澳大利亚奥特韦盆地油气地质特征与资源潜力

戴 寅,逄林安,彭国红,陈顺顺

(1.长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室,湖北荆州 434023; 2.中国石油大学(北京)盆地与油藏研究中心,北京 102249)

澳大利亚奥特韦盆地油气地质特征与资源潜力

戴 寅1,逄林安2,彭国红1,陈顺顺1

(1.长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室,湖北荆州 434023; 2.中国石油大学(北京)盆地与油藏研究中心,北京 102249)

从区域构造背景和地层沉积特征描述了澳大利亚奥特韦盆地的基础地质特征;从烃源岩、储集层和圈闭三个方面论述了盆地的油气成藏条件;从平面和层系上总结了盆地的油气分布特征。截止到2008年底,该盆地累计生产天然气124.5×108m3,经济和次经济意义的证实储量为石油2×106t,天然气350×108m3。对盆地的资源潜力进行评价,并对有利的远景区进行预测。

奥特韦盆地;地质特征;成藏条件;资源潜力

澳大利亚大陆的石油资源非常丰富,目前发现的油气主要集中在吉布斯兰和卡那封盆地,而其他盆地的勘探程度都相对较低。本文描述的奥特韦盆地是勘探程度很低的盆地之一。

1 基础地质特征

1.1 区域构造背景

奥特韦盆地沿着澳大利亚大陆南部沿海向西西北方向延伸500多千米,从澳大利亚西部的珀斯盆地一直延伸到塔斯马尼亚的索雷尔盆地,长达4 000 km,是澳大利亚大陆架边缘的伸展和过渡型盆地之一。

它包括一系列侏罗纪至白垩纪时期的次级盆地,其上为第三系盖层(干比尔盆地),沿着澳大利亚南海岸,根据主要的基底差异或者转换带将澳大利亚南部断陷系统分成独立的盆地和次级盆地。这些次级盆地是由于南极板块和澳大利亚板块之间的裂谷形成的。

奥特韦盆地的西南边界是4 500 m的等深线(见图1),东南边界是国王岛[1]。北部边界是由早古生代的变质岩、火山岩和沉积岩所确定,在160 km的近海范围内都会出现这些岩石。盆地的西北边界由白垩纪沉积边界来确定。盆地向西进入邓伦特次级盆地。在东部,由于国王岛和莫宁顿半岛的基底隆起,与巴斯盆地分隔。在东南部边界是索雷尔断层,奥特韦盆地向索雷尔盆地渐变,同时向塔斯马尼亚西海岸延伸500 km,平均宽度为100 km。

图1 奥特韦盆地区域概况Fig.1 The location of Otway area

1.2 地层与沉积特征

奥特韦盆地的形成与裂谷和压扭构造相关,但大多数学者认为与断裂有关,其构造是以北西西向断层为主,盆地位于下降盘,发育于早白垩世。随着海底扩张的开始,在晚白垩世发育北北东向地垒和地堑。

在奥特韦盆地中可以识别出四种主要的沉积层序[2]。其划分的四种层序见图2所示。

上侏罗统至下白垩统奥特韦群:为深达4 500 m的大陆架砂岩、粉砂岩、页岩和煤层,并夹有一些火山碎屑沉积物和火山岩。在盆地裂谷发育的初期阶段,层序主要以河流湖泊(Eumeralla组)、河流相(Pretty Hill砂岩组)沉积为主。

上白垩统层序:晚白垩世裂谷开始扩张和下陷,形成盆地现在的雏形。在Sherbrook群沉积时期Mussel地台南部和西部快速下陷,形成北西向的Voluta洼陷,其充填了厚达5 000 m的碎屑沉积物。上白垩统层序是在一个主要的海侵—海退变化旋回中沉积形成的。Holdgate等认为Sherbrook群沉积了厚层的三角洲层序[3],物源来自盆地的北部和西部,其主要的沉降中心位于Voluta洼陷。

古近纪沉积层序:在白垩纪末期,Sherbrook群遭受剥蚀。上覆沉积物为Dilwyn组和Pember组泥岩,以碎屑物质为主的三角洲沉积,它们是在波特兰洼陷快速沉降区沉积形成,盆地内古近系沉积层序厚达500 m[3]。Wangerrip群碎屑层序很好的被广泛分布的Nirranda和Heytesbury群的碳酸盐岩层序所覆盖。在这些层序沉积期间均为开阔海的特征,由大量丰富的无脊椎动物化石可以推测当时的沉积环境为开阔海。由于上新世时期的海退,在内陆地区广泛发育具明显特征的红色土壤层的同时,沿海地区发育喀斯特地貌。

图2 奥特韦盆地层序划分(据S.Miyazaki,I.Het等,1990)Fig.2 Stratigraphic sequence division in Otway Basin(S.Miyazaki,I.Het,et al,1990)

渐新世至中新世层序:发育Torouay, Heytesbury和Nirranda群。

2 油气成藏条件分析

2.1 烃源岩

Felton和Jackson在1987年对奥特韦盆地的烃源岩潜力做过研究,分析结果表明总有机碳含量(TOC)如图3所示。大多数地层单元样品的有机碳含量平均值超过0.5%,通常情况下烃源岩生烃的TOC值下限为0.5%。大多数地层的TOC值都超过下限值,其中新生界的Dilwyn组和上白垩统Paaratte组的有机碳含量最高。上侏罗统—下白垩统Eumeralla组和Pretty Hill组砂岩虽然并不富含有机质,但在Crayfish lA井中发现存在很多泥质隔层,其有机碳含量见图3所示[4]。

从澳大利亚统计整个盆地的镜质体反射率数据来看,所钻遇的多数地层并未成熟。镜质体反射率为0.7%～1.2%(生油窗)的井数低于总井数的50%。井深超过了2 000 m,其镜质体反射率超过0.7%(图4),主要分布在白垩系。结果表明生油窗的顶深在2 500 m以下。当今此地区的地温梯度是适中的,平均为2.7～3.6°C/100 m。

图3 奥特韦盆地地层的有机碳含量Fig.3 Organic carbon contents in the stratigraphy of Otway Basin

图4 镜质体反射率与深度的关系Fig.4 The relationship between vitrinite reflectance and the depth

新生界Dilwyn组是极好的生油气烃源岩。研究认为上白垩统和下白垩统层序有机质的显微组分以镜质组和惰质组为主,是相当好的生气烃源岩。Eumeralla组比其他地层含有更多的镜质组和壳质组。总体上,白垩系层序的壳质组含量通常很低,约3%,发现含量最高的是在Paaratte组。

在盆地北部下白垩统Eumeralla组,由于埋深不深,不足以作为烃源岩。北部的浅滩区依赖于长距离的运移才得以成藏。然而在南部存在Sherbrook群厚层沉积物,Eumeralla组是Waarre和Flaxman储层的油源。越过现今大陆架的海上部分,可能存在厚层的生油煤层系,相当于早白垩世阿尔必阶时期由于全球范围的海洋缺氧事件形成的油页岩。

上白垩统Belfast组泥岩是一个相对贫气的烃源岩,尽管是在至今最深的钻井中,其也刚刚成熟(其镜质体反射率为0.6%)。

2.2 储层

遍布整个奥特韦盆地从早白垩世到古新世的层序中,有潜力的储集体已被发现,在有些地区,已被风化和被古生代基底所破坏(在Kalangadoo 1井中已发现)[5]。然而上侏罗统—下白垩统Pretty Hill砂岩、下白垩统Eumeralla组和上白垩统Waarre砂岩已被认为是主要的储集层。

图5 岩心测得的孔隙度和渗透率的变化Fig.5 The variation diagram of porosity and permeability measured from the core

图5显示由澳大利亚矿物资源局岩石物理实验室从岩心测得的多种岩石的孔隙度和渗透率的变化。可以看出,孔隙度超过10%,渗透率超过100×10-3μm2的样品占三分之一。

Pretty Hill组是奥特韦盆地陆上主要的产气层,在Katnook油气田的储层孔隙度超过25%,渗透率超过1 000×10-3μm2,经测试每天自喷45.1×104m3天然气。虽然Pretty Hill组上部的储层物性总体较好,但储层的渗透率还是随着埋深的增加而不断降低。

维多利亚产油井和澳大利亚南部有限的测井资料表明Waarre,Flaxman和Belfast组储层单元的物性都很好。

奥特韦盆地其他储层:

Paaratte组沉积有典型的纯净石英砂岩到岩屑砂岩,并含有一些海绿石。具有许多三角洲进积的证据,例如发现滨外陆棚、临滨、河口湾和泻湖沉积。层序的向陆一侧发育分流河道、滨岸平原和冲积扇序列。在陆上Paaratte组被大气降水所淋滤,然而在盆地的海上部分却是有利的勘探目的层。

古新统砾石层由含砾砂岩,含褐铁矿、鲕绿泥石和微量含水赤铁矿和赤铁矿的黏土基质构成。在盆地的东部,含有偏砂质组分的地层是有潜力的储层。

2.3 圈闭

奥特韦盆地是在晚侏罗世发展起来的北西向的凹陷,它是澳大利亚板块和南极板块之间裂谷作用的结果[6]。

在晚白垩世时,盆地快速下沉,导致一些层序发生广泛的同沉积变形,造成滑塌和重力作用下的滑动。到白垩纪末期,早期裂谷断层重新开始活动,在主要的断裂作用停止后,年轻的层序内发育了大量的与断层有关的圈闭[4]。虽然距今45 Ma以前,大陆地壳已停止向海洋深处俯冲,但以张性断裂和滑塌为特征的大陆斜坡层序仍然发育。因此,形成了现今奥特韦盆地的构造格局。

在这个盆地没有被钻遇的潜在圈闭,但是存在断块圈闭、正断层上升盘逆牵引圈闭、地垒圈闭和与压扭伴生的褶皱构造圈闭。另一方面,钻井已钻探的大多数构造圈闭与盆地下沉期的同生正断层有关,包含简单的断层圈闭,储集体被断裂所破坏,一直到盖层岩石,或者被非渗透的断层和逆牵引圈闭所封闭。地层尖灭和不整合圈闭在整个盆地中也是很有利的勘探区带。Windermere油藏的圈闭包含许多低幅度隆起(接近地震分辨率的极限),这些隆起通常没有断裂,由Eumeralla组泥岩所封盖。Eumeralla盖层的封堵性向西南方向逐渐变好。存在大量潜在的地层圈闭,在Eumeralla组中发育的曲流河河道沉积砂体,或者是Pretty Hill组砂岩向北发生尖灭的地层圈闭。

位于盆地的维多利亚地区的Flaxman—Waarre单元已被证实是优质的天然气储层,其在澳大利亚南部包含了Caroline二氧化碳气田。本研究区的圈闭通常为东北向的断块圈闭,在海上,存在于Belfast泥质烃源岩中有潜力的超压海底斜坡扇圈闭。

3 油气分布特征

3.1 区域分布特征

从盆地的油气平面分布来看(图6),就目前的勘探成果,以天然气为主,石油较少。天然气主要集中在陆上的Port Campbell附近和Port Campbell西南近海,陆上的这些气田都相对较小,而在Port Campbell西南近海则发现5个已投产的大气田和较大的一个天然气聚集带。发现的仅有一口油井是Prawn 1A井。从整体上来看,石油和天然气主要分布在盆地的西南部,其勘探力度和密度都比较大。海上与陆上相比,虽然在海上的勘探的难度要大于陆上,但在海上发现的储量要明显大于陆地。在海上和陆上,西部的发现比东部的发现要显著。按照相似理论,在海域上,如图6的黑箭头所示2006年发布的近海区和候选区有很大勘探潜力。在奥特韦盆地的北部,主要的勘探目的层是奥特韦超群,在Penola洼陷油气田的Pretty Hill组油藏包含复杂、陡峭、东西向倾斜的断块,其上的盖层为Laira组。普通的古油藏通常被穿过区域盖层的构造所切割而发生渗漏。渗漏的位置取决于盖层、伴生断层和区域应力场之间的相互作用。沿岸石油沥青礁表明一些海上未知的聚集带已被破坏,是由于烃类逃逸到地表造成的[2]。

3.2 层系分布特征

在奥特韦盆地,根据地层由老到新所统计已发现的油气藏有:在下白垩统OTW AY群的Jacaranda Ridge和Sawpit砂岩段发现了Wynn 1油井气、Jacaranda Ridge 1和Killanoola 1凝析油。在下白垩统OTW AY群的Pretty Hill组发现了KatnookField、Haselgrove Field、Redman Field、Ladbroke Grove气田、Laira 1气显示、Crayfish 1A油气显示。在下白垩统OTW AY群的Windermere砂岩段发现了Katnook 1气田。在下白垩统OTW AY群的Eumeralla组内砂岩发现了Crayfish 1A油井、Port Campbell 4油田、Windermere 1油田、Crayfish 1油气显示、Katnook 2油气井和Windermere 2油气显示。在上白垩统SHERBROOK群的Waarre砂岩发现了Grumby 1等气田。在上白垩统SHERBROOK群的Flaxman组发现了Port Campbell 1气田。在上白垩统SHERBROOK群的Argonaut段发现了Breaksea Reef 1井油气显示。

从层系分布上来看,油气主要分布在下白垩统,上白垩统次之,第三系最少。从上述的油气成藏条件来看,浅层的油气藏已被破坏,而且奥特韦盆地的烃源岩成熟度较高,主要以产气为主。

图6 油气区域平面分布Fig.6 Planar distribution map of oil and gas

4 资源潜力分析

4.1 勘探潜力简析

奥特韦盆地是一个不成熟的油气勘探区,具有很大的发掘潜力(图7)。表1总结了澳大利亚南部奥特韦盆地陆上主要的区带中尚未发现的经济可采天然气资源量。然而海上的资源量未能确定,因此对该区的勘探潜力简析主要以陆上区带为主。虽然迄今为止发现的天然气在规模上相对较小(每个气田的平均储量为21×108m3),在盆地的维多利亚地区有更大规模的发现(Minerva气田达到321×108m3和Thylacine发现天然气0.8×1012m3)。虽然石油的发现近来才有突破,但意味着将有很大的石油挖掘潜力。奥特韦盆地的储层物性和潜在圈闭的大小被Smith和Williamson等作为这个盆地资源潜力的主控因素[6]。Pretty Hill砂岩仍然是陆上的主要勘探目的层,尤其是以断层为主的圈闭[7]。由于存在大量对成岩作用很敏感的不稳定组分,所以Eumeralla组通常缺乏很好的储集层。

根据Smith所描述的,Waarre组砂岩是未来勘探的最好储集层,尤其是海侵期的砂岩[7]。Waarre组砂岩的孔隙度和渗透率都较低。在Port Campbell地区,海相砂岩深达1 500 m时都有很好的孔隙度,并具有非常好的水动力条件。在Paaratte组,认为滨岸前积层的顶部是最有潜力的储集层,将是海域最好的勘探目的层。

表1 奥特韦盆地陆上主要区带未发现可采天然气资源量Tab.1 The recoverable resource of unfound gas in the main onshore zone of Otway Basin

图7 奥特韦盆地有利区带分布Fig.7 Favorable regional belts distribution in Otway Basin

奥特韦盆地老的地层(前Belfast泥岩)和上白垩统是最有潜力的勘探区,因为具有有利的埋藏史和成熟烃源岩。另外,现今位于Belfast泥岩之上的小油气藏的烃类浓度超过分散的大油气藏。然而现今第三系中的潜在储集层和圈闭中,由于淡水层系统而导致从深层成熟烃源岩运移来的石油快速被生物降解。

现今更精细的地震测网和良好的井位控制,使盆地的资源潜力评价有更大的确定性。由于在

4.2 有利潜力区

奥特韦盆地海上缺少精确的地震勘探,海上的许多探井没有达到钻探目标,或者偏离构造。表明在该盆地需要进一步地震和地质勘探,才能成功发现新的油气[7]。

通过对奥特韦盆地的区域地质特征的了解,对油气成藏条件的分析和重点对油气在平面和层系上的分布特征的解剖,现对盆地有利勘探区进行一定的预测。

对陆地有利勘探区,首先要加强对深层的勘探,在1983年的Lindon 1井Pebble Point组中采出的多桶原油,已证实第三系的原油是深层石油进行垂向运移的结果[8]。这表明在深层存在很大的勘探潜力。

其次,加大对浅层断层圈闭的勘探密度,从已发现的大多数油气田来看,都是环断层带所分布。从层系的分布也可以看出,在浅部第三系和侏罗系很少发现油气,基本集中在白垩系中,而断层是很好的沟通浅层和深层的通道。所以围绕断层展开勘探应该是一个很好的勘探方向。

对海域有利勘探区,从油气区域分布图中可以看出,目前的油气发现主要集中在Port Campbell市的西南近海海域,而新增的2006年新区是一个有较大勘探潜力的区块[9]。

综合海陆有利勘探区情况,应加强以寻找天然气为主的勘探。

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Petroleum geologic characteristics and resource potentials in Otway Basin of Australia

Dai Yin1,Pang Linan2,Peng Guohong1,Chen Shunshun1
(1.Department of Geosciences,Yangtze University,Jingzhou434023;2.Basin and Reservoir Research Center,China University of Petroleum,Beijing102249)

Basic geological characteristics in Otway Basin of Australia have been described from regional tectonic settings and depositional characteristics.Oil-gas accumulation conditions of the basin are discussed based on analysis of source rocks,reservoirs and traps.Oil-gas distribution features are summarized from flats and layer series.As of the end of 2008,cumulative gas production in the basin was 124.5×108m3, the economic and sub-economic proven oil reserves is 2×106t,and the natural gas reserves is 350×108m3. Finally,the resource potential of the basin is evaluated and the favorable prospect area is predicted.

Otway Basin;geological characteristics;accumulation conditions;resource potential

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TE121.1

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.02.001

1008-2336(2010)02-0001-08

2010-02-08;改回日期:2010-03-15

戴寅,1986年生,男,2008年毕业于长江大学资源勘查工程专业,在读硕士研究生,研究方向:石油地质综合研究。E-mail: dying19860529@163.com。