巴西海上坎波斯與桑托斯盆地油氣成藏特征對比研究

熊利平 ，鄔長武，郭永強(qiáng)，李嵩陽

(1.中國石油化工股份有限公司 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.北京郵電大學(xué)，北京 100876)

巴西海上坎波斯與桑托斯盆地油氣成藏特征對比研究

熊利平1，鄔長武1，郭永強(qiáng)1，李嵩陽2

(1.中國石油化工股份有限公司 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.北京郵電大學(xué)，北京 100876)

坎波斯與桑托斯盆地油氣資源非常豐富。2個(gè)盆地均經(jīng)歷了裂谷、過渡、被動大陸邊緣3個(gè)構(gòu)造階段，發(fā)育鹽下陸相層序、鹽巖層序、鹽上海相層序，形成鹽下、鹽上2套成藏組合。由于盆地構(gòu)造格架不同，導(dǎo)致鹽巖分布、鹽下儲層發(fā)育程度的差異，加之鹽上儲層分布的不同，造成2個(gè)盆地油氣分布特征的巨大差異。桑托斯盆地油氣主要分布在外部高地帶的鹽下領(lǐng)域，而坎波斯盆地油氣主要富集在中部低凸帶的鹽上儲層中。通過分析2個(gè)盆地的構(gòu)造演化及地層發(fā)育特征、成藏條件及主控因素，優(yōu)選了鹽下、鹽上成藏組合的有利區(qū)，剖析了2個(gè)盆地成藏條件的異同，可指導(dǎo)我國石油公司在這2個(gè)盆地新項(xiàng)目評價(jià)和在執(zhí)行區(qū)塊的勘探部署。

鹽膏巖；成藏主控因素；油氣成藏；坎波斯盆地；桑托斯盆地

巴西海上坎波斯與桑托斯盆地是全球重要的含油氣盆地，截至2012年1月，這2個(gè)盆地共發(fā)現(xiàn)2P可采儲量98.4×108t油當(dāng)量，其中液態(tài)烴81.2×108t，氣2.1×1012m3。自2006年以來，盆地鹽下領(lǐng)域不斷獲得巨型油氣發(fā)現(xiàn)。近幾年，巴西新發(fā)現(xiàn)的儲量基本相當(dāng)于全球其他地區(qū)新發(fā)現(xiàn)儲量之和，這些新發(fā)現(xiàn)儲量絕大多數(shù)位于這2個(gè)盆地，因此，該區(qū)未來勘探開發(fā)潛力巨大。

坎波斯與桑托斯盆地同屬典型被動大陸邊緣盆地，構(gòu)造位置相鄰，構(gòu)造演化、沉積地層特征、成藏演化歷史相似，但油氣分布卻存在巨大差異。坎波斯油氣主要分布在鹽上海相碎屑巖中，而桑托斯盆地油氣卻主要賦存在鹽下湖相碳酸鹽巖中。研究這2個(gè)盆地油氣成藏條件異同，能夠明確控制盆地油氣分布的主要因素，確定盆地的勘探潛力及油氣成藏有利區(qū)。

1 區(qū)域構(gòu)造演化及地層發(fā)育特征

巴西桑托斯、坎波斯、埃思皮里奧桑托盆地屬典型的大西洋型被動大陸邊緣盆地，這3個(gè)盆地構(gòu)造位置相鄰，統(tǒng)稱為大坎波斯盆地。盆地形成于岡瓦納大陸解體和自南向北的南大西洋兩岸張開時(shí)期，主要經(jīng)歷了裂谷、過渡、被動大陸邊緣3個(gè)階段，發(fā)育了裂谷期陸相層序、過渡期鹽巖層序及被動大陸邊緣期海相層序[1-2]。

在早白堊世巴列姆期，南美與西非開始裂開，裂谷作用發(fā)生初期，伴隨著臺地玄武巖噴發(fā)，沉積一組厚度有變化的河流—湖相層序，在裂谷作用之后發(fā)生了熱沉降。鹽下地層可分為構(gòu)造—沉積特征截然不同的兩部分：下白堊統(tǒng)下阿普第階主要為裂谷期陸相沉積，在裂谷期的最后階段，有海相侵入；中阿普第階為熱沉降期海相沉積，構(gòu)造相對平靜，僅發(fā)育局部斷層。

在晚阿普第期，狹窄的海道限制了海水的流入，形成了蒸發(fā)巖層序，這套蒸發(fā)巖在深水區(qū)的厚度多數(shù)大于1 500 m，對大坎波斯盆地油氣成藏起著重要作用，鹽巖良好的導(dǎo)熱性使得鹽下地層地溫梯度較低，烴源巖在埋深5 000～5 500 m時(shí)才達(dá)到生油高峰。同時(shí)，這套鹽巖層序的發(fā)育，還有利于鹽下儲層孔隙度的保持。

隨后，在晚白堊世阿爾比期，發(fā)生了一次海侵，并發(fā)育了碳酸鹽巖臺地。在森諾曼—土倫期，該臺地的沉沒導(dǎo)致富含有機(jī)物的頁巖堆積，土倫期三角洲層序向海進(jìn)積標(biāo)志著一次海退的開始。從馬斯特里赫期到早漸新世，再次出現(xiàn)沉降和一次海進(jìn)，各種深水海相頁巖和濁積巖跨越盆地，覆蓋在西部前寒武系基底上，在這次海進(jìn)之后出現(xiàn)一個(gè)新近紀(jì)海退層序，在現(xiàn)有大陸斜坡的沉積中心形成了很厚的充填沉積物[3]。

2 油氣成藏條件

2.1盆地構(gòu)造格架

大坎波斯盆地垂向上可分為鹽下裂谷體系、鹽上重力滑覆體系2套構(gòu)造層，鹽下、鹽上構(gòu)造成因不同，構(gòu)造特征存在明顯的差異。鹽下構(gòu)造主要受控于基底斷裂的活動，具有東西分帶、南北分段的構(gòu)造格局，沿東西方向發(fā)育兩凹兩隆，自西向東依次為近岸低凹帶、中部低凸帶、近海低凹帶、外部高地帶。3條轉(zhuǎn)換—調(diào)節(jié)斷層將大坎波斯盆地沿南北方向分為3段即3個(gè)盆地，形態(tài)南寬北窄[4-5](圖1)。鹽上構(gòu)造主要受控于鹽巖的重力滑動，自西向東分為后緣伸展帶、中部雙向伸展帶、前緣重力褶皺沖斷帶。

圖1 大坎波斯盆地鹽下構(gòu)造格架Fig.1 Pre-salt tectonic framework of Greater Campos Basin

2.2烴源巖特征

大坎波斯盆地主力烴源巖均為鹽下裂谷期下白堊統(tǒng)巴列姆階—阿普第階微咸湖相鈣質(zhì)黑色頁巖，這套烴源巖在桑托斯盆地和坎波斯盆地廣泛分布，貢獻(xiàn)了盆地80%以上的油氣。桑托斯盆地下白堊統(tǒng)Guaratiba組烴源巖主要沉積于火山邊緣以北的裂谷盆地內(nèi)。盆地內(nèi)僅有一口井鉆達(dá)這套烴源巖，為Ⅰ-Ⅱ型干酪根，TOC含量為2%～4%[6]，厚度100～200 m。在淺水區(qū)，下中白堊統(tǒng)源巖埋深達(dá)7～8 km，這套烴源巖處于過成熟階段，在大陸斜坡和深水區(qū)的湖相頁巖的成熟度正處于未成熟到過成熟階段[7]。

坎波斯盆地鹽下下白堊統(tǒng)Lagoa Feia組烴源巖為裂谷湖相黑色頁巖，TOC含量為2%～6%，最高可達(dá)9%，氫指數(shù)可達(dá)900 mg /g。干酪根為Ⅰ型，烴源巖質(zhì)量極好。除了外部高地帶尚未成熟外，這套烴源巖在盆地其他地區(qū)都處在生油窗內(nèi)，尚未達(dá)到過成熟。

2.3儲層條件

桑托斯盆地主要儲層為鹽下的阿普第階Guaratiba組灰?guī)r儲層，儲層平均厚30 m，孔隙度5%～25%，滲透率1～1 300 mD，盆地80%以上的油氣儲量賦存于這套儲層。其次為鹽上土侖階砂巖儲層，孔隙度16%～21%，滲透率較低。

坎波斯盆地的主要儲層為鹽上Carapebus段，這套儲層主要有3個(gè)砂巖段，上白堊統(tǒng)、始新統(tǒng)—漸新統(tǒng)和漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)，上白堊統(tǒng)段砂巖最厚可達(dá)100～250 m，其他段的砂巖厚度也很大，孔隙度20%～30%，滲透率大于1 D，最高可達(dá)5.4 D[6]。鹽上阿爾布階Macae組灰?guī)r及砂巖、鹽下下白堊統(tǒng)巴列姆—阿普第階Coquinas組灰?guī)r為次要儲層。鹽上Macae組以灰?guī)r為主，另有濱岸相砂巖Goitacas段、陸架Quissama段和濁積相Namorado段，灰?guī)r儲層物性一般較差，而 Quissama段、Namorado段儲層物性較好。鹽下Coquinas組為碳酸鹽巖儲層，儲層物性受成巖作用控制，橫向變化大，孔隙度一般較低，多數(shù)介于4%～6%之間，但滲透率較高，在多個(gè)油田產(chǎn)油。

2.4蓋層及保存條件

鹽巖蓋層是桑托斯盆地和坎波斯盆地鹽下儲層的優(yōu)質(zhì)區(qū)域性蓋層，在鹽巖連續(xù)分布的區(qū)域，鹽下油氣保存條件好，原油未遭受破壞，API一般為27°～30°，且缺少鹽上油氣發(fā)現(xiàn)。而在鹽窗發(fā)育區(qū)，鹽上油氣發(fā)現(xiàn)較多，原油多遭受了不同程度的生物降解， API一般為13°～22°。鹽上儲層的蓋層為大規(guī)模發(fā)育的海相頁巖。

2.5圈閉發(fā)育特征

盆地鹽上、鹽下構(gòu)造的成因機(jī)制不同，圈閉特征也存在明顯差異。鹽下構(gòu)造與基底活動密切相關(guān)，主要發(fā)育與基底斷裂相關(guān)的斷壘、翹傾斷塊、背斜構(gòu)造[8]。鹽上圈閉主要與鹽巖活動有關(guān)，發(fā)育各類鹽相關(guān)構(gòu)造圈閉、巖性圈閉。

2.6油氣成藏模式

桑托斯盆地和坎波斯盆地包括鹽下和鹽上2套成藏組合，這2套成藏組合具有不同的成藏模式(圖2)。鹽下成藏組合的主要烴源巖為鹽下裂谷期湖相烴源巖，儲層為鹽下裂谷期—過渡期碳酸鹽巖，鹽巖可作為良好的蓋層。鹽下構(gòu)造呈地壘、地塹相間的構(gòu)造格局，凹陷區(qū)是鹽下烴源巖的生烴中心，基底隆起區(qū)是優(yōu)質(zhì)碳酸鹽巖儲層的發(fā)育區(qū)，也是構(gòu)造圈閉的發(fā)育區(qū)。地塹區(qū)生成的油氣，沿著斷層及優(yōu)質(zhì)儲層油氣運(yùn)移到地壘區(qū)圈閉中聚集成藏。

圖2 大坎波斯盆地鹽下成藏組合油氣成藏模式Fig.2 Petroleum accumulation pattern of pre-salt reservoir in Greater Campos Basin

圖3 大坎波斯盆地鹽上成藏組合油氣成藏模式Fig.3 Petroleum accumulation pattern of post-salt reservoir in Greater Campos Basin

鹽上成藏組合主力烴源巖同樣是鹽下裂谷期湖相頁巖，儲層為鹽上海相碳酸鹽巖、砂巖，廣泛發(fā)育的海相頁巖可以作為良好的蓋層。鹽下裂谷期烴源巖生成的油氣，沿鹽窗、斷層向鹽上儲層運(yùn)移，在各類鹽相關(guān)圈閉、巖性圈閉中聚集成藏[9-10](圖3)。

3 油氣成藏主控因素及有利區(qū)優(yōu)選

3.1盆地油氣分布規(guī)律對比

在桑托斯盆地和坎波斯盆地，鹽下成熟烴源巖分布廣泛，但油氣分布卻極不均勻?？膊ㄋ古璧赜蜌庵饕植荚谥胁康屯箮?，以鹽上砂巖油氣藏為主。桑托斯盆地油氣主要分布在外部高地帶，以鹽下碳酸鹽巖油氣藏為主(表1)。

3.2油氣主控因素

鹽下油氣成藏主要受控于基底隆起和鹽巖分布。基底隆起控制鹽下圈閉和優(yōu)質(zhì)儲層的發(fā)育，控制油氣聚集。基底構(gòu)造形成的壘塹相間的構(gòu)造格局，為桑托斯盆地鹽下油氣富集提供了良好的條件：斷陷區(qū)供烴，基底隆起區(qū)是圈閉發(fā)育的有利場所；基底隆起形成的淺水沉積環(huán)境有利于疊層石灰?guī)r儲層的發(fā)育(圖4)。桑托斯盆地和坎波斯盆地鹽下油氣發(fā)現(xiàn)，均位于基底隆起形成的圈閉(圖5)。鹽巖分布控制鹽下油氣保存，鹽下巨型油氣田多分布在連續(xù)鹽巖分布區(qū)，在鹽窗發(fā)育區(qū)，以鹽上油氣發(fā)現(xiàn)為主。

表1 桑托斯盆地及坎波斯盆地油氣儲量分布Table 1 Petroleum reserves of Santos and Campos Basins

鹽上成藏組合中各類鹽相關(guān)圈閉、巖性圈閉發(fā)育，油氣成藏主要受控于鹽窗和儲層發(fā)育情況。鹽窗發(fā)育控制鹽下油氣向鹽上運(yùn)移，盆地鹽下地層的斜坡區(qū)，鹽巖向下傾方向流動，形成大量的鹽窗，有利于油氣運(yùn)移。儲層發(fā)育控制鹽上油氣成藏，坎波斯盆地鹽上濁積砂體最發(fā)育，鹽上油氣田分布與上白堊統(tǒng)、始新統(tǒng)及漸新統(tǒng)濁積砂體展布密切相關(guān)(圖6)。而桑托斯盆地，鹽上砂巖儲層僅零星分布(圖6)，鹽上油氣發(fā)現(xiàn)較少。

圖4 桑托斯盆地鹽下碳酸鹽儲層發(fā)育模式Fig.4 Development pattern of pre-salt carbonate reservoir in Santos Basin

圖5 坎波斯盆地鹽下油氣藏剖面Fig.5 Profile of pre-salt reservoir in Campos Basin

3.3油氣成藏有利區(qū)優(yōu)選

鹽下油氣成藏有利區(qū)主要位于鹽下中部低凸帶和外部高地帶，凹陷區(qū)是生烴中心，凸起帶是油氣運(yùn)移的指向區(qū)，碳酸鹽儲層發(fā)育，并發(fā)育大量與基底隆起相關(guān)的圈閉，鹽下組合成藏條件好。桑托斯盆地外部高地帶為巨厚連續(xù)鹽巖分布區(qū)，發(fā)育大量與基底隆起相關(guān)的構(gòu)造圈閉，是目前鹽下巨型油氣田發(fā)現(xiàn)最多的區(qū)域，油氣成藏最有利。在該構(gòu)造帶，2006—2010年共發(fā)現(xiàn)8個(gè)大于1.37×108t的鹽下油氣田，這8個(gè)油氣田總可采儲量達(dá)39.6×108t。桑托斯盆地中部低凸帶也存在基底隆起構(gòu)造，但鹽窗發(fā)育，鹽下油氣藏保存條件略差?？膊ㄋ古璧刂胁康屯箮N源巖成熟，也發(fā)育大量與基底隆起相關(guān)的圈閉，鹽窗同樣發(fā)育，保存條件存在一定風(fēng)險(xiǎn)，鹽下成藏條件差于桑托斯盆地外部高地帶?？膊ㄋ古璧赝獠扛叩貛Оl(fā)育巨厚鹽墻，鹽下烴源巖埋深淺，未成熟，潛力不大。

圖6 桑托斯和坎波斯盆地鹽上濁積砂巖與油氣田分布Fig.6 Post-salt turbidite sandstones and oil-and-gas fields distribution in Santos and Campos Basins

鹽上有利區(qū)主要位于中部低凸帶，中部低凸帶鹽巖不連續(xù)，有利于油氣從鹽下源巖向鹽上儲層運(yùn)移，在該帶，鹽上儲層沉積時(shí)地形坡度變緩，有利于濁積砂體沉積。坎波斯盆地中部低凸帶是鹽上最有利的區(qū)帶，坎波斯盆地鹽上物源供應(yīng)更為充分，濁積砂體更發(fā)育，中部低凸帶坡度變緩，是濁積砂體的卸載區(qū)；鹽巖不連續(xù)，有利于油氣運(yùn)移；各類鹽相關(guān)構(gòu)造與濁積砂體一起，形成大量的構(gòu)造—巖性復(fù)合圈閉。桑托斯盆地鹽上砂體相對不發(fā)育，鹽上勘探潛力較坎波斯盆地差。

4 油氣成藏條件對比

桑托斯盆地和坎波斯盆地具有相同的區(qū)域構(gòu)造演化歷史，發(fā)育相似的地層及巖性序列，烴源巖均為鹽下裂谷期湖相頁巖，TOC含量高且分布廣泛，均發(fā)育鹽下、鹽上2套儲蓋組合，鹽下油氣藏主要為與基底隆起相關(guān)的圈閉，鹽上油氣藏主要為鹽相關(guān)圈閉及巖性圈閉。

盡管如此，但二者油氣分布卻差異巨大?？膊ㄋ古璧赜蜌庵饕植荚谥胁康屯箮}上領(lǐng)域，而桑托斯盆地油氣主要分布在外部高地帶鹽下領(lǐng)域。研究認(rèn)為，這種差異主要是由2個(gè)盆地的如下差異造成的：

(1)盆地鹽下構(gòu)造格架差異較大，不同構(gòu)造帶的寬度明顯不同?？膊ㄋ古璧佧}下地層坡度較大，外部高地帶窄且鹽下地層厚度較小。而桑托斯盆地深海區(qū)鹽下地層坡度較小，外部高地帶寬度大且鹽下地層厚度較大。這種構(gòu)造格架的差別造成鹽巖和鹽下儲層分布的不同，影響油氣資源分布。

(2)鹽巖分布差別較大，由于鹽下構(gòu)造特征的差異，造成鹽巖分布特征差異。鹽巖沿著2個(gè)盆地較陡的斜坡，向下傾方向流動到坡度較緩的外部高地帶分布。因此2個(gè)盆地斜坡區(qū)的近岸低凹帶、中部低凸帶、近海低凹帶鹽巖均呈不連續(xù)分布，不利于鹽下油氣藏的保存。而外部高地帶鹽巖連續(xù)分布，有利于鹽下油氣藏的保存，卻不利于鹽下油氣運(yùn)移到鹽上成藏。在坎波斯盆地，外部高地帶較窄，鹽巖在坡度變緩的狹窄的外部高地帶附近形成巨厚的鹽墻，加之外部高地帶鹽下地層厚度較小，不利于鹽下油氣成藏。而桑托斯盆地外部高地帶較寬，鹽巖均勻地分布，鹽下地層厚度較大，發(fā)育大量與基底隆起相關(guān)的構(gòu)造圈閉，桑托斯盆地鹽下巨型油氣發(fā)現(xiàn)大多分布在外部高地帶。

(3)2個(gè)盆地鹽下、鹽上儲層發(fā)育程度不同，坎波斯盆地以鹽上砂巖儲層發(fā)育為主，而桑托斯盆地則以鹽下碳酸鹽巖儲層發(fā)育為主。鹽上砂體發(fā)育程度是造成2個(gè)盆地鹽上油氣富集程度巨大差別的主要原因。南帕拉伊巴河為坎波斯盆地帶來相對充足的物源供應(yīng)，鹽上濁積砂體十分發(fā)育(圖6)；而桑托斯盆地周圍沒有大型河流，鹽上砂體呈零星分布(圖6)，因此坎波斯盆地鹽上油氣更為富集。桑托斯盆地的外部高地帶發(fā)育大量的基底隆起，形成了遠(yuǎn)離物源區(qū)的淺水沉積環(huán)境，有利于生物灰?guī)r儲層的發(fā)育；坎波斯盆地外部高地帶窄、鹽下地層厚度小且缺少大型的基底隆起，鹽下儲層發(fā)育條件差。

這些差異造成了2個(gè)盆地油氣成藏條件的差異，影響油氣資源分布。

5 結(jié)論

1)桑托斯盆地和坎波斯盆地經(jīng)歷了裂谷、過渡、被動大陸邊緣3個(gè)構(gòu)造階段，形成了鹽下裂谷期陸相層序、過渡期鹽巖層序、鹽上被動大陸邊緣期海相層序。

2)桑托斯盆地和坎波斯盆地油氣成藏條件優(yōu)越，烴源巖、儲層、蓋層及保存條件良好，鹽下及鹽上圈閉發(fā)育，各種成藏要素配置關(guān)系良好。

3)鹽下油氣成藏主要受控于基底隆起和鹽巖分布，油氣成藏有利區(qū)主要位于鹽下中部低凸帶和外部高地帶，尤以桑托斯盆地外部高地帶最為有利。鹽上成藏組合油氣成藏主要受控于鹽窗和儲層發(fā)育情況，有利區(qū)位于中部低凸帶，以坎波斯盆地中部低凸帶最為有利。

4)桑托斯盆地和坎波斯盆地具有相同的區(qū)域構(gòu)造演化歷史，發(fā)育相似的地層及巖性序列，生儲蓋組合及圈閉類型基本相同。但由于盆地構(gòu)造格架不同，導(dǎo)致鹽巖分布、鹽下儲層發(fā)育程度的差異，加之鹽上儲層分布的不同，造成2個(gè)盆地油氣分布特征的巨大差異。

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(編輯徐文明)

PetroleumaccumulationcharacteristicsinCamposandSantosBasins,offshoreBrazil

Xiong Liping1, Wu Changwu1, Guo Yongqiang1, Li Songyang2

(1.PetroleumExplorationamp;ProductionResearchInstituteofSINOPEC,Beijing100083,China;2.BeijingUniversityofPostsandTelecommunications,Beijing100876,China)

The Campos and Santos Basins are rich in petroleum. Both of the 2 basins have experienced 3 phases of tectonic evolution (rift, transition and passive continental margin), depositing 3 corresponding sedimentary mega-sequences (pre-salt continental sequence, salt sequence and post-salt marine sequence), and forming 2 plays (pre-salt play and post-salt play). Due to different tectonic frameworks, salt distribution and pre-salt reservoir development patterns are different in the 2 basins. Combining with different post-salt reservoir distribution, obvious difference exists in petroleum distribution between the 2 basins. Petroleum in the Santos Basin mainly distributes in pre-salt sequences of the outer basement plateau while petroleum in the Campos Basin accumulates in post-salt reservoirs of the central low uplift. Based on the analyses of tectonic evolution, sedimentation characteristics and major controlling factors, the favorable exploration zones for pre- and post-salt reservoirs are defined. The differences of accumulation condition between the 2 basins are discussed. The studies may provide Chinese companies a guide for new business development and executing blocks’ exploration activities in the 2 basins.

evaporate; main controlling factors for hydrocarbon accumulation; oil and gas accumulation; Campos Basin; Santos Basin

1001-6112(2013)04-0419-07

10.11781/sysydz201304419

TE122.3

A

2012-08-27；

2013-07-04。

熊利平(1963—)，女，博士，教授級高級工程師，長期從事石油地質(zhì)研究工作。E-mail: xionglp.syky@ Sinopec.com。

中國石化科技部項(xiàng)目“巴西重點(diǎn)盆地油氣資源潛力及選區(qū)評價(jià)”(P11063)。