澳大利亞西北陸架深水區(qū)布勞斯盆地油氣地質(zhì)特征研究

王 云

(西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系/大陸動力學(xué)國家重點實驗室，陜西 西安 710069)

海洋深水油氣是當(dāng)今海洋油氣勘探必然發(fā)展趨勢和油氣資源接替的重要戰(zhàn)略選區(qū)[1]，是目前世界上非常重要的油氣資源區(qū)。澳大利亞西北陸架海域水深大于500 m的深水區(qū)是當(dāng)今世界深水油氣勘探的熱門地區(qū)之一，從西南到東北依次分布著北卡那封盆地、柔布克盆地、布勞斯盆地和波拿巴盆地四大盆地[2]。布勞斯盆地(Browse Basin)位于波拿巴盆地和柔布克盆地之間，面積約21.3×104km2，東南部和東部超覆在金伯利克拉通之上，西部和西北部延伸至阿爾戈深海平原，北至爪哇帝汶海槽，在西南和東北方向上分別逐漸向柔布克盆地和波拿巴盆地過渡。盆地顯生宙沉積物厚達15 km，盆地基底為古生界克拉通層系，上覆蓋層為：(1)侏羅系—下白堊統(tǒng)裂谷層系，主要為一套海陸過渡相和陸源海相三角洲沉積；(2)早白堊世至今被動大陸邊緣層序，主要為海相碳酸鹽巖和濁積砂巖沉積[3]。

現(xiàn)有的勘探表明布勞斯盆地天然氣資源十分豐富而石油發(fā)現(xiàn)很少，盆地還沒有進入油氣生產(chǎn)階段。目前油氣勘探主要集中在盆地的Caswell凹陷和Yampi陸架區(qū)域，已發(fā)現(xiàn)的大型油氣田主要集中在Caswell凹陷區(qū)域。關(guān)于盆地生烴條件、儲層特征、蓋層特征、圈閉、油氣運移等油氣成藏基本條件的研究很薄弱，目前僅局限在有限的凹陷內(nèi)，制約了盆地油氣勘探進程。本文以油氣最新的資料為依據(jù)，綜合分析了布勞斯盆地油氣地質(zhì)條件，以期為盆地取得大范圍突破提供地質(zhì)依據(jù)。

1 烴源巖特征

布勞斯盆地最重要的烴源巖系主要為一下三套[4,5]：

1.1 下—中侏羅統(tǒng)Plover組三角洲相頁巖

下—中侏羅統(tǒng)Plover組烴源巖及其等效地層為三角洲平原—前三角洲及海相泥巖、碳質(zhì)泥巖和煤層，源巖生烴潛力中等—好，TOC含量為1.0%～3.5%，氫指數(shù)最高可達100～200 mg/g。在盆地中央地區(qū)，這套沉積層系烴源巖已過成熟，而在盆地邊緣則處于未成熟階段。

圖1 布勞斯盆地主要構(gòu)造單元圖(據(jù)Kennard et al, 2002)

1.2 上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)下Vulcan組海相泥巖

布勞斯盆地的上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)的海相泥巖比盆地周圍地區(qū)要薄而且有機質(zhì)非常貧瘠，烴源巖生烴潛力為差—中等，總有機碳含量最高為3.5%，平均值為0.5%。主要原因是雖然西澳大利亞大型盆地均發(fā)育晚侏羅世缺氧環(huán)境沉積的海相泥巖主力烴源巖，但布勞斯盆地發(fā)育下白堊統(tǒng)凡蘭吟階巨厚沉積而不發(fā)育上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)沉積，因為局部變熱和火山作用使得卡洛期大陸解體之后熱沉降直至凡蘭吟期才開始發(fā)生。

但在Seringapatam和西Caswell次盆，有較高的生烴潛力。上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)海相泥巖和頁巖烴源巖總有機碳含量一般為1%～5%，最高可達10%以上，具有較高的有機質(zhì)豐度。熱解烴(S2)為2～15 mg/g，氫指數(shù)(HI)為100～400 mg/g。下—中侏羅統(tǒng)Plover組烴源巖為沖積平原和三角洲環(huán)境沉積，具有陸相Ⅲ型干酪根特征，TOC含量為1%～70%，S2為2～250 mg/g，氫指數(shù)(HI)為100～600 mg/g。

1.3 下白堊統(tǒng)上Vulcan和Echuca-Shoals海組泥頁巖

下白堊統(tǒng)上Vulcan和Echuca-Shoals海組泥頁巖烴源巖有機質(zhì)含量不高，但由于面積巨大而生烴量很大。烴源巖的演化階段處于生油窗內(nèi)，在Caswell-2井的巴列姆裂縫頁巖中，見有良好的油氣顯示。

對布勞斯盆地Caswell次盆油氣藏生油巖的有機地球化學(xué)指標(biāo)研究表明，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的油氣田的油氣資源主要來自下白堊統(tǒng)Echuca-Shoals泥巖(以生油為主)和下—中侏羅統(tǒng)Plover組頁巖(以生氣及凝析油為主)，研究認為這兩套烴源巖是凹陷最主要的源巖。

2 儲蓋特征

2.1 儲層

布勞斯盆地主要儲集層為侏羅系—下白堊統(tǒng)的河流—三角洲相砂巖。

2.1.1 下—中侏羅統(tǒng)Plover組河流—三角洲相砂巖儲層

下—中侏羅統(tǒng)儲集層為Plover組河流—三角洲相砂巖，為淺海大陸架前緣三角洲沉積，是布勞斯盆地最重要的儲集層之一。

2.1.2 上侏羅統(tǒng)下Vulcan組和Brewster組砂巖儲集層

上侏羅統(tǒng)下Vulcan組和Brewster組儲集層為河流—三角洲相砂巖， Barcoo次盆發(fā)育比較好的牛津階河流—三角洲相砂巖，在Lynher-1井，其孔隙度可高達20%。在盆地東邊，提塘階—貝里阿斯階為高能近岸碎屑巖沉積，孔隙度可達15%。

2.1.3 下白堊統(tǒng)上Vulcan組和Echuca-Shoals組砂巖儲集層

下白堊統(tǒng)上Vulcan組儲集層是在貝里阿斯期因大量砂巖碎屑的注入形成的，孔隙度可達24%～27%，是Brewster-1A和EchucaShoals-1氣田(Cornea和Gwydion油氣田)的重要儲集層。Echuca-Shoals組儲集層為低水位體系域和海侵過程沉積的砂巖，是比較好的儲集層，這些儲集層在Yampi陸架和Prudhoe階地的地層圈閉中尤為發(fā)育。

2.2 蓋層

布勞斯盆地內(nèi)發(fā)育多套蓋層，以泥質(zhì)巖蓋層為主。中、下白堊統(tǒng)(凡蘭吟階—賽諾曼階)Jamieson組、Echuca-Shoals組、上Vulcan組泥質(zhì)巖是盆地良好的區(qū)域性蓋層，局部蓋層包括三疊系—侏羅系層間頁巖和泥質(zhì)巖。

3 油氣成藏

3.1 圈閉

根據(jù)對已發(fā)現(xiàn)油氣田的研究成果表明，Caswell凹陷主要圈閉類型為斷背斜、斷塊、壓實披覆背斜和傾斜斷塊構(gòu)造，次要圈閉類型包括砂巖尖滅和不整合面等圈閉要素。

3.2 油氣運移

布勞斯盆地的油氣主要通過斷裂系統(tǒng)垂向運移到相鄰圈閉和上部的圈閉中，在高斷階隆起帶上Cornea和Gwydion油氣田的發(fā)現(xiàn)表明在盆地東部地區(qū)存在著油氣長距離向東運移[6]。盆地東部的油氣田是油氣通過邊界斷層做垂向運移或通過白堊紀砂體內(nèi)部的側(cè)向運移聚集成藏的，油氣從沉積中心沿地層的上傾方向運移至背斜圈閉和巖性尖滅地帶形成油氣圈閉。盆地西部，Caswell次盆地內(nèi)的烴源巖生成的油氣沿著Scott-Reef油田的邊界斷層運移至盆地邊緣聚集成藏。

3.3 油氣成藏組合

在多旋回沉積作用的背景下，布勞斯盆地內(nèi)發(fā)育多套油氣成藏組合。主要包括下白堊統(tǒng)成藏組合，上侏羅統(tǒng)成藏組合，中、下侏羅—上三疊統(tǒng)成藏組合和石炭系—二疊系成藏組合。其中，下白堊統(tǒng)成藏組合，上侏羅統(tǒng)成藏組合，中、下侏羅—上三疊統(tǒng)成藏組合最為重要，盆地內(nèi)發(fā)現(xiàn)的11個油氣田都屬于這些油氣成藏組合(圖2)。

圖2 布勞斯盆地油氣成藏組合

(1)下白堊統(tǒng)油氣系統(tǒng)成藏類型包括(圖2)：Caswell次盆東部邊緣(高斷階及隆起帶)的地層超覆尖滅、剝蝕不整合面以及二疊系—三疊系深切谷圈閉等成藏組合，油氣由盆地中心凹陷區(qū)向東做長距離運移進入圈閉成藏；Caswell次盆西部邊緣中新世斷裂系統(tǒng)活化形成斷層遮擋構(gòu)造圈閉成藏組合，斷裂系統(tǒng)的活化使生成的油氣向上疏導(dǎo)在次生圈閉中成藏；上白堊統(tǒng)和古近系—新近系的水下扇巖性圈閉油氣成藏組合；下白堊統(tǒng)披覆構(gòu)造和侏羅系超覆尖滅圈閉成藏組合；凹陷中東部斷裂系統(tǒng)活化形成的次生圈閉成藏組合。

(2)上侏羅統(tǒng)油氣成藏組合為上侏羅統(tǒng)Vulcan組河流—三角洲相自生自儲自蓋型成藏組合，Vulcan組河流—三角洲相砂巖和前三角洲泥巖互層，發(fā)育多套生儲蓋組合[7]。

上侏羅統(tǒng)烴源巖主要分布于Caswell次盆北部與波拿巴盆地Vulcan斷陷相鄰的斜坡部位，油氣向四周運移，在西北和東南部地塹邊界斷層圈閉中成藏。上侏羅統(tǒng)油氣成藏組合類型包括：凹陷邊界斷塊構(gòu)造圈閉成藏組合；凹陷內(nèi)隆起區(qū)披覆構(gòu)造圈閉成藏組合；凹陷內(nèi)超覆尖滅圈閉；凹陷東部斷階帶斷裂系統(tǒng)活化發(fā)育次生圈閉成藏組合。上侏羅統(tǒng)油氣成藏組合分布局限，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的油氣田僅為Skua油田。

(3)中、下侏羅統(tǒng)—上三疊統(tǒng)油氣成藏組合的烴源巖廣泛分布于深部凹陷內(nèi)，主要為上三疊統(tǒng)Nome組河流三角洲相頁巖和中—下侏羅統(tǒng)Plover組海相頁巖(圖2)。雖然晚三疊世Nome組陸相頁巖生烴能力有限，但是中—下侏羅統(tǒng)Plover組海相頁巖最大厚度大于500 m，生烴潛力良好，是盆地的主力源巖。成藏組合富含陸相和海相混合來源的有機質(zhì)，以生氣和凝析油為主。凹陷內(nèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的主要油氣田均屬于這種類型，包括凹陷西部的Torosa氣田、Brecknock氣田、凹陷中部的Brewster，Gorgonichthys，Titanichthys氣田、凹陷東北部斷階帶Crux氣田等。

儲集層主要為中—下侏羅統(tǒng)Plover組海相三角洲砂巖，次要為上三疊統(tǒng)Nome組河流三角洲相砂巖，蓋層為上三疊統(tǒng)Nome組河流三角洲相頁巖和中—下侏羅統(tǒng)Plover組海相頁巖與Montara組頁巖，Plover組海相三角洲沉積中砂頁巖是很好的儲蓋組合。

油氣成藏組合類型主要包括(圖2)：凹陷邊緣斜坡帶的斷塊、斷背斜等構(gòu)造圈閉成藏組合；凹陷內(nèi)部隆起區(qū)披覆背斜圈閉成藏組合；凹陷內(nèi)超覆尖滅地層圈閉成藏組合；凹陷東部斷階帶的斷裂系統(tǒng)再活化次生圈閉成藏組合。

(4)石炭系—二疊系油氣成藏組合的烴源巖為早二疊世Fossil Head組冰川海相黏土巖，品質(zhì)為差—中等，局限分布于石炭紀—二疊紀時期的裂谷斷陷中。在盆地內(nèi)部已經(jīng)過成熟，在邊部未成熟—剛成熟，以生成干氣為主，生烴時間基本是晚三疊世時期。主要儲集層為烴源巖之上海進時期形成的上三疊統(tǒng)Nome組河流—三角洲相砂巖，主要發(fā)育于盆地的邊緣。上三疊統(tǒng)—下侏羅統(tǒng)Nome組前三角洲相頁巖和Plover組海相頁巖是該油氣成藏組合的重要蓋層。

油氣主要側(cè)向運移到晚三疊世擠壓構(gòu)造期形成的背斜構(gòu)造帶，凹陷東部斷階帶為油氣的主要垂向運移區(qū)域。

4 結(jié)語

(1)布勞斯盆地發(fā)育下—中侏羅統(tǒng)Plover組三角洲相頁巖、上侏羅統(tǒng)下Vulcan組海相頁巖和下白堊統(tǒng)Echuca Shoals海相泥巖等三套主力烴源巖系；主要儲集層為侏羅系—下白堊統(tǒng)的河流—三角洲相砂巖，主要蓋層為中、下白堊統(tǒng)海相泥巖蓋層。

(2)油氣成藏的圈閉類型主要為斷背斜、斷塊、壓實披覆背斜和傾斜斷塊構(gòu)造。油氣主要通過斷裂系統(tǒng)垂向運移，也存在著油氣長距離運移。盆地內(nèi)主要發(fā)育下白堊統(tǒng)成藏組合、上侏羅統(tǒng)成藏組合、中下侏羅統(tǒng)—上三疊統(tǒng)成藏組合和石炭系—二疊系成藏組合等多套油氣成藏組合。

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