徐思煌,鄭 丹,朱光輝,楊松嶺,李 超,楊傳超
(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北武漢 430074;2.中海油研究總院海外評價(jià)中心,北京 100027)
東南亞地區(qū)是世界重要油氣產(chǎn)區(qū)之一[1-2]。緬甸南部海域的安達(dá)曼盆地被認(rèn)為是未來重要油氣勘探區(qū)域[3],已經(jīng)成為中國石油公司的海外勘探區(qū)塊,因此備受國內(nèi)學(xué)者的關(guān)注[4-5]。從20世紀(jì)80年代以來,該海域先后發(fā)現(xiàn)Yadana、Yetagun、SPH等大型天然氣田,天然氣成因類型主要為熱成因氣[2],也包括淺層的生物成因氣[5],顯示出良好的勘探前景。但由于該區(qū)在構(gòu)造上位于印度板塊與歐亞板塊、緬甸微地塊的匯聚處,受印度板塊的多期俯沖影響[6],所以晚白堊世以來,該地區(qū)先后經(jīng)歷了被動陸緣、過渡型陸緣、主動陸緣的演化階段,沉積盆地屬性與油氣成藏條件都極為復(fù)雜。此外,該地區(qū)面積大,鉆井少,勘探程度較低,而且目前對天然氣成藏特征與分布規(guī)律的認(rèn)識仍不夠深入。鑒于此,筆者在分析區(qū)域構(gòu)造背景的基礎(chǔ)上,探討安達(dá)曼?;『筵晗萏烊粴獬刹匾?,總結(jié)其主控因素,建立成藏模式,以期為該區(qū)的油氣勘探提供更充分的地質(zhì)依據(jù)。
緬甸海域及鄰區(qū)板塊構(gòu)造演化經(jīng)歷了3個(gè)不同階段[6-7]:①晚白堊世—古新世為板塊初始接觸階段。印度板塊開始向北東向漂移,并與歐亞板塊從未接觸到開始“軟”接觸、碰撞和俯沖。古新世時(shí),板塊間碰撞加強(qiáng),但火山島弧并未隆起,西緬地塊仍為一體的被動陸緣或過渡性陸緣。②始新世—漸新世為板塊碰撞、弧前與弧后盆地發(fā)育的雛形階段。始新世時(shí),板塊間硬碰撞,火山活動開始變得強(qiáng)烈起來,火山弧微隆起,將原來的中緬盆地一分為二,弧前、弧后盆地的雛形開始形成,但南部海域仍然為過渡性陸緣。③中新世至現(xiàn)今則為弧前、弧后盆地發(fā)育成型并改造的階段。中新世時(shí),隨著印度板塊向西緬甸微板塊俯沖以及火山弧隆起的繼續(xù),弧前、弧后盆地基本成型并逐漸穩(wěn)定,形成現(xiàn)今的(海)溝-(火山島)?。瑁ǖ兀?gòu)造體系,屬于主動陸緣;上、更新世開始,遭受一系列擠壓走滑以及拉分改造。
這種主動陸緣的(海)溝-(火山島)弧-盆(地)構(gòu)造體系,在平面上體現(xiàn)為自西向東依次發(fā)育增生楔構(gòu)造帶、弧前盆地構(gòu)造帶、火山島弧構(gòu)造帶和弧后盆地構(gòu)造帶等4個(gè)構(gòu)造單元(圖1),相應(yīng)的構(gòu)造單元內(nèi)分別發(fā)育不同屬性的盆地,即增生楔斜坡盆地、弧前盆地、火山島弧盆地和弧后盆地。其中,整體呈南北向帶狀分布的弧前盆地自北向南依次再分為欽敦坳陷、沙林坳陷、皮亞—伊洛瓦底坳陷與安達(dá)曼?;∏佰晗?。而北窄南寬的弧后盆地自北至南依次再分為睡寶坳陷、勃固坳陷、安達(dá)曼?;『筵晗菖c丹老坳陷。
研究區(qū)安達(dá)曼?;『筵晗荼逼瘃R達(dá)班灣,東南至丹老海脊,東部經(jīng)丹老階地過渡到中緬馬蘇地塊,西以島弧隆起帶為界(圖1),面積約600 000km2。受印度板塊多期斜向俯沖的影響,安達(dá)曼?;『筵晗萏幱谟倚呋瑧?yīng)力場中,是一具有張扭性質(zhì)的大陸邊緣坳陷。以Mergui斷裂、東Sagaing斷裂、西Sagaing斷裂和坳陷基底性質(zhì)為依據(jù),該弧后坳陷可進(jìn)一步劃分為東部斜坡帶、中央凹陷帶和西部斜坡帶3個(gè)次一級構(gòu)造單元(圖1)。安達(dá)曼?,F(xiàn)有油氣勘探主要集中于北部相對淺水區(qū)的火山島弧帶與弧后坳陷區(qū),已發(fā)現(xiàn)Yadana、Yetagun、SPH及3CA等4個(gè)大中型氣田,以及SPT-2、SPT-3、M7-2及4BA-1等多個(gè)含氣構(gòu)造(圖1)。其中,弧后坳陷中央的SPH氣田(SPH-1井)以及SPT-1、SPT-2、SPT-3井的含氣構(gòu)造的氣源來自于上新統(tǒng)生成的生物成因氣[5],而火山島弧帶上的Yadana與3CA氣田、4BA-1含氣構(gòu)造以及東部斜坡上的Yetagun凝析氣田的天然氣被證明屬于熱成因天然氣[2]。
為方便起見,筆者將火山島弧帶和安達(dá)曼弧后坳陷的西部斜坡帶合并為統(tǒng)一的油氣生成-運(yùn)移-聚集成藏(生-運(yùn)-聚)單元進(jìn)行討論(圖1)。
圖1 緬甸安達(dá)曼?;『筵晗輼?gòu)造位置及構(gòu)造單元劃分Fig.1 Tectonic location and division of Back-arc Depression in Andaman Sea,Burma
安達(dá)曼?;『筵晗莅l(fā)育漸新統(tǒng)—下中新統(tǒng)、中中新統(tǒng)和上新統(tǒng)3套有利的泥質(zhì)烴源巖[4]。
(1)漸新統(tǒng)—下中新統(tǒng)烴源巖:其主要分布在中央凹陷帶,為半深?!詈O嗄鄮r,干酪根類型以Ⅱ型為主,含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))高,處于成熟—高成熟階段,推測其生烴能力較好;此外,坳陷東、西兩側(cè)局部地區(qū)也發(fā)育該套烴源巖,為湖沼相含煤泥巖,其總有機(jī)碳含量(TOC)為1%~6%(平均1.2%),干酪根以Ⅲ型為主,由于埋藏淺,其鏡質(zhì)體反射率(Ro)約0.6%,生成天然氣和輕質(zhì)油。
(2)中中新統(tǒng)烴源巖:其在安達(dá)曼?;『筵晗莘植驾^廣,其中以中央凹陷帶厚度最大。沉積環(huán)境為淺?!肷詈O啵銽OC值為0.75%~2.0%(平均1.15%),熱解氫指數(shù)為(200~300)×10-3,干酪根類型為Ⅱ2-Ⅲ型,Ro為0.6%~1.0%,處于生油和凝析氣階段。坳陷東部斜坡帶中中新統(tǒng)厚層泥巖TOC值約1%,熱解氫指數(shù)最高達(dá)400×10-3,但由于埋深淺,處于未成熟至低成熟階段,生烴能力較差。
(3)上新統(tǒng)烴源巖:其主要分布在中央凹陷帶,地層厚度大,但埋深一般較淺[5]。其為快速堆積的淺海-三角洲交互相沉積(沉積速率大于750m/Ma[5]),砂泥巖互層,上新統(tǒng)烴源巖有機(jī)質(zhì)含量低—中等,TOC值為0.34%~1.69%(平均0.68%),生烴潛量為(0.05~4.53)×10-3(平均0.76×10-3),干酪根類型為Ⅱ2-Ⅲ型,成熟度較低,但其較快的沉積速度為該地區(qū)生物氣的形成提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)[8]。但在坳陷中央局部埋深較大地區(qū)上新統(tǒng)底部的烴源巖也可達(dá)到成熟(圖1)。
安達(dá)曼?;『筵晗莨泊嬖谥行陆y(tǒng)—漸新統(tǒng)和上新統(tǒng)2套有效儲蓋組合。
(1)中新統(tǒng)—漸新統(tǒng)砂巖或藻灰?guī)r與中新統(tǒng)區(qū)域泥巖構(gòu)成的深層儲蓋組合:其為一套區(qū)域性的儲蓋組合,在中央凹陷帶埋藏較深,東部斜坡帶、西部斜坡及島弧帶上相對較淺,中新統(tǒng)和漸新統(tǒng)成熟烴源巖為其提供熱成因氣的氣源。如位于島弧帶上的Yadana氣田,其儲集層為下中新統(tǒng)—漸新統(tǒng)礁相和陸棚相藻灰?guī)r[2-4],有效厚度為76.2m,孔隙度約為27%,儲集物性好;蓋層為上中新統(tǒng)的一套淺海相泥頁巖,厚度可達(dá)200m,封蓋效果好。位于東部斜坡帶上的Yetagun凝析氣田,主力儲層為下中新統(tǒng)淺海-潮坪相碎屑巖沉積;蓋層為中中新統(tǒng)深海相泥巖,厚度大,封蓋條件較好。
(2)上新統(tǒng)砂巖與其上部泥巖構(gòu)成的淺層儲蓋組合:其主要分布在中央凹陷帶,深度一般小于2 000m,天然氣來自上新統(tǒng)本身的生物氣源巖。如SPH-1井生物氣藏,其儲集層為上新統(tǒng)砂巖,深度為1 473.5~1 495.3m,為三角洲相沉積環(huán)境,孔隙度為20%~30%,儲集條件較好;其蓋層為上新統(tǒng)三角洲相砂泥互層中的泥巖(圖1)。
安達(dá)曼?;『筵晗葑酝戆讏资佬纬梢詠碚w上經(jīng)歷繼承性張扭改造作用[2,9-11],尤其是第四紀(jì)以來,其斷裂十分發(fā)育,導(dǎo)致原有圈閉遭到破壞,在中央凹陷帶形成了大量閉合面積小且閉合幅度低的斷鼻、斷壘和斷塊等圈閉,圈閉條件較差;而在東部斜坡帶、西部斜坡及島弧帶,由于受到的改造作用程度相對較弱,以古隆起背景下的背斜、斷背斜圈閉以及特殊沉積相帶形成的巖性圈閉為主,圈閉條件仍較為有利。如Yetagun凝析氣田下中新統(tǒng)發(fā)育古隆起背景下的斷背斜、斷鼻圈閉,斷距大于200m,橫向上與中中新統(tǒng)泥巖對接,圈閉條件優(yōu)越。Yadana氣田下中新統(tǒng)發(fā)育了一套淺海相沉積環(huán)境的碳酸鹽巖生物礁體,該氣田以背斜及斷背斜圈閉、礁體巖性圈閉為主,圈閉容積大,有利于油氣聚集成藏。
安達(dá)曼?;『筵晗轃N源巖主要位于坳陷中心。在中央凹陷帶,第四紀(jì)改造運(yùn)動使該區(qū)發(fā)育大量張性斷層,有利于天然氣垂向運(yùn)移至淺部聚集成藏[12],如SPH氣田。另外,坳陷內(nèi)發(fā)育多套區(qū)域性砂體,坳陷中心深層天然氣通過斷層和砂體以垂向和橫向交互進(jìn)行的方式進(jìn)行遠(yuǎn)距離運(yùn)移;因此,斷裂與連通性較好的砂體構(gòu)成了有利的輸導(dǎo)體系[13],有利于天然氣在東部斜坡帶、西部斜坡及島弧帶聚集成藏,如Yetagun凝析氣田、Yadana氣田。
烴源巖熱演化史研究表明,安達(dá)曼海弧后坳陷漸新統(tǒng)烴源巖生排烴的高峰期為中中新世,下中新統(tǒng)—中中新統(tǒng)烴源巖生排烴高峰為晚中新世,上新統(tǒng)烴源巖現(xiàn)今尚未達(dá)到生油高峰期,但可提供生物成因氣[14]。由于晚期構(gòu)造改造作用的差異,中央凹陷帶的圈閉多定型于第四紀(jì)以來,與漸新統(tǒng)和中新統(tǒng)烴源巖的生排烴史匹配關(guān)系較差,但與上新統(tǒng)烴源巖演化匹配條件好,有利于生物成因氣的聚集成藏(圖2)。而在東部斜坡帶、西部斜坡及島弧帶,圈閉多具繼承性特點(diǎn),多形成于中新世,在第四紀(jì)僅受到較弱程度的斷層改造,圈閉的有效性與深層主力烴源巖生排烴史匹配關(guān)系較好(圖2)。
圖2 安達(dá)曼?;『筵晗萏烊粴獬刹厥录﨔ig.2 Gas accumulation events in Back-arc Depression of Andaman Sea
在諸多的成藏要素中,安達(dá)曼?;『筵晗莸奶烊粴饩奂軣N源巖、圈閉和輸導(dǎo)條件的制約更明顯。
研究區(qū)上新統(tǒng)烴源巖埋藏較淺,成熟度較低,大多尚未達(dá)到生烴門限,以形成生物氣為主[4-5]。受此影響,在淺部圈閉發(fā)育區(qū)聚集形成生物氣藏,如SPH氣田。中央凹陷帶中新統(tǒng)和漸新統(tǒng)烴源巖已達(dá)生烴門限,以產(chǎn)熱解氣和凝析氣為主,油氣在坳陷深層或運(yùn)移至東部斜坡帶、西部斜坡及島弧帶上聚集而形成熱解氣藏或凝析氣藏,如Yetagun凝析氣田和Yadana氣田。此外,深層的熱解氣還可以通過斷層運(yùn)移至淺部,與生物氣混合而形成混源氣藏。
特殊構(gòu)造帶和特殊沉積相帶通過制約圈閉的容積而控制氣藏的規(guī)模。受基底古隆起或島弧隆起的影響,安達(dá)曼?;『筵晗輺|部斜坡帶、西部斜坡及島弧帶披覆構(gòu)造發(fā)育,圈閉類型以背斜、斷背斜為主,閉合面積大、閉合幅度高,直接促使了大型氣藏的形成。安達(dá)曼?;『筵晗莸闹醒氚枷輲嗔褬?gòu)造比較發(fā)育,尤其是Sagaing斷裂和Mergui斷裂之間,張扭性斷裂密集發(fā)育,斷塊破碎,圈閉形成條件較差;而在Sagaing斷裂西部靠近島弧帶一側(cè),斷裂相對稀疏,閉合面積和閉合幅度明顯增大,且斷層兩側(cè)砂泥巖對接,橫向封閉性好,有利于較大型圈閉的發(fā)育。
另外,坳陷西部斜坡及島弧帶局部地區(qū)處于特殊沉積相帶,中新統(tǒng)生物礁體較為發(fā)育[2],能形成較高孔滲的優(yōu)質(zhì)儲集體[15-16],與上方和周圍非滲透性巖層組合形成容積較大的巖性圈閉,是Yadana這類大型氣田形成的最有利因素。
輸導(dǎo)體系是連接源巖和圈閉的橋梁,也是油氣成藏靜態(tài)要素和動態(tài)過程的統(tǒng)一體。輸導(dǎo)體系一般由斷層或裂縫、砂體以及不整合面組成,可分為單因素、多因素復(fù)合輸導(dǎo)體系等多種類型[17-18]。就安達(dá)曼海弧后坳陷天然氣成藏而言,起控制作用的輸導(dǎo)體系包括斷層、砂體以及砂體-斷層組合3種類型,其中斷層輸導(dǎo)起核心作用。一方面,單一高角度斷層直接勾通烴源巖與主要儲集層,起垂向輸導(dǎo)作用,促使中央凹陷帶內(nèi)自深層到淺層皆有氣藏分布;另一方面,多條斷層與砂層組合形成階梯式的復(fù)合輸導(dǎo)體系,有利于油氣的側(cè)向運(yùn)移[19],從而使坳陷東部斜坡帶、西部斜坡及島弧帶的圈閉得以聚集來自中央凹陷帶深層的天然氣,形成大氣田。
油氣成藏模式的建立是對沉積盆地石油及天然氣生-運(yùn)-聚全過程的模式化總結(jié)。其建立的主要依據(jù)有生儲特征、油氣成因、圈閉類型、輸導(dǎo)體系等成藏要素。綜合安達(dá)曼海弧后坳陷上述成藏條件及主控因素,按照“油氣成因+運(yùn)移方式+圈閉類型”的命名原則,建立了2種典型的成藏模式,即:生物氣或混源氣垂向運(yùn)移斷塊圈閉成藏模式、熱解氣側(cè)向運(yùn)移斷背斜-巖性圈閉成藏模式(圖3),以總結(jié)該區(qū)油氣“從源巖到圈閉”的成藏規(guī)律。
圖3 安達(dá)曼海弧后坳陷天然氣成藏模式Fig.3 Gas accumulation models in Back-arc Depression of Andaman Sea
該成藏模式的主要特點(diǎn)為:①氣源主要為淺部上新統(tǒng)生成的生物成因氣,少部分為深部熱成因氣與生物氣的混源氣;②運(yùn)移方式為沿高角度斷層較短距離的垂向運(yùn)移;③圈閉類型以斷塊、斷壘、斷背斜為主;④該模式主要適用于中央凹陷帶的氣藏,氣藏規(guī)模一般較小,分布層位較淺。
該成藏模式的主要特點(diǎn)為:①熱解氣主要來自于中央凹陷帶生油窗范圍內(nèi)中新統(tǒng)和漸新統(tǒng)成熟烴源巖;②主要運(yùn)移通道為斷層和砂體構(gòu)成的復(fù)合輸導(dǎo)體系,運(yùn)移方向整體上以側(cè)向?yàn)橹?,運(yùn)移距離較遠(yuǎn);③東部斜坡帶的圈閉類型以基底古隆起背景下的斷背斜、背斜和斷塊為主,西部斜坡及島弧帶隆起除此之外還包括礁灰?guī)r體構(gòu)成的巖性圈閉,閉合面積和幅度均較大;④該模式主要適合于東部斜坡帶、西部斜坡及島弧帶的油氣藏,油氣藏規(guī)模較大,分布層位較深。
(1)安達(dá)曼海弧后坳陷天然氣聚集成藏受多種地質(zhì)條件控制。其中,烴源巖特征控制氣藏類型,特殊構(gòu)造帶和沉積相帶控制圈閉規(guī)模和優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育,垂向和側(cè)向的輸導(dǎo)條件控制天然氣運(yùn)移及聚集成藏方式。
(2)中央凹陷帶淺層以及東部斜坡帶、西坡斜坡和島弧帶的成藏模式不同:前者為生物氣或混源氣垂向運(yùn)移斷塊圈閉成藏模式;后者為熱解氣側(cè)向運(yùn)移斷背斜-巖性圈閉成藏模式。
(3)東部斜坡帶、西部斜坡及島弧帶油氣成藏綜合地質(zhì)條件較為有利。繼承性隆起之上的大型斷背斜和碳酸鹽巖礁體應(yīng)作為今后的主要勘探目標(biāo)。
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