阿爾及利亞三疊盆地油氣差異成藏的控制因素分析

趙紅巖，胡孝林，于水

劉瓊，郝立業(yè)，陳全紅 （中海油研究總院，北京100027）

1 概 況

三疊盆地位于阿爾及利亞東北部，該盆地是在撒哈拉地臺前寒武系結(jié)晶基底上發(fā)育的古生界克拉通盆地與中生界坳陷盆地的疊合盆地。主要包括了哈西邁薩伍德隆起、古德米斯次盆、韋德邁阿次盆、蒂爾赫姆特隆起，陶高特隆起和達(dá)馬哈隆起共6個構(gòu)造單元 （圖1）。三疊盆地油氣資源富集，阿爾及利亞國內(nèi)的大型油氣田都集中分布在盆地內(nèi)，油氣資源累計占到該國的76%左右，因此分析三疊盆地油氣成藏條件與成藏主控因素對指導(dǎo)中國石油公司在該區(qū)油氣勘探具有重要意義。

圖1 阿爾及利亞三疊盆地油氣田分布與構(gòu)造帶疊合圖

2 構(gòu)造演化與沉積充填

盆地的形成經(jīng)歷了多期構(gòu)造演化，其中對盆地構(gòu)造格局的形成及對油氣成藏影響較大的主要包括加里東構(gòu)造運(yùn)動、海西構(gòu)造運(yùn)動、三疊紀(jì)－早白堊世拉張運(yùn)動和新近系的奧地利、阿爾卑斯造山運(yùn)動 （圖2）。

圖2 三疊盆地綜合柱狀圖

1）加里東構(gòu)造運(yùn)動引起南部霍加爾地塊隆升，EW向擠壓沿基底薄弱帶形成盆地內(nèi)近SN向構(gòu)造。

2）海西構(gòu)造運(yùn)動使得阿爾及利亞發(fā)生區(qū)域性抬升，古生代地層遭受強(qiáng)烈剝蝕，盆地二疊系地層普遍缺失，局部隆起區(qū)剝蝕至寒武系地層，形成了現(xiàn)今殘余的古生代克拉通盆地，其中在哈西邁薩伍德隆起中部剝蝕量最大［1～3］，剝蝕厚度超過2500m。海西構(gòu)造運(yùn)動是對盆地構(gòu)造格局改造強(qiáng)度最大的一次構(gòu)造運(yùn)動，海西期形成撒哈拉地臺區(qū)盆地EW西向隆坳相間的構(gòu)造格局，形成了現(xiàn)今盆地的雛形，構(gòu)造走向主要為NE－SW向。海西構(gòu)造運(yùn)動與盆地的油氣成藏密切相關(guān)，對烴源巖的有效分布、中－古生代儲層分布、油氣運(yùn)移等成藏條件都有比較大的影響。

3）三疊紀(jì)－早白堊世拉張運(yùn)動，新特提斯洋開啟，盆地進(jìn)入大規(guī)模的拉張伸展階段。早三疊世主要以河流－三角洲沉積環(huán)境為主，發(fā)育盆地內(nèi)最重要的TAGI組砂巖儲層，期間由于古地中海由北向南侵入，形成局限海盆，沉積了很厚的蒸發(fā)巖，是區(qū)域油氣成藏的有效蓋層。

4）新近紀(jì)造山運(yùn)動，即后期的奧地利、阿爾卑斯造山運(yùn)動，對三疊盆地的構(gòu)造格局影響作用較小，主要影響了圈閉發(fā)育類型與圈閉的定型時間，在盆地內(nèi)發(fā)育大量低幅度構(gòu)造圈閉。

三疊盆地以海西不整合面為界主要發(fā)育2大沉積旋回［3］。第1旋回為古生界克拉通盆地沉積旋回，主要發(fā)育在前寒武系結(jié)晶基底之上的古生代地臺沉積，至海西運(yùn)動結(jié)束，由寒武系、奧陶系、志留系和下泥盆統(tǒng)地層組成。強(qiáng)烈的海西期造山運(yùn)動，使得石炭系、二疊系地層在三疊盆地內(nèi)普遍缺失。第2旋回為中新生界坳陷盆地沉積旋回，主要為中生代陸相夾海相沉積，大部分區(qū)域沉積物厚度在4000～5000m左右。

3 油氣成藏條件

3．1 烴源條件

三疊盆地主力烴源巖是下志留統(tǒng)Tanezzuft組油頁巖，并且北非古生界80%～90%的油氣都是來這套油頁巖，也是阿拉伯半島、亞馬遜與俄羅斯地臺等富油氣聚集區(qū)的重要烴源巖［4，5］，聚集的油氣占世界油氣儲量的9%。這套烴源巖是在晚奧陶世末冰期后大規(guī)模海侵時沉積的黑色筆石頁巖，有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常1%～11%，部分高達(dá)17%，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ、Ⅱ型干酪根為主，其生烴潛力大，氫指數(shù)平均值為達(dá)600mg／g，是一套世界級優(yōu)質(zhì)的烴源巖。研究表明烴源巖從早白堊世晚期至新近紀(jì)開始進(jìn)入大規(guī)模的成熟排烴階段。

這套烴源巖特征清楚，容易識別，巖心觀察上主要為黑色紋層狀泥巖，易碎且染手，層面見黃鐵礦、筆石化石與雙殼類化石。電測曲線特征上表現(xiàn)為 “高自然伽馬、高電阻率、低聲波時差”的特點(diǎn)，其自然伽馬測井曲線值通常大于200API，高值段對應(yīng)的有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)也較大，一般大于6%。在鉆井、錄井過程中具有較高的氣測異常值。

3．2 儲層條件

三疊盆地的勘探證實(shí)主要發(fā)育3套重要儲層，分別為三疊系、奧陶系和寒武系砂巖儲層。三疊系TAGI組在盆地內(nèi)主要為辮狀河砂巖沉積，除在哈西邁薩伍德隆起區(qū)缺失外，盆地內(nèi)均有分布，在隆起的東南與西北方向其砂體的厚度呈增大的變化趨勢，最厚可達(dá)100m左右。TAGI組儲層主要為石英砂巖，石英含量高，平均可達(dá)97%。砂巖受沉積環(huán)境、成巖作用的影響，儲層物性差異較大?？紫抖纫话阍?%～20%之間，平均為8%；但滲透率變化較大，從0．01～530．3mD均有分布［6，7］。因此，TAGI組儲層在三疊盆地分布相對較穩(wěn)定，儲層物性的差異是影響儲層有效性的一個關(guān)鍵因素。

奧陶系濱淺海及河流－冰川砂巖與寒武系河流相砂巖儲層整體上物性較差，孔隙度只有6%～9%，滲透率平均不超過25mD，很難成為有效儲層。只有在盆地內(nèi)古隆起處經(jīng)過多期構(gòu)造運(yùn)動改造，特別是海西構(gòu)造運(yùn)動，經(jīng)歷了長達(dá)100Ma以上的剝蝕、風(fēng)化、淋濾作用，使得古生代寒武系和奧陶系儲層物性得以改善，通常裂縫較為發(fā)育。寒武系、奧陶系油田集中分布在哈西邁薩伍德古地貌高點(diǎn)周圍。

3．3 蓋層條件

三疊盆地在三疊系－侏羅系發(fā)育的蒸發(fā)鹽巖是區(qū)域上的有效蓋層，厚度一般可達(dá)1000m左右，封蓋條件極其優(yōu)越。另外奧陶系泥巖、志留系泥巖和三疊系火山巖和泥巖均可以作為盆地內(nèi)古生界和中生界儲層的直接蓋層。

3．4 圈閉條件

三疊系已發(fā)現(xiàn)的油氣藏主要以構(gòu)造圈閉為主，在古德米斯次盆與哈西邁薩伍德隆起上多發(fā)育NESW向低幅度的背斜、斷背斜和低幅度斷塊為主；在蒂爾赫姆特隆起、韋德邁阿次盆多以低幅度的構(gòu)造－巖性圈閉為主。奧陶系已發(fā)現(xiàn)油氣藏整體上以與斷層相關(guān)類型圈閉為主，成藏儲量占整個奧陶系發(fā)現(xiàn)儲量的80%。寒武系已發(fā)現(xiàn)油氣藏主要以構(gòu)造－不整合圈閉類型為主。

4 油氣差異分布的特征

截至2011年，在三疊盆地內(nèi)共計發(fā)現(xiàn)油可采儲量258億桶，占整個阿爾及利亞全國可采儲量的80%；發(fā)現(xiàn)氣可采儲量1498TCF（1TCF＝1012ft3），占全國可采儲量70%。可見三疊盆地油氣資源富集，是阿爾及利亞的主要油氣聚集區(qū)和重點(diǎn)勘探區(qū)。

油氣成藏幾乎遍布了整個盆地，已發(fā)現(xiàn)的油氣分布總體表現(xiàn)出沿主構(gòu)造帶聚集的特征，多呈NESW向展布，與構(gòu)造帶走向一致性較好 （圖1）。并且已發(fā)現(xiàn)油氣呈現(xiàn)出沿著海西不整合界面上、下分布的特征，但油氣聚集的層系和規(guī)模呈差異性分布。

平面上盆地內(nèi)的各構(gòu)造單元油氣聚集成藏的層系具有明顯的差異性。由東向西，古德米斯次盆油氣主要聚集在三疊系、泥盆系儲層內(nèi)成藏為主，哈西邁薩伍德隆起以寒武系、奧陶系儲層聚集成藏為主；韋德邁阿次盆以三疊系、奧陶系儲層成藏為主。

縱向上盆地從古生代寒武系到中生代三疊系發(fā)育多套儲層，均已發(fā)現(xiàn)油氣，但各層系成藏的規(guī)模差異性較大。油氣主要集中分布在三疊系、寒武系和奧陶系3個層系，其中三疊系TAGI組砂巖儲層發(fā)現(xiàn)油氣可采儲量達(dá)283．8億桶，占三疊盆地總可采儲量的60．3%；寒武系石英砂巖儲層發(fā)現(xiàn)油氣可采儲量為150．4億桶，占32%；奧陶系砂巖儲層占3．64%，其他泥盆系、石炭系和志留系等多個層系共占4．06%。

5 油氣差異成藏的控制因素分析

5．1 海西不整合面上、下的有效儲層最有利捕獲油氣

三疊盆地已發(fā)現(xiàn)的油氣有沿海西不整合界面上、下成藏的特征，可見海西不整合面是油氣橫向運(yùn)移輸導(dǎo)的主要路徑。以海西不整合面和上覆三疊系TAGI組砂巖疊加形成有效輸導(dǎo)體，下伏的或臨近成熟的志留系油頁巖直接與不整合接觸，或是通過斷層與不整合面搭接，生成的油氣沿著 “不整合面＋砂體”以橫向運(yùn)移為主 （圖3（a）），垂向運(yùn)移為輔 （圖3（b）），在低幅構(gòu)造圈閉內(nèi)優(yōu)勢聚集成藏。不整合面上、下的有效儲層最有利捕獲油氣。

圖3 三疊盆地油氣運(yùn)聚成藏模式圖

盆地內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的大型油氣田證實(shí)了海西不整合面的輸導(dǎo)能力強(qiáng)，橫向運(yùn)移距離遠(yuǎn)。其中哈西勒邁勒氣田，含氣面積達(dá)2400km2。儲層為不整合面上的三疊系砂巖，直接與下伏的海西不整合面接觸 （圖4（a））。儲層物性相對較好，孔隙度15%～19%，平均滲透率達(dá)260～500mD，最大可達(dá)5000mD。哈西邁薩伍德油田，含油面積達(dá)2000km2。儲層為寒武系砂巖，受海西構(gòu)造運(yùn)動的影響遭受剝蝕，儲集物性得到改善，并直接位于海西不整合面之下 （圖4（b））。這2個大型油氣田其下伏的志留系油頁巖均被剝蝕，但是周緣臨近的成熟志留系油頁巖生成的油氣通過不整合面這一有效的輸導(dǎo)體系，橫向運(yùn)移在構(gòu)造圈閉中成藏［8］，其橫向運(yùn)移的距離約20～50km。

5．2 斷裂體系的發(fā)育程度是油氣在縱向上形成多層系成藏的主控因素

古生界已發(fā)現(xiàn)油氣藏除直接與海西不整合面搭接成藏外，其他主要是以斷層垂向運(yùn)聚成藏的油氣田。這里的古生界儲層往往是沒有直接遭受到海西運(yùn)動的改造，儲層物性普遍較差，滲透率低，因此油氣在砂體中的橫向運(yùn)移距離較為有限。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)80%奧陶系油氣藏均與斷裂密切相關(guān)，并且在露頭剖面上也觀察到了裂縫的存在，斷裂可以改善儲層的物性，也可以溝通低部位的上覆志留系烴源巖，形成“上生下儲”式成藏組合。主要通過斷層＋儲層砂巖構(gòu)成 “階梯”式的有效輸導(dǎo)體系，其下伏低部位的成熟志留系油熱頁巖生成的油氣沿著 “階梯”以垂向運(yùn)移為主，在近源、構(gòu)造高部位形成有效聚集（圖3（b））。通常斷裂體系的發(fā)育程度是 “上生下儲”式成藏組合與古生代儲層成藏的關(guān)鍵因素，是油氣在縱向上形成多個層系成藏的主控因素。

圖4 三疊盆地典型油氣田成藏特征

6 結(jié) 論

1）三疊系盆地勘探的重點(diǎn)仍為中生界三疊系砂巖儲層，儲集物性較好，并位于 “不整合面＋砂體”的油氣大規(guī)模橫向運(yùn)移的有效路徑之上，構(gòu)造隆起帶將是油氣聚集的最佳位置。但由于研究區(qū)構(gòu)造圈閉幅度較低，因此面積較大的低幅構(gòu)造才會具有一定的儲量規(guī)模，才能獲得商業(yè)性的油氣發(fā)現(xiàn)。

2）海西構(gòu)造運(yùn)動時期的古隆起發(fā)育帶是尋找古生界油藏的有利位置，儲層可以受到不整合面的改善，儲集物性會變好，并直接位于不整合面之下。除此之外，古生界往往由于埋藏較深，儲層物性較差，但與斷裂相伴的構(gòu)造圈閉是油氣成藏的較好位置，既改善了儲層物性，又可以通過 “斷層＋砂體”的垂向運(yùn)移模式，為 “上生下儲”式的成藏組合提供較充足的油氣，也是控制縱向上形成多層系成藏的關(guān)鍵因素。

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