北非古達(dá)米斯盆地石油地質(zhì)特征及勘探方向

吳 潔 ，李 茗

（中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京100083）

古達(dá)米斯盆地是地處北非撒哈拉地臺上的古生代盆地之一，屬于近陸緣克拉通內(nèi)坳陷盆地，總面積368 617 km2。盆地全部位于陸上，橫亙阿爾及利亞、突尼斯和利比亞，主體位于利比亞境內(nèi)。盆地北部與吉夫臘盆地相鄰，南部是加爾加夫（Gargaf）隆起和伊利茲盆地，西部與哈西邁薩烏德（Hassi Messaoud）隆起相望，東部邊界尚未確定，被錫爾特盆地的西翼所超覆［1］（圖1）。

古達(dá)米斯盆地是北非重要的含油氣盆地之一，盆地的勘探活動始于20世紀(jì)50年代中期。截止到2013年7月，共采集2D地震約17．8×104km，3D地震約6×104km2；共鉆野貓井705口，獲得油氣發(fā)現(xiàn)275個，野貓井成功率為39%，2004～2013年間野貓井成功率達(dá)58．7%。目前盆地已證實(shí)的可采儲量約119億桶油當(dāng)量，其中石油和凝析油82．9億桶?，F(xiàn)階段盆地仍屬于中等勘探程度，尚存大片未勘探區(qū)域及大量遠(yuǎn)景區(qū)帶。近年勘探活動表明該盆地仍然具有很大的勘探潛力，加之前期國內(nèi)對該盆地的研究較少，故本文對該盆地石油地質(zhì)特征、油氣分布特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)研究，進(jìn)一步分析勘探潛力和方向，為未來我國石油公司在該盆地進(jìn)行區(qū)塊優(yōu)選、開展油氣勘探提供理論依據(jù)。

1 構(gòu)造及地層特征

古達(dá)米斯盆地是在前寒武紀(jì)末－寒武紀(jì)早期泛非構(gòu)造運(yùn)動形成的前寒武結(jié)晶基底上發(fā)育的克拉通內(nèi)坳陷盆地，盆地整體東高西低，南高北低，以北東－南西向低幅構(gòu)造為主。在盆地的演化歷程中，主要經(jīng)歷了4次大的構(gòu)造運(yùn)動，對盆地產(chǎn)生了不同程度的影響和改造：①志留紀(jì)末期－早泥盆世加里東運(yùn)動，主要表現(xiàn)為東西向的擠壓，形成南北向的低幅隆起構(gòu)造體系，奠定了盆地東西向凹隆相間的基本構(gòu)造格局；②晚石炭世－早二疊世海西造山運(yùn)動，主要表現(xiàn)為北西－南東向的應(yīng)力擠壓，使盆地南北方向上發(fā)生反轉(zhuǎn)，形成了北東－南西向構(gòu)造體系，控制了盆地油氣田的分布；③晚白堊世奧地利造山運(yùn)動，主要表現(xiàn)為東西向的擠壓，使得沿南北向的逆斷層形成小部分高幅構(gòu)造，古生界構(gòu)造高點(diǎn)發(fā)生了橫向變化；④始新世比利牛斯擠壓運(yùn)動，對盆地的構(gòu)造演化影響有限。

盆地的沉積蓋層以海西不整合面為界，自下而上可劃分為2大沉積序列：①古生代岡瓦納超旋回（寒武系－石炭系），為海相碎屑巖沉積，是古生代早寒武紀(jì)－中奧陶世、晚奧陶世－晚志留世、早泥盆世－中泥盆世、中泥盆世－早石炭世、中－晚石炭世總共5次海進(jìn)－海退的沉積產(chǎn)物；②中－新生代特提斯超旋回（三疊系－新生界），以陸相和海相的碎屑巖－碳酸鹽巖為主。盆地古生界和中生界沉積厚度超過6 000 m。強(qiáng)烈的海西構(gòu)造運(yùn)動造成盆地廣泛抬升和嚴(yán)重剝蝕，使得盆地內(nèi)二疊系普遍缺失。

圖1 古達(dá)米斯盆地位置、構(gòu)造格架及油氣田分布

2 盆地石油地質(zhì)特征

2．1 烴源巖

古達(dá)米斯盆地證實(shí)發(fā)育的烴源巖有2套：志留系Tanezzuft組和上泥盆統(tǒng)Aouinet Ouenine群的高放射性海相頁巖，生烴門限埋深均為1 000 m。Tanezzuft組為晚奧陶世冰期以后古生代最大一次海進(jìn)的產(chǎn)物，在盆地廣泛分布，厚200～500 m，其底部富含有機(jī)質(zhì)的黑色高放射性筆石熱頁巖是盆地內(nèi)最主要最優(yōu)質(zhì)的烴源巖，平均厚度30 m，TOC最高能達(dá)20%，為腐殖－腐泥混合型干酪根，已普遍達(dá)到成熟－高成熟，生烴潛力巨大，是優(yōu)質(zhì)烴源巖［2－7］。Aouinet Ouenine群棕－灰黑色高放射性海相頁巖沉積范圍與Tanezzuft組的范圍大致一致，厚約25～100 m，TOC為1%～14%，干酪根為Ⅰ－Ⅱ型，烴源巖品質(zhì)向北部變好，成熟度稍低于志留系。

2．2 儲層

古達(dá)米斯盆地多期海進(jìn)－海退旋回形成了多套儲層，已有6套碎屑巖儲層被證實(shí)，主要分布在寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系和三疊系中，均已發(fā)現(xiàn)油氣。

（1）寒武系砂巖是盆地的次要儲層，巖性為粗砂巖，在利比亞和阿爾及利亞具有良好的橫向連續(xù)性，但由于砂巖內(nèi)含高嶺石且石英發(fā)生重結(jié)晶，孔隙度不高，一般為10%～12%。目前該套儲層在盆地內(nèi)僅阿爾及利亞有1個發(fā)現(xiàn)，證實(shí)的2P可采儲量占盆地總儲量的1%。

（2）奧陶系儲層為盆地的次要儲層，孔隙度為5%～15%，最高滲透率值達(dá)到1 000×10－3μm2。該套儲層已證實(shí)的2P可采儲量占整個盆地總儲量的6%。

（3）志留系為盆地利比亞部分的主要儲層，包含Tanezzuft組和Acacus組砂巖。目前盆地內(nèi)有2個發(fā)現(xiàn)在Tanezzuft組砂巖中獲得油氣，孔隙度為8%～14%，滲透率為（10～50）×10－3μm2。Acacus組砂巖由細(xì)－粉砂巖組成，含泥巖薄夾層。砂層的厚度普遍能達(dá)10 m，孔隙度為20%～25%，局部地區(qū)達(dá)到30%。志留系儲層已證實(shí)的2P可采儲量占盆地總儲量的16%。

（4）泥盆系為盆地內(nèi)的主要儲層，包含Tadrart組、Ouan Kasa組、Aouinet Ouenine群。Tadrart組砂巖由陸相中－粗粒石英砂巖組成，物性好，孔隙度一般超過20%，滲透率（500～1 000）×10－3μm2，產(chǎn)層總厚度為幾十米到一百多米。Ouan Kasa組主要由泥巖內(nèi)砂巖透鏡體組成，孔隙度10%～15%，滲透率（3～135）×10－3μm2。Aouinet Ouenine群砂巖在盆地西南部潛力最好，孔隙度10%～20%，滲透率（10～1 000）×10－3μm2。泥盆系儲層已證實(shí)的2P可采儲量占盆地總儲量的16%。

（5）石炭系為盆地阿爾及利亞部分的主要儲層，主要為下石炭統(tǒng)M＇rar組三角洲砂巖，分布在盆地利比亞部分的南部及阿爾及利亞部分的西南部。該套儲層向南變粗，孔隙度為10%～25%，滲透率為（10～250）×10－3μm2。目前已證實(shí)的2P可采儲量占盆地總儲量的6%。

（6）三疊系是盆地最重要的儲層［8］，在盆地內(nèi)廣泛分布，包含Trias Argilo－Greseux群、Kirchaou組等河流－三角洲相砂巖，孔隙度多在15%～25%，平均滲透率幾百個毫達(dá)西。該套儲層已證實(shí)的2P可采儲量占盆地總儲量的55%。

2．3 蓋層

上三疊統(tǒng)－下侏羅統(tǒng)的蒸發(fā)巖和泥頁巖沉積是盆地最主要的區(qū)域蓋層，厚度可達(dá)1 000 m。其次石炭系、泥盆系、奧陶系、志留系發(fā)育多套泥頁巖，也可成為油氣藏良好的直接蓋層。

2．4 生儲蓋組合

盆地的生儲蓋組合類型包括古生新儲、新生古儲及自生自儲三種類型。其中以志留系Tanezzuft黑色放射性頁巖為烴源巖、三疊系砂巖為儲層、上三疊統(tǒng)－下侏羅統(tǒng)蒸發(fā)巖為蓋層的古生新儲組合是盆地內(nèi)最有利的成藏組合；其次，以上泥盆統(tǒng)Aouinet Ouenine群放射性頁巖為烴源巖、泥盆系砂巖為儲層、上覆海相泥頁巖為蓋層的自生自儲組合也是盆地內(nèi)較有利的成藏組合；同時，盆地內(nèi)還發(fā)現(xiàn)了以志留系Tanezzuft黑色放射性頁巖為烴源巖、寒武系和奧陶系砂巖為儲層、上覆泥頁巖為蓋層的新生古儲油氣藏。

2．5 圈閉類型及分布

古達(dá)米斯盆地圈閉類型主要為構(gòu)造圈閉、地層圈閉和構(gòu)造－地層復(fù)合圈閉。

盆地的構(gòu)造圈閉以北西－南東向低幅背斜、斷背斜及低幅斷塊為主，多發(fā)育在盆地內(nèi)隆起上，類型多樣：①發(fā)育于志留紀(jì)和泥盆紀(jì)的平緩低幅背斜，形成于加里東造山運(yùn)動和法門階事件期，圈閉內(nèi)斷層不發(fā)育，多分布在盆地中部和利比亞部分的北部地區(qū)；②海西造山期形成的與正斷層有關(guān)的圈閉，這類圈閉發(fā)育在盆地中部和利比亞部分北部的油田，在阿爾及利亞部分南部也可能存在；③奧地利和比利牛斯擠壓期形成的轉(zhuǎn)換斷層圈閉，多發(fā)現(xiàn)于盆地阿爾及利亞部分的西翼和利比亞部分的南翼；④侏羅紀(jì)里阿斯世拉張運(yùn)動形成的上傾斷塊，主要分布在盆地阿爾及利亞中部。

地層圈閉主要包括不整合面圈閉、不整合面之下的地層尖滅圈閉和巖性圈閉。目前主要在盆地利比亞部分的南部和北部邊緣地區(qū)油田發(fā)現(xiàn)地層尖滅圈閉和巖性圈閉，但普遍認(rèn)為在斜坡和隆起帶仍有大量地層圈閉還有待發(fā)現(xiàn)。

2．6 含油氣系統(tǒng)

古達(dá)米斯盆地各成藏要素之間的時空配置關(guān)系良好，已證實(shí)的含油氣系統(tǒng)有2套：志留系－三疊系和上泥盆統(tǒng)－三疊系含油氣系統(tǒng)［9］。其中，志留系－三疊系含油氣系統(tǒng)更為重要，集中了盆地油氣發(fā)現(xiàn)總量的66%。

（1）志留系－三疊系含油氣系統(tǒng)。主要的烴源巖為下志留統(tǒng)Tanezzuft組放射性熱頁巖，沉積中心位于盆地中部，在盆地內(nèi)廣泛分布；儲層主要為古生界和三疊系砂巖；最好的蓋層為上三疊統(tǒng)－下侏羅統(tǒng)的蒸發(fā)巖和泥頁巖，其次為古生界志留系、泥盆系和下志留統(tǒng)的泥巖。石炭紀(jì)－二疊紀(jì)Tanezzuft組開始生成油氣并運(yùn)移，海西構(gòu)造運(yùn)動之后，由于盆地內(nèi)二疊系被完全剝蝕，生烴停止。早白堊世第二次進(jìn)入生油窗，晚白堊世和古近紀(jì)達(dá)到排烴高峰期，油氣可通過短距離的垂向、側(cè)向傳導(dǎo)層運(yùn)移充注到寒武系至志留系儲層，也可通過斷層或海西不整合面經(jīng)過長距離側(cè)向運(yùn)移充注至志留系A(chǔ)cacus組之上的儲層。盆地大部分地區(qū)的構(gòu)造圈閉形成于海西運(yùn)動期及以前，故圈閉形成于第二次排烴高峰前，有利于聚集成藏。

（2）上泥盆統(tǒng)－三疊系含油氣系統(tǒng)。主要的烴源巖為上泥盆統(tǒng)Aouinet Ouenine群放射性海相頁巖，沉積中心位于盆地中部，在盆地內(nèi)廣泛分布；儲層主要為泥盆系砂巖，其次是三疊系砂巖；最主要的蓋層為泥盆系層內(nèi)泥頁巖，其次是上三疊統(tǒng)－下侏羅統(tǒng)的蒸發(fā)巖和泥頁巖。第一次排烴可能發(fā)生在石炭紀(jì)，海西構(gòu)造運(yùn)動致二疊系遭受嚴(yán)重剝蝕，至烴源巖埋深小于1 000 m時停止生烴，直到早白堊世烴源巖再次進(jìn)入生油窗，二次排烴一直持續(xù)到現(xiàn)在。生成的油氣主要通過短距離的垂向運(yùn)移充注到泥盆系儲層，再經(jīng)由石炭系和海西不整合面垂向和側(cè)向擴(kuò)散注入三疊系砂巖。捕捉油氣的圈閉為形成于海西期和早白堊世的斷塊和斷背斜。

3 油氣勘探方向

3．1 油氣分布特征

截止到2013年7月，古達(dá)米斯盆地共有275個油氣發(fā)現(xiàn)，約119億桶油當(dāng)量（圖1），其中105個油氣田位于阿爾及利亞，聚集了盆地約69%的油氣資源；110個油氣田位于利比亞，聚集了盆地約19%的油氣資源；60個油氣田位于突尼斯，聚集了盆地約12%的油氣資源。

平面上，盆地已發(fā)現(xiàn)的油氣田展布方向受控于海西構(gòu)造運(yùn)動，與構(gòu)造走向一致性較好，多呈北東－南西向展布，聚集在盆地東部、中部和西部一些低起伏的構(gòu)造隆起上。單個油田規(guī)模普遍不大但油氣分布相對集中，具有成群成帶分布的特征。

縱向上，三疊系在盆地阿爾及利亞部分和突尼斯部分是最重要的儲層，油田規(guī)模相對較大；志留系是盆地利比亞部分的主力產(chǎn)層，油田個數(shù)多但規(guī)模不大，約13．6億桶油當(dāng)量，占盆地利比亞部分總儲量的62%。

3．2 油氣勘探方向

古達(dá)米斯盆地圈閉發(fā)育，石油地質(zhì)條件優(yōu)越，早期勘探目標(biāo)局限在埋深小于3 000 m的中淺層構(gòu)造圈閉。經(jīng)過大半個世紀(jì)的勘探開發(fā)，古達(dá)米斯盆地油氣可采儲量的采出程度僅為26．7%。隨著地震資料品質(zhì)的提高和3D地震資料的應(yīng)用，對盆地研究的更為深入，特別是近年的勘探成果表明，盆地仍具有較大的勘探潛力。通過對盆地油氣地質(zhì)綜合研究，認(rèn)為未來的勘探方向?yàn)椋涸谌﹂]類型方面，需構(gòu)造與地層圈閉并舉，在低幅隆起邊部以及多個區(qū)域不整合面，特別是海西不整合面上下，由儲層巖相及物性的側(cè)向變化等形成的巖性尖滅圈閉、邊緣致密圈閉、不整合面圈閉及構(gòu)造－地層復(fù)合圈閉等隱蔽圈閉可能成為盆地未來獲得大突破、增儲上產(chǎn)的重要勘探目標(biāo)；在勘探層系方面，需深層和淺層并重，近10年阿爾及利亞和突尼斯發(fā)現(xiàn)數(shù)十套埋深大于3 300 m油氣產(chǎn)層，足以證明盆地深部的勘探價值不容忽視；此外，需加強(qiáng)利比亞部分三疊系的研究和勘探。三疊系作為盆地最重要的富油氣儲層，在阿爾及利亞和突尼斯屢獲突破，但該層系在盆地利比亞的勘探程度極低。由于在利比亞區(qū)域三疊系砂巖及其上的侏羅系膏鹽巖蓋層也較發(fā)育，故阿爾及利亞深層三疊系的成功勘探也進(jìn)一步提升了盆地利比亞部分的勘探評價級別。

4 主要認(rèn)識

（1）古達(dá)米斯盆地是地處北非地臺的古生界盆地，屬北非近陸緣克拉通內(nèi)坳陷盆地，盆地整體東高西低，南高北低，經(jīng)歷了4次大的構(gòu)造運(yùn)動，充填了岡瓦納超旋回（寒武系－二疊系）和特提斯超旋回（三疊系－始新統(tǒng)）兩大沉積序列，由海西不整合面分隔。

（2）盆地石油地質(zhì)條件優(yōu)越，生儲蓋配置良好。主要的烴源巖為志留系和泥盆系放射性海相頁巖；最主要的儲層是三疊系陸相砂巖，其次是古生界砂巖；上三疊統(tǒng)－下侏羅統(tǒng)的蒸發(fā)巖和泥頁巖沉積是盆地最主要的區(qū)域蓋層。生儲蓋組合類型包括古生新儲、新生古儲及自生自儲三種類型。志留系－三疊系是盆地最重要的含油氣系統(tǒng)。

（3）強(qiáng)烈的海西造山運(yùn)動使盆地整體抬升、強(qiáng)烈剝蝕并發(fā)生反轉(zhuǎn)，確定了盆地北東－南西向的構(gòu)造體系，并決定了盆地油氣田呈北東－南西向的分布特征。盆地圈閉類型多樣，主要為與各類斷層有關(guān)的低幅度構(gòu)造圈閉、地層圈閉和構(gòu)造－地層復(fù)合圈閉。

（4）除了現(xiàn)階段的勘探目標(biāo)，盆地在深層及隆起帶邊部的巖性尖滅地層圈閉、邊緣致密、不整合圈閉及構(gòu)造－地層復(fù)合圈閉擁有很好的勘探前景，盆地利比亞部分三疊系儲層也有望獲得突破。

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