盆地油气地势特性与布局探讨范文

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作者：庞正炼樊太亮何辉李积林唐山马腾单位：中国石油勘探开发研究院中国地质大学能源学院长庆油田分公司第三采油厂中国石油吉林油田公司乾安采油厂地质所

下奥陶统序列为海相地层，岩性主要为泥岩和砂岩；上志留统－下泥盆统形成于过渡相和浅海相环境，仍以泥岩和砂岩为主；中泥盆统－下石炭统的沉积环境复杂，包括海陆过渡相、海相及冰川相等多种相带，形成砂岩、泥岩和砾岩地层，该阶段有一期全球范围的海侵事件，在盆地中形成一套对应的富有机质海相页岩；上石炭统－下二叠统序列由风成相砂岩，冲积扇相砂岩，浅海相灰岩、膏岩以及湖相砂、泥岩组成。白垩系和古近系、新近系序列由白垩系冲积扇相砂岩和古近系、新近系冲积扇相、湖泊相砂、泥岩组成。除沉积地层外，还发育3套侵入岩，以岩床形式顺层展布在盆地的广阔地区。

石油地质特征

1烃源岩条件

盆地发育多套烃源岩层，主力烃源岩为泥盆系然迪亚图巴（Jandiatuba）组弗拉斯阶放射性海相页岩和然迪亚图巴组贾拉奎段（Jaraqui）页岩。有机质萃取物的C12馏分色谱分析和其他地球化学特征分析结果表明，在泥盆系然迪亚图巴组烃源岩构成的含油气系统中发现的油气占盆地已发现油气的99．8％。其中，弗拉斯阶放射性海相页岩为主要烃源岩，贾拉奎段烃源岩质量相对较差。弗拉斯阶放射性海相页岩形成于全球性海侵缺氧时期，最大厚度达50m。烃源岩分布于朱鲁尔坳陷和然迪亚图巴坳陷中心部位（图3）。两个地区烃源岩的w（TOC）值有所不同，朱鲁尔坳陷普遍为1％～3％，然迪亚图巴坳陷更高，坳陷中心最大值超过5％。这套烃源岩处于高－过成熟阶段，艾伦普坳陷和朱鲁尔坳陷的局部地区镜质体反射率Ro为1％～1．35％，其余区域Ro均高于1．35％（图3）。贾拉奎段页岩形成于冰川作用下的海退期，w（TOC）值比弗拉斯阶烃源岩小很多，普遍介于0．65％～1．45％间。热变指数和镜质体反射率（Ro＞1．35％）分析表明，这套烃源岩在乌鲁库（Urucu）地区和朱鲁尔地区也已处于过成熟阶段。

2储盖层特征

2．1储集层段

石炭系朱鲁尔组中赋存的天然气地质储量约200×109m3，规模居巴西第一，是巴西境内最有利的天然气储层，此外还包括11×106m3的石油地质储量，是盆地中最具勘探潜力的层段。朱鲁尔组形成于河流－三角洲环境，并伴有普遍的风成改造作用。层段底部形成于河流－三角洲环境，随后转变为萨布哈沉积和风成沉积。从萨布哈蒸发岩和沙丘的组合推断，当时的沉积环境炎热干燥。在这种环境下形成砂岩、泥岩、蒸发岩和白云岩。风成砂岩是这套储层最有利的储集层段，在盆地中心区域也较发育（图4）。另外，盆地中的泥盆系俄勒（Uere）组砂岩是盆地中另一套有利储集层段。这套储层形成于风暴作用占主导的陆架环境下，全盆均有发育，并被然迪亚图巴组烃源岩覆盖。

2．2储层特征

朱鲁尔组砂岩主要为长石砂岩和含长石砂岩。这套储层成岩作用复杂，导致强烈的储层非均质性。成岩作用主要包括胶结作用（胶结物包括赤铁矿、黏土膜以及黄铁矿），溶蚀作用，白云石化作用，重结晶作用，压实作用，钾长石、石英次生加大作用等。白云石为含量最高的成岩次生矿物，平均体积分数约7．5％，最高可达68％，多以微晶胶结物形式赋存。朱鲁尔组上部的风成砂岩平均孔隙度为22．5％，渗透率为100×10－3～320×10－3μm2；底部河流－三角洲相砂岩具有发育的次生溶蚀孔隙，孔隙度为9％～11％，渗透率为1×10－3～350×10－3μm2。

俄勒组砂岩成岩史也很复杂，共经历4个演化阶段：①海相早期成岩作用，以发育针状多孔溶蚀并形成菱铁矿或白云石为特征；②大气早期成岩作用，以长石非均质性溶蚀和高岭石沉淀为特征；③浅表中期成岩作用（埋深＜2600m），以压实和石英次生加大胶结为特征；④深部中期成岩作用（埋深＞2600m），以次生伊利石和进一步的硅质沉淀为特征。受成岩作用的影响，储层非均质性异常强烈，孔隙度为5％～28％，破坏性成岩作用主要为机械压实和胶结作用。

2．3封盖条件

萨利莫斯盆地中盖层为石炭系卡让利组（Car－auari）和朱鲁尔组的蒸发岩和页岩。朱鲁尔组沉积时期，盆地由滨岸相向浅海相过渡，在此过程中形成硬石膏夹层和砂屑灰岩、泥灰岩。在乌鲁库地区，这些蒸发岩和致密碳酸盐岩可作为局部盖层；卡让利组的局限台地相蒸发岩构成盆地的区域性盖层（图5）。

3成藏特征

3．1成藏期次

盆地中的烃源岩在三叠纪末基本结束生烃，生烃过程大致分为岩浆侵入前阶段和侵入后阶段；在烃类生成并聚集成藏后，发生构造运动，破坏古油气藏使油气发生再运移，并进入新的圈闭再次聚集。总体表现为“多阶段生烃，多期成藏”的特征（图6）。（1）生排烃第一阶段生排烃发生于晚二叠世－三叠纪。这一阶段尚未发生岩浆侵入，烃源岩的热演化主要受石炭纪地层沉降埋藏、放射性页岩中的元素衰变以及岩石圈热流的多重影响。盆地中泥盆系烃源岩的生烃门限在2250m左右，而晚二叠世－三叠纪期间烃源岩的埋深较浅，至三叠纪后期仍未超过2800m。

这一阶段干酪根转化率约为50％。从生烃时间看，这一阶段烃源岩进入生烃门限的持续时间约为40Ma。第二阶段生排烃发生于晚三叠世。随着晚三叠世－早侏罗世基性岩浆活动的广泛发生，辉绿岩的侵入强烈影响了盆地中烃类的形成、排驱和运聚。受三叠纪岩浆侵入的热影响，侵入岩岩床和岩墙为其周围的烃源岩生烃提供了热量。这一阶段烃源岩普遍进入高成熟－过成熟阶段，干酪根生烃率将近100％；并且，从晚三叠世开始至今，烃源岩的Ro始终大于0．6％，并处于成熟－过成熟阶段（图7）。从烃源岩进入生油窗的持续时间来分析，第二阶段生成的烃类数量应该大于第一阶段。（2）运移聚集第一期运移的油气进入烃源岩上部的泥盆系砂岩，再通过这些疏导层及断层运移进入圈闭中聚集起来。第一期油气成藏结束后，发生朱鲁尔构造运动，形成北东－南西向的褶皱和逆断层，并导致盆地抬升（图7），古油气藏被破坏（图8）。古油气藏中的烃类通过构造运动形成的断层面和疏导层进行第二期运移，部分烃类进入该构造运动形成的新构造圈闭中重新聚集成藏（图8）。泥盆系－石炭系中的渗透性输导层和逆断层为第二期油气的运移提供了通道，与北东－南西向高角度逆断层伴生的背斜为油气的重新成藏提供了聚集场所。

3．2成藏主控因素

目前的研究表明，盆地中的油气成藏主要受岩浆侵入以及主排烃期之后发生的构造运动控制。岩浆侵入产生的异常热量提高了烃源岩的生烃效率，并使盆地中的烃源岩普遍进入高－过成熟阶段；后期构造运动控制了油气的最终分布。

（1）岩浆侵入岩浆活动是盆地形成与演化过程中常见的一种地质过程。三叠纪－侏罗纪，萨利莫斯盆地发生大规模的岩浆侵入事件，岩浆往往顺层流动，形成规模巨大的岩床（图2）。而大规模的岩浆活动往往意味着地温梯度的升高，我国塔里木盆地二叠系也存在类似现象。这导致盆地的地层压力和温度普遍发生显著变化，极大地提高了盆地中烃源岩的生、排烃速率，并使盆地中烃源岩的热演化史分为2个截然的阶段。岩浆侵入之前，盆地地温梯度较低，而烃源岩的埋深普遍较浅，烃源岩生烃效率相对低（干酪根转化率约为50％）。辉绿岩岩浆侵入之后，侵入古生界中的辉绿岩岩墙和岩床提高了盆地的地温梯度，降低了生烃门限所需的深度，使烃源岩在较浅的埋深即可进入成熟甚至过成熟阶段，对烃源岩偏浅的埋深起到了很好的补偿。在烃源岩受热大量生烃的同时，前期已生成并聚集成藏的液态烃也受热发生裂解形成分子链更小的天然气或凝析油。这也与盆地中以天然气聚集为主的特征相符。此外，岩浆侵入活动还能导致砂岩的改造作用，如侵入岩胀裂从而导致已固结砂岩的脆性破裂和未固结砂岩的压溶作用，热流体促进或参与砂岩中矿物间的反应等。在该盆地中，俄勒组砂岩储层最后一个成岩演化阶段中次生伊利石和硅质沉淀的形成就可能与三叠纪岩浆热对流作用有关。

（2）构造运动在盆地主生排烃期之后，主要的构造运动为朱鲁尔构造运动（图5，6）。该构造运动为一期反转构造，将前期伸展构造按顺时针方向扭转改造甚至倒转。剪切作用广泛发育，表现为走滑和转换挤压型剪切，形成北东－南西向走滑断层和倾斜滑动断层，倾角从中等角度到高角度均有，部分断层具有花状构造（图1）。构造运动发生于岩浆侵入之后，活动时烃类已基本排驱出烃源岩并聚集成藏，因此构造运动对古油气藏起破坏作用。古油气藏中的烃类通过疏导层和构造运动形成的断层面进行再运移，部分烃类进入该构造运动所形成的北东－南西向新构造圈闭中重新聚集成藏。对朱鲁尔组储层中次生伊利石进行K－Ar测年，测得烃类充注进入储层的时间大约为205Ma到（150±23）Ma以前，即朱鲁尔构造运动活动期。目前盆地中已发现的有效圈闭也以朱鲁尔构造所形成的构造圈闭为主。由此可见，朱鲁尔构造运动具有两方面的作用：一方面，构造运动破坏古油气藏，使油气发生再运移；另一方面，该构造运动为逸散了的油气提供重新聚集成藏的圈闭。在这两方面的共同作用下，盆内现今油气分布受朱鲁尔构造运动的强烈控制。

油气分布规律

从已发现油气田的分布规律可以看出，断裂带直接控制了盆地中油气的分布（图9）。朱鲁尔构造运动产生大量高角度断层，这些断层往往切入基底（图2）。这类断层在油气运移过程中常可充当优势通道。因此，在该构造运动之前形成的各个层位的油气聚集都有可能受断层的影响而被破坏，逸散的油气沿断裂发生再运移，当遇到圈闭后再次聚集。此次构造运动在产生断裂的同时，在断层周围也会形成一些背斜，目前已发现的油气藏主要就是这类与断层伴生的背斜型油气藏。从烃源岩展布特征和油气田分布的关系看，已发现的油气田还呈现出受烃源岩控制的特征，已发现的油气田基本都分布在烃源岩发育区（图9）。此外，热演化程度控制了产油、产气区的分布。由于烃源岩在岩浆活动的影响下进入高－过成熟阶段，因此盆地以产气为主，目前已发现的18个油、气田中，有15个气田，3个油气田。多数气田分布在烃源岩Ro＞1．35％的区域，油气田均位于Ro为1．0％～1．35％的狭小区域（图9）。

有利勘探领域

目前已发现的油、气田分布在朱鲁尔坳陷的有限地区内。在该坳陷中还有大片烃源岩条件好并有断裂发育的区域未获得油气突破，是下一步油气勘探的有利区域（图9）。对于盆地的然迪亚图巴坳陷，其面积虽比朱鲁尔坳陷小，但从烃源岩展布特征看，2个坳陷的烃源岩面积相差不大，且该坳陷的烃源岩质量明显更好，w（TOC）值高于朱鲁尔坳陷。在成熟度方面，然迪亚图巴坳陷的Ro大于1．35％，烃源岩具备生烃能力。同时，该坳陷优质烃源岩的展布与断裂耦合良好，揭示了良好的勘探潜力，在断裂带周围找到气田的可能性较大。但该坳陷区的地表为亚马孙雨林所覆盖，严格的环保法规和恶劣的地表作业条件是该区域油气勘探开发的最大障碍，这也是该坳陷区目前尚未建成油气田的重要原因。

结论

（1）萨利莫斯盆地石油地质条件优越，主力烃源岩泥盆系然迪亚图巴组页岩和储集性能良好的石炭系朱鲁尔组砂岩、泥盆系俄勒组砂岩以及石炭系致密盖层构成良好的生储盖组合。

（2）盆地中油气成藏表现出“多阶段生烃，多期成藏”的特征，受岩浆侵入和构造运动两方面的影响。烃源岩生排烃分为岩浆侵入前和岩浆侵入后两个阶段；构造运动的发生一方面破坏了古油气藏，使烃类发生再运移，另一方面为逸散了的油气提供重新聚集成藏的圈闭，导致多期成藏。

（3）盆地中油气的分布主要受烃源岩和构造断裂两方面控制，油气主要分布在烃源岩发育区的断裂带周围，由此揭示烃源岩发育区与断裂带展布区耦合的地区是盆地潜在的勘探领域。