乍得邦戈盆地Baobab構(gòu)造帶形成演化及油氣成藏控制因素

王 利 張新順 肖坤葉 王 林 杜業(yè)波 王玉華， 梁巧峰

（1中國石油勘探開發(fā)研究院； 2 中國石油國際勘探開發(fā)有限公司）

0 引言

中西非裂谷系盆地是沿中西非剪切帶發(fā)育的10余個(gè)中—新生代裂谷盆地的統(tǒng)稱，據(jù)地理位置不同又可分為中非裂谷系和西非裂谷系兩支。這些盆地均形成于前寒武系基底之上，發(fā)育中—新生代陸源碎屑巖為主的沉積[1-4]。經(jīng)過數(shù)十年油氣勘探，多個(gè)中西非裂谷盆地被證實(shí)為富油氣盆地，如穆格萊德盆地、邁魯特盆地、南乍得盆地、特米特盆地和邦戈盆地等[5-8]。與其他中西非裂谷盆地相比，邦戈盆地在沉積地層、構(gòu)造演化、油氣成藏條件等多方面均具有其自身的獨(dú)特性。特別是自2012年以來，在邦戈盆地發(fā)現(xiàn)了Baobab C等潛山油田，使得該盆地成為中西非裂谷系中唯一在基巖潛山獲得商業(yè)發(fā)現(xiàn)的盆地。前人從成藏條件方面對整個(gè)盆地進(jìn)行了研究[9-10]，但是缺少針對Baobab構(gòu)造帶構(gòu)造及油氣富集規(guī)律的深入解剖。本文以邦戈盆地油氣最為富集的Baobab構(gòu)造帶為例，深入分析其構(gòu)造演化歷史，并對該區(qū)已發(fā)現(xiàn)的基巖潛山油藏和上覆P組油藏進(jìn)行解剖，建立該區(qū)油氣成藏模式，為中西非裂谷盆地油氣勘探提供指導(dǎo)。

1 地質(zhì)概況

邦戈盆地位于乍得共和國南部、中非裂谷系西段，具有典型的裂谷盆地特征。盆地總體呈NWW—SEE走向，長約280km，寬40～80km，面積約為1.8×104km2（圖1）。盆地基底主要由前寒武系花崗巖、花崗片麻巖組成，之上沉積了上萬米的中—新生界陸源碎屑巖地層。以區(qū)域不整合面為界，可分為下白堊統(tǒng)和新生界，下白堊統(tǒng)自下而上細(xì)分為P組、M組、K組、R組和B組。P組和M組以泥巖為主，為盆地內(nèi)主力烴源巖，內(nèi)部發(fā)育薄層砂體，可形成源內(nèi)成藏組合；K組、R組和B組為砂泥巖互層，形成源上成藏組合；P組之下的基巖潛山為源下成藏組合。早期勘探以源上組合為重點(diǎn)，卻僅獲少量發(fā)現(xiàn)。其后針對源內(nèi)組合和源下組合勘探，獲得較大發(fā)現(xiàn)。邦戈盆地結(jié)構(gòu)總體為南斷北超的構(gòu)造格局，盆地東北部緩坡帶處于有利的構(gòu)造位置，也是油氣勘探的重點(diǎn)區(qū)帶，邦戈盆地已發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量的90%以上集中于這一區(qū)域。

圖1 邦戈盆地構(gòu)造綱要圖Fig.1 Structural outline of Bongor Basin

2 沉積和構(gòu)造演化特征

邦戈盆地東北部斜坡帶大致可劃分為3排NWW—SEE走向的基底繼承性凸起帶，Baobab構(gòu)造帶位于第二排凸起中段，現(xiàn)今構(gòu)造形態(tài)表現(xiàn)為兩個(gè)次洼夾持的壘塊構(gòu)造（圖2）。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)、構(gòu)造演化和地層分布特征，本文將Baobab構(gòu)造帶的構(gòu)造、沉積演化劃分為前斷陷期、斷陷期、坳陷期、反轉(zhuǎn)期和消亡期5個(gè)階段。

圖2 Baobab構(gòu)造帶構(gòu)造單元?jiǎng)澐郑ㄗ螅┘俺刹亟M合（右）Fig.2 Division of structural units (left) and hydrocarbon accumulation assemblage (right) in Baobab structural zone

（1）前斷陷期（750—130Ma）：邦戈盆地的基底為泛非運(yùn)動(dòng)中形成的岡瓦納大陸結(jié)晶基底，巖性以花崗巖及其變質(zhì)巖為主。年代學(xué)證據(jù)表明，邦戈盆地基底巖石形成時(shí)代在621—525Ma之間[7]。在這一階段，區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)整體不活躍，由于出露于地表，基底巖石遭受長時(shí)間的風(fēng)化剝蝕，為基巖儲(chǔ)層的形成奠定了基礎(chǔ)。

（2）斷陷期（130—98Ma）：早白堊世早期，邦戈盆地進(jìn)入斷陷期，盆地沉積中心位于Baobab構(gòu)造帶附近。構(gòu)造帶南北各形成一個(gè)南斷北超的箕狀斷陷，面積為100～300km2，并接受斷陷期P組和M組的沉積。P組和M組沉積時(shí)期以深湖—半深湖相為主，形成巨厚的暗色泥巖沉積，是重要的烴源巖。地層受斷裂活動(dòng)控制明顯，總體呈楔狀展布，中央坳陷帶P組和M組厚度最大超過1500m，并向緩坡帶超覆減薄至不足500m。在斷陷初期，Baobab構(gòu)造帶高部位基巖局部仍出露于水面以上（圖3a），這些高部位基巖為鄰近次洼區(qū)提供粗粒碎屑物源。P組沉積晚期，隨著持續(xù)拉張，水體加深，沉積逐漸擴(kuò)展到整個(gè)構(gòu)造帶之上。斷陷期主要發(fā)育NWW—SEE走向的深大斷裂，斷層以北傾為主，并控制斷陷期沉積（圖3b）。

（3）坳陷期（98—85Ma）：M組沉積以后，區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)減弱，邦戈盆地進(jìn)入坳陷期，并自下而上依次沉積了下白堊統(tǒng)K組、R組和B組等。坳陷期地層沉積厚度巨大，累計(jì)可達(dá)數(shù)千米，沉積中心位于現(xiàn)今盆地中央坳陷（圖3c）[11]。隨著盆地被充填，水體逐漸變淺，巖性從以深湖—半深湖相暗色泥巖為主向以辮狀河三角洲砂巖為主過渡，整體為砂泥巖互層特征。在這一階段，Baobab構(gòu)造帶斷裂活動(dòng)總體較弱，斷層生長指數(shù)明顯小于斷陷期，斷層走向仍以NWW—SEE走向?yàn)橹?，但傾向?yàn)槟衔飨?，并切割早期北傾斷層。

（4）反轉(zhuǎn)期（85—80Ma）：在晚白堊世桑頓期，中西非裂谷系的區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場發(fā)生顯著轉(zhuǎn)變，由原來的NNE—SSW向張應(yīng)力轉(zhuǎn)為南北向的擠壓應(yīng)力。本次應(yīng)力場的轉(zhuǎn)變主要是受非洲板塊與歐亞板塊發(fā)生碰撞引起的“桑頓期擠壓事件”影響[4，12]。在這一階段，邦戈盆地遭受了較強(qiáng)的反轉(zhuǎn)改造，主要表現(xiàn)為整體隆升剝蝕和地層褶皺變形。根據(jù)前人研究，邦戈盆地在反轉(zhuǎn)期剝蝕厚度在1000m以上，整體缺失上白堊統(tǒng)沉積[13-15]。Baobab構(gòu)造帶所處的盆地東北部是反轉(zhuǎn)最為強(qiáng)烈的區(qū)域，平均剝蝕厚度超過1500m，同時(shí)也形成了大量的擠壓或反轉(zhuǎn)構(gòu)造圈閉。Baobab地區(qū)的構(gòu)造反轉(zhuǎn)還使得原有斷層重新活動(dòng)，使得斷裂體系進(jìn)一步復(fù)雜化（圖3d）。

圖3 Baobab構(gòu)造帶構(gòu)造演化圖（剖面位置見圖2）Fig.3 Structural evolution of Baobab structural zone (section location is in Fig.2)

（5）消亡期（80Ma至今）：新生代以后，區(qū)域應(yīng)力場再次變?yōu)槿跎煺贡尘?，隨著不斷的沉積充填，以及新近紀(jì)晚期非洲陸塊整體隆升，邦戈盆地逐漸消亡，期間有弱的構(gòu)造反轉(zhuǎn)和巖漿侵入活動(dòng)[16]。Baobab構(gòu)造帶在構(gòu)造反轉(zhuǎn)引起的區(qū)域不整合面之上沉積了一套粗砂巖地層，厚度不足400m。這一階段，Baobab構(gòu)造帶總體構(gòu)造活動(dòng)較弱，為油藏的保存提供了有利條件。

3 Baobab構(gòu)造帶油氣分布特征

Baobab構(gòu)造帶緊鄰南北兩個(gè)富油氣次洼，是邦戈盆地一個(gè)重要的油氣聚集單元，該構(gòu)造帶面積不足300km2，目前累計(jì)發(fā)現(xiàn)近10個(gè)含油氣構(gòu)造，累計(jì)石油地質(zhì)儲(chǔ)量超過1×108t，儲(chǔ)量豐度達(dá)到100×104t/km2。Baobab構(gòu)造帶的構(gòu)造和沉積演化特征控制了油氣的聚集與分布，總體表現(xiàn)出南北分帶、縱向分層的特征。

3.1 平面分布特征

Baobab構(gòu)造帶凸起部位及其兩翼的次洼內(nèi)均有油氣發(fā)現(xiàn)，呈現(xiàn)出類似國內(nèi)東部富油氣凹陷的“滿凹含油”的特點(diǎn)，只是不同位置含油層位并不盡相同。Baobab北次洼面積僅為100km2，由于晚白堊世的強(qiáng)烈反轉(zhuǎn)，現(xiàn)今的成熟門限僅為1500m，因此有效生烴面積幾乎覆蓋整個(gè)次洼，估算Baobab北次洼生烴強(qiáng)度為(1000～2500)×104t/km2，為多種類型的油藏發(fā)現(xiàn)奠定了良好的烴源巖基礎(chǔ)。發(fā)現(xiàn)Baobab NE和Baobab N兩個(gè)油田，油層厚度大，儲(chǔ)量豐度高，占Baobab構(gòu)造帶發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量的34%。Baobab構(gòu)造帶凸起部位分布多個(gè)基巖油藏，同時(shí)還有少量砂巖油藏，儲(chǔ)量占發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量的39%。Baobab南次洼發(fā)現(xiàn)Baobab、Baobab S和Baobab SE等油田，儲(chǔ)量占發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量的27%。

3.2 縱向分布特征

Baobab構(gòu)造帶縱向上油氣分布較不均衡，總體表現(xiàn)為中深層多、淺層少的特點(diǎn)。目前Baobab構(gòu)造帶已經(jīng)發(fā)現(xiàn)3套成藏組合（圖2），發(fā)育源上K組油藏、源內(nèi)P組油藏和源下基巖油藏，其中P組和基巖是油氣富集程度最高的層系。

源內(nèi)P組砂巖是Baobab構(gòu)造帶的主要目的層系，石油地質(zhì)條件優(yōu)越，在Baobab構(gòu)造帶南北兩翼的次洼內(nèi)均有規(guī)模發(fā)現(xiàn)，已發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量占發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量的61%以上。源下的基巖是近年來新發(fā)現(xiàn)的一套含油層系，主要位于Baobab構(gòu)造帶凸起部位，儲(chǔ)量占發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量的38%。源上K組砂巖油藏為稠油油藏，儲(chǔ)量占比不足1%。

在Baobab構(gòu)造帶，不同成藏組合的平面分布與成藏特征也有較大差異。P組砂巖油藏主要分布在南、北兩個(gè)次洼內(nèi)，位于控凹斷層下降盤。在Baobab南次洼，P組油藏主要受反轉(zhuǎn)擠壓形成的背斜、斷背斜圈閉控制，砂體厚度為30～50m。在Baobab北次洼，P組油藏受構(gòu)造圈閉和巖性圈閉雙重控制，油氣在圈閉上傾方向受斷層封堵，側(cè)向則由砂巖相變形成的泥巖墻構(gòu)成封堵條件。構(gòu)造帶凸起部位也有薄層P組砂巖發(fā)育，在有利的構(gòu)造圈閉或巖性圈閉背景下可以聚集成藏，但一般規(guī)模較小，分布局限（圖4）。

圖4 Baobab構(gòu)造帶P組砂體展布圖Fig.4 Distribution of P Formation sandstone reservoir in Baobab structural zone

基巖油藏主要發(fā)現(xiàn)于Baobab構(gòu)造帶凸起部位，在多個(gè)獨(dú)立的潛山高點(diǎn)均有油氣發(fā)現(xiàn)，每個(gè)基巖油藏均有獨(dú)立的油水系統(tǒng)和油藏特征。與國內(nèi)外典型基巖油藏儲(chǔ)層相比[17-23]，Baobab構(gòu)造帶基巖儲(chǔ)層表現(xiàn)出典型的垂向分帶性，可分為頂部風(fēng)化殼孔隙型儲(chǔ)層和內(nèi)幕裂縫型儲(chǔ)層兩類?；鶐r油藏上覆地層為M組或P組泥巖蓋層（圖5）。油氣主要分布在基巖頂面以下200m以內(nèi)，呈“似層狀”展布，部分油藏?zé)o明顯底水，油層向下受儲(chǔ)層變差影響，逐漸過渡為干層。

圖5 Baobab構(gòu)造帶油藏分布圖Fig.5 Oil reservoir profile in Baobab structural zone

4 油氣成藏控制因素

Baobab構(gòu)造帶經(jīng)歷的構(gòu)造演化歷史，直接控制了該區(qū)有利成藏組合，以及源內(nèi)P組砂體的發(fā)育和基巖斷裂的發(fā)育，進(jìn)而控制了構(gòu)造帶油氣成藏和分布規(guī)律。

4.1 構(gòu)造演化對油氣成藏的控制

邦戈盆地與其他中西非裂谷盆地具有相似的構(gòu)造演化史，經(jīng)歷了一個(gè)完整的斷陷—坳陷旋回，但晚白堊世由“桑頓期擠壓事件”引起的構(gòu)造反轉(zhuǎn)在邦戈盆地表現(xiàn)更加強(qiáng)烈，使得盆地在勘探層系、圈閉特征和油氣成藏等方面上具有一定的獨(dú)特性。首先，早期的差異性沉降導(dǎo)致部分基巖出露，接受風(fēng)化淋濾形成基巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層（圖6），同時(shí)也為坳陷內(nèi)靠近潛山的P組提供了粗碎屑物源。其次，后期構(gòu)造反轉(zhuǎn)引起的盆地隆升使得上白堊統(tǒng)剝蝕殆盡，基巖和下白堊統(tǒng)成為主力勘探目的層，這與其他中西非裂谷盆地主要目的層為上白堊統(tǒng)或古近系—新近系有顯著不同。同時(shí)，強(qiáng)烈的構(gòu)造反轉(zhuǎn)導(dǎo)致以砂泥巖互層為主的K組和B組圈閉存在較大的保存風(fēng)險(xiǎn)，多個(gè)淺層圈閉僅發(fā)現(xiàn)有限的稠油證實(shí)了這一點(diǎn)。最后，構(gòu)造反轉(zhuǎn)期強(qiáng)烈擠壓引起的盆地差異性隆升進(jìn)一步加大了基巖圈閉規(guī)模和幅度，在P組和M組形成大量的背斜和斷背斜圈閉，為源內(nèi)組合成藏形成了有利的圈閉類型。

圖6 Baobab構(gòu)造帶基巖巖心照片F(xiàn)ig.6 Photograph of bedrock reservoir in Baobab structural zone

4.2 沉積對油氣成藏的控制

Baobab構(gòu)造帶南北各有一個(gè)沉積次洼，在P組和M組沉積時(shí)期沉積環(huán)境為深湖—半深湖相，發(fā)育了厚達(dá)上千米的優(yōu)質(zhì)烴源巖，是已經(jīng)證實(shí)的富油氣洼陷。P組和M組暗色泥巖有機(jī)碳含量（TOC）平均達(dá)到3.5%，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ1型為主，生烴潛力大，整體處于成熟階段，是Baobab構(gòu)造帶主力烴源巖[7，10]。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的油藏均圍繞排烴中心分布，表明烴源巖的分布和生烴能力對整個(gè)Baobab構(gòu)造帶油藏的分布均起著一定控制作用。M組沉積時(shí)，盆地水體最深，沉積以泥巖為主，平均厚度在300m以上，為P組和基巖油氣成藏提供蓋層條件。

邦戈盆地早期出露水面的潛山為P組砂巖提供了物源，總體以扇三角洲和濁積水道沉積體系為主，為中孔中—高滲儲(chǔ)層。在Baobab北次洼內(nèi)，物源主要來自北部，越過邊界斷層，沿斜坡帶上的水下峽谷搬運(yùn)至湖盆底部，并在峽谷間形成水道沉積，在湖底形成湖底扇沉積（圖7）。峽谷間的水道砂體厚度超過300m，側(cè)向迅速相變?yōu)槟鄮r，形成了良好的遮擋條件，易于發(fā)育巖性油藏。Baobab北次洼P組砂巖分選較差，多含礫，顯示為近源快速沉積；南次洼則發(fā)育另外一個(gè)物源體系，主要為扇三角洲前緣沉積，砂體厚度分布穩(wěn)定，巖性分選較好，粒度稍細(xì)。

圖7 Baobab構(gòu)造帶P組沉積相圖Fig.7 Sedimentary facies of P Formation in Baobab structural zone

4.3 斷裂對油氣成藏的控制作用

Baobab構(gòu)造帶斷裂十分發(fā)育，具有多期次、活動(dòng)時(shí)間長、主控?cái)嗔褦嗑啻蟮奶攸c(diǎn)，對Baobab構(gòu)造帶的形成演化和沉積儲(chǔ)層展布均有較強(qiáng)的控制作用，進(jìn)而控制了該構(gòu)造帶的油氣成藏。綜合研究表明，在Baobab構(gòu)造帶斷裂活動(dòng)的控藏作用主要體現(xiàn)在形成圈閉、改善基巖儲(chǔ)層和作為油氣運(yùn)移通道3個(gè)方面。

Baobab構(gòu)造帶主要經(jīng)歷兩期斷裂活動(dòng)，晚白堊世“桑頓期擠壓事件”引起的斷裂對圈閉影響最大，一方面對先期形成的圈閉進(jìn)行破壞，另一方面在構(gòu)造帶頂部和兩翼形成大量背斜或斷背斜圈閉。該區(qū)源上成藏組合圈閉以背斜為主，但因斷層復(fù)雜化嚴(yán)重，油氣大量散失，圈閉充滿度不高，原油以稠油為主。源內(nèi)P組圈閉主要發(fā)育位置在控凹斷裂下降盤，類型以擠壓形成的背斜或斷背斜為主，上傾部位大多對應(yīng)M組泥巖地層，斷層封堵條件較好，也可形成較好的斷鼻圈閉。

構(gòu)造裂縫是Baobab構(gòu)造帶基巖油藏的重要儲(chǔ)集空間，裂縫發(fā)育程度決定了油氣富集程度和產(chǎn)量的高低[24]，而裂縫的形成在很大程度上受斷裂活動(dòng)的控制。鉆探結(jié)果顯示，斷裂密集的區(qū)域往往是優(yōu)質(zhì)基巖儲(chǔ)層的發(fā)育帶，基巖裂縫發(fā)育方向以NWW—SEE走向?yàn)橹鳎c盆地主控?cái)嗔逊较蚧疽恢?。對于基巖頂部的風(fēng)化殼儲(chǔ)層段，受斷裂改造的儲(chǔ)層物性和產(chǎn)能也比無斷裂影響的儲(chǔ)層要好。

斷裂是Baobab構(gòu)造帶油氣運(yùn)移和輸導(dǎo)的重要通道。在3套成藏組合中，只有源內(nèi)P組成藏組合為自生自儲(chǔ)，其他兩套成藏組合均需要斷裂作為油氣運(yùn)移的通道（圖8）。源上成藏組合內(nèi)部泥巖生烴能力不足，需要深層油氣沿活動(dòng)斷裂向上運(yùn)移后成藏；源下基巖油藏則為典型的上生下儲(chǔ)成藏模式，成藏條件比常規(guī)油藏更加苛刻，油氣垂向或側(cè)向沿活動(dòng)斷裂或不整合面近距離運(yùn)移至基巖儲(chǔ)層內(nèi)部成藏。另外，在一些斷塊和斷鼻圈閉，斷裂起到一定的遮擋作用，也是油氣成藏的關(guān)鍵因素。

5 結(jié)論

（1）Baobab構(gòu)造帶是中西非裂谷系邦戈盆地石油最富集的區(qū)帶，縱向上發(fā)育3個(gè)成藏組合，分別為源下基巖潛山成藏組合、源內(nèi)P組和M組成藏組合和源上的K組、R組和B組成藏組合。源上組合油藏以稠油為主，分布局限于構(gòu)造高部位；源內(nèi)組合油藏主要分布在凸起帶南北兩翼的沉積次洼內(nèi)；源下組合油藏主要分布于構(gòu)造帶的潛山高部位。

（2）Baobab構(gòu)造帶先后經(jīng)歷了5期重要演化階段，對該區(qū)油氣成藏有明顯控制作用。前斷陷期的強(qiáng)烈剝蝕作用奠定了潛山儲(chǔ)層發(fā)育基礎(chǔ)。斷陷期和坳陷期發(fā)育了該區(qū)廣泛分布的優(yōu)質(zhì)湖相烴源巖，而斷陷初期的構(gòu)造高部位繼續(xù)剝蝕為構(gòu)造帶翼部的砂巖儲(chǔ)層提供了物源。晚白堊世反轉(zhuǎn)期強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，在東北部斜坡帶形成了大量的背斜、斷背斜等圈閉構(gòu)造，為源內(nèi)油藏提供了更有利的條件，而對于潛山油藏則可形成大量構(gòu)造裂縫，改善基巖潛山儲(chǔ)層物性；同時(shí)該期構(gòu)造使得源上組合油藏被破壞，形成K組稠油油藏。