盆地油氣地勢特性與布局探討范文

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作者：龐正煉樊太亮何輝李積林唐山馬騰單位：中國石油勘探開發(fā)研究院中國地質(zhì)大學(xué)能源學(xué)院長慶油田分公司第三采油廠中國石油吉林油田公司乾安采油廠地質(zhì)所

下奧陶統(tǒng)序列為海相地層，巖性主要為泥巖和砂巖；上志留統(tǒng)－下泥盆統(tǒng)形成于過渡相和淺海相環(huán)境，仍以泥巖和砂巖為主；中泥盆統(tǒng)－下石炭統(tǒng)的沉積環(huán)境復(fù)雜，包括海陸過渡相、海相及冰川相等多種相帶，形成砂巖、泥巖和礫巖地層，該階段有一期全球范圍的海侵事件，在盆地中形成一套對應(yīng)的富有機質(zhì)海相頁巖；上石炭統(tǒng)－下二疊統(tǒng)序列由風(fēng)成相砂巖，沖積扇相砂巖，淺海相灰?guī)r、膏巖以及湖相砂、泥巖組成。白堊系和古近系、新近系序列由白堊系沖積扇相砂巖和古近系、新近系沖積扇相、湖泊相砂、泥巖組成。除沉積地層外，還發(fā)育3套侵入巖，以巖床形式順層展布在盆地的廣闊地區(qū)。

石油地質(zhì)特征

1烴源巖條件

盆地發(fā)育多套烴源巖層，主力烴源巖為泥盆系然迪亞圖巴（Jandiatuba）組弗拉斯階放射性海相頁巖和然迪亞圖巴組賈拉奎段（Jaraqui）頁巖。有機質(zhì)萃取物的C12餾分色譜分析和其他地球化學(xué)特征分析結(jié)果表明，在泥盆系然迪亞圖巴組烴源巖構(gòu)成的含油氣系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的油氣占盆地已發(fā)現(xiàn)油氣的99．8％。其中，弗拉斯階放射性海相頁巖為主要烴源巖，賈拉奎段烴源巖質(zhì)量相對較差。弗拉斯階放射性海相頁巖形成于全球性海侵缺氧時期，最大厚度達50m。烴源巖分布于朱魯爾坳陷和然迪亞圖巴坳陷中心部位（圖3）。兩個地區(qū)烴源巖的w（TOC）值有所不同，朱魯爾坳陷普遍為1％～3％，然迪亞圖巴坳陷更高，坳陷中心最大值超過5％。這套烴源巖處于高－過成熟階段，艾倫普坳陷和朱魯爾坳陷的局部地區(qū)鏡質(zhì)體反射率Ro為1％～1．35％，其余區(qū)域Ro均高于1．35％（圖3）。賈拉奎段頁巖形成于冰川作用下的海退期，w（TOC）值比弗拉斯階烴源巖小很多，普遍介于0．65％～1．45％間。熱變指數(shù)和鏡質(zhì)體反射率（Ro＞1．35％）分析表明，這套烴源巖在烏魯庫（Urucu）地區(qū)和朱魯爾地區(qū)也已處于過成熟階段。

2儲蓋層特征

2．1儲集層段

石炭系朱魯爾組中賦存的天然氣地質(zhì)儲量約200×109m3，規(guī)模居巴西第一，是巴西境內(nèi)最有利的天然氣儲層，此外還包括11×106m3的石油地質(zhì)儲量，是盆地中最具勘探潛力的層段。朱魯爾組形成于河流－三角洲環(huán)境，并伴有普遍的風(fēng)成改造作用。層段底部形成于河流－三角洲環(huán)境，隨后轉(zhuǎn)變?yōu)樗_布哈沉積和風(fēng)成沉積。從薩布哈蒸發(fā)巖和沙丘的組合推斷，當時的沉積環(huán)境炎熱干燥。在這種環(huán)境下形成砂巖、泥巖、蒸發(fā)巖和白云巖。風(fēng)成砂巖是這套儲層最有利的儲集層段，在盆地中心區(qū)域也較發(fā)育（圖4）。另外，盆地中的泥盆系俄勒（Uere）組砂巖是盆地中另一套有利儲集層段。這套儲層形成于風(fēng)暴作用占主導(dǎo)的陸架環(huán)境下，全盆均有發(fā)育，并被然迪亞圖巴組烴源巖覆蓋。

2．2儲層特征

朱魯爾組砂巖主要為長石砂巖和含長石砂巖。這套儲層成巖作用復(fù)雜，導(dǎo)致強烈的儲層非均質(zhì)性。成巖作用主要包括膠結(jié)作用（膠結(jié)物包括赤鐵礦、黏土膜以及黃鐵礦），溶蝕作用，白云石化作用，重結(jié)晶作用，壓實作用，鉀長石、石英次生加大作用等。白云石為含量最高的成巖次生礦物，平均體積分數(shù)約7．5％，最高可達68％，多以微晶膠結(jié)物形式賦存。朱魯爾組上部的風(fēng)成砂巖平均孔隙度為22．5％，滲透率為100×10－3～320×10－3μm2；底部河流－三角洲相砂巖具有發(fā)育的次生溶蝕孔隙，孔隙度為9％～11％，滲透率為1×10－3～350×10－3μm2。

俄勒組砂巖成巖史也很復(fù)雜，共經(jīng)歷4個演化階段：①海相早期成巖作用，以發(fā)育針狀多孔溶蝕并形成菱鐵礦或白云石為特征；②大氣早期成巖作用，以長石非均質(zhì)性溶蝕和高嶺石沉淀為特征；③淺表中期成巖作用（埋深＜2600m），以壓實和石英次生加大膠結(jié)為特征；④深部中期成巖作用（埋深＞2600m），以次生伊利石和進一步的硅質(zhì)沉淀為特征。受成巖作用的影響，儲層非均質(zhì)性異常強烈，孔隙度為5％～28％，破壞性成巖作用主要為機械壓實和膠結(jié)作用。

2．3封蓋條件

薩利莫斯盆地中蓋層為石炭系卡讓利組（Car－auari）和朱魯爾組的蒸發(fā)巖和頁巖。朱魯爾組沉積時期，盆地由濱岸相向淺海相過渡，在此過程中形成硬石膏夾層和砂屑灰?guī)r、泥灰?guī)r。在烏魯庫地區(qū)，這些蒸發(fā)巖和致密碳酸鹽巖可作為局部蓋層；卡讓利組的局限臺地相蒸發(fā)巖構(gòu)成盆地的區(qū)域性蓋層（圖5）。

3成藏特征

3．1成藏期次

盆地中的烴源巖在三疊紀末基本結(jié)束生烴，生烴過程大致分為巖漿侵入前階段和侵入后階段；在烴類生成并聚集成藏后，發(fā)生構(gòu)造運動，破壞古油氣藏使油氣發(fā)生再運移，并進入新的圈閉再次聚集。總體表現(xiàn)為“多階段生烴，多期成藏”的特征（圖6）。（1）生排烴第一階段生排烴發(fā)生于晚二疊世－三疊紀。這一階段尚未發(fā)生巖漿侵入，烴源巖的熱演化主要受石炭紀地層沉降埋藏、放射性頁巖中的元素衰變以及巖石圈熱流的多重影響。盆地中泥盆系烴源巖的生烴門限在2250m左右，而晚二疊世－三疊紀期間烴源巖的埋深較淺，至三疊紀后期仍未超過2800m。

這一階段干酪根轉(zhuǎn)化率約為50％。從生烴時間看，這一階段烴源巖進入生烴門限的持續(xù)時間約為40Ma。第二階段生排烴發(fā)生于晚三疊世。隨著晚三疊世－早侏羅世基性巖漿活動的廣泛發(fā)生，輝綠巖的侵入強烈影響了盆地中烴類的形成、排驅(qū)和運聚。受三疊紀巖漿侵入的熱影響，侵入巖巖床和巖墻為其周圍的烴源巖生烴提供了熱量。這一階段烴源巖普遍進入高成熟－過成熟階段，干酪根生烴率將近100％；并且，從晚三疊世開始至今，烴源巖的Ro始終大于0．6％，并處于成熟－過成熟階段（圖7）。從烴源巖進入生油窗的持續(xù)時間來分析，第二階段生成的烴類數(shù)量應(yīng)該大于第一階段。（2）運移聚集第一期運移的油氣進入烴源巖上部的泥盆系砂巖，再通過這些疏導(dǎo)層及斷層運移進入圈閉中聚集起來。第一期油氣成藏結(jié)束后，發(fā)生朱魯爾構(gòu)造運動，形成北東－南西向的褶皺和逆斷層，并導(dǎo)致盆地抬升（圖7），古油氣藏被破壞（圖8）。古油氣藏中的烴類通過構(gòu)造運動形成的斷層面和疏導(dǎo)層進行第二期運移，部分烴類進入該構(gòu)造運動形成的新構(gòu)造圈閉中重新聚集成藏（圖8）。泥盆系－石炭系中的滲透性輸導(dǎo)層和逆斷層為第二期油氣的運移提供了通道，與北東－南西向高角度逆斷層伴生的背斜為油氣的重新成藏提供了聚集場所。

3．2成藏主控因素

目前的研究表明，盆地中的油氣成藏主要受巖漿侵入以及主排烴期之后發(fā)生的構(gòu)造運動控制。巖漿侵入產(chǎn)生的異常熱量提高了烴源巖的生烴效率，并使盆地中的烴源巖普遍進入高－過成熟階段；后期構(gòu)造運動控制了油氣的最終分布。

（1）巖漿侵入巖漿活動是盆地形成與演化過程中常見的一種地質(zhì)過程。三疊紀－侏羅紀，薩利莫斯盆地發(fā)生大規(guī)模的巖漿侵入事件，巖漿往往順層流動，形成規(guī)模巨大的巖床（圖2）。而大規(guī)模的巖漿活動往往意味著地溫梯度的升高，我國塔里木盆地二疊系也存在類似現(xiàn)象。這導(dǎo)致盆地的地層壓力和溫度普遍發(fā)生顯著變化，極大地提高了盆地中烴源巖的生、排烴速率，并使盆地中烴源巖的熱演化史分為2個截然的階段。巖漿侵入之前，盆地地溫梯度較低，而烴源巖的埋深普遍較淺，烴源巖生烴效率相對低（干酪根轉(zhuǎn)化率約為50％）。輝綠巖巖漿侵入之后，侵入古生界中的輝綠巖巖墻和巖床提高了盆地的地溫梯度，降低了生烴門限所需的深度，使烴源巖在較淺的埋深即可進入成熟甚至過成熟階段，對烴源巖偏淺的埋深起到了很好的補償。在烴源巖受熱大量生烴的同時，前期已生成并聚集成藏的液態(tài)烴也受熱發(fā)生裂解形成分子鏈更小的天然氣或凝析油。這也與盆地中以天然氣聚集為主的特征相符。此外，巖漿侵入活動還能導(dǎo)致砂巖的改造作用，如侵入巖脹裂從而導(dǎo)致已固結(jié)砂巖的脆性破裂和未固結(jié)砂巖的壓溶作用，熱流體促進或參與砂巖中礦物間的反應(yīng)等。在該盆地中，俄勒組砂巖儲層最后一個成巖演化階段中次生伊利石和硅質(zhì)沉淀的形成就可能與三疊紀巖漿熱對流作用有關(guān)。

（2）構(gòu)造運動在盆地主生排烴期之后，主要的構(gòu)造運動為朱魯爾構(gòu)造運動（圖5，6）。該構(gòu)造運動為一期反轉(zhuǎn)構(gòu)造，將前期伸展構(gòu)造按順時針方向扭轉(zhuǎn)改造甚至倒轉(zhuǎn)。剪切作用廣泛發(fā)育，表現(xiàn)為走滑和轉(zhuǎn)換擠壓型剪切，形成北東－南西向走滑斷層和傾斜滑動斷層，傾角從中等角度到高角度均有，部分斷層具有花狀構(gòu)造（圖1）。構(gòu)造運動發(fā)生于巖漿侵入之后，活動時烴類已基本排驅(qū)出烴源巖并聚集成藏，因此構(gòu)造運動對古油氣藏起破壞作用。古油氣藏中的烴類通過疏導(dǎo)層和構(gòu)造運動形成的斷層面進行再運移，部分烴類進入該構(gòu)造運動所形成的北東－南西向新構(gòu)造圈閉中重新聚集成藏。對朱魯爾組儲層中次生伊利石進行K－Ar測年，測得烴類充注進入儲層的時間大約為205Ma到（150±23）Ma以前，即朱魯爾構(gòu)造運動活動期。目前盆地中已發(fā)現(xiàn)的有效圈閉也以朱魯爾構(gòu)造所形成的構(gòu)造圈閉為主。由此可見，朱魯爾構(gòu)造運動具有兩方面的作用：一方面，構(gòu)造運動破壞古油氣藏，使油氣發(fā)生再運移；另一方面，該構(gòu)造運動為逸散了的油氣提供重新聚集成藏的圈閉。在這兩方面的共同作用下，盆內(nèi)現(xiàn)今油氣分布受朱魯爾構(gòu)造運動的強烈控制。

油氣分布規(guī)律

從已發(fā)現(xiàn)油氣田的分布規(guī)律可以看出，斷裂帶直接控制了盆地中油氣的分布（圖9）。朱魯爾構(gòu)造運動產(chǎn)生大量高角度斷層，這些斷層往往切入基底（圖2）。這類斷層在油氣運移過程中常可充當優(yōu)勢通道。因此，在該構(gòu)造運動之前形成的各個層位的油氣聚集都有可能受斷層的影響而被破壞，逸散的油氣沿斷裂發(fā)生再運移，當遇到圈閉后再次聚集。此次構(gòu)造運動在產(chǎn)生斷裂的同時，在斷層周圍也會形成一些背斜，目前已發(fā)現(xiàn)的油氣藏主要就是這類與斷層伴生的背斜型油氣藏。從烴源巖展布特征和油氣田分布的關(guān)系看，已發(fā)現(xiàn)的油氣田還呈現(xiàn)出受烴源巖控制的特征，已發(fā)現(xiàn)的油氣田基本都分布在烴源巖發(fā)育區(qū)（圖9）。此外，熱演化程度控制了產(chǎn)油、產(chǎn)氣區(qū)的分布。由于烴源巖在巖漿活動的影響下進入高－過成熟階段，因此盆地以產(chǎn)氣為主，目前已發(fā)現(xiàn)的18個油、氣田中，有15個氣田，3個油氣田。多數(shù)氣田分布在烴源巖Ro＞1．35％的區(qū)域，油氣田均位于Ro為1．0％～1．35％的狹小區(qū)域（圖9）。

有利勘探領(lǐng)域

目前已發(fā)現(xiàn)的油、氣田分布在朱魯爾坳陷的有限地區(qū)內(nèi)。在該坳陷中還有大片烴源巖條件好并有斷裂發(fā)育的區(qū)域未獲得油氣突破，是下一步油氣勘探的有利區(qū)域（圖9）。對于盆地的然迪亞圖巴坳陷，其面積雖比朱魯爾坳陷小，但從烴源巖展布特征看，2個坳陷的烴源巖面積相差不大，且該坳陷的烴源巖質(zhì)量明顯更好，w（TOC）值高于朱魯爾坳陷。在成熟度方面，然迪亞圖巴坳陷的Ro大于1．35％，烴源巖具備生烴能力。同時，該坳陷優(yōu)質(zhì)烴源巖的展布與斷裂耦合良好，揭示了良好的勘探潛力，在斷裂帶周圍找到氣田的可能性較大。但該坳陷區(qū)的地表為亞馬孫雨林所覆蓋，嚴格的環(huán)保法規(guī)和惡劣的地表作業(yè)條件是該區(qū)域油氣勘探開發(fā)的最大障礙，這也是該坳陷區(qū)目前尚未建成油氣田的重要原因。

結(jié)論

（1）薩利莫斯盆地石油地質(zhì)條件優(yōu)越，主力烴源巖泥盆系然迪亞圖巴組頁巖和儲集性能良好的石炭系朱魯爾組砂巖、泥盆系俄勒組砂巖以及石炭系致密蓋層構(gòu)成良好的生儲蓋組合。

（2）盆地中油氣成藏表現(xiàn)出“多階段生烴，多期成藏”的特征，受巖漿侵入和構(gòu)造運動兩方面的影響。烴源巖生排烴分為巖漿侵入前和巖漿侵入后兩個階段；構(gòu)造運動的發(fā)生一方面破壞了古油氣藏，使烴類發(fā)生再運移，另一方面為逸散了的油氣提供重新聚集成藏的圈閉，導(dǎo)致多期成藏。

（3）盆地中油氣的分布主要受烴源巖和構(gòu)造斷裂兩方面控制，油氣主要分布在烴源巖發(fā)育區(qū)的斷裂帶周圍，由此揭示烴源巖發(fā)育區(qū)與斷裂帶展布區(qū)耦合的地區(qū)是盆地潛在的勘探領(lǐng)域。