南美奧連特盆地16區(qū)塊構(gòu)造沉積特征及石油地質(zhì)評價

任鳳樓,柳忠泉,王大華,張交東,劉汝強

(中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院,山東東營 257015）

南美奧連特盆地16區(qū)塊構(gòu)造沉積特征及石油地質(zhì)評價

任鳳樓,柳忠泉,王大華,張交東,劉汝強

(中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院,山東東營 257015）

以該盆地中心16區(qū)塊為例,分析了其構(gòu)造—沉積發(fā)育史及石油地質(zhì)要素。研究表明該區(qū)前白堊系為斷陷—裂陷盆地,白堊系為穩(wěn)定的被動大陸邊緣,新生界為前陸盆地。將主要目的層白堊系劃分析5個層序,主要是河流—受潮汐控制的河口灣、三角洲—大陸架沉積,海平面相對升降變化決定了沉積體系的時空演化進而決定生儲蓋配置。含油氣系統(tǒng)主力烴源巖為白堊系淺海相泥頁及灰?guī)r。產(chǎn)層為白堊系的河流相、海陸交替相和海相砂巖(NAPO組和HOLLIN組）,其中,HOLLIN組和M段為低位期底積層,分布廣泛,為主要側(cè)向運移輸導(dǎo)層。海陸交替相的潮汐水道砂—濱岸砂壩—障壁砂壩為主要儲層,斷層控制水道砂巖分布,來自斷層的烴類與厚層優(yōu)質(zhì)砂巖及淺海泥巖、泥灰?guī)r形成良好生儲蓋配置,斜坡帶走滑斷層和山前帶逆沖斷層為垂向輸導(dǎo)層。蓋層(亦為烴源巖層）為白堊系各旋回海侵期頁巖或(泥）灰?guī)r,穩(wěn)定,封蓋性好。晚白堊紀—漸新世(早安第斯期）為生排烴高峰期,中新世以后形成的圈閉不利于捕集油氣。

奧連特盆地;白堊系;層序;油氣

奧連特盆地是安第斯山前盆地系統(tǒng)中的一小部分,盆地發(fā)育在東部地盾和西部逆沖/褶皺帶之間,盆地的南面為秘魯馬拉尼翁盆地,北與哥倫比亞普圖馬約盆地相鄰,面積約10×104km2,油氣資源豐富,是厄瓜多爾主要產(chǎn)油區(qū)。

16區(qū)塊已經(jīng)逐步建成7個正在生產(chǎn)的油田:TIVACUNO、IRO、DAIMI、GINTA、BOGI-CAPIRON和DABO油田,另外還有兩個未開發(fā)油田:WATI和ZAPARO油田。地理位置及油田分布見圖1。

圖1 16區(qū)塊區(qū)域位置及油田分布Fig.1 Regional location&oilfield distribution map of block 16 in Oriente basin

1 構(gòu)造和沉積發(fā)育史分析

奧連特盆地為可以分為三個大的構(gòu)造層序,即前白堊系層序、白堊系層序、新生代層序(圖2、圖3）。前白堊系為裂離的大陸邊緣沉積,由于古太平洋板塊及其增生的法拉隆板塊、菲尼克斯板塊和南美、北美板塊的相互作用,形成幾個裂陷旋回,在地震剖面上,反射不清,不易識別。白堊系為不整合在前白堊系上的HOLLIN組和NAPO組被動大陸邊緣沉積,新生界為由于安第斯造山運動形成的前陸盆地磨拉石沉積蓋層?，F(xiàn)今盆地西陡東緩,西翼由于安第斯褶皺,發(fā)育強烈的背斜和斷裂,而東翼由于拉臘米運動的影響,構(gòu)造傾角平緩,一般不到2°。

1.1 前白堊系旋回

盆地基底為結(jié)晶變質(zhì)體及前古生代地層。古生代旋回自泥盆紀開始本區(qū)拉張,充填了泥盆系Pumbuiza組淺海相砂泥巖及碳酸鹽巖,該套地層埋深大,已變質(zhì),地震反射內(nèi)幕不清,經(jīng)歷石炭紀Dinantien期沉積間斷后,自石炭紀 Silesien期到二疊系的早期構(gòu)造回返,以擠壓作用為主,沉積了Macuma淺海相砂泥巖及碳酸鹽巖,發(fā)育少量烴源巖及儲層,二疊紀早期到三疊紀的中期是一巨大的不整合間斷。整個古生代安第斯地區(qū)的海水向東部地盾區(qū)侵入,經(jīng)加里東和海西運動,安第斯山區(qū)褶皺隆起和花崗巖體侵入,地層遭受變質(zhì),主要保留有奧陶系、泥盆系和石炭系。三疊紀晚期到侏羅紀早期(約200 Ma）為離散的大陸邊緣沉積,此時南美板塊、北美板塊和古太平洋板塊開始在結(jié)合部裂離,Tethyan裂谷開始發(fā)育,以東西向純拉張為主,充填了同裂谷期SANTIAGO組地層。其淺海相沉積以火山巖、碳酸鹽巖、砂泥巖、火山碎屑為主,該期還是烴源巖及儲層的主要發(fā)育期。在160Ma左右,古太平洋板塊分裂增生法拉隆和菲尼克斯板塊。在140 Ma左右,侏羅紀的晚Lias期、Dogger期和 Malm期,由于古太平洋板塊的法拉隆和菲尼克斯板塊向美洲大陸俯沖活動,該區(qū)是弧后擴張區(qū),沉積了CHAPIZA組大陸棚砂泥巖、碳酸鹽巖及巖漿巖和 YAUPI組、MISATLUALLI組火山碎屑巖。該期巖漿巖以鈣—堿性的深成巖和噴發(fā)巖為主,同時該期發(fā)育泥頁巖烴源巖和蓋層。

圖2 16區(qū)塊三大構(gòu)造層劃分及地震反射特征Fig.2 Three tectonic layers and seismic reflection on line NS-34-86

圖3 奧連特盆地16區(qū)塊地層層序及油氣要素綜合圖Fig.3 Stratigraphic column and oil-gas system of block 16 in Oriente basin

1.2 白堊紀旋回

在侏羅紀晚期的剝蝕夷平之后,白堊系為穩(wěn)定的大陸邊緣沉積,構(gòu)造活動微弱,此時該區(qū)東高西低,古地理格局如圖4所示。

白堊系是主要的目的層,有許多學(xué)者從不同角度對其構(gòu)造沉積狀況作過研究[1-3]。HOLLIN組和NAPO組厚500 m,為陸相到海相砂巖、頁巖和碳酸鹽巖,它們是厄瓜多爾的主要產(chǎn)油層。不整合沉積于前寒武系和侏羅系之上的HOLLIN組石英巖構(gòu)成了白堊系旋回的開始,砂巖為陸相到淺海相,呈楔狀從奧連特盆地西部開始向東減薄。整個白堊紀旋回地層分布穩(wěn)定連續(xù),為寬廣的大陸架及河口灣—濱岸沉積。白堊系地層層序見表1。

圖4 Albian-Campanian期古地理和板塊構(gòu)造格架Fig.4 The paleogeograghy and the plate tectonic framework of Albian-Campanian period

白堊紀旋回可分為5個次級旋回,主要由HOLLIN組、NAPO組和 TENA組底部砂巖組成,其中NAPO組有 T、U、M三個砂巖為主的巖性段組成。其沉積主要是河流—受潮汐控制的河口灣、三角洲—大陸架沉積,其沉積模式如圖5所示。

每一個旋回都是由低水位的河流相開始,由于相對海平面的上升逐漸出現(xiàn)河口灣一直到淺海相泥頁巖為主,旋回的末期為高位體系域的淺海相碳酸鹽巖,具有向上變淺的沉積特征,其中旋回4還產(chǎn)生了高位河口相的下M1砂巖體,如表1所示。河道和潮道的砂體結(jié)構(gòu)以疊積或近疊積為主,而潮下沙洲則以分離的砂體結(jié)構(gòu)為主,如圖6所示。

旋回1:自白堊紀的Aptian期到中Albian期的中期 ,主要由HOLLIN組和NAPO組的T段底部砂巖、頁巖和第三層碳酸鹽巖C灰?guī)r組成,本旋回終止于98 Ma,最大海泛期位于94.5 Ma,主要沉積體系自下而上為河流—河口濱岸—中遠陸架,代表一個海平面不斷上升的層序,如表1、圖5所示。

圖5 受控于海平面、潮汐能量和碎屑輸入(氣候）變化的相帶分布圖(動態(tài)岸線）Fig.5 Facies distribution(motive）controlled by sea level,tide energy,and clastic debris input(climate）change

旋回 2:98～94 Ma,自中 Albian期中段到Cenomanian期初,包括NAPO組 T段砂巖和 U段的第二層灰?guī)rB,沉積體系自下而上為河流—河口濱岸—中遠碳酸鹽巖、砂泥巖陸架,代表一個海平面不斷上升的層序,如表1、圖5所示。

圖6 主要儲層砂體結(jié)構(gòu)Fig.6 Main reservoir sandbody structure

旋回3:94～89.5 Ma,自Cenomanian期到早Turonian期中段,沉積了U段砂巖和第一層灰?guī)rA。U段分為上下兩段,中間夾以炭質(zhì)頁巖富含黃鐵礦,該夾層為洪泛平原沼澤相沉積。U下段,自下而上為河道—決口扇的疊合體,U上段,以潮下沙壩為主的砂泥巖沉積,頂部為富含海綠石的頁巖(圖7）為第四套主要蓋層。本旋回整體上自下而上為河流—河口濱岸—中遠陸架沉積體系,如表1、圖5所示。在頂部最大海泛面處,存在OAE(Oceanic Anoxic Event）面即早 Turonian期的大洋缺氧事件,中生代的海洋幾個幕相對缺氧,以致有機質(zhì)沉積物廣泛分布,其標志是沉積黑色富有機質(zhì)(1%～30%）層理發(fā)育的泥巖和頁巖,它們又被充氧良好的生物沉積層序分割。這些時期大洋和陸緣海的廣泛缺氧也從底棲的微體動物群和幾乎沒有大動物組合而得到證實[4],同時也很少或沒有底流存在。許多學(xué)者對此全球意義的事件進行了推測[5-7],并提出了各種假說,不管原因如何,該事件生成了大量優(yōu)質(zhì)的烴源巖卻是事實。

圖7 主要層段的沉積構(gòu)造特征Fig.7 Sedimentary structure characteristics of the main layers

旋回4:89.5～80 Ma,自下而上沉積了M段的M2砂巖、M2灰?guī)r、M1灰?guī)r、M1頁巖和 M1砂巖的下部。沉積環(huán)境為河口灣砂泥巖到中遠陸架缺氧灰?guī)r。該旋回整體上相對于其他旋回水體較深,以灰?guī)r頁巖為主,為第三套重要蓋層。如表1、圖 5、圖 7 所示。

旋回5:自80 Ma開始到 TENA組底,包括NAPO組 M1上段 M1a、M1c砂巖。M1a、M1c砂巖主要為河口灣沉積,有潮下壩、潮道、潮坪沉積微相和河道疊合體。如表1、圖5、圖7所示。

1.3 白堊紀后旋回

NAPO組之上為少部分上白堊系和新生界,包括 TENA組、TIYU YACU組和ORIECUALA組,主要為非海相碎屑巖。這些巖層由于古近紀早期安第斯逆沖活動幕使 TENA組不整合在NAPO組之上,見圖8。新近紀初安第斯造山主幕發(fā)生,科迪拉山脈隆升,新近系不整合于古近系之上。該旋回有石油地質(zhì)意義的是 TENA組底部砂巖在整個奧連特盆地都是儲層,由細—粗粒碎屑組成,厚達12 m,河流相沉積,包括河道、天然堤、決口扇、洪泛平原等。

圖8 奧連特盆地現(xiàn)今構(gòu)造剖面Fig.8 The tectonic profile of post-Cretaceous of Oriente basin

2 油氣成藏條件分析

三疊紀的裂谷發(fā)育期沉積了淺海相的砂泥巖頁巖和碳酸鹽巖,為好的烴源巖,其中的礫巖砂巖為儲層,侏羅紀陸棚相泥頁巖作為蓋層,該套地層目前沒有勘探,推測原因:(1）埋深大,構(gòu)造活動多,存在變質(zhì),侏羅紀大規(guī)?；鹕绞蛊溥^成熟;(2）白堊系沉積前擠壓隆升剝蝕使其油氣喪失;(3）地震反射不清,構(gòu)造不易落實。

白堊紀組合是該區(qū)的主要產(chǎn)層,在幾個旋回中最大海泛期形成的頁巖和生物灰?guī)r是主要的烴源巖和蓋層,而低水位體系域和海侵體系域的砂巖是主要的儲層,包括河道砂,潮汐砂壩,濱岸砂等,其中,HOLLIN組和M層為低位期底積層,具有較廣泛的分布。海陸交替相的潮汐水道砂—濱岸砂壩—障壁砂壩為主要儲層,斷層控制水道砂巖分布,來自斷層的烴類與厚層優(yōu)質(zhì)砂巖及淺海泥巖、泥灰?guī)r形成良好生儲蓋配置,HOLLIN組為主要側(cè)向運移輸導(dǎo)層,斜坡帶走滑斷層和山前帶逆沖斷層為垂向輸導(dǎo)層。蓋層為白堊系各旋回海侵期頁巖或(泥）灰?guī)r,穩(wěn)定,封蓋性好(圖9）。

白堊紀地層產(chǎn)狀平緩,一般不到2°,橫向分布廣泛,主要存在低幅度的背斜構(gòu)造,與油氣有關(guān)的構(gòu)造圈閉有三種類型:(1）晚白堊世早—中期在前白堊紀南北向高角度正斷層之上形成的同生級底披覆構(gòu)造,見于斷層下盤,正斷層向上終止于NAPO組最上段,不再延伸;(2）在坎佩尼期(K1）邊緣海消亡時,因擠壓運動,在斷層上升盤形成壓性背斜,這些斷層只切到 TENA組最上部,斷距小于100 m;(3）形成于中新世晚期—上新世之后的大規(guī)模逆斷層和逆掩斷裂作用,在前白堊紀南北向正斷層的基礎(chǔ)上,形成一系列向東傾斜的褶皺構(gòu)造,圈閉見于斷層上升盤,斷距超過1 000 m,一般延伸地表。油氣主要聚集在第一和第二類構(gòu)造中,晚白堊紀—漸新世(早安第斯期）為生排烴高峰期,中新世以后形成的圈閉不利于捕集油氣。除此之外,還同時存在許多河道,潮流相的巖性圈閉。

新生代之初,由于安第斯造山作用,盆地西部擠壓逆沖,形成了巨厚的磨拉石建造,油氣儲層主要是底部 TENA組的砂巖,油氣來源于下部的NAPO組烴源巖,TENA組及其上地層為蓋層,也是區(qū)域上第一套蓋層。

3 結(jié)論

圖9 16區(qū)塊的油氣要素組合Fig.9 Play of block 16

構(gòu)造演化上,該區(qū)劃分為前白堊系斷陷—裂陷盆地階段、白堊系穩(wěn)定的被動大陸邊緣階段、新生界前陸盆地階段,前白堊系不具備油氣成藏條件。主要目的層白堊系劃分為5個層序,主要是河流—受潮汐控制的河口灣、三角洲—大陸架沉積,海平面相對升降變化決定了沉積體系的時空配置進而決定生儲蓋配置。含油氣系統(tǒng)主力烴源巖為白堊系淺海相泥頁及灰?guī)r。主要產(chǎn)層為白堊系的河流相、海陸交替相和海相砂巖(NAPO組和HOLLIN組）,其中,HOLLIN組和M層為低位期底積層,具有較廣泛的分布。位于海陸交替相的潮汐水道砂—濱岸砂壩—障壁砂壩為主要儲層,斷層控制水道砂巖分布,來自斷層的烴類與厚層優(yōu)質(zhì)砂巖及淺海泥巖、泥灰?guī)r形成良好生儲蓋配置,HOLLIN組為主要側(cè)向運移輸導(dǎo)層,斜坡帶走滑斷層和山前帶逆沖,斷層為垂向輸導(dǎo)層。蓋層為白堊系各旋回海侵期頁巖或(泥）灰?guī)r,穩(wěn)定,封蓋性好。

本區(qū)主要存在低幅度的背斜構(gòu)造,與油氣有關(guān)的的構(gòu)造圈閉有三種類型,油氣主要聚集在第一和第二類構(gòu)造中,晚白堊紀—漸新世(早安第斯期）為生排烴高峰期,中新世以后形成的圈閉不利于捕集油氣。

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The tectonic-sedimentary character and petroleum geology of block 16 in Oriente basin

Ren Fenglou,Liu Zhongquan,Wang Dahua,Zhang Jiaodong,Liu Ruqiang
(Geological Scientif ic Research Institute,SINOPEC Shengli Oilf ield Company,Dongying257015）

Oriente basin of Ecuador is one of the most productive oilfield of the South America,Sub-Andean basins.At present Seven oilfield have been discovered in block 16.This article analyzed its tectonic and sedimentary history and it can be divided into three stages:pre-Cretaceous,Cretaceous and post-Cretaceous.Cretaceous include 5 sub-sequences and the main sedimentary facies are fluvio-deltaic(firth）and marine.Relative sea level eustasy controlled space-time change of sedimentary system and play.Neritic shale and limestone are the main source rocksof petroliferous systems and fluvio-deltaic and marine sandstones are the main productive formations.HOLLIN &M formations are main lateral migration paths,strike-slip fault and thrust fault are vertical migration paths.Hydrocarbon generation and migration peak occurred in Late Cretaceous-Oligocene.

Oriente basin;Cretaceous;source-rocks;reservoirs;sequences

TE121.3

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.01.001

1008-2336(2010）01-0001-07

2009-10-23;改回日期:2009-11-03

任鳳樓(1970—）,男,工程師,1994年畢業(yè)于中國海洋大學(xué)地質(zhì)系,現(xiàn)從事石油地質(zhì)勘探研究工作。E-mail:dzyrfl@slof.com。