埃及西沙漠盆地中生界烴源巖特征及剩余資源分布

楊曉蘭

(中國石化 國際石油勘探開發(fā)有限公司，北京 100029)

1 區(qū)域地質背景

埃及西沙漠盆地位于非洲板塊的東北部，是一個在新元古界剛性基底之上發(fā)育起來的古-中-新生代多旋回的疊合盆地，面積約106 500 km2(圖1)。盆地經(jīng)歷了古生代克拉通穩(wěn)定地臺、中生代裂谷和新生代碳酸鹽巖臺地3期構造演化階段。其中，古生代克拉通地臺地層較薄，僅盆地西部可能殘留下志留統(tǒng)的熱頁巖烴源巖，古生代砂巖儲層發(fā)育廣泛，為重要的油氣儲集層系；中生代裂谷包括2期裂陷和1期裂后沉降建造，主要發(fā)育海陸交互相及河流相沉積，建設了3套富有機質的烴源巖，成為盆地的主力烴灶；新生代盆地發(fā)育有巨厚的碳酸鹽巖區(qū)域蓋層。由此構成了縱向上多層系、多套的含油氣生儲蓋組合(圖2)，中生界既是主供烴源，也是油氣成藏的富集層系，成為目前勘探開發(fā)的主要目的層系[2-5]。從中生界構造看，盆地呈現(xiàn)坳隆相間構造格局，分8個凹陷、3個隆起、2個凸起和1個臺地。目前，油氣田主要發(fā)現(xiàn)于Faghur，Shushan，Matruh，Alamein和Abu Gharadig等凹陷、凸起的古生代、侏羅系和白堊系多套層系。

該盆地中生代地層最為發(fā)育，自下至上分別為下侏羅統(tǒng)Ras Qattara組陸相碎屑巖、碳酸鹽巖，中侏羅統(tǒng)Khatatba組淺海相-海陸過渡相碎屑巖、碳酸鹽巖，上侏羅統(tǒng)Masajid組開闊大陸架環(huán)境沉積含頁巖夾層的塊狀灰?guī)r；下白堊統(tǒng)Alam El Bueb組(簡稱AEB組)淺海-三角洲相碎屑巖、Alamein組海相白云巖、Dahab組海相頁巖和Kharita組淺海-斜坡相碎屑巖，上白堊統(tǒng)Bahariya組開闊海相碎屑巖、Abu Roash組海陸過渡相沉積(巖性包括灰?guī)r、白云巖、砂巖和頁巖)及Khoman組含白堊灰?guī)r沉積(圖2)。

圖1 埃及西沙漠盆地構造單元Fig.1 Tectonic units of the Western Desert Basin,Egypt

圖2 埃及西沙漠盆地生儲蓋組合Fig.2 Histogram showing the source-reservoir-caprock assemblage in the Western Desert Basin,Egypt

中生界建造了多套良好的烴源巖，包括侏羅系Khatatba組、白堊系AEB組、Bahariya組、Abu Roash組。其中，中侏羅統(tǒng)Khatatba組Safa段、Zahra段泥巖、頁巖，以及上白堊統(tǒng)Abu Roash組的泥巖、頁巖，是油源對比證實的3套主力烴源巖。

2 烴源巖宏觀特征

2.1 侏羅系烴源巖展布特征

侏羅紀，西沙漠盆地處于早期裂陷階段，在中侏羅世廣泛建設了Khatatba組海相陸棚、三角洲沉積，包括Safa段和Zahra段[4-5]。其中，Safa段巖性主要是富有機質的暗色頁巖、泥巖及煤層；Zahra段巖性主要為富有機質的暗色頁巖、泥巖及薄煤層。鉆震資料和地化數(shù)據(jù)反映，這2套烴源巖除Umbarka,Siwa,Qattara隆起和南部Gindi凹陷缺失外，廣泛分布于其他7個凹陷和2個凸起上。Zahra段烴源巖厚度一般在30～200 m，平面上各凹陷厚度有較大差異，次凹沉降中心厚度大，向周緣厚度逐漸減?。槐辈扛靼枷輩^(qū)烴源巖總體厚度比南部凹陷區(qū)的略大，在Matruh與Alamein凹陷之間、Abu Gharadig凹陷東部沉降中心，烴源巖最大厚度超過300 m(圖3a)。Safa段烴源巖厚度一般在10～450 m，其平面分布范圍、橫向厚度變化特征與Zahra段的相似。

圖3 埃及西沙漠盆地侏羅系Zahra段(a)和白堊系AR-F段(b)烴源巖厚度Fig.3 Isopach of source rocks in the Jurassic Zahra(a) and Cretaceous AR-F(b) members in the Western Desert Basin,Egypt

2.2 白堊系烴源巖展布特征

晚白堊世，西沙漠盆地處于裂后演化階段，各凹陷、凸起、隆起構造單元形成統(tǒng)一連片的沉積區(qū)域，廣泛接受沉積建設；其中，沉積了一套厚度可達1 200 m的Abu Roash組海陸過渡相地層，其AR-F段巖性主要為暗色泥巖、頁巖烴源巖，富含有機質為烴源巖。鉆井、地震和地化資料反映，本套烴源巖在凹陷和隆起構造單元上廣泛分布，厚度一般在30～100 m；平面上，北部Shushan，Matruh，Alamein凹陷和南部Abu Gharadig凹陷共存在4個面積大小不等的烴源巖厚度中心，向周緣厚度逐漸減薄，北部各凹陷烴源巖總體厚度略大于南部凹陷的，Shushan凹陷和Matruh凹陷烴源巖厚度最大，最厚達130 m以上(圖3b)。

3 烴源巖地化特征

3.1 有機質豐度

有機碳含量(TOC)、氯仿瀝青“A”含量和生烴潛量(S1+S2)是評價有機質豐度和烴源巖質量的主要參數(shù)。收集了本區(qū)烴源巖大量的TOC和熱解的裂解烴S2地化數(shù)據(jù)，依據(jù)這2組參數(shù)分析烴源巖品質。統(tǒng)計表明，中侏羅統(tǒng)Khatatba組烴源巖TOC主要分布在0.5%～10%(圖4a)，總體含量較高。按層位看，Safa段烴源巖TOC含量主要分布在0.5%～10%，含量高于2%的樣品占較大比例(圖4a)，含少量煤的TOC大于30%，反映該套為很富有機質的烴源巖；Zahra段烴源巖TOC含量大多在0.5%～5%，高TOC的樣品數(shù)量相對較少，含極少量煤的TOC大于30%。上白堊統(tǒng)Abu Roash組AR-F段烴源巖TOC主要分布于0.5%～3%(圖4b)，含量明顯低于中侏羅統(tǒng)的烴源巖。

從生烴潛量的S2含量分析，其值從0.1～200 mg/g，變化區(qū)間很大。其中，Khatatba組Safa段、Zahra段烴源巖的S2主要分布在1～100 mg/g左右，上白堊統(tǒng)Abu Roash組AR-F段烴源巖的S2主要分布于0.5～20 mg/g；各段S2數(shù)值高低和分布變化與其TOC的變化規(guī)律是一致的。從圖5的烴源巖TOC與S2關系看，兩者呈正相關關系，即烴源巖TOC高值，其生烴勢相應也高值，反映高TOC即為高有機質豐度品質的烴源巖。

參照國內外海陸相烴源巖有機質豐度評價指標[6-7]，結合本區(qū)實際情況，建立了以TOC和S2參數(shù)為指標的烴源巖有機質豐度劃分方案，將中生界烴源巖劃分為差、中等、好、很好4個等級。可見，Khatatba組Safa段主要為富含有機質的中等-很好烴源巖，是區(qū)內品質最好的一套烴源巖；Zahra段為較富有機質的中等-很好烴源巖，為區(qū)內品質次好的一套烴源巖；Abu Roash組AR-F段主要為較富有機質的中等-好烴源巖，其品質遜色于前兩套。與此同時，地化資料也反映，各套烴源巖有機質豐度都存在相當?shù)姆蔷|性。據(jù)報道，有機質TOC含量小于2%的被稱為普通烴源巖、高于2%的稱優(yōu)質烴源巖[8]，優(yōu)質烴源巖富含有機質，其生排烴量和效率明顯高于普通烴源巖的[8-10]；國內外發(fā)現(xiàn)大規(guī)模油氣田的海陸相盆地皆有這樣的物質基礎共性點[11-14]，包括非常規(guī)油氣[15-16]。對比表明，西沙漠盆地Khatatba組烴源巖質量主要屬優(yōu)質的類型，故成為該區(qū)富油氣的重要烴源動力。

藥品調劑是醫(yī)院住院藥房的一項中心工作，其工作質量的高低直接影響著患者臨床用藥的安全性和及時性。隨著醫(yī)院藥房的發(fā)展與日趨完善，藥房管理也日益標準化，并已逐漸從傳統(tǒng)的經(jīng)驗管理向精細化管理轉變。在這一過程中筆者發(fā)現(xiàn)，住院藥房的藥品調劑工作仍存在較多問題，如調劑流程欠合理影響臨床用藥及時性，或取藥頻次過多加大了藥師工作量等。為提高重慶醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院金山醫(yī)院（簡稱“我院”）藥品調劑工作的質量與效率，筆者采用PDCA循環(huán)法對我院住院藥房藥品調劑流程進行了優(yōu)化實踐。

圖4 埃及西沙漠盆地Khatatba組(a)和Abu Roash組(b)烴源巖TOC頻率直方圖Fig.4 TOC frequency histogram of the source rocks in the Khatatba(a) and Abu Roash(b) Formations of the Western Desert Basin,Egypt

3.2 有機質類型

有機質類型是衡量烴源巖有機質質量的指標，它決定了烴源巖中有機質的生烴潛量和所生烴的性質(油或氣)，并直接影響著一個沉積盆地的含油氣遠景。本文利用巖石熱解的輕指數(shù)(IH)與氧指數(shù)(IO)指標判斷烴源巖有機質類型(圖6)。從IH-IO關系圖可知，中侏羅統(tǒng)Khatatba組烴源巖有機質類型以偏腐殖Ⅱ2型為主，其次有腐殖Ⅲ型和偏腐泥Ⅱ1型，含少量腐泥Ⅰ型，具有既可生油、也可生氣的物質基礎。其中，Safa段以偏腐殖Ⅱ2型為主，其次為偏腐泥Ⅱ1型和腐殖Ⅲ型，少量腐泥Ⅰ型；Zahra段以偏腐殖Ⅱ2型和腐殖Ⅲ型為主，含少量偏腐泥Ⅱ1型。上白堊統(tǒng)Abu Roash組AR-F段烴源巖有機質類型以偏腐泥Ⅱ1和偏腐殖Ⅱ2型為主，有部分腐泥Ⅰ型和腐殖Ⅲ型，具備油氣兼生的物質條件。

3.3 有機質成熟度

烴源巖成熟度代表有機質向油氣轉化的熱演化程度，決定了有機質生成油氣的數(shù)量和資源潛力，包含兩層含義：一是烴源巖的原始有機質隨熱演化發(fā)生生烴與排烴作用；二是其中的剩余可溶有機組分又會隨不斷埋深而繼續(xù)參與下一階段的熱演化過程。這是烴源巖一種熱演化的連續(xù)動態(tài)復雜過程，有機質成熟度進入熱演化干酪根降解生排烴門限是烴源巖發(fā)揮效能作用的必要前提[18-21]。

圖5 埃及西沙漠盆地侏羅系Khatatba組(a)和白堊系Abu Roas組(b)烴源巖TOC-S2關系Fig.5 TOC-S2 relation diagram of the source rocks in the Jurassic Khatatba Fm(a) and Cretaceous Abu Roash Fm(b) in the Western Desert Basin,Egypt

圖6 埃及西沙漠盆地Khatatba組(a)和Abu Roash組(b)烴源巖IH-IO關系Fig.6 IH-IO relation diagram of the source rocks in the Khatatba Fm(a) and Abu Roash Fm(b)in the Western Desert Basin,Egypt

根據(jù)研究區(qū)大量巖心的鏡質體反射率(Ro)和最高熱解峰溫(Tmax)資料，侏羅系Khatatba組烴源巖Ro值基本大于0.5%，進入熱演化干酪根生烴階段；大部分樣品Ro值在0.7%～1.3%，達到良好的成熟生油階段；部分樣品Ro值在1.3%～1.8%，達到高熟的生濕氣階段。數(shù)據(jù)表明，Khatatba組烴源巖Tmax值均大于435 ℃，其中90%以上樣品的Tmax值在445～480 ℃，達到成熟-高成熟生烴階段[22]。

上述烴源巖Ro和Tmax測試數(shù)據(jù)反映的有機質熱演化成熟度完全一致，說明本區(qū)供烴灶成熟度可靠,表征成熟度的分析資料有規(guī)律可循；據(jù)此，可以利用Ro與深度關系來確定本區(qū)烴源巖的不同成熟度階段的生烴門限(圖7)。如圖7所示，總體上Khatatba組烴源巖埋深約1 280～1 800 m，其Ro值達到0.5%，進入了有機質差熟開始生烴階段；埋深2 350～3 080 m，其Ro值達到了0.7%，進入了有機質良好成熟大量生排烴階段；埋深處于4 260～5 050 m，其Ro值達到1.3%時，進入有機質高成熟大量生濕氣階段。同時看出，因不同凹陷的低溫梯度、蓋層發(fā)育狀況等差異，其烴源巖生油氣門限有所不同。其中，Matruh凹陷Khatatba組烴源巖成熟生烴門限最淺，其次為Shushan凹陷的；Faghur凹陷該套烴源巖起始生烴較Ghazalat凹陷的深，后期成熟和高成熟大量生排烴門限則淺于后者。

同樣方法，確定了上白堊統(tǒng)Abu Roash組AR-F段烴源巖的生排烴門限。在此基礎上，根據(jù)西沙漠盆地各凹陷不同層位的實測地層溫度梯度數(shù)據(jù)(表1)，建立各凹陷的熱史模型，并結合研究區(qū)的構造-沉積埋藏史，運用PetroMod含油氣系統(tǒng)模擬軟件對盆地熱史進行模擬[23-29]。模擬結果反映，各凹陷主要生烴期的有機質熱演化程度與烴源巖Ro和Tmax反映的成熟度一致，與Ro控制點的生排烴門限吻合。

圖7 埃及西沙漠盆地各凹陷侏羅系Khatatba組烴源巖Ro與深度關系Fig.7 Relationship between Ro and depth of the Jurassic Khatatba Fm source rocks in different depressions of the Western Desert Basin,Egypta. Faghur凹陷;b. Ghzazlat凹陷;c. Shushan凹陷;d. Matruh凹陷

表1 埃及西沙漠盆地各凹陷不同層位實測地溫梯度(℃/km)數(shù)據(jù)統(tǒng)計Table 1 The measured geothermal gradients(℃/km) of different layers in different depressions of the Western Desert Basin

譬如，中侏羅統(tǒng)Khatatba組Zahra段烴源巖，除Faghur凹陷西部、Abu Gharadig凹陷南部小范圍的烴源巖成熟度處于Ro值0.5%～0.7%外，全盆地其他地區(qū)本套優(yōu)質烴源巖Ro全部達到大于0.7%的良好成熟生排烴狀況(圖8a)；Shushan,Matruh,Alamein,Abu Gharadig凹陷中心部位Ro值超過1.3%，進入高熟生濕氣階段。位于中侏羅統(tǒng)Zahra段下伏的Safa段烴源巖則全部進入Ro值大于0.7%的成熟-高成熟生排烴階段，有機質成熟度更佳。上白堊統(tǒng)Abu Roash組AR-F段烴源巖成熟度偏低，其Ro值達到達到0.7%以上的，僅Abu Gharadig凹陷、Natrun凹陷主體區(qū)，以Abu Gharadig凹陷中心成熟較好(圖8b)。

4 剩余資源潛力

4.1 剩余資源量分布

在上述研究基礎上，運用不同方法計算了西沙漠盆地的資源量和剩余資源量。其中，按盆模法、有機碳法計算得到西沙漠盆地的總生烴量分別為587×108t和602×108t，均值為594×108t。按10%運聚系數(shù)計算資源量均值為59.4×108t，可采資源量11.88×108t，剩余可采資源量7.52×108t；按油藏規(guī)模序列法預測，剩余可采資源量(5.2～8.1)×108t，中間值為6.51×108t?？梢?，西沙漠盆地擁有可觀的剩余資源，總體探明程度不高；按盆模法的探明程度僅36.7%，按油藏規(guī)模序列法估算的探明程度40.11%，反映仍處于儲量發(fā)現(xiàn)高峰的中期階段，具有很好的資源潛力。

從剩余資源的層系分布看(表2)，古生界、侏羅系、下白堊統(tǒng)AEB組剩余可采資源量規(guī)模較大，約占總剩余量的77%。從各領域勘探成果看，Abu Gharadig凹陷的古生界、侏羅系、下白堊統(tǒng)AEB，Matruh凹陷的古生界，F(xiàn)aghur凹陷的上白堊統(tǒng)，油氣發(fā)現(xiàn)少，剩余資源量分布可觀。

4.2 剩余資源勘探方向

縱觀國內外的富油氣盆地[8,13-15，30-33]，其成烴條件有3點共性：一是烴源巖以TOC>2%的高豐度有機質為主；二是優(yōu)質烴源巖熱演化以Ro>0.7%的成熟-高成熟烴灶為主；三是這樣的高效能優(yōu)質烴源巖一般有2套或更多套，且厚度較大、廣泛分布。西沙漠盆地中生界烴源巖具有類似的成烴條件，而且剩余資源量巨大，屬于典型的富油氣盆地；據(jù)此，結合剩余資源分布狀況，認為剩余潛力勘探方向如下。

1) 從多源高效烴灶的滿凹含油條件比較[12,32]，勘探余地大。其中，Siwa，Qattara隆起和Kattaniya凸起以北諸凹陷具備Khatatba組Zahra段和Safa段優(yōu)質烴源巖的高效能“雙源烴灶”供給豐富的油氣源，油、氣資源并舉相對均衡，在各凹陷及其毗鄰的隆起和凸起區(qū)，油氣可以聚集形成“滿凹含油”的格局；南部諸凹陷除上述2套高效能烴灶外，還有上白堊統(tǒng)Abu Roash組AR-F段烴源巖成熟供給油源條件，存在“三源共存”的供烴條件，故其縱向勘探層系更多。目前，西沙漠盆地油氣勘探主要圍繞烴灶區(qū)上、下的成藏組合，工作范圍明顯小于滿凹含油的領域，因此勘探回旋余地很大。

表2 埃及西沙漠盆地剩余資源量分布情況Table 2 The remaining resources of the Western Desert Basin

2) 從富油氣凹陷資源分布的有序性比較[11-13,33]，多樣性油藏類型潛力很大。目前，該區(qū)基本是針對構造圈閉實施勘探，也發(fā)現(xiàn)少量大個的地層不整合、河道巖性油氣藏；總體上，油氣藏類型較少，遠未達到富油氣盆地的油氣分布連續(xù)性和有序性格局。

3) 從油氣運移條件比較，具備縱橫長距離輸送油氣聚集成藏。本區(qū)主成盆中生代時期，以2期裂谷斷陷和1期裂后坳陷盆地的陸相和海陸相建造為主，斷陷構造特點類似于渤海灣、蘇北盆地；而蘇北盆地只有普通烴源巖，其供烴灶成熟度偏低Ro以0.65%～1.30%為主，油氣就能側向運移到異地20～25 km外成藏，垂向運移超過3 km異地成藏[21,34]。反觀本區(qū)，斷層相對少，輸導層海相砂體為主，側向連通性更好，油氣源也豐富的得多，油氣縱橫運移到達異地成藏的條件更好、有效成藏范圍更廣；因此異地聚集成藏是下步重點關注的勘探領域之一。

4) 從各凹陷剩余資源差異看，剩余資源量較大的盆地主要集中在分布在Shushan凹陷、Abu Gharadig凹陷及Matruh凹陷和Faghur凹陷，與侏羅系Khatatba組烴源巖高成熟度分布范圍相對應。

5 結論

1) 埃及西沙漠盆地發(fā)育侏羅系Khatatba組(Safa段和Zahra段)煤系暗色泥頁巖和白堊系AR-F段暗色泥頁巖3套主力烴源巖，各凹陷厚度分布變化較大。侏羅系Khatatba組Safa段烴源巖厚度一般為10～450 m，Zahra段為30～200 m，總體上北部凹陷區(qū)烴源巖厚度較南部凹陷區(qū)的大。白堊系AR-F段烴源巖分布范圍廣，厚度一般在30～100 m，由南向北地層厚度變大，Shushan、Matruh凹陷厚度較大。

2) 3套烴源巖品質均姣好,TOC含量和S2含量均較高，且侏羅系烴源巖品質好于白堊系烴源巖；三套烴源巖均以混合Ⅱ型干酪根為主，烴源巖成熟度差異大，侏羅系烴源巖成熟度高，全盆均已成熟，部分深凹地區(qū)達到過熟生氣階段，白堊系烴源巖成熟度低，僅在東南部的Abu Gharadig凹陷、Natrun凹陷達到成熟階段。

3) 西沙漠盆地剩余資源量可觀，剩余可采資源量6.51×108t，目前處于儲量發(fā)現(xiàn)高峰階段的中期，具有很好的勘探潛力。Abu Gharadig凹陷的古生界、侏羅系、下白堊統(tǒng)AEB，Matruh凹陷的古生界，F(xiàn)aghur凹陷的上白堊統(tǒng)，油氣發(fā)現(xiàn)少，探明程度低，是下步勘探的有利方向。