巴西桑托斯盆地盐下大型油气田成藏控制因素

2015-02-17张金伟

特种油气藏 2015年3期

关键词：裂谷桑托斯碳酸盐岩

张金伟

(中石化国际石油勘探开发有限公司，北京 100083)

巴西桑托斯盆地盐下大型油气田成藏控制因素

张金伟

(中石化国际石油勘探开发有限公司，北京 100083)

巴西近年来在桑托斯盆地盐下相继发现了Parati、Libra、Tupi等一批大型油气田，已成为当今世界深海勘探的热点地区。利用中石化合作区块获得的最新资料，对桑托斯盆地盐下大型油气田形成的油气地质条件进行了系统分析，运用油气成藏理论，对典型大油气田进行解剖，研究了桑托斯盆地盐下油气富集规律及成藏主控因素，提出了盐下大型油气田成藏五要素，建立了盐下油气成藏模式，指出盆地东部盐下古隆起带是下一步寻找大型油气田的有利地区。

成藏条件；主控因素；盐下；深海；桑托斯盆地

引言

桑托斯(Santos)盆地是巴西最大的海上盆地之一，是南美洲油气第二富集的被动陆缘盆地[1]，盆地面积约为32.7×104km2，为北东—南西走向构造，从陆向海可划分为滨岸隆起带、凹陷带、圣保罗台地3个基本构造单元。2000年至今，桑托斯盆地已先后发现11个海上大油气田，累计石油可采储量为34.08×108m3，天然气可采储量为1.419 6×1012m3，总油气当量为48.62×108m3，桑托斯盆地已成为当今全球油气勘探的热点地区之一。但探井钻井密度极低，该地区尚处于未成熟勘探阶段，盆地仍具有极大的勘探空间和潜力，因此对该盆地大油气田的形成条件与主控因素进行分析，深化被动大陆边缘盆地油气成藏规律的认识，对今后盆地的勘探开发和战略选区具有重要指导意义。

1 大油气田成藏条件

桑托斯盆地为大西洋拉开和发育时，于原先克拉通周缘上发育起来的被动大陆边缘沉积盆地[2-6]。影响油气资源形成的构造演化主要分为裂谷期、过渡期和裂后漂移(坳陷)期3个阶段[7-9]，与之对应的盆地内自下而上沉积发育了陆相层序、过渡层序和被动陆缘海海相层序3套地层层序(图1)。桑托斯盆地独特的构造演化与沉积充填特征，控制了生储盖等基本石油地质条件的形成和发育，为大油气田的形成奠定了良好的物质基础。

1.1 裂谷期形成了一套优质湖相烃源岩

勘探实践证实，桑托斯盆地的主力烃源岩为裂谷期巴雷姆阶—下阿普特阶盐下Guaratiba组湖相暗色页岩，为微咸水—咸水湖相厌氧环境下的沉积产物，厚度为200～250 m，以暗色页岩为主，富含富脂类有机质，主要来源于藻类和细菌，以无定形有机质为主，其总有机碳含量为2%～4%，属于Ⅰ～Ⅱ型干酪根[10-15]。

1.2 裂谷晚期碳酸盐岩在圣保罗台地上广泛发育

盐下碳酸盐岩储层是盆地裂谷晚期沉积在断陷湖盆水下古隆起上的碳酸盐岩堤坝和生物碎屑滩，这些隆起区远离陆源碎屑供给区，水体相对较浅，光照充足，水体温暖，湖浪和岸流作用较强，发育生物碎屑灰岩，局部构成生物碎屑滩和堤坝。碳酸盐岩厚度横向变化很大，从几十米到上千米。储集空间主要为粒间孔隙、粒内孔隙、粒间溶孔、溶洞和溶缝等，孔隙度为5%～25%，渗透率分布在80×10-3～1500×10-3μm2之间，为优质碳酸盐岩储层。

桑托斯盆地近年来发现的重大油气都是以盐下碳酸盐岩为储集层，包含Tupi、Iara、 Jupiter、Guara、 Cernambi、Libra等多个大型油气田，其储层均为非均质性较强的层状碳酸盐岩，位于2 000 m厚的盐层之下，埋深大都超过5 000 m。2005年至今，桑托斯盆地先后部署的近30口深海探井和评价井全部钻遇该套地层，足以证明其分布范围之广。

图1 桑托斯盆地构造演化史

1.3 过渡期厚层盐岩形成高效区域盖层

桑托斯盆地过渡期Ariri 组盐岩具有分布范围广、厚度大的特点，平面上盐岩呈北东—南西走向展布，南北向长约650 km，东西向宽达380 km。其中，厚度大于100 m(最厚可达2 500 m)的厚层区分布在盆地东部，横向展布连续，面积约为5×104km2，构成盆地内稳定的区域性盖层[16-17]。厚层盐岩直接覆盖在碳酸盐岩之上，形成良好的储盖组合，为裂谷期形成油气提供良好的储集空间。其中盆地西部为过渡区，盐岩层厚度变化剧烈，从上百米到几米直至尖灭，并伴随“盐窗”发育，是不稳定性盖层(图2)。

2 大油气田成藏主控因素

桑托斯盆地平面上呈北东、南西向2个条带状展布。西侧条带大多位于水深小于200 m的区域，含油气层系大多位于盐上，东侧条带水深超过2 000 m，含油气层系位于盐下。统计发现，在11个可采储量(油当量)超过0.795×108m3的大型油气田中，除Mexilhao油气田位于浅水区外，其他10个油气田全部位于深水区。纵向上，盐下阿普特阶储层储量为64.16×108m3，占总储量的85.7%，而盐上层系储量为10.67×108m3，占总储量的4.3%(表1)。分析桑托斯盆地油气分布规律和特点不难发现，优质烃源岩和良好的储盖组合是形成大型油气田的物质基础和根本保证，同时，盆地独特的盐岩和构造发育特征也控制了油气的分布和聚集。

2.1 大面积厚层盐岩有利于大油气田的形成和保存

厚层区盐岩更有利于大油气田的形成和保存。主要原因为：①厚层盐岩有利于大型圈闭的形成。桑托斯盆地厚层盐岩区分布在水深超过1 500 m的区域，覆盖范围广，横向展布稳定，无“盐窗”发育，盐岩层直接覆盖在圣保罗台地上大面积发育的碳酸盐岩层之上，形成大型的构造圈闭或者地层圈闭，为油气的大规模聚集提供赋存空间。②厚层盐岩有利于盐下油气的保存。一方面，盐岩层的非渗透性能遮挡油气的散失，使其成为油气的良好盖层；另一方面，盐岩对压实作用具有很强抑制效应，盐岩本身并不随埋藏深度的增大而发生显著压实作用，致使其下伏地层经受的压力相对较小，抑制了储集层的成岩作用，使得原生孔隙得以保存，有利于盐下油气的赋存聚集。③厚层盐岩有利于烃源岩长期稳定生烃。盐岩的热导率是其他地层的2～3 倍[18-21]，大大加快了地热在垂直方向的散逸速度，有效降低了盐岩覆盖区的地温梯度值，延缓了盐下烃源岩的热成熟度，使烃源岩保持长时间较稳定的生烃过程。Tupi油田盐下烃源岩埋藏在6 000 m之下，地层温度仅为70～80℃，明显低于正常值，导致烃源岩保持有较低的热演化史，从而延长了油气的充注时间，目前仍处于主生油窗内。

图2 桑托斯盆地盐岩分布表1 桑托斯盆地油气储量纵向分布

储层位置油/106m3凝析油/106m3气/106m3油当量/106m3总储量占比/%上白垩统及以上582.02037.497374.133993.65013.3阿尔布阶54.4751.99116.78173.2471.0阿普特阶5347.892124.020943.8916415.80385.7总计5984.386163.5081334.8057482.699100.0

2.2 盐下古隆起控制盐下油气的大规模聚集

桑托斯盆地裂谷期水下古隆起主要包括以下3种类型，即构造活动造成的隆起(地垒和倾斜断块等)、火山喷发形成的隆起以及持续性古地形隆起。一方面，这些隆起区紧邻盆地凹陷区，并伴生多条同向和反向正断层，为凹陷区油气向隆起高部位运移提供了通道，使古隆起区成为油气运移的最有利指向区[22-26]。另一方面，古隆起为生物碎屑灰岩的发育提供了有利的条件和场所[27]，这种在构造背景上发育起来的构造圈闭、构造-地层复合圈闭因其分布面积广、厚度大、圈闭幅度高等特点，为盐下大型或超大型油气田的形成提供了场所。2010 年宣布商业发现的Tupi油田就是在圣保罗台地背景上发育起来的大型构造-地层类复合圈闭油气藏，油田开发面积为805 km2，原油可采储量为11.35×108m3。

3 成藏模式及勘探方向

3.1 大油气田成藏模式

盐下成藏模式主要发育在盆地东部盐岩厚层区。盆地裂谷期Guaratiba 组湖相页岩为烃源岩，古构造隆起上发育的湖相生物碎屑灰岩、礁灰岩、鲕粒灰岩等碳酸盐岩为储层，阿普特期蒸发岩为区域性盖层。烃源岩在白垩纪晚期进入生油窗，开始向外排烃，生成的油气以裂谷期发育的张性断层、不整合面为主要运移通道，在盐下的碳酸盐岩、火成岩等储层中聚集成藏，形成“盐下生盐下储”的成藏模式，属下白垩统内自生自储型油气藏(图3)。这种成藏模式能形成大规模油气藏的原因为：①裂谷期Guaratiba 组湖相页岩是一套优质烃源岩，为圈闭成藏提供充足的油气来源；②大面积厚层盐岩与下覆广泛发育的碳酸盐岩能形成有效的大规模圈闭，且这种圈闭形成远早于生排烃期；③储层邻近烃源岩分布，油气运移距离短；④厚层盐岩延缓了盐下烃源岩的热成熟度，延长了油气的充注时间；⑤厚层盐岩长期高效封堵。即盐下大油气田的形成需具备“优质烃源岩、大规模圈闭、近距离运移、长时间充注、盐层高效封堵”5个要素。

图3 桑托斯盆地油气成藏模式

3.2 有利勘探方向

桑托斯盆地独特的构造样式、沉积特征和石油地质条件，决定了盆地内不同区域的油气成藏模式与油气富集层位存在差异。根据大油气田形成条件5要素分析，盆地东部圣保罗台地碳酸盐岩是寻找大型油气田的主要勘探场所。圣保罗台地是裂谷期形成的古隆起，其上碳酸盐岩广泛发育，上覆连续分布厚层盐岩层，良好的储盖配置为大型圈闭的形成和油气的保存提供了条件。圣保罗台地紧邻盆地凹陷区，裂谷期发育的断层和不整合面成为油气运移通道，盐下Guaratiba组湖相烃源岩生成的油气不断向台地运移，并在合适圈闭中聚集成藏，形成大型油气田。巴西近年来发现的11个大型油气田中的10个都位于圣保罗台地，充分显示了圣保罗台地盐下碳酸盐岩广阔的勘探前景。

4 结论

(1) 桑托斯盆地是一个典型的被动陆缘含盐盆地，盆地主要经历了裂谷期、过渡期和裂后漂移期3个演化阶段，形成了下部非海相、中间蒸发岩相和上部海相3层地层结构。

(2) 桑托斯盆地盐下大型油气田的形成具备5要素：优质烃源岩、大规模圈闭、近距离运移、长时间充注、盐层高效封堵。其中，优质烃源岩和大规模圈闭是物质基础，而其他3个要素则是必要条件。

(3) 桑托斯盆地东部圣保罗台地满足盐下大型油气田成藏5要素，盐下碳酸盐岩是下步寻找大型油气田的主要勘探层系。

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