瓊東南盆地BD21井深水區天然氣勘探重大突破及意義

郭書生 廖高龍 梁 豪 彭志春 王世越

(中海石油（中國）有限公司湛江分公司)

0 引言

瓊東南盆地深水區油氣資源豐富[1-4]，是中國深水天然氣增儲上產的主力區，兼具經濟和戰略意義[5-7]。目前已在深水西區樂東—陵水凹陷黃流組和鶯歌海組發現了超千億立方米大氣田[8-10]，而在深水東區寶島—長昌凹陷卻一直未獲突破。前期勘探在寶島凹陷北部斷階帶寶島13 區和寶島19 區梅山組、陵水組及崖城組揭示多套氣層，發現多個含氣構造，但儲層埋深大、物性差，且深大斷裂溝通下部非烴類氣體，多數井鉆遇高含CO2儲層，深水東區寶島凹陷勘探方向不明確[11-12]。前人研究認為，位于深水東區的寶島凹陷具有較好的生烴潛力，具備形成大中型油氣藏的地質條件[13-17]，是南海西部萬億立方米大氣區戰略實施的重點領域。利用寶島地區三維地震資料，優選風險探井BD21井，2021 年該井成功鉆探，實現了深水油氣勘探的戰略轉移，對整個深水東區油氣勘探具有重大意義。本文通過系統分析深水東區BD21井的地質成藏條件，在此基礎上開展深水東區寶島凹陷北部斷階帶成藏特征分析，從而指導擴大深水東區的儲量規模，為帶動寶島凹陷北坡建產提供理論支撐。

1 區域地質背景

寶島凹陷北部斷階帶位于南海北部大陸架瓊東南盆地深水區東部，地處瓊東南盆地與珠江口盆地結合部，北接神狐隆起，西側與松濤凸起相連（圖1）。寶島凹陷自下而上主要發育了始新統崖城組陵水組三亞組梅山組黃流組鶯歌海組和樂東組（圖2），區域內發育多套優質烴源巖，地質成藏條件優越。

圖1 寶島凹陷構造位置圖Fig.1 Structural location of Baodao Sag

圖2 瓊東南盆地寶島凹陷地層綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of Baodao Sag in Qiongdongnan Basin

圖3 瓊東南盆地構造演化圖（剖面位置見圖1）Fig.3 Tectonic evolution profile of Qiongdongnan Basin (section location is in Fig.1)

2 寶島凹陷北部斷階帶成藏條件

2.1 近源成熟烴源供給

瓊東南盆地發育3 套潛在烴源巖，即始新統湖泊相泥巖、漸新統崖城組和陵水組海相泥巖及中新統三亞組和梅山組海相泥巖。寶島21 構造脊緊鄰已證實的成熟洼陷，周邊崖城組烴源巖生氣強度總體大于20×108m3/km2。寶島凹陷北部斷階帶發現的古近系天然氣為崖城組高成熟煤型氣[20-23]（圖4），δ13C1值為-40.6‰～-39.9‰，證實了該區油氣運移活躍;從松南—寶島凹陷崖城組生烴流線疊合生烴強度圖來看，BD21井緊鄰寶島凹陷北部生烴中心，為烴類運移的有利指向區（圖5）。寶島凹陷漸新統崖城組陸源海相烴源巖大部分TOC 高于1%，碳質泥巖TOC達2%;有機質類型以Ⅲ型為主，部分為Ⅱ2型，反映寶島凹陷崖城組烴源條件優越，具備近源成熟烴源供給，勘探潛力巨大。

圖4 寶島凹陷甲烷碳同位素與組分識別天然氣成因圖版Fig.4 Genetic identification chart of methane carbon isotopes and natural gas components in Baodao Sag

圖5 松南—寶島凹陷崖城組生烴流線疊合生烴強度圖Fig.5 Superimposed hydrocarbon generation streamline with hydrocarbon generation intensity of Yacheng Formation in Songnan-Baodao Sag

2.2 發育辮狀河三角洲前緣大型儲集體

寶島凹陷陵水組沉積早期為辮狀河三角洲沉積體系，物源供給充足[24-25]，通過巖心沉積特征、充填樣式結合區域沉積背景分析，主要目的層陵水組三段（陵三段）表現為由低位體系域過渡到高位體系域的沉積過程（圖6）。陵水組低位體系域沉積時期BD21井北部沉積邊界主要受12 號斷裂控制，剝蝕區范圍較大，并廣泛發育凹槽地貌，為大量物源的會聚和輸送提供了有利條件（圖6）。沿寶島凹陷北部斷階帶發育大量辮狀河三角洲沉積，BD21井所在位置距北部斷階帶有一定距離，為辮狀河三角洲前緣沉積，儲集體平面規模及縱向厚度大。隨著海平面逐步上升，海侵體系域和高位體系域沉積時期北部陸架被淹沒，大量物源被截留在陸架區，神狐隆起持續暴露剝蝕，12號斷裂強烈活動造成BD21井區地勢較低，來自神狐隆起的物源繼續向寶島21 構造推進，大量物源在該區卸載形成辮狀河三角洲前緣厚層砂體沉積（圖7）。BD21井陵三段厚度為415m，鉆揭砂體累計厚度為326.5m，單砂體厚度分布在2～38m，大部分單砂體厚度大于10m，且存在砂礫巖沉積，證明陵三段砂體具有相對近源沉積的特點。

圖6 BD21 構造陵三段低位體系域沉積時期古地貌圖Fig.6 Paleogeomorphic map of lowstand system tract of the 3rd member of Lingshui Formation in BD21 structure

圖7 BD21 構造陵三段海侵體系域+高位體系域沉積時期古地貌圖Fig.7 Paleogeomorphic map of transgressive system tract+highstand system tract of the 3rd member of Lingshui Formation in BD21 structure

2.3 油氣充注階段斷裂活動性弱

與區域構造運動相匹配，寶島凹陷北部斷階帶斷裂活動性由崖城組沉積期到梅山組沉積期逐漸減弱并趨于平穩。瓊東南盆地地處三大板塊交會處，基底斷裂發育，構造環境復雜，盆地內主要發育北東向、近東西向和北西向3 組斷裂，以北東向斷裂和近東西向斷裂為主，而北西向的斷裂使盆地的構造格局變得復雜化。其中，近東西向的12 號斷裂和12-1 號斷裂對寶島凹陷北部斷階帶影響最大，控制了該區油氣運移和聚集。斷裂活動性分析表明，崖城組沉積期12 號斷裂、12-1 號斷裂及F1 斷裂活動性強;陵水組沉積期12 號斷裂、12-1 號斷裂、F1 斷裂及F2 等斷裂活動性強，寶島21 構造旋轉翹傾，有利于圈閉形成;三亞組—梅山組沉積期各斷裂活動性逐漸減弱;黃流組沉積期至今僅12 號斷裂活動，其他斷裂停止活動（圖8）。結合北部斷階帶完鉆井包裹體分析（圖9），認為寶島凹陷北部斷階帶存在兩期油氣充注，分別對應三亞組—梅山組沉積期和樂東組沉積期，油氣充注階段斷裂活動性弱，為油氣保存提供了有利條件。

圖8 寶島凹陷北部斷階帶斷裂活動性分析柱狀圖Fig.8 Fault activity analysis histogram of the northern fault terrace zone in Baodao Sag

圖9 BD15井陵水組包裹體均一溫度分布直方圖Fig.9 Inclusion homogenization temperature distribution histogram of Lingshui Formation in Well BD15

2.4 儲層埋深小、物性好

寶島凹陷北部斷階帶陵三段辮狀河三角洲前緣規模較大，有利儲層位于三角洲水下分流河道砂體內，鉆探成果揭示BD21井陵三段巖石類型多樣，細砂巖、中砂巖、粗砂巖均有發育，局部含礫，泥巖呈灰色，砂巖為塊狀構造，撕裂狀泥巖呈定向排列（圖10）。儲層儲集空間類型以粒間溶孔和粒內溶孔為主，由于儲層埋深較小、壓實作用相對較弱，顆粒之間表現為點接觸和線接觸（圖11），大部分顆粒間孔隙得以保存。

圖10 BD21井陵三段儲層巖心照片Fig.10 Core photos of the 3rd member of Lingshui Formation in Well BD21

圖11 BD21井陵三段鏡下薄片特征Fig.11 Thin section characteristics of the 3rd member of Lingshui Formation in Well BD21

BD21井陵三段測井解釋孔隙度為10.0%～14.9%，平均孔隙度為11.5%;滲透率為1.3～12.5mD，平均滲透率為4.2mD（圖12），儲層呈中孔低滲特征。寶島凹陷北部斷階帶陵三段砂巖儲層演化具有“海底以下深埋、緩慢升溫”過程。首先，機械壓實減少了儲層孔隙，早期膠結作用進一步損失部分孔隙，而早期烴類充注產生的溶蝕作用在一定程度上改善了孔滲條件，最終形成中孔低滲儲層。鉆探揭示寶島13 區和寶島19 區存在晚期高溫CO2充注，形成的大量熱液礦物、碳酸鹽膠結物和黏土礦物堵塞喉道，降低儲層孔滲條件;而寶島21 區不存在CO2充注造成的減孔作用，使得該區陵三段儲層孔滲條件明顯優于寶島13 區和寶島19 區。

圖12 BD21井陵三段儲層孔滲分布直方圖Fig.12 Porosity and permeability distribution histogram of the 3rd member of Lingshui Formation in Well BD21

2.5 “斷裂+砂體”高效油氣輸導

寶島凹陷北部斷階帶輸導要素主要包括斷裂和骨架砂體兩類。深水東區斷裂比西區更為發育，且以伸展型斷裂體系為主，12 號斷裂控制了北部斷階帶的形成。崖城組成熟烴源巖生成的油氣沿12-1 號溝源斷裂進行縱向運移，斷裂在溝通成熟烴源巖的同時，向上導通了多個圈閉。油氣在向上運移過程中進一步細分為兩條通道[26-28]，大部分油氣沿12-1 號斷裂縱向運移到陵水組聚集成藏;部分油氣沿陵水組三角洲砂體進行橫向運移并聚集成藏（圖13）。寶島凹陷北部斷階帶陵水組油氣輸導整體具有“近源、斷—砂階梯型輸導、三角洲儲集、構造—巖性圈閉”配置的特征，運聚條件優越。

圖13 過BD21井油氣運移示意圖（剖面位置見圖1）Fig.13 Schematic diagram of hydrocarbon migration cross Well BD21 (section location is in Fig.1)

2.6 區域儲蓋組合穩定、圈閉保存條件良好

鉆探揭示松南—寶島凹陷蓋層發育，其中穩定分布的蓋層有三亞組—梅山組厚層泥巖、黃流組—鶯歌海組厚層泥巖和樂東組厚層泥巖[29-30]（圖2），泥巖單層厚度最大在200m 以上，總厚度超過1000m（圖14）。寶島凹陷古近紀以來為發展型盆地，沉積環境由分隔陸盆逐漸過渡到局限海盆和開闊海盆，水體逐漸加深，水域逐漸擴大，形成了梅山組廣泛分布的區域性蓋層。寶島凹陷陵三段發育北西向和北東向的多支扇體沉積，神狐隆起區物源受12 號斷裂控制，在寶島凹陷陵三段卸載形成三角洲前緣厚層砂體沉積，與上覆厚層淺海—半深海相泥巖形成優質儲蓋組合。該區域性儲蓋組合覆蓋了陵水組—三亞組—梅山組油氣成藏系統內油氣源—運移—聚集成藏的整個空間范圍，構成了油氣運移輸導層的閉合環，保證油氣在流體勢梯度控制下沿輸導體系進行封閉條件下的運移和聚集。

圖14 深水東區區域性泥巖蓋層厚度圖Fig.14 Thickness map of regional mudstone cap rock in the eastern deep-water area

3 勘探啟示

3.1 寶島凹陷北部斷階帶成藏地質條件優越

寶島凹陷北部斷階帶為崖城組成熟烴源巖生成的油氣的有利運移指向區，構造運動、斷裂活動性與供烴時機匹配，辮狀河三角洲前緣儲集體與溝源斷裂形成垂向+短側向高效油氣輸導體系，上覆多套區域蓋層與各成藏要素匹配形成優越成藏條件。瓊東南盆地深水東區前期鉆井主要位于寶島凹陷北部斷階帶西段和神狐隆起。位于神狐隆起的BD15井MDT 測試CO2含量為97%，證實寶島凹陷北部12 號斷裂溝通下部幔源無機成因CO2，造成12 號斷裂以北的神狐隆起普遍存在幔源CO2充注風險。北部斷階帶西段寶島13 圈閉和寶島19 圈閉構造位置相對較低，陵三段埋深在4000m 以上，儲層物性相對較差，且圈閉類型為受復雜斷層切割的斷塊圈閉，油氣保存條件欠佳，使得北部斷階帶西段含油氣性整體較差。另一方面，北部斷階帶西段2-1 號斷裂與北部12 號斷裂直接相連，從BD19井等6 口井測試情況來看，其中5 口井測試CO2含量均高于50%，表明北部斷階帶西段CO2充注風險較高。而BD21井位于寶島凹陷北部12-1 號斷裂和12 號斷裂夾持的北部斷階帶，構造位置相對較高，儲層埋深較小，物性相對較好。流體充注方面，一方面12-1 號斷裂作為溝源斷裂為圈閉提供充足的油氣供給，另一方面北部斷階帶位于12 號斷裂下盤，受12 號斷裂CO2運移影響較小，鉆探印證了寶島21 區為更有利的油氣充注區域。

3.2 明確了寶島凹陷北部斷階帶為有利勘探目標區

前期勘探證實，凹陷斷階帶及斜坡帶已發現大量規模油氣藏[31-34]，寶島凹陷北部斷階帶成藏地質條件優越，為有利勘探區帶。寶島凹陷發育崖城組海岸平原煤系烴源巖和淺海烴源巖，烴源巖厚度大，生烴能力強。北部斷階帶東段陵三段沉積時期主要受12號斷裂控制，廣泛發育剝蝕區，沖蝕凹槽內剝蝕物聚集，為沉積物的匯集卸載提供了條件，儲集性能良好的辮狀河三角洲前緣儲集體與上部廣泛發育的厚層淺海相泥巖形成優質儲蓋組合。12 號斷裂旋轉翹傾形成構造—巖性復合圈閉，儲層與溝源斷裂形成垂向+短側向的高效輸導體系。在此基礎上建立了北部斷階帶東段成藏模式，即煤系和淺海烴源供烴、斷裂—砂體垂向+短側向輸導、大型三角洲前緣儲集體聚集成藏。因此，后續深水東區勘探方向將繼續尋找近凹斷階帶大型儲集體，勘探部署以陵三段為重點層系，同時兼顧其他層系。

4 結論

（1）BD21井實現了中國南海在瓊東南盆地深水東區首次重大勘探突破，打破了寶島—長昌凹陷的成藏認識制約，實現了深水油氣勘探的戰略轉移，對擴大寶島凹陷儲量規模、盤活北部斷階帶具有引領意義。

（2）BD21井鉆探證實寶島凹陷北部斷階帶發育古近系陵三段辮狀河三角洲沉積砂體，緊鄰下伏崖城組烴源巖，具有典型的近源成藏特征;構造演化與供烴時機匹配，儲層與溝源斷裂形成垂向+短側向高效輸導體系，與上覆梅山組區域蓋層協同形成大型構造—巖性圈閉背景，成藏地質條件優越。

（3）BD21井的突破證實深水東區寶島凹陷北部斷階帶為有利的勘探目標區，陵水組新增天然氣探明+控制地質儲量（250～280）×108m3，潛在資源量為1587×108m3。后續勘探將繼續圍繞深水東區尋找近凹斷階帶大型儲集體，推動瓊東南盆地深水區天然氣增儲上產。