白云凹陷荔湾3-1大型煤成气田发现的启示
图13-53白云凹陷位置示意图
荔湾3-1气田地质特征。
荔湾3-1气田位于白云凹陷东南缘，主要储层为珠江组深水浊积扇的灰色中粗粒长石岩屑砂岩(附图13-54)。
1)荔湾3-1气田新生界地层发育良好(图13-55)，整体充填呈现“底粗顶细，由陆到海，由浅水到深水，由超补偿到欠补偿”的演化特征。
2)白云凹陷新生代发展演化主要经历了裂谷期(TG-T7)、裂后断陷改造热沉降期(T7-T4)和热沉降坳陷期(T4-t0)，形成了许多重要的不整合界面，纵向上具有断陷、断陷和坳陷三层结构。
图13-54荔湾3-1-1井气藏剖面图
(根据油气资源战略研究中心，2009年)
图13-55珠江口盆地白云凹陷地层及构造事件图
(据孙洁等人2011)
白云凹陷北部、南部和西部受大断裂的限制，含油气系统的形成和演化与区域构造演化密切相关。北西向大断裂贯穿凹陷中部，在一定程度上控制了生储盖组合的形成，影响了烃源岩的演化过程，决定了含油气系统的运移、聚集、转化和后期保存条件。
3)文昌组、恩平组和珠海组有三套烃源岩，其中始新统文昌组湖相烃源岩和渐新统恩平组煤系和湖相烃源岩生烃潜力最大，是主要烃源岩；由于埋藏在腹部深处，烃源岩一直处于成熟-高成熟热演化阶段。
根据地球化学资料(表13-17)，荔湾3-1气田甲烷碳同位素为-34.6 ‰ ~-44.2 ‰，乙烷碳同位素为-26.9 ‰ ~-29.6 ‰。甲烷同系物碳同位素基本为δ13C1 <δ13C2 <δ13c 3正序分布，δ13c 2与δ13c 1同位素值相差5.3 ‰ ~ 10.4 ‰。天然气氢同位素为-158.1‰~-175.6%，重于-190‰，基本反映了恩平组腐殖型烃源和文昌组湖相(海相)烃源的特征，气源岩形成于海陆过渡相的微咸水环境。
表13-17白云凹陷天然气碳同位素统计表
(据傅宁等2010整理)
4)根据PY33-1-1井资料，恩平组含煤系沉积环境为海陆过渡相，海相元素自下而上逐渐加重，与海的关系越来越密切。下段为厚层砂岩和砾石砂岩，为高能冲积平原上的辫状河充填；上部为明显向上变细的层序，泥岩含量可达50%左右。沉积环境为曲流河和大面积低洼滨海湖泊沼泽，含煤岩系烃源岩主要发育在恩平组上部。
5)LW3-1气田储层为珠江组大型深水浊积扇。深水扇由306 ~ 403米的砂岩、泥岩、粉砂岩和深水灰岩，以及内潮汐和等深流改造的砂岩、泥岩、粉砂岩和灰岩组成(李云等，2011)。据研究，白云凹陷在23.8 ~ 10.5 Ma期间经历了6次海平面升降旋回，每次海平面下降都到达白云凹陷北坡，沉积物继续在上坡堆积。由于重力滑塌，先前堆积的沉积物不可避免地向下迁移并堆积，形成浊积岩。此外，古珠江水系提供了大量优质陆源碎屑持续补给，深水浊积扇具有良好的储集性能(。
深水浊积扇体与上、上高阶段形成的厚层泥岩类质同象，形成白云凹陷深水扇复合体的优质储盖组合，形成该区新近纪断裂后海相坳陷沉积的重要油气储盖岩石(附图13-57)。
图13-56盆地底扇地震反射特征图(测线02ODP03)
(根据油气资源战略研究中心，2009年)
图13-57荔湾3-1气田X-1井珠江组综合地层柱状图
(据刘芸2011)
6)中中新世末至晚中新世末的东沙运动时期是白云凹陷油气运移的最佳时期，向上运移至储层物性较好的珠江组上段、韩江组和粤海组。东沙运动期间，盆地的构造演化也很活跃。北西向断层复活，下部断层越过烃源岩插入基底。上部断层突破T5反射界面进入珠江组和韩江组，消失在粤海组，打开了白云凹陷持续沉降形成的压力封闭盒，疏通了烃源岩与多个等层序深水扇砂岩之间的油气运移通道，将古近系封闭的油气垂向输导至上覆海相储盖组合。
7)珠江口盆地新生代主要在伸展背景下形成披覆背斜、生物礁和大量与断层有关的圈闭构造。由于张性剪切层的发育和区域性断块断层的抬升沉降，白云凹陷基底断块抬升倾斜，断块拉伸扭曲，使断层两侧地层纵向交错，形成局部隆起，促进凹陷内古隆起上的断块构造和断鼻等圈闭发育， 在凹陷边界断层附近的古隆起上形成断块和掀斜背斜，在白云凹陷形成四个有利构造带:东北古隆起圈闭带和东北古隆起圈闭带。
这些圈闭明显受晚期断裂控制，因此晚期断裂、底辟带和构造脊控制了白云凹陷和荔湾3-1气田的油气运移和聚集。
8)包裹体均一温度分析资料表明，白云凹陷和荔湾气田煤成气(油)的生成、运移和聚集主要发生在上新世至第四纪，即气藏主要形成于5.8Ma至今，具有“超晚期聚集”的特征。
9)白云凹陷独特的沉积充填演化特征、古地貌特征、构造发育背景和储盖匹配关系，使白云-荔湾深水区油气运聚呈现明显的复合油气输导特征(附图13-58):白云凹陷23.8Ma以来形成的流体底辟+断层的主要输导方式， 即新构造运动(即18)白云凹陷北坡及其周边斜坡隆起的构造脊发育区形成了“砂体+断层+不整合”的主要输导方式，在白云凹陷南北两侧发育了大陆架坡折带的两个大型油气富集区。
图13-58白云-荔湾深水区成藏模式
(据石等编，2010)
10)总结LW3-1和白云凹陷煤成气聚集的主控因素:①构造脊是控制油气分布的主要因素；②地层下珠江组下段的“压倒性”砂岩与地层上珠江组上段的巨厚泥岩构成了一个海侵型“金”储盖组合，该储盖组合与地层构造脊的密切配合形成了油气横向中长距离运移的“公路”。沿着这条“公路”，来自白云凹陷主凹陷的油气可以非常顺利地向相关构造圈闭运移(张忠涛等，20654.200101010106 ③研究区主要储层珠江组下段的砂岩上覆盖着一套厚度为几百至几千米的大型泥岩。这些分布稳定、厚度巨大的泥岩形成了良好的封闭层，天然气难以通过封闭层扩散消散；④研究区圈闭形成较晚，主要在东沙运动时期(10 ~ 5Ma)，与研究区油气成藏的临界时间5Ma相匹配；⑤东沙运动后，断裂活动基本停止，油气保存条件非常好。
因此，圈闭类型与储盖组合的匹配，主导油气的聚集规模，良好的封闭保存条件是油气聚集的关键因素。由于气藏形成较晚，气源充足，供气大于损耗，天然气仍处于聚集成藏阶段。
21Ma以来由底辟带及其周边多层序深水扇形成的中新统陆棚坡折带(白云凹陷北坡-白云主洼气区)和渐新统陆棚坡折带(白云凹陷南坡-荔湾主洼气区)是两个主要的油气富集区。已发现天然气位于受两个大陆架坡折带控制的有利成烃区，表明白云-荔湾深水区具有巨大的勘探潜力。
(2)LW3-1气田发现的启示——南海北部深水区蕴藏着巨大的煤成气资源。
目前国际上普遍采用300m水深作为浅水区和深水区的分界标准。据此，南海的盆地可分为三类:①所有发育在浅水中的盆地，包括北部湾盆地和莺歌海盆地；(2)跨越浅水和深水的盆地，包括西南台湾盆地、珠江口盆地和琼东南盆地；③完全处于深水区的盆地，包括中建南盆地、中沙西南盆地和笔架南盆地(张等，2007)。
南海深水区广泛分布于丛琼东南盆地中央坳陷带南部、神狐隆起和长昌坳陷南部、珠江口盆地珠二坳陷南部、潮汕盆地及其南部(图13-59)，最深水深可达2500 ~ 3200米。LW3-1气田是我国海域广大深水区天然气勘探的初步试验，表明深水区有巨大的天然气资源有待勘探。
图13-59南海大陆边缘沉积盆地和深水区分布图
(根据张，等，2007，有修改)
南海北部深水区是被动大陆边缘，受欧亚板块、菲律宾板块和澳印板块相互作用的影响，发育了一系列新生代沉积盆地。其中，台湾西南部、东沙大陆坡、西沙海槽、加比、加比南部、建峰北部、双峰北部、双峰南部、钟健、万安和万安南部属于一个大构造区，具有相似的沉积和构造发展演化历史，都经历了古近纪多幕裂谷期、早中新世区域热沉降和晚中新世以来的构造活动期三个主要发展演化阶段。
表13-18珠江口盆地和琼东南盆地新生代地层对比及构造演化表
(根据油气资源战略研究中心，2009年)
古近纪晚期裂谷期(相当于始新世晚期至渐新世)与琼东南盆地崖城组、陵水组和珠江口盆地恩平组、珠海组的沉积时期相同，也是断陷过渡期，断裂作用逐渐减弱，沉积范围逐渐扩大。是海陆过渡相到海相地层的发展时期，含煤系列类似恩平组、崖城组、平湖组，都是这些盆地的重要烃源岩。
表13-19中国近海含煤岩系烃源岩有机质特征汇总
(据傅宁介绍，已修改，2010)
段铁军和张康(2006)认为，台湾西南部盆地、珠江口南部盆地(珠二坳陷)、西沙海槽盆地和琼东南盆地均为陆缘裂谷盆地，盆地和构造走向与大陆坡走向基本一致，断裂以NE向为主。台湾西南盆地位于南海北坡东部，是一个以新生代沉积为主的大型盆地，盆地面积约4.6×104km2，最大沉积厚度超过8000m，水深200～3000m。珠江口盆地南部(珠儿凹陷)位于南海北部大陆坡中部，水深300 ~ 300~3000m，面积约6000km2。新生界最大厚度> 9000米..西沙海槽盆地位于南海北部大陆坡的中西部，水深1600 ~ 3000 m，面积约2120km2，新生界最大厚度> 6000m..琼东南盆地东南部位于南海北部陆坡西部，水深300～1700m，面积约1.26×104km2，新生界最大厚度> 9000m..钻井和地震资料揭示珠江口盆地南部、西沙海槽盆地和琼东南盆地东南部有两套沉积岩。下部沉积岩为古近系，含煤岩系主要为河湖相-海陆过渡相。上部沉积层属新近纪至第四纪，下部为海陆过渡相-浅海相，中上部为浅海相-半深海相。台湾盆地西南部新生界之下还有一套中生界海相沉积，最大厚度超过5000m，油气资源丰富。