喀麥隆里奧—德雷盆地泥巖底辟構(gòu)造與油氣分布規(guī)律

袁井菊，丁一萍，蘇玉山，陳占坤，哈 里

(中國(guó)石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

喀麥隆里奧—德雷(Rio del Rey)盆地油氣資源十分豐富，已有30余年油氣勘探開發(fā)歷史。本文較系統(tǒng)地介紹和分析了里奧—德雷盆地的構(gòu)造特征，特別是泥巖底辟構(gòu)造與油氣分布的規(guī)律，以期為該地區(qū)的油氣勘探開發(fā)提供指導(dǎo)。

1 里奧—德雷盆地地質(zhì)概況

根據(jù)IHS數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)盆地的劃分，里奧—德雷盆地位于尼日爾三角洲(Niger Delta)盆地的東北緣，嚴(yán)格來(lái)講應(yīng)稱為尼日爾三角洲盆地次盆，是尼日爾三角洲盆地位于喀麥隆境內(nèi)的那一部分[1-2]，水深0～60 m，面積約2 500 km2，因其在喀麥隆重要的油氣勘探開發(fā)地位，又被單獨(dú)稱為里奧—德雷盆地(圖1)。其構(gòu)造演化特征與尼日爾三角洲盆地非常一致，是古新世以來(lái)至現(xiàn)今一直持續(xù)發(fā)育的新生代三角洲盆地。里奧—德雷盆地內(nèi)地層發(fā)育也與尼日爾三角洲盆地相同，自下而上發(fā)育3套地層：阿卡塔(Akata)組泥巖、阿格巴達(dá)(Agbada)組砂—泥巖和貝寧(Benin)組砂巖，均為穿時(shí)地層單元，發(fā)育時(shí)代為古新世—現(xiàn)代。

圖1 里奧—德雷盆地位置據(jù)IHS(2015)。

盆地內(nèi)的主要油氣發(fā)現(xiàn)位于中部阿格巴達(dá)組。其沉積厚度大，為長(zhǎng)期海退型三角洲前緣沉積，由多套進(jìn)積韻律的砂泥交互層組成，其中砂巖非常發(fā)育，孔隙度一般為19%～35%，滲透率0.5～10 μm2，屬于高孔—高滲的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層。交互的泥巖作為層間蓋層，與砂巖一起形成優(yōu)質(zhì)配套的儲(chǔ)—蓋組合，單砂層厚度一般在5～50 m，層間泥巖厚度約30～60 m。下部阿卡塔組是所有油氣發(fā)現(xiàn)的主要烴源巖，由厚層海相泥巖以及濁積砂巖和粉砂巖組成，為前三角洲和淺海陸架沉積，有機(jī)質(zhì)豐富，內(nèi)部偶爾在局部地區(qū)發(fā)育濁積砂巖。上部貝寧組平行不整合于下伏的阿格巴達(dá)組之上，全部由砂巖及紅層組成，埋藏較淺，上部泥巖蓋層不發(fā)育，在貝寧組只獲得少量次生氣藏和天然瀝青。

圖2 里奧—德雷盆地已發(fā)現(xiàn)油氣田構(gòu)造區(qū)帶劃分

2 盆地構(gòu)造特征與區(qū)帶劃分

里奧—德雷盆地的形成與岡瓦納大陸裂解和南大西洋、赤道大西洋張開有關(guān)[2]。自古新世以來(lái)長(zhǎng)期海退形成了現(xiàn)今的被動(dòng)大陸邊緣盆地，由于大陸邊緣的重力作用和三角洲泥巖的塑性推覆作用，從盆地向海，也即自北向南，依次形成了伸展構(gòu)造區(qū)、泥巖底辟區(qū)和趾狀逆沖推覆區(qū)(圖2)。

筆者通過(guò)約2 500 km2面積的三維地震資料構(gòu)造、斷層解釋與成圖，識(shí)別三維地震剖面上不同帶的典型構(gòu)造特征和構(gòu)造樣式，劃分出3個(gè)構(gòu)造區(qū)的邊界(圖3)。伸展構(gòu)造區(qū)以發(fā)育生長(zhǎng)斷層、滾動(dòng)背斜構(gòu)造及反向正斷層為特征，下降盤地層厚度明顯大于上升盤地層厚度，同時(shí)由于下降盤地層的重力牽引作用，形成滾動(dòng)背斜構(gòu)造[3-6]；泥巖底辟區(qū)以發(fā)育泥巖底辟(包括刺穿泥底辟和非刺穿泥底辟)、泥底辟上部穹隆與垮塌正斷層構(gòu)造、泥巖脊及側(cè)向超覆地層構(gòu)造為特征，在泥巖底辟或泥巖脊之間形成迷你/微盆地，地層在泥巖底辟或泥巖脊翼部沉積形成上超，當(dāng)微盆地被填平補(bǔ)齊之后，后期地層則披覆于泥巖底辟穹隆之上，形成披覆構(gòu)造；趾狀逆沖推覆區(qū)以發(fā)育疊瓦狀逆沖沖斷斷層和褶皺構(gòu)造為特征，是深海陸坡區(qū)和深海平原受重力滑動(dòng)作用而產(chǎn)生的擠壓前沿變形帶，結(jié)果是塑性阿卡塔組泥巖地層被推覆逆沖到老地層上面，形成疊瓦狀褶皺構(gòu)造[7-11]。

圖3 里奧—德雷盆地北西—南東向區(qū)帶劃分地震剖面剖面A-A’位置見圖2。

3 油氣田分布規(guī)律與成藏模式

根據(jù)IHS(2015)數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)，里奧—德雷盆地迄今為止已發(fā)現(xiàn)68個(gè)油氣田，其中43個(gè)位于中部泥巖底辟構(gòu)造區(qū)，占已發(fā)現(xiàn)油氣田的63%。該數(shù)據(jù)說(shuō)明泥巖底辟構(gòu)造區(qū)是里奧—德雷盆地主要油氣田分布區(qū)。同時(shí)，根據(jù)油氣田與盆地構(gòu)造區(qū)帶疊合平面圖(圖2)可以看出，在泥巖底辟構(gòu)造區(qū)已發(fā)現(xiàn)油氣田主要圍繞著泥巖底辟分布?？v向上油氣發(fā)現(xiàn)層位從上至下主要位于阿格巴達(dá)組S0、S1、S4和S5等砂巖組中。

油氣成藏模式主要為下生上儲(chǔ)式。前期勘探和研究證實(shí)，盆地主要產(chǎn)層阿格巴達(dá)組油源來(lái)自于阿卡塔組泥巖。自中新世以來(lái)，三角洲地層快速大量沉積并伴隨著泥巖底辟活動(dòng)形成斷裂和相關(guān)構(gòu)造，此時(shí)埋藏較深的阿卡塔組已進(jìn)入生烴門限，巨大的地層壓力使得油氣沿著斷層或活動(dòng)底辟邊部向阿格巴達(dá)組運(yùn)移，加上阿格巴達(dá)組內(nèi)部層間泥巖蓋層的封蓋作用，在高部位的辟頂背斜、斷背斜、斷塊構(gòu)造圈閉或辟邊巖性遮擋圈閉中聚集成藏。

油氣成藏模式可主要?dú)w納為2種類型：一種是高陡泥巖底辟刺穿式，泥巖底辟刺穿了S5或更上部地層，主要形成辟頂斷背斜或辟邊斷塊油藏(圖4)；另一種是低緩泥巖底辟隱伏未刺穿式，主要發(fā)育在伸展構(gòu)造區(qū)向泥巖底辟的過(guò)渡區(qū)，泥巖底辟未刺穿S5地層，上部構(gòu)造主要受生長(zhǎng)斷層及其反向斷層控制，在斷層的上、下盤形成的斷鼻或斷背斜中聚集成藏(圖5)。

泥巖底辟為何對(duì)油氣分布具有如此重要的控制作用，筆者認(rèn)為可以從該區(qū)泥巖底辟成因和泥巖底辟對(duì)油氣成藏的影響2個(gè)方面來(lái)探討。

首先，從泥巖底辟成因角度分析。部分學(xué)者認(rèn)為泥巖底辟形成的主要?jiǎng)恿κ怯捎谏细藏?fù)荷差異，兩側(cè)壓迫泥巖，中央釋放上拱，產(chǎn)生泥巖底辟[12-16]。另有部分學(xué)者認(rèn)為，底辟發(fā)育的背景是因?yàn)閿鄬樱捎跀嗔褏^(qū)產(chǎn)生許多潛在的薄弱面，為塑性物質(zhì)上辟突入形成應(yīng)力環(huán)境[17]。從里奧—德雷盆地區(qū)域地質(zhì)背景可知，在晚白堊世—始新世早期斷層不發(fā)育，底辟的形成并未受斷層太大影響。從地震剖面泥巖底辟兩側(cè)地層的厚度差異及地震上超的特征可以看出，在下部阿卡塔組泥巖主要突入的阿格巴達(dá)組地層整個(gè)沉積階段，泥巖底辟一直伴隨著活動(dòng)，并控制了兩側(cè)地層沉積厚度差異。泥巖底辟上突剌穿層位從S5至S0.7不等，有的甚至活動(dòng)至今，刺穿了現(xiàn)今仍在沉積的貝寧組(如圖4右側(cè)的阿卡塔泥巖底辟)。這些現(xiàn)象表明，該區(qū)泥巖底辟主要為同生構(gòu)造性質(zhì)。

圖5 里奧—德雷盆地泥巖底辟未刺穿式成藏模式

圖4 里奧—德雷盆地泥巖底辟刺穿式成藏模式

其次，從泥巖底辟對(duì)油氣成藏的影響方面來(lái)分析。儲(chǔ)集條件方面，王芝堯等[18-20]對(duì)相似地區(qū)實(shí)驗(yàn)室底辟模型的研究表明，在底辟發(fā)育位置，由于動(dòng)力因素較強(qiáng)，主要沉積大顆粒砂質(zhì)沉積物，泥質(zhì)沉積物較少，儲(chǔ)層條件優(yōu)越。圈閉條件方面，由于底辟的上突，頂部地層中產(chǎn)生許多環(huán)底辟的放射狀斷層(圖2)，形成辟頂背斜或斷背斜構(gòu)造圈閉；同時(shí)在側(cè)翼，由于塑性泥巖在上拱過(guò)程完成后，內(nèi)部飽含的流體排出，形成較為致密的泥巖，是良好的側(cè)向遮擋條件，可形成辟邊巖性遮擋圈閉。運(yùn)移條件方面，底辟上升通道和上升過(guò)程中形成的側(cè)向斷層，均可作為溝通下部阿卡塔烴源巖和上部阿格巴達(dá)儲(chǔ)層的通道，增強(qiáng)油氣垂向輸導(dǎo)能力[21-25]，促使油氣富集高產(chǎn)。如帕都克油田，為泥巖底辟頂部斷背斜構(gòu)造圈閉，單井日產(chǎn)高達(dá)6 000桶(圖4)。

由于圈閉、儲(chǔ)層和運(yùn)聚條件如此優(yōu)越，因此形成了泥巖底辟構(gòu)造區(qū)油氣聚集的優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)論

里奧—德雷盆地是一個(gè)長(zhǎng)期海退形成的三角洲盆地，擁有厚層前三角洲泥巖和多套三角洲前緣砂體，生、儲(chǔ)、蓋條件都非常優(yōu)越。自北向南可劃分為3個(gè)構(gòu)造區(qū)帶：伸展構(gòu)造區(qū)、泥巖底辟構(gòu)造區(qū)和趾狀逆沖推覆構(gòu)造區(qū)。其中，泥巖底辟區(qū)與現(xiàn)今已發(fā)現(xiàn)油氣田緊密相關(guān)，63%的油氣田位于底辟周圍，并與底辟形成的圈閉有關(guān)。由于底辟活動(dòng)形成的圈閉、儲(chǔ)集和運(yùn)移3個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)條件，促使油氣在底辟構(gòu)造區(qū)富集高產(chǎn)。因此，未來(lái)泥巖底辟構(gòu)造區(qū)以及與泥巖底辟相關(guān)的圈閉，仍然是里奧—德雷盆地進(jìn)一步尋找勘探潛力的主要地區(qū)。