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：中國石油勘探開發研究院中國地質大學能源學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所

下奧陶統序列為海相地層，巖性主要為泥巖和砂巖；上志留統－下泥盆統形成于過渡相和淺海相環境，仍以泥巖和砂巖為主；中泥盆統－下石炭統的沉積環境復雜，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的富有機質海相頁巖；上石炭統－下二疊統序列由風成相砂巖，沖積扇相砂巖，淺海相灰巖、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，還發育3套侵入巖，以巖床形式順層展布在盆地的廣闊地區。

石油地質特征

1烴源巖條件

盆地發育多套烴源巖層，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。有機質萃取物的C12餾分色譜分析和其他地球化學特征分析結果表明，在泥盆系然迪亞圖巴組烴源巖構成的含油氣系統中發現的油氣占盆地已發現油氣的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鏡質體反射率Ro為1％～1．35％，其余區域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。熱變指數和鏡質體反射率（Ro＞1．35％）分析表明，這套烴源巖在烏魯庫（Urucu）地區和朱魯爾地區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儲量約200×109m3，規模居巴西第一，是巴西境內最有利的天然氣儲層，此外還包括11×106m3的石油地質儲量，是盆地中最具勘探潛力的層段。朱魯爾組形成于河流－三角洲環境，并伴有普遍的風成改造作用。層段底部形成于河流－三角洲環境，隨后轉變為薩布哈沉積和風成沉積。從薩布哈蒸發巖和沙丘的組合推斷，當時的沉積環境炎熱干燥。在這種環境下形成砂巖、泥巖、蒸發巖和白云巖。風成砂巖是這套儲層最有利的儲集層段，在盆地中心區域也較發育（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。這套儲層形成于風暴作用占主導的陸架環境下，全盆均有發育，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雜，導致強烈的儲層非均質性。成巖作用主要包括膠結作用（膠結物包括赤鐵礦、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，平均體積分數約7．5％，最高可達68％，多以微晶膠結物形式賦存。朱魯爾組上部的風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雜，共經歷4個演化階段：①海相早期成巖作用，以發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沉淀為特征。受成巖作用的影響，儲層非均質性異常強烈，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巖、泥灰巖。在烏魯庫地區，這些蒸發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巖構成盆地的區域性蓋層（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，發生構造運動，破壞古油氣藏使油氣發生再運移，并進入新的圈閉再次聚集。總體表現為“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生于晚二疊世－三疊紀。這一階段尚未發生巖漿侵入，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時間約為40Ma。第二階段生排烴發生于晚三疊世。隨著晚三疊世－早侏羅世基性巖漿活動的廣泛發生，輝綠巖的侵入強烈影響了盆地中烴類的形成、排驅和運聚。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時間來分析，第二階段生成的烴類數量應該大于第一階段。（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，再通過這些疏導層及斷層運移進入圈閉中聚集起來。第一期油氣成藏結束后，發生朱魯爾構造運動，形成北東－南西向的褶皺和逆斷層，并導致盆地抬升（圖7），古油氣藏被破壞（圖8）。古油氣藏中的烴類通過構造運動形成的斷層面和疏導層進行第二期運移，部分烴類進入該構造運動形成的新構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生的構造運動控制。巖漿侵入產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過程。三疊紀－侏羅紀，薩利莫斯盆地發生大規模的巖漿侵入事件，巖漿往往順層流動，形成規模巨大的巖床（圖2）。而大規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象。這導致盆地的地層壓力和溫度普遍發生顯著變化，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烴也受熱發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致砂巖的改造作用，如侵入巖脹裂從而導致已固結砂巖的脆性破裂和未固結砂巖的壓溶作用，熱流體促進或參與砂巖中礦物間的反應等。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沉淀的形成就可能與三疊紀巖漿熱對流作用有關。

（2）構造運動在盆地主生排烴期之后，主要的構造運動為朱魯爾構造運動（圖5，6）。該構造運動為一期反轉構造，將前期伸展構造按順時針方向扭轉改造甚至倒轉。剪切作用廣泛發育，表現為走滑和轉換擠壓型剪切，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造（圖1）。構造運動發生于巖漿侵入之后，活動時烴類已基本排驅出烴源巖并聚集成藏，因此構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層和構造運動形成的斷層面進行再運移，部分烴類進入該構造運動所形成的北東－南西向新構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，即朱魯爾構造運動活動期。目前盆地中已發現的有效圈閉也以朱魯爾構造所形成的構造圈閉為主。由此可見，朱魯爾構造運動具有兩方面的作用：一方面，構造運動破壞古油氣藏，使油氣發生再運移；另一方面，該構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，盆內現今油氣分布受朱魯爾構造運動的強烈控制。

油氣分布規律

從已發現油氣田的分布規律可以看出，斷裂帶直接控制了盆地中油氣的分布（圖9）。朱魯爾構造運動產生大量高角度斷層，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勢通道。因此，在該構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生再運移，當遇到圈閉后再次聚集。此次構造運動在產生斷裂的同時，在斷層周圍也會形成一些背斜，目前已發現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系看，已發現的油氣田還呈現出受烴源巖控制的特征，已發現的油氣田基本都分布在烴源巖發育區（圖9）。此外，熱演化程度控制了產油、產氣區的分布。由于烴源巖在巖漿活動的影響下進入高－過成熟階段，因此盆地以產氣為主，目前已發現的18個油、氣田中，有15個氣田，3個油氣田。多數氣田分布在烴源巖Ro＞1．35％的區域，油氣田均位于Ro為1．0％～1．35％的狹小區域（圖9）。

有利勘探領域

目前已發現的油、氣田分布在朱魯爾坳陷的有限地區內。在該坳陷中還有大片烴源巖條件好并有斷裂發育的區域未獲得油氣突破，是下一步油氣勘探的有利區域（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，該坳陷優質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。但該坳陷區的地表為亞馬孫雨林所覆蓋，嚴格的環保法規和惡劣的地表作業條件是該區域油氣勘探開發的最大障礙，這也是該坳陷區目前尚未建成油氣田的重要原因。

結論

（1）薩利莫斯盆地石油地質條件優越，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成良好的生儲蓋組合。

（2）盆地中油氣成藏表現出“多階段生烴，多期成藏”的特征，受巖漿侵入和構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；構造運動的發生一方面破壞了古油氣藏，使烴類發生再運移，另一方面為逸散了的油氣提供重新聚集成藏的圈閉，導致多期成藏。

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