大陆边缘三角洲盆地油气成藏特征类比研究

贾怀存，康洪全，李明刚，程 涛，孟金落

中海油研究总院有限责任公司，北京 朝阳 100028

引 言

在大型水系发育的被动大陆边缘盆地中，河流往往携带大量的陆源碎屑快速注入盆地，在海岸附近形成了河流—海岸三角洲沉积体系[1]。世界上很多大油气区都与河流—海岸三角洲沉积体系伴生，尤其是第三系大油气区几乎都与三角洲盆地共生。如西非的尼日尔三角洲盆地和印尼库泰盆地马哈坎三角洲的油气资源均十分丰富（图1），而2013年以来，在东非海域的鲁伍玛三角洲盆地相继发现多个超大规模的天然气田，更使得该类型盆地的油气勘探成为世界的焦点之一[2]。

图1 印尼库泰盆地、东非鲁伍玛盆地和西非尼日尔三角洲盆地分布图Fig.1 Distribution map of Niger delta,Ruvuma Basin and Kutei Basin

虽然尼日尔三角洲盆地、库泰盆地马哈坎三角洲和东非鲁伍玛三角洲盆地油气富集层系均为三角洲沉积体系，但各盆地的油气分布比例具有明显差异性。其中，尼日尔三角洲盆地以石油为主（油气比例为1.00：0.19），库泰盆地和东非鲁伍玛盆地以天然气为主（两个盆地的油气比例分别为1.00：2.50和1.00：118.00）。国内外学者对3个盆地的油气地质特征、油气富集规律和成藏特征均有过系统研究[3-28]。但前人的研究多是对各个盆地进行独立研究，而对三大盆地油气成藏条件的类比及对油气富集规律的差异性研究较少，尤其是对油气资源分布差异性的控制因素缺乏系统性研究。因此，开展库泰盆地马哈坎三角洲，东非海岸鲁伍玛盆地的三角洲和西非尼日尔三角洲盆地的油气成藏条件解剖分析与差异性类比研究，可以明确不同大陆边缘三角洲盆地油气成藏特征差异及对油气分布的控制因素，同时可以更好地指导对大陆边缘河流-海岸三角洲沉积体系的油气勘探。

1 盆地结构与构造特征对比

受区域构造演化背景控制，3个三角洲盆地发育的构造演化背景、三角洲分布范围与沉积特征、三角洲的内部结构和构造样式等存在明显差异。

1.1 三角洲发育的构造演化阶段不同

西非尼日尔三角洲和东非鲁伍玛盆地三角洲体系主要在漂移期发育，库泰盆地马哈坎三角洲主要发育在发生大规模海侵后的裂陷期的拗陷阶段期。

伴随着中生代冈瓦纳大陆发生裂解，美洲、非洲和印度板块都经历了裂陷与漂移阶段。而西非尼日尔三角洲和东非鲁伍玛盆地三角洲主要形成于漂移期，并且鲁伍玛盆地三角洲形成时间比尼日尔三角洲略早。由于东冈瓦纳大陆开裂时间要早于西冈瓦纳大陆，因此，东非海岸在早白垩世就已经进入了漂移期。而鲁伍玛盆地在漂移早期发育河流-三角洲-浊积扇、浅海及半深海沉积。西非的尼日尔三角洲盆地在始新世—中新世开始大规模发育三角洲沉积。

库泰盆地的马哈坎三角洲是在盆地由裂陷期的断陷阶段进入拗陷阶段后开始发育形成。在晚渐新世，库泰盆地整体发生拗陷构造作用，盆地范围迅速扩大，并发生大范围海侵。同时，构造活动以稳定沉降为主，总体上沉降速率减小，发育海相三角洲沉积。

1.2 三角洲内部结构与构造样式存在差异

库泰盆地的马哈坎三角洲主要发育前积结构，重力滑脱推覆构造体系不发育（图2）[6]。西非的尼日尔三角洲盆地和东非鲁伍玛盆地三角洲内部发育重力滑脱推覆构造（图3，图4）[6-8]。在尼日尔三角洲盆地重力滑脱底辟构造区比较发育，泥底辟构造是其主要的构造样式。而鲁伍玛三角洲的重力滑脱底辟构造不发育，发育小型挤压背斜为主的过渡样式。

在重力滑脱构造域的最前端为冲断构造区，主要构造样式为逆冲推覆构造。冲断构造区在尼日尔三角洲盆地和鲁伍玛盆地三角洲均发育。

图2 库泰盆地马哈坎三角洲地质剖面图Fig.2 Cross section of Mahakan delta in Kutei Basin

图3 东非鲁伍玛盆地三角洲地质剖面图Fig.3 Cross section of Ruvuma Basin

1.3 陆架宽度与地形坡度控制三角洲内部结构与构造样式

西非的尼日尔三角洲盆地和东非的鲁伍玛盆地大陆坡陡窄，陆坡地形坡度大，河流带来的大量陆源沉积物发生快速卸载、堆积。当大量陆源沉积物堆积到一定程度后，陡倾的地形难以继续承受沉积物的不均匀卸载，进而产生沿漂移早期的海相泥岩面发生重力滑脱构造。当在滑脱体前端受到刚性地层的阻挡后，便发生冲断构造。因此，窄陆架和陡倾的陆坡地形控制了西非尼日尔三角洲和鲁伍玛盆地三角洲内部的重力滑脱推覆构造体系。而主要在拗陷阶段发育的库泰盆地马哈坎三角洲构造活动较为稳定，地形起伏一般不大，三角洲内部的重力滑脱推覆构造不发育。

图4 西非尼日尔三角洲地质剖面Fig.4 Cross section of Niger Delta Basin

2 地层充填特征对比

因区域构造演化经历不同，库泰盆地马哈坎三角洲沉积地层主要为近物源沉积，三角洲泛滥平原亚相较为发育，岩性主要为砂岩、页岩、煤和礁灰岩。东非鲁伍玛三角洲和西非尼日尔三角洲盆地主要表现为远物源沉积特征，三角洲前缘-浊积扇体系较为发育，岩性以细粒的泥页岩为主，滨岸带砂岩储层较为发育（图5）。

在库泰盆地，由于南海在早中新世向加里曼丹岛俯冲，导致加里曼丹岛中部山脉隆升，形成了广泛的剥蚀区，为盆地提供了充足的物源，为马哈坎三角洲的大规模发育提供了充足的物源。由于马哈坎三角洲属于近源沉积三角洲体系，三角洲泛滥平原、辫状河分支河道等相带类型分布较为广泛。岩性主要为砂岩、页岩、煤和礁灰岩。

渐新世至今，受新构造运动影响，东非大陆大幅隆升，鲁伍马盆地陆上遭受剥蚀，第三系碎屑体系开始快速向海进积，形成鲁伍玛三角洲-浊积扇体系。地震剖面揭示，浊积扇体系在时空演化上具有垂向叠加，横向迁移的特征。从始新统持续到中新统，均可识别出明显的下切水道特征，渐新统规模最大，范围最广，整体上呈现出由南向北的迁移趋势。物源区强烈的碎屑注入可以供给到Davies构造带上。其中Windjammer-1和Barquentine-1井均钻遇了海底扇砂岩储层，Tubarao-1井钻遇始新世水道砂体。

图5 尼日尔三角洲、鲁伍玛盆地和库泰盆地地层充填对比Fig.5 Analogue stratigraphic colum of Niger,Ruvuma and Kutei Basin

3 油气成藏条件对比

3.1 烃源岩特征对比

目前，在3个典型三角洲盆地均已经发现了大量的油气。从烃源岩分布层位看，库泰盆地马哈坎三角洲和西非尼日尔三角洲盆地主力烃源岩来自三角洲沉积体系。其中，库泰盆地主力烃源岩为三角洲平原亚相的煤系，尼日尔三角洲盆地主力烃源岩为前三角洲亚相的页岩，而东非鲁伍玛盆地主力烃源岩来自下伏下侏罗统海湾环境形成的海相页岩，处于构造演化阶段由裂陷期向漂移期的过渡期（表1）。

表1 大陆边缘三角洲盆地主力烃源岩地化指标对比Tab.1 Compared geochemical data of source rock in continental margin delat basins

库泰盆地中新统-上新统的马哈坎三角洲煤系烃源岩主要包括煤、碳质泥岩和海相泥岩，沉积环境为三角洲平原和前三角洲。其中，煤主要是由三角洲平原沼泽环境下的乔木植物形成的黑煤和三角洲平原较低部位的细菌、苔藓、蕨类植物的孢子，莎草沼泽和湖中水藻形成的褐煤。有机碳含量普遍在50.0%～80.0%，平均55.0%。

从显微组分和氢/碳原子比等方面的分析看，马哈坎三角洲煤的生油能力并不亚于有机页岩。由于遭受生物降解，马哈坎三角洲的煤和页岩氢组分含量相对较高，壳质体的含量在20%以上，H/C和O/C原子比与II型干酪根一致，因此，马哈坎三角洲的煤具有较强的生油能力，是一套优质的烃源岩。而前三角洲的海相页岩的有机碳含量在0.5%～1.0%，氢指数（IH）达 150 mg/g，以III型干酪根为主，属于中等—较差烃源岩。

尼日尔三角洲盆地主力烃源岩为始新统—中新统阿哥巴达组前三角洲页岩。考索恩海峡-2井揭示，页岩总有机碳普遍在0.5%～4.4%，平均为1.8%，有机质类型以II2型为主，并有部分III型。生烃潜力（S2）绝大多数在5.0 mg/g上，最高可达20.0 mg/g，Tmax在 435～440◦C，已经成熟。

过渡期，下侏罗统海湾环境形成的富有机质页岩是东非鲁伍玛盆地主力烃源岩[10]，而漂移期三角洲体系的页岩地化指标整体较差，且处于未成熟-低成熟阶段。过渡期海湾环境烃源岩在鲁伍玛盆地中虽未钻遇，但通过类比周边盆地已钻遇烃源岩地化指标分析，认为过渡期海湾环境形成的富有机质页岩地化指标好，生烃潜力大，已成熟，是一套优质烃源岩。海相页岩的总有机碳为2.0%～11.0%，生烃潜力（S1+S2）为 2.7～96.0 mg/g，氢指数（IH）为159.0～1 325.0 mg/g，有机质类型为II-III型，且埋藏较深，处于成熟或过成熟阶段。

3.2 储层特征对比

受构造-沉积演化控制，3个典型三角洲盆地主力储层均是三角洲体系砂岩，储层物性好（表2）。

表2 大陆边缘三角洲盆地主力储层特征对比Tab.2 Compared data of reservoir rock in continental margin delat basins

如东非鲁伍玛盆地主力储层为渐新统—始新统三角洲—深水扇体系浊积砂岩，孔隙度普遍在11.0%～23.5%，渗透率为7～836 mD。钻井揭示为块状砂岩，地震上表现为低频连续强反射的特征。岩芯上可识别层理、碎屑颗粒、滑塌构造和峡谷充填等深水扇沉积现象。

中中新统-上新统三角洲砂岩是库泰盆地马哈坎三角洲的主力储层，盆地已发现的大多数油气田储层均为该套砂岩。储层沉积相带主要为三角洲前缘河口坝及三角洲平原分支河道中的砂坝。砂岩单层厚度普遍在3～15 m，单井累计砂岩厚度可达200～3 000 m。孔隙度20.0%～35.0%，渗透率100～1 000 mD。

尼日尔三角洲盆地主力储层为第三系阿哥巴达组三角洲前缘的水下分流河道和河口坝微相的石英砂岩。储层横向分布稳定，通常为叠层状，厚度2 500 m，最大厚度超过3 600 m。纵向上存在7个含油层段，主力油层段砂体埋藏深度350～4 800 m，孔隙度在22.0%～32.0%，平均25.0%，渗透率为500～4 800 mD，储集空间以原生粒间孔隙为主。

3.3 圈闭条件对比

受盆地结构和构造样式的控制，西非尼日尔三角洲盆地和东非鲁伍玛盆地三角洲的重力滑脱推覆构造体系发育，盆地的构造样式主要为伸展断裂体系和挤压推覆构造体系，因此，这两个盆地的圈闭类型主要为断块和滚动背斜圈闭类型。在重力滑脱变形的过渡区和底辟发育区，主要发育与泥岩底辟相关的圈闭类型。在冲断区，则以发育断背斜、逆掩背斜等构造圈闭类型为主，圈闭规模往往较大。另外，在远端深水区也发育浊积扇-水道体系的砂岩透镜体等岩性圈闭。

库泰盆地马哈坎三角洲盆地主要表现为大型的前积结构，重力滑脱推覆构造体系不发育，因此圈闭类型主要为地层圈闭、岩性圈闭及地层-岩性复合圈闭。

4 成藏特征及成藏模式对比

西非尼日尔三角洲盆地和库泰盆地马哈坎三角洲成藏特征表现为自生自储的特点，其烃源岩、储层和盖层均为三角洲沉积体系，油气成藏具有短距离运移，近源成藏的特点（图6）。

图6 尼日尔三角洲盆地油气成藏模式图Fig.6 Hydrocarbon accumulation model of Niger Delta

如尼日尔三角洲盆地的主力烃源岩为始新统-中新统阿哥巴达组前三角洲页岩，主力储层为阿哥巴达组三角洲前缘的水下分流河道石英砂岩，盖层为三角洲泥页岩。烃源岩生成的油气通过高角度的逆冲断层以短距离的垂向运移，当油气通过砂岩输导层进入受上覆盖层和侧向泥底辟或断层的遮挡形成的圈闭中即可聚集成藏，而有效运移通道是油气成藏的关键因素。

东非鲁伍玛盆地三角洲成藏特征具有阶梯式长距离运移，远源成藏的特点。下侏罗统烃源岩生成的油气首先沿沟源大断裂向上发生垂向运移，当油气运移至浅层古近系三角洲的有效输导体后发生侧向运移，并在有效的圈闭中聚集成藏。有效生烃灶和运移通道是油气聚集成藏的关键因素。如在三角洲前端的重力滑脱冲断构造区靠近生烃凹陷，沟源大断裂发育，同时，深水浊积扇等砂岩储层的广泛发育为油气侧向长距离运移提供了有效的运移通道，并最终形成了巨型气藏（图7）。

图7 东非鲁伍玛盆地油气成藏模式图Fig.7 Hydrocarbon accumulation model of Ruvuma Basin,East Africa

5 结 论

（1）尼日尔三角洲盆地、鲁伍玛盆地和库泰盆地马哈坎三角洲的发育构造阶段不同，盆地结构和构造样式存在差异。在漂移期发育的尼日尔三角洲和鲁伍玛盆地大陆坡陡窄，陆坡地形坡度大，重力滑脱推覆构造体系发育。裂陷期拗陷阶段发育的库泰盆地马哈坎三角洲地形坡度较缓，三角洲内部的重力滑脱推覆构造体系不发育。

（2）库泰盆地马哈坎三角洲和尼日尔三角洲主力烃源岩均来自三角洲体系，分别为三角洲平原亚相的煤系和前三角洲页岩，是倾油型烃源岩，处于成熟阶段，主要生油。东非鲁伍玛盆地主力烃源岩来自下伏的下侏罗统海湾环境形成的海相页岩，处于高成熟—过成熟阶段，主要生裂解气。

（3）尼日尔三角洲和鲁伍玛盆地重力滑脱构造体系发育，在重力冲断构造区大型圈闭较发育，油气运移通道条件较好，一般以发现大型或巨型油气田为主，未来勘探潜力较好。而库泰盆地马哈坎三角洲重力滑脱推覆构造体系不发育，圈闭类型一般以岩性、地层圈闭等类型为主，圈闭规模相对不大。三角洲前缘的水下分流河道砂岩或河口坝形成的透镜体等岩性圈闭是主要勘探领域，风险相对较小。

（4）库泰盆地马哈坎三角洲和尼日尔三角洲成藏特征以自生自储型为主，近源成藏为主要特点，烃源岩、储集层和圈闭等成藏要素均发育在三角洲体系。东非鲁伍玛三角洲油气成藏特征具有阶梯式长距离运移，远源成藏特征。

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