巴基斯坦印度扇近海盆地油气地质条件分析

刘金萍，王改云，简晓玲，胡小强，杜 民，成 古

(1.自然资源部海底矿产资源重点实验室，广东 广州 510075；2.广州海洋地质调查局，广东 广州 510075；3.广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室，广东 广州 510275；4.中山大学地球科学与工程学院，广东 广州 510275)

0 引 言

印度扇是世界第二大深水扇(Clift et al.,2002；江凯禧等，2016)，位于巴基斯坦专属经济区的上印度扇及其相邻的浅水陆棚区(即印度扇近海盆地)的勘探潜力备受关注，该区尚处于勘探早期，除浅水陆架区钻获天然气外，油气勘探并未取得实质性进展，诸多研究也因缺乏实测数据难以开展。利用多道二维地震及有限的钻井等各类地质资料，综合分析印度扇近海盆地的油气地质条件及含油气系统特征，为该区后续油气勘探提供基础支撑。

1 地质背景

1.1 地质构造

巴基斯坦海域西部为发育于欧亚板块之上的马克兰增生楔，东部为发育于印度板块之上的印度扇近海盆地。巴基斯坦印度扇近海盆地指位于巴基斯坦海域默里海岭与印巴边界之间的新生代裂谷型被动大陆边缘盆地，该盆地可划分为3个一级构造单元，自西向东依次为默里脊、派肯坳陷(含派肯凹陷和索拉什特拉凸起)及拉客西米隆起，呈两隆夹一坳的构造格局(图1)，除涵盖上印度扇近海区域外，其东北部还包括印度河三角洲部分区域。

图1 印度扇近海盆地构造单元划分示意图Fig.1 Schematic diagram of tectonic division in the offshore Indus Basin

印度扇近海盆地的勘探受到诸多油气公司的关注，但至今尚未取得商业性发现(龚建明等，2019)。目前有钻井14口，仅其中1口井(Pakcan-1井)在陆架区钻遇天然气，但未达到工业开采标准，最新的Kekra-1井于2019年完钻，也未钻遇好的油气显示，钻探失利的主要原因是烃源岩不落实，储集条件较差。

综合研究认为，印度扇近海盆地经历了3个主要构造演化阶段：晚白垩世末期—早古新世的裂陷阶段、古新—始新世的热沉降阶段、渐新世—第四纪的新构造沉降阶段。渐新世—第四纪新构造期，随着印度板块向北移动并远离留尼汪岛地幔热点，印度扇近海盆地快速沉降，来自印度河的大量碎屑物质输入，致渐新世以来堆积了近万米的巨厚沉积物(Clift et al.,2001；Carmichael,et al.,2009；王改云等，2021)。

1.2 地层

钻井资料揭示了研究区地层发育情况：位于盆地主体部位的Pak-G2-1井钻遇发育于海山上的始新统碳酸盐沉积，厚310 m(未钻穿)；位于陆架区的Karachi South A-1井钻遇的渐新统厚约1 213 m，岩性以灰岩为主，见泥灰岩和钙质页岩夹层及钙质砂岩条带；Indus Marine B-1井钻遇中新统，最大厚度为3 300 m(未钻穿)，岩性为砂岩、粉砂岩、泥岩夹煤层。基于二维地震资料及钻井资料，对印度扇近海盆地进行了构造地层综合解释，根据地震反射特征初步识别出7个地震反射界面，自下而上分别为Tg、T4、T3、T2-2、T2-1、T2、T1。通过区域井震资料的对比(Calvès et al.,2008；Khan et al.,2016)，认为上述地震反射界面分别对应古新—始新统底界(基底)、渐新统底界、中新统下层底界、中新统中层底界、中新统上层底界、上新统底界以及更新—全新统底界(图2)。

剖面上可见古新—始新世热沉降阶段在德干火山基底之上发育的碳酸盐岩台地，同期的深海沉积充填于其间的构造低部位(图3)。渐新世以来，地层分布稳定、少有地层缺失，各地震反射界面较为连续，断裂多分布于上新统、第四系，且断距较小，下部地层少有断层发育。

2 油气地质条件

图2 印度扇近海盆地地震资料解释剖面 Fig.2 Interpretation profile of seismic data in the offshore Indus Basin

图3 印度扇近海盆地碳酸盐岩台地解释剖面 Fig.3 Carbonate platform interpretation section of the offshore Indus Basin

2.1 烃源岩条件

印度扇近海盆地包括浅水陆棚区以及深水区(1 500～2 800 m)，浅水陆棚区钻井较多，但盆地主体所在的深水区钻井稀少，且仅有的3口深水探井并未完整揭露凹陷的下部地层。印度扇浅水陆棚区的钻井揭示，该区的主要烃源岩可能有白垩纪、古新—始新世以及中新世的泥页岩，暂未有钻井证实存在渐新世烃源岩。

江凯禧等(2016)利用印度扇深水区及浅水陆棚区的地震、测井、岩芯、地球化学等资料，深入研究了印度扇深水区古新—始新世烃源岩特征，认为古新—始新世烃源岩有机质类型主要以Ⅱ型-Ⅲ型干酪根为主，为混合型生源母质，空间分布广、厚度大，具有一定的生烃潜力，推测该套烃源岩应为印度扇近海盆地的主力烃源岩层系。由于离陆源区较远，陆相有机质输入会有一定程度的减弱，烃源岩有机质丰度受沉积期古海洋生产力的影响较大。

陆架区钻探的Pakcan-1井在中新统2 725～3 090 m深度钻遇较厚泥岩，wTOC在0.55%～3.24%之间，Ro在0.6%～0.9%之间，证实该区域中新世烃源岩条件较好，在该套烃源岩之上的砂岩中也检测到少量天然气。结合地层发育特征，推测印度扇近海盆地的主要烃源岩应为古新—始新世和中新世的泥页岩。

2.2 储层和盖层

2.2.1 储层条件 研究认为印度扇盆地储集层可能有2套，即中新统和上更新统河道与席状砂岩、古近系生物礁碳酸盐岩。

钻井资料显示，Anne-1井钻遇中新统下层砂岩储层，该套砂岩储层位于盆地西缘临近默里脊的泥底辟形成的大型背斜中。Pakcan-1井与Pak-G2-1井中新统发育多套扇三角洲-水下扇碎屑岩储层，砂岩分选较差，砂岩单层厚度多为10～20 m，孔隙度多为18%～25%，渗透率多为0.1～0.5 μm2(唐志远等，2018)。Pak-G2-1井揭示的位于基底德干火成岩之上的碳酸盐岩孔隙度>20%，表明古新—始新统碳酸盐岩或浅滩灰岩也可能为研究区较好的储集层。

2.2.2 盖层条件 上新—更新统的印度扇近海盆地发育规模较大的河道-天然堤体系，Carmichael等(2009)根据地震反射特征对其进行了识别和刻画，认为河道-天然堤体系中的河道砂与席状砂是区内潜在的有利储层(图4)。渐新—更新统河道均较发育，垂向河道迁移和叠加特征明显。东北方向的印度河为印度扇近海盆地提供了丰富的物源。在形成规模巨大的河道-堤坝沉积体系的同时，因多期河道的发育、侵蚀、冲刷，全区缺少连续分布的泥岩盖层，但局部泥岩盖层较发育，特别是中新统中上部厚度较大的泥岩层广泛分布，可作为区域盖层。

2.3 圈闭特征

印度扇近海盆地圈闭主要包括基底火山上部的碳酸盐岩圈闭、披覆于基底火山之上的背斜圈闭、基底火山侧向遮挡形成的地层圈闭、默里海脊东南侧地层上超尖灭形成的地层圈闭、中新统下切河道砂体形成的岩性圈闭等(图5)，在地震剖面上均易于识别，可见研究区的圈闭条件较落实。

图4 印度扇近海盆地上新—更新统河道体系分布示意图(据Carmichael et al.,2009修编)Fig. 4 Distribution diagram of Upper Pliocene-Pleistocene channel system in the offshore Indus Basin(modified from Carmichael et al.,2009)

图5 印度扇近海盆地地震剖面上识别出的多种类型圈闭(a)、(b) 地震解释剖面图；(c)、(d) 不同圈团类型示意图Fig. 5 Multiple types of traps identified in seismic profiles of the offshore Indus Basin (a),(b) Seismic interpretation sections;(c),(d) Schematic diagrams of different trap types

3 综合分析

3.1 烃源岩

图6 烃源岩热演化史与埋藏史综合剖面图Fig.6 Comprehensive profile of thermal evolution history and burial history of source rocks

预测研究区发育古新—始新世、渐新世(可能的)和早中新世烃源岩，地震资料显示这3套烃源岩具有一定的厚度。地温梯度研究表明，受基底地壳类型影响，印度扇近海盆地具有3种类型地温梯度，分别是陆壳型地温梯度4～5 ℃/100 m，过渡带型地温梯度3～4 ℃/100 m，洋壳型地温梯度2～3 ℃/100 m(江凯禧等，2016)。印度扇近海盆地呈相对较高的陆壳型地温梯度，烃源岩后期生烃演化相对要早。研究区烃源岩热演化史的模拟结果(图6)显示：区内渐新世末期开始快速埋深，古新—始新世烃源岩、渐新世早期的烃源岩(可能的)热演化程度快速增加，进入生排烃窗。现今，古新—始新世烃源岩处于过成熟阶段(Ro>2.0%)，渐新世烃源岩(可能的)处于高—过成熟阶段(Ro为1.3%～2.0%，底部Ro>2.0%)，中新世早期的烃源岩处于生油窗内的成熟阶段(Ro>0.7%)。仅从热演化程度来看，研究区内的3套烃源岩应具有一定的生油气能力。

3.2 含油气系统

研究区储层主要为古新—始新统碳酸盐岩和中新—上新统河道砂岩。古新—始新统碳酸盐岩主要发育在德干火成岩基底之上；在中新世中—晚期，河流-三角洲相发育，因此中新—上新统河道砂岩储层发育较广。这2套储层的储集物性均较好，为油气聚集提供了较有利的储集条件。

渐新世末期—中新世早期，古新—始新世烃源岩和渐新世烃源岩(可能的)开始进入生烃门限，研究区含油气系统开始油气的生成→运移→聚集，此时生成的油气可以在始新世时期形成于基底火成岩之上的碳酸盐岩圈闭、披覆于基底火山之上的背斜圈闭、基底火山侧向遮挡形成的地层圈闭等处聚集成藏。

中新世中—晚期，由于河道发育，区内形成了诸多地层圈闭和岩性圈闭，至中新世末期，古新—始新世烃源岩和渐新世烃源岩(可能的)处于高—过成熟阶段，中新世早期烃源岩处于生油窗内的成熟阶段，其生成的油气能够在有利的地层和岩性圈闭中聚集成藏。

至现今，烃源岩的生排烃过程仍在持续，油气能够通过优势运移通道运移至古新—始新统和中-上新统的有利圈闭中聚集成藏。研究区上新统—第四系缺少区域盖层，仅能依靠古新—中新统内部的局部盖层及中新统中—上层的区域盖层对已聚集的油气进行封盖，因此，综合考虑认为研究区含油气系统的关键时期为中新世末期(图7)。

3.3 油气成藏预测模式

印度扇近海盆地在中新统和渐新统存在聚集生物成因和热成因天然气的可能。印度河物源区向近海盆地输送了大量沉积物，且中新世沉积速率较快，易形成大量浊积沉积，多条断至基底的深大断裂为油气运移提供了良好通道，中新统中—上层广泛发育的区域盖层为油气藏发育提供了较好的条件(图8)。

综上，研究区具备基本的油气地质条件和时空配置关系，但盆地烃源岩条件尚未探明，包括烃源岩的有机质类型、有机质丰度、分布范围和厚度及层系等，均需进一步获取实测资料来证实，目前较难客观地评价研究区的油气资源潜力。

4 结 论

(1)印度扇近海盆地发育巨厚的新生代地层，烃源岩主要为古新—始新世暗色泥岩，储层主要为中新统和上更新统河道和席状砂岩、古近系生物礁碳酸盐岩，圈闭主要为基底火山上部的碳酸盐岩圈闭、披覆于基底火山之上的背斜圈闭、基底火山侧向遮挡形成的地层圈闭、默里海脊东南侧地层上超尖灭形成的地层圈闭、中新统下切河道砂体形成的岩性圈闭等。

图7 含油气系统事件图Fig.7 Event diagram of petroliferous system

图8 巴基斯坦印度扇近海盆地油气成藏预测模式图1-火成岩；2-三角洲砂岩;3-碳酸盐岩；4-水下河道砂岩；5-泥岩；6-气藏Fig. 8 Prediction model of hydrocarbon accumulation of the offshore Indus Basin,Pakistan

(2)印度扇近海盆地具备基本的油气地质条件和时空配置关系，含油气系统的关键时期为中新世末期，但盆地烃源岩条件尚未探明，需进一步勘探以查明盆地油气勘探潜力。