尼日爾三角洲盆地深水區(qū)褶皺過渡帶油氣成藏特征

馬金蘋，范洪耀，張 翼，史瑞其，董朔朋

(中海油研究總院，北京 100028)

0 引 言

尼日爾三角洲盆地油氣資源豐富，是世界著名的深水“金三角”之一[1-2]。盆地陸上和淺水區(qū)勘探程度較高，深水區(qū)勘探程度相對較低[3-12]。據(jù)USGS2012數(shù)據(jù)，盆地已發(fā)現(xiàn)和待發(fā)現(xiàn)油氣資源量均為西非最多，其中待發(fā)現(xiàn)油氣資源量達到4.6×109t油氣當量，并且近年來新增油氣儲量主要集中在深水區(qū)，大、中型油氣田多集中在深水區(qū)褶皺過渡帶。但由于鉆井均未鉆至成熟烴源巖層段，烴源巖發(fā)育層位存在不確定性，因此，深水區(qū)烴源巖分析一直是研究的難點，并且制約了斷裂體系的研究和油氣成藏模式的分析，而油氣成藏模式對有利目標搜索和區(qū)塊優(yōu)選具有重要指導(dǎo)意義。通過對鉆井、油田和地震資料進行研究，分析了烴源巖發(fā)育層位，研究了斷裂體系，并根據(jù)構(gòu)造成因不同，建立了油氣成藏模式。該研究對褶皺過渡帶有利目標油氣成藏條件研究和油氣勘探具有重要作用。

1 構(gòu)造特征

1.1 斷裂體系

褶皺過渡帶發(fā)育3種斷裂體系，分別為逆沖斷層、調(diào)節(jié)正斷層和撕裂斷層(圖1)。逆沖斷層形成于重力滑脫構(gòu)造前緣擠壓應(yīng)力背景下，在褶皺過渡帶廣泛發(fā)育，平面延伸長、斷距大，斷穿層位多。通過對塑性泥巖地層進行解剖，在塑性泥巖地層中識別出3套地層結(jié)構(gòu)和1個滑脫面，其中滑脫面為第2套塑性泥巖地層的底面，深大逆沖斷層普遍斷至滑脫面。調(diào)節(jié)正斷層形成于泥拱拉張應(yīng)力背景下，主要發(fā)育在褶皺過渡帶中北部區(qū)域，平面延伸短，錯斷層位少。撕裂斷層是由于推覆作用過程中地層受力不均形成，褶皺過渡帶中西部發(fā)育2條大型撕裂斷層，這2條撕裂斷層近乎垂直，平面延伸長、斷距小，斷穿層位也較多。

圖1 褶皺過渡帶典型逆沖及撕裂斷層

1.2 構(gòu)造樣式

褶皺過渡帶發(fā)育4種構(gòu)造樣式，分別為純泥拱型構(gòu)造、擠壓為主的擠壓泥拱型構(gòu)造、泥拱為主的擠壓泥拱型構(gòu)造和撕裂擠壓泥拱型構(gòu)造(圖2)。純泥拱型構(gòu)造發(fā)育大型正斷層，形態(tài)似龜背，構(gòu)造幅度寬緩，埋深大，泥拱未刺穿上覆地層，背斜形態(tài)，平面展布近圓形或橢圓形。擠壓為主的擠壓泥拱型構(gòu)造逆沖斷層和正斷層均發(fā)育，地層產(chǎn)狀較陡，背斜形態(tài)，平面展布近橢圓形。泥拱為主的擠壓泥拱型構(gòu)造逆沖斷層和正斷層均發(fā)育，地層產(chǎn)狀較緩，背斜形態(tài)，平面接近圓形或半圓形。撕裂擠壓泥拱型構(gòu)造逆沖斷層、正斷層、撕裂斷層均發(fā)育，構(gòu)造幅度稍陡，斷背斜形態(tài)。

圖2 褶皺過渡帶發(fā)育的4種構(gòu)造樣式

2 沉積特征

此次研究的褶皺過渡帶位于尼日爾三角洲東扇[10-11]，東扇陸坡區(qū)未見海底峽谷溝通，主要為一系列復(fù)合水道平行向深海平原方向推進，形成了以復(fù)合水道為骨架、朵葉體為主體的“無根海底扇”沉積模式(圖3)。根據(jù)相對海平面的升降和物源供應(yīng)能力的強弱，東扇進一步細分為2種模式：一種是在層序低位域初期相對海平面較低、物源能量較強時期發(fā)育的海底扇，即為典型的以水道為骨架、朵葉體為主體的海底扇模式；另一種為在低位域晚期相對海平面初始上升時期，物源供給減弱，以發(fā)育水道體系為主，朵葉體相對不發(fā)育。褶皺過渡帶主要發(fā)育水道和水道化朵葉2種沉積微相。水道在地震剖面上對應(yīng)中—強振幅反射，具有水道的幾何外形，伴有侵蝕或加積特征，屬性圖上常具有水道外形。水道化朵葉在地震剖面上對應(yīng)中弱—中強振幅反射，平行—亞平行結(jié)構(gòu)，主要為扁平的丘狀外形，屬性圖上常具有朵葉外形。

圖3 尼日爾三角洲盆地深水區(qū)東扇沉積模式

3 烴源巖特征

在對褶皺過渡帶地質(zhì)分析和原油地球化學(xué)特征及成熟度分析的基礎(chǔ)上，在盆地模擬過程中，利用褶皺過渡帶已發(fā)現(xiàn)油氣的情況來推測該區(qū)烴源巖的類型和指標，進而利用氣油比反推法預(yù)測烴源巖發(fā)育的位置。

首先根據(jù)深大逆沖斷層普遍斷至滑脫面的特點，推測烴源巖可能發(fā)育于第1套或第2套地層中(圖1)。其次，通過對褶皺過渡帶原油地球化學(xué)特征及原油成熟度資料分析得出，褶皺過渡帶原油來源于以海洋有機質(zhì)輸入為主，沉積于還原-弱氧化條件下，達到生烴門限內(nèi)的上白堊統(tǒng)—古新統(tǒng)海相烴源巖[13-17]。

在盆地模擬過程中，從以下2個方面確定該區(qū)烴源巖的類型和指標：①褶皺過渡帶已發(fā)現(xiàn)油氣以油為主，氣的儲量很少，幾乎可以忽略；②從宏觀的沉積環(huán)境來看，該區(qū)烴源巖沉積于海相環(huán)境，推測烴源巖發(fā)育在最大海泛面附近的凝縮段或密集段地層中，厚度不大且質(zhì)量較好，以生油為主。同時，利用氣油比反推法預(yù)測烴源巖發(fā)育的位置，通過將已發(fā)現(xiàn)油田的氣油比與模擬下伏2套潛在烴源巖生成的氣油比進行比較分析，認為褶皺過渡帶烴源巖可能位于第2套泥巖地層中。綜上所述，采用了世界上平均的海相烴源巖指標作為研究區(qū)烴源巖的類型和指標，其中有機碳含量為5%、氫指數(shù)為592 mg/g。

4 油氣成藏特征

4.1 油氣富集規(guī)律

平面上，已發(fā)現(xiàn)油氣田主要分布在褶皺過渡帶的中間部位，在褶皺過渡帶與其他構(gòu)造帶過渡帶上的油氣田較少。而在已發(fā)現(xiàn)的油氣田當中，構(gòu)造對油氣田的控制作用明顯，已發(fā)現(xiàn)油氣田主要位于構(gòu)造高部位。

縱向上，油氣分布受控于淺層良好的儲蓋組合配置關(guān)系和淺層發(fā)育的大量調(diào)節(jié)斷層。通過分析得出，SQ16.5和SQ15.5的油氣發(fā)現(xiàn)主要為油，儲量占總儲量的20.5%；SQ13.8和SQ12.5的油氣發(fā)現(xiàn)有油有氣，以油為主，儲量占總儲量的79.5%。通過對褶皺過渡帶16口探井各層序內(nèi)部砂地比統(tǒng)計得出，砂地比從深層SQ16.5到淺層SQ12.5逐漸減小，淺層砂地比低，儲蓋配置關(guān)系好。同時，褶皺過渡帶淺層發(fā)育大量調(diào)節(jié)斷層，使得油氣更容易向SQ13.8和SQ12.5運移，最終在SQ13.8和SQ12.5聚集成藏，造成儲量主要分布在SQ13.8和SQ12.5。此外，考慮到烴柱高度可能受蓋層厚度影響，對褶皺過渡帶鉆井烴柱高度和相應(yīng)蓋層厚度進行了統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)兩者無明顯關(guān)聯(lián)性。

4.2 成藏主控因素

在褶皺過渡帶的已鉆井，鉆井失利完全沒有油氣發(fā)現(xiàn)的井較少。通過分析認為，鉆井完全失利的主要原因在于鉆探部位太低，超出了合理的油柱高度和油水界面的范圍。通過對已發(fā)現(xiàn)油田解剖認為，構(gòu)造是褶皺過渡帶成藏的主控因素，構(gòu)造的成因控制油藏的規(guī)模。發(fā)育泥拱型構(gòu)造的油田儲量規(guī)模最大，以擠壓為主的擠壓泥拱型構(gòu)造的油田儲量規(guī)模次之，以沖斷為主的逆沖構(gòu)造的油田儲量規(guī)模最小。泥拱型構(gòu)造比較寬緩，形成的圈閉面積大，匯油面積大，儲量大。以擠壓為主的擠壓泥拱型構(gòu)造也相對寬緩，但構(gòu)造面積和匯油面積都相對小些，其儲量規(guī)模也較純泥拱構(gòu)造較小。以沖斷為主的逆沖構(gòu)造比較陡，形成的圈閉面積較小，匯油面積較小，儲量也較小。

4.3 成藏模式

基于上述對油氣富集規(guī)律、控制因素和地質(zhì)認識的研究，建立了該區(qū)泥拱、逆沖、正斷層、砂體四元聯(lián)合成藏的油氣成藏模式(圖4)，即油氣沿斷裂體系垂向上運移，在中淺層儲集體中聚集成藏，并根據(jù)構(gòu)造成因不同建立了該區(qū)5種油氣成藏模式：

(1) “逆沖+泥拱+正斷層”逆沖上盤成藏模式。

圖4 褶皺過渡帶油氣成藏模式

以斷至滑脫面的逆沖斷層作為主要油氣運移通道，油氣在擠壓為主的擠壓泥拱型構(gòu)造的上盤砂體中成藏，淺層發(fā)育的調(diào)整正斷層起到油氣再分配的作用。P油田為此種成藏模式的典型代表，其儲量規(guī)模小于具有“泥拱+正斷層”成藏模式的油田。

(2) “泥拱+正斷層”成藏模式。發(fā)育該類成藏模式的油田區(qū)不發(fā)育逆沖斷層，該類油田以斷至第2套塑性泥巖頂面附近的正斷層做為主要油氣運移通道，油氣在泥拱型構(gòu)造的高部位砂體中成藏，淺層發(fā)育的調(diào)節(jié)正斷層起到油氣再分配的作用。A油田為此類成藏模式的典型代表，具有該種成藏模式的油田儲量規(guī)模最大。

(3) “泥拱+逆沖+正斷層”逆沖上盤成藏模式。以斷至滑脫面的逆沖斷層作為主要油氣運移通道，油氣在泥拱為主的擠壓泥拱型構(gòu)造的上盤砂體中成藏，該類成藏模式的構(gòu)造成因與第1類成藏模式不同。E油田為此類成藏模式的典型代表，具有此類成藏模式的油田儲量規(guī)模同樣小于具有泥拱+正斷層”成藏模式的油田。

(4) “逆沖+泥拱+正斷層”逆沖下盤成藏模式。以斷至滑脫面的逆沖斷層作為油氣運移通道，與第3種成藏模式相反，該成藏模式中，油氣在泥拱為主的擠壓泥拱型構(gòu)造的下盤砂體中成藏，淺層發(fā)育的調(diào)節(jié)正斷層起到油氣再分配的作用，以ES油田為代表。

(5) 逆沖上盤成藏模式。以斷至滑脫面的逆沖斷層作為油氣運移通道，油氣在沖斷構(gòu)造的上盤砂體中成藏，該類成藏模式中，淺層不發(fā)育調(diào)節(jié)正斷層。Z油田為此類成藏模式的典型代表，該成藏模式的油田儲量規(guī)模較小。

上述建立的5種成藏模式對褶皺過渡帶有利目標油氣成藏條件的研究具有重要作用，發(fā)育前4種成藏模式的有利目標成藏條件較好，且可能具有較大的儲量規(guī)模。

5 結(jié) 論

(1) 褶皺過渡帶發(fā)育逆沖斷層、正斷層、撕裂斷層3種斷裂體系，深大逆沖斷層普遍斷至滑脫面。發(fā)育純泥拱型構(gòu)造、擠壓為主的擠壓泥拱型構(gòu)造、泥拱為主的擠壓泥拱型構(gòu)造和撕裂擠壓泥拱型構(gòu)造4種構(gòu)造樣式。

(2) 褶皺過渡帶發(fā)育以復(fù)合水道為骨架、以朵葉體為主體的“無根海底扇”沉積模式，主要發(fā)育水道和朵葉2種沉積微相。

(3) 預(yù)測褶皺過渡帶內(nèi)的優(yōu)質(zhì)海相烴源巖主要發(fā)育在第2套塑性泥巖地層當中。

(4) 褶皺過渡帶內(nèi)的斷裂體系是油氣運移的主要通道，油氣平面上均富集在構(gòu)造發(fā)育部位，垂向上主要富集在SQ13.8和SQ12.5，油氣縱向分布受控于淺層良好的儲蓋組合配置關(guān)系和淺層發(fā)育的大量調(diào)節(jié)斷層。

(5) 構(gòu)造是油氣成藏的主控因素，構(gòu)造的成因控制著油藏的規(guī)模，發(fā)育泥拱型構(gòu)造的油田儲量規(guī)模最大。

(6) 根據(jù)構(gòu)造成因不同，建立了“逆沖+泥拱+正斷層”逆沖上盤成藏、“泥拱+正斷層”成藏、“泥拱+逆沖+正斷層”逆沖上盤成藏、“逆沖+泥拱+正斷層”逆沖下盤成藏、“逆沖”逆沖上盤成藏5種油氣成藏模式。

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