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1福山凹地質背景

福山凹陷位于海南島以北，瓊州海峽以南，是北部灣盆地典型的中、新生代斷陷盆地之一。凹陷西北側以臨高斷裂為界，上升盤為臨高凸起，南面為海南隆起，東南側以長流斷裂與云龍凸起相隔（圖1）。凹陷總體呈北斷南超、南北分帶的構造格局，主要次級構造單元包括北部斷階帶，中部斷槽帶（皇桐次凹、白蓮次凹、海口次凹），中部構造帶（博厚－朝陽、美臺、永安背斜、花場次凸、白蓮和金鳳構造等），最南部為一斜坡［26］。福山凹陷主要成盆期發生了3期構造運動，即神狐、珠瓊和南海運動［26－28］。這3期運動分別控制了漸新統長流組（E1c）、流沙港組（E2l）和潿洲組（E3w）沉積。流沙港組主要為湖相沉積，沉積建造以砂礫巖和泥巖為主；長流組和潿洲組則以河流相和沖積扇沉積為主。目前在流沙港一段、二段、三段和潿洲組都有油氣發現，但以流沙港組三段為主。主要的烴源巖為流沙港組暗色泥巖，有機質豐度高，有機質類型為Ⅱ到Ⅲ型，有機質熱演化程度也較高，位于皇桐次凹和白蓮次凹的流二段和流三段烴源巖埋深大都超過了成烴門限深度，具有良好的生烴條件［29－30］。福山凹陷油氣勘探始于1958年左右，曾四上三下，幾易其主［26］。1985年以前大規模勘探會戰階段鉆探的38口福字號井，只在其中5口井獲得油流，其中位于博厚構造帶的F23、F28、F29井到達工業油流標準，找到博厚潿洲組小油藏，位于南部斜坡帶的大部分井都沒有油氣發現（圖1）。1985—1988年中外合作勘探開發階段，共鉆探6口井，在金鳳構造帶的金鳳1（Jf1）和金鳳南1（Jfn1）井獲得油氣流，發現金鳳小油藏，之后油氣勘探工作一度陷入停頓。直到1993年，由南方石油勘探開發有限責任公司自主作業經營以后，相繼找到花場、美臺、白蓮3個油氣田和金風、朝陽、永安等含油構造，儲量和產量逐年上升。目前已建成了一個年產能力超過30萬噸油氣當量的海南油氣生產基地。

2福山凹陷油氣特征

福山凹陷目前已發現的油氣藏主要分布在花場次凸和白蓮構造帶。在美臺、金鳳、博厚—朝陽等構造帶也有油氣發現。福山凹陷原油主要是低密度、低黏度、中—低凝固點、低含硫量、中—低含蠟量的典型陸相成因輕質油、凝析油或正常黑油，具有類似于中國東部斷陷湖盆陸相成因原油的基本地球化學特征，但也表現出其特殊性。（1）原油以輕質油、凝析油為主，油質輕，密度最低可至0．76g•cm－1。（2）原油中甾萜類生物標志化合物濃度很低，常規的色譜－質譜分析中，部分原油樣品的飽和烴質量色譜圖信噪比低，部分生物標志化合物很難準確鑒定和峰面積積分，影響了部分相關地球化學參數的精度［16］。（3）非烴含量低，最低只有0．61％，咔唑類含氮化合物濃度低，咔唑類含氮化合物的示蹤效果不理想［16，19］。（4）天然氣藏中普遍含有CO2氣，部分氣藏CO2氣含量可高達98％。已有研究成果表明，福山凹陷CO2氣主要為火山－幔源成因，高含CO2氣的分布與古近系火山巖的分布密切相關［31］。

3早期的油藏地球化學研究

在勘探初期，福山凹陷基礎石油地質研究工作開展得不多，油藏地球化學研究則更少。筆者所在的項目組曾從2004年到2011年連續對福山凹陷開展了有關油氣成因、成藏方面的地球化學研究工作。自20世紀90年代中期福山凹陷由南方石油勘探開發有限責任公司自主鉆探和生產以后，于1999年首先在花場次凸取得突破，發現了花場油氣田。但石油地質和油氣地球化學研究方面還有許多問題有待解決：一是潛在烴源灶的方位問題。花場次凸北東方向緊鄰白蓮次凹，西邊緊鄰皇桐次凹（圖1），根據地震資料和地質認識，認為這兩個洼陷都具有一定的生烴能力，都是潛在的烴源灶。那么花場油氣田已發現的油氣主要來自哪個烴源灶，抑或二者都有貢獻？二是下一步油氣勘探方向問題，是往南部斜坡擴展，往花場凸起東面的花東和白蓮構造帶鋪開，還是順著花場凸起往位于其北東方向的白蓮次凹方向，靠海的地區鉆探；或者是緊鄰花場凸起西部，向皇桐次凹方向鉆探？同時，由于缺乏有效的烴源巖樣品，源巖層位不清楚。大部分鉆井都位于花場凸起構造高部位，沒有鉆遇有效的烴源巖樣品。早期鉆探的福字號井也大都位于構造凸起部位或者斜坡地帶，完鉆井深淺，缺乏或者沒有鉆遇有效的烴源巖，加之取心少，很難開展油－源對比研究工作。因而非常有必要開展油藏地球化學研究工作。針對福山凹陷原油的特殊性，我們探索了新的油氣運移方向和示蹤指標。油氣運移方向和充注途徑地球化學示蹤的前提條件是原油樣品屬于同一族群。原油地球化學分析結果表明，福山凹陷原油具有相同的分子地球化學特征，如高的姥鮫烷／植烷比值、高的奧利烷和重排藿烷含量、相近的C27－C28－C29規則甾烷組成和二苯并噻吩－二苯并呋喃－芴（“三芴”系列）組成等特征等，屬于同一族群，來自同一烴源層［16，19，30］，因而可以利用原油樣品化學組成的變化特征，示蹤油氣運移的方向和充注途徑。由于福山凹陷原油甾萜類生物標志化合物濃度低，非烴和咔唑類含氮化合物含量低，常規的地球化學指標示蹤效果不理想。而二苯并噻吩類含硫多環芳烴化合物具有化學結構和性質穩定、含量高等特點而廣泛存在于不同成因和類型的石油中，而且一些常用的指標如4－／1－甲基二苯并噻吩（MDR）、2，4－／1，4－二甲基二苯并噻吩（2，4－／1，4－DMDBT）等指標兼具備表征有機質成熟度以及油氣運移的屬性［17－18］，因此本文選取該指標進行示蹤研究。圖2是基于2004年年底以前福山凹陷花場油氣田已發現井原油樣品的地球化學分析資料，繪制的福山凹陷花場油氣田2，4－／1，4－DMDBT等值線圖。從圖2可以看出，位于花場次凸最北面的H7井原油具有最高的參數值，為4．42，從H7井往花場次凸，參數逐漸降低，到H4－1和H6井附近，降低到1．20左右，2，4－／1，4－DMDBT等值線圖指示的油氣運移方向為：油氣從白蓮次凹沿北東—南西方向往花場次凸充注成藏，逆著油氣運移方向即可追溯潛在烴源灶的方位，即花場次凸已發現的油氣主要來自位于其北東方向的白蓮次凹，其西側的皇桐次凹對花場次凸已發現的油氣貢獻不大。根據油藏地球化學示蹤結果，在2005年為油田提出下一步有利勘探方向：（1）位于花場次凸以東的花東和白蓮構造帶（圖3），由于緊鄰白蓮次凹烴源灶，是油氣有利的運移和充注指向區，可優選構造和圈閉條件有利的目標進行鉆探。（2）沿花場次凸往白蓮次凹的上游方向的流沙港組一段，是有利的勘探區帶。該地區位于潛在烴源灶和花場次凸已發現油氣藏之間，位于油氣運移路徑上的圈閉將是有利的油氣成藏部位。由于流沙港組三段砂體向白蓮次凹方向越來越不發育，儲層物性變差，而流沙港組一段還發育一定的砂體，儲層物性也優于流沙港組三段，因而流沙港組一段應是潛在的有利勘探層位。（3）對于花場次凸以南的南部斜坡帶，應采取穩步推進的策略，根據已發現油氣的情況及資源豐度，逐漸往南勘探。勘探范圍取決于白蓮次凹烴源灶的生油氣強度，供烴能力以及油氣運移和保存條件等。從油氣運移方向和充注途徑示蹤結果分析，花場次凸已發現石油來自皇桐次凹的貢獻較小，因此在未弄清皇桐次凹生油氣能力之前，花場次凸向皇桐次凹方向暫時不宜進行大規模鉆探。

4最新的油藏地球化學研究結果

根據早期油藏地球化學研究預測的有利勘探目標區，在福山凹陷相繼發現白蓮油氣田和花東油氣田，在花場次凸北東方向流沙港組一段也取得重要的油氣發現（圖3）。福山油田快速增儲上產，油氣產量由2004年的5萬噸油氣當量增至2012年的36萬噸油氣當量。圖3是福山凹陷主要發現井的分布情況，除了在花場次凸繼續有部分鉆井有油氣發現以外，主要在花東和白蓮地區成果鉆獲一批工業油氣流井。圖4是根據2010年福山凹陷已發現井的原油地球化學分析資料，繪制的2，4－／1，4－DMDBT等值線圖，從等值線圖變化趨勢指示的油氣運移方向看，花場次凸雖然新增加了H7－3、H8－1X、H2－5、H2－6等井的資料，但油氣運移方向與2004年（圖2）基本一致。在圖2的基礎上，圖4增加了花東和白蓮油氣田的資料，2，4－／1，4－DMDBT參數值所指示的油氣運移方向證實前期油藏地球化學對白蓮地區油氣運移方向的預測，即白蓮次凹往南的花東和白蓮地區是有利勘探區，白蓮油氣田油藏地球化學示蹤結果也指示該地區原油主要來自白蓮次凹烴源灶，油氣從白蓮次凹由北往南充注成藏（圖4）。①在數據點較多的情況下，可得到精度較高的等值線圖，多條等值線在某個方向上系統地向前突出彎曲，各條等值線的拐點構成的軌跡，即可示蹤石油運移的主要方向和充注的優勢運移路徑。從圖4可以看出，2，4－／1，4－DMDBT等值線圖指示了3個主要的優勢運移通道，一是沿H7—H1—H3—H4井區一線，二是沿Hd1—Hd2—H5井區一線，三是沿L4—L8—L9井區一線。單井石油的產量也顯示，沿著這3個主要的方向，油氣產量明顯較高（圖4），所以下一步的油氣勘探最有利的目標應該是沿優勢運移路徑向白蓮次凹的上游方向。從參數值來看，目前已鉆探的H4－3井具有最低的2，4－／1，4－DMD－BT參數值（1．08），但該井的產量已很低（4．7m3／d），如果以此參數值作為花場和白蓮油氣田的原油的下限值，根據參數值變化趨勢，白蓮構造和花場次凸向南的勘探工作不應該大踏步地向南推進，只能穩步向南發展，L13井（圖4）的失利即為一個例證。

5結論

油藏地球化學研究可示蹤油氣運移方向、優勢運移路徑，追溯烴源灶位置及預測“衛星”油藏方位，從而在油氣勘探領域發揮了直接指導作用。早期以咔唑類含氮化合物為主的示蹤標志物在油氣運移方向示蹤研究中得到了成功的應用，近年來與二苯并噻吩類含硫多環芳烴和二苯并呋喃類含氧多環芳烴化合物相關的指標被證實是有效的示蹤指標，并逐漸得到推廣應用。“基于地球化學－地球物理測井學的油氣運移層段研究和有效輸導層預測技術，則是油藏地球化學的最新發展方向，將會極大地推動油藏地球化學在直接指導油氣勘探實踐中發揮更大的作用。”南海北部邊緣北部灣盆地福山凹陷早期的油藏地球化學研究結果揭示了位于凹陷中部構造帶的花場次凸的石油主要來自其北東向，靠海方向的白蓮次凹烴源灶，油氣運移方向為北東－南西向，往花場次凸充注成藏，預測位于花場次凸東部的花東和白蓮構造帶及凸起往白蓮次凹的上游方向有利圈閉是最有利的勘探目標區。該認識得到油氣勘探發現和后期的油藏地球化學研究結果的證實。2，4－／1，4二甲基二苯并噻吩等值線圖變化趨勢確定了福山凹陷花場和白蓮地區油氣運移的3條優勢運移路徑，并得到單井試油產量數據的印證，預測沿優勢運移路徑往白蓮次凹烴源灶上游方向的地區是有利的勘探目標區。感謝南方石油勘探開發有限責任公司在樣品和資料收集中提供的幫助，中國石油大學（北京）地球化學實驗室朱雷、師生寶完成了原油樣品的地球化學分析。

作者：李美俊王鐵冠單位：中國石油大學（北京）油氣資源與探測國家重點實驗室中國石油大學（北京）地球科學學院