巴西桑托斯盆地鹽下大型油氣田成藏控制因素

張金偉

(中石化國際石油勘探開發有限公司，北京 100083)

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巴西桑托斯盆地鹽下大型油氣田成藏控制因素

張金偉

(中石化國際石油勘探開發有限公司，北京 100083)

巴西近年來在桑托斯盆地鹽下相繼發現了Parati、Libra、Tupi等一批大型油氣田，已成為當今世界深海勘探的熱點地區。利用中石化合作區塊獲得的最新資料，對桑托斯盆地鹽下大型油氣田形成的油氣地質條件進行了系統分析，運用油氣成藏理論，對典型大油氣田進行解剖，研究了桑托斯盆地鹽下油氣富集規律及成藏主控因素，提出了鹽下大型油氣田成藏五要素，建立了鹽下油氣成藏模式，指出盆地東部鹽下古隆起帶是下一步尋找大型油氣田的有利地區。

成藏條件；主控因素；鹽下；深海；桑托斯盆地

引 言

桑托斯(Santos)盆地是巴西最大的海上盆地之一，是南美洲油氣第二富集的被動陸緣盆地[1]，盆地面積約為32.7×104km2，為北東—南西走向構造，從陸向海可劃分為濱岸隆起帶、凹陷帶、圣保羅臺地3個基本構造單元。2000年至今，桑托斯盆地已先后發現11個海上大油氣田，累計石油可采儲量為34.08×108m3，天然氣可采儲量為1.419 6×1012m3，總油氣當量為48.62×108m3，桑托斯盆地已成為當今全球油氣勘探的熱點地區之一。但探井鉆井密度極低，該地區尚處于未成熟勘探階段，盆地仍具有極大的勘探空間和潛力，因此對該盆地大油氣田的形成條件與主控因素進行分析，深化被動大陸邊緣盆地油氣成藏規律的認識，對今后盆地的勘探開發和戰略選區具有重要指導意義。

1 大油氣田成藏條件

桑托斯盆地為大西洋拉開和發育時，于原先克拉通周緣上發育起來的被動大陸邊緣沉積盆地[2-6]。影響油氣資源形成的構造演化主要分為裂谷期、過渡期和裂后漂移(坳陷)期3個階段[7-9]，與之對應的盆地內自下而上沉積發育了陸相層序、過渡層序和被動陸緣海海相層序3套地層層序(圖1)。桑托斯盆地獨特的構造演化與沉積充填特征，控制了生儲蓋等基本石油地質條件的形成和發育，為大油氣田的形成奠定了良好的物質基礎。

1.1 裂谷期形成了一套優質湖相烴源巖

勘探實踐證實，桑托斯盆地的主力烴源巖為裂谷期巴雷姆階—下阿普特階鹽下Guaratiba組湖相暗色頁巖，為微咸水—咸水湖相厭氧環境下的沉積產物，厚度為200～250 m，以暗色頁巖為主，富含富脂類有機質，主要來源于藻類和細菌，以無定形有機質為主，其總有機碳含量為2%～4%，屬于Ⅰ～Ⅱ型干酪根[10-15]。

1.2 裂谷晚期碳酸鹽巖在圣保羅臺地上廣泛發育

鹽下碳酸鹽巖儲層是盆地裂谷晚期沉積在斷陷湖盆水下古隆起上的碳酸鹽巖堤壩和生物碎屑灘，這些隆起區遠離陸源碎屑供給區，水體相對較淺，光照充足，水體溫暖，湖浪和岸流作用較強，發育生物碎屑灰巖，局部構成生物碎屑灘和堤壩。碳酸鹽巖厚度橫向變化很大，從幾十米到上千米。儲集空間主要為粒間孔隙、粒內孔隙、粒間溶孔、溶洞和溶縫等，孔隙度為5%～25%，滲透率分布在80×10-3～1500×10-3μm2之間，為優質碳酸鹽巖儲層。

桑托斯盆地近年來發現的重大油氣都是以鹽下碳酸鹽巖為儲集層，包含Tupi、Iara、 Jupiter、Guara、 Cernambi、Libra等多個大型油氣田，其儲層均為非均質性較強的層狀碳酸鹽巖，位于2 000 m厚的鹽層之下，埋深大都超過5 000 m。2005年至今，桑托斯盆地先后部署的近30口深海探井和評價井全部鉆遇該套地層，足以證明其分布范圍之廣。

圖1 桑托斯盆地構造演化史

1.3 過渡期厚層鹽巖形成高效區域蓋層

桑托斯盆地過渡期Ariri 組鹽巖具有分布范圍廣、厚度大的特點，平面上鹽巖呈北東—南西走向展布，南北向長約650 km，東西向寬達380 km。其中，厚度大于100 m(最厚可達2 500 m)的厚層區分布在盆地東部，橫向展布連續，面積約為5×104km2，構成盆地內穩定的區域性蓋層[16-17]。厚層鹽巖直接覆蓋在碳酸鹽巖之上，形成良好的儲蓋組合，為裂谷期形成油氣提供良好的儲集空間。其中盆地西部為過渡區，鹽巖層厚度變化劇烈，從上百米到幾米直至尖滅，并伴隨“鹽窗”發育，是不穩定性蓋層(圖2)。

2 大油氣田成藏主控因素

桑托斯盆地平面上呈北東、南西向2個條帶狀展布。西側條帶大多位于水深小于200 m的區域，含油氣層系大多位于鹽上，東側條帶水深超過2 000 m，含油氣層系位于鹽下。統計發現，在11個可采儲量(油當量)超過0.795×108m3的大型油氣田中，除Mexilhao油氣田位于淺水區外，其他10個油氣田全部位于深水區。縱向上，鹽下阿普特階儲層儲量為64.16×108m3，占總儲量的85.7%，而鹽上層系儲量為10.67×108m3，占總儲量的4.3%(表1)。分析桑托斯盆地油氣分布規律和特點不難發現，優質烴源巖和良好的儲蓋組合是形成大型油氣田的物質基礎和根本保證，同時，盆地獨特的鹽巖和構造發育特征也控制了油氣的分布和聚集。

2.1 大面積厚層鹽巖有利于大油氣田的形成和保存

厚層區鹽巖更有利于大油氣田的形成和保存。主要原因為：①厚層鹽巖有利于大型圈閉的形成。桑托斯盆地厚層鹽巖區分布在水深超過1 500 m的區域，覆蓋范圍廣，橫向展布穩定，無“鹽窗”發育，鹽巖層直接覆蓋在圣保羅臺地上大面積發育的碳酸鹽巖層之上，形成大型的構造圈閉或者地層圈閉，為油氣的大規模聚集提供賦存空間。②厚層鹽巖有利于鹽下油氣的保存。一方面，鹽巖層的非滲透性能遮擋油氣的散失，使其成為油氣的良好蓋層；另一方面，鹽巖對壓實作用具有很強抑制效應，鹽巖本身并不隨埋藏深度的增大而發生顯著壓實作用，致使其下伏地層經受的壓力相對較小，抑制了儲集層的成巖作用，使得原生孔隙得以保存，有利于鹽下油氣的賦存聚集。③厚層鹽巖有利于烴源巖長期穩定生烴。鹽巖的熱導率是其他地層的2～3 倍[18-21]，大大加快了地熱在垂直方向的散逸速度，有效降低了鹽巖覆蓋區的地溫梯度值，延緩了鹽下烴源巖的熱成熟度，使烴源巖保持長時間較穩定的生烴過程。Tupi油田鹽下烴源巖埋藏在6 000 m之下，地層溫度僅為70～80℃，明顯低于正常值，導致烴源巖保持有較低的熱演化史，從而延長了油氣的充注時間，目前仍處于主生油窗內。

圖2 桑托斯盆地鹽巖分布 表1 桑托斯盆地油氣儲量縱向分布

儲層位置油/106m3凝析油/106m3氣/106m3油當量/106m3總儲量占比/%上白堊統及以上582.02037.497374.133993.65013.3阿爾布階54.4751.99116.78173.2471.0阿普特階5347.892124.020943.8916415.80385.7總計5984.386163.5081334.8057482.699100.0

2.2 鹽下古隆起控制鹽下油氣的大規模聚集

桑托斯盆地裂谷期水下古隆起主要包括以下3種類型，即構造活動造成的隆起(地壘和傾斜斷塊等)、火山噴發形成的隆起以及持續性古地形隆起。一方面，這些隆起區緊鄰盆地凹陷區，并伴生多條同向和反向正斷層，為凹陷區油氣向隆起高部位運移提供了通道，使古隆起區成為油氣運移的最有利指向區[22-26]。另一方面，古隆起為生物碎屑灰巖的發育提供了有利的條件和場所[27]，這種在構造背景上發育起來的構造圈閉、構造-地層復合圈閉因其分布面積廣、厚度大、圈閉幅度高等特點，為鹽下大型或超大型油氣田的形成提供了場所。2010 年宣布商業發現的Tupi油田就是在圣保羅臺地背景上發育起來的大型構造-地層類復合圈閉油氣藏，油田開發面積為805 km2，原油可采儲量為11.35×108m3。

3 成藏模式及勘探方向

3.1 大油氣田成藏模式

鹽下成藏模式主要發育在盆地東部鹽巖厚層區。盆地裂谷期Guaratiba 組湖相頁巖為烴源巖，古構造隆起上發育的湖相生物碎屑灰巖、礁灰巖、鮞粒灰巖等碳酸鹽巖為儲層，阿普特期蒸發巖為區域性蓋層。烴源巖在白堊紀晚期進入生油窗，開始向外排烴，生成的油氣以裂谷期發育的張性斷層、不整合面為主要運移通道，在鹽下的碳酸鹽巖、火成巖等儲層中聚集成藏，形成“鹽下生鹽下儲”的成藏模式，屬下白堊統內自生自儲型油氣藏(圖3)。這種成藏模式能形成大規模油氣藏的原因為：①裂谷期Guaratiba 組湖相頁巖是一套優質烴源巖，為圈閉成藏提供充足的油氣來源；②大面積厚層鹽巖與下覆廣泛發育的碳酸鹽巖能形成有效的大規模圈閉，且這種圈閉形成遠早于生排烴期；③儲層鄰近烴源巖分布，油氣運移距離短；④厚層鹽巖延緩了鹽下烴源巖的熱成熟度，延長了油氣的充注時間；⑤厚層鹽巖長期高效封堵。即鹽下大油氣田的形成需具備“優質烴源巖、大規模圈閉、近距離運移、長時間充注、鹽層高效封堵”5個要素。

圖3 桑托斯盆地油氣成藏模式

3.2 有利勘探方向

桑托斯盆地獨特的構造樣式、沉積特征和石油地質條件，決定了盆地內不同區域的油氣成藏模式與油氣富集層位存在差異。根據大油氣田形成條件5要素分析，盆地東部圣保羅臺地碳酸鹽巖是尋找大型油氣田的主要勘探場所。圣保羅臺地是裂谷期形成的古隆起，其上碳酸鹽巖廣泛發育，上覆連續分布厚層鹽巖層，良好的儲蓋配置為大型圈閉的形成和油氣的保存提供了條件。圣保羅臺地緊鄰盆地凹陷區，裂谷期發育的斷層和不整合面成為油氣運移通道，鹽下Guaratiba組湖相烴源巖生成的油氣不斷向臺地運移，并在合適圈閉中聚集成藏，形成大型油氣田。巴西近年來發現的11個大型油氣田中的10個都位于圣保羅臺地，充分顯示了圣保羅臺地鹽下碳酸鹽巖廣闊的勘探前景。

4 結 論

(1) 桑托斯盆地是一個典型的被動陸緣含鹽盆地，盆地主要經歷了裂谷期、過渡期和裂后漂移期3個演化階段，形成了下部非海相、中間蒸發巖相和上部海相3層地層結構。

(2) 桑托斯盆地鹽下大型油氣田的形成具備5要素：優質烴源巖、大規模圈閉、近距離運移、長時間充注、鹽層高效封堵。其中，優質烴源巖和大規模圈閉是物質基礎，而其他3個要素則是必要條件。

(3) 桑托斯盆地東部圣保羅臺地滿足鹽下大型油氣田成藏5要素，鹽下碳酸鹽巖是下步尋找大型油氣田的主要勘探層系。

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編輯 朱雅楠

20150109；改回日期：201503026

國家科技重大專項“全球油氣資源潛力分析與未來戰略選區”(2011ZX05028)

張金偉 (1967-)，男，高級工程師，1992年畢業于成都地質學院勘查地球物理專業， 2010年畢業于中國科學院固體地球物理專業，獲博士學位，現主要從事地震資料解釋及綜合研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.03.005

TE122.3

A

1006-6535(2015)03-0022-05