巴布亞褶皺帶油氣藏類型與成藏模式

陳景陽，張 洋，王 濤，龍 旭

(中海油研究總院，北京 100028)

巴布亞褶皺帶油氣藏類型與成藏模式

陳景陽，張 洋，王 濤，龍 旭

(中海油研究總院，北京 100028)

巴布亞褶皺帶處于巴布亞盆地晚期弧陸造山的逆沖推覆構造帶上，由于構造運動強烈，油氣成藏十分復雜。在構造、沉積和地球化學等資料的基礎上，通過對油氣藏的詳細解剖，系統總結了油氣藏類型、油氣成藏主控因素和成藏模式。研究表明:該區共存在侏羅系和下白堊統2套烴源巖以及中生界和新近系2套成藏組合;共劃分為3種油氣藏類型，即擠壓背斜型油氣藏、生物礁-背斜型油氣藏以及斷層遮擋型油氣藏。論述了巴布亞褶皺帶內的西段旁生側儲型、中段自生自儲型和東段下生上儲型3種成藏模式的特征和形成機制，對研究區未來的油氣勘探具有指導意義。

巴布亞盆地;前陸盆地;巴布亞褶皺帶;油氣藏類型;成藏模式

0 引言

巴布亞盆地主體區位于南太平洋的巴布亞新幾內亞島境內，向西延伸至印度尼西亞巴布亞伊利安省，向南則與澳大利亞相鄰，現今為弧后前陸盆地。巴布亞褶皺帶位于巴布亞弧后前陸盆地造山帶一側，總體呈北西—南東向展布，長約為600 km，寬約為130 km。目前，全盆地約86%油氣發現集中在該區，其可采儲量約為6×108t油當量。與中國中西部陸陸碰撞造山特征不同［1］，巴布亞盆地自中新世以來遭受了多期火山島弧拼貼作用［2-5］。造山強度的平面差異性造成伊利安褶皺帶(印尼境內)、巴布亞褶皺帶和奧雷褶皺帶構造樣式和油氣成藏的差異性［6-9］，具體表現為巴布亞褶皺帶內西段、中段和東段油氣成藏條件和過程的差異性和復雜性。基于最新研究成果，在詳細解剖油氣藏的基礎上，對巴布亞褶皺帶的油氣藏類型和成藏模式進行了分段研究。

1 油氣藏地質條件

1.1 烴源巖

巴布亞褶皺帶已證實的烴源巖主要有侏羅系和白堊系2套(圖1)。侏羅系烴源巖主要為海陸過渡相泥巖，生源為陸生高等植物，形成于相對氧化的沉積環境，干酪根類型為Ⅱ—Ⅲ型，為研究區的主力生供烴層系。其中，中下侏羅統Barikewa組和Magobu組有機碳含量高，主要集中在1.0%～2.0%;上侏羅統Imburu組有機碳含量相對較低，呈雙峰分布于0.5%～1.0%和1.0%～2.0%。褶皺帶東、西段前陸凹陷區的上侏羅統烴源巖已經開始成熟，中段中下侏羅統烴源巖則普遍進入成熟門限。白堊系淺海相泥巖形成于相對還原沉積環境，總有機碳含量為 0.5%～2.0%，有機質類型為Ⅱ2—Ⅲ型，其中Ⅲ型占優勢，開始進入成熟門限的下白堊統烴源巖主要分布在褶皺帶東段。整體上褶皺帶發育偏腐殖型烴源巖，富氣貧油，油氣相態以氣、凝析油為主。

1.2 成藏組合

巴布亞褶皺帶總體上存在中生界和新近系2套成藏組合(圖1)。其中，中生界成藏組合油氣主要來自侏羅系烴源巖，縱向上分布在上侏羅統和下白堊統碎屑巖儲層中，平面上則集中分布在褶皺帶中、西段，西段儲層主要為下白堊統Toro組濱淺海相［10］砂巖，蓋層為白堊系區域海相泥巖;中段儲層包括上侏羅統Iagifu、Digimu組河流三角洲前緣相砂巖和下白堊統Toro組砂巖，蓋層為上侏羅統層間泥巖和白堊系區域海相泥巖。中生代碎屑巖儲層為中孔、高滲型儲層，孔隙度以10%～20%為主，滲透率基本大于100×10-3μm2。第三系成藏組合油氣來自侏羅系和下白堊統烴源巖，油氣縱向上主要分布在第三系Puri組礁灰巖中，發育3種類型生物礁:臺緣礁、環礁和塔礁，受前陸凹陷區發育的深水泥巖封蓋，平面上則局限分布在巴布亞褶皺帶東段。

圖1 巴布亞褶皺帶綜合柱狀圖

2 油氣藏類型

歷經約50 a的油氣勘探，目前在巴布亞褶皺帶共發現了23個油氣藏，依據油氣藏圈閉類型和成藏過程等差異性，可劃分為斷層遮擋型、擠壓背斜型和生物礁-背斜復合型3類。

2.1 斷層遮擋型油氣藏

以Pnyang凝析氣田為典型代表，該氣田位于巴布亞褶皺帶西段基底卷入型構造的西南翼(圖2)，2條南傾逆沖斷裂將氣藏分割為南北2個斷層傳播褶皺。儲層主要為下白堊統中、下臨濱沉積的灘和席狀砂巖，分布穩定，粒級為細—中粒，分選中—好，孔隙度平均為14%，滲透率平均為275× 10-3μm2，屬于中等儲層。蓋層為區域性發育的白堊系海相泥巖，累計厚度近千米。油氣主要來源于西南側與之相鄰的小型前陸盆地，受前陸地層沉積影響，前陸盆地內上侏羅統烴源巖均已成熟并排烴，油氣在勢能差的驅動下向較高部位的低勢區運移聚集。受擠壓斷層的側向遮擋作用，油氣并未進一步向高部位運移逸散，最終在構造翼部成藏。該類油氣成藏的主控因素是逆沖斷層具有較強的側向封堵能力。

2.2 擠壓背斜型油氣藏

Iagifu-Hedinia油氣田位于巴布亞褶皺帶中部，圈閉形成于晚中新世—晚上新世，為斷層傳播褶皺，受小型應力調節型背沖斷層發育的影響，形成Iagifu和Hedinia 2個背斜高點(圖3)。主要儲層為下白堊統Toro組濱岸砂巖，呈北西—南東展布，厚度穩定，約為100 m，凈總比高達90%，孔隙度平均為14%，滲透率一般大于300×10-3μm2。上侏羅統Digimu組河道切谷砂巖和Iagifu組河口壩砂巖為次要儲層，呈北東—南西展布，該油田并非三角洲垛葉主體發育區，砂巖累計厚約為30 m。蓋層主要為白堊系區域分布的海相Ieru組泥巖和上侏羅統層間泥巖。油氣來源于相鄰逆沖構造間的微型盆地，因擠壓推覆作用，造成前陸盆地先前沉積的地層發生重復疊置，中下侏羅系烴源巖受此影響而成熟生烴，構造擠壓作用強化了油氣運移聚集。油氣成藏控制因素是區域穩定分布的泥巖蓋層以及逆沖擠壓造成微型盆地具備高效生、排烴能力。

圖2 巴布亞褶皺帶西段油氣成藏模式

圖3 巴布亞褶皺帶中段油氣成藏模式

2.3 生物礁-背斜復合型油氣藏

Elk-Antelope凝析氣田位于巴布亞褶皺帶東段隱伏褶皺區(圖4)，是巴布亞盆地最大的生物礁型油氣藏［11］。

氣田呈北西—南東走向，受調節斷裂控制，存在南、北2個高點。南部為Antelope生物礁，巖性為中新統Puri組礁灰巖和白云巖。生物礁發育末期，海平面下降，礁體頂部暴露出水面遭受淋濾，形成溶蝕縫洞，并發生了準同生白云化，孔隙度和滲透率增大，同時受疊合晚期構造擠壓作用，發育孔隙和裂縫雙重介質型儲層，為該氣田主要儲集層。北部則為Elk逆沖背斜構造，巖性為同期的碳酸鹽巖臺地，以裂縫型儲層為主，孔隙型儲層基本不發育。蓋層為前陸層序的上新統—更新統的Orubadi-Era組泥巖。該氣田具有混源的特征，除了侏羅系外，白堊系因上覆前陸地層的沉積也開始進入生烴門限，在晚期擠壓逆沖型斷層的溝通下，油氣開始向淺層運移并聚集成藏。該類氣藏形成的主控因素是發育溝通油源的深大斷裂和沉積了厚層的前陸地層。

圖4 巴布亞褶皺帶東段油氣成藏模式

3 成藏模式

3.1 西段旁生側儲型成藏模式

旁生側儲型油氣藏一般分布在生氣中心的周邊［12-15］，烴源巖位于儲集層的一側，油氣沿著斷層或連通性好的下白堊統濱岸相砂體運移到基底卷入型構造的翼部或者前陸斜坡區成藏，具有旁生側儲型成藏模式特點(圖2)。基底卷入型構造翼部常發育擠壓相關褶皺，前陸斜坡區則發育有斷塊型圈閉、披覆構造以及巖性尖滅型圈閉等。Strickland前陸凹陷中發育約2 km的前陸層序，使下伏的中下侏羅統以生氣為主，上侏羅系生成的原油具有飽和烴碳同位素偏低的特點。構造低部位由于高陡逆沖斷層的存在，斷層泥巖涂抹面小，不利于氣藏的保存，如kaua油田;而低緩逆沖斷層因斷層泥巖涂抹面大，封堵能力強，如Panyang凝析氣田。下生上儲型成藏模式因新近紀生物礁儲層不發育而在該區并不存在。

3.2 中段自生自儲型成藏模式

自生自儲型氣藏的烴源巖和儲集層基本發育在同一層位［12-13］，可形成構造、巖性氣藏，一般存在于生氣中心及其附近，油氣沿斷層或滲透性砂體短距離運移至源內圈閉中成藏。巴布亞褶皺帶中段構造擠壓應力由北東至南西向傳遞，伴隨著擠壓強度的降低，蓋層滑脫型構造樣式由雙重構造變為單重構造。在各構造間發育一系列微型盆地，因構造擠壓造成的地層重復加快了侏羅系烴源巖的成熟，同時促使油氣沿北東—南西向運移排烴。在上覆較厚的白堊系海相泥巖的封蓋下，油氣沿著中生代侏羅系三角洲前緣砂巖、白堊系濱岸砂巖或者期間的不整合面，就近運移到構造擠壓形成的斷層傳播型褶皺中成藏(圖3)。該段相對于東、西2段而言，缺少明顯的區域性分布的前陸層序，侏羅系烴源巖埋深相對變淺，主要為中下侏羅統烴源巖貢獻，其原油飽和烴碳同位素偏高，不同于西段的上侏羅統。中段侏羅系烴源巖成熟度相對較低，可能是該段以油藏為主并伴生一定量溶解氣的原因之一。另外靠近北東造山帶構造主要為油藏，如Moran油田，可能與擠壓強度較大，氣體不易保存有關;而遠離造山帶的擠壓較弱區則存在油氣藏，如前述的Iagifu-Hedinia油氣田。

3.3 東段下生上儲型成藏模式

下生上儲型成藏模式中烴源巖位于儲集層的下方［16-17］，由斷層、不整合面等溝通烴源巖和淺部的儲層使油氣聚集成藏。受東南奧雷褶皺帶前陸造山的影響，與巴布亞褶皺帶東段相鄰的Moresby前陸凹陷沉積了厚約3 km的前陸層序。前陸層序加劇了中生代烴源巖的成熟，不僅僅是侏羅系烴源巖，下白堊系烴源巖也已開始成熟，具有混源供烴的特點，并為中新統礁灰巖儲層提供了良好的蓋層。晚期逆沖擠壓形成了一系列隱伏型褶皺，在深大逆沖斷層溝通下，中生代烴源巖向上運移到中新統礁灰巖中成藏(圖4)。Moose油田的發育因蓋層較薄，封蓋能力降低而使氣體發生泄漏，Puri井僅見油氣顯示則與斷層側封失效有關。

4 結論

(1)巴布亞褶皺帶主要發育侏羅系和下白堊統2套烴源巖以及中生界和新近系2套成藏組合，兩者平面分布具有明顯的差異性。

(2)受構造擠壓等成藏主控因素的控制，主要存在3種油氣藏類型，即斷層遮擋型油氣藏、擠壓背斜型油氣藏和生物礁-背斜復合型油氣藏。

(3)受成藏過程等差異性影響，巴布亞褶皺帶平面上可以歸納為3種成藏模型，西段主要為旁生側儲型成藏模式，中段為自生自儲型成藏模式，東段為下生上儲型成藏模式。

［1］甘慶明，姬鵬程，溫懷英.逆沖推覆構造的主要特征及勘探前景［J］.特種油氣藏，2008，15(1):28-31.

［2］Smith R I.Tertiary plate setting and evolution of Papua New Guinea［R］.In:G.J.and Carman，Z.，(etc)Petroleum exploration in Papua New Guinea:Proceedings 1st PNG Petroleum Convention，Port Moresby，1990:229 -244.

［3］Hill K C，Hall R.Mesozoic-Cenozoic evolution of Australia＇s New Guinea margin in a west Pacific context［C］.In:R Hillis＆R Muller(etc)，Evolution and Dynamics of the Australian Plate，2003:265-289.

［4］Buddin T.Petroleum Evaluation of the Aure Thrust Belt，Gulf of Papua，Papua New Guinea［R］.SOPAC Technical Report，1993:1-39.

［5］Home P C，Dalton D G，Brannan J.Geological evolution of the western Papuan Basin.Petroleum Exploration in Papua New Guinea［R］.Proceedings 1st PNG Petroleum Convention，1990:107-117.

［6］Hill K C.Structural styles in the Papuan Fold Belt，Papua New Guinea:constraints from analogue modeling［C］.In:Goffey，G.P.，Craig，J.，Needham，T.＆Scott，R.(etc)Hydrocarbons in Contractional Belts.Geological Society，London，Special Publications，2010:33-56.

［7］Hill K C，Keetley J T，Kendrick R D.Structure and hydrocarbon potential of the New Guinea Fold Belt［C］.In K.R.McClay(etc)Thrust tectonics and hydrocarbon systems.AAPG Memoir 2004:494-514.

［8］駱宗強，陽懷忠，劉鐵樹，等.巴布亞盆地構造差異演化及其對油氣成藏的控制［J］.地球科學——中國地質大學學報，2012，37(增刊):143-150.

［9］Suppe J，Chou G T，Hook S C.Rate of folding and faulting determined from growth strata［C］.In:MeClay K R，Thrust Tectonics.New York:Chapman Hall，1992:105-122.

［10］Varney T D，Brayshaw A C.A revised sequence stratigraphic and Depositional model for the Toro Formation，with implications for reservoir distribution and prediction［R］.In:Carman G J，Carman Z.(etc)Proceedings of the Second PNG Petroleum Convention，Port Moresby，1993:139-154.

［11］楊磊，康安.巴布亞盆地安特洛普生物礁氣田地質特征和成礁模式［J］.新疆石油地質，2011，32(2):207-209.

［12］馬中振，謝寅符，李嘉，等.南美西緣前陸盆地油氣差異聚集及控制因素分析［J］.石油實驗地質，2014，36 (5):597-604.

［13］周長遷，張慶春，楊沛廣，等.美索不達米亞盆地成藏主控因素分析［J］.石油實驗地質，2013，35(3):296 -301.

［14］法貴方，袁圣強，王作乾，等.伏爾加-烏拉爾盆地石油地質特征及勘探潛力分析［J］.特種油氣藏，2012，19(5):46-50.

［15］吳根耀，朱德豐，梁江平，等.塔里木盆地異常高壓氣藏的主要地質特征和成藏模式［J］.石油實驗地質，2013，35(4):351-363.

［16］林小云，覃軍，聶婉，等.準噶爾盆地南緣卡因迪克地區油氣成藏模式研究［J］.石油實驗地質，2014，36 (3):304-309.

［17］楊貴麗.渤海海域遼東東地區油氣成藏條件分析［J］.特種油氣藏，2014，21(4):76-79.

編輯張 雁

TE121

A

1006-6535(2015)05-0055-05

20150409;改回日期:20150803

國家重大專項“孟加拉灣及澳大利亞西北陸架富油氣盆地勘探潛力綜合評價與目標優選”(2011ZX05030-002)

陳景陽(1981-)，男，工程師，2004畢業于中國地質大學(武漢)石油地質專業，2007年畢于該校石油地質專業，獲碩士學位，現主要從事油氣成藏方面研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.05.011