南蘇丹Melut盆地北部凹陷古進(jìn)系及白堊系巖性地層油氣藏勘探潛力

南征兵，肖坤葉，張光亞，劉計(jì)國(guó)，史忠生，肖高杰

(中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院, 北京 100083)

0 引 言

Melut盆地位于蘇丹東南部，面積超過(guò)6×104km2，具有典型的斷陷盆地特征，經(jīng)歷了多期構(gòu)造活動(dòng)，形成了“多凸多凹”的構(gòu)造格局，斷裂發(fā)育，凹陷間分割性強(qiáng)，沉積了自白堊系以來(lái)近上萬(wàn)米的陸相碎屑巖，為蘇丹中新生代陸相裂谷盆地群中第二大盆地[1-4]。北部凹陷是已經(jīng)證實(shí)的富油氣凹陷，具有巖性地層油氣藏形成的基本條件[5-10]。長(zhǎng)期以來(lái)，Melut盆地北部凹陷勘探主要集中于古近系的Samma組和Yabus組，對(duì)深部的白堊系認(rèn)識(shí)不夠。隨著勘探程度進(jìn)一步提高，勘探方向逐漸由淺層向深層、從構(gòu)造油藏向巖性地層油氣藏轉(zhuǎn)變，因此，需要加強(qiáng)對(duì)目前主力勘探層系之外地層的認(rèn)識(shí)和勘探潛力評(píng)估。該文通過(guò)開展盆地北部凹陷層序地層學(xué)研究及沉積相分析，初步明確了北部凹陷巖性地層油氣藏可能發(fā)育的地層和有利沉積相帶，指出在有利構(gòu)造背景下發(fā)育良好的儲(chǔ)蓋組合是Melut盆地白堊系成藏的關(guān)鍵因素。

1 北部凹陷構(gòu)造演化及構(gòu)造單元?jiǎng)澐?/h2>

1.1 構(gòu)造演化特征

Melut盆地北部凹陷基底之上主要發(fā)育：下白堊統(tǒng)Algayger、Alrenk組，上白堊統(tǒng)Galhak、Melut組，古近系Samma、Yabus、Adar、Lau組，新近系Jimidi、Miadol、Daga組以及第四系A(chǔ)gor組。凹陷的構(gòu)造演化可分為3個(gè)裂陷階段[4](K1、K2—E2、E)和1個(gè)統(tǒng)一坳陷階段(N2—Q)，各階段的演化特點(diǎn)如下。

(1) 早白堊世(K1)強(qiáng)烈裂陷階段：盆地在強(qiáng)烈的裂陷作用下，Algayger、Alrenk組地層厚度差異巨大，裂陷活動(dòng)形成多個(gè)沉積、沉降中心，北部凹陷主體在此時(shí)期形成。

(2) 晚白堊世—始新世(K2—E2)弱裂陷階段：裂陷作用相對(duì)較弱，在Galhak組和Melut組沉積時(shí)期主要繼承早白堊世的構(gòu)造格局，沉積、沉降中心集中在北部凹陷的南部斷陷，各構(gòu)造單元之間的地層厚度差異逐漸縮小。到Samma組和Yabus組沉積時(shí)期，盆地基本呈現(xiàn)坳陷沉積特征。

(3) 漸新世(E)強(qiáng)烈裂陷階段：該時(shí)期裂陷活動(dòng)再次加強(qiáng)，Lau組地層厚度差異很大。盆地抬升，大部分背斜構(gòu)造在Lau組沉積末期定型且其長(zhǎng)軸方向與紅海的張裂方向近于垂直。

(4) 上新世—全新世(N2—Q)統(tǒng)一坳陷階段：區(qū)域研究表明，該時(shí)期裂陷活動(dòng)微弱，斷層活動(dòng)不明顯，沉積、沉降中心集中于北部凹陷，全盆地新近系Jimidi、Miadol、Daga組和第四系的Agor組沉積厚度穩(wěn)定，盆地進(jìn)入統(tǒng)一坳陷階段。

綜合上述研究可知：Melut盆地的裂陷演化整體上經(jīng)歷了從強(qiáng)到弱2個(gè)旋回演變，在每一個(gè)旋回中，具有斷層活動(dòng)由強(qiáng)變?nèi)?、凹陷?shù)量由多變少、構(gòu)造單元之間的分隔性由強(qiáng)變?nèi)醯奶卣鳎詈蠼y(tǒng)一成盆。在盆地演變過(guò)程中，盡管發(fā)生多次沉積、沉降中心的變遷，但北部凹陷始終是盆地最大的沉積、沉降中心。

1.2 構(gòu)造單元?jiǎng)澐?/h3>

根據(jù)斷裂的展布、地層展布、圈閉的發(fā)育情況等因素，對(duì)北部凹陷進(jìn)行3級(jí)構(gòu)造單元?jiǎng)澐?，北部凹陷整體上具有“三凹、一凸、兩斜坡”的構(gòu)造格局[1-2]。三凹即Moleeta次凹、Ruman次凹和北部凹陷主力次凹，一凸即Ruman潛山低凸起，兩斜坡即北部斜坡帶和南部斜坡帶(圖1)。

圖1 北部凹陷三級(jí)構(gòu)造單元?jiǎng)澐?/p>

2 北部凹陷Yabus組及白堊系層序地層學(xué)研究

2.1 北部凹陷Yabus組及白堊系層序劃分

Melut盆地白堊系—古近系以湖相淺水湖盆沉積作用為主，在充填演化過(guò)程中沖積河流相或辮狀河三角洲廣泛發(fā)育。根據(jù)Melut盆地北部凹陷陸相沉積特征，充分利用全區(qū)16口重點(diǎn)鉆井資料，在綜合分析鉆井、測(cè)井及地震資料的基礎(chǔ)上，以巖石特征、測(cè)井響應(yīng)和地震反射特征的變化作為主要層序的界面標(biāo)志，并綜合運(yùn)用合成地震記錄、鉆井、測(cè)井相與地震相的轉(zhuǎn)換等各種信息進(jìn)行井-震標(biāo)定后，在白堊系—古近系共識(shí)別出SB1—SB9共9個(gè)層序界面，可劃分出3個(gè)二級(jí)層序，8個(gè)三級(jí)層序，2個(gè)最大湖泛面(Alrenk和Adar組內(nèi)部)(圖2)。

2.2 北部凹陷白堊系沉積相研究

2.2.1 Melut組沉積相平面展布

Melut組地層的優(yōu)勢(shì)相主要為辮狀河三角洲相，在工區(qū)內(nèi)可以識(shí)別出辮狀河三角洲前緣和辮狀河三角洲平原2個(gè)亞相。辮狀河三角洲平原亞相主要分布在北部凹陷西北部和南部；辮狀河三角洲前緣亞相主要以條帶狀分布在Ruman次凹、主力次凹西北部和主力次凹東部。

2.2.2 Galhak組沉積相平面展布

Galhak組優(yōu)勢(shì)相主要為辮狀河三角洲相，在工區(qū)內(nèi)可以識(shí)別出濱湖、淺湖、辮狀河三角洲平原、辮狀河三角洲前緣4個(gè)亞相(圖3)。辮狀河三角洲平原亞相主要在北部凹陷北部和東北部、Ruman

潛山西側(cè)北部和主力次凹的西南部；辮狀河三角洲前緣亞相主要分布在北部凹陷中部和南部、主力次凹的大部和Ruman潛山西側(cè)的中部；濱湖亞相主要分布在潛山西側(cè)；淺湖亞相主要分布在北部凹陷的西部、Ruman潛山西側(cè)斷陷的西南部和主力次凹的西北部。

2.2.3 Alrenk組沉積相平面展布

Alrenk組優(yōu)勢(shì)相主要為湖相，在工區(qū)內(nèi)可以識(shí)別出半深湖—深湖、淺湖、辮狀河三角洲前緣和一些水下扇亞相。半深湖—深湖亞相主要分布在Moleeta次凹、Ruman次凹的西南部、主力次凹的西北部和東部；淺湖亞相在整個(gè)工區(qū)有大量分布；辮狀河三角洲前緣亞相主要分布在Moleeta次凹的北部和東部、主力次凹的西部；水下扇亞相主要發(fā)育于Ruman次凹西南部的深湖區(qū)(圖4)。

圖4 Melut盆地北部凹陷Alrenk組沉積相

3 白堊系油氣成藏主控因素

目前鉆遇白堊系的探井約90余口，16口井見油氣顯示，且主要是針對(duì)第三系油藏勘探時(shí)的兼探井，白堊系勘探雖有零星發(fā)現(xiàn)，但沒(méi)有形成規(guī)模儲(chǔ)量，屬于非主力勘探目的層。目前勘探實(shí)踐表明，Galhak組的油氣發(fā)現(xiàn)率最高，占到已發(fā)現(xiàn)白堊系油層的62.5%。

3.1 油氣成藏條件

Melut盆地存在3套生油層系，分別是下白堊統(tǒng)Algayger組上部暗色泥巖、Alrenk組暗色泥巖和上白堊統(tǒng)Galhak組下部暗色泥巖，主力烴源巖為下白堊統(tǒng)Alrenk組暗色泥巖，在北部凹陷廣泛分布，而上白堊統(tǒng)烴源巖主要分布于北部凹陷南部。油源對(duì)比表明，位于凹陷北部的Palogue和Moleeta兩大油田的原油均來(lái)自下白堊統(tǒng)Alrenk組，而Adar、Agordeed、Gasab油田的原油則是上、下白堊統(tǒng)的油源混源供給的結(jié)果。根據(jù)錄井、測(cè)井、地震和沉積綜合研究結(jié)果，上白堊統(tǒng)Galhak組的儲(chǔ)層主要形成于辮狀河三角洲平原、前緣亞相及其與淺湖亞相過(guò)渡環(huán)境之中，以中孔中滲及低孔低滲儲(chǔ)層為主，孔隙度為15%～20%，平均為18%。

白堊系以濱淺湖和辮狀河三角洲沉積為主，在辮狀河三角洲前緣沉積的泥巖可形成良好的局部蓋層。雖然缺乏穩(wěn)定的區(qū)域蓋層，但在局部蓋層封蓋下，個(gè)別井在白堊系也獲得了高產(chǎn)。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的白堊系油層主要受局部蓋層控制，上白堊統(tǒng)區(qū)域蓋層不發(fā)育可能是制約白堊系大面積成藏的主要原因。因此，白堊系的勘探重點(diǎn)應(yīng)放在局部蓋層的準(zhǔn)確識(shí)別上。

3.2 有利儲(chǔ)蓋組合

Melut組主要發(fā)育辮狀河三角洲平原亞相，砂地比明顯偏高，不利于油氣成藏。Galhak組沉積時(shí)期辮狀河三角洲前緣亞相較為發(fā)育，砂巖含量為20%～40%，局部泥巖蓋層發(fā)育，為最主要勘探目的層，Moleeta—Palogue—Mishmish一帶是油氣運(yùn)移主要方向，緩坡帶辮狀河三角洲前緣砂體多層疊置，為尋找構(gòu)造-巖性油氣藏的最重點(diǎn)勘探地區(qū)。

Galhak組位于下白堊統(tǒng)Alrenk組生油巖之上，具有“近源成藏”優(yōu)勢(shì)，應(yīng)作為白堊系勘探的重點(diǎn)。該組合由于泥巖厚度分布不均，圈閉相對(duì)較小，目前尚未找到大的油氣藏。僅在Agordeed油田、Palogue油田和Moleeta油田發(fā)現(xiàn)小油藏。綜合分析認(rèn)為，上白堊統(tǒng)Galhak組砂泥巖互層是白堊系有利儲(chǔ)蓋組合。

3.3 油氣成藏主控因素和分布規(guī)律

Melut盆地北部凹陷白堊系油氣分布規(guī)律和控制因素如下：①受控于生油凹陷，白堊系油藏主要分布于北部凹陷；②受構(gòu)造影響，白堊系構(gòu)造油藏主要分布于生油凹陷內(nèi)構(gòu)造相對(duì)比較高的背斜構(gòu)造帶、大斷裂控制反向翹傾斷塊和白堊系泥巖發(fā)育或較為發(fā)育的反向斷塊，巖性地層油氣藏主要分布于凸起構(gòu)造帶的斜坡上；③受儲(chǔ)蓋條件的影響，由于缺少區(qū)域蓋層，白堊系油藏規(guī)模較小，白堊系油藏以Galhak組為主，其次是Melut組；油層基本發(fā)育于白堊系砂地比相對(duì)比較低的部位，即濱淺湖及辮狀河沉積相帶中。

4 主要層序巖性地層油氣藏勘探潛力

4.1 源上層序勘探潛力

源上層序主要為Yabus上段—Adar—Lau高位域?qū)有颍琂imidi、Adar組地層砂層對(duì)比結(jié)果表明(圖5)，Jimidi組砂巖主要以河道砂體為主，Lau組以厚層塊狀砂巖為主，在Palogue構(gòu)造帶地層尖滅線附近相變?yōu)楸雍拥郎?，Adar組以泥巖為主，局部發(fā)育透鏡狀砂體。測(cè)井和地震資料研究表明，Jimidi組主要存在2個(gè)河道砂體發(fā)育地區(qū)，即Moleeta-1井—Wengi-N-1井區(qū)和Jummeza-1井附近。地震屬性資料顯示，Jimidi組物源以東北方向?yàn)橹?，西北、西南方向的物源次之。Jimidi組雖然河道發(fā)育，但在盆地中心處缺乏溝通油源的斷層，不利于河道砂體成藏。Lau組總體上為較均一的沉積特征，僅在Abyat和Palogue地區(qū)發(fā)育扇三角洲河道砂體，但頂部Jimidi組泥巖發(fā)育較少，河道砂體較為發(fā)育，缺少有效的泥巖蓋層和油源斷層，不利于形成巖性地層油氣藏。

圖5 北部凹陷Jimidi、Adar組砂層對(duì)比剖面

Adar組為高位域下形成的厚層區(qū)域泥巖蓋層，在Palogue及其以北地區(qū)泥巖較純，砂體不發(fā)育，以孤立透鏡狀砂體為主，在Jamous-1井區(qū)東北部，向南一直延伸至Gumry和Geradon地區(qū)，且河道砂體發(fā)育，是尋找?guī)r性油氣藏的有利地區(qū)。Adar組泥巖厚度大，縱向上發(fā)育有效的油源斷層是巖性地層油氣藏成藏的關(guān)鍵。

Yabus組上部形成于水進(jìn)層序初期，砂體以孤立透鏡狀砂巖為主，砂地比適中，與油源斷層配置關(guān)系良好，但砂體規(guī)模有限。

4.2 源內(nèi)層序勘探潛力

源內(nèi)主要發(fā)育Galhak—Algayger組湖侵域，有利相帶為三角洲前緣、滑塌濁積扇和深湖濁積扇[8-9]。源內(nèi)層序勘探可尋找Alrenk內(nèi)最大湖泛面遮擋形成的巖性地層圈閉，如湖侵、湖退砂體和近岸陡坡扇。白堊紀(jì)時(shí)期，3個(gè)主要物源發(fā)育了3個(gè)三角洲，緩坡帶有利沉積相帶為辮狀河三角洲前緣亞相，主要分布在Moleeta—Palogue—Mishmish一帶和Adar-1井以東地區(qū)(圖3、4)。目前，在Palogue、Ruman地區(qū)緩坡帶扇三角洲前緣源內(nèi)Galhak組已有巖性地層油氣藏發(fā)現(xiàn)，Abyet 地區(qū)Abyet NG-1井已發(fā)現(xiàn)陡坡帶近岸水下相關(guān)的巖性地層油藏。

5 結(jié)論及建議

(1) Melut盆地北部凹陷源上主要發(fā)育Yabus上段—Adar—Lau高位域，有利相帶為河流、三角洲和扇三角洲相，主要形成構(gòu)造-巖性圈閉；源內(nèi)主要發(fā)育Galhak—Algayger湖侵域，有利相帶為三角洲前緣、滑塌濁積扇和洪水濁積扇，主要形成巖性和構(gòu)造-巖性圈閉。綜合分析認(rèn)為，源內(nèi)層序是尋找構(gòu)造-巖性油氣藏的主要勘探目標(biāo)。

(2) 有利構(gòu)造背景下發(fā)育良好的儲(chǔ)蓋組合是Melut盆地北部凹陷白堊系成藏的關(guān)鍵因素。辮狀河三角洲前緣相帶是白堊系油氣成藏的優(yōu)勢(shì)相帶，該相帶主要發(fā)育于上白堊統(tǒng)Galhak組內(nèi)。上白堊統(tǒng)Galhak組是白堊系油氣成藏的主要目的層段，在有利沉積相帶內(nèi)，凹陷內(nèi)部應(yīng)圍繞反向斷塊、滾動(dòng)背斜等構(gòu)造及構(gòu)造-巖性圈閉開展工作。斷陷緩坡應(yīng)尋找地層超覆及砂巖上傾尖滅等油藏，陡坡帶可尋找重力牽引背斜及陡坡扇油藏。

(3) Melut盆地北部凹陷目前已進(jìn)入高成熟勘探階段，構(gòu)造圈閉探明率超過(guò)70%，下步勘探應(yīng)立足大面積連片三維地震資料，以富油氣凹陷成藏規(guī)律為指導(dǎo)，精細(xì)解剖古近系地層圈閉、深入挖潛白堊系巖性和構(gòu)造圈閉的資源潛力，北部凹陷仍有望實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)量穩(wěn)步增長(zhǎng)。