南美玻利維亞重點盆地油氣地質(zhì)特征和勘探潛力評價

田納新，姜向強，郭金瑞，曾昱昕

(1.中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 能源學(xué)院，北京 100083)

0 引 言

圖1 玻利維亞重點盆地及油氣田分布Fig.1 Distribution of key basins and oil & gas fields in Bolivia

玻利維亞是南美洲的一個內(nèi)陸國家，地表條件復(fù)雜，東部和東北部大部分為亞馬遜河沖積平原，中部為山谷，屬安第斯山東麓，西部為玻利維亞高原，平均海拔超過3 000 m，是南美洲重要的天然氣生產(chǎn)國，境內(nèi)發(fā)育查科(Chaco)、馬德雷德迪奧斯(Madre De Dios)和貝尼(Beni)等含油氣盆地(圖1)，擁有僅次于委內(nèi)瑞拉的南美洲第二大天然氣田(San Alberto)。截至2014年底，3個盆地累計發(fā)現(xiàn)油氣藏140個，發(fā)現(xiàn)2P油氣可采儲量12 483.11 MMboe[1-3]，其中，石油1 760.92 MMbbl；天然氣64 333.1 Bcf(表1)。油氣資源比較豐富，勘探程度較低，具有很大的勘探潛力。

表1 玻利維亞重點盆地勘探概況Table 1 Survey of key basins in Bolivia

注：數(shù)據(jù)來源：參考文獻(xiàn)[1-3]；—為未收集到相關(guān)資料；MMbbl為百萬桶；Bcf為十億立方英尺；MMboe為百萬桶當(dāng)量。

玻利維亞石油法律法規(guī)與相關(guān)政策比較好[4]，是中國油公司投資的目標(biāo)區(qū)。本文以含油氣盆地分析理論為指導(dǎo)，系統(tǒng)闡述了玻利維亞重點盆地的形成、構(gòu)造-沉積演化特征、成烴和成藏特征，對比分析3個主要盆地油氣成藏條件及其差異性，尤其是預(yù)測了馬德雷德迪奧斯和貝尼兩個低勘探程度盆地的重點勘探領(lǐng)域，為中國油公司開拓玻利維亞油氣市場提供依據(jù)。

1 區(qū)域構(gòu)造演化與沉積充填特征

玻利維亞位于安第斯褶皺系中段及其東側(cè)，山脈寬度大，并向南北兩端遞減。主要含油氣盆地位于褶皺山系與南美地臺之間，沿安第斯山前延伸并平行于該山系，自西向東依次為沖斷帶、前淵帶和斜坡帶。沖斷帶為活動的“安第斯”巖漿弧和沖斷褶皺帶，以發(fā)育大致平行的疊瓦狀高角度逆沖斷層為主要特征；前淵帶是強烈造山帶的逆沖終止位置，發(fā)育少量近南北向高角度逆沖斷層和走滑斷層；東側(cè)為前寒武紀(jì)的巴西地臺[5]。各盆地西陡東緩，構(gòu)造變形由西向東逐漸減弱(圖2)。

安第斯造山帶東側(cè)的前陸盆地從古生代開始發(fā)育，普遍經(jīng)歷了古生代克拉通邊緣盆地、三疊紀(jì)-白堊紀(jì)裂谷盆地和晚白堊世至今前陸盆地3個演化階段[6-7]。但位于玻利維亞境內(nèi)的前陸盆地，中生代發(fā)生區(qū)域抬升[8]，中生界地層保存較少甚至缺失(圖3)，古生界烴源巖的發(fā)育情況決定了盆地的油氣富集程度。

區(qū)內(nèi)前寒武系基底為變質(zhì)巖；寒武紀(jì)，現(xiàn)今盆地處于克拉通邊緣；奧陶紀(jì)受西部板塊邊界活動的影響[9-10]，逐漸發(fā)育張扭性斷裂，沉積了一套灰黑色較硬的層狀頁巖和砂巖；志留系以硅質(zhì)黏土巖、厚層砂質(zhì)頁巖和冰磧巖為主；至泥盆紀(jì)，斷層活動進(jìn)一步增強，盆地沉降加劇[11]，沉積物分布廣泛，由暗灰色泥巖、頁巖、粉砂巖和砂巖組成，暗色泥巖是重要的烴源巖。早海西運動，勞亞大陸和岡瓦納大陸碰撞、拼合，結(jié)束了盆地的沉降，受區(qū)域擠壓作用影響，扭性斷裂開始發(fā)育，控制了盆地邊界。下石炭統(tǒng)由以粗砂巖和細(xì)砂巖夾粉砂巖、灰色頁巖、富含煤和以陸相、淺海相、河流相沉積為代表的有機(jī)質(zhì)夾層組成；上石炭統(tǒng)至二疊系在查科盆地為綠色砂巖、紅色粉砂巖，向北部的貝尼和馬德雷德迪奧斯盆地變?yōu)橐惶诇\水碳酸鹽巖沉積。晚海西造山運動的區(qū)域性抬升，造成該區(qū)三疊紀(jì)-早白堊世沉積間斷。晚白堊世早期受大西洋張開等區(qū)域性拉張作用影響，研究區(qū)整體拗陷；晚白堊世末期，開始了安第斯擠壓造山運動，早期控制盆地發(fā)育的斷層發(fā)生反轉(zhuǎn)，沉積了河流、湖泊相的砂泥巖，全區(qū)發(fā)育，與二疊系呈不整合接觸(圖3)。

新生代以來，隨著安第斯造山帶的形成，前陸盆地開始沉降并向東部遷移，古近系-新近系主要以紅色河流相沉積為主。

2 油氣地質(zhì)特征與對比分析

2.1 烴源巖

區(qū)內(nèi)發(fā)育泥盆系、石炭系和二疊系等多套烴源巖，以泥盆系最為重要[12-13](表2，圖4)。

圖2 過玻利維亞重點盆地典型地質(zhì)剖面(剖面位置見圖1)Fig.2 Typical geological profiles of key basins over Bolivia

圖3 馬德雷德迪奧斯盆地構(gòu)造演化剖面示意圖(剖面位置見圖1)Fig.3 The tectonic evolution profiles of the Madre de Dios basin

(1)泥盆系烴源巖。馬德雷德迪奧斯盆地泥盆系Cabanillas群的海相泥巖，主要分布在盆地南部的前淵帶和沖斷帶內(nèi)，干酪根類型以Ⅲ型為主，少量Ⅱ型。通過秘魯境內(nèi)Pariamanu 1x井、Los Amigo 2x井、Puerto Primo 2x井的埋藏史分析，生烴門限深度約2 500 m，存在兩次生烴高峰期，分別為晚二疊世-晚侏羅世和晚白堊世至今。總體上，越靠近安第斯山前，TOC值越大，成熟度越高(圖5)。

查科盆地中-下泥盆統(tǒng)Los Monos組烴源巖為一套淺海相-三角洲相沉積，盆地西側(cè)厚度超過1 500 m，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ、Ⅲ型為主，平均總有機(jī)碳含量約為1%，最高的已知含氫指數(shù)超過500 mg HC/g TOC，以生氣為主。盆地西部的Guanacos井，有機(jī)質(zhì)含量3.5%，San Juan-x2井有機(jī)質(zhì)含量2.5%。與馬德雷德迪奧斯盆地泥盆系Cabanillas群烴源巖對比，有機(jī)質(zhì)類型和豐度基本相同[14]，成熟度略高。也存在兩次生烴高峰期：早二疊世-早侏羅世和新近紀(jì)。

(2)石炭系烴源巖。馬德雷德迪奧斯盆地下石炭統(tǒng)Ambo組有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型為主，TOC在1.2%～15%之間，HI偏低，主要分布在盆地西南部，屬沼澤和泛濫平原沉積。貝尼盆地安第斯褶皺帶烴源巖資料顯示，密西西比亞系和賓夕法尼亞系海相-過渡相地層有機(jī)質(zhì)豐富，演化程度為不成熟-過成熟。

(3)二疊系烴源巖。馬德雷德迪奧斯盆地二疊系Ene組有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ型為主，TOC在2.5%～5.6%之間，HI高，達(dá)440～795 mg HC/g TOC，OI較低，為11～21 mg CO2/g TOC，屬局限臺地或瀉湖環(huán)境沉積。油巖對比表明，盆地西北部Urubamba次盆的Candamo-1x井的凝析油氣源自Ene組。

2.2 儲集層

儲集層發(fā)育層位跨度大，包括古生界的志留系、泥盆系、石炭系、二疊系和中生界的三疊系、侏羅系、白堊系以及新生界都有發(fā)育，以泥盆系-石炭系和白堊系砂巖儲層為主(表3)。

表2 玻利維亞主要含油氣盆地?zé)N源巖特征Table 2 Characteristics of source rocks in major oil-bearing basins in Bolivia

(1)泥盆系儲層。馬德雷德迪奧斯盆地Cabanillas群雖以泥巖為主，但位于盆地中西部的Los Amigos-2x井鉆遇砂巖，有效厚度約80 m，測井解釋孔隙度6%～17%，滲透率10×10-3～80×10-3μm2，為一套海退三角洲沉積；東部的Pando井也發(fā)現(xiàn)凈厚度11 m的物性良好的砂巖。查科盆地泥盆系Tarabuco組、Iquiri組和Santa Rosa組均為石英砂巖，孔隙度11%～15%，以產(chǎn)氣為主，盆地內(nèi)大部分天然氣集中賦存于這3套砂巖中。

(2)石炭系儲層。馬德雷德迪奧斯盆地下石炭統(tǒng)Ambo組頂部發(fā)育一套濱海相砂巖，凈厚度約52 m，凈毛比0.4，孔隙度14%～21.4%，滲透率10×10-3～100×10-3μm2，分布廣泛。上石炭統(tǒng)Tarma組為濱淺海相沉積，厚度100～150 m，凈毛比50%～70%，砂巖有效厚度60～120 m，孔隙度6%～27.9%，平均14%，滲透率10×10-3～150×10-3μm2，橫向展布較穩(wěn)定，是盆地最主要的儲層。查科盆地賓夕法尼亞系Tupambi組為中等粒度的石英砂巖，厚度200～400 m，孔隙度9%～15%。

(3)中生界儲層。馬德雷德迪奧斯盆地白堊系Chonta組和Vivian組砂巖也是較好的儲層，為一套低位域的河流相沉積，逆沖帶和前淵區(qū)厚度大，向斜坡區(qū)減薄。砂巖毛厚度50～90 m，孔隙度9%～30%，滲透率199×10-3～876×10-3μm2。查科盆地白堊系砂巖為次要儲層。

圖5 玻利維亞重點盆地主力烴源巖分布及Ro等值線圖Fig.5 Distribution of main source rocks and Ro contours of Bolivian key Basins

表3 玻利維亞主要盆地儲集層特征Table 3 Reservoir characteristics of main basins in Bolivia

(4)新生界儲層。查科盆地漸新統(tǒng)-中新統(tǒng)Petaca組和Yecu組河流相砂巖厚度超過1 000 m，孔隙度18%～23%。

貝尼盆地自上而下發(fā)育多套砂巖儲層，賓夕法尼亞亞系-下二疊統(tǒng)灰?guī)r也是潛在的儲層。

從目前發(fā)現(xiàn)油氣儲量較多的查科盆地看，從志留系-新近系不同層系均有油氣發(fā)現(xiàn)，以上古生界泥盆系(占73.7%)為主，石炭系次之(13.4%)，其它層系發(fā)現(xiàn)較少(表4)。馬德雷德迪奧斯盆地已發(fā)現(xiàn)油氣主要分布于白堊系和二疊系，分別占59.5%和40.2%。從發(fā)現(xiàn)資源類型看，以天然氣為主。

2.3 蓋 層

馬德雷德迪奧斯盆地發(fā)育多套區(qū)域性和局部蓋層，區(qū)域性蓋層包括Cabanillas群泥巖、石炭系A(chǔ)mbo組泥巖、二疊系Copacabana組碳酸鹽巖以及古近系-新近系泥巖。局部蓋層有二疊系Ene組泥巖和白堊系Chonta組泥巖?？v向上構(gòu)成兩套主要的儲蓋組合：上部白堊系Chonta組和Vivian組砂巖儲層與古近系-新近系泥巖蓋層；下部石炭系A(chǔ)mbo組、Tarma組和泥盆系Cabanillas群砂巖儲層與二疊系Copacabana組碳酸鹽巖、Ambo組和Cabanillas群泥巖蓋層。

查科盆地發(fā)育4套區(qū)域蓋層：志留系泥巖、泥盆系Los Monos組泥巖、二疊系Emborozu組泥巖和石灰?guī)r、漸新統(tǒng)Vitiacua組泥巖。

2.4 圈 閉

盆地的圈閉主要形成于二疊紀(jì)末和白堊紀(jì)末。二疊紀(jì)末，盆地發(fā)生區(qū)域性抬升構(gòu)造運動，古生界地層遭受剝蝕，可形成地層不整合圈閉；白堊紀(jì)末期以來的安第斯造山運動，形成一系列擠壓背景下的構(gòu)造圈閉，同時對早期已經(jīng)形成的圈閉有著強烈的改造作用。盆地發(fā)育構(gòu)造、構(gòu)造-地層等多種類型的圈閉(圖6)。不同構(gòu)造單元，圈閉的發(fā)育類型和發(fā)育程度明顯不同：盆地西部和西南部沖斷帶發(fā)育與逆沖褶皺帶有關(guān)的構(gòu)造圈閉，包括逆斷彎、斷展、斷滑以及復(fù)合型斷背斜和擠壓背斜等；前淵帶發(fā)育地層、低幅構(gòu)造圈閉；斜坡帶發(fā)育低幅構(gòu)造、巖性和地層圈閉。

2.5 油氣生成與聚集

3個盆地主力烴源巖均為泥盆系，且成熟烴源巖主要分布在沖斷帶和前淵區(qū)，油氣必須通過垂向和側(cè)向運移才能聚集成藏。具有晚期生烴、晚期成藏的特點。

馬德雷德迪奧斯盆地目前發(fā)現(xiàn)的油氣主要位于逆沖帶白堊系砂巖，斜坡帶石炭系僅有次經(jīng)濟(jì)油氣發(fā)現(xiàn)，具有長距離運移的特征，運移距離50～200 km(圖7)。

查科盆地西部生烴中心的上泥盆統(tǒng)Los Monos組烴源巖存在兩個排烴期：第一期在早二疊世-早侏羅世，烴類主要以早期形成的斷裂和泥盆系-石炭系砂巖為通道作垂向和側(cè)向運移，并在早期形成的圈閉中聚集；第二為高峰期在新近紀(jì)，與安第斯造山運動同期或稍晚，強烈的造山運動形成溝通油源的深大斷裂，構(gòu)成油氣垂向運移的通道，向上運移至第四系。

表4 玻利維亞主要盆地已發(fā)現(xiàn)油氣儲量層系分布Table 4 The distribution of oil and gas reserves has been found in major basins in Bolivia

注：數(shù)據(jù)來源參考文獻(xiàn)[1-3]。

圖6 研究區(qū)主要油氣圈閉類型示意圖Fig.6 Sketch of the main types of oil and gas traps in the study area

圖7 馬德雷德迪奧斯盆地油氣聚集模式Fig.7 The accumulation model of oil and gas in the Madre de Dios basin

表5 玻利維亞重點盆地成藏地質(zhì)條件評價表Table 5 Evaluation of geological condition of key basins in Bolivia

2.6 油氣成藏差異性分析

由于盆地勘探程度低，資料分散且有限，筆者重點從烴源巖條件、圈閉條件和保存條件等方面對3個重點盆地的油氣成藏地質(zhì)條件進(jìn)行對比分析(表5)。

2.6.1 烴源巖差異

均發(fā)育泥盆系主力烴源巖。馬德雷德迪奧斯盆地還發(fā)育石炭系和二疊系次要烴源巖，前淵帶生氣，斜坡帶生油；查科盆地?zé)N源巖以生氣為主；貝尼盆地構(gòu)造劇烈，烴源巖演化差異大。

2.6.2 圈閉條件差異

馬德雷德迪奧斯盆地逆沖帶窄，前淵和斜坡帶寬緩，古生界地層較厚，可形成大型地層圈閉和低幅構(gòu)造圈閉；查科盆地逆沖帶寬，可形成各類構(gòu)造圈閉，斜坡帶地層較薄，低幅構(gòu)造和地層圈閉發(fā)育較少；貝尼盆地夾在高地和褶皺帶之間，發(fā)育大型構(gòu)造圈閉，斜坡帶古生界地層保存較少，圈閉不發(fā)育。

2.6.3 保存條件差異

3個盆地都經(jīng)歷了較強的構(gòu)造變形作用，馬德雷德迪奧斯盆地逆沖褶皺帶較窄且構(gòu)造強度大，保存條件相對較差，前淵和斜坡帶地層保存厚度大，變形弱，保存條件較好；查科和貝尼盆地逆沖褶皺帶較寬、構(gòu)造強度大，但古生界地層厚度也較大，保存條件較好，斜坡帶地層保存較薄，保存條件稍差。

不同構(gòu)造帶油氣成藏特征迥異。逆沖褶皺帶發(fā)育大量的走滑壓扭和逆沖推覆構(gòu)造，其形成于晚白堊世-中新世以來的走滑擠壓應(yīng)力或逆掩推覆擠壓作用，圈閉形成期與烴源巖主生排烴期一致，深大斷裂構(gòu)成油氣運移的通道，有利于油氣聚集成藏[15]。斜坡帶優(yōu)質(zhì)砂巖輸導(dǎo)層與斷裂構(gòu)成良好的油氣運移通道和儲集條件，斷裂+不整合+良好的砂巖輸導(dǎo)層為油氣側(cè)向長距離運移提供了良好的通道。

3 勘探潛力

從目前發(fā)現(xiàn)的油氣儲量看，查科盆地最多且已商業(yè)開發(fā)，馬德雷德迪奧斯盆地發(fā)現(xiàn)儲量較少，貝尼盆地由于海拔高、地表被熱帶雨林覆蓋，施工難度大，僅開展了少量的勘探工作。3個盆地勘探程度均比較低，勘探潛力很大。盆地具有上下兩層結(jié)構(gòu)，下部古生代克拉通邊緣時期的沉積物構(gòu)成了主要的烴源巖和儲層，主力烴源巖均為泥盆系，儲層主要為泥盆系、石炭系砂巖；上部中新生代前陸盆地演化時期，為各類圈閉形成創(chuàng)造了條件。

馬德雷德迪奧斯盆地西南部沖斷帶較窄，古生界抬升破壞嚴(yán)重，中生界白堊系較厚，保存條件相對較好，具有一定勘探潛力；前淵和斜坡帶面積大，古生界保存厚度大，存在地層超覆、削蝕不整合和低幅度構(gòu)造等多種類型圈閉，勘探潛力大。

查科盆地西部逆沖帶較寬，發(fā)育各類構(gòu)造圈閉，勘探程度相對較高，但在微構(gòu)造和深層的志留系、泥盆系、石炭系和中生界砂巖儲層所形成的地層-構(gòu)造圈閉還具有相當(dāng)?shù)目碧綕摿?；中東部斜坡區(qū)勘探程度低，可能發(fā)育低幅構(gòu)造和地層圈閉，具有一定的勘探潛力。

貝尼盆地西部褶皺帶發(fā)育南北向古隆起帶，各類構(gòu)造圈閉發(fā)育，此外，可能形成構(gòu)造+巖性復(fù)合圈閉，均為有利的目標(biāo)區(qū)。

4 結(jié) 論

(1)玻利維亞境內(nèi)主要發(fā)育3個富氣盆地，位于褶皺山系與南美地臺之間，經(jīng)歷了古生代克拉通邊緣盆地、中生代區(qū)域抬升和晚白堊世至今的前陸盆地等演化階段。盆內(nèi)充填了泥盆紀(jì)-二疊紀(jì)海相砂泥巖和碳酸鹽巖以及晚白堊世以來的陸相砂泥巖兩大套地層。

(2)克拉通期形成了盆地主要的烴源巖和儲集層，前陸期形成各類圈閉。發(fā)育泥盆系、石炭系和二疊系等多套烴源巖，以泥盆系為主。成熟烴源巖主要分布于山前逆沖帶，以生氣為主；儲集層以泥盆系-石炭系和白堊系砂巖為主；發(fā)育古生界泥巖和碳酸鹽巖及古近系泥巖等多套區(qū)域蓋層。成熟烴源巖主要分布在沖斷帶和前淵區(qū)，油氣必須通過垂向和側(cè)向運移才能聚集成藏，具有晚期生烴、晚期成藏的特點。

(3)3個盆地在烴源巖、圈閉和保存條件等方面存在一定的差異性。馬德雷德迪奧斯盆地逆沖帶窄，保存條件相對較差，而前淵和斜坡帶寬緩，石炭系和二疊系次要烴源巖可能生油，可形成大型地層油(氣)藏和低幅構(gòu)造油(氣)藏；查科盆地逆沖帶寬，構(gòu)造強度大，但古生界地層厚度也較大，保存條件較好；貝尼盆地夾在高地和褶皺帶之間，發(fā)育大型構(gòu)造圈閉，保存條件稍差。

(4)在今后的勘探工作中，應(yīng)重視以下勘探領(lǐng)域：①馬德雷德迪奧斯盆地前淵和斜坡帶低幅構(gòu)造圈閉和地層圈閉；②查科盆地和貝尼盆地逆沖褶皺帶較寬，地層厚度大，保存條件較好，以各類構(gòu)造圈閉為勘探目標(biāo)。尤其是貝尼盆地，與查科盆地具有類似的成藏條件，目前勘探程度很低，具有巨大的勘探潛力。

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