巴西坎波斯盆地A区块盐下构造特征及其对油气分布的影响

赵文芳

(中国石化集团 国际石油勘探开发有限公司，北京 100029)

目前，巴西作为全球深海油气勘探开发的热点国家，其主要含油气盆地集中在东南部海域的圣埃斯皮里图(Espirito Santo)盆地、坎波斯(Campos)盆地和桑托斯(Santos)盆地，水深均超过2 km。位于海域中部的坎波斯盆地，北部维多利亚高地将其与圣埃斯皮里图盆地隔开，南部卡布弗里乌高地将其与桑托斯盆地隔开，总面积约14.9×104km2(图1)。该盆地是晚三叠世以来随着南大西洋由南向北逐步扩张而发育起来的被动大陆边缘盆地[1-7]，盆地向东开启，沉积物向东逐渐变厚，形成一个沉积楔状体。

坎波斯盆地油气勘探始于20世纪70年代中期，并于1974年发现了第一个油田——加鲁巴(Garanpa)油田。2006年以来，随着桑托盆地盐下油气勘探取得重大突破，与其具有相似盐下构造特征的坎波斯盆地也成为世界油气勘探的热点[8-12]。近年来，许多学者从不同角度对坎波斯盆地构造演化特征和石油地质特征进行了探讨和分析[13-18]，认为其经历了多期构造运动，发育由非海相前裂谷期、过渡相同裂谷期及海相后裂谷期沉积组成的3套层序。其中烃源岩为早白垩世裂谷期发育的Lagoa Feia组湖相黑色页岩；储层在盆地分布广泛，盐下段主要发育有下白垩统碳酸盐岩储层和基底玄武岩储层，盐上段主要发育有Macae组台地碳酸盐岩储层和上白垩统至中新统的3套浊积砂岩储层；过渡后期发育的厚度较大且连续分布的蒸发盐岩是盆地区域性盖层，为盆地盐下油气聚集提供了较好的封闭条件(图2)。但前期研究主要集中在盐上层序和盐下区域性构造研究，以油田或区块为实例的盐下构造特征研究较少，一定程度上制约着坎波斯盆地深海油气勘探开发工作。

图1 巴西坎波斯盆地A区块区域位置Fig.1 Location of block A in Campos Basin, Brazil

A区块位于坎波斯盆地南部，面积约708 km2，距离海岸200 km，水深2 600～2 900 m，盐下碳酸盐岩地层广泛发育，具有典型的被动大陆边缘特征，勘探潜力巨大。截至目前，该区块共实施钻井6口，自北向南发现了3个含油气构造，依次为S构造、G构造和P构造(图1)。本文以A区块为例，结合地震资料和钻井资料，从盐下地层特征、构造演化、断裂展布及构造对油气分布的影响等方面进行了分析，以期为坎波斯盆地盐下油气勘探决策提供科学依据。

1 地震反射层及地震层序的划分

1.1 地震反射层的识别

为了研究该区盐下地层发育特征，本文在钻井合成地震记录标定和地震剖面反射特征识别基础上，进行了地震解释，并在盐下地层中识别出T1、T2、T3和T4共 4个地震反射层(图3)。为了进一步验证全区地震解释结果的准确性，通过声波反演，最终确定了各地震反射层在地震剖面上的表现形式和反射特征(图4)。从经过P2井NW—SE向地震解释剖面和声波反演剖面中可以看出，地震解释结果与声波反演结果在地震形态和地层展布方面有着较好的对应关系，从而验证了全区地震解释结果的准确性(图3，4)。结合岩石物性资料对识别的4个地震反射层进行分析，认为各反射层具有以下特征：

1.1.1 形成于过渡后期的T1层

T1层为盐岩底部反射，主要由硬石膏和盐岩沉积物组成。该层在研究区广泛分布，能够连续追踪，在地震剖面上呈现出高频率、强振幅地震反射特征。

1.1.2 形成于过渡初期的T2层

T2层主要由湖相微生物碳酸盐岩沉积物组成。该层在研究区构造高部位处连续性较好，呈现出高频率、强振幅地震反射特征，易于追踪；在构造凹陷区或低部位处连续性较差，呈现出低频率、弱振幅地震反射特征，不易于追踪。

1.1.3 形成于裂谷后期的T3层

T3层主要由湖相碳酸盐岩沉积物组成。该层在研究区广泛分布，连续性较好，在地震剖面上呈现出高频率、强振幅反射特征，能够较好识别和追踪，是研究区最重要的储层。

图2 巴西坎波斯盆地地层综合柱状图 据文献[16]修改。Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of Campos Basin, Brazil

图3 巴西坎波斯盆地A区块P2井合成地震记录标定Fig.3 Calibration of synthetic seismogram of well P2 in block A, Campos Basin, Brazil

图4 巴西坎波斯盆地A区块经过P2井声波反演剖面Fig.4 Acoustic inversion profile across well P2 in block A, Campos Basin, Brazil

1.1.4 形成于裂谷早期的T4层

T4层为火成岩顶部反射，主要由火成岩沉积物组成，中间夹杂湖相沉积物。该层在研究区可连续追踪，总体表现为中—强地震反射特征，与下伏地层呈现出明显的角度不整合接触关系。该层在构造高部位处埋深较浅，地层起伏较大。

1.2 地震层序的划分

根据识别的4个地震反射层，结合区域构造演化特征和地震层序划分原则[19]，将研究区盐下地层自上而下分为3套地震层序(图5)，并进一步分析各套地震层序的岩性特征 (表1)。

1.2.1 地震层序Ⅰ

层序Ⅰ介于T1—T2反射层之间，在过渡初期形成。该层序在研究区广泛分布，地震反射波组在构造高部位处成层性较好，可连续追踪；在构造低部位处成层性较差，不易于连续性追踪。该层序在构造高部位处沉积厚度较薄，地层发育受后期盐岩影响较大，在平面上呈现出中间G构造较薄、北部S构造和南部P构造较厚的沉积特征。该层序是一套以湖相微生物碳酸盐岩为主的沉积层系，可作为盐下油气成藏的有利储层。

图5 巴西坎波斯盆地A区块地震层序剖面Fig.5 Seismic sequence profile in block A, Campos Basin, Brazil

表1 巴西坎波斯盆地A区块地震层序划分

1.2.2 地震层序Ⅱ

层序Ⅱ介于T2—T4反射层之间，在裂谷中后期形成。该层序在研究区广泛分布，中间包括T3反射波组。该层序的发育受早期火山熔岩影响较大，在平面上呈现北部S构造厚、中间G构造次之、南部P构造较薄的特征。该层序主要以湖相泥岩、页岩和灰岩为主，其中，湖相黑色钙质页岩和灰岩分别是研究区主力烃源岩层和主要储层。

1.2.3 地震层序Ⅲ

层序Ⅲ介于T4层与基底面之间，在裂谷早期形成。该套层序在研究区分布广泛，受火山活动影响，成层性较差，内幕反射杂乱。该层序主要以玄武岩为主，夹有砾岩和砂岩沉积。受正断层和侵蚀作用影响明显，在构造高部位区起伏较大，埋深较浅。该层序在北部S构造和南部P构造是一套潜在储层。

2 构造特征

2.1 构造演化特征

A区块作为坎波斯盆地重要组成部分，盐下构造演化特征与晚侏罗世以来冈瓦纳大陆的解体密切相关，主要经历了裂谷阶段、剥蚀和倾斜阶段以及热沉降阶段3个构造演化阶段[20-24]。

2.1.1 裂谷阶段

该阶段主要发生于坎波斯盆地欧特里夫期—巴雷姆期时期。随着冈瓦纳大陆的张裂，NE向和NNE向正断层开始密集发育，并在拉张—伸展过程中产生了一系列断陷空间。与此同时，NW—SE向转换断层开始活跃，转换断层连通整个岩石圈深部和表面。早期火山活动产生的熔岩流沿着转换断层上涌并向断陷空间流动。由于该构造阶段发生于水下环境，火山玄武岩夹杂砾岩和砂岩、湖相泥灰岩和页岩逐渐发育并填满由伸展—拉张作用产生的断陷空间，最终形成了一个平面沉积充填区域。

2.1.2 剥蚀和倾斜阶段

该阶段主要发生于晚巴雷姆期—早阿普特时期。该时期伴随着火山活动的结束，火山熔岩流也停止流动，该事件很大程度上改变了研究区的热条件，产生了一个快速冷却和沉降的系统，同时出现了一个垂直于转换断层和正断层的复杂断块倾斜。在断块倾斜抬升的作用下，发生了强烈的剥蚀作用。由于强烈剥蚀和倾斜作用主要集中在旋转断块高部位区，裂谷中后期断陷内沉积的湖相沉积物遭受剥蚀，并在后期逐渐形成一个区域不整合面。

2.1.3 热沉降阶段

该阶段主要发生于中—晚阿普特期。倾斜和剥蚀事件后，稳定的构造活动控制了整个研究区，在深水湖相沉积环境下产生热沉降。随着热沉降事件的发生，在后期发育了1套由硬石膏和蒸发岩组成的盐岩，成为研究区的区域性盖层。

2.2 断裂发育特征

受裂谷阶段冈瓦纳大陆张裂作用的影响，研究区断裂密集发育[25-26]。本文基于主干地震剖面追踪和解释，对断裂特征进行了分析。

2.2.1 断裂剖面特征

由于受到裂谷早期伸展—拉张作用以及火山活动的影响，研究区发育了一系列NE向和NNE向的正断层，这些断裂在裂谷后期伴随着火山活动的结束而停止发育。这类断裂规模较大，在地震剖面上表现为高角度、铲式正断层特征，作为边界断裂控制着研究区内部构造(图6a)。

研究区裂谷后期发生了剧烈倾斜和剥蚀事件，并伴随着断块旋转。受断块旋转作用的影响，早期发育的正断层切割盆地基底，并在构造高部位处刺穿火成岩顶部，成为后期油气运移的重要通道。由于断块旋转作用，研究区局部形成掀斜高地，沉积物厚度较薄。在掀斜高地两侧的低凹区域，发育了一系列地堑和半地堑叠瓦状断裂。这类断裂规模较小，未刺穿火成岩的顶部，仅对内部次级构造单元的沉积产生了一定的影响(图6b)。

图6 巴西坎波斯盆地A区块断裂发育地震剖面Fig.6 Fault development profile in block A, Campos Basin, Brazil

2.2.2 断裂平面特征

分析表明，研究区在平面上主要发育了一系列NE向和NNE向正断层；同时受构造运动影响发育了一条NW—SE向转换断层，控制着正断层展布(图7)。

(1)正断层。NE向和NNE向正断层在平面上表现为雁列式组合样式，转换断层控制其展布。按照断裂的规模和对构造单元的控制程度，将其分为2个级别：①一级正断层。该断裂是边界断裂，主要分布在北部S构造北部和东部、中部G构造南部和南部P构造南部。该类断裂平面展布较长，分布范围较广，早期活动剧烈。该断裂刺穿顶部火成岩并切割盆地基底，控制着研究区构造演化和沉积发育。②二级正断层。该断裂是一种次级断裂，主要分布在一级断裂间各个构造单元内部。该类断裂规模较小，未刺穿火成岩顶部，仅对研究区次级构造和沉积产生一定程度的影响。

(2)转换断层。NW—SE向转换断层是连接深部岩石圈的走滑断裂，它近似直立并贯穿于整个研究区。受走滑作用影响，转换断层两侧的构造单元呈现出不同的抬升速率和沉降速率。在平面上，3个构造单元沿着转换断层带呈现出较好的线性展布特征。分析认为：第一，转换断层作为火成岩上涌的主要通道，在火山物质上涌过程中，熔岩流不断地充填由断块运动产生的断陷空间，并在转换断层带附近聚集；第二，转换断层在平面上将正断层分隔为两部分，控制了正断层的延伸和展布，是正断层的截断区和改造区。

图7 巴西坎波斯盆地 A区块断裂平面展布Fig.7 Fault plane distribution in block A, Campos Basin, Brazil

3 构造运动对油气分布的影响

研究表明，受构造运动影响，研究区盐下发育了1套湖相烃源岩、2套储层和1套区域性盐岩盖层[27-28]。

3.1 烃源岩

钻井资料和岩石物性资料表明，研究区盐下地层烃源岩主要为早白垩世沉积的Lagoa Feia组烃源岩，该烃源岩是在缺氧条件下形成的黑色湖相钙质页岩，是坎波斯盆地主要烃源岩，在研究区广泛发育。该烃源岩总有机碳含量最高可达5%，有机质类型主要为Ⅰ型干酪根，成熟度Ro在0.7%～1.2%。镜质体反射率和热演化史研究表明，该烃源岩在始新世时进入生油窗，中新世达到生油高峰，现今仍处在生油窗内。

3.2 储层

储层在研究区广泛分布，具有良好的渗透率和孔隙度。根据钻井资料和地震资料揭示，研究区在盐下地震层序Ⅰ和层序Ⅱ中主要发育了2套埋深较大的储层，分别为上部下白垩统湖相碳酸盐岩(主要储层)和下部上侏罗统—下白垩统火成岩(次要储层)。

3.3 盖层

研究区在过渡后期发育了1套盐岩地层，盐岩分布连续且厚度较大，油气保存较好，构成了该区稳定的区域性盖层。通过地震剖面和钻井结果揭示，盐岩盖层在北部S构造和南部P构造较为发育，厚度较大，最大厚度超过2 500 m；在中部G构造西南部，受裂谷作用和基底断裂等作用影响，盐岩厚度变化剧烈，并发育了一系列盐窗，在一定程度上破坏了盐下油气藏的保存，是不稳定区域性盖层。

3.4 构造运动

自晚侏罗世以来的多期构造运动对油气的生成、运移和聚集产生了重要影响[29-31]，主要表现在以下3方面：

(1)基底隆升控制油气的分布。早白垩世断块的倾斜和剥蚀作用使基底抬升并遭受剥蚀，形成垒堑相间的构造格局，控制了盐下地层圈闭和优质储层的发育，为油气聚集提供了良好的条件，是油气储集和圈闭发育的有利场所。

(2)正断层和区域不整合面是油气运移的重要通道。正断层和区域不整合面连通了研究区烃源岩和储层，油气沿断裂和不整合面进入盐下碳酸盐岩储层和火成岩储层中。在盖层条件较好、盐窗不发育的区域，油气能够较好地保存在储层中，形成盐下碳酸盐岩成藏组合和火成岩成藏组合。

(3)盐岩分布控制油气的成藏规模。过渡期形成的厚度较大、连续性较好的盐岩为盐下油气保存提供了较好的盖层条件。受早期裂谷作用、基底大断裂和重力滑脱作用影响而形成的厚度较薄、连续性较差和盐窗较为发育的盐岩，不利于盐下油气藏的保存。

4 结论

(1)坎波斯盆地A区块盐下地层共划分为4个地震反射层，分别为：①T1层，为过渡晚期形成的盐岩底部；②T2层，为过渡早期形成的湖相微生物碳酸盐岩底部；③T3层，为裂谷后期形成的湖相碳酸盐岩地层；④T4层，为裂谷早期形成的火成岩顶部，并以此划分了3套地震层序。

(2)坎波斯盆地A区块盐下地层主要经历了裂谷阶段、倾斜和剥蚀阶段以及热沉降阶段3个构造演化阶段。正断层密集发育，在平面上主要呈NE向和NNE向展布，延伸较长，切割盆地的基底并刺穿火成岩顶部，作为边界断裂控制各个构造单元。NW—SE向转换断层贯穿整个研究区，控制了研究区正断层的延伸和展布，是火成岩熔岩上涌的主要通道。

(3)坎波斯盆地A区块盐下发育了1套湖相烃源岩、2套储层和1套区域性盐岩盖层，其中基底隆升、正断层和区域不整合面发育及盐岩分布等因素共同控制和影响研究区油气的形成和分布。