南美洲油气资源分布特征和勘探潜力

边海光 宋成鹏 刘祚冬 汪永华 李恒萱 栾天思

（中国石油勘探开发研究院）

0 引言

近年来，南美洲地区油气勘探获得广泛关注，主要是由于在南大西洋沿岸深水—超深水区域不断获得重大油气发现，如巴西桑托斯盆地的Alto de Cabo Frio Oeste油气田、Araucaria油气田、Atapu油气田、Sepia油气田、Bacalhau油气田和圭亚那盆地的Liza油田等。同时，巴西等国家油气招标区块向国际油公司放开、自由市场经济体系重组和深水—超深水领域招标门槛降低等措施，使各国际大型油公司均增强了对南美洲油气勘探的信心。前人已经对南美洲板块演化、区域地质特征、盆地沉积充填特征和油气地质条件进行了大量研究工作[1-7]，但是对其油气分布规律和待发现资源潜力研究较少。

正确评估油气资源潜力和弄清其分布情况对制定国家油气战略和油公司发展非常重要，也一直是国内外油公司和相关学者最关心的问题。本文从区域地质背景出发，采用最新的油气田资料统计分析了南美洲已发现油气田分布特征，将含油气盆地划分为高勘探程度盆地和低勘探程度盆地，对于高勘探程度盆地采用圈闭评价法进行资源评价，而低勘探程度盆地由于缺少足以支撑开展圈闭评价法的相关资料而采用类比法进行评价。本文深化了南美洲油气地质特征和富集规律认识，为海外油气勘探开发和有利区优选提供了重要依据。

1 区域地质背景

南美洲板块由南大西洋岩石圈西半部分和南美大陆岩石圈组成，西部为会聚型板块边界，东部为离散型板块边界[1-3]。南美洲板块主体是由太古宇/元古宇变质岩和火山岩组成，固结于新元古代至早古生代泛巴西里亚诺/非洲造山旋回过程中，由洋盆关闭过程中不同大陆和微陆块拼合形成[4-5]；在新元古代褶皱带内出露太古宇/元古宇火山岩和变质岩，形成南美洲主要克拉通，包括亚马逊克拉通（由圭亚那地盾和中巴西地盾组成）、圣路易斯克拉通、圣弗朗西斯科克拉通、路易斯阿尔维斯克拉通和拉普拉塔克拉通等[6-9]（图1）。这些克拉通内部发育基底为前寒武系—寒武系，沉积地层以古生界为主，如上亚马逊盆地、亚马逊盆地、巴纳伊巴盆地、巴拉纳盆地等（图2）。

图1 南美洲板块构造背景和主要克拉通分布Fig.1 Plate tectonic setting and distribution of main cratons in South America

南美洲滨太平洋西部大陆边缘长期受到板块碰撞影响，为典型的洋陆板块会聚区域；北部的加勒比板块、西侧的纳兹卡（太平洋）板块和南部的南极洲板块向东俯冲至南美洲板块之下，形成了走向平行于海岸线的安第斯逆冲/褶皱带和岩浆弧。在古生代晚期，全球古板块拼接形成联合古陆，此时南美大陆位于联合古陆西缘[9-11]，处于相对稳定的构造环境。在三叠纪期间，南美大陆西部沿原太平洋边缘经历了大陆边缘裂谷演化阶段，大量基底卷入地堑/半地堑构造，并充填了粗碎屑沉积物和碳酸盐岩。在晚侏罗世—早白垩世期间，由于来自太平洋方向的地体增生造成弧—陆碰撞，导致三叠系裂谷和古老地层褶皱与抬升[12-14]。从晚白垩世一直到古近纪，纳兹卡板块、可可板块和加勒比板块向东俯冲到南美洲板块之下，形成了一系列低幅度基底逆冲断层和构造隆起，也就是古安第斯山脉[12-13]。在中新世，板块碰撞造成基底抬升和剥蚀，导致大量火山爆发，沿安第斯山脉发育大量火山岩。自上新世以来，板块俯冲作用持续进行，部分地区火山岩侵入到白垩系。受上述板块构造演化影响，西部大陆边缘从西向东可以划分为3个构造带，即弧前带、火山岛弧带和弧后带。弧前带位于火山岛弧与海沟之间，在板块俯冲过程中增生地体不断扩大或俯冲带后退，使得弧间岩石圈挠曲下沉形成了弧前盆地，包括普罗雷素盆地、塔拉拉盆地、塞丘拉盆地和阿劳科盆地等。弧后带位于火山岛弧靠大陆一侧，通过弧后扩张形成了弧后盆地，包括瓜吉拉盆地、下马格莱德纳盆地和胡拉加盆地等。在南美洲板块陆缘延伸部分，由于大陆型岩石圈挠曲形成了前陆盆地，包括东委内瑞拉盆地、巴里纳斯—阿普尔盆地、亚诺斯盆地、普图马约盆地、马拉农盆地、乌卡亚利盆地、白垩盆地、库约盆地、内乌肯盆地等（图2）。

南美洲北部和东南部大陆边缘，主要经历了联合古陆拼合与解体、加勒比板块会聚碰撞和非洲板块离散过程。在侏罗纪早期，联合古陆开始裂解成劳亚大陆和冈瓦纳大陆，中央大西洋拉开，在北美洲和尤卡坦台地之间形成了墨西哥湾[4]；南美洲北部受到可可板块和加勒比板块俯冲造成的走滑作用影响，南美洲南部受到斯科舍板块斜向碰撞挤压而形成了走滑断层构造。在白垩纪早期，冈瓦纳大陆发生裂解，南大西洋开始张开，南美洲板块与非洲板块开始分开[14]。从晚白垩世至今，南美洲板块与非洲板块、南极洲板块持续离散，南大西洋完全拉开[15-22]（图3）。南美洲东部大西洋沿岸处于板块拉张环境，主要发育被动陆缘盆地，包括圭亚那盆地、福斯杜亚马逊盆地、波蒂瓜尔盆地、坎波斯盆地、桑托斯盆地、佩洛塔斯盆地、萨拉多盆地和科罗拉多盆地等（图2）。在南美洲大陆上发育与早期地壳拉张作用相关，而不同于以热沉降成因为主的内克拉通盆地，以及对称或不对称的大陆裂谷盆地，如土坎诺盆地。

图2 南美洲主要含油气盆地分布Fig.2 Distribution of major petroliferous basins in South America

图3 南美洲板块构造演化与主要构造应力方向Fig.3 Plate tectonic evolution and main tectonic stress directions in South America

2 油气资源分布特征

根据IHS商业数据库资料，截至2021年8月，南美洲已发现油气田4363个，油气可采储量为825.6×108t油当量。在委内瑞拉、巴西、哥伦比亚、阿根廷和厄瓜多尔等南美洲14个国家的多种类型盆地，如前陆盆地、克拉通盆地、被动陆缘盆地、弧前盆地和弧后盆地，均已有油气田发现，但是在不同国家和不同类型盆地中油气富集程度具有较大差异。

2.1 国家分布

南美洲绝大部分已发现油气田和油气可采储量分布在委内瑞拉、巴西和阿根廷3个国家，在其他国家分布相对较少。委内瑞拉是南美洲已发现油气可采储量最多的国家，已发现油气田数量为489个，油气可采储量达561.2×108t油当量，占整个南美洲地区的68.0%（图4）。巴西油气可采储量为126.4×108t油当量，占南美洲地区的15.3%。阿根廷是南美洲油气田数量最多的国家，达1264个，油气可采储量占南美洲地区的5.4%（图4）。这3个国家油气可采储量占南美地区的88.7%，其他国家之和仅占11.3%。

图4 南美洲各国家/地区已发现油气田数量和可采储量Fig.4 Number of discovered oil and gas fields and recoverable reserves in different countries/regions of South America

南美洲石油总可采储量为668.7×108t，主要分布在委内瑞拉和巴西，占比分别为74.0%、14.2%，而其他国家之和占比仅为11.8%。南美洲天然气总可采储量为17.3×1012m3，主要分布在委内瑞拉、巴西和阿根廷，占比分别为42.9%、20.6%和14.2%，其他国家之和占比为22.3%。

2.2 盆地分布

南美洲沉积盆地有70多个，主要含油气盆地为56个，油气可采储量最多的前10个盆地为东委内瑞拉盆地、马拉开波盆地、桑托斯盆地、坎波斯盆地、内乌肯盆地、圭亚那盆地、亚诺斯—巴里纳斯盆地、马拉农盆地、圣乔治盆地和麦哲伦盆地。南美洲油气最富集的两个盆地均位于委内瑞拉境内，即东委内瑞拉盆地和马拉开波盆地，油气可采储量分别为444.2×108t油当量和105.7×108t油当量，这两个盆地油气可采储量之和占南美洲地区的66.6%（图5）。桑托斯盆地和坎波斯盆地是巴西油气最富集的两个盆地，油气可采储量分别占南美洲地区的7.8%和5.1%。内乌肯盆地油气可采储量为20.6×108t油当量，已发现油气田数量为695个，是阿根廷油气最富集的盆地，也是南美洲油气田数量最多的盆地。

图5 南美洲前十大含油气盆地油气可采储量和油气田数量Fig.5 Recoverable reserves and number of oil and gas fields in the top 10 petroliferous basins in South America

南美洲含油气盆地中，石油可采储量主要分布在东委内瑞拉盆地、马拉开波盆地、桑托斯盆地和坎波斯盆地中，依次为400.8×108t、88.5×108t、46.8×108t和35.5×108t。这4个盆地石油可采储量总和占整个南美洲的85.5%，其余盆地仅占14.5%。南美洲天然气可采储量在盆地中的分布相对分散，可采储量前10的盆地依次为东委内瑞拉盆地、桑托斯盆地、马拉开波盆地、内乌肯盆地、麦哲伦盆地、查考盆地、坎波斯盆地、乌卡亚利盆地、圭亚那盆地和亚诺斯盆地，占比依次为27.5%、11.6%、11.4%、7.9%、5.3%、4.9%、4.2%、3.1%、2.9%和1.7%。

从油气富集程度上来看，南美洲具有绝大部分油气聚集在油气富集程度高的少数盆地内的特征，南美洲十大盆地油气可采储量占比高达90.1%，其他60多个盆地只占到9.9%；巴西的桑托斯盆地和坎波斯盆地油气可采储量之和占该国的84.1%，而其他18个含油气盆地可采储量仅占15.9%；每个国家/地区油气最富集的盆地可采储量平均占比达到了78.9%（表1）。根据盆地类型划分，前陆盆地和被动陆缘盆地为油气最富集的两类盆地，油气可采储量分别占南美洲地区的78.4%和18.6%。在南美洲油气储量排名前10的盆地中，桑托斯盆地、坎波斯盆地、圭亚那盆地和圣乔治盆地为被动陆缘盆地，其他6个盆地均为前陆盆地。

表1 南美洲各国家/地区主要含油气盆地油气可采储量占比Table 1 Proportion of recoverable oil and gas reserves in major petroliferous basins in different South American countries/regions

根据近年来油气勘探发现情况来看，主要油气发现位于海上被动陆缘盆地，如桑托斯盆地、坎波斯盆地和圭亚那盆地。其中，圭亚那盆地自2015年以来已经相继发现了19个油气田，油气可采储量总和达到11×108t油当量，主要储层为上白垩统浊积砂岩，是近年来热点勘探区域。

在前陆盆地中，油气可采储量最多的盆地为东委内瑞拉盆地、马拉开波盆地和内乌肯盆地。在被动陆缘盆地中，油气较富集的盆地包括桑托斯盆地、坎波斯盆地和圭亚那盆地。在弧后盆地中，油气较富集的盆地为中马格莱德纳盆地、瓜吉拉盆地和胡拉加盆地。在弧前盆地中，油气较富集的盆地为塔拉拉盆地、普罗雷素盆地、南加勒比变形带和塞丘拉盆地。在克拉通盆地中，油气较富集的盆地为上亚马逊盆地、巴纳伊巴盆地和亚马逊盆地。

2.3 层位分布

南美洲含油气盆地主要发育砂岩和碳酸盐岩两大类储层，以砂岩储层为主[9]。纵向上储层发育层位较多，从古生界的志留系、泥盆系到中生界的三叠系、侏罗系、白垩系和新生界的古近系和新近系均有发育。白垩系和古近系是油气最富集层位，前者约占总可采储量的43%，后者约占10%。

前陆盆地储层从北到南具有分段特征，大体上可以划分为3段。北段从秘鲁乌卡亚利盆地以北到哥伦比亚的亚诺斯盆地，主要发育上白垩统和古近系、新近系砂岩储层。中段包括玛德莱德迪奥斯盆地、阿尔蒂法诺盆地和查考盆地，储层发育层位跨度大，包括古生界和中—新生界的砂岩，油气主要富集于古生界储层。南段从白垩盆地一直到麦哲伦盆地，发育的储层包括三叠系、侏罗系、白垩系、古近系、新近系，其中侏罗系和白垩系最重要。总体上，前陆盆地储层发育层位具有“中段老，北段和南段年轻”的特点。

被动陆缘盆地纵向上储层发育层位包括白垩系、古近系和新近系，由南向北不同盆地的主要储层发育层位略有变化，南部桑托斯盆地主要储层为下白垩统碳酸盐岩，其次为上白垩统浊积砂岩[7]；向北的坎波斯盆地主要储层为上白垩统—新近系浊积砂岩，其次为下白垩统碳酸盐岩；埃斯皮里图—桑托盆地主力储层为上白垩统—新近系浊积砂岩。桑托斯盆地盐下储层顶部埋深位于海平面以下5000～6400m，盐上储层顶部埋深位于海平面以下1890～5500m。

大陆裂谷盆地储层发育层位包括侏罗系、白垩系和古近系，储层以砂岩为主，其中土坎诺盆地主要储层为白垩系河流相砂岩，分布不稳定，横向变化快，连续性差。克拉通盆地以古生界碎屑岩储层为主，包括泥盆系、石炭系和二叠系砂岩，其中亚马逊盆地发育泥盆系、上石炭统和下二叠统储层，其中上石炭统Monte Alegre石英砂岩沉积环境复杂，包括风成沙丘、辫状河三角洲和扇三角洲。

3 含油气盆地勘探潜力

对于南美洲待发现油气资源潜力，国内外一些机构和学者均进行了一些研究工作[23-31]。这些研究绝大部分均是基于某一种资源评价方法对南美洲所有含油气盆地进行评价，而忽视了由于勘探程度不同可能造成评价方法的不适用。本文选取了南美洲主要的56个含油气盆地，这些含油气盆地的筛选原则是盆地内已经有油气发现。勘探成熟度反映了盆地内开展油气勘探工作的总体情况，本文根据单位面积内已发现油气可采储量、单位面积内探井和地震数量和可获得的用于资源评价的地质资料情况，综合分析将其划分为38个高勘探程度盆地和18个低勘探程度盆地，分别采用圈闭评价法和类比法进行待发现资源量计算。其他未进行评价的盆地，由于没有或很少油气发现，认为待发现油气资源较少，目前勘探潜力不大。

3.1 高勘探程度盆地评价

高勘探程度盆地为具有一定或较多钻井，取样资料较多或丰富，可以满足用有机地球化学和岩石学方法评价油气成藏要素的盆地，包括桑托斯盆地、坎波斯盆地、圭亚那盆地、瓜吉拉盆地、亚诺斯—巴里纳斯盆地和内乌肯盆地等。主要采用圈闭评价法对这些盆地待发现资源潜力进行评价，具体评价流程如下。

首先，通过对多重控制因素分布叠合，确定有利勘探区。将含油气盆地有效烃源岩分布范围和已发现油气田分布进行叠合，形成油气分布有利区；根据已发现油气田资料确定储层和潜在储层分布范围，再与区域盖层和局部盖层进行叠合分析；通过上述资料，综合分析形成有利勘探区。

然后，在对已发现油气田的油气藏成藏要素分析的基础上，通过叠合分析筛选潜在有利圈闭，进行待发现资源评价。通过含油气系统和成藏组合详细分析，依据经验判断给出潜在圈闭数量；统计分析已知油气藏规模分布，根据趋势递推到有利勘探区；将潜在油气藏数量与规模参数，包括面积、面积系数、储层厚度、储层孔隙度、含油饱和度、原始地层体积系数和采收率等参数进行相乘运算，即可通过圈闭评价法得到高勘探程度盆地待发现可采资源量（表2）。

表2 南美洲高勘探程度含油气盆地待发现资源量Table 2 Undiscovered resources in petroliferous basins with high exploration level in South America

续表

桑托斯盆地是巴西东南海上被动陆缘盆地，根据已有石油地质资料叠合分析，认为其海上仍有较大勘探潜力，待发现圈闭数量达到197个，推测总含油气面积为2.2×104km2（图6）。

图6 桑托斯盆地预测的待发现圈闭分布Fig.6 Predicted distribution of undiscovered traps in Santos Basin

对于每一个圈闭均采用以下油气体积公式估算可采资源量：

式中V——估算的油气可采资源量，104t油当量；

A——待发现圈闭面积，km2；

h——储层厚度，m；

φ——储层孔隙度；

Sw——含水饱和度；

ρ——原油密度，kg/m3；

ER——估算采收率。

根据已发现油气田统计分析，桑托斯盆地含油气面积为5624km2，储层厚度平均为206.7m、孔隙度为16.1%、含水饱和度为25.3%。然后，根据已发现油气田气油比，确定了待发现油气藏石油、天然气和凝析油平均占比分别为74.0%、25.3%和0.7%。将上述气油比应用到待发现资源评估中，就得到了桑托斯盆地待发现石油、天然气和凝析油可采资源量。对于其他盆地，本文也采用了该方法。

3.2 低勘探程度盆地评价

低勘探程度盆地为石油地质条件认识程度较低，由于缺少足够的钻井和地震资料，往往依据不多的露头和重力、磁法、电法资料推测地下资源的盆地。本文根据南美洲含油气盆地类型、板块构造演化背景和沉积充填，采用类比法对18个低勘探程度盆地进行待发现资源评价，具体评价思路如下。

首先，在南美洲范围内，筛选与评价盆地在盆地类型、构造演化特征、沉积地层特征和古地理条件相似的高勘探程度盆地，如果没有相近度较高的高勘探程度盆地，选择在全球范围内筛选类比盆地；将上述筛选条件进行评分赋值，作为类比参数，邀请经验丰富的专家对盆地相似性进行打分，再根据不同参数权重获得盆地相似系数。

然后，将评价盆地和类比盆地石油地质参数进行对比，包括圈闭条件、烃源岩条件、储层条件、保存条件，从而获得石油地质条件对比系数。该对比系数与盆地相似系数通过加权归一化，然后再相乘就可以获得资源相似系数。将类比盆地已发现油气可采资源量与资源相似系数进行相乘运算并减去评价盆地已发现可采资源量，就可以获得评价盆地的待发现资源潜力。

科罗拉多盆地为阿根廷海上被动陆缘盆地，目前仅有一些探井具有油气显示，还未发现商业性油气田，根据盆地相似性参数筛选出大西洋对岸呈共轭关系的非洲安哥拉宽扎盆地与其类比，通过专家分析确定盆地相似系数为1.33；科罗拉多盆地具有3个沉积中心，最大沉积厚度达16km，发育厚度达2000m下白垩统浅海—深湖相页岩和上白垩统以上海相页岩；其烃源岩总有机碳含量超过4%，成熟度较高，与宽扎盆地相比烃源岩系数达到了1.65。科罗拉多盆地储层不是很发育，且具有低孔隙度和低渗透率特征，储层对比系数定为0.6；盆地中央部位没有大幅度构造，仅在盆地边缘和海上区域具有地层尖灭圈闭和岩性圈闭，因此圈闭对比系数仅为0.7；由于具有较好的封盖条件和保存条件，分别给出了1.45和1.42的对比系数。根据科罗拉多盆地油气显示井数据，气油比为17.1。宽扎盆地已发现油气田43个，可采储量达5.8×108t油当量，通过上述对比系数与其相乘就获得了科罗拉多盆地待发现资源量。南美洲主要的低勘探程度盆地包括巴纳伊巴盆地、亚马逊盆地、巴拉纳盆地、阿劳科盆地和圣地亚哥盆地等，均采用该类比法进行待发现可采资源量评价（表3）。

表3 南美洲低勘探程度含油气盆地待发现资源量Table 3 Undiscovered resources in petroliferous basins with low exploration level in South America

续表

3.3 评价结果

南美洲含油气盆地勘探潜力仍较大，选取的56个含油气盆地待发现可采资源量约为503.5×108t油当量，包括石油约384.5×108t、凝析油约10.2×108t和天然气约108.8×108t油当量。

高勘探程度盆地勘探潜力依然较大，总待发现可采资源量约为484.2×108t油当量，其中石油约369.4×108t、凝析油约9.6×108t和天然气约105.2×108t油当量。巴西的坎波斯盆地和桑托斯盆地勘探潜力最大，两者待发现可采资源量之和占南美洲的59.8%。东委内瑞拉盆地、马拉开波盆地、圭亚那盆地、玛德莱德迪奥斯盆地、福斯杜亚马逊盆地和马尔维纳斯盆地勘探潜力也很大，待发现可采资源量均超过10×108t油当量。

低勘探程度盆地也具有一定的勘探潜力，总待发现可采资源量约为19.3×108t油当量，包括石油约15.1×108t、凝析油约0.6×108t和天然气约3.6×108t油当量。阿根廷的科罗拉多盆地是低勘探程度盆地中勘探潜力最大的盆地，待发现可采资源量占比达到57.7%。其次，查科—巴拉纳盆地待发现可采资源量约为2.3×108t油当量，占到了低勘探程度盆地待发现可采资源量的12%。

4 结论

南美洲地区受板块构造运动影响，发育多种类型沉积盆地，自西向东包括弧前盆地、弧后盆地、前陆盆地、克拉通盆地和被动陆缘盆地等。南美洲油气分布具有不均衡性特点，绝大多数油气富集在少数国家和少量盆地中。委内瑞拉和巴西是南美洲油气最富集的国家，南美洲油气最富集的盆地，即东委内瑞拉盆地、马拉开波盆地、桑托斯盆地和坎波斯盆地分别分布在这两个国家。从沉积盆地类型上来看，前陆盆地和被动陆缘盆地为南美洲油气最富集的两类盆地，也是目前重点勘探领域。

根据圈闭评价法和类比法分别对高勘探程度盆地和低勘探程度盆地进行待发现资源评价，结果表明南美洲油气勘探潜力巨大。未来勘探关注重点除了巴西和委内瑞拉等高勘探程度盆地，如桑托斯盆地、坎波斯盆地、东委内瑞拉盆地、马拉开波盆地、圭亚那盆地、玛德莱德迪奥斯盆地、福斯杜亚马逊盆地和马尔维纳斯盆地，也应重视低勘探程度盆地的勘探潜力，如阿根廷的科罗拉多盆地。