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Journal of Tropical Oceanography >

2024 , Vol. 43 >Issue 5: 93 - 105

DOI: https://doi.org/10.11978/2023140

Marine Geology

Structural-sedimentary characteristics and oil and gas exploration potential of Yabei sag of the Qiongdongnan Basin

  • SONG Ruiyou ,
  • MA Guangke ,
  • HE Xiaohu ,
  • WAN Yang ,
  • HE Liwen
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  • CNOOC China Limited, Hainan Branch, Haikou 570312, China
SONG Ruiyou. email:

Received date: 2023-09-28

  Revised date: 2023-11-22

  Online published: 2023-11-27

Supported by

Major National Research and Development Project(KJGG2022-0404)

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Abstract

The Yabei sag is a marginal sag in the northwest margin of the Qiongdongnan Basin in the South China Sea. The Yabei sag has a long exploration history, but restricted by factors such as seismic data, the exploration degree is low, there is no commercial discovery in drillings, and the implementation degree of hydrocarbon source conditions is low. In order to implement the oil and gas geological conditions of Yabei sag and promote the exploration process, using the newly acquired high-quality three-dimensional seismic data, combined with the drilled wells, analogically analyzed the seismic facies of source rocks in adjacent basins, clarified the fault, structure, sedimentary characteristics and source rock distribution in the Yabei sag, and analyzed its genetic mechanism according to the regional geological stress background. The hydrocarbon accumulation conditions and exploration deployment direction in the Yabei sag were discussed. The results show that Yabei sag is controlled by No. 5 fault. The sag is characterized by structural sedimentation of the North Fault and South overtopping. It is vertically faulted in the lower part and downwarped in the upper part. The Neogene strata are inclined to the South and few faults are developed in the basin. The Eocene middle deep lacustrine source rocks are mainly developed in the Yacheng 9 subsag, and the coal measure source rocks of the Yacheng formation are developed in the southeast of the sag. Finally, it is considered that the hydrocarbon source in the Yabei sag has the characteristics of "oil in the West and gas in the East". The western and southwest slopes of the sag and the steep slope Paleogene traps near the Yacheng9 subsag are the direction of oil exploration; however, the natural gas exploration prospect of the concave uplift and surrounding traps in the southeast of the depression is good.

Key words： oil and gas exploration potential; fracture characteristics; diapir; Yabei sag; Qiongdongnan Basin

Cite this article

SONG Ruiyou , MA Guangke , HE Xiaohu , WAN Yang , HE Liwen . Structural-sedimentary characteristics and oil and gas exploration potential of Yabei sag of the Qiongdongnan Basin[J]. Journal of Tropical Oceanography, 2024 , 43(5) : 93 -105 . DOI: 10.11978/2023140

崖北凹陷地处南海琼东南盆地的西北边缘, 历经40余年的油气勘探历程。张功成等(2012)通过对已钻遇煤层和地震相的分析, 认为崖北凹陷崖城组源岩的煤系地层主要发育在凹陷南部缓坡带辫状河三角洲和潮坪环境、炭质泥岩发育在深洼槽的潟湖环境; 张义娜等(2013)认为崖北凹陷崖城组经历了完整的海平面变化旋回, 沉积中心和聚煤作用从凹陷中心往边缘迁移, 缓坡带潮坪发育、大面积成煤; 吴玉坤等(2013)通过地质背景、古生物、水动力条件、古地形等综合分析, 认为崖北凹陷潮坪主要发育在南部和东南部缓坡带; 印斌浩等(2016)分析了崖北凹陷的结构和断裂发育特征, 提出凹陷南部、东南部煤系源岩与圈闭匹配好; 成晨等(2017)研究了崖北凹陷煤系源岩的沉积环境、古气候和海平面等, 认为崖北凹陷煤系源岩有扇三角洲平原河道间的泥炭沼泽环境中水体还原性主导、潮坪潮上潮间带泥炭沼泽环境中高生物生产率为主导因素两种发育模式。这些成果都认为崖北凹陷崖城组煤系源岩勘探潜力大, 但成果都只是对崖城组源岩层偏定性的沉积模式推测, 少有人落实始新统源岩, 崖北凹陷的钻井无商业发现。要推动该区的油气勘探进展仍需要对整个凹陷的构造沉积特征和所有源岩层进行定量刻画研究。
2019年最新采集的崖北凹陷主体部位2332km2的三维地震于2020年7月出站, 用新采集的高品质三维地震资料, 结合已钻井资料, 类比分析相邻盆地烃源岩地震相, 对崖北凹陷进行了整体评价研究, 厘清了崖北凹陷的断裂、构造、沉积特征和烃源岩的分布特征, 并依据区域地质应力背景, 讨论了其成因机制及油气地质意义, 以期能对崖北凹陷下一步的勘探部署提供依据。

1 区域地质概况及崖北凹陷油气勘探形势

琼东南盆地位于海南岛东南海域, 总面积8.5万km2,整体上呈北东向展布。琼东南盆地北靠海南隆起, 南接永乐隆起, 东北为神狐隆起, 东南通西沙海槽, 西邻莺歌海盆地, 在1983年以前琼东南盆地曾属于莺歌海盆地, 后以红河断裂海上延伸段——1号断裂为界划分为两个盆地, 以西为莺歌海盆地, 以东为琼东南盆地。琼东南盆地处在欧亚、印澳、太平洋三大板块的交汇处, 盆地的形成演化受南海扩张和红河断裂走滑双重应力作用影响, 是在前第三系基底上发育的新生代陆缘拉张盆地。琼东南盆地东宽西窄, 盆地东西部在内部断裂和凹陷分布方面表现出明显的构造差异(张佳星 等, 2018)。东部通过西沙海槽与南海西北次海盆相连主要受南海扩张伸展影响, 东部凹陷呈近东西向展布, 与莫霍面隆起走向一致, 有火山突破到海底; 盆地西部凹陷北东向展布, 受红河断裂走滑和南海扩张双重作用(王真真 等, 2021), 受力复杂。
琼东南盆地“下断上拗、南北分带、东西分块”, 具有教科书式隆洼相间的地堑地垒系。平面上自北向南分为三坳两隆(图1), 崖北凹陷处于北部坳陷带的最西缘。纵向上琼东南盆地具下断上拗双层结构, 古近系断裂大量发育, 断裂控沉积、多沉积中心, 形成多个半地堑凹陷和凸起, 沉积演化机制主要与板块活动南海扩张有关, 盆地伸展导致控沉积断裂形成; 新近系断层不发育, 断裂活动速率小、强度减弱, 凹陷沉积速率加快, 转变为重力、热演化控制的沉降机制, 以拗陷为主, 单沉积中心, 沉积中心西移, 或与红河断裂走滑活动有关。盆地从下往上沉积环境由始新统湖相沉积向渐新统和新近系海相沉积过渡(邵磊 等, 2010), 沉积地层包括始新统岭头组、渐新统崖城组和陵水组、中新统三亚组、梅山组和黄流组、上新统莺歌海组以及第四系更新统乐东组。2022年在松西凹陷钻遇了始新统中深湖相油页岩, 孢粉鉴定油页岩有始新世标志化石, 有机质类型为Ⅰ~Ⅱ1型, 富含4-甲基甾烷, 同位素和生物标志化合物特征与北部坳陷带已钻原油类似, 所钻遇油页岩刚进入成熟阶段, 至此盆地新生代地层全被钻揭, 盆地发育中深湖相、海陆过渡相、陆源海相三套烃源和多套储盖组合。
图1 琼东南盆地构造区划 (a)及充填序列 (b)

不同颜色的文字表示不同类型次级构造单元。F1为1号断裂, F5为5号断裂

Fig. 1 Tectonic outline and sequence filling succession in the Qiongdongnan Basin

琼东南盆地崖北凹陷面积3350km2, 截止到2021年底已钻5口油气探井, 目前已被三维地震全覆盖(图2)。从1979年采集第一批二维地震资料以来, 崖北凹陷已被勘探研究40余年, 但以合作为主, 据不完全统计, 崖北凹陷曾跟ARCO (美国阿科)、HUSKY (加拿大哈斯基)、KUFPEC (科威特科佩克)、BG (英国天然气集团)、ENI (意大利埃尼)等公司合作过, 崖北凹陷5口钻井中4口由外方钻探, 覆盖凹陷的5块三维地震资料中4块是合作采集。多次与外方合作, 但崖北凹陷未获实质性突破, 勘探停滞不前。崖北凹陷探井多打在凹陷的盆缘高部位, 揭示了崖城组烃源岩, 但未钻遇始新统源岩, 受限于年代老且测线稀疏的二维地震资料, 钻前圈闭落实程度低, 用新采集的三维地震资料落实发现已钻5口井中有3口井打在目的层圈闭外。2019年采集的凹陷腹地主体部位2332km2的三维地震是崖北凹陷自营采集的唯一一块三维地震资料, 但正是这块三维拼接了另外4块三维实现了崖北凹陷的三维资料全覆盖, 结束了崖北凹陷40多年以稀疏的二维老资料为主的油气勘探研究局面, 使崖北凹陷的资料条件得到了很大改善, 用该三维类比邻区松西凹陷已钻始新统源岩的地震相特征, 落实了崖北凹陷源岩范围。
图2 崖北凹陷井震资料情况

研究区位置见图1中Z1。紫红色细实线区域为2019年三维, 深蓝色细实线区域为2014年三维, 浅蓝色细实线区域为2017年三维, 橙色细实线区域为2012年三维, 深绿色细实线区域为2015年三维, 浅绿色细实线区域为2010年三维。F1为1号断裂, F5为5号断裂

Fig. 2 Well and seismic data of the Yabei sag.

See Fig.1 for the location of Zone Z1

崖北凹陷虽只有年份较久的5口探井, 但多口井钻遇油气, 具有“油气共生”特点, 展现良好油气勘探前景。1983年初钻探的Y82井是琼东南盆地钻探的第一口合作井, 多层油气显示, 运移迹象活跃, 罐头顶气见典型湿气, 崖城组钻遇海陆过渡相煤层烃源岩, 失利原因是圈闭失效; 1984年钻探的Y141井在三亚组二段见3.9m油层, 钻后评价圈闭规模小, 无商业价值, 主要目的层陵水组井点在圈闭外; 1984年底到1985年初钻探的Y81井多层段荧光显示, 见油斑、油迹显示, 运移活跃, 但主要目的层井点在圈闭外; 1992年自营钻探的Y74井在三亚组一段见1.5m气层, 为南部崖南凹陷运移而来(三亚组区域南倾), 自圈气藏规模小, 主要目的层陵水组井点在圈闭外, 基底附近见油质沥青; 2011年钻探的Y51井是一口干井, 全井段无明显气测异常, 未见荧光显示, 但包裹体证实有油气运移史, 只是沟源断裂不发育, 烃源条件与运移是其主要失利原因。

2 崖北凹陷构造沉积特征

经三维地震资料区域构造解释落实, 用解释成果分析研究崖北凹陷构造特征。崖北凹陷平面上整体呈东西展布, 东西长140km, 南北宽50km, 西区狭窄, 为受南部崖城凸起限制的典型半地堑, 东区宽阔, 陵水低凸起基底隆升弱, 东区沉积范围、厚度大于西区 (图3)。受5号断裂控制, 崖北凹陷“北断南超、西窄东宽、下断上拗”, 是以第三系沉积为主的新生代凹陷(孙珍 等, 2005)。古近系断陷特征明显, 构造发育, 5号断裂持续活动, 控制古近系沉积, 具有同生断裂特点; 新近系为单斜形态, 地层区域南倾, 构造圈闭不发育。
图3 崖北凹陷基底构造图

研究区位置见图1中Z1。F5为5号断裂。钻井符号空心为干井, 实心为显示井或油气层井

Fig. 3 Basement structure map of the Yabei sag.

See Fig.1 for the location of Zone Z1

2.1 断裂发育特征

崖北凹陷整体结构是东西向断层控古近系的北断南超的箕状断陷, 凹陷古近纪断裂较为发育, 断裂活动是崖北凹陷形成演化的主导因素, 它们控制着凹陷的构造格局、圈闭发育和沉积作用, 凹陷内主要发育NW、NE、EW 3个展布方向的断裂, 凹陷内西区断裂密集而东区断裂稀疏(图4)。研究表明, 崖城组时期断裂活动最为强烈, 小断层的数量明显增加; 陵水组沉积时期断裂活动明显减弱, 凹陷内主干断层长度减小或停止活动(如Fx断层), 小断层数量明显减少; 除控凹断裂外, 多数断层在三亚组之后停止活动。凹陷内主要断裂包括边界断层F5和控沉积的F5-1、Fx断层等, 其中F5断层贯穿全区, F5-1系列断层主要发育在凹陷西部, Fx断层主要发育在凹陷中、东部结合部位, 除了Fx断层外, 凹陷内较大的断层基本分布于F5-1断层带上。
图4 崖北凹陷断裂平面分布图

研究区位置见图1中Z1

Fig. 4 Distribution map of faults in the Yabei sag.

See Fig.1 for the location of Zone Z1

崖北凹陷地处莺歌海与琼东南盆地结合部构造转换带上, 受两大盆地断裂系统的影响, 沉积演化复杂。凹陷北侧5号断裂及分支断裂的分段式活动整体上控制了崖北凹陷的沉积。5号断裂分别以F5-1及Fx搭接处为界分为西、中、东3段(图4), 西段为NW向, 中段为近EW向, 东段为NE向(谢文彦 等, 2007)。5号断裂西端一直延伸至莺歌海盆地的莺东斜坡, 西端的NW向段受到了与其相邻的莺歌海盆地NW向的1号走滑断层左行旋转力的影响, 与南侧NW向断裂群共同呈现出1号断裂向东南撒开的性质, 在崖北凹陷以西, 与莺东斜坡接触的NNE段5号断层断距小, 不控制沉积; 在崖北凹陷西区, 5号断层NW向的西段控制沉积, 但其派生的5-1号断层对沉积的控制更明显, 使得崖北凹陷西区形成复式半地堑结构, 两断层之间的二台阶上发育断背斜、断鼻构造(图5); 5号断层近EW向的中段控制古近系沉积, 箕状断陷特征最为明显, 与Fx断层一起控制半地堑崖城9洼的沉积, 是崖北凹陷的沉降中心; 在凹陷东区, 5号断层NE向的东段控制凹陷古近系沉积, 主要为晚渐新世的陵水组沉积, 同时产生断鼻和牵引构造。
图5 崖北凹陷西区地震剖面

测线位置见图1中L1。图中黑色方框区域为断背斜和断鼻构造发育区

Fig. 5 Seismic profile through the western area of the Yabei sag.

See Fig.1 for the location of line L1

2.2 构造沉积演化

崖北凹陷构造成因上主要受盆地西部边界断层1号断层左旋走滑作用和古南海向南俯冲拖拽产生的伸展效应影响, 受拉张、走滑双重作用的边界断层5号断裂长期活动控制凹陷构造沉积演化。5号断裂在断陷期表现出早期分段、后期连接拼合的特征。始新世, F5断层开始活动形成了最初的盆地, 沉积范围局限、厚度小, 地层呈东西走向的条带状展布, 主要分布于凹陷中、西部地区, 边界断层走向以NW或NWW向为主。在早渐新世崖城组沉积期, F5活动速率增大, 盆地沉积了较厚的崖城组, 凹陷东部Fx断层以东开始活动, 沉积范围扩大。陵水组三段沉积期, F5-1断层系开始强烈活动并控制了局部沉积作用, 同时在凹陷西部形成旋转断块凹陷结构, 陵水组中晚期断层活动速率明显减小, F5断层沿走向活动差异性减小、分段性减弱, 凹陷沿走向趋于统一并逐渐形成了统一的盆地, 统一的沉降中心在边界断层中央附近, 后期凹陷整体沉降加大, 沉降中心向东南迁移, 海水自东南侵入, 形成海相沉积环境。
崖北凹陷也具有与琼东南盆地同样典型的“下断上坳”双层结构, 其下构造层包括古近系始新统岭头组和渐新统崖城组、陵水组, 其中始新统发育陆相湖泊沉积, 渐新统崖城组发育海陆过渡相含煤沉积, 陵水组发育滨浅海相沉积; 上构造层包括新近系中新统三亚组、梅山组、黄流组和上新统莺歌海组及第四系更新统乐东组, 基本为持续性的海相沉积(李绪宣 等, 2006)。崖北凹陷上下构造层的地层产状明显不同(图6), 下构造层的地层具相对近源的裂陷特征, 断层对沉积的控制作用显著, 沉降中心偏于断层一侧, 楔形特征明显; 上构造层的地层具相对远源的坳陷特征, 地层较缓且整体南倾, 总体呈北高南低之势。断陷期古近系始新统及下渐新统崖城组在全区不均匀分布, 表现为受边界断层控制的半地堑, 充填着一套总体北厚南薄楔形沉积地层。崖城组沉积时期, 盆地虽继承了始新世时期“多凹多隆”的特征, 但各凹陷的连通性有所增强。上渐新统陵水组主要为断陷晚期产物, 整体仍具有北厚南薄的特点, 但地层厚度不完全受控于边界断层, 各控凹断裂表现出一定的热沉降特征, 在剖面上显示为沉积厚度最大处已由断层活动一侧向凹陷内部转移。新近系三亚组、梅山组和黄流组为热沉降期, 此时凹陷内断裂活动基本停止, 多凹多隆的古地理背景消失; 莺歌海组至第四系为加速沉降期(新构造运动期), 盆地沉积物沉积速率较以前有较大增加, 表现为大规模的向海推进的陆架陆坡体系。
图6 崖北凹陷构造演化剖面(a、c、e、g)和对应模式图(b、d、f、h)

测线位置见图1中L2。图中黑色虚线表示未沉积地层残洼位置, 黑色实线表示地层边界

Fig. 6 Structural evolution profile of the Yabei sag.

See Fig.1 for the location of line L2

2.3 烃源岩发育特征

崖北凹陷构造控沉积、沉积控烃源, 受5号断裂及其分支断裂控制, 崖北凹陷整体呈北断南超的构造格局, 主要发育始新统和渐新统两套烃源, 具有陡坡富砂、缓坡富泥特点。始新统湖相烃源岩生油为主, 崖城组陆源海相烃源岩生气为主。5号断裂的陡坡带靠近海南隆起大物源, 不同断层段的连接点是下盘碎屑进入凹陷的通道, 可以形成各种扇体如扇三角洲、水下扇或冲积扇等, 断裂转换处的构造转换带为大物源注入点(图7), 使得多数洼陷是沉砂池, Y82井及松西西洼的S316井已证实钻遇的始新统地层物性偏粗, 落实烃源岩需优选远离物源注入点的次洼及内源型小洼。中生代先存深部断裂和后期构造应力控制始新统断陷湖盆分块发育, 在差异活动的5号断裂带的控制下崖北凹陷从西向东主要发育崖城8洼、崖城9洼、崖城5洼、崖城6洼及陵水7洼(图8), 多个沉降沉积中心的发育和封闭水体的形成, 有利于湖相烃源岩的发育。始新统中深湖相泥岩局限分布, 主要发育在崖城9洼, 其北侧远离5号断裂构造转换带, 始新世时期受海南隆起大物源影响相对较小, 同时断裂活动强, 控洼断裂活动速率大于100m·Ma-1, 洼陷整体沉降速率大, 中国近海已证实的富生烃凹陷普遍具有较高的沉降速率, 高沉降速率的欠补偿条件才更有利于形成深湖相沉积, 有利于湖相优质烃源发育。渐新世崖城期南海扩张, 构造应力逐渐转变为以SN向伸展为主, 断裂活动更强烈, 5号断层中段整体活动较强, F5-1断层活动性逐渐减弱, 崖北凹陷出现厚度相似的位于F5边界断裂相应控凹断裂处的多个沉积中心, 地层厚度与分布范围明显比始新统增大, 渐新世晚期海平面上升, 海水侵入崖北凹陷, 发育陆源海相的烃源岩。
图7 5号断层转换带分布图

研究区位置见图1中Z1。蓝色粗实线为控盆断裂, 红色粗实线为控洼断裂

Fig. 7 Distribution map of transformation zone of the No.5 fault.

See Fig.1 for the location of Zone Z1

图8 崖北凹陷始新统古地貌图

研究区位置见图1中Z1。黑色粗实线表示断层

Fig. 8 Eocene paleogeomorphology map of the Yabei sag.

See Fig.1 for the location of Zone Z1

Y141井(图2)原油的地化资料生标C30-4甲基甾烷证实崖北凹陷发育中深湖相生油母质。崖北凹陷围区的松西凹陷、文昌凹陷、涠西南凹陷、顺德凹陷等均钻遇始新统中深湖相油源岩, 地震上表现为“低频、连续、强振幅”特征, 通过地震相类比, 崖北凹陷始新统顶部发育一套低频、连续强反射地层, 与邻凹松西凹陷钻遇的始新统油页岩特征一致, 低阻抗、低速趋势特征, 且横向低速特征规律稳定, 纵向速度反转, 排除灰岩和火成岩的可能。从崖北凹陷古地貌看, 始新世崖北凹陷为孤立湖盆, 发育湖相沉积, 早期湖水较浅, 发育滨浅湖相沉积, 地震相上表现为低频、较连续、弱反射的特征, 随着湖水加深逐渐发育中深湖相沉积, 地震相上表现为低频、连续、强反射的特征(图9)。始新世崖北凹陷的边界断裂控制地层的沉积, 地层呈楔状产出, 主要分布于凹陷中段的F5断层与先存断裂Fx断层交会处。凹陷北部陡坡带沉积以近源扇体为主, 相对富砂, 缓坡带以斜坡扇或河流沉积为主; 在始新世中后期, 凹陷中的深洼带出现半深湖环境并发育“环凹分布”的中深湖相源岩。渐新统沉积时期处于海陆过渡沉积环境, 主要发育潟湖-潮坪沉积体系及陆源浅海相泥岩, 海水由崖城凸起和松涛凸起之间的“潮道”从东南部的陵水凹陷侵入崖北凹陷, 使崖北凹陷东南部形成潟湖-潮坪环境, 发育陆源海相-海陆过渡相烃源岩, 该通道处陵水低凸起上的13-2气田有混源特征, 气藏或为陵水凹陷与崖北凹陷烃源共同贡献。崖城组时期, 在边界断层活动量最大的中段陡坡处形成窄而深的地貌, 有利于潟湖发育, 并发育各种近源扇体, 缓坡带会出现三角洲, 但由于水体较浅而易于沼泽化, 主要以潮坪和海岸平原为主, 是潮坪相上沼泽带的含煤泥岩发育区, 可发育陆源海相煤系烃源岩(刘莹 等, 2019)。崖北凹陷沉积中心及控凹断裂附近发育大规模地震异常体(图10), 叠前深度偏移地震资料已排除地震采集、处理的成因, 南海北部的泥底辟主要集中在盆地快速沉降沉积中心附近及构造应力转换带和断层裂隙地层破碎薄弱带周缘, 依据底辟的基本概念及向浅层拱刺围岩的特征(何家雄 等, 2019), 结合异常体形态及崖北凹陷超过200m·Ma-1的超高沉降速率分析异常体应该是底辟, 泥底辟的形成需要先泥岩富集酝酿压力封存箱, 然后进一步增压突破拱刺上覆地层形成底辟(宋瑞有 等, 2021), 崖北凹陷沉积中心大规模底辟的存在说明该区烃源岩泥质丰富。
图9 崖北凹陷始新统地震反射特征

a. 始新统剖面分布; b. 始新统地震反射特征。测线位置见图1中L3。图a中的黑色方框为图b位置

Fig. 9 Seismic reflection characteristics of Eocene in the Yabei sag.

See Fig.1 for the location of line L3

图10 崖北凹陷有利目标分布图

a. 目标分布平面图; b. 底辟与目标剖面关系; c. 底辟地震反射特征。研究区位置见图1中Z1。图b中的黑色方框为图c的位置

Fig.10 Favorable targets distribution map of the Yabei sag.

See Fig.1 for the location of Zone Z1

烃源岩中腐泥型有机质主要来源于海洋或湖泊中的低等水生生物, 这类有机质演化主要形成I型或Ⅱ1型干酪根, 而腐殖型有机质主要来自于有氧条件下的高等植物, 这类有机质经过演化主要形成Ⅱ2或Ⅲ型干酪根。一般来说, I、Ⅱ1型干酪根生油潜力最大, 而Ⅲ型干酪根以生气为主。崖北凹陷始新统烃源岩类型为Ⅰ~Ⅱ1型, 生油为主; 渐新统烃源岩有机质类型为Ⅲ型, 总体具倾气特征。用新三维地震资料, 通过沉积相与盆地模拟技术对烃源岩的生烃规模进行了分洼评价, 模拟结果显示始新统崖城9洼面积274km2, 厚度大于500m (图11), 最大厚度达2150m, 落实中深湖相优质烃源岩埋深5000~7500m, 面积175km2, 碾平厚度198m。崖城9洼中深湖相优质源岩原油资源量1.87亿吨, 崖北凹陷始新统总资源潜力原油4.2亿吨, 生油门限深度为3100m; 渐新统崖北凹陷有两口井揭示厚层崖城组地层, 钻遇含碳屑和煤线及含煤地层, Y82井崖城组泥岩总有机碳(total organic carbon, TOC)值为1.5%, Y81井崖城组泥岩TOC值为0.43%~0.54%, 以此估算崖北凹陷崖城组天然气资源潜力1060亿立方米, 生气强度相对较低, 但崖北凹陷崖城组时期的潮坪-潟湖环境发育的源岩以东南部沉积为主, 钻遇到的两口井在凹陷西区可能不具有代表性而低估了凹陷崖城组生气强度及潜力, 而且晚渐新统陵水组也具备生气潜力。
图11 崖北凹陷始新统中深湖相分布图

研究区位置见图8中Z2。黑色虚线内区域为中深湖相

Fig. 11 Distribution map of Eocene middle-deep lacustrine facies in the Yabei sag.

See Fig.8 for the location of Zone Z2

3 讨论

欧亚、印澳、太平洋三大板块中、新生代以来错综复杂的相互作用和深部动力过程使得琼东南盆地成为世上少有的复杂构造区(宋瑞有 等, 2020a)。断层是伸展型盆地构造研究的核心, 崖北凹陷与琼东南盆地演化历程一致, 依次经历了印支、燕山和喜山三期构造运动。进入中生代之后, 印度洋、太平洋板块形成, 因印度洋扩张, 印度板块北漂, 特提斯洋壳向欧亚板块俯冲而引发印支运动, 印支期(230—195Ma)区域构造活动在盆地形成一系列 NW—NWW向构造带(谢玉洪 等, 2015), 盆地产生一系列NW向断层、褶皱和潜山, 时代上与盆地内北西向侵入体形成时间吻合, 且与盆地磁力异常分布方向一致(苏达理 等, 2016), 崖北凹陷的先存断裂Fx也是在该时期形成; 燕山期(195—65Ma), 古太平洋板块向亚洲大陆的NW向俯冲导致燕山运动, 形成系列NE向断裂, 出现大规模的中-酸性火山活动和弧后扩张伸展活动, 形成规模巨大的岩浆弧和一系列边缘海盆地和内陆裂陷盆地; 喜山期(新生代)存在多期构造活动影响, 喜山期早期(始新世—早渐新世)太平洋板块俯冲后撤, 在区域NW拉张应力场下NE向断裂活动增强, 形成NE向的控凹断裂, 晚渐新世早期, 南海扩张运动产生了近SN方向的拉张应力场, 使印支期NW向和燕山期NE向先存断裂张裂活化而继承性发育, 且同时形成近EW向断裂(宋鹏 等, 2021), 晚渐新世晚期琼东南盆地的近南北向拉张应力场逐渐减弱, 断层活动也相应减弱直至停止, 圈闭定型, 盆地进入拗陷期, 而喜山期晚期(5.5Ma之后)的新构造运动则主要与油气的运聚成藏有关(贾元琴 等, 2012)。
从前文研究的崖北凹陷构造沉积特征分析凹陷油气成藏条件, 依据成藏动力及源储分布特征探讨勘探部署方向。崖北凹陷伸展与沉降过程控制新生代烃源岩发育与演化, 强烈拉张为凹陷烃源发育提供可容纳空间; 后期坳陷地层强烈沉降, 造成烃源埋深大, 成熟度高。通过断裂构造、沉积充填演化、地球物理特征研究等方法刻画了崖北凹陷的烃源岩平面及空间发育特征, 经分析, 崖北凹陷烃源具有“西油东气”的特征, 生油为主的始新统中深湖相烃源岩主要分布在凹陷中西部的崖城9洼, 是最有利的原油突破点, 生气为主的崖城组陆源海相煤系烃源岩主要分布在凹陷东南部。原油勘探应近源勘探, 因此崖北凹陷下步应重点围绕崖城9洼开展工作, 在新三维勘探研究成果的指导下, 2022年7月在崖城9洼北部陡坡带回倾断鼻上钻探了Y91井, 依据岩屑录井的油迹和测井曲线解释了12m油层和5m气层, Y91井围区仅有崖城9洼一个供烃洼陷, 这进一步证实了崖北凹陷崖城9洼的烃源条件, Y91井处在崖城9洼的非油气运聚优势方向的北侧陡坡带, 但油气显示井段却长达108m, 证明该区油气运移非常活跃, Y91井因目的层埋深过大储层物性差而达不到商业发现级别。
晚渐新世, 西北次海盆扩张停止, 对琼东南盆地的热供应减少, 琼东南盆地出现热沉降, 地形高差迅速变大, 水体迅速变深, 沉积加大, 海侵过程形成厚层泥质沉积, 盆地广泛发育浅海-半深海沉积, 形成厚层海相泥岩, 成为区域约束层, 为盆地重要的区域盖层, 对油气运移聚集产生重要影响, 崖北凹陷已钻井油气显示也主要在古近系崖城组和陵水组等下部层段, 因此崖北凹陷主凹部位勘探层系应重点关注陵三段、崖城组。喜山期早期印度板块与欧亚板块碰撞, 造成喜山隆升, 同时将印支地块挤出, 导致红河断裂带发生左行走滑拉张, 5.5Ma后, 印澳板块开始以北移为主, 使红河断裂由早期的左行变为右行走滑, 诱发莺琼盆地新构造运动, 形成垂向运移通道底辟、晚期断裂, 底辟是油气幕式成藏的有利通道(何家雄 等, 2010; 宋瑞有 等, 2016, 2017), 靠近红河断裂的崖北凹陷西区凸起带的新近系也是有利勘探层系。另外基岩潜山不同于碎屑岩受埋深压实导致物性差, 也可作为勘探层系。
综合分析烃源与运聚条件, 经新三维地震资料对源岩、圈闭、断裂及底辟等的研究落实, 崖北凹陷始新统烃源岩厚度大, 成熟度高, 生烃强度大, 原油总资源潜力4.2亿吨, 其中凹陷西区的崖城9洼始新统中深湖相源岩整装, 原油资源量1.87亿吨; 崖北凹陷崖城组源岩主要分布在凹陷东南部, 但东南部无钻井揭示, 西区钻井揭示崖城组源岩丰度偏低, 依据西区钻遇源岩计算天然气资源量超1000亿立方米。崖北凹陷南斜坡带、凸起区、凹中隆、鼻状构造脊是油气优势运聚方向。崖北凹陷已钻井全钻在盆缘部位, 至今未在凹中钻井, 目标距离烃源岩太远难以大规模成藏, “见油见气不见田”也说明了应该近源勘探; 凹中虽埋深大中深层目标储层物性差, 但浅层岩性圈闭和深层潜山能规避储层物性风险, 可兼顾多层系勘探提高成功率, “下凹近源, 立体勘探”是勘探突破的现实方向。在油气运聚有利方向上落实了多个潜力目标, 找油为主的崖城8-8、崖城9-1、崖城10-1、崖城8-3、崖城14-1潜山、崖城5-2等(图10), 总原油资源潜力2.8亿立方米。崖城9-1目标已钻探其中一个高点发现了油层和气层; 崖城8-8虽为岩性圈闭, 但振幅异常明显(图12), 扇体外形好, 位于三角洲的中部, 厚度大、粒度粗, 近源充注, 原油资源潜力5783万立方米, 处在运聚构造脊线上, 是原油突破的有利目标; 崖北西区已钻井证实油气运移活跃、优质储层发育, 钻探失利的共性原因是圈闭不落实, 崖北西区构造圈闭发育(宋瑞有 等, 2020b), 崖城8-3目标处在构造脊前端, 围区气烟囱及浅层气发育, 圈闭类型好、振幅异常与构造叠合好。崖北凹陷找气应以凹陷东南部和东部为主, 凹中隆、构造脊及底辟围区亮点目标勘探潜力大, 有利目标陵水7-1、陵水1-3、崖城11-2等, 因崖北凹陷中心和气源岩发育的东南部暂无钻井, 天然气勘探的钻井部署可在凹陷中心钻井后进一步精细落实天然气资源量后再进行。
图12 崖城8-8目标与源岩分布图

研究区位置见图8中Z3

Fig. 12 YC8-8 target and source rock distribution map.

See Fig.8 for the location of Zone Z3

4 结论

1) 受5号断裂整体控制, 琼东南盆地崖北凹陷是以第三系沉积为主的新生代半地堑箕状凹陷, 具有“北断南超、西窄东宽、下断上拗”的构造沉积特征, 凹陷西区狭窄, 为受南部崖城凸起限制的典型半地堑, 东区宽阔, 东南边界陵水低凸起基底隆升弱, 沉积范围、厚度东区总体大于西区。古近系断陷特征明显, 构造发育, 5号断裂持续活动, 控制古近系沉积, 具有同生断裂特点; 新近系崖北凹陷整体为单斜形态, 地层区域南倾、少有盆内断层发育, 构造型圈闭不发育。
2) 崖北凹陷油气兼生, 烃源具有“西油东气”的特征, 始新统中深湖相烃源岩生油为主, 主要分布在凹陷西部的崖城9洼, 崖北凹陷中西部及西南斜坡和近崖城9洼的陡坡古近系圈闭是找油方向; 而早渐新统崖城组的海陆过渡相煤系源岩和海相源岩生气为主, 发育于潮坪-潟湖环境, 主要分布在崖北凹陷的东南部位, 凹陷东南部的凹中隆及围区构造、岩性圈闭天然气勘探前景好。

References

Publishing order | Descend order by publishing year | Descend order by cited within
[1]
成晨, 高亮, 2017. 琼东南盆地崖北凹陷崖城组煤系烃源岩发育环境及控制因素[J]. 岩石矿物学杂志, 36(1): 70-79.

CHENG CHEN, GAO LIANG, 2017. Depositional environment and controlling factors of coal measures source rocks of Yacheng Formation in Yabei depression of Qiongdongnan basin[J]. Acta Petrologica et Mineralogica, 36(1): 70-79 (in Chinese with English abstract).

[2]
何家雄, 祝有海, 马文宏, 等, 2010. 火山、泥火山/泥底辟及含气陷阱与油气运聚关系[J]. 中国地质, 37(6): 1720-1732.

HE JIAXIONG, ZHU YOUHAI, MA WENHONG, et al, 2010. Volcanoes, mud volcanoes/mud diapers and gas traps and their relationship with oil and gas[J]. Geology in China, 37(6): 1720-1732 (in Chinese with English abstract).

[3]
何家雄, 万志峰, 张伟, 等, 2019. 南海北部泥底辟/泥火山形成演化与油气及水合物成藏[M]. 北京: 科学出版社:1-135.

HE JIAXIONG, WAN ZHIFENG, ZHANG WEI, et al, 2019. Formation and evolution of mud diapir / mud volcano and hydrocarbon and hydrate migration and accumulation in northern South China Sea[M]. Beijing: Science publishing Company: 1-135 (in Chinese).

[4]
贾元琴, 胡沛青, 张铭杰, 等, 2012. 琼东南盆地崖城地区流体包裹体特征和油气充注期次分析[J]. 沉积学报, 30(1): 189-196.

JIA YUANQIN, HU PEIQING, ZHANG MINGJIE, et al, 2012. Characteristics of fluid inclusions and their constraints on timing of hydrocarbon filling in the Yacheng area of Qiongdongnan Basin, South China[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 30(1): 189-196 (in Chinese with English abstract).

[5]
李绪宣, 钟志洪, 董伟良, 等, 2006. 琼东南盆地古近纪裂陷构造特征及其动力学机制[J]. 石油勘探与开发, 33(6): 713-721.

LI XUXUAN, ZHONG ZHIHONG, DONG WEILIANG, et al, 2006. Paleogene rift structure and its dynamics of Qiongdongnan Basin[J]. Petroleum Exploration and Development, 33(6): 713-721 (in Chinese with English abstract).

[6]
刘莹, 刘海燕, 杨海长, 等, 2019. 琼东南盆地古近纪成煤沉积体系类型及特征[J]. 石油与天然气地质, 40(1): 142-151.

LIU YING, LIU HAIYAN, YANG HAIZHANG, et al, 2019. Types and characteristics of Paleogene coal-forming sedimentary systems in Qiongdongnan Basin[J]. Oil & Gas Geology, 40(1): 142-151 (in Chinese with English abstract).

[7]
邵磊, 李昂, 吴国瑄, 等, 2010. 琼东南盆地沉积环境及物源演变特征[J]. 石油学报, 31(4): 548-552.

DOI

SHAO LEI, LI ANG, WU GUOXUAN, et al, 2010. Evolution of sedimentary environment and provenance in Qiongdongnan Basin in the northern South China Sea[J]. Acta Petrolei Sinica, 31(4): 548-552 (in Chinese with English abstract).

DOI

[8]
宋鹏, 宋瑞有, 韩光明, 等, 2021. 琼东南盆地松东凹陷断裂发育特征[J]. 地质与勘探, 57(3): 603-613.

SONG PENG, SONG RUIYOU, HAN GUANGMING, et al, 2021. Characteristics of faults in the Songdong Sag of Qiongdongnan basin[J]. Geology and Exploration, 57(3): 603-613 (in Chinese with English abstract).

[9]
宋瑞有, 于俊峰, 韩光明, 等, 2016. 莺歌海盆地底辟流体动态平衡体系及气藏模式[J]. 新疆石油地质, 37(5): 530-536.

SONG RUIYOU, YU JUNFENG, HAN GUANGMING, et al, 2016. Diapiric hydro-dynamic balance system and gas reservoir model in Yinggehai basin[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 37(5): 530-536 (in Chinese with English abstract).

[10]
宋瑞有, 于俊峰, 韩光明, 等, 2017. 莺歌海盆地底辟类型及侵入方式[J]. 世界地质, 36(4): 1235-1243.

SONG RUIYOU, YU JUNFENG, HAN GUANGMING, et al, 2017. Diapiric types and intrusion patterns in Yinggehai basin[J]. Global Geology, 36(4): 1235-1243 (in Chinese with English abstract).

[11]
宋瑞有, 于俊峰, 晁彩霞, 等, 2020a. 裂隙识别技术及其在油气和水合物勘探中的应用[J]. 热带海洋学报, 39(1): 120-129.

SONG RUIYOU, YU JUNFENG, CHAO CAIXIA, et al, 2020a. Fracture identification technique and its application in gas and hydrate exploration[J]. Journal of Tropical Oceanography, 39(1): 120-129 (in Chinese with English abstract).

[12]
宋瑞有, 胡林, 黄义文, 等, 2020b. 莺琼结合部气烟囱群地震响应特征[J]. 特种油气藏, 27(5): 30-37.

SONG RUIYOU, HU LIN, HUANG YIWEN, et al, 2020b. Seismic response characteristics of gas chimneys in junction region of Yinggehai-Qiongdongnan basins[J]. Special Oil & Gas Reservoirs, 27(5): 30-37 (in Chinese with English abstract).

[13]
宋瑞有, 陈奎, 李安琪, 等, 2021. 天然气水合物裂隙输导系统地震表征[J]. 石油实验地质, 43(1): 136-143, 153.

SONG RUIYOU, CHEN KUI, LI ANQI, et al, 2021. Representation of gas hydrate fracture migration system by seismic[J]. Petroleum Geology and Experiment, 43(1): 136-143, 153 (in Chinese with English abstract).

[14]
苏达理, 欧阳敏, 付永涛, 等, 2016. 重磁震联合解释在崖北凹陷地球物理解释中的应用[J]. 海洋科学, 40(7): 140-150.

SU DALI, OUYANG MIN, FU YONGTAO, et al, 2016. Gravity magnetic seismic joint interpretation of geophysics: Application in Yabei sag[J]. Marine Sciences, 40(7): 140-150 (in Chinese with English abstract).

[15]
孙珍, 周蒂, 钟志洪, 等, 2005. 莺-琼盆地基底控制断裂样式的模拟探讨[J]. 热带海洋学报, 24(2): 70-78.

SUN ZHEN, ZHOU DI, ZHONG ZHIHONG, et al, 2005. A study on basal controlling fault pattern of Ying-Qiong basin through analogue modeling[J]. Journal of Tropical Oceanography, 24(2): 70-78 (in Chinese with English abstract).

[16]
王真真, 王世朝, 李安琪, 等, 2021. 红河断裂活动对琼东南盆地环崖南凹陷构造-沉积-成藏的影响[J]. 海相油气地质, 26(1): 51-59.

WANG ZHENZHEN, WANG SHICHAO, LI ANQI, et al, 2021. Strike slip activity of Red River fault and its tectonic-sedimentary response and influence on hydrocarbon accumulation around Ya’nan Sag in the west of Qiongdongnan Basin[J]. Marine Origin Petroleum Geology, 26(1): 51-59 (in Chinese with English abstract).

[17]
吴玉坤, 胡明毅, 刘志峰, 等, 2013. 琼东南盆地崖北凹陷崖城组沉积相及煤系烃源岩分布[J]. 天然气地球科学, 24(3): 582-590.

DOI

WU YUKUN, HU MINGYI, LIU ZHIFENG, et al, 2013. The sedimentary facies and coal measures source rock distribution of Yacheng Formation in Yabei Sag, Qiongdongnan Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 24(3): 582-590 (in Chinese with English abstract).

[18]
谢文彦, 张一伟, 孙珍, 等, 2007. 琼东南盆地断裂构造与成因机制[J]. 海洋地质与第四纪地质, 27(1): 71-78.

XIE WENYAN, ZHANG YIWEI, SUN ZHEN, et al, 2007. Characteristics and formation mechanism of faults in Qiongdongnan basin[J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 27(1): 71-78 (in Chinese with English abstract).

[19]
谢玉洪, 童传新, 范彩伟, 等, 2015. 琼东南盆地断裂系统特征与演化[J]. 大地构造与成矿学, 39(5): 795-807.

XIE YUHONG, TONG CHUANXIN, FAN CAIWEI, et al, 2015. Characteristics and evolution of fault system in Qiongdongnan basin[J]. Geotectonica et Metallogenia, 39(5): 795-807 (in Chinese with English abstract).

[20]
印斌浩, 吴丹丹, 徐建永, 等, 2016. 琼东南盆地崖北凹陷构造特征及其对油气成藏的影响[J]. 地质学刊, 40(1): 142-148.

YIN BINHAO, WU DANDAN, XU JIANYONG, et al, 2016. Structural features of the Yabei Sag in the Qiongdongnan Basin and their impact on hydrocarbon accumulation[J]. Journal of Geology, 40(1): 142-148 (in Chinese with English abstract).

[21]
张功成, 何玉平, 沈怀磊, 2012. 琼东南盆地崖北凹陷崖城组煤系烃源岩分布及其意义[J]. 天然气地球科学, 23(4): 654-661.

DOI

ZHANG GONGCHENG, HE YUPING, SHEN HUAILEI, 2012. Distribution of Yachen formation coal measure in Yabei Sag in Qiongdongnan Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 23(4): 654-661 (in Chinese with English abstract).

[22]
张佳星, 尹宏伟, 朱继田, 等, 2018. 基底性质对断裂构造的影响: 以琼东南盆地为例[J]. 高校地质学报, 24(4): 563-572.

ZHANG JIAXING, YIN HONGWEI, ZHU JITIAN, et al, 2018. Influence of basement property on the fracture structure: a case study of the Qiongdongnan basin[J]. Geological Journal of China Universities, 24(4): 563-572 (in Chinese with English abstract).

[23]
张义娜, 张功成, 何玉平, 等, 2013. 琼东南盆地北礁凹陷崖城组沉积与烃源岩发育特征[J]. 天然气地球科学, 24(4): 725-732.

DOI

ZHANG YINA, ZHANG GONGCHENG, HE YUPING, et al, 2013. Sedimentation and source rock characteristics of Yacheng formation in Beijiao Sag of Qiongdongnan Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 24(4): 725-732 (in Chinese with English abstract).

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