歐加登盆地Karroo群烴源巖特征及資源潛力

王 艷

(中國(guó)石油遼河油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，遼寧 盤(pán)錦 124010)

埃塞俄比亞位于非洲東北部，處于非洲、歐亞、印度洋三大板塊的交匯處，歐加登盆地位于埃塞俄比亞的西南部，是在前寒武系基底之上發(fā)育的疊合盆地，構(gòu)造上屬于索馬里盆地的一個(gè)次盆[1]，盆地總面積為35×104km2。Karroo群是非洲東部和南部最大的地層單元，約占現(xiàn)有陸地面積的一半以上，記錄了晚石炭世至三疊紀(jì)期間全部沉積地層[2]，在歐加登盆地發(fā)育陸相碎屑沉積層序，主要為泥巖和砂巖，沉積環(huán)境為湖相、三角洲和河流相。歐加登盆地油氣勘探始于二十世紀(jì)四十年代，先后有十余個(gè)國(guó)際石油公司在此展開(kāi)勘探活動(dòng)[3]，累計(jì)采集二維地震23×104km，鉆井57口，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)氣田，是東非少有的以Karroo群為主要勘探目的層的盆地之一，目前來(lái)說(shuō)，勘探程度較低，油氣資源潛力尚不明確。通過(guò)對(duì)盆地Karroo群烴源巖的評(píng)價(jià)，明確烴源巖分布和地球化學(xué)特征，為盆地油氣勘探?jīng)Q策提供重要依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

晚石炭世-三疊紀(jì)，在非洲大陸東南部和現(xiàn)今的東非大陸邊緣附近，發(fā)育了一個(gè)走向近SN的大型陸內(nèi)裂谷系，即Karroo裂谷系[4]，東非地區(qū)受到強(qiáng)烈區(qū)域性伸展構(gòu)造作用，陸內(nèi)裂谷廣泛發(fā)育，受其影響東、西岡瓦納大陸分離，形成了東非大陸邊緣的雛形。埃塞俄比亞位于東非大陸的北部，構(gòu)造上處于Karroo裂谷的末端，裂谷發(fā)育時(shí)期晚于南非地區(qū)，從晚二疊世開(kāi)始接受沉積，盆地演化受裂谷影響作用相對(duì)較小，基底同沉積斷裂對(duì)沉積的控制作用相對(duì)于南非地區(qū)要弱，盆地內(nèi)部壘塹相間格局并不明顯，總體表現(xiàn)為碟狀。

歐加登盆地Karroo群見(jiàn)證了湖盆的產(chǎn)生、發(fā)展和消亡的全過(guò)程，經(jīng)歷了沖積環(huán)境-湖泊環(huán)境-河流三角洲環(huán)境的變遷。上二疊統(tǒng)Calub組為裂谷早期階段發(fā)育于前寒武系古基底之上的沖積沉積體系，巖性主要為淺灰色、灰色砂巖。下侏羅統(tǒng)Bokh組發(fā)育于盆地深陷階段，湖盆水域急劇擴(kuò)張，廣大地區(qū)以深水湖相沉積為主，巖性主要為深灰色、黑灰色泥巖，泥巖有機(jī)質(zhì)含量豐富，是盆地的主力烴源巖。中上侏羅統(tǒng)Gumburo組沉積于盆地?cái)嘞?坳陷轉(zhuǎn)換階段，發(fā)育河流-三角洲沉積體系，巖性為淺灰色砂巖和深灰色泥巖互層(見(jiàn)圖1)。鑒于盆地內(nèi)油氣勘探的現(xiàn)實(shí)意義，本文烴源巖評(píng)價(jià)僅限于Bokh組。

2 烴源巖分布特征

歐加登盆地有20口井鉆遇Bokh組，揭示的巖性為大套泥巖、夾薄層砂巖、粉砂巖，泥巖質(zhì)純，成巖性好，頁(yè)理較為發(fā)育。巖心中發(fā)現(xiàn)有淡水雙殼類、魚(yú)類動(dòng)物化石和陸生植物碎片，表明該時(shí)期主要為湖泊沉積環(huán)境。測(cè)井曲線以低自然電位和低電阻率平直狀、局部呈微鋸齒狀、高自然伽馬、曲線變化幅度較高為主要特征。利用地震資料可以追蹤烴源巖的空間展布，Bokh組烴源巖在地震上為中振幅低頻中連續(xù)平行相，向北部斜坡帶過(guò)渡為弱振幅低頻不連續(xù)前積，向南部斜坡帶過(guò)渡為強(qiáng)振幅中頻連續(xù)前積相，結(jié)合鉆井資料發(fā)現(xiàn)北部斜坡帶發(fā)育辮狀河三角洲相，南部發(fā)育小型的近岸水下扇，深洼區(qū)內(nèi)深湖相烴源巖地震反射特征分布穩(wěn)定。

Bokh組沉積時(shí)期，裂谷作用最強(qiáng)，湖盆擴(kuò)大，水體加深，沉積沉降中心與Karroo裂谷一致。烴源巖厚度自深洼區(qū)向周圍逐漸減薄，向東西兩側(cè)減薄的速度較快，向南北兩側(cè)遞減速度相對(duì)較慢，巖性由細(xì)變粗過(guò)渡為砂泥巖互層，與盆地的古地形特征相符合。Bokh組烴源巖面積約5.2×104km2，總體上埋深較大，頂界埋深在3 200～4 200 m，共發(fā)育兩個(gè)次級(jí)凹陷(見(jiàn)圖2)，東北次凹埋深較西南次凹要小，東北次凹走向?yàn)楸睎|東向，烴源巖厚度一般在400～1 200 m，西南次凹走向?yàn)楸北睎|向，烴源巖厚度一般在400～1 900 m。

3 烴源巖地球化學(xué)特征

3.1 有機(jī)質(zhì)豐度

有機(jī)質(zhì)豐度是衡量烴源巖生油氣母質(zhì)含量的指標(biāo)，由于Bokh組烴源巖成熟度較高，大量排烴導(dǎo)致生烴潛量(S1+S2)和氯仿瀝青“A”含量嚴(yán)重降低，但對(duì)有機(jī)碳含量(TOC)影響小，因此對(duì)Bokh組源巖主要用TOC指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)[5]。從所收集的160個(gè)樣品來(lái)看，Bokh組烴源巖樣品TOC值整體不高，最大為1.18 %，平均為0.65 %。此次測(cè)試中樣品的生烴潛量(S1+S2)最大值為3.19 mg/g，平均2.27 mg/g。氯仿瀝青“A”含量平均為0.09%，總烴含量(HC)平均為430 mg/kg，綜合來(lái)看達(dá)到中等烴源巖評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 有機(jī)質(zhì)類型

有機(jī)質(zhì)類型是衡量有機(jī)質(zhì)產(chǎn)烴能力及產(chǎn)物性質(zhì)的參數(shù)[6]，Bokh組16塊樣品的干酪根鏡下鑒定類型指數(shù)(Ti)值一般在45～65，平均為61.5，按陸相烴源巖有機(jī)質(zhì)類型評(píng)價(jià)指標(biāo)(SY/T 5735-1995)，Bokh組烴源巖有機(jī)質(zhì)類型主要為ⅡA型。從Bokh組巖石熱解氫指數(shù)(HI)與熱解峰溫(Tmax)關(guān)系圖(見(jiàn)圖3)來(lái)看，46塊樣品中多數(shù)落在ⅡA型附近，少數(shù)在ⅡB型附近。由于Bokh組源巖成熟度較高，大量排烴使HI值嚴(yán)重降低，故有機(jī)質(zhì)類型劃分應(yīng)以干酪根鏡下鑒定結(jié)果為主，有機(jī)質(zhì)類型主要為ⅡA型。

3.3 有機(jī)質(zhì)熱演化

有機(jī)質(zhì)成熟度是表征烴源巖生烴有效性和產(chǎn)物性質(zhì)的重要參數(shù)，研究烴源巖的熱演化是評(píng)價(jià)烴源巖生烴潛力的重要內(nèi)容，一般只有成熟的源巖才可能對(duì)油氣藏具有貢獻(xiàn)[7]。歐加登盆地內(nèi)烴源巖有機(jī)質(zhì)熱演化程度隨著埋藏深度的增加，總體趨勢(shì)逐漸增高。平面上西南次凹的Bokh組烴源巖熱演化程度最高，Ro值在1.3%～4.2%，處于高成熟-過(guò)成熟階段，自西南次凹向兩側(cè)及東北方向逐漸變低，斜坡帶Bokh組烴源巖Ro值在0.7%～1.8%，處于成熟-高成熟階段，總體來(lái)說(shuō)Bokh組烴源巖主要以生干氣、凝析氣、凝析油為主。

4 烴源巖資源潛力

4.1 資源評(píng)價(jià)方法

油氣資源評(píng)價(jià)常用的方法有成因法、類比法和統(tǒng)計(jì)法三大類，資源評(píng)價(jià)方法基于不同的原理，同樣也適用于不同勘探程度的研究區(qū)[8]。由于歐加登盆地勘探程度較低，并且沒(méi)有可類比的刻度區(qū)，因此，關(guān)于油氣資源評(píng)價(jià)選擇采用成因法，成因法中盆地模擬法較為適合盆地早期油氣資源評(píng)價(jià)。盆地模擬法是地質(zhì)問(wèn)題、數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。引入含油氣系統(tǒng)思路的盆地模擬法，其基本思路是首先根據(jù)盆地模擬方法確定盆地生烴量和排烴量；然后通過(guò)含油氣系統(tǒng)分析劃分運(yùn)聚單元，在單元內(nèi)進(jìn)一步劃分目標(biāo)區(qū)帶；最后根據(jù)典型刻度區(qū)的解剖獲得運(yùn)聚系數(shù)，通過(guò)類比確定目標(biāo)區(qū)帶的運(yùn)聚系數(shù)，從而計(jì)算資源量。

4.2 烴源巖生排烴特征

烴源巖烴產(chǎn)物類型、產(chǎn)率受烴源巖品質(zhì)和所處熱演化階段控制，同層位烴源巖在盆地不同構(gòu)造部位的烴產(chǎn)物類型、產(chǎn)率、排烴時(shí)間、排烴量也是有差異的[9]。根據(jù)單井模擬結(jié)果來(lái)看，凹陷區(qū)Bokh組烴源巖在三疊紀(jì)早期開(kāi)始生油，白堊紀(jì)早期開(kāi)始大量生氣，凸起區(qū)與斜坡帶在中侏羅世開(kāi)始生油，至早白堊世仍有大量油生成，中晚白堊世開(kāi)始大量生氣。總體來(lái)看，生排油早于生氣，生油高峰期在180×106～140×106a，排油高峰期在180×106～132×106a，生氣高峰期在170×106～100×106a，排氣高峰期在148×106～84×106a。

在烴源巖生油強(qiáng)度方面，現(xiàn)今Bokh組生排油強(qiáng)度高值區(qū)主要在盆地的西南次凹，生油強(qiáng)度最高達(dá)1 100×104t/km2，排油強(qiáng)度最高達(dá)700×104t/km2，其次在東北次凹有一個(gè)高值區(qū)，生油強(qiáng)度達(dá)800×104t/km2，排油強(qiáng)度達(dá)500×104t/km2。生排氣強(qiáng)度方面，生排氣中心分布與生排油中心分布基本一致，西南次凹生氣強(qiáng)度最高達(dá)280×108m3/km2，排氣強(qiáng)度最高達(dá)220×108m3/km2，東北次凹生氣強(qiáng)度達(dá)80×108m3/km2，排氣強(qiáng)度達(dá)20×108m3/km2。

4.3 油氣運(yùn)聚特征

成熟油氣在一定的驅(qū)動(dòng)力作用下，沿著運(yùn)移通道進(jìn)行二次運(yùn)移。但地下連通的儲(chǔ)集體很多，不是每處都有油氣經(jīng)過(guò)。油氣的運(yùn)移過(guò)程是沿著地下優(yōu)勢(shì)運(yùn)移路徑進(jìn)行的，在三維空間中，地下流體總是按著各自勢(shì)能減小的方向流動(dòng)，并在相對(duì)的低勢(shì)區(qū)聚集[10]。因此，油氣運(yùn)聚受構(gòu)造控制較為明顯。

歐加登盆地構(gòu)造演化史分析表明，早白堊世末期，盆地東北部開(kāi)始強(qiáng)烈抬升，早期沉積的地層遭受強(qiáng)烈剝蝕，繼而沉積了晚白堊世—新生代地層，盆地西北部在漸新世開(kāi)始抬升并遭受剝蝕，剝蝕作用一直持續(xù)至今。從歐加登盆地現(xiàn)今的油氣運(yùn)聚流線圖(見(jiàn)圖4)中可以看出，盆地可劃分為4個(gè)油氣運(yùn)聚單元，其中③單元最有利于油氣聚集，①、②、④單元也有一些油氣聚集部位。

4.4 資源評(píng)價(jià)

Bokh組烴源巖在地質(zhì)歷史時(shí)期生成，排出大量油氣，其中生油量達(dá)2 000×108t，排油量達(dá)1 180×108t；生氣量達(dá)430×1012m3，排氣量達(dá)310×1012m3。空間上，西部凹陷是生、排油氣主要貢獻(xiàn)者，生油量、生氣量、排油量及排氣量占比在93.4%～99.8%。

如此規(guī)模的生烴量能夠聚集多少，取決于盆地運(yùn)聚條件。石油運(yùn)聚系數(shù)指某個(gè)地質(zhì)單元內(nèi)石油地質(zhì)資源量與生油量的比值，它是用成因法對(duì)資源量評(píng)價(jià)的重要參數(shù)。對(duì)運(yùn)聚系數(shù)預(yù)測(cè)，應(yīng)全面分析油氣系統(tǒng)中各運(yùn)聚單元的地質(zhì)特征，建立各單元油氣運(yùn)聚系數(shù)與主要地質(zhì)因素間的統(tǒng)計(jì)模型，以此來(lái)達(dá)到預(yù)測(cè)目的。本次資源評(píng)價(jià)采用回歸分析法對(duì)石油運(yùn)聚系數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，③運(yùn)聚單元取值為1.36%，①、②、④運(yùn)聚單元取值在0.73%～0.81%。而天然氣運(yùn)聚系數(shù)取值主要與四川盆地進(jìn)行類比獲得，③運(yùn)聚單元取值3.8%，①、②、④運(yùn)聚單元取值1.0%。

根據(jù)歐加登盆地各運(yùn)聚單元生油氣量和相應(yīng)的運(yùn)聚系數(shù)，即可獲得盆地總資源規(guī)模。預(yù)測(cè)石油資源量為60×108t，天然氣資源量為4.5×1012m3。在油氣資源分布方面，各運(yùn)聚單元差異比較大。①、②、③、④運(yùn)聚單元石油資源量占比分別為42.7%、41.5%、6.4%和9.4%，天然氣資源量占比分別為41.2%、47%、8.2%和3.6%。盆地各運(yùn)聚單元資源豐度也有較大差別，③運(yùn)聚單元資源豐度最高，為21×104t/km2；其次是①運(yùn)聚單元，資源豐度為17×104t/km2；再次是②運(yùn)聚單元，資源豐度為12×104t/km2；最后是④運(yùn)聚單元，資源豐度相對(duì)要低，僅為1×104t/km2。從資源豐度因素考慮，③運(yùn)聚單元是勘探首選，其次是①運(yùn)聚單元，再次是②運(yùn)聚單元。

5 結(jié)論

1)歐加登盆地Bokh組烴源巖發(fā)育于盆地深陷階段，其分布受控于Karroo陸內(nèi)裂谷系，走向?yàn)楸睎|向，巖性主要為深灰色、黑灰色泥巖，泥巖厚度大，西南次凹厚度最大達(dá)1 900 m，東北次凹厚度最大達(dá)1 200 m，是盆地的主力烴源巖。

2)Bokh組源巖有機(jī)質(zhì)類型以ⅡA型為主，演化程度高，凹陷內(nèi)處于高成熟-過(guò)成熟階段，斜坡帶處于成熟-高成熟階段，總體以生干氣、凝析氣、凝析油為主。由于已發(fā)生過(guò)大量排烴，現(xiàn)今殘余有機(jī)質(zhì)豐度較低，原始品質(zhì)應(yīng)該更好，綜合評(píng)價(jià)可達(dá)到中等烴源巖評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

3)利用成因法預(yù)測(cè)盆地石油資源量為60×108t，天然氣資源量為4.5×1012m3。將歐加登盆地劃分為4個(gè)油氣聚集單元，其中③運(yùn)聚單元最有利于油氣聚集，資源豐度最高，是目前尋求勘探突破最現(xiàn)實(shí)的地區(qū)。