中蘇門(mén)答臘盆地油氣成藏分析與勘探潛力預(yù)測(cè)

許 凡 康永尚 李水靜 岳來(lái)群 姚永堅(jiān)

摘要:對(duì)中蘇門(mén)答臘盆地的構(gòu)造沉積演化特征、生儲(chǔ)蓋組合特征、圈閉與油氣富集特點(diǎn)進(jìn)行研究,將其油氣成藏組合劃分為深部、下部、中部和上部成藏組合。深部成藏組合以新生古儲(chǔ)式潛山油氣藏為主;下部、中部、上部成藏組合都以自生自儲(chǔ)式油氣藏為主。同時(shí)結(jié)合成藏組合的特點(diǎn)對(duì)整個(gè)盆地進(jìn)行系統(tǒng)認(rèn)識(shí),預(yù)測(cè)出未來(lái)有勘探潛力的目標(biāo)區(qū)域。

關(guān)鍵詞:中蘇門(mén)答臘盆地;弧后盆地;成藏組合;勘探潛力

中圖分類(lèi)號(hào):TE121;TE122.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

引 言

中蘇門(mén)答臘盆地位于蘇門(mén)答臘島中部,是印度洋板塊向東南亞板塊俯沖形成的弧后裂谷盆地。盆地面積約為129 854 km²,75%的面積分布于陸上,其濱海部分一直延伸至馬六甲海峽。中蘇門(mén)答臘盆地以阿薩漢隆起與北蘇門(mén)答臘盆地相隔,與南蘇門(mén)答臘盆地的邊界為蒂加普魯山,東部邊界為馬來(lái)西亞地盾,西部與巴里桑山脈火山弧相鄰(圖1)。盆

地沉積厚度由中部向四周減薄[1-4],中部地層厚度變化范圍為1 500～3 000 m。同時(shí),該盆地形成了以始新統(tǒng)—漸新統(tǒng)湖相棕色頁(yè)巖為主要烴源巖,以第三系碎屑巖、碳酸鹽巖為主要儲(chǔ)層的油氣體系。

2 構(gòu)造沉積演化和成藏歷史

2.1 構(gòu)造沉積演化

古生代和中生代早期,巽他陸塊與特提斯海連通,直到白堊紀(jì)由于海底擴(kuò)張及板塊的相向運(yùn)動(dòng)(菲律賓板塊向西南方向的馬來(lái)地塊俯沖),導(dǎo)致大規(guī)?；◢弾r侵入,馬來(lái)半島、加里曼丹、蘇門(mén)答臘等陸塊拼接形成年輕克拉通格局。巽他古陸南緣的爪哇、加里曼丹東緣、南海南部發(fā)育中生代陸緣沉積。澳大利亞地區(qū)以岡瓦納大陸裂解為主,使澳大利亞大陸周緣形成一系列裂谷盆地。中蘇門(mén)答臘盆地則為新生代早期印度洋板塊向東南亞板塊俯沖引起弧后擴(kuò)張形成的弧后裂谷盆地,其構(gòu)造沉積演化歷史可以劃分為前第三紀(jì)前裂谷基底形成期、中始新世—漸新世同生裂谷早期、早中新世—中中新世同生裂谷后期及晚中新世—現(xiàn)今盆地?cái)D壓期等4個(gè)階段[5]。

2.1.1 前第三紀(jì)前裂谷基底形成期

前第三紀(jì)形成盆地前裂谷基底,并有3種不同的基底區(qū):基底西部為雜砂巖基底,延伸至中部次盆地及相鄰地區(qū);基底東部以石英碎屑巖為主;基底中部是以深海沉積物為主的狹窄區(qū)域。基底受到巖漿活動(dòng)影響,局部見(jiàn)早二疊世—早白堊世花崗巖侵入體。

2.1.2 中始新世—漸新世同生裂谷早期

始新世中期,印度洋板塊與東南亞板塊碰撞。中始新世—早漸新世,中蘇門(mén)答臘盆地發(fā)生弧后擴(kuò)張,形成一系列北西—南東向地塹、半地塹和離散斷層,并出現(xiàn)區(qū)域快速沉降,中部次盆沉降尤為明顯,同時(shí)發(fā)生Pematang群碎屑巖沉積。該階段,沖積扇、河流沉積和湖相沉積等同生裂谷沉積發(fā)育,中部次盆發(fā)育高有機(jī)碳含量湖相頁(yè)巖。漸新世時(shí)期,盆地地塹系統(tǒng)邊緣的構(gòu)造發(fā)生倒轉(zhuǎn),標(biāo)志著Pematang群沉積結(jié)束。

2.1.3 早中新世—中中新世同生裂谷后期

中新世早期,同生裂谷早期區(qū)域性沉降開(kāi)始趨于平靜,盆地演化的裂谷階段結(jié)束,盆地進(jìn)入拗陷階段,同時(shí),盆地西南部發(fā)生海侵。中中新世,海水覆蓋了中蘇門(mén)答臘盆地,發(fā)育大型三角洲沉積體系Sihapas群,沉積巖性為砂巖與頁(yè)巖互層。晚中新世,海侵結(jié)束,進(jìn)入中蘇門(mén)答臘盆地的粗粒物質(zhì)大大減少,沉積環(huán)境由海侵旋回過(guò)渡為大陸盆地充填旋回,并沉積了大量泥巖和頁(yè)巖。

2.1.4 晚中新世—現(xiàn)今盆地?cái)D壓期

中中新世盆地發(fā)生擠壓運(yùn)動(dòng),上新世—更新世擠壓運(yùn)動(dòng)達(dá)到高峰。早中新世,澳大利亞板塊、印度洋板塊向北運(yùn)動(dòng),同時(shí)發(fā)生斜向俯沖,形成右旋扭曲的斷裂系統(tǒng),并導(dǎo)致中蘇門(mén)答臘盆地發(fā)生擠壓,巴里桑山脈開(kāi)始隆升,在壓扭應(yīng)力背景下形成了高角度的逆斷層和北西—南東向的褶皺。晚中新世—上新世進(jìn)入海退期,沉積了Petani群,沉積物迅速由淺海型變?yōu)闉I海及之后的沼澤沉積。更新世時(shí)期,巴里桑山脈已非常接近現(xiàn)代狀態(tài),火山噴發(fā)頻繁,并發(fā)生區(qū)域性扭動(dòng),出現(xiàn)高角度逆沖斷層。

2.2 成藏分析史

中蘇門(mén)答臘盆地地溫梯度較高,約為0.061℃/m,生烴門(mén)限較淺,約為1 200 m,上中新統(tǒng)—上新統(tǒng)烴源巖即達(dá)到中等成熟,生油窗頂埋深僅為1 067～1 372 m。盆地內(nèi)發(fā)育2個(gè)巨大的頁(yè)巖生油區(qū),分別為Pematang(佩馬當(dāng))和Bengklis(望加麗)凹陷區(qū)。生油凹陷內(nèi)生成的油氣向周?chē)^高位置構(gòu)造中運(yùn)移,并在構(gòu)造隆起區(qū)聚集成藏,Minas油田位于鄰近凹陷的Minas隆起上,Duri油田位于羅干隆起上[6-9]。分析中蘇門(mén)答臘盆地構(gòu)造沉積演化和成藏歷史認(rèn)為,盆地富集油氣的有利條件主要有以下幾點(diǎn):盆地內(nèi)的烴源巖在晚中新世—上新世達(dá)到了中等成熟度,此時(shí)區(qū)域性蓋層已形成,生成油氣得到較好的保護(hù);盆地大量生烴期為晚中新世,而早期形成的正斷層中中新世擠壓應(yīng)力使轉(zhuǎn)變?yōu)槟鏀鄬踊蚺?dòng)斷層,加之受下伏前第三紀(jì)基底控制,斷層封閉性強(qiáng),有利于油氣的保存;盆地內(nèi)雁列狀北西—南東向構(gòu)造隆起有利于形成構(gòu)造圈閉,為油氣聚集提供了有利場(chǎng)所。

3 油氣成藏分析

3.1 生油層

中蘇門(mén)答臘盆地的主力烴源巖為下第三系Pematang群棕色頁(yè)巖組的湖相頁(yè)巖和Telisa組厚層海相頁(yè)巖。Pematang群湖相頁(yè)巖生油潛力大,TOC值為4.0%～7.3%;其中的煤層也可作為很好的烴源巖,TOC值為36.7%～70.0%。Telisa組厚層海相頁(yè)巖烴源巖性質(zhì)較好,是Petapahan和Duri油田的烴源巖,但濱岸平原地區(qū)的Telisa組上部頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)含量較低。地球化學(xué)及顯微分析表明,上中新統(tǒng)—上新統(tǒng)的Petani群頁(yè)巖干酪根類(lèi)型為Ⅲ型,TOC值為0.4%～2.0%,具有非常大的產(chǎn)生生物氣的潛力。

3.2 儲(chǔ)層條件

中蘇門(mén)答臘盆地目前已發(fā)現(xiàn)5套儲(chǔ)層,分別為基巖儲(chǔ)層、下紅層組儲(chǔ)層、上紅層組儲(chǔ)層、Sihapas群儲(chǔ)層和Petani群儲(chǔ)層,儲(chǔ)層巖性以河流相和三角洲相砂巖為主,其中,Sihapas群砂巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集物性最好,儲(chǔ)層厚度最大,為最有利儲(chǔ)層。

(1) 基巖儲(chǔ)層。盆地內(nèi)前第三紀(jì)基底裂隙化或風(fēng)化的花崗巖、石英砂巖均可以作為有效儲(chǔ)層,目前發(fā)現(xiàn)的油氣不足整個(gè)盆地油氣儲(chǔ)量的1%。

(2) 下紅層組儲(chǔ)層。儲(chǔ)層巖性主要為砂巖和粉砂巖,主要為河流相、湖相、沖積扇等陸相沉積。砂巖平均孔隙度為15%,滲透率一般為200×10^-3～400×10^-3μm²。

(3) 上紅層組儲(chǔ)層。上紅層組主要為陸相沖積扇、河流相、湖泊相沉積,河流相沉積砂巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集條件極佳,砂巖平均孔隙度為20%,平均滲透率為800×10^-3μm²。

(4) Sihapas群。Sihapas群主要儲(chǔ)層為Menggala組、上Sihapas組和下Sihapas組砂巖,儲(chǔ)層沉積環(huán)境為淺海和海相三角洲。上Sihapas組儲(chǔ)層砂巖孔隙度為10%～40%,滲透率為100×10^-3～5 000×10^-3μm²;下Sihapas組儲(chǔ)層砂巖孔隙度平均為25%,滲透率為9×10^-3～2 600×10^-3μm²。另外,Telisa組薄層海綠石砂巖儲(chǔ)層也有少量油氣儲(chǔ)集。目前盆地95%的油氣產(chǎn)自于該儲(chǔ)層。

(5) Petani群。Petani群沉積于海退過(guò)程,自下而上發(fā)育砂巖和粉砂巖儲(chǔ)層,雖儲(chǔ)層厚度較小(小于10 m),分布范圍也較局限,目前發(fā)現(xiàn)的油氣不足整個(gè)盆地油氣儲(chǔ)量的1%。

3.3 蓋層

中蘇門(mén)答臘盆地蓋層較發(fā)育,主要包括Pematang群、Sihapas群、Telisa組和Petani群:Pematang群內(nèi)部頁(yè)巖和煤層可以作為很好的層內(nèi)蓋層;Sihapas群頁(yè)巖夾層可以作為該群內(nèi)部局部蓋層;海侵達(dá)到最大水深時(shí)沉積的Telisa組頁(yè)巖可以作為Sihapas群和Telisa組內(nèi)儲(chǔ)集砂巖區(qū)域性蓋層;Petani群內(nèi)部頁(yè)巖可以作為Sihapas群和Telisa組砂巖儲(chǔ)層的區(qū)域性蓋層?？傮w上,盆地蓋層發(fā)育較好,Telisa組和Petani群頁(yè)巖可形成區(qū)域蓋層,對(duì)盆地油氣聚集具有很好的保護(hù)作用。 3.4 成藏組合分析

成藏組合是指具有相似圈閉條件、儲(chǔ)集條件、蓋層條件的1套成藏單元,是油氣藏縱向組合關(guān)系的反映。根據(jù)中蘇門(mén)答臘盆地構(gòu)造沉積演化特征和生、儲(chǔ)、蓋層分布以及圈閉特點(diǎn),將油氣組合劃分為深部成藏組合、下部成藏組合、中部成藏組合和上部成藏組合4個(gè)油氣成藏組合[10-11],其中,深部成藏組合以新生古儲(chǔ)式潛山油氣藏為主,下部、中部和上部組合均以自生自儲(chǔ)式油氣藏為主(圖2)。

3.4.1 深部成藏組合

深部成藏組合主要位于基底隆起部位,由斷層或不整合面與烴源巖溝通形成油氣藏,圈閉類(lèi)型主要為構(gòu)造圈閉和不整合圈閉,已發(fā)現(xiàn)石油地質(zhì)儲(chǔ)量2.49×106t,天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量0.2×10⁸m³。該成藏組合烴源巖主要為Pematang群棕色頁(yè)巖組的湖相頁(yè)巖;儲(chǔ)層主要為古近紀(jì)基巖,儲(chǔ)層巖性主要包括花崗巖、石英(砂)巖、風(fēng)化硅質(zhì)粘土巖;該成藏組合蓋層為T(mén)elisa組頁(yè)巖,蓋層條件較好。

深部成藏組合特征主要有:基巖作為主要儲(chǔ)層,儲(chǔ)層性質(zhì)和儲(chǔ)集空間發(fā)育情況差別大,因此,儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能成為油氣成藏的關(guān)鍵;圈閉類(lèi)型以裂縫發(fā)育的基巖隆起圈閉為主。另外早期形成的正斷層將烴源巖與儲(chǔ)層連通,也為油氣運(yùn)移和聚集提供了有利條件,有利于油氣成藏。

3.4.2 下部成藏組合

下部成藏組合是下紅層組和上紅層組河流相砂巖儲(chǔ)層形成的含油氣組合。Pematang群棕色頁(yè)巖組中的湖相頁(yè)巖既是該成藏組合的烴源巖,又是該組合的蓋層,烴源巖和儲(chǔ)層直接接觸,形成自生自儲(chǔ)型油藏,圈閉以斷塊、背斜及地層圈閉為主。

3.4.3 中部成藏組合

中部成藏組合是Sihapas群儲(chǔ)層形成的含油氣組合。該成藏組合儲(chǔ)集巖為Menggala組、過(guò)渡組、上Sihapas組和下Sihapas組的河流相砂巖及Telisa組海綠石砂巖,頁(yè)巖夾層可以作為層內(nèi)蓋層,Telisa組厚層海相頁(yè)巖可以作為有效的區(qū)域性蓋層,圈閉類(lèi)型主要為地層圈閉和構(gòu)造圈閉,成藏組合類(lèi)型為自生自儲(chǔ)型。中部成藏組合是中蘇門(mén)答臘盆地最主要的含油氣組合,該組合儲(chǔ)集油氣占整個(gè)盆地油氣儲(chǔ)量的95%以上,Minas和Duri油田均位于該成藏組合。

3.4.4 上部成藏組合

上部成藏組合砂巖儲(chǔ)層較薄,厚度不足10 m,褐煤夾層和其他有機(jī)質(zhì)作為烴源巖可以生成生物氣,頁(yè)巖夾層作為蓋層,圈閉類(lèi)型主要為構(gòu)造圈閉,成藏組合類(lèi)型為自生自儲(chǔ)型僅產(chǎn)氣的成藏組合。

4 勘探潛力預(yù)測(cè)

中蘇門(mén)答臘盆地陸上部分勘探程度已經(jīng)較高,但未來(lái)仍具有一定的勘探潛力;海上區(qū)域的東南部勘探程度相對(duì)較高,而西北部較低。結(jié)合中蘇門(mén)答臘盆地勘探現(xiàn)狀及對(duì)油氣成藏組合的分析,預(yù)測(cè)盆地勘探有利區(qū)域(圖3)。

(1) 巴魯門(mén)凹陷。巴魯門(mén)凹陷、基里凹陷、佩馬當(dāng)凹陷和望加麗凹陷是中蘇門(mén)答臘盆地的主要生油區(qū),由西向東呈帶狀分布,根據(jù)盆地物源和沉積構(gòu)造特征及油氣方向趨勢(shì)分析認(rèn)為,勘探目標(biāo)區(qū)應(yīng)主要集中于生烴凹陷周?chē)男逼碌貛Ш吐∑饏^(qū)。近期在盆地西北部Madian地塹發(fā)現(xiàn)油氣,因此,巴魯門(mén)凹陷地區(qū)可以作為未來(lái)油氣勘探重點(diǎn)地區(qū)。

(2) 地層圈閉。盆地勘探早、中期一般首先尋找構(gòu)造圈閉,而開(kāi)發(fā)中后期勘探工作則應(yīng)以非構(gòu)造圈閉為重點(diǎn)。中蘇門(mén)答臘盆地下部組合和中部組合中的地層圈閉目前尚未發(fā)現(xiàn)油氣,但2組合均具備很好烴源巖、儲(chǔ)層和蓋層條件,因此,應(yīng)將該類(lèi)地層圈閉作為盆地未來(lái)勘探的重要目標(biāo),進(jìn)一步加強(qiáng)勘探力度。

(3) 馬六甲海峽區(qū)的西部構(gòu)造帶。該地區(qū)中部成藏組合主要儲(chǔ)層為下Sihapas組圈閉,但剩余可采油氣資源量不大,而Menggala組和Pematang群構(gòu)造圈閉、地層圈閉勘探程度均較低,并且具有多套含油層系,因此,應(yīng)將該區(qū)勘探目標(biāo)向深部Menggala組和Pematang群含油氣圈閉轉(zhuǎn)移,尤其是可以將西部高幅擠壓背斜中的構(gòu)造圈閉和地層圈閉。

(4) Petani群。盆地上部成藏組合中的Petani群砂巖分布面積小,儲(chǔ)集物性也較差,目前僅發(fā)現(xiàn)少量生物氣。鑒于該群具備一定的生烴條件和油氣保存條件,建議采取地層酸化壓裂技術(shù)改善儲(chǔ)層物性,可能成為未來(lái)勘探亮點(diǎn)。

5 結(jié) 論

(1) 中蘇門(mén)答臘盆地的主力烴源巖為下第三系Pematang群湖相頁(yè)巖,主要儲(chǔ)層為Sihapas群砂巖,海侵達(dá)到最大水深時(shí)沉積的Telisa組頁(yè)巖可作為區(qū)域性蓋層。

(2) 中蘇門(mén)答臘盆地油氣成藏組合可劃分為深部、下部、中部和上部成藏組合:深部成藏組合以新生古儲(chǔ)式潛山油氣藏為主,下部、中部、上部成藏組合均以自生自儲(chǔ)式油氣藏為主,并且中部成藏組合儲(chǔ)集油氣占整個(gè)盆地油氣儲(chǔ)量的95%以上。

(3) 中蘇門(mén)答臘盆地生烴凹陷周?chē)男逼碌貛Ш吐∑饏^(qū)可以作為未來(lái)勘探重要目標(biāo)區(qū),重點(diǎn)尋找非構(gòu)造圈閉,如地層圈閉和復(fù)合圈閉。海上區(qū)域仍具有非常大的潛力,尤其是目前勘探程度較低的盆地西北部。

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編輯 董志剛