立SGR封堵性能評價圖版(見圖7)。計算結果表明，恩平凹陷SGR臨界值約為0.32，埋深3000m以內的SGR臨界值具有先變小后逐漸變大的特點，轉折位置大約為1700～1800m。實際上，不同類型烴類對SGR的要求不同，輕質油需要較高的SGR，低SGR可以封堵一定規模的稠油[16]。以A7油氣田為例，雖然控圈斷裂SGR低于0.32，但是封堵原油類型為稠油，地面原油密度達0.958t/m3。

恩平凹陷主要發育NE、EW、NW、NWW向4組斷裂，可以簡單依據不同走向斷裂與構造應力方向之間的夾角關系分析斷裂應力封堵性能。珠江口盆地現今構造應力場最大水平主應力方向為NWW向，并伴有NEE向右旋走滑作用[17]。一般來講，隨著斷裂走向偏離最大水平應力場方向的角度增加，斷裂的開啟程度逐漸降低，即平行于最大水平應力方向的NWW向張性斷裂的開啟程度最高，有利于油氣運移；近EW向斷裂相對于NE向斷裂具有較高的開啟程度，并且EW向右行左階雁列式斷裂帶具有張扭性質，有利于油氣封堵；NE向斷裂基本垂直于最大水平應力場方向，斷裂總體處于壓性狀態，不利于油氣運移，而利于油氣封堵。因此，恩平凹陷斷裂封堵性能好壞的關系是：NE向斷裂>EW向斷裂>NWW向斷裂。該認識與研究區已發現的油氣藏規模相一致：NWW向斷裂控制的油氣藏規模較小，如A1、A2、A3等油氣田，探明儲量規模都小于1000×104m3；而EW向雁列式斷裂帶控制的A6、A7、A21等油氣田，以及NE向斷裂起封堵作用控制的A16油氣田，探明儲量規模均大于1000×104m3。總的來說，在分析斷裂封堵性能時，不應只考慮單一封堵因素，要綜合考慮斷裂性質和走向、應力場方向、巖性對接、泥巖涂抹、烴類性質等因素的整體影響。

3.3 弧形斷裂對北部斷階帶油氣成藏的控制模式

恩平凹陷北部斷階帶位于凹陷陡坡帶一側，2015年之前鉆探了A22井、A23井、A24井等多口失利井。2015年成功鉆探A16油氣田后，逐漸認識到弧形斷裂F3和F4控制了北部斷階帶的油氣運移、聚集，即恩平17洼文昌組中深湖相烴源巖生成的油氣，在“超壓+不整合面+砂體+斷裂”復合疏導體系的作用下，沿著F3和F4弧形斷裂走向向北側運移，在弧形斷裂的遠端聚集成藏，上述認識促進了A21油氣田的發現。

針對弧形斷裂F3和F4的形成機制存在爭議。以往認為在理想伸展作用下，形成正交于最小主應力方向的線性斷裂，而弧形斷裂的形成機制有多種，包括應力方向轉變的多期伸展、先存薄弱帶的再活動、活動基底引起的應力場偏轉等[18,19]。通過F3和F4斷裂活動性能的精細刻畫，依據弧形斷裂形成時間、斷裂切割關系、斷裂分布特征，并結合區域構造演化背景，筆者認為F3和F4斷裂形成于文昌期末-恩平期，是由于伸展應力方向由NW向轉變為NS向[11]，并伴有中生代先存逆沖斷裂誘發作用的影響而形成的弧形斷裂。

筆者進一步分析油氣沿斷裂走向的運移特征，發現在油源斷裂與烴源巖側向接觸的情況下，油氣沿油源斷裂走向的上升盤疏導效率優于下降盤，進而建立了恩平凹陷北部斷階帶弧形斷裂控制油氣成藏的模式(見圖8)。基于對斷裂帶內部結構特征的認識，認為形成該現象的原因主要是：與烴源巖接觸的F3、F4斷裂部位為末端位置，其內部結構不發育，下降盤油氣容易穿透斷裂面直接向上升盤高位砂體運移；斷裂上升盤誘導裂縫發育較少，更容易形成反向遮擋，保障油氣沿著斷裂面走向向北側運移；下降盤存在地層起伏的影響，并且誘導裂縫發育，不利于油氣沿斷裂走向順暢運移。依據上述認識，可以解釋弧形斷裂下降盤A20井的失利原因。實際上，珠江口盆地存在多個類似實例佐證該認識，如PY4洼洼陷內部某斷裂系與烴源巖成側向接觸關系，在斷裂系上升盤鉆探的2口井發現油氣規模富集，而下降盤鉆探均失利。

在確定北部斷階帶是有利勘探區帶后，對未鉆圈閉進行鉆前風險評估。以北部斷階帶E10目標為例，計算發現該目標控圈斷裂5Ma以來最大活動速率為3.7m/Ma，平均活動速率只有2.2m/Ma，小于5.6m/Ma的活動性能臨界值；并且斷裂面SGR封堵性能數據大范圍小于臨界值0.32，所以鉆前提示E10目標存在控圈斷裂垂向疏導能力不足和封堵性能不佳的風險，最終的鉆探結果也證實了該認識。

從不同類型斷裂與油氣成藏的關系來看，占比較大的深淺溝通斷裂有利于淺層成藏，占比較小的中部斷裂、中淺部斷裂和淺部斷裂主要對油氣成藏起調節作用；而占比最大的深部斷裂和中深部斷裂有利于古近系成藏，在恩平凹陷新近系目標越來越少的勘探現狀下，古近系深層勘探潛力巨大，因此深層古近系斷裂圈閉是未來重點勘探的方向。

4 結論

1)恩平凹陷的斷裂系統主要為6種類型：深部斷裂、中深部斷裂、中部斷裂、中淺部斷裂、淺部斷裂和深淺溝通斷裂，其中深部斷裂和深淺溝通斷裂最為發育。斷裂活動主要經歷了4個演化階段。5Ma以來的斷裂活動強度是恩平凹陷中淺層油氣成藏的關鍵。

2)SGR封堵臨界值大約為0.32。中央洼陷帶缺乏“中轉站”模式，不利于油氣規模富集。弧形斷裂控制北部斷階帶的油氣成藏，且當油氣沿斷裂走向運移時，上升盤疏導油氣效率大于下降盤。深層古近系斷裂圈閉是未來的勘探潛力方向。