澳西北陸架波拿巴盆地油氣分布特征分析

黃彥慶 錢 基

(中國石化石油勘探開發研究院)

0 引言

澳大利亞西北大陸架是世界上著名的含氣區，這一地區發現了較多大型—特大型氣田[1]。波拿巴盆地位于澳西北陸架的北部海上，面積約44.3×104km2(圖1)。到2010年共發現凝析氣/氣田44個，可采儲量總計12.6×1011m3，其中不乏大型氣田，例如Abadi，Sunrise和Evans Shoal等氣田，它們的可采儲量分別為2.83×1011m3， 2.38×1011m3和1.87×1011m3。不同于西北陸架其它盆地，該盆地也發現了31個中小型油田，可采儲量總計95.66×106t[2]；這些油氣田的分布特征明顯。另外，已發現的氣田普遍伴生CO2氣體，但是CO2含量不同。非常有必要搞清楚盆地油氣及伴生CO2分布的控制因素，從而明確盆地勘探潛力，并指出下一步勘探方向。

1 盆地石油地質條件

波拿巴盆地為一個裂谷—被動陸緣盆地，由一個NW-SE走向的古生代構造帶和一個NE-SW走向的中生代構造帶組成：前者包括皮特爾地塹和薩胡爾向斜，后者包括武爾坎地塹、莫利塔地塹和卡爾德爾地塹，這些地塹為臺地/高地分隔[3](圖1)。

整個盆地沉積了15km厚的顯生宙碎屑巖和碳酸鹽巖[4,5]。皮特爾地塹以古生界為主，上覆薄層中新生界；而中生代構造帶以中生界為主，鉆井和地震沒有揭示古生代地層。

波拿巴盆地可以劃分為7套儲蓋組合，其中下部3套儲蓋組合分布在皮特爾地塹[6-8]，由于烴源巖品質較差，這些組合油氣儲量較少，油氣田規模較小；在武爾坎地塹，發育2套組合：①以三疊系—侏羅系砂巖為儲層，上侏羅統—下白堊統泥巖為蓋層的組合；②上白堊統Puffin組砂巖儲層和上覆泥巖蓋層的組合；在盆地西北部，發育以Plover/Montara組為儲層，上侏羅統—下白堊統泥巖為蓋層的組合；在莫利塔和卡爾德爾地塹，發育以Plover組砂巖為儲層，上侏羅統—下白堊統泥巖為蓋層的組合。

2 油氣分布特征

2.1 油氣垂向分布

該盆地82%的油氣儲集于中上侏羅統Plover/Montara組砂巖儲層(圖2)。而在盆地西部薩胡爾臺地和卡爾德爾地塹，99.5%以上的油氣分布在這套地層中。因為在這些地區，Plover / Montara組與成熟烴源巖對接，之上發育厚層的、上侏羅統—下白堊統泥巖，后期構造活動沒有破壞這套蓋層，從而油氣集中分布；巨厚泥巖以上烴源巖沒有成熟，上白堊統和第三系儲層中沒有油氣發現。

在武爾坎地塹，上侏羅統—下白堊統厚層泥巖之上仍有商業發現。這是因為中新世后期的構造活動在這一地區形成了走滑拉張應力場，使得裂谷期斷裂重新活動，斷穿上侏羅統—下白堊統巨厚泥巖，下部油氣發生二次運移，進入白堊系Puffin儲層中重新聚集成藏。古生代裂谷皮特爾地塹已發現油氣主要位于區域上分布穩定的、下三疊統Mount Goodwin 組海相泥巖之下。

圖1 波拿巴盆地構造劃分和油氣分布圖(左下索引圖表示盆地位置)

圖2 盆地油氣垂向分布

總體而言，蓋層控制了盆地油氣的垂向分布。

2.2 油氣平面分布

在盆地東部的莫利塔地塹，卡爾德爾地塹和薩胡爾臺地，主要發現大中型凝析氣/氣田；而在盆地西部的武爾坎地塹和西北部，主要發現中小型油田；三方面原因造就 “東氣西油”的格局(圖1)。

(1)主力烴源巖有機質類型的不同，莫利塔和卡爾德爾地塹的主力烴源巖是上侏羅統Plover組上部的煤系地層，以Ⅲ型干酪根為主，偏于生氣；武爾坎地塹的主力烴源巖為上侏羅統Lower Vulcan組深湖相泥巖，以Ⅱ型干酪根為主，偏于生油[9](圖3)。

(2)主力烴源巖成熟度的不同，根據盆地東西部主力烴源巖埋深和Ro資料，以及盆地模擬結果，莫利塔和卡爾德爾地塹的主力烴源巖已經過成熟，新生代以來以排氣為主；武爾坎地塹烴源巖目前處在生油窗，以排油為主(圖3)。

(3)保存條件的差異，中新世晚期，澳大利亞板塊與印尼島弧發生斜向碰撞，波拿巴盆地西部經歷了走滑拉張作用，使得裂谷期斷裂重新活動，部分向上斷穿區域蓋層，造成這一地區油氣藏被破壞(圖4)；盆地東部經歷走滑擠壓作用，不發育斷穿區域蓋層的斷裂，氣藏得以保存(圖5)[10-12]。

2.3 氣田中伴生的CO2分布

波拿巴盆地氣田中普遍含CO2氣體，CO2含量范圍是2%～28%。位于地塹邊緣，靠近深大斷裂的氣田CO2含量較高；位于臺地，遠離控盆深大斷裂的氣田CO2含量較低(圖6)，CO2地質研究具有重要的理論和現實意義，越來越受到重視。

根據CO2碳同位素含量， CO2以火山-巖漿/幔源成因為主(圖7)，部分樣品混入有機成因的CO2。結合CO2含量的平面變化，推斷CO2來自地幔，沿著地塹邊緣深大斷裂進入儲層中；然后沿著儲層/不整合向地塹周圍臺地運移，由于CO2較天然氣更易散失(例如遭受水洗)，所以遠離來源的位置，CO2含量較低。

圖3 波拿巴盆地主力烴源巖類型及成熟度

圖5 過波拿巴盆地東部地區地震剖面(位置見圖1)

3 結論

(1)在盆地東部，由于上侏羅統—下白堊統厚層泥巖沒有遭受破壞，油氣集中分布在中上侏羅統Plover/Montara組。在盆地西部，由于區域蓋層遭受后期破壞，油氣發生二次運移，在上部白堊系中重新成藏。

(2)盆地東西部烴源巖生烴母質，成熟度和保存條件的不同，造就了盆地“東氣西油”的格局。

(3)盆地氣田中CO2主要來自于地幔，通過深大斷裂向上運聚，然后沿著儲層/不整合向臺地聚集。

圖6 盆地氣田中CO2含量

圖7 盆地氣田中CO2碳同位素特征

1 李國玉， 唐養吾. 世界氣田圖集[M]. 北京：石油工業出版社，1991：1-113.

2 IHS Energy Group. Basin Monitor, Bonaparte Basin, Australia, Indian Ocean Region[DB]. Englewood, Colorado: I HS Energy Goop, 2009.

3 D. A. Castillo, D. J. Bishop, I. Donaldson, at el. Trap integrity in the Laminaria High- Nancar Trough region, Timor Sea: prediction of fault seal failure. APPEA, 2000, 151-173.

4 Geosciences Australia. Bonaparte Basin. 2008，10-18. http://www.ga.gov.au/oceans/rpg_Bonaparte.jsp.

5 Geosciences Australia. Oil and gas resources of Australia. 2008[M]. Canberra: Geoscience Australia, 2008.

6 B. A. McConachie, M. T. Bradshaw, J. Bradshaw. Petroleum systems of the Petrel Sub- basin— an integrated approach to basin analysis and identification of hydrocarbon exploration opportunities. APPEA, 1996, 242-268.

7 R. J. Seggie, R. B. Ainsworth, D. A. Johnson, et al. Awakening of a super giant, Sunrise- Troubadour Gas- Condensate Field. APPEA, 2000, 417-438.

8 D. M. Brooks, A. K. Goody, J. B. O’ Reilly, at el. Bayu/ Undan gas- condensate discovery: Western Timor gap zone of cooperation, area A. APPEA, 1996, 142-160.

9 J. C. Preston, D. S. Edwards. The petroleum geochemistry of oils and source- rocks from the north Bonaparte Basin, offshore northern Australia. APPEA, 2000, 257-282.

10 O’Brien, G.W., Lisk, M., Duddy, I.R., Hamilton, J., Woods, P. & Crowley, R., 1999, Plate convergence, foreland development and fault reactivation: primary controls on brine migration, thermal histories and trap breach in the Timor Sea, Australia. Marine and Petroleum Geology, 16, 533-560.

11 Peresson, H., Woods, E.P. & Fink, P., 2004, Fault architecture along the southeastern margin of the Cartier Trough, Vulcan Sub-basin, North West Shelf, Australia: Implications for hydrocarbon exploration. IN: Ellis, G.K., Baillie, P.W. & Munson, T.J. (Editors), Timor Sea Petroleum Geoscience: Proceedings of the Timor Sea Symposium, Darwin, Northern Territory, 2003. Northern Territory Geological Survey, Special Publication 1.

12 O’Brien, G.W., Sturrock, S. & Barber, P., 1996b, Vulcan Tertiary Tie (VTT) Basin Study, Vulcan Sub-Basin, Timor Sea, Northwestern Australia. AGSO Record, 1996/61.

13 連承波，鐘建華，渠芳，等. CO2成因與成藏研究綜述[J]. 特種油氣藏，2007，14(5)：7-12.