澳大利亞奧特韋盆地油氣地質特征與資源潛力

戴 寅,逄林安,彭國紅,陳順順

(1.長江大學油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室,湖北荊州 434023; 2.中國石油大學(北京)盆地與油藏研究中心,北京 102249)

澳大利亞奧特韋盆地油氣地質特征與資源潛力

戴 寅1,逄林安2,彭國紅1,陳順順1

(1.長江大學油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室,湖北荊州 434023; 2.中國石油大學(北京)盆地與油藏研究中心,北京 102249)

從區域構造背景和地層沉積特征描述了澳大利亞奧特韋盆地的基礎地質特征;從烴源巖、儲集層和圈閉三個方面論述了盆地的油氣成藏條件;從平面和層系上總結了盆地的油氣分布特征。截止到2008年底,該盆地累計生產天然氣124.5×108m3,經濟和次經濟意義的證實儲量為石油2×106t,天然氣350×108m3。對盆地的資源潛力進行評價,并對有利的遠景區進行預測。

奧特韋盆地;地質特征;成藏條件;資源潛力

澳大利亞大陸的石油資源非常豐富,目前發現的油氣主要集中在吉布斯蘭和卡那封盆地,而其他盆地的勘探程度都相對較低。本文描述的奧特韋盆地是勘探程度很低的盆地之一。

1 基礎地質特征

1.1 區域構造背景

奧特韋盆地沿著澳大利亞大陸南部沿海向西西北方向延伸500多千米,從澳大利亞西部的珀斯盆地一直延伸到塔斯馬尼亞的索雷爾盆地,長達4 000 km,是澳大利亞大陸架邊緣的伸展和過渡型盆地之一。

它包括一系列侏羅紀至白堊紀時期的次級盆地,其上為第三系蓋層(干比爾盆地),沿著澳大利亞南海岸,根據主要的基底差異或者轉換帶將澳大利亞南部斷陷系統分成獨立的盆地和次級盆地。這些次級盆地是由于南極板塊和澳大利亞板塊之間的裂谷形成的。

奧特韋盆地的西南邊界是4 500 m的等深線(見圖1),東南邊界是國王島[1]。北部邊界是由早古生代的變質巖、火山巖和沉積巖所確定,在160 km的近海范圍內都會出現這些巖石。盆地的西北邊界由白堊紀沉積邊界來確定。盆地向西進入鄧倫特次級盆地。在東部,由于國王島和莫寧頓半島的基底隆起,與巴斯盆地分隔。在東南部邊界是索雷爾斷層,奧特韋盆地向索雷爾盆地漸變,同時向塔斯馬尼亞西海岸延伸500 km,平均寬度為100 km。

圖1 奧特韋盆地區域概況Fig.1 The location of Otway area

1.2 地層與沉積特征

奧特韋盆地的形成與裂谷和壓扭構造相關,但大多數學者認為與斷裂有關,其構造是以北西西向斷層為主,盆地位于下降盤,發育于早白堊世。隨著海底擴張的開始,在晚白堊世發育北北東向地壘和地塹。

在奧特韋盆地中可以識別出四種主要的沉積層序[2]。其劃分的四種層序見圖2所示。

上侏羅統至下白堊統奧特韋群:為深達4 500 m的大陸架砂巖、粉砂巖、頁巖和煤層,并夾有一些火山碎屑沉積物和火山巖。在盆地裂谷發育的初期階段,層序主要以河流湖泊(Eumeralla組)、河流相(Pretty Hill砂巖組)沉積為主。

上白堊統層序:晚白堊世裂谷開始擴張和下陷,形成盆地現在的雛形。在Sherbrook群沉積時期Mussel地臺南部和西部快速下陷,形成北西向的Voluta洼陷,其充填了厚達5 000 m的碎屑沉積物。上白堊統層序是在一個主要的海侵—海退變化旋回中沉積形成的。Holdgate等認為Sherbrook群沉積了厚層的三角洲層序[3],物源來自盆地的北部和西部,其主要的沉降中心位于Voluta洼陷。

古近紀沉積層序:在白堊紀末期,Sherbrook群遭受剝蝕。上覆沉積物為Dilwyn組和Pember組泥巖,以碎屑物質為主的三角洲沉積,它們是在波特蘭洼陷快速沉降區沉積形成,盆地內古近系沉積層序厚達500 m[3]。Wangerrip群碎屑層序很好的被廣泛分布的Nirranda和Heytesbury群的碳酸鹽巖層序所覆蓋。在這些層序沉積期間均為開闊海的特征,由大量豐富的無脊椎動物化石可以推測當時的沉積環境為開闊海。由于上新世時期的海退,在內陸地區廣泛發育具明顯特征的紅色土壤層的同時,沿海地區發育喀斯特地貌。

圖2 奧特韋盆地層序劃分(據S.Miyazaki,I.Het等,1990)Fig.2 Stratigraphic sequence division in Otway Basin(S.Miyazaki,I.Het,et al,1990)

漸新世至中新世層序:發育Torouay, Heytesbury和Nirranda群。

2 油氣成藏條件分析

2.1 烴源巖

Felton和Jackson在1987年對奧特韋盆地的烴源巖潛力做過研究,分析結果表明總有機碳含量(TOC)如圖3所示。大多數地層單元樣品的有機碳含量平均值超過0.5%,通常情況下烴源巖生烴的TOC值下限為0.5%。大多數地層的TOC值都超過下限值,其中新生界的Dilwyn組和上白堊統Paaratte組的有機碳含量最高。上侏羅統—下白堊統Eumeralla組和Pretty Hill組砂巖雖然并不富含有機質,但在Crayfish lA井中發現存在很多泥質隔層,其有機碳含量見圖3所示[4]。

從澳大利亞統計整個盆地的鏡質體反射率數據來看,所鉆遇的多數地層并未成熟。鏡質體反射率為0.7%～1.2%(生油窗)的井數低于總井數的50%。井深超過了2 000 m,其鏡質體反射率超過0.7%(圖4),主要分布在白堊系。結果表明生油窗的頂深在2 500 m以下。當今此地區的地溫梯度是適中的,平均為2.7～3.6°C/100 m。

圖3 奧特韋盆地地層的有機碳含量Fig.3 Organic carbon contents in the stratigraphy of Otway Basin

圖4 鏡質體反射率與深度的關系Fig.4 The relationship between vitrinite reflectance and the depth

新生界Dilwyn組是極好的生油氣烴源巖。研究認為上白堊統和下白堊統層序有機質的顯微組分以鏡質組和惰質組為主,是相當好的生氣烴源巖。Eumeralla組比其他地層含有更多的鏡質組和殼質組。總體上,白堊系層序的殼質組含量通常很低,約3%,發現含量最高的是在Paaratte組。

在盆地北部下白堊統Eumeralla組,由于埋深不深,不足以作為烴源巖。北部的淺灘區依賴于長距離的運移才得以成藏。然而在南部存在Sherbrook群厚層沉積物,Eumeralla組是Waarre和Flaxman儲層的油源。越過現今大陸架的海上部分,可能存在厚層的生油煤層系,相當于早白堊世阿爾必階時期由于全球范圍的海洋缺氧事件形成的油頁巖。

上白堊統Belfast組泥巖是一個相對貧氣的烴源巖,盡管是在至今最深的鉆井中,其也剛剛成熟(其鏡質體反射率為0.6%)。

2.2 儲層

遍布整個奧特韋盆地從早白堊世到古新世的層序中,有潛力的儲集體已被發現,在有些地區,已被風化和被古生代基底所破壞(在Kalangadoo 1井中已發現)[5]。然而上侏羅統—下白堊統Pretty Hill砂巖、下白堊統Eumeralla組和上白堊統Waarre砂巖已被認為是主要的儲集層。

圖5 巖心測得的孔隙度和滲透率的變化Fig.5 The variation diagram of porosity and permeability measured from the core

圖5顯示由澳大利亞礦物資源局巖石物理實驗室從巖心測得的多種巖石的孔隙度和滲透率的變化?？梢钥闯?孔隙度超過10%,滲透率超過100×10-3μm2的樣品占三分之一。

Pretty Hill組是奧特韋盆地陸上主要的產氣層,在Katnook油氣田的儲層孔隙度超過25%,滲透率超過1 000×10-3μm2,經測試每天自噴45.1×104m3天然氣。雖然Pretty Hill組上部的儲層物性總體較好,但儲層的滲透率還是隨著埋深的增加而不斷降低。

維多利亞產油井和澳大利亞南部有限的測井資料表明Waarre,Flaxman和Belfast組儲層單元的物性都很好。

奧特韋盆地其他儲層:

Paaratte組沉積有典型的純凈石英砂巖到巖屑砂巖,并含有一些海綠石。具有許多三角洲進積的證據,例如發現濱外陸棚、臨濱、河口灣和瀉湖沉積。層序的向陸一側發育分流河道、濱岸平原和沖積扇序列。在陸上Paaratte組被大氣降水所淋濾,然而在盆地的海上部分卻是有利的勘探目的層。

古新統礫石層由含礫砂巖,含褐鐵礦、鮞綠泥石和微量含水赤鐵礦和赤鐵礦的黏土基質構成。在盆地的東部,含有偏砂質組分的地層是有潛力的儲層。

2.3 圈閉

奧特韋盆地是在晚侏羅世發展起來的北西向的凹陷,它是澳大利亞板塊和南極板塊之間裂谷作用的結果[6]。

在晚白堊世時,盆地快速下沉,導致一些層序發生廣泛的同沉積變形,造成滑塌和重力作用下的滑動。到白堊紀末期,早期裂谷斷層重新開始活動,在主要的斷裂作用停止后,年輕的層序內發育了大量的與斷層有關的圈閉[4]。雖然距今45 Ma以前,大陸地殼已停止向海洋深處俯沖,但以張性斷裂和滑塌為特征的大陸斜坡層序仍然發育。因此,形成了現今奧特韋盆地的構造格局。

在這個盆地沒有被鉆遇的潛在圈閉,但是存在斷塊圈閉、正斷層上升盤逆牽引圈閉、地壘圈閉和與壓扭伴生的褶皺構造圈閉。另一方面,鉆井已鉆探的大多數構造圈閉與盆地下沉期的同生正斷層有關,包含簡單的斷層圈閉,儲集體被斷裂所破壞,一直到蓋層巖石,或者被非滲透的斷層和逆牽引圈閉所封閉。地層尖滅和不整合圈閉在整個盆地中也是很有利的勘探區帶。Windermere油藏的圈閉包含許多低幅度隆起(接近地震分辨率的極限),這些隆起通常沒有斷裂,由Eumeralla組泥巖所封蓋。Eumeralla蓋層的封堵性向西南方向逐漸變好。存在大量潛在的地層圈閉,在Eumeralla組中發育的曲流河河道沉積砂體,或者是Pretty Hill組砂巖向北發生尖滅的地層圈閉。

位于盆地的維多利亞地區的Flaxman—Waarre單元已被證實是優質的天然氣儲層,其在澳大利亞南部包含了Caroline二氧化碳氣田。本研究區的圈閉通常為東北向的斷塊圈閉,在海上,存在于Belfast泥質烴源巖中有潛力的超壓海底斜坡扇圈閉。

3 油氣分布特征

3.1 區域分布特征

從盆地的油氣平面分布來看(圖6),就目前的勘探成果,以天然氣為主,石油較少。天然氣主要集中在陸上的Port Campbell附近和Port Campbell西南近海,陸上的這些氣田都相對較小,而在Port Campbell西南近海則發現5個已投產的大氣田和較大的一個天然氣聚集帶。發現的僅有一口油井是Prawn 1A井。從整體上來看,石油和天然氣主要分布在盆地的西南部,其勘探力度和密度都比較大。海上與陸上相比,雖然在海上的勘探的難度要大于陸上,但在海上發現的儲量要明顯大于陸地。在海上和陸上,西部的發現比東部的發現要顯著。按照相似理論,在海域上,如圖6的黑箭頭所示2006年發布的近海區和候選區有很大勘探潛力。在奧特韋盆地的北部,主要的勘探目的層是奧特韋超群,在Penola洼陷油氣田的Pretty Hill組油藏包含復雜、陡峭、東西向傾斜的斷塊,其上的蓋層為Laira組。普通的古油藏通常被穿過區域蓋層的構造所切割而發生滲漏。滲漏的位置取決于蓋層、伴生斷層和區域應力場之間的相互作用。沿岸石油瀝青礁表明一些海上未知的聚集帶已被破壞,是由于烴類逃逸到地表造成的[2]。

3.2 層系分布特征

在奧特韋盆地,根據地層由老到新所統計已發現的油氣藏有:在下白堊統OTW AY群的Jacaranda Ridge和Sawpit砂巖段發現了Wynn 1油井氣、Jacaranda Ridge 1和Killanoola 1凝析油。在下白堊統OTW AY群的Pretty Hill組發現了KatnookField、Haselgrove Field、Redman Field、Ladbroke Grove氣田、Laira 1氣顯示、Crayfish 1A油氣顯示。在下白堊統OTW AY群的Windermere砂巖段發現了Katnook 1氣田。在下白堊統OTW AY群的Eumeralla組內砂巖發現了Crayfish 1A油井、Port Campbell 4油田、Windermere 1油田、Crayfish 1油氣顯示、Katnook 2油氣井和Windermere 2油氣顯示。在上白堊統SHERBROOK群的Waarre砂巖發現了Grumby 1等氣田。在上白堊統SHERBROOK群的Flaxman組發現了Port Campbell 1氣田。在上白堊統SHERBROOK群的Argonaut段發現了Breaksea Reef 1井油氣顯示。

從層系分布上來看,油氣主要分布在下白堊統,上白堊統次之,第三系最少。從上述的油氣成藏條件來看,淺層的油氣藏已被破壞,而且奧特韋盆地的烴源巖成熟度較高,主要以產氣為主。

圖6 油氣區域平面分布Fig.6 Planar distribution map of oil and gas

4 資源潛力分析

4.1 勘探潛力簡析

奧特韋盆地是一個不成熟的油氣勘探區,具有很大的發掘潛力(圖7)。表1總結了澳大利亞南部奧特韋盆地陸上主要的區帶中尚未發現的經濟可采天然氣資源量。然而海上的資源量未能確定,因此對該區的勘探潛力簡析主要以陸上區帶為主。雖然迄今為止發現的天然氣在規模上相對較小(每個氣田的平均儲量為21×108m3),在盆地的維多利亞地區有更大規模的發現(Minerva氣田達到321×108m3和Thylacine發現天然氣0.8×1012m3)。雖然石油的發現近來才有突破,但意味著將有很大的石油挖掘潛力。奧特韋盆地的儲層物性和潛在圈閉的大小被Smith和Williamson等作為這個盆地資源潛力的主控因素[6]。Pretty Hill砂巖仍然是陸上的主要勘探目的層,尤其是以斷層為主的圈閉[7]。由于存在大量對成巖作用很敏感的不穩定組分,所以Eumeralla組通常缺乏很好的儲集層。

根據Smith所描述的,Waarre組砂巖是未來勘探的最好儲集層,尤其是海侵期的砂巖[7]。Waarre組砂巖的孔隙度和滲透率都較低。在Port Campbell地區,海相砂巖深達1 500 m時都有很好的孔隙度,并具有非常好的水動力條件。在Paaratte組,認為濱岸前積層的頂部是最有潛力的儲集層,將是海域最好的勘探目的層。

表1 奧特韋盆地陸上主要區帶未發現可采天然氣資源量Tab.1 The recoverable resource of unfound gas in the main onshore zone of Otway Basin

圖7 奧特韋盆地有利區帶分布Fig.7 Favorable regional belts distribution in Otway Basin

奧特韋盆地老的地層(前Belfast泥巖)和上白堊統是最有潛力的勘探區,因為具有有利的埋藏史和成熟烴源巖。另外,現今位于Belfast泥巖之上的小油氣藏的烴類濃度超過分散的大油氣藏。然而現今第三系中的潛在儲集層和圈閉中,由于淡水層系統而導致從深層成熟烴源巖運移來的石油快速被生物降解。

現今更精細的地震測網和良好的井位控制,使盆地的資源潛力評價有更大的確定性。由于在

4.2 有利潛力區

奧特韋盆地海上缺少精確的地震勘探,海上的許多探井沒有達到鉆探目標,或者偏離構造。表明在該盆地需要進一步地震和地質勘探,才能成功發現新的油氣[7]。

通過對奧特韋盆地的區域地質特征的了解,對油氣成藏條件的分析和重點對油氣在平面和層系上的分布特征的解剖,現對盆地有利勘探區進行一定的預測。

對陸地有利勘探區,首先要加強對深層的勘探,在1983年的Lindon 1井Pebble Point組中采出的多桶原油,已證實第三系的原油是深層石油進行垂向運移的結果[8]。這表明在深層存在很大的勘探潛力。

其次,加大對淺層斷層圈閉的勘探密度,從已發現的大多數油氣田來看,都是環斷層帶所分布。從層系的分布也可以看出,在淺部第三系和侏羅系很少發現油氣,基本集中在白堊系中,而斷層是很好的溝通淺層和深層的通道。所以圍繞斷層展開勘探應該是一個很好的勘探方向。

對海域有利勘探區,從油氣區域分布圖中可以看出,目前的油氣發現主要集中在Port Campbell市的西南近海海域,而新增的2006年新區是一個有較大勘探潛力的區塊[9]。

綜合海陸有利勘探區情況,應加強以尋找天然氣為主的勘探。

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Petroleum geologic characteristics and resource potentials in Otway Basin of Australia

Dai Yin1,Pang Linan2,Peng Guohong1,Chen Shunshun1
(1.Department of Geosciences,Yangtze University,Jingzhou434023;2.Basin and Reservoir Research Center,China University of Petroleum,Beijing102249)

Basic geological characteristics in Otway Basin of Australia have been described from regional tectonic settings and depositional characteristics.Oil-gas accumulation conditions of the basin are discussed based on analysis of source rocks,reservoirs and traps.Oil-gas distribution features are summarized from flats and layer series.As of the end of 2008,cumulative gas production in the basin was 124.5×108m3, the economic and sub-economic proven oil reserves is 2×106t,and the natural gas reserves is 350×108m3. Finally,the resource potential of the basin is evaluated and the favorable prospect area is predicted.

Otway Basin;geological characteristics;accumulation conditions;resource potential

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TE121.1

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.02.001

1008-2336(2010)02-0001-08

2010-02-08;改回日期:2010-03-15

戴寅,1986年生,男,2008年畢業于長江大學資源勘查工程專業,在讀碩士研究生,研究方向:石油地質綜合研究。E-mail: dying19860529@163.com。