加蓬盆地鹽下油氣勘探潛力評價

趙紅巖 于 水 黃興文 郝立業(yè) 孫鵬超

（ 中海油研究總院 ）

加蓬盆地鹽下油氣勘探潛力評價

趙紅巖 于 水 黃興文 郝立業(yè) 孫鵬超

（ 中海油研究總院 ）

鹽下油氣勘探一直是世界關(guān)注的熱點(diǎn)。通過對加蓬盆地鹽下綜合地質(zhì)研究，從裂谷期巖石圈動力學(xué)變形機(jī)制上與南大西洋被動大陸邊緣盆地進(jìn)行類比，加蓬盆地屬于寬裂谷盆地，裂谷發(fā)育規(guī)模較大，油氣勘探潛力較大。重點(diǎn)對盆地已發(fā)現(xiàn)的典型油氣藏進(jìn)行解剖，認(rèn)為加蓬盆地鹽下基本石油地質(zhì)條件優(yōu)越，裂谷期湖相烴源巖有機(jī)質(zhì)豐富，烴源潛力大且供烴量充足；鹽下發(fā)育上、下兩套儲蓋組合，油氣成藏主要以上組合的河流—三角洲相Gamba組、Dentale組砂巖儲層為主，儲集物性好；鹽下湖相烴源巖是否發(fā)育和圈閉的落實(shí)是控制深水區(qū)鹽下油氣能否成藏的關(guān)鍵因素。綜合研究認(rèn)為加蓬盆地鹽下具備發(fā)育大型油氣田的潛力，是海外油氣勘探的重點(diǎn)關(guān)注區(qū)。

西非；加蓬盆地；鹽下；裂谷盆地；勘探潛力

南大西洋被動大陸邊緣盆地的鹽下油氣勘探是當(dāng)今世界油氣勘探的重點(diǎn)和熱點(diǎn)區(qū)域[1-5]。2006年以來，巴西桑托斯（Santos）盆地深水鹽下的油氣發(fā)現(xiàn)拉開了南大西洋鹽下油氣勘探的大幕[9]。桑托斯盆地油氣勘探始于20世紀(jì)30年代，只是在淺水陸架區(qū)的鹽上層系獲得了一些小規(guī)模的油氣發(fā)現(xiàn)，在鹽下沒有取得實(shí)質(zhì)性的突破，至2000年盆地僅獲得油氣可采儲量58×108bbl油當(dāng)量。2006年后隨著勘探投入的不斷加大，在盆地深水鹽下領(lǐng)域內(nèi)先后又獲得了23個油氣田的發(fā)現(xiàn)，其中可采儲量大于15×108bbl的特大型油氣田6個，使得整個盆地目前油氣可采儲量約達(dá)397×108bbl，其中鹽下油氣勘探發(fā)現(xiàn)占整個盆地儲量的80%，深水鹽下的重要突破改變了桑托斯盆地的油氣勘探前景。2011年，安哥拉寬扎盆地Cameia-1井的油氣發(fā)現(xiàn)掀開了西非深水鹽下油氣勘探的序幕。Cameia-1井于2011年8月28日開鉆，2012年2月5日完鉆，水深1682m，完井深度為4886m，在鹽下湖相碳酸鹽巖獲得較好的油氣發(fā)現(xiàn)。在此之前，西非含鹽盆地僅在陸上及淺水區(qū)的鹽下取得了油氣發(fā)現(xiàn)，且規(guī)模都較小，在深水鹽下領(lǐng)域一直還處在探索階段，Cameia-1井的油氣發(fā)現(xiàn)大大超出了預(yù)期，增加了世界各大石油公司在西非鹽下領(lǐng)域勘探的信心，使得西非深水鹽下油氣勘探再次成為世界關(guān)注的焦點(diǎn)。西非加蓬盆地是一個典型的南大西洋被動大陸邊緣的含鹽盆地，盆地被下白堊統(tǒng)阿普特階鹽巖劃分為鹽上、鹽下兩個構(gòu)造層序。本文通過綜合分析加蓬盆地區(qū)域構(gòu)造背景、鹽下基本石油地質(zhì)條件和油氣成藏主控因素等，對該盆地鹽下領(lǐng)域勘探潛力進(jìn)行了探討，認(rèn)為盆地鹽下領(lǐng)域具備發(fā)育大型油氣田的潛力，值得重點(diǎn)關(guān)注。

1 地質(zhì)背景

加蓬盆地東部邊界為出露的前寒武系基底，西部為洋殼、陸殼過渡帶，南部以馬永巴（Mayumb）高原為界與下剛果盆地相鄰，北部以一系列轉(zhuǎn)換斷層與里奧穆尼盆地相鄰。加蓬盆地面積為12.8×104km2，寬達(dá)300km[10-14]。加蓬盆地由3個二級構(gòu)造單元組成，以恩科米（N’Komi）轉(zhuǎn)換斷層、蘭巴雷內(nèi)（Lambarene）高地為界分為南加蓬次盆、北加蓬次盆和內(nèi)次盆（圖1）。

圖1 加蓬盆地構(gòu)造單元劃分圖

加蓬盆地經(jīng)歷了裂谷階段、過渡階段和漂移階段3個構(gòu)造演化階段[12-15]。盆地在過渡階段早白堊世阿普特（Aptian）晚期發(fā)育蒸發(fā)鹽巖沉積，將盆地沉積地層劃分為鹽上、鹽下兩個沉積序列。鹽下裂谷階段主要發(fā)育河流相—湖泊相沉積，巖性主要為砂巖、泥巖，局部發(fā)育湖泊相碳酸鹽巖沉積，地層沉積厚度最大可達(dá)5000～6000m；鹽上漂移階段阿爾布（Albian）期陸架邊緣區(qū)發(fā)育碳酸鹽巖沉積，陸上及淺水區(qū)主要發(fā)育濱海、淺海相碎屑巖沉積，自晚白堊世開始盆地主要發(fā)育半深海—深海相泥巖背景下的濁流砂巖沉積，北加蓬次盆奧古三角洲沉積中心沉積厚度最大可達(dá)10000m[16-20]（圖2）。

2 區(qū)域構(gòu)造背景

大陸裂谷作用是一種重要的地球動力學(xué)過程，目前依據(jù)巖石圈不同變形機(jī)制存在兩種經(jīng)典的裂谷模式，分別是純剪切模式和簡單剪切模式。1978年McKenzie首次提出了被動大陸邊緣成因的純剪切模式（圖3a），這一模式的特點(diǎn)是巖石圈在解體過程中，大陸邊緣兩側(cè)的構(gòu)造呈對稱發(fā)育，地幔隆起部位與巖石圈減薄幅度最大的部位一致，因此巖漿作用發(fā)生在盆地的中央位置。隨著拉伸作用的進(jìn)一步加強(qiáng)，最終形成了對稱分布的兩個被動大陸邊緣盆地。1981年Wernicke提出大陸巖石圈的解體是沿一條切穿巖石圈的低角度拆離斷層進(jìn)行的，稱為簡單剪切模式（圖3b）[21-22]。巖石圈減薄的過程有可能沿著低角度的拆離帶發(fā)生，拆離斷層在地殼上部的位置基本上是地殼減薄最大的位置，而從剖面上看，軟流圈隆起最大的位置與地殼減薄最大的位置不在一條垂線上，從而導(dǎo)致兩側(cè)大陸邊緣構(gòu)造巖漿作用的不對稱。后續(xù)隨著拉伸作用的進(jìn)一步加強(qiáng)，最終形成了不對稱分布的兩個被動大陸邊緣盆地。

根據(jù)兩種不同的裂谷模式將南大西洋被動大陸邊緣盆地分為南、中、北3段（圖4）。其中，南段為簡單剪切應(yīng)力下形成不對稱分布的桑托斯盆地、納米貝（Namibe）盆地，其中寬大陸邊緣在桑托斯盆地一側(cè)，另一側(cè)的納米貝盆地裂谷規(guī)模相對較小。中段為純模切應(yīng)力下形成對稱分布的坎普斯（Campos）盆地、寬扎（Kwanza）盆地、埃斯皮里圖桑托（Espirito Santo）盆地、庫穆魯沙蒂巴（Cumuruxatiba）盆地與下剛果（Lower Congo）盆地，兩岸各盆地的裂谷規(guī)模相差不大。北段為簡單剪切應(yīng)力下形成不對稱分布的阿爾馬達(dá)—卡馬穆（Almada-Camamu）盆地、加蓬（Gabon）盆地，寬大陸邊緣裂谷盆地在加蓬盆地一側(cè)。

通過宏觀鹽下裂谷規(guī)模的類比，加蓬盆地與巴西桑托斯盆地同為寬裂谷盆地，裂谷規(guī)模大，桑托斯盆地的油氣勘探實(shí)踐證實(shí)鹽下油氣儲量大（油氣可采儲量約達(dá)397×108bbl），預(yù)示加蓬盆地同樣具有較好的油氣勘探潛力。

圖2 加蓬盆地綜合地層柱狀圖

圖3 大陸裂谷模式圖

3 鹽下石油地質(zhì)條件

3.1 烴源巖條件

加蓬盆地鹽下發(fā)育多套潛力烴源巖，其中下白堊統(tǒng)巴雷姆階Melania組黑色頁巖是鹽下主力烴源巖，屬淡水、半咸水深湖相沉積。該組頁巖有機(jī)質(zhì)豐度高，TOC平均值可達(dá)6.1%，最大值超過20%；干酪根含腐泥質(zhì)和藻類，以Ⅰ型干酪根為主，少量為Ⅰ—Ⅱ型，是西非廣泛發(fā)育的優(yōu)質(zhì)烴源巖。裂谷期地溫梯度較高，埋深達(dá)2000～3000m即可達(dá)到生烴門限。

鹽下次要烴源巖為尼歐克姆階Kissenda組湖相泥頁巖，TOC為0.6%～2.23%，以陸源有機(jī)質(zhì)為主，主要為Ⅲ型干酪根，以生氣為主。該套烴源巖分布較局限，僅在局部地區(qū)能成為有效烴源巖。

鹽下潛在烴源巖為下白堊統(tǒng)阿普特階Dentale組泥巖，其有機(jī)質(zhì)豐度受沉積相帶控制明顯，在沼澤環(huán)境下的沉積具有較高的TOC，含藻類有機(jī)質(zhì)，分布與厚度較有限，目前該套烴源巖在油氣勘探中未得到證實(shí)。

圖4 南大西洋兩岸裂谷被動大陸邊緣盆地分布圖

3.2 儲蓋層條件

加蓬盆地鹽下層序可以分為上、下兩套儲蓋組合。上組合以下白堊統(tǒng)阿普特階Gamba組、Dentale組儲層為主，上覆Vembo組泥巖、Ezanga組蒸發(fā)鹽巖為蓋層，是加蓬盆地鹽下重要的儲蓋組合。上組合中發(fā)現(xiàn)的油氣可采儲量達(dá)25.8×108bbl油當(dāng)量，占加蓬盆地鹽下總發(fā)現(xiàn)的88.4%（圖5）。下組合以下白堊統(tǒng)尼歐克姆階基底砂巖、Kissenda組、Lucina組儲層為主，上覆Melania組湖相泥巖為蓋層。下組合中發(fā)現(xiàn)的油氣可采儲量為3.39×108bbl油當(dāng)量，占盆地鹽下總發(fā)現(xiàn)的11.6%。

Gamba組儲層是加蓬盆地鹽下重要儲層之一，巖性為河流—三角洲相砂巖，呈席狀展布。儲層厚度為0～60m，以原生孔隙為主，孔隙度平均為25%，滲透率為100～5000mD，儲層物性好。在Rabi油田揭示的Gamba組儲層埋深約為1000m，孔隙度為18%～28%，滲透率為100～5000mD。在相鄰的下剛果盆地Etame油田中揭示Gamba組儲層埋深約為1800m，孔隙度為30%，滲透率達(dá)1500mD。

圖5 加蓬盆地各儲層內(nèi)發(fā)現(xiàn)的可采儲量規(guī)模統(tǒng)計圖

Dentale組儲層為鹽下斷坳轉(zhuǎn)換期準(zhǔn)平原化沉積，自下向上發(fā)育湖泊相—三角洲相—河流相沉積。該組儲層在區(qū)域上廣泛分布，僅在局部高地遭受剝蝕。Dentale組厚度平均為1500m，其中砂巖厚度最大可達(dá)1000m?？v向上儲層下部泥質(zhì)含量增多，優(yōu)質(zhì)儲層在上部，平面上向海方向泥質(zhì)含量增加，儲層物性變差。Rabi油田揭示砂巖厚度最大為1000m，為未固結(jié)、未成巖的細(xì)?！至Ｉ皫r，凈毛比高，為0.7～0.9，儲層埋深約為1000m，孔隙度為22%～32%，滲透率為500～5000mD。

3.3 圈閉條件

加蓬盆地鹽下已成藏的油氣田圈閉類型的統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，鹽下圈閉以與斷層相關(guān)的構(gòu)造圈閉為主，其類型包括斷層圈閉、斷背斜圈閉和被斷層復(fù)雜化的背斜圈閉。主要特點(diǎn)是圈閉較寬緩、構(gòu)造幅度低，多發(fā)育在洼陷的構(gòu)造反轉(zhuǎn)帶上。這類圈閉成藏的油氣可采儲量占鹽下發(fā)現(xiàn)總儲量的76%，其余24%的儲量聚集在基底高背景上發(fā)育的披覆背斜圈閉中。

4 鹽下油氣成藏主控因素

4.1 陸上和淺水區(qū)

加蓬盆地目前油氣勘探發(fā)現(xiàn)呈現(xiàn)出南北分帶的特點(diǎn)，北加蓬次盆主要以鹽上油氣發(fā)現(xiàn)為主，南加蓬次盆以鹽下油氣發(fā)現(xiàn)為主，成藏的油氣可采儲量各占盆地發(fā)現(xiàn)總儲量的一半。目前的勘探證實(shí)鹽上、鹽下是兩個獨(dú)立的含油氣系統(tǒng)，鹽上的油氣主要來自鹽上烴源巖供給成藏，鹽下的油氣主要來自鹽下烴源巖供給成藏。

加蓬盆地鹽下勘探主要集中在陸上與淺水區(qū)，勘探程度較高，成效顯著，已發(fā)現(xiàn)28×108bbl油氣可采儲量。主要的油田分布在內(nèi)裂谷帶隆起區(qū)和沿岸凸起帶內(nèi)，該區(qū)帶內(nèi)的油氣發(fā)現(xiàn)證實(shí)了鹽下烴源巖條件優(yōu)越、儲蓋組合配置關(guān)系好、圈閉條件發(fā)育，油氣靠裂谷期斷層的垂向運(yùn)移為主、橫向運(yùn)移為輔。據(jù)統(tǒng)計，鹽下26個已發(fā)現(xiàn)油氣田中油氣均為全充滿，充分證實(shí)了烴源存在且充足；主要以上儲蓋組合成藏為主，儲層為Gamba組和Dentale組砂巖，儲集物性好。因此現(xiàn)今陸上和淺水區(qū)域的油氣勘探，能否找到有利圈閉是勘探成功的關(guān)鍵因素。

4.2 深水區(qū)

加蓬盆地深水鹽下勘探程度低—極低，2014年前盆地僅鉆探一口深水鹽下探井，水深為1074m，完鉆層位為鹽下阿普特階Dentale組砂巖，鉆探結(jié)果為干井。但這口唯一的深水鹽下探井，其古生物和測井資料均證實(shí)鹽下儲層Gamba組、Dentale組砂巖發(fā)育，其中鉆遇Gamba組砂巖19m，孔隙度為16%；鉆遇Dentale組砂巖近30m，孔隙度為14%～16%。對鉆井失利因素分析認(rèn)為，深水區(qū)鹽下湖相烴源巖是否發(fā)育仍然是最大的風(fēng)險；另外由于鹽下地質(zhì)條件復(fù)雜，地震資料品質(zhì)給圈閉落實(shí)帶來很大困難，因此，深水區(qū)鹽下烴源巖發(fā)育與圈閉的落實(shí)是油氣成藏的主控因素。

5 結(jié)論

加蓬盆地鹽下具有較好的油氣勘探潛力：①從裂谷期巖石圈動力學(xué)變形機(jī)制上與南大西洋被動大陸邊緣盆地進(jìn)行類比，認(rèn)為加蓬盆地屬于寬裂谷盆地，裂谷發(fā)育規(guī)模較大，油氣勘探潛力較大。②加蓬盆地鹽下基本石油地質(zhì)條件優(yōu)越，裂谷期湖相烴源巖有機(jī)質(zhì)豐富，烴源潛力大且供烴量充足；鹽下發(fā)育上、下兩套儲蓋組合，油氣成藏以上組合的Gamba組、Dentale組砂巖儲層為主，儲集物性好；以斷層相關(guān)的構(gòu)造圈閉為主。③在深水區(qū)鹽下烴源巖和圈閉的落實(shí)是控制鹽下油氣成藏的關(guān)鍵因素。因此加蓬盆地鹽下領(lǐng)域應(yīng)是海外油氣勘探的重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域。

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Evaluation on petroleum exploration potential in sub-salt layers in Gabon Basin

Zhao Hongyan, Yu Shui, Huang Xingwen, Hao Liye, Sun Pengchao
( CNOOC Research Institute )

Petroleum exploration in sub-salt layers has always been the focus all over the world. By comprehensive study on the geology of the sub-salt layers of the Gabon Basin, and analogy with the basins at the passive continental margin in South Atlantic in terms of the dynamic deformation mechanism of the lithosphere during rifting period, it indicates that the Gabon Basin is a wide rift basin with large rift development scale and petroleum exploration potential. Analysis of typical reservoir discoveries in the Gabon Basin indicates that (1) the subsalt layers have superior petroleum geology conditions because there were abundant lacustrine source rocks during rifting period, with big hydrocarbon source potential and sufficient hydrocarbon supply; (2) the sub-salt layers have two sets (upper and lower) of reservoir-caprock assemblages, and hydrocarbons are mainly accumulated in the sandstone reservoirs in the Gamba Formation and the Dentale Formation in fluvial-delta facies in the upper assemblage, with fine reservoir properties; (3) the development of sub-salt lacustrine source rocks and the formation of traps are key factors controlling hydrocarbon accumulation in sub-salt layers in deep water regions. The comprehensive study reaches the conclusion that the sub-salt layers of the Gabon Basin have the potential of developing large-scale oil and gas fields, thus they are the target area for oversea petroleum exploration.

West African, Gabon Basin, sub-salt, rift basin, exploration potential

TE122.1

A

10.3969/j.issn.1672-7703.2017.05.011

國家科技重大專項(xiàng)“非洲、中東重點(diǎn)勘探區(qū)油氣地質(zhì)評價及關(guān)鍵技術(shù)研究”（2011ZX05030-003）。

趙紅巖（1980-），男，黑龍江大慶人，碩士，2006年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京），高級工程師，現(xiàn)主要從事海外油氣勘探地質(zhì)評價工作。地址：北京市朝陽區(qū)太陽宮南街6號院中海油大廈，郵政編碼：100028。E-mail：zhaohy3@cnooc.com.cn

2016-07-19；修改日期：2017-07-16