馬金蘋，范洪耀，張 翼，史瑞其，董朔朋

(中海油研究總院，北京 100028)

0 引 言

尼日爾三角洲盆地油氣資源豐富，是世界著名的深水“金三角”之一[1-2]。盆地陸上和淺水區(qū)勘探程度較高，深水區(qū)勘探程度相對(duì)較低[3-12]。據(jù)USGS2012數(shù)據(jù)，盆地已發(fā)現(xiàn)和待發(fā)現(xiàn)油氣資源量均為西非最多，其中待發(fā)現(xiàn)油氣資源量達(dá)到4.6×109t油氣當(dāng)量，并且近年來新增油氣儲(chǔ)量主要集中在深水區(qū)，大、中型油氣田多集中在深水區(qū)褶皺過渡帶。但由于鉆井均未鉆至成熟烴源巖層段，烴源巖發(fā)育層位存在不確定性，因此，深水區(qū)烴源巖分析一直是研究的難點(diǎn)，并且制約了斷裂體系的研究和油氣成藏模式的分析，而油氣成藏模式對(duì)有利目標(biāo)搜索和區(qū)塊優(yōu)選具有重要指導(dǎo)意義。通過對(duì)鉆井、油田和地震資料進(jìn)行研究，分析了烴源巖發(fā)育層位，研究了斷裂體系，并根據(jù)構(gòu)造成因不同，建立了油氣成藏模式。該研究對(duì)褶皺過渡帶有利目標(biāo)油氣成藏條件研究和油氣勘探具有重要作用。

1 構(gòu)造特征

1.1 斷裂體系

褶皺過渡帶發(fā)育3種斷裂體系，分別為逆沖斷層、調(diào)節(jié)正斷層和撕裂斷層(圖1)。逆沖斷層形成于重力滑脫構(gòu)造前緣擠壓應(yīng)力背景下，在褶皺過渡帶廣泛發(fā)育，平面延伸長(zhǎng)、斷距大，斷穿層位多。通過對(duì)塑性泥巖地層進(jìn)行解剖，在塑性泥巖地層中識(shí)別出3套地層結(jié)構(gòu)和1個(gè)滑脫面，其中滑脫面為第2套塑性泥巖地層的底面，深大逆沖斷層普遍斷至滑脫面。調(diào)節(jié)正斷層形成于泥拱拉張應(yīng)力背景下，主要發(fā)育在褶皺過渡帶中北部區(qū)域，平面延伸短，錯(cuò)斷層位少。撕裂斷層是由于推覆作用過程中地層受力不均形成，褶皺過渡帶中西部發(fā)育2條大型撕裂斷層，這2條撕裂斷層近乎垂直，平面延伸長(zhǎng)、斷距小，斷穿層位也較多。

圖1 褶皺過渡帶典型逆沖及撕裂斷層

1.2 構(gòu)造樣式

褶皺過渡帶發(fā)育4種構(gòu)造樣式，分別為純泥拱型構(gòu)造、擠壓為主的擠壓泥拱型構(gòu)造、泥拱為主的擠壓泥拱型構(gòu)造和撕裂擠壓泥拱型構(gòu)造(圖2)。純泥拱型構(gòu)造發(fā)育大型正斷層，形態(tài)似龜背，構(gòu)造幅度寬緩，埋深大，泥拱未刺穿上覆地層，背斜形態(tài)，平面展布近圓形或橢圓形。擠壓為主的擠壓泥拱型構(gòu)造逆沖斷層和正斷層均發(fā)育，地層產(chǎn)狀較陡，背斜形態(tài)，平面展布近橢圓形。泥拱為主的擠壓泥拱型構(gòu)造逆沖斷層和正斷層均發(fā)育，地層產(chǎn)狀較緩，背斜形態(tài)，平面接近圓形或半圓形。撕裂擠壓泥拱型構(gòu)造逆沖斷層、正斷層、撕裂斷層均發(fā)育，構(gòu)造幅度稍陡，斷背斜形態(tài)。

圖2 褶皺過渡帶發(fā)育的4種構(gòu)造樣式

2 沉積特征

此次研究的褶皺過渡帶位于尼日爾三角洲東扇[10-11]，東扇陸坡區(qū)未見海底峽谷溝通，主要為一系列復(fù)合水道平行向深海平原方向推進(jìn)，形成了以復(fù)合水道為骨架、朵葉體為主體的“無根海底扇”沉積模式(圖3)。根據(jù)相對(duì)海平面的升降和物源供應(yīng)能力的強(qiáng)弱，東扇進(jìn)一步細(xì)分為2種模式：一種是在層序低位域初期相對(duì)海平面較低、物源能量較強(qiáng)時(shí)期發(fā)育的海底扇，即為典型的以水道為骨架、朵葉體為主體的海底扇模式；另一種為在低位域晚期相對(duì)海平面初始上升時(shí)期，物源供給減弱，以發(fā)育水道體系為主，朵葉體相對(duì)不發(fā)育。褶皺過渡帶主要發(fā)育水道和水道化朵葉2種沉積微相。水道在地震剖面上對(duì)應(yīng)中—強(qiáng)振幅反射，具有水道的幾何外形，伴有侵蝕或加積特征，屬性圖上常具有水道外形。水道化朵葉在地震剖面上對(duì)應(yīng)中弱—中強(qiáng)振幅反射，平行—亞平行結(jié)構(gòu)，主要為扁平的丘狀外形，屬性圖上常具有朵葉外形。

圖3 尼日爾三角洲盆地深水區(qū)東扇沉積模式

3 烴源巖特征

在對(duì)褶皺過渡帶地質(zhì)分析和原油地球化學(xué)特征及成熟度分析的基礎(chǔ)上，在盆地模擬過程中，利用褶皺過渡帶已發(fā)現(xiàn)油氣的情況來推測(cè)該區(qū)烴源巖的類型和指標(biāo)，進(jìn)而利用氣油比反推法預(yù)測(cè)烴源巖發(fā)育的位置。

首先根據(jù)深大逆沖斷層普遍斷至滑脫面的特點(diǎn)，推測(cè)烴源巖可能發(fā)育于第1套或第2套地層中(圖1)。其次，通過對(duì)褶皺過渡帶原油地球化學(xué)特征及原油成熟度資料分析得出，褶皺過渡帶原油來源于以海洋有機(jī)質(zhì)輸入為主，沉積于還原-弱氧化條件下，達(dá)到生烴門限內(nèi)的上白堊統(tǒng)—古新統(tǒng)海相烴源巖[13-17]。

在盆地模擬過程中，從以下2個(gè)方面確定該區(qū)烴源巖的類型和指標(biāo)：①褶皺過渡帶已發(fā)現(xiàn)油氣以油為主，氣的儲(chǔ)量很少，幾乎可以忽略；②從宏觀的沉積環(huán)境來看，該區(qū)烴源巖沉積于海相環(huán)境，推測(cè)烴源巖發(fā)育在最大海泛面附近的凝縮段或密集段地層中，厚度不大且質(zhì)量較好，以生油為主。同時(shí)，利用氣油比反推法預(yù)測(cè)烴源巖發(fā)育的位置，通過將已發(fā)現(xiàn)油田的氣油比與模擬下伏2套潛在烴源巖生成的氣油比進(jìn)行比較分析，認(rèn)為褶皺過渡帶烴源巖可能位于第2套泥巖地層中。綜上所述，采用了世界上平均的海相烴源巖指標(biāo)作為研究區(qū)烴源巖的類型和指標(biāo)，其中有機(jī)碳含量為5%、氫指數(shù)為592 mg/g。

4 油氣成藏特征

4.1 油氣富集規(guī)律

平面上，已發(fā)現(xiàn)油氣田主要分布在褶皺過渡帶的中間部位，在褶皺過渡帶與其他構(gòu)造帶過渡帶上的油氣田較少。而在已發(fā)現(xiàn)的油氣田當(dāng)中，構(gòu)造對(duì)油氣田的控制作用明顯，已發(fā)現(xiàn)油氣田主要位于構(gòu)造高部位。

縱向上，油氣分布受控于淺層良好的儲(chǔ)蓋組合配置關(guān)系和淺層發(fā)育的大量調(diào)節(jié)斷層。通過分析得出，SQ16.5和SQ15.5的油氣發(fā)現(xiàn)主要為油，儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的20.5%；SQ13.8和SQ12.5的油氣發(fā)現(xiàn)有油有氣，以油為主，儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的79.5%。通過對(duì)褶皺過渡帶16口探井各層序內(nèi)部砂地比統(tǒng)計(jì)得出，砂地比從深層SQ16.5到淺層SQ12.5逐漸減小，淺層砂地比低，儲(chǔ)蓋配置關(guān)系好。同時(shí)，褶皺過渡帶淺層發(fā)育大量調(diào)節(jié)斷層，使得油氣更容易向SQ13.8和SQ12.5運(yùn)移，最終在SQ13.8和SQ12.5聚集成藏，造成儲(chǔ)量主要分布在SQ13.8和SQ12.5。此外，考慮到烴柱高度可能受蓋層厚度影響，對(duì)褶皺過渡帶鉆井烴柱高度和相應(yīng)蓋層厚度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)兩者無明顯關(guān)聯(lián)性。

4.2 成藏主控因素

在褶皺過渡帶的已鉆井，鉆井失利完全沒有油氣發(fā)現(xiàn)的井較少。通過分析認(rèn)為，鉆井完全失利的主要原因在于鉆探部位太低，超出了合理的油柱高度和油水界面的范圍。通過對(duì)已發(fā)現(xiàn)油田解剖認(rèn)為，構(gòu)造是褶皺過渡帶成藏的主控因素，構(gòu)造的成因控制油藏的規(guī)模。發(fā)育泥拱型構(gòu)造的油田儲(chǔ)量規(guī)模最大，以擠壓為主的擠壓泥拱型構(gòu)造的油田儲(chǔ)量規(guī)模次之，以沖斷為主的逆沖構(gòu)造的油田儲(chǔ)量規(guī)模最小。泥拱型構(gòu)造比較寬緩，形成的圈閉面積大，匯油面積大，儲(chǔ)量大。以擠壓為主的擠壓泥拱型構(gòu)造也相對(duì)寬緩，但構(gòu)造面積和匯油面積都相對(duì)小些，其儲(chǔ)量規(guī)模也較純泥拱構(gòu)造較小。以沖斷為主的逆沖構(gòu)造比較陡，形成的圈閉面積較小，匯油面積較小，儲(chǔ)量也較小。

4.3 成藏模式

基于上述對(duì)油氣富集規(guī)律、控制因素和地質(zhì)認(rèn)識(shí)的研究，建立了該區(qū)泥拱、逆沖、正斷層、砂體四元聯(lián)合成藏的油氣成藏模式(圖4)，即油氣沿?cái)嗔洋w系垂向上運(yùn)移，在中淺層儲(chǔ)集體中聚集成藏，并根據(jù)構(gòu)造成因不同建立了該區(qū)5種油氣成藏模式：

(1) “逆沖+泥拱+正斷層”逆沖上盤成藏模式。

圖4 褶皺過渡帶油氣成藏模式

以斷至滑脫面的逆沖斷層作為主要油氣運(yùn)移通道，油氣在擠壓為主的擠壓泥拱型構(gòu)造的上盤砂體中成藏，淺層發(fā)育的調(diào)整正斷層起到油氣再分配的作用。P油田為此種成藏模式的典型代表，其儲(chǔ)量規(guī)模小于具有“泥拱+正斷層”成藏模式的油田。

(2) “泥拱+正斷層”成藏模式。發(fā)育該類成藏模式的油田區(qū)不發(fā)育逆沖斷層，該類油田以斷至第2套塑性泥巖頂面附近的正斷層做為主要油氣運(yùn)移通道，油氣在泥拱型構(gòu)造的高部位砂體中成藏，淺層發(fā)育的調(diào)節(jié)正斷層起到油氣再分配的作用。A油田為此類成藏模式的典型代表，具有該種成藏模式的油田儲(chǔ)量規(guī)模最大。

(3) “泥拱+逆沖+正斷層”逆沖上盤成藏模式。以斷至滑脫面的逆沖斷層作為主要油氣運(yùn)移通道，油氣在泥拱為主的擠壓泥拱型構(gòu)造的上盤砂體中成藏，該類成藏模式的構(gòu)造成因與第1類成藏模式不同。E油田為此類成藏模式的典型代表，具有此類成藏模式的油田儲(chǔ)量規(guī)模同樣小于具有泥拱+正斷層”成藏模式的油田。

(4) “逆沖+泥拱+正斷層”逆沖下盤成藏模式。以斷至滑脫面的逆沖斷層作為油氣運(yùn)移通道，與第3種成藏模式相反，該成藏模式中，油氣在泥拱為主的擠壓泥拱型構(gòu)造的下盤砂體中成藏，淺層發(fā)育的調(diào)節(jié)正斷層起到油氣再分配的作用，以ES油田為代表。

(5) 逆沖上盤成藏模式。以斷至滑脫面的逆沖斷層作為油氣運(yùn)移通道，油氣在沖斷構(gòu)造的上盤砂體中成藏，該類成藏模式中，淺層不發(fā)育調(diào)節(jié)正斷層。Z油田為此類成藏模式的典型代表，該成藏模式的油田儲(chǔ)量規(guī)模較小。

上述建立的5種成藏模式對(duì)褶皺過渡帶有利目標(biāo)油氣成藏條件的研究具有重要作用，發(fā)育前4種成藏模式的有利目標(biāo)成藏條件較好，且可能具有較大的儲(chǔ)量規(guī)模。

5 結(jié) 論

(1) 褶皺過渡帶發(fā)育逆沖斷層、正斷層、撕裂斷層3種斷裂體系，深大逆沖斷層普遍斷至滑脫面。發(fā)育純泥拱型構(gòu)造、擠壓為主的擠壓泥拱型構(gòu)造、泥拱為主的擠壓泥拱型構(gòu)造和撕裂擠壓泥拱型構(gòu)造4種構(gòu)造樣式。

(2) 褶皺過渡帶發(fā)育以復(fù)合水道為骨架、以朵葉體為主體的“無根海底扇”沉積模式，主要發(fā)育水道和朵葉2種沉積微相。

(3) 預(yù)測(cè)褶皺過渡帶內(nèi)的優(yōu)質(zhì)海相烴源巖主要發(fā)育在第2套塑性泥巖地層當(dāng)中。

(4) 褶皺過渡帶內(nèi)的斷裂體系是油氣運(yùn)移的主要通道，油氣平面上均富集在構(gòu)造發(fā)育部位，垂向上主要富集在SQ13.8和SQ12.5，油氣縱向分布受控于淺層良好的儲(chǔ)蓋組合配置關(guān)系和淺層發(fā)育的大量調(diào)節(jié)斷層。

(5) 構(gòu)造是油氣成藏的主控因素，構(gòu)造的成因控制著油藏的規(guī)模，發(fā)育泥拱型構(gòu)造的油田儲(chǔ)量規(guī)模最大。

(6) 根據(jù)構(gòu)造成因不同，建立了“逆沖+泥拱+正斷層”逆沖上盤成藏、“泥拱+正斷層”成藏、“泥拱+逆沖+正斷層”逆沖上盤成藏、“逆沖+泥拱+正斷層”逆沖下盤成藏、“逆沖”逆沖上盤成藏5種油氣成藏模式。

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