尼日尔三角洲盆地深水区褶皱过渡带油气成藏特征

马金苹，范洪耀，张 翼，史瑞其，董朔朋

(中海油研究总院，北京 100028)

0 引 言

尼日尔三角洲盆地油气资源丰富，是世界著名的深水“金三角”之一[1-2]。盆地陆上和浅水区勘探程度较高，深水区勘探程度相对较低[3-12]。据USGS2012数据，盆地已发现和待发现油气资源量均为西非最多，其中待发现油气资源量达到4.6×109t油气当量，并且近年来新增油气储量主要集中在深水区，大、中型油气田多集中在深水区褶皱过渡带。但由于钻井均未钻至成熟烃源岩层段，烃源岩发育层位存在不确定性，因此，深水区烃源岩分析一直是研究的难点，并且制约了断裂体系的研究和油气成藏模式的分析，而油气成藏模式对有利目标搜索和区块优选具有重要指导意义。通过对钻井、油田和地震资料进行研究，分析了烃源岩发育层位，研究了断裂体系，并根据构造成因不同，建立了油气成藏模式。该研究对褶皱过渡带有利目标油气成藏条件研究和油气勘探具有重要作用。

1 构造特征

1.1 断裂体系

褶皱过渡带发育3种断裂体系，分别为逆冲断层、调节正断层和撕裂断层(图1)。逆冲断层形成于重力滑脱构造前缘挤压应力背景下，在褶皱过渡带广泛发育，平面延伸长、断距大，断穿层位多。通过对塑性泥岩地层进行解剖，在塑性泥岩地层中识别出3套地层结构和1个滑脱面，其中滑脱面为第2套塑性泥岩地层的底面，深大逆冲断层普遍断至滑脱面。调节正断层形成于泥拱拉张应力背景下，主要发育在褶皱过渡带中北部区域，平面延伸短，错断层位少。撕裂断层是由于推覆作用过程中地层受力不均形成，褶皱过渡带中西部发育2条大型撕裂断层，这2条撕裂断层近乎垂直，平面延伸长、断距小，断穿层位也较多。

图1 褶皱过渡带典型逆冲及撕裂断层

1.2 构造样式

褶皱过渡带发育4种构造样式，分别为纯泥拱型构造、挤压为主的挤压泥拱型构造、泥拱为主的挤压泥拱型构造和撕裂挤压泥拱型构造(图2)。纯泥拱型构造发育大型正断层，形态似龟背，构造幅度宽缓，埋深大，泥拱未刺穿上覆地层，背斜形态，平面展布近圆形或椭圆形。挤压为主的挤压泥拱型构造逆冲断层和正断层均发育，地层产状较陡，背斜形态，平面展布近椭圆形。泥拱为主的挤压泥拱型构造逆冲断层和正断层均发育，地层产状较缓，背斜形态，平面接近圆形或半圆形。撕裂挤压泥拱型构造逆冲断层、正断层、撕裂断层均发育，构造幅度稍陡，断背斜形态。

图2 褶皱过渡带发育的4种构造样式

2 沉积特征

此次研究的褶皱过渡带位于尼日尔三角洲东扇[10-11]，东扇陆坡区未见海底峡谷沟通，主要为一系列复合水道平行向深海平原方向推进，形成了以复合水道为骨架、朵叶体为主体的“无根海底扇”沉积模式(图3)。根据相对海平面的升降和物源供应能力的强弱，东扇进一步细分为2种模式：一种是在层序低位域初期相对海平面较低、物源能量较强时期发育的海底扇，即为典型的以水道为骨架、朵叶体为主体的海底扇模式；另一种为在低位域晚期相对海平面初始上升时期，物源供给减弱，以发育水道体系为主，朵叶体相对不发育。褶皱过渡带主要发育水道和水道化朵叶2种沉积微相。水道在地震剖面上对应中—强振幅反射，具有水道的几何外形，伴有侵蚀或加积特征，属性图上常具有水道外形。水道化朵叶在地震剖面上对应中弱—中强振幅反射，平行—亚平行结构，主要为扁平的丘状外形，属性图上常具有朵叶外形。

图3 尼日尔三角洲盆地深水区东扇沉积模式

3 烃源岩特征

在对褶皱过渡带地质分析和原油地球化学特征及成熟度分析的基础上，在盆地模拟过程中，利用褶皱过渡带已发现油气的情况来推测该区烃源岩的类型和指标，进而利用气油比反推法预测烃源岩发育的位置。

首先根据深大逆冲断层普遍断至滑脱面的特点，推测烃源岩可能发育于第1套或第2套地层中(图1)。其次，通过对褶皱过渡带原油地球化学特征及原油成熟度资料分析得出，褶皱过渡带原油来源于以海洋有机质输入为主，沉积于还原-弱氧化条件下，达到生烃门限内的上白垩统—古新统海相烃源岩[13-17]。

在盆地模拟过程中，从以下2个方面确定该区烃源岩的类型和指标：①褶皱过渡带已发现油气以油为主，气的储量很少，几乎可以忽略；②从宏观的沉积环境来看，该区烃源岩沉积于海相环境，推测烃源岩发育在最大海泛面附近的凝缩段或密集段地层中，厚度不大且质量较好，以生油为主。同时，利用气油比反推法预测烃源岩发育的位置，通过将已发现油田的气油比与模拟下伏2套潜在烃源岩生成的气油比进行比较分析，认为褶皱过渡带烃源岩可能位于第2套泥岩地层中。综上所述，采用了世界上平均的海相烃源岩指标作为研究区烃源岩的类型和指标，其中有机碳含量为5%、氢指数为592 mg/g。

4 油气成藏特征

4.1 油气富集规律

平面上，已发现油气田主要分布在褶皱过渡带的中间部位，在褶皱过渡带与其他构造带过渡带上的油气田较少。而在已发现的油气田当中，构造对油气田的控制作用明显，已发现油气田主要位于构造高部位。

纵向上，油气分布受控于浅层良好的储盖组合配置关系和浅层发育的大量调节断层。通过分析得出，SQ16.5和SQ15.5的油气发现主要为油，储量占总储量的20.5%；SQ13.8和SQ12.5的油气发现有油有气，以油为主，储量占总储量的79.5%。通过对褶皱过渡带16口探井各层序内部砂地比统计得出，砂地比从深层SQ16.5到浅层SQ12.5逐渐减小，浅层砂地比低，储盖配置关系好。同时，褶皱过渡带浅层发育大量调节断层，使得油气更容易向SQ13.8和SQ12.5运移，最终在SQ13.8和SQ12.5聚集成藏，造成储量主要分布在SQ13.8和SQ12.5。此外，考虑到烃柱高度可能受盖层厚度影响，对褶皱过渡带钻井烃柱高度和相应盖层厚度进行了统计，发现两者无明显关联性。

4.2 成藏主控因素

在褶皱过渡带的已钻井，钻井失利完全没有油气发现的井较少。通过分析认为，钻井完全失利的主要原因在于钻探部位太低，超出了合理的油柱高度和油水界面的范围。通过对已发现油田解剖认为，构造是褶皱过渡带成藏的主控因素，构造的成因控制油藏的规模。发育泥拱型构造的油田储量规模最大，以挤压为主的挤压泥拱型构造的油田储量规模次之，以冲断为主的逆冲构造的油田储量规模最小。泥拱型构造比较宽缓，形成的圈闭面积大，汇油面积大，储量大。以挤压为主的挤压泥拱型构造也相对宽缓，但构造面积和汇油面积都相对小些，其储量规模也较纯泥拱构造较小。以冲断为主的逆冲构造比较陡，形成的圈闭面积较小，汇油面积较小，储量也较小。

4.3 成藏模式

基于上述对油气富集规律、控制因素和地质认识的研究，建立了该区泥拱、逆冲、正断层、砂体四元联合成藏的油气成藏模式(图4)，即油气沿断裂体系垂向上运移，在中浅层储集体中聚集成藏，并根据构造成因不同建立了该区5种油气成藏模式：

(1) “逆冲+泥拱+正断层”逆冲上盘成藏模式。

图4 褶皱过渡带油气成藏模式

以断至滑脱面的逆冲断层作为主要油气运移通道，油气在挤压为主的挤压泥拱型构造的上盘砂体中成藏，浅层发育的调整正断层起到油气再分配的作用。P油田为此种成藏模式的典型代表，其储量规模小于具有“泥拱+正断层”成藏模式的油田。

(2) “泥拱+正断层”成藏模式。发育该类成藏模式的油田区不发育逆冲断层，该类油田以断至第2套塑性泥岩顶面附近的正断层做为主要油气运移通道，油气在泥拱型构造的高部位砂体中成藏，浅层发育的调节正断层起到油气再分配的作用。A油田为此类成藏模式的典型代表，具有该种成藏模式的油田储量规模最大。

(3) “泥拱+逆冲+正断层”逆冲上盘成藏模式。以断至滑脱面的逆冲断层作为主要油气运移通道，油气在泥拱为主的挤压泥拱型构造的上盘砂体中成藏，该类成藏模式的构造成因与第1类成藏模式不同。E油田为此类成藏模式的典型代表，具有此类成藏模式的油田储量规模同样小于具有泥拱+正断层”成藏模式的油田。

(4) “逆冲+泥拱+正断层”逆冲下盘成藏模式。以断至滑脱面的逆冲断层作为油气运移通道，与第3种成藏模式相反，该成藏模式中，油气在泥拱为主的挤压泥拱型构造的下盘砂体中成藏，浅层发育的调节正断层起到油气再分配的作用，以ES油田为代表。

(5) 逆冲上盘成藏模式。以断至滑脱面的逆冲断层作为油气运移通道，油气在冲断构造的上盘砂体中成藏，该类成藏模式中，浅层不发育调节正断层。Z油田为此类成藏模式的典型代表，该成藏模式的油田储量规模较小。

上述建立的5种成藏模式对褶皱过渡带有利目标油气成藏条件的研究具有重要作用，发育前4种成藏模式的有利目标成藏条件较好，且可能具有较大的储量规模。

5 结 论

(1) 褶皱过渡带发育逆冲断层、正断层、撕裂断层3种断裂体系，深大逆冲断层普遍断至滑脱面。发育纯泥拱型构造、挤压为主的挤压泥拱型构造、泥拱为主的挤压泥拱型构造和撕裂挤压泥拱型构造4种构造样式。

(2) 褶皱过渡带发育以复合水道为骨架、以朵叶体为主体的“无根海底扇”沉积模式，主要发育水道和朵叶2种沉积微相。

(3) 预测褶皱过渡带内的优质海相烃源岩主要发育在第2套塑性泥岩地层当中。

(4) 褶皱过渡带内的断裂体系是油气运移的主要通道，油气平面上均富集在构造发育部位，垂向上主要富集在SQ13.8和SQ12.5，油气纵向分布受控于浅层良好的储盖组合配置关系和浅层发育的大量调节断层。

(5) 构造是油气成藏的主控因素，构造的成因控制着油藏的规模，发育泥拱型构造的油田储量规模最大。

(6) 根据构造成因不同，建立了“逆冲+泥拱+正断层”逆冲上盘成藏、“泥拱+正断层”成藏、“泥拱+逆冲+正断层”逆冲上盘成藏、“逆冲+泥拱+正断层”逆冲下盘成藏、“逆冲”逆冲上盘成藏5种油气成藏模式。

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