孟加拉灣深海扇石油地質(zhì)特征及其勘探潛力

吳義平，張艷敏，田作基，李富恒，王紅平

(1.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083;2.河南油田地質(zhì)錄井公司，河南南陽 473132;3.中國石油杭州地質(zhì)研究院，杭州 310023)

深海扇可能由濁積流、碎屑流、等深流、滑動流、崩塌流和密度流等深水沉積過程形成，而大型深海扇一般都由河流三角洲供給[1］。Vall通過對全球海平面周期性變化規(guī)律的認識[2］，為深海扇沉積找到了合理解釋。海底扇是構(gòu)成深海層序LST的主體，海平面低水位時可形成深海水道—堤壩體系[3］。由于其沉積成因機理和油氣成藏規(guī)律的特殊性，深海扇油氣勘探與陸地及淺海區(qū)的油氣勘探有著顯著差異[1］，特別是在識別深海層序單元和界面，建立海底扇模式上存在一定的難度[4］。本文在孟加拉灣深海扇沉積演化基礎(chǔ)上，擬建立深海扇層序格架和沉積模式，并以若開盆地為例開展成藏條件分析。

1 沉積演化特征

孟加拉灣深海扇是恒河三角洲和克里希納河—戈達瓦里河三角洲的水下延續(xù)部分，分布于孟加拉深水盆地、默哈納迪深水盆地、克里希納—戈達瓦里深水盆地、科佛里深水盆地、若開深水次盆以及錫蘭深海平原以北的廣大深部海域(圖1)。自早始新世以來，孟加拉灣海平面變化總體呈現(xiàn)三級周期性下降，該區(qū)古地理環(huán)境和物源區(qū)變化在早始新世、中中新世和上新—更新世呈現(xiàn)出3個不同的特征，揭示了該區(qū)強烈熱沉降的古地理條件，與全球三級海平面變化相一致[5－6］，而孟加拉灣深海扇形成于上新—更新世后半期[7］。恒河、布拉馬普特拉河、克里希納河、戈達瓦里河為深海扇提供了主要的物源。在廣闊的陸架背景下，豐富穩(wěn)定的沉積物主要經(jīng)由濁流活動散布在大陸坡乃至深海平原，經(jīng)過漫長的地質(zhì)歷史時期形成了厚度超過20 km以第三系為主的富泥深海扇體。同時高供給速率的沉積物深深地切入孟加拉國大陸架的海底峽谷“無底急流”附近，部分沉積在其中。該“無底急流”在其2 500 km的長度上無明顯分叉，將現(xiàn)代大陸架沉積中心與潮道天然沖積堤體系連結(jié)起來[8］。

2 層序地層格架

根據(jù)Walker提出的經(jīng)典模式，孟加拉深海扇可以劃分為上部扇、中部扇、下部扇[9］。上部扇通過著名的“無底峽谷”與恒河三角洲銜接。中部扇和下部扇分布許多辮狀溝道，全新世以來除中部偏西的一條溝道仍在活動外，其余溝道均已廢棄。當海平面相對較低時，河流在深水峽谷中充分卸載，沉積形成堤岸、砂質(zhì)濁積朵體和滑塌體(塊狀搬運復合體);當海平面相對較高時，水道、濁積朵體等粗粒沉積體發(fā)育明顯減少，主要沉積深海披覆泥[10－11］。這樣隨著海平面的高低變化，深水沉積物的這種變化就會形成粗細相間的沉積旋回，每一套沉積旋回即為一個三級層序[8］。

在孟加拉深海扇東北部若開海域中扇區(qū)的地震剖面上，粒度較粗的深水沉積物振幅較強，而深海披覆泥等細粒沉積物的振幅相對較弱(圖2a)。利用該區(qū)深水沉積物粗細的旋回變化以及相應的地震剖面上振幅強弱的旋回變化，在地震剖面上可識別出5個深水層序界面，解釋出多期加積局限型水道復合體砂巖[12］，進而建立了相應的層序地層格架[11］(圖2b)。

圖1 孟加拉灣深海扇分布示意Fig.1 Distribution of deep-sea fans in Bay of Bengal

圖2 孟加拉灣若開次盆典型層序格架地震剖面及解釋結(jié)果[11］剖面位置見圖1。Fig.2 Seismic interpretation of typical sequence stratigraphic framework，Rakhine sub-Basin，Bay of Bengal

3 石油地質(zhì)特征

3.1 烴源巖

孟加拉灣深水盆地主要發(fā)育3套烴源巖(圖3)。

第一套為中新統(tǒng)Bhuban組深海相頁巖，有機碳含量為0.2% ～1.76%，干酪根類型主要為Ⅲ型，Ro大于 1.2%，熱解烴(S2)含量為8.11 mg/g具有生成液態(tài)烴的潛力[13］。在深海扇區(qū)厚度大、分布廣，因此生烴總量大。模擬結(jié)果顯示生氣時間約為5 Ma(上新世)，當時的埋藏深度達7 km。

第二套漸新統(tǒng)Jenam組淺海相頁巖，有機碳含量為1% ～3%，干酪根類型為Ⅲ型，Ro大于1.2%。Jenam組烴源巖分布廣泛，質(zhì)量很好，油氣生成時間為漸新世末(29.3 Ma)，早上新世達到生氣高峰。

第三套為始新統(tǒng)Kopili組深海相頁巖，有機碳含量為 0.5% ～1.7%，干酪根類型為Ⅲ/Ⅱ型，Ro小于1.2%。從陸坡至深水區(qū)，Kopili組烴源巖質(zhì)量及生烴能力有所提高，有機碳含量在區(qū)域上逐漸增大[14］，油氣生成時間為古近紀末(23.3 Ma)。

3.2 沉積模式

中新世至今，孟加拉灣總體上是一種海退過程，以低位體系域沉積為主，為深水環(huán)境下的海底扇沉積，發(fā)育有大規(guī)模水道—扇沉積系統(tǒng)。海底扇沉積水道從陸架區(qū)經(jīng)深切谷進入斜坡及盆底部位時，分化為多分支水道。由于物源供給充足，多期水道不斷遷移，彼此相互疊置、侵蝕、切割，就形成了現(xiàn)今規(guī)模巨大的孟加拉盆底扇沉積體系，即多期疊置的海底扇復合體沉積。其沉積結(jié)構(gòu)單元主要包括水道復合體沉積、朵葉體沉積、薄層的天然堤越岸沉積、塊體搬運沉積(包括滑塌和碎屑流沉積等)(圖4)。

圖3 孟加拉灣深海扇第三系生儲蓋組合示意Fig.3 Tertiary source，reserve and cap assemblage of deep-sea fans in Bay of Bengal

圖4 孟加拉灣深海扇沉積模式Fig.4 Depositional mode of deep-sea fans in Bay of Bengal

3.3 儲蓋組合

孟加拉灣深海扇體系內(nèi)發(fā)育3套儲蓋組合，分別是上新統(tǒng)儲蓋組合(圖5)、漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)儲蓋組合(圖6)、始新統(tǒng)儲蓋組合，儲層主要以早、晚碰撞期的深水濁積砂巖為主。第一套儲集層為晚碰撞期上新統(tǒng)深水濁積砂巖，孔隙度平均28%，滲透率為(500～2 000)×10－3μm2;第二套儲集層為早碰撞期中新統(tǒng)Bhuban組和BokaBil組深水濁積砂巖，中新統(tǒng)地層往西為等效地層Malta組，儲層孔隙度為10% ～35%，滲透率為(5 ～1 500)×10－3μm2，平均20×10－3μm2;第三套儲集層為漂移期始新統(tǒng)深海相砂巖，目前在若開次盆僅有少量油發(fā)現(xiàn)。

孟加拉灣深海扇在空間和時間上的主體部分處于一種低能環(huán)境[15］，該深海扇的粗粒沉積物非常缺乏[16］，儲蓋組合內(nèi)的細粒沉積物具有良好的封閉性能，斷層和富泥深水水道也能夠為隱蔽復合圈閉提供側(cè)向封堵，為油氣的保存提供了良好的條件。

3.4 輸導體系

圖5 孟加拉灣深海扇上新統(tǒng)成藏組合分布Fig.5 Pleiocene play distribution of deep-sea fans in Bay of Bengal

圖6 孟加拉灣深海扇漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)成藏組合分布Fig.6 Oligocene－Miocene play distribution of deep-sea fans in Bay of Bengal

油氣以二次運移為主，斷層、不整合面、連續(xù)分布的砂體構(gòu)成了良好的輸導體系，主要影響因素是油氣排出運移時間與合適圈閉形成時間的匹配關(guān)系[14］。

4 成藏條件分析

4.1 成藏實例分析

SHWE大氣田位于孟加拉灣深水扇體東北部若開深水次盆A1區(qū)塊，氣源巖為漸新統(tǒng)/中新統(tǒng)海相泥巖，儲集層為上新統(tǒng)海底扇G砂層(圖7)，砂體呈厚層塊狀，北西—南東向展布，為典型加積局限型水道復合體，其內(nèi)部各種粗粒沉積發(fā)育[17］，河道砂體具有連續(xù)高幅度，而外灘砂體具有中等幅度;孔隙度為22% ～28%，滲透率為(190 ～2 000)×10－3μm2，砂層厚度15～30 m。蓋層為各期海相泥巖。構(gòu)造較高部位為油氣指向區(qū)，油氣藏主要存在于朵葉體、水道及越岸沉積與構(gòu)造具有較好配置關(guān)系的部位。該區(qū)塊發(fā)育少量斷層，斷層使該氣藏內(nèi)部氣水分布復雜，區(qū)內(nèi)無統(tǒng)一氣水界面(圖7)，氣藏類型為砂巖上傾尖滅氣藏和巖性—斷層氣藏，最大產(chǎn)氣量2.60×108ft3，氣體為優(yōu)質(zhì)干氣。由于加積局限型水道復合體具有較大的厚度及較好的垂向連通性及物性條件，可形成高流量、高最終采收率油氣藏[17］。

圖7 孟加拉灣若開次盆海底扇G砂體地震相及氣藏剖面Fig.7 Seismic facies and gas reservoir profile of submarine fan sand bodies G，Rakhine sub-Basin，Bay of Bengal

4.2 成藏主控因素

孟加拉灣深海扇石油地質(zhì)條件優(yōu)越，深海扇砂體垂向疊置于烴源巖之上，形成多個疊式復合地層巖性圈閉，具有形成大型地層圈閉的條件[18－20］。深海扇下—中中新統(tǒng)Bhuban組、中漸新統(tǒng)Jenam組生成的油氣沿垂向斷裂、不整合以及連通砂體垂向運移至低位期發(fā)育的深海扇體，并在上覆海相高位期泥巖的封蓋條件下聚集成藏，其成藏模式為“下生上儲型”地層或復合氣藏類型(圖7)，位于斷裂帶和烴源巖附近的地層圈閉、巖性圈閉和復合圈閉是最有利的勘探目標。

5 勘探潛力

最新資源評價表明孟加拉灣深水區(qū)的待發(fā)現(xiàn)油氣資源主要分布于始新統(tǒng)、漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)成藏組合和上新統(tǒng)成藏組合中，以天然氣為主，其中勘探潛力最大的成藏組合是漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)成藏組合。主要的勘探潛力區(qū)有:1)恒河水系孟加拉深水盆地、若開深水次盆、默哈納迪深水盆地中上部扇帶，主要目的層為上新統(tǒng)儲層(圖5，6)。該區(qū)共發(fā)育2種不同類型儲層:一種為盆底扇具有海底水道體系，走滑斷層和水道充填頁巖封堵;另一種為斜坡扇，砂體呈薄板狀，水道及朵葉體為最有利的儲集類型。目前在該區(qū)發(fā)現(xiàn)2個大型氣田。2)印度東部海域克里希納—戈達瓦里深水盆地和科佛里深水盆地中上部扇帶，目的層系為新近系濁積砂巖水道及朵葉體儲層(圖5，6)，深度2 000～3 000 m，烴源巖為古新統(tǒng)—漸新統(tǒng)深海頁巖，目前在深水區(qū)發(fā)現(xiàn)可采儲量超過億桶的油藏2個，超過10×108ft3的氣藏有5個。3)中下部扇帶“無底水道”附近第三系潮道天然沖積堤砂體(圖5，6)，目前還沒有油氣發(fā)現(xiàn)。

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