巴布亚褶皱带油气藏类型与成藏模式

2015-02-17陈景阳

特种油气藏 2015年5期

关键词：前陆侏罗系油气藏

陈景阳，张洋，王涛，龙旭

(中海油研究总院，北京 100028)

巴布亚褶皱带油气藏类型与成藏模式

陈景阳，张洋，王涛，龙旭

(中海油研究总院，北京 100028)

巴布亚褶皱带处于巴布亚盆地晚期弧陆造山的逆冲推覆构造带上，由于构造运动强烈，油气成藏十分复杂。在构造、沉积和地球化学等资料的基础上，通过对油气藏的详细解剖，系统总结了油气藏类型、油气成藏主控因素和成藏模式。研究表明:该区共存在侏罗系和下白垩统2套烃源岩以及中生界和新近系2套成藏组合;共划分为3种油气藏类型，即挤压背斜型油气藏、生物礁-背斜型油气藏以及断层遮挡型油气藏。论述了巴布亚褶皱带内的西段旁生侧储型、中段自生自储型和东段下生上储型3种成藏模式的特征和形成机制，对研究区未来的油气勘探具有指导意义。

巴布亚盆地;前陆盆地;巴布亚褶皱带;油气藏类型;成藏模式

0 引言

巴布亚盆地主体区位于南太平洋的巴布亚新几内亚岛境内，向西延伸至印度尼西亚巴布亚伊利安省，向南则与澳大利亚相邻，现今为弧后前陆盆地。巴布亚褶皱带位于巴布亚弧后前陆盆地造山带一侧，总体呈北西—南东向展布，长约为600 km，宽约为130 km。目前，全盆地约86%油气发现集中在该区，其可采储量约为6×108t油当量。与中国中西部陆陆碰撞造山特征不同［1］，巴布亚盆地自中新世以来遭受了多期火山岛弧拼贴作用［2-5］。造山强度的平面差异性造成伊利安褶皱带(印尼境内)、巴布亚褶皱带和奥雷褶皱带构造样式和油气成藏的差异性［6-9］，具体表现为巴布亚褶皱带内西段、中段和东段油气成藏条件和过程的差异性和复杂性。基于最新研究成果，在详细解剖油气藏的基础上，对巴布亚褶皱带的油气藏类型和成藏模式进行了分段研究。

1 油气藏地质条件

1.1 烃源岩

巴布亚褶皱带已证实的烃源岩主要有侏罗系和白垩系2套(图1)。侏罗系烃源岩主要为海陆过渡相泥岩，生源为陆生高等植物，形成于相对氧化的沉积环境，干酪根类型为Ⅱ—Ⅲ型，为研究区的主力生供烃层系。其中，中下侏罗统Barikewa组和Magobu组有机碳含量高，主要集中在1.0%～2.0%;上侏罗统Imburu组有机碳含量相对较低，呈双峰分布于0.5%～1.0%和1.0%～2.0%。褶皱带东、西段前陆凹陷区的上侏罗统烃源岩已经开始成熟，中段中下侏罗统烃源岩则普遍进入成熟门限。白垩系浅海相泥岩形成于相对还原沉积环境，总有机碳含量为 0.5%～2.0%，有机质类型为Ⅱ2—Ⅲ型，其中Ⅲ型占优势，开始进入成熟门限的下白垩统烃源岩主要分布在褶皱带东段。整体上褶皱带发育偏腐殖型烃源岩，富气贫油，油气相态以气、凝析油为主。

1.2 成藏组合

巴布亚褶皱带总体上存在中生界和新近系2套成藏组合(图1)。其中，中生界成藏组合油气主要来自侏罗系烃源岩，纵向上分布在上侏罗统和下白垩统碎屑岩储层中，平面上则集中分布在褶皱带中、西段，西段储层主要为下白垩统Toro组滨浅海相［10］砂岩，盖层为白垩系区域海相泥岩;中段储层包括上侏罗统Iagifu、Digimu组河流三角洲前缘相砂岩和下白垩统Toro组砂岩，盖层为上侏罗统层间泥岩和白垩系区域海相泥岩。中生代碎屑岩储层为中孔、高渗型储层，孔隙度以10%～20%为主，渗透率基本大于100×10-3μm2。第三系成藏组合油气来自侏罗系和下白垩统烃源岩，油气纵向上主要分布在第三系Puri组礁灰岩中，发育3种类型生物礁:台缘礁、环礁和塔礁，受前陆凹陷区发育的深水泥岩封盖，平面上则局限分布在巴布亚褶皱带东段。

图1 巴布亚褶皱带综合柱状图

2 油气藏类型

历经约50 a的油气勘探，目前在巴布亚褶皱带共发现了23个油气藏，依据油气藏圈闭类型和成藏过程等差异性，可划分为断层遮挡型、挤压背斜型和生物礁-背斜复合型3类。

2.1 断层遮挡型油气藏

以Pnyang凝析气田为典型代表，该气田位于巴布亚褶皱带西段基底卷入型构造的西南翼(图2)，2条南倾逆冲断裂将气藏分割为南北2个断层传播褶皱。储层主要为下白垩统中、下临滨沉积的滩和席状砂岩，分布稳定，粒级为细—中粒，分选中—好，孔隙度平均为14%，渗透率平均为275× 10-3μm2，属于中等储层。盖层为区域性发育的白垩系海相泥岩，累计厚度近千米。油气主要来源于西南侧与之相邻的小型前陆盆地，受前陆地层沉积影响，前陆盆地内上侏罗统烃源岩均已成熟并排烃，油气在势能差的驱动下向较高部位的低势区运移聚集。受挤压断层的侧向遮挡作用，油气并未进一步向高部位运移逸散，最终在构造翼部成藏。该类油气成藏的主控因素是逆冲断层具有较强的侧向封堵能力。

2.2 挤压背斜型油气藏

Iagifu-Hedinia油气田位于巴布亚褶皱带中部，圈闭形成于晚中新世—晚上新世，为断层传播褶皱，受小型应力调节型背冲断层发育的影响，形成Iagifu和Hedinia 2个背斜高点(图3)。主要储层为下白垩统Toro组滨岸砂岩，呈北西—南东展布，厚度稳定，约为100 m，净总比高达90%，孔隙度平均为14%，渗透率一般大于300×10-3μm2。上侏罗统Digimu组河道切谷砂岩和Iagifu组河口坝砂岩为次要储层，呈北东—南西展布，该油田并非三角洲垛叶主体发育区，砂岩累计厚约为30 m。盖层主要为白垩系区域分布的海相Ieru组泥岩和上侏罗统层间泥岩。油气来源于相邻逆冲构造间的微型盆地，因挤压推覆作用，造成前陆盆地先前沉积的地层发生重复叠置，中下侏罗系烃源岩受此影响而成熟生烃，构造挤压作用强化了油气运移聚集。油气成藏控制因素是区域稳定分布的泥岩盖层以及逆冲挤压造成微型盆地具备高效生、排烃能力。

图2 巴布亚褶皱带西段油气成藏模式

图3 巴布亚褶皱带中段油气成藏模式

2.3 生物礁-背斜复合型油气藏

Elk-Antelope凝析气田位于巴布亚褶皱带东段隐伏褶皱区(图4)，是巴布亚盆地最大的生物礁型油气藏［11］。

气田呈北西—南东走向，受调节断裂控制，存在南、北2个高点。南部为Antelope生物礁，岩性为中新统Puri组礁灰岩和白云岩。生物礁发育末期，海平面下降，礁体顶部暴露出水面遭受淋滤，形成溶蚀缝洞，并发生了准同生白云化，孔隙度和渗透率增大，同时受叠合晚期构造挤压作用，发育孔隙和裂缝双重介质型储层，为该气田主要储集层。北部则为Elk逆冲背斜构造，岩性为同期的碳酸盐岩台地，以裂缝型储层为主，孔隙型储层基本不发育。盖层为前陆层序的上新统—更新统的Orubadi-Era组泥岩。该气田具有混源的特征，除了侏罗系外，白垩系因上覆前陆地层的沉积也开始进入生烃门限，在晚期挤压逆冲型断层的沟通下，油气开始向浅层运移并聚集成藏。该类气藏形成的主控因素是发育沟通油源的深大断裂和沉积了厚层的前陆地层。

图4 巴布亚褶皱带东段油气成藏模式

3 成藏模式

3.1 西段旁生侧储型成藏模式

旁生侧储型油气藏一般分布在生气中心的周边［12-15］，烃源岩位于储集层的一侧，油气沿着断层或连通性好的下白垩统滨岸相砂体运移到基底卷入型构造的翼部或者前陆斜坡区成藏，具有旁生侧储型成藏模式特点(图2)。基底卷入型构造翼部常发育挤压相关褶皱，前陆斜坡区则发育有断块型圈闭、披覆构造以及岩性尖灭型圈闭等。Strickland前陆凹陷中发育约2 km的前陆层序，使下伏的中下侏罗统以生气为主，上侏罗系生成的原油具有饱和烃碳同位素偏低的特点。构造低部位由于高陡逆冲断层的存在，断层泥岩涂抹面小，不利于气藏的保存，如kaua油田;而低缓逆冲断层因断层泥岩涂抹面大，封堵能力强，如Panyang凝析气田。下生上储型成藏模式因新近纪生物礁储层不发育而在该区并不存在。

3.2 中段自生自储型成藏模式

自生自储型气藏的烃源岩和储集层基本发育在同一层位［12-13］，可形成构造、岩性气藏，一般存在于生气中心及其附近，油气沿断层或渗透性砂体短距离运移至源内圈闭中成藏。巴布亚褶皱带中段构造挤压应力由北东至南西向传递，伴随着挤压强度的降低，盖层滑脱型构造样式由双重构造变为单重构造。在各构造间发育一系列微型盆地，因构造挤压造成的地层重复加快了侏罗系烃源岩的成熟，同时促使油气沿北东—南西向运移排烃。在上覆较厚的白垩系海相泥岩的封盖下，油气沿着中生代侏罗系三角洲前缘砂岩、白垩系滨岸砂岩或者期间的不整合面，就近运移到构造挤压形成的断层传播型褶皱中成藏(图3)。该段相对于东、西2段而言，缺少明显的区域性分布的前陆层序，侏罗系烃源岩埋深相对变浅，主要为中下侏罗统烃源岩贡献，其原油饱和烃碳同位素偏高，不同于西段的上侏罗统。中段侏罗系烃源岩成熟度相对较低，可能是该段以油藏为主并伴生一定量溶解气的原因之一。另外靠近北东造山带构造主要为油藏，如Moran油田，可能与挤压强度较大，气体不易保存有关;而远离造山带的挤压较弱区则存在油气藏，如前述的Iagifu-Hedinia油气田。

3.3 东段下生上储型成藏模式

下生上储型成藏模式中烃源岩位于储集层的下方［16-17］，由断层、不整合面等沟通烃源岩和浅部的储层使油气聚集成藏。受东南奥雷褶皱带前陆造山的影响，与巴布亚褶皱带东段相邻的Moresby前陆凹陷沉积了厚约3 km的前陆层序。前陆层序加剧了中生代烃源岩的成熟，不仅仅是侏罗系烃源岩，下白垩系烃源岩也已开始成熟，具有混源供烃的特点，并为中新统礁灰岩储层提供了良好的盖层。晚期逆冲挤压形成了一系列隐伏型褶皱，在深大逆冲断层沟通下，中生代烃源岩向上运移到中新统礁灰岩中成藏(图4)。Moose油田的发育因盖层较薄，封盖能力降低而使气体发生泄漏，Puri井仅见油气显示则与断层侧封失效有关。

4 结论

(1)巴布亚褶皱带主要发育侏罗系和下白垩统2套烃源岩以及中生界和新近系2套成藏组合，两者平面分布具有明显的差异性。

(2)受构造挤压等成藏主控因素的控制，主要存在3种油气藏类型，即断层遮挡型油气藏、挤压背斜型油气藏和生物礁-背斜复合型油气藏。

(3)受成藏过程等差异性影响，巴布亚褶皱带平面上可以归纳为3种成藏模型，西段主要为旁生侧储型成藏模式，中段为自生自储型成藏模式，东段为下生上储型成藏模式。

［1］甘庆明，姬鹏程，温怀英.逆冲推覆构造的主要特征及勘探前景［J］.特种油气藏，2008，15(1):28-31.

［2］Smith R I.Tertiary plate setting and evolution of Papua New Guinea［R］.In:G.J.and Carman，Z.，(etc)Petroleum exploration in Papua New Guinea:Proceedings 1st PNG Petroleum Convention，Port Moresby，1990:229 -244.

［3］Hill K C，Hall R.Mesozoic-Cenozoic evolution of Australia＇s New Guinea margin in a west Pacific context［C］.In:R Hillis＆R Muller(etc)，Evolution and Dynamics of the Australian Plate，2003:265-289.

［4］Buddin T.Petroleum Evaluation of the Aure Thrust Belt，Gulf of Papua，Papua New Guinea［R］.SOPAC Technical Report，1993:1-39.

［5］Home P C，Dalton D G，Brannan J.Geological evolution of the western Papuan Basin.Petroleum Exploration in Papua New Guinea［R］.Proceedings 1st PNG Petroleum Convention，1990:107-117.

［6］Hill K C.Structural styles in the Papuan Fold Belt，Papua New Guinea:constraints from analogue modeling［C］.In:Goffey，G.P.，Craig，J.，Needham，T.＆Scott，R.(etc)Hydrocarbons in Contractional Belts.Geological Society，London，Special Publications，2010:33-56.

［7］Hill K C，Keetley J T，Kendrick R D.Structure and hydrocarbon potential of the New Guinea Fold Belt［C］.In K.R.McClay(etc)Thrust tectonics and hydrocarbon systems.AAPG Memoir 2004:494-514.

［8］骆宗强，阳怀忠，刘铁树，等.巴布亚盆地构造差异演化及其对油气成藏的控制［J］.地球科学——中国地质大学学报，2012，37(增刊):143-150.

［9］Suppe J，Chou G T，Hook S C.Rate of folding and faulting determined from growth strata［C］.In:MeClay K R，Thrust Tectonics.New York:Chapman Hall，1992:105-122.

［10］Varney T D，Brayshaw A C.A revised sequence stratigraphic and Depositional model for the Toro Formation，with implications for reservoir distribution and prediction［R］.In:Carman G J，Carman Z.(etc)Proceedings of the Second PNG Petroleum Convention，Port Moresby，1993:139-154.

［11］杨磊，康安.巴布亚盆地安特洛普生物礁气田地质特征和成礁模式［J］.新疆石油地质，2011，32(2):207-209.

［12］马中振，谢寅符，李嘉，等.南美西缘前陆盆地油气差异聚集及控制因素分析［J］.石油实验地质，2014，36 (5):597-604.

［13］周长迁，张庆春，杨沛广，等.美索不达米亚盆地成藏主控因素分析［J］.石油实验地质，2013，35(3):296 -301.

［14］法贵方，袁圣强，王作乾，等.伏尔加-乌拉尔盆地石油地质特征及勘探潜力分析［J］.特种油气藏，2012，19(5):46-50.

［15］吴根耀，朱德丰，梁江平，等.塔里木盆地异常高压气藏的主要地质特征和成藏模式［J］.石油实验地质，2013，35(4):351-363.

［16］林小云，覃军，聂婉，等.准噶尔盆地南缘卡因迪克地区油气成藏模式研究［J］.石油实验地质，2014，36 (3):304-309.

［17］杨贵丽.渤海海域辽东东地区油气成藏条件分析［J］.特种油气藏，2014，21(4):76-79.

编辑张雁

TE121

1006-6535(2015)05-0055-05

20150409;改回日期:20150803

国家重大专项“孟加拉湾及澳大利亚西北陆架富油气盆地勘探潜力综合评价与目标优选”(2011ZX05030-002)