琼东南盆地宝岛凹陷天然气差异聚集主控因素与成藏模式_甘军.pdf

第 48 卷 第 2期2 0 2 3 年 2 月Vol.48 No.2Feb.2 0 2 3地球科学 Earth Sciencehttp:/https:/doi.org/10.3799/dqkx.2022.456琼东南盆地宝岛凹陷天然气差异聚集主控因素与成藏模式甘军，张亚震，林璐，梁刚，李兴中海石油（中国）有限公司海南分公司研究院，海南海口 570312摘要：宝岛凹陷的烃源分布和天然气成藏主控因素不清，制约勘探突破.综合应用构造解析、烃源识别、源汇体系及成藏综合分析技术，明确宝岛凹陷差异构造演化控制下的主力供烃灶、有利储盖层及差异成藏主控因素.研究表明，宝岛凹陷早渐新世属“非典型”双断，断阶带崖城组烃源岩厚度大，形成南、北两个洼陷群；北坡洼陷群主要受多条北东向早期断裂控制，形成多个转换断阶带，部分北东向断裂活动性强，导致其下降盘远端翘倾抬升形成低凸起；北东向转换断阶带+低凸起控制了古近系扇三角洲、三角洲砂岩及崖城组陆源海相烃源岩的分布，成为天然气聚集的主要场所.基于不同构造样式控制下的天然气运聚条件分析，建立了“转换断阶带渐新统近源高效汇聚型”、“凹陷带中新统海底扇有限聚集型”两种成藏模式，明确转换断阶带渐新统三角洲构造岩性复合圈闭是大气田勘探的突破方向.关键词：非典型断陷；转换断阶带；天然气差异聚集；成藏主控因素；成藏模式；石油地质.中图分类号：P618.13 文章编号：1000-2383(2023)02-439-12 收稿日期：2022-11-30Main Controlling Factors of Natural Gas Differential Accumulation Model，in Baodao Sag,Qiongdongnan BasinGan Jun，Zhang Yazhen，Lin Lu，Liang Gang，Li XingHainan Branch of CNOOC Ltd.，Haikou 570312，ChinaAbstract:The distribution of sourcerock and main controlling factors of gas accumulation are vague in baodao sag,which restricts exploration breakthroughs.Comprehensive application of structural analysis、hydrocarbon source identification,sourcesink system and comprehensive analysis techniques for accumulation,the main hydrocarbon supply kitchen、favorable reservoirseal layer as well as main controlling factors of play under the control of differential structural evolution in baodao sag have been identified.The research shows that baodao sag belongs an“atypical”double fault during early oligocene,Yacheng formation in the fault terrace belts is thick,respectively forming two depression groups in the south and north;the northern depression groups mainly controlled by the early NE trending faults,result in multiple transition fault terrace belts are formed;NEtrending structural transition belts and low uplift controls the distribution of paleogene fan delta,delta sandstone as well as terrigenous marine source rock,thus becomes the main place for natural gas accumulation.Based on the analysis of natural gas migration and accumulation conditions under the control of different tectonic styles,two accumulation models are established,namely“oligocene near source high efficiency accumulation type in transition fault terrace belts”and“miocene submarine fan limited accumulation type in depression zone”,and sug“oligocene delta&structural lithologic composite trap”on the transform fault terrace belts t are exploration direction of large gas fields.基金项目：俯冲带深部过程与非生物成气（No.2019YFA0708500）;中国东部非生物气富集与成藏机理；南海深水盆地油气运聚成藏分析与突破方向（No.KJGG20220103）.作者简介：甘军（1971-），男，高级工程师，主要从事油气勘探综合地质研究工作.Email：引用格式：甘军，张亚震，林璐，梁刚，李兴，2023.琼东南盆地宝岛凹陷天然气差异聚集主控因素与成藏模式.地球科学，48（2）：439-450.Citation：Gan Jun，Zhang Yazhen，Lin Lu，Liang Gang，Li Xing，2023.Main Controlling Factors of Natural Gas Differential Accumulation Model，in Baodao Sag，Qiongdongnan Basin.Earth Science，48（2）：439-450.第 48 卷地球科学 http:/Key words:atypical fault depression;transform fault terrace belts;gas differential accumulation;main controlling factors of play;play model;petroleum geology.0 引言 琼东南盆地宝岛凹陷位于南海北部大陆架西区，是在中生界结晶基底上发育起来的新生代凹陷，该凹陷基底最大埋深 12 000 m（含水深），古近系分布面积超过 4 100 km2，油气资源潜力大.宝岛凹陷油气勘探历经 40 多年，在 2021 年之前仅发现了多个小型烃类气藏，这与其凹陷规模是很不匹配的.前人研究认为宝岛凹陷具备“下断上坳”的双层结构，发育了较厚的古近系、新近系地层，主力烃源岩是崖城组陆源海相泥岩，可能还存在始新统湖相烃源岩，油气资源潜力大（雷超等，2011；黄保家，2012；戴娜等，2015；张功成等，2015；甘军等，2018，2019；孙瑞等，2019；吴飘等，2019）.宝岛凹陷属被动大陆边缘伸展盆地，表现为南、北双断的地堑特征，北部边界断裂 2 号断层活动控制形成了横向凸起调节带（廖计华等，2016；周杰等，2018，2019）.早渐新世海水自西沙海槽开始侵入，晚渐新世以来开始形成半深海-深海环境，现今凹陷主体位于深水区（水深大于 300 m），仅宝岛凹陷北坡西段位于浅水区.宝岛凹陷多年勘探未获突破的原因主要有二，一是崖城组优质海相烃源岩分布不清，二是主力成藏组合及烃类气高效汇聚机制不清.后来在宝岛凹陷南部的松南低凸起发现了 Y8高位潜山 88 m烃类气藏，其天然气主要来自宝岛凹陷南部断阶带发育的崖城组陆源海相优质烃源岩（张迎朝等，2019），证实了宝岛凹陷具备较大的天然气资源潜力.随着宝岛凹陷实施三维地震资料全覆盖，对宝岛凹陷的凹陷结构、构造-沉积充填演化及天然气地质条件的认识进一步深入，多数学者认为宝岛凹陷北坡发育对倾叠覆型构造变换带，是有利的油气聚集区（陶维祥等，2000；李绪宣等，2006；谭建财等，2014；童亨茂等，2015；谢玉洪，2015；赵海涛等，2021）.但前人对宝岛凹陷不同区带、层系的成藏主控因素及成藏差异性研究少有涉及.本文通过分析宝岛凹陷构造-沉积演化特征、生储盖组合及天然气差异聚集模式，支撑了宝岛北坡 B2A 大气田勘探发现，为类似盆地的油气勘探提供借鉴.1 构造演化及沉积充填基本特征 宝岛凹陷平面上自北向南划分为 3 个构造单元：北部断阶带、凹陷带及南部断阶带（图 1）.构造-沉积演化分析表明，宝岛凹陷纵向上经历了早期断陷、中期断-坳转换及后期坳陷热沉降 3 个演化阶段，沉积了新生代完整的地层序列.在始新世-渐新世北西向区域右旋拉张应力作用下，北部断阶带发育一组北东-北东东走向的深大断裂，其中北侧的 F12、F18可断至地幔，成为控制凹陷边界的断裂（图 2）.F12、F18 及其派生次级断裂的持续活动控制形成 B2A、B2B转换断阶带.B2A 断阶带 F12、F121 均为北东东走向，剖面上两个断裂产状比较陡且近于平行（图 2a），平面上F12、F121也近于平行且二者之间的距离约 20 km.由于 F12 及 F121 在古新世-早渐新世的强烈活动，导致其下降盘近断裂一侧大幅度沉降，基底落差超 1 000 m，分别形成了半地堑结构的 B25 洼和B27洼，沉积了较厚的崖城组，且崖城组向凹陷带快速减薄；而 F12 下降盘远端由于块体旋转、翘倾作用，在 F121上升盘形成了北东东走向的山脊，在剖面上表现为两大顺向断层控制的“二台阶+低凸起”特征.晚渐新世以后到现今，伴随着西沙海槽扩张，宝岛凹陷在南北向区域伸展应力作用下进一步拉开，开始进入统一大凹陷的热沉降阶段，在凹陷带沉积了巨厚的中新统地层，沉积中心由早期的断阶带向南迁移到了凹陷带.而在 B2B 断阶带，由于凹陷边界 F18 断层及其派生断层活动性弱，形成了多条顺向断层发育的断阶带，崖城组、陵水组地层倾向与断层倾向一致，与B2A区“二台阶+低凸起”特征明显不同.2 天然气差异聚集特征 2.1转换断阶带天然气差异聚集特征宝岛凹陷北坡西段的 B19A 构造位于转换断阶带二台阶，陵三段发育大型断背斜和三角洲（邵磊等，2010；张亚雄等，2013），成藏条件有利，但勘探实践表明其陵三段气藏高含 CO2，CO2主要是通过F2 深大断裂及其派生断裂运移上来，属幔源型（郭440第 2 期甘军等：琼东南盆地宝岛凹陷天然气差异聚集主控因素与成藏模式图 1宝岛凹陷构造纲要及地层序列剖面图Fig.1Structure division sketch and stratigraphic sequence of Baodao sag in the Qiongdongnan Basin441第 48 卷地球科学 http:/明刚等，2017；徐新德等，2017）.B2A 构造位于 B19A 构造的东侧，是转换断阶带发育的二台阶断背斜构造.控制该构造的 F121断层倾向与 F12断层近于平行，二者深部并未搭接，幔源 CO2通过 F12断层输导至 B2A 的风险较小.该构造的首口探井 B2A1井成功发现陵三段 1