尼日爾三角洲烴源巖評價研究

1 區域地質背景

尼日爾三角洲盆地位于大西洋幾內亞灣內,非洲板塊西部被動大陸邊緣與白壟紀伸進非洲大陸的裂陷槽垂直相交部位,是世界上最大的海退型三角洲,也是一個目前仍在發育的新生代典型三角洲盆地[1-5]。盆地西部邊界為貝寧海灣,東端延伸入喀麥隆,稱為杜阿拉或喀麥隆盆地,北部主要以阿南布拉盆地為界,立體上是一個向南伸入幾內亞灣的尼日爾河三角洲。具體包括尼日利亞海岸及陸架部分喀麥隆西部及赤道幾內亞西北部Bioko島的海域。該盆地是目前尼日利亞主要的油氣勘探開發區,按已發現油氣可采儲量計算,它是世界上第12大含油氣盆地[1]。

圖1 尼日爾三角洲盆地綜合柱狀圖

尼日爾三角洲第三系地層從下到上主要由三套進積型的巖性地層單元組成,Akata組、Agbada組和貝寧組[6]。Akata組海相泥巖是主力烴源巖,Agbada組砂泥巖互層是尼日爾三角洲最有利的儲蓋組合 (圖1)。

目前對三角洲的生油氣層的認識還存在分歧。盡管生油巖富集程度較低,但由于Akata上部和Agbada組下部頁巖儲量巨大,且為成熟或高成熟演化階段,通常被認為是主要的生油巖。預計在更深的下第三系和上白堊統頁巖中存在質量較高的頁巖,除朝向三角洲邊緣帶之外,這些頁巖屬過成熟,對盆地的烴源貢獻量相對較小。

2 烴源巖特征

尼日爾三角洲最有效的烴源巖是Akata組海相的頁巖和Agbada組下部三角洲相的泥頁巖。從整個三角洲的頁巖研究認為,Akata組頂部 (即Agbada組底)埋深多在7880ft(1ft=0.3048m)以下,最深達17730ft以上。鉆井揭示三角洲Akata組是區域性生油巖,厚度可達16400ft,且分布穩定。尼日爾三角洲生油門限深度為9840ft,Akata組巨厚頁巖均可看做成熟生油巖,是尼日爾三角洲豐富的油氣資源的物質基礎。此外Agbada組頂 (即貝寧組底)埋深多在4925ft以下,沉積厚度一般在3940～11810ft,Agbada組下部仍處于成熟演化階段,上部大多處于低成熟階段。所以,Agbada組下部的頁巖也具生油能力。

表1 Agabada組烴源巖熱解分析數據

2.1 有機質豐度

通過分析工區K-1及KY-1兩口井化驗資料(表1),Agabada組中下部烴源巖的總有機碳含量(TOC)為0.70%～1.78%,生烴潛力 (S1+S2)為1.99～14.25kg/t,生烴潛力指數變化范圍為0.05%～0.7%,有機質豐度較好。Akata組地層由于埋藏深,鉆遇井少,沒有樣品分析。前人研究認為,尼日爾三角洲烴源巖總有機碳平均在1.4%～1.6%,最高達14.4%,頁巖生油潛力(S1+S2)為7.5mg/g[1]。總之,尼日爾三角洲烴源巖有機質豐度高。

2.2 有機質類型

從K-1及KY-1兩口井的分析化驗資料得出,Agabada組烴源巖有機質類型為腐植型(Ⅲ)和混合型干酪根型 (Ⅱ),以Ⅱ2型為主(圖2)。前人研究也證明了尼日爾三角洲生油巖有機質類型以Ⅲ型和Ⅱ型為主[1]。這說明工區的生氣能力要比生油能力強。

圖2 Agabada組下部有機質類型圖

圖3 Akata組頂部R o平面分布圖

2.3 有機質成熟度

尼日爾三角洲生油巖熱演化程度分析如下:Akata組頂部已進入濕氣和凝析油演化階段(成熟度Ro＞1.2%),底部則達干氣演化階段 (圖3);Agbada組下部生油巖正處于成熟生油高峰階段(Ro在0.6%～0.8%),上部處于未成熟演化階段,不具生油能力。由于埋深不一樣,在盆地中心和盆地邊緣R o值有很大差別。

K-1井9600～9860ft實測Ro為0.5%,9940～10040ft實測 R o為 0.55%(圖4),K-1井和 KY-1井最高熱解峰溫(T max)為423～436℃(表1),說明Agabada組烴源巖為未成熟到剛到達生烴門限階段,現今仍然在熱演化階段。這可能是與Agabada組的埋深及地溫梯度有關。說明在盆地邊緣形成的Agabada組油藏是通過斷裂運移聚集成藏,而在盆地中心位置能形成Agabada組自生自儲的油氣藏。

圖4 KY-1井R o實測數據

3 結 論

目前認為尼日爾三角洲最有效的烴源巖是Akata組海相的頁巖和Agbada組下部三角洲相的泥頁巖。Agbada組下部烴源巖有機質類型以腐植型 (Ⅲ)和混合型干酪根型 (Ⅱ)為主,有機質豐度高,為未成熟到剛到達生烴門限階段,現今仍然在熱演化階段。Akata組由于資料缺乏,未能詳細評價。但是從沉積環境角度來說,Akata組為巨厚海相泥頁巖,烴源巖條件應好于Agabada組,且埋深大,成熟度高。總之,尼日爾三角洲烴源巖條件很好。

[1]國外含油氣盆地勘探開發叢書編委會.非洲蘇爾特盆地和尼日爾三角洲盆地[M].應維華,潘校華編譯.北京:石油工業出版社,1998.

[2]張興.尼日爾三角洲盆地油氣地質特征及潛力分析 [J].石油學報,2000,21(1):40-43.

[3]侯高文,劉和甫,左勝杰.尼日爾三角洲盆地油氣分布特征及控制因素 [J].石油與天然氣地質,2005,26(2):374-378.

[4]李艷玲,孫國慶.尼日爾三角洲盆地成藏規律分析 [J].大慶石油地質與開發,2003,22(1):60-62.

[5]劉新福.尼日爾三角洲油氣分布特征 [J].河南石油,2003,17(增):1-3.

[6]鄧榮敬,鄧運華,于水,等.尼日爾三角洲盆地油氣地質與成藏特征[J].石油勘探與開發,2008,35(6):755-762.