許 凡 康永尚 李水靜 岳來群 姚永堅(jiān)

摘要:對(duì)中蘇門答臘盆地的構(gòu)造沉積演化特征、生儲(chǔ)蓋組合特征、圈閉與油氣富集特點(diǎn)進(jìn)行研究,將其油氣成藏組合劃分為深部、下部、中部和上部成藏組合。深部成藏組合以新生古儲(chǔ)式潛山油氣藏為主;下部、中部、上部成藏組合都以自生自儲(chǔ)式油氣藏為主。同時(shí)結(jié)合成藏組合的特點(diǎn)對(duì)整個(gè)盆地進(jìn)行系統(tǒng)認(rèn)識(shí),預(yù)測(cè)出未來有勘探潛力的目標(biāo)區(qū)域。

關(guān)鍵詞:中蘇門答臘盆地;弧后盆地;成藏組合;勘探潛力

中圖分類號(hào):TE121;TE122.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

引 言

中蘇門答臘盆地位于蘇門答臘島中部,是印度洋板塊向東南亞板塊俯沖形成的弧后裂谷盆地。盆地面積約為129 854 km²,75%的面積分布于陸上,其濱海部分一直延伸至馬六甲海峽。中蘇門答臘盆地以阿薩漢隆起與北蘇門答臘盆地相隔,與南蘇門答臘盆地的邊界為蒂加普魯山,東部邊界為馬來西亞地盾,西部與巴里桑山脈火山弧相鄰(圖1)。盆

地沉積厚度由中部向四周減薄[1-4],中部地層厚度變化范圍為1 500～3 000 m。同時(shí),該盆地形成了以始新統(tǒng)—漸新統(tǒng)湖相棕色頁巖為主要烴源巖,以第三系碎屑巖、碳酸鹽巖為主要儲(chǔ)層的油氣體系。

2 構(gòu)造沉積演化和成藏歷史

2.1 構(gòu)造沉積演化

古生代和中生代早期,巽他陸塊與特提斯海連通,直到白堊紀(jì)由于海底擴(kuò)張及板塊的相向運(yùn)動(dòng)(菲律賓板塊向西南方向的馬來地塊俯沖),導(dǎo)致大規(guī)模花崗巖侵入,馬來半島、加里曼丹、蘇門答臘等陸塊拼接形成年輕克拉通格局。巽他古陸南緣的爪哇、加里曼丹東緣、南海南部發(fā)育中生代陸緣沉積。澳大利亞地區(qū)以岡瓦納大陸裂解為主,使澳大利亞大陸周緣形成一系列裂谷盆地。中蘇門答臘盆地則為新生代早期印度洋板塊向東南亞板塊俯沖引起弧后擴(kuò)張形成的弧后裂谷盆地,其構(gòu)造沉積演化歷史可以劃分為前第三紀(jì)前裂谷基底形成期、中始新世—漸新世同生裂谷早期、早中新世—中中新世同生裂谷后期及晚中新世—現(xiàn)今盆地?cái)D壓期等4個(gè)階段[5]。

2.1.1 前第三紀(jì)前裂谷基底形成期

前第三紀(jì)形成盆地前裂谷基底,并有3種不同的基底區(qū):基底西部為雜砂巖基底,延伸至中部次盆地及相鄰地區(qū);基底東部以石英碎屑巖為主;基底中部是以深海沉積物為主的狹窄區(qū)域?；资艿綆r漿活動(dòng)影響,局部見早二疊世—早白堊世花崗巖侵入體。

2.1.2 中始新世—漸新世同生裂谷早期

始新世中期,印度洋板塊與東南亞板塊碰撞。中始新世—早漸新世,中蘇門答臘盆地發(fā)生弧后擴(kuò)張,形成一系列北西—南東向地塹、半地塹和離散斷層,并出現(xiàn)區(qū)域快速沉降,中部次盆沉降尤為明顯,同時(shí)發(fā)生Pematang群碎屑巖沉積。該階段,沖積扇、河流沉積和湖相沉積等同生裂谷沉積發(fā)育,中部次盆發(fā)育高有機(jī)碳含量湖相頁巖。漸新世時(shí)期,盆地地塹系統(tǒng)邊緣的構(gòu)造發(fā)生倒轉(zhuǎn),標(biāo)志著Pematang群沉積結(jié)束。

2.1.3 早中新世—中中新世同生裂谷后期

中新世早期,同生裂谷早期區(qū)域性沉降開始趨于平靜,盆地演化的裂谷階段結(jié)束,盆地進(jìn)入拗陷階段,同時(shí),盆地西南部發(fā)生海侵。中中新世,海水覆蓋了中蘇門答臘盆地,發(fā)育大型三角洲沉積體系Sihapas群,沉積巖性為砂巖與頁巖互層。晚中新世,海侵結(jié)束,進(jìn)入中蘇門答臘盆地的粗粒物質(zhì)大大減少,沉積環(huán)境由海侵旋回過渡為大陸盆地充填旋回,并沉積了大量泥巖和頁巖。

2.1.4 晚中新世—現(xiàn)今盆地?cái)D壓期

中中新世盆地發(fā)生擠壓運(yùn)動(dòng),上新世—更新世擠壓運(yùn)動(dòng)達(dá)到高峰。早中新世,澳大利亞板塊、印度洋板塊向北運(yùn)動(dòng),同時(shí)發(fā)生斜向俯沖,形成右旋扭曲的斷裂系統(tǒng),并導(dǎo)致中蘇門答臘盆地發(fā)生擠壓,巴里桑山脈開始隆升,在壓扭應(yīng)力背景下形成了高角度的逆斷層和北西—南東向的褶皺。晚中新世—上新世進(jìn)入海退期,沉積了Petani群,沉積物迅速由淺海型變?yōu)闉I海及之后的沼澤沉積。更新世時(shí)期,巴里桑山脈已非常接近現(xiàn)代狀態(tài),火山噴發(fā)頻繁,并發(fā)生區(qū)域性扭動(dòng),出現(xiàn)高角度逆沖斷層。

2.2 成藏分析史

中蘇門答臘盆地地溫梯度較高,約為0.061℃/m,生烴門限較淺,約為1 200 m,上中新統(tǒng)—上新統(tǒng)烴源巖即達(dá)到中等成熟,生油窗頂埋深僅為1 067～1 372 m。盆地內(nèi)發(fā)育2個(gè)巨大的頁巖生油區(qū),分別為Pematang(佩馬當(dāng))和Bengklis(望加麗)凹陷區(qū)。生油凹陷內(nèi)生成的油氣向周圍較高位置構(gòu)造中運(yùn)移,并在構(gòu)造隆起區(qū)聚集成藏,Minas油田位于鄰近凹陷的Minas隆起上,Duri油田位于羅干隆起上[6-9]。分析中蘇門答臘盆地構(gòu)造沉積演化和成藏歷史認(rèn)為,盆地富集油氣的有利條件主要有以下幾點(diǎn):盆地內(nèi)的烴源巖在晚中新世—上新世達(dá)到了中等成熟度,此時(shí)區(qū)域性蓋層已形成,生成油氣得到較好的保護(hù);盆地大量生烴期為晚中新世,而早期形成的正斷層中中新世擠壓應(yīng)力使轉(zhuǎn)變?yōu)槟鏀鄬踊蚺?dòng)斷層,加之受下伏前第三紀(jì)基底控制,斷層封閉性強(qiáng),有利于油氣的保存;盆地內(nèi)雁列狀北西—南東向構(gòu)造隆起有利于形成構(gòu)造圈閉,為油氣聚集提供了有利場所。

3 油氣成藏分析

3.1 生油層

中蘇門答臘盆地的主力烴源巖為下第三系Pematang群棕色頁巖組的湖相頁巖和Telisa組厚層海相頁巖。Pematang群湖相頁巖生油潛力大,TOC值為4.0%～7.3%;其中的煤層也可作為很好的烴源巖,TOC值為36.7%～70.0%。Telisa組厚層海相頁巖烴源巖性質(zhì)較好,是Petapahan和Duri油田的烴源巖,但濱岸平原地區(qū)的Telisa組上部頁巖有機(jī)質(zhì)含量較低。地球化學(xué)及顯微分析表明,上中新統(tǒng)—上新統(tǒng)的Petani群頁巖干酪根類型為Ⅲ型,TOC值為0.4%～2.0%,具有非常大的產(chǎn)生生物氣的潛力。

3.2 儲(chǔ)層條件

中蘇門答臘盆地目前已發(fā)現(xiàn)5套儲(chǔ)層,分別為基巖儲(chǔ)層、下紅層組儲(chǔ)層、上紅層組儲(chǔ)層、Sihapas群儲(chǔ)層和Petani群儲(chǔ)層,儲(chǔ)層巖性以河流相和三角洲相砂巖為主,其中,Sihapas群砂巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集物性最好,儲(chǔ)層厚度最大,為最有利儲(chǔ)層。

(1) 基巖儲(chǔ)層。盆地內(nèi)前第三紀(jì)基底裂隙化或風(fēng)化的花崗巖、石英砂巖均可以作為有效儲(chǔ)層,目前發(fā)現(xiàn)的油氣不足整個(gè)盆地油氣儲(chǔ)量的1%。

(2) 下紅層組儲(chǔ)層。儲(chǔ)層巖性主要為砂巖和粉砂巖,主要為河流相、湖相、沖積扇等陸相沉積。砂巖平均孔隙度為15%,滲透率一般為200×10^-3～400×10^-3μm²。

(3) 上紅層組儲(chǔ)層。上紅層組主要為陸相沖積扇、河流相、湖泊相沉積,河流相沉積砂巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集條件極佳,砂巖平均孔隙度為20%,平均滲透率為800×10^-3μm²。

(4) Sihapas群。Sihapas群主要儲(chǔ)層為Menggala組、上Sihapas組和下Sihapas組砂巖,儲(chǔ)層沉積環(huán)境為淺海和海相三角洲。上Sihapas組儲(chǔ)層砂巖孔隙度為10%～40%,滲透率為100×10^-3～5 000×10^-3μm²;下Sihapas組儲(chǔ)層砂巖孔隙度平均為25%,滲透率為9×10^-3～2 600×10^-3μm²。另外,Telisa組薄層海綠石砂巖儲(chǔ)層也有少量油氣儲(chǔ)集。目前盆地95%的油氣產(chǎn)自于該儲(chǔ)層。

(5) Petani群。Petani群沉積于海退過程,自下而上發(fā)育砂巖和粉砂巖儲(chǔ)層,雖儲(chǔ)層厚度較小(小于10 m),分布范圍也較局限,目前發(fā)現(xiàn)的油氣不足整個(gè)盆地油氣儲(chǔ)量的1%。

3.3 蓋層

中蘇門答臘盆地蓋層較發(fā)育,主要包括Pematang群、Sihapas群、Telisa組和Petani群:Pematang群內(nèi)部頁巖和煤層可以作為很好的層內(nèi)蓋層;Sihapas群頁巖夾層可以作為該群內(nèi)部局部蓋層;海侵達(dá)到最大水深時(shí)沉積的Telisa組頁巖可以作為Sihapas群和Telisa組內(nèi)儲(chǔ)集砂巖區(qū)域性蓋層;Petani群內(nèi)部頁巖可以作為Sihapas群和Telisa組砂巖儲(chǔ)層的區(qū)域性蓋層。總體上,盆地蓋層發(fā)育較好,Telisa組和Petani群頁巖可形成區(qū)域蓋層,對(duì)盆地油氣聚集具有很好的保護(hù)作用。 3.4 成藏組合分析

成藏組合是指具有相似圈閉條件、儲(chǔ)集條件、蓋層條件的1套成藏單元,是油氣藏縱向組合關(guān)系的反映。根據(jù)中蘇門答臘盆地構(gòu)造沉積演化特征和生、儲(chǔ)、蓋層分布以及圈閉特點(diǎn),將油氣組合劃分為深部成藏組合、下部成藏組合、中部成藏組合和上部成藏組合4個(gè)油氣成藏組合[10-11],其中,深部成藏組合以新生古儲(chǔ)式潛山油氣藏為主,下部、中部和上部組合均以自生自儲(chǔ)式油氣藏為主(圖2)。

3.4.1 深部成藏組合

深部成藏組合主要位于基底隆起部位,由斷層或不整合面與烴源巖溝通形成油氣藏,圈閉類型主要為構(gòu)造圈閉和不整合圈閉,已發(fā)現(xiàn)石油地質(zhì)儲(chǔ)量2.49×106t,天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量0.2×10⁸m³。該成藏組合烴源巖主要為Pematang群棕色頁巖組的湖相頁巖;儲(chǔ)層主要為古近紀(jì)基巖,儲(chǔ)層巖性主要包括花崗巖、石英(砂)巖、風(fēng)化硅質(zhì)粘土巖;該成藏組合蓋層為Telisa組頁巖,蓋層條件較好。

深部成藏組合特征主要有:基巖作為主要儲(chǔ)層,儲(chǔ)層性質(zhì)和儲(chǔ)集空間發(fā)育情況差別大,因此,儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能成為油氣成藏的關(guān)鍵;圈閉類型以裂縫發(fā)育的基巖隆起圈閉為主。另外早期形成的正斷層將烴源巖與儲(chǔ)層連通,也為油氣運(yùn)移和聚集提供了有利條件,有利于油氣成藏。

3.4.2 下部成藏組合

下部成藏組合是下紅層組和上紅層組河流相砂巖儲(chǔ)層形成的含油氣組合。Pematang群棕色頁巖組中的湖相頁巖既是該成藏組合的烴源巖,又是該組合的蓋層,烴源巖和儲(chǔ)層直接接觸,形成自生自儲(chǔ)型油藏,圈閉以斷塊、背斜及地層圈閉為主。

3.4.3 中部成藏組合

中部成藏組合是Sihapas群儲(chǔ)層形成的含油氣組合。該成藏組合儲(chǔ)集巖為Menggala組、過渡組、上Sihapas組和下Sihapas組的河流相砂巖及Telisa組海綠石砂巖,頁巖夾層可以作為層內(nèi)蓋層,Telisa組厚層海相頁巖可以作為有效的區(qū)域性蓋層,圈閉類型主要為地層圈閉和構(gòu)造圈閉,成藏組合類型為自生自儲(chǔ)型。中部成藏組合是中蘇門答臘盆地最主要的含油氣組合,該組合儲(chǔ)集油氣占整個(gè)盆地油氣儲(chǔ)量的95%以上,Minas和Duri油田均位于該成藏組合。

3.4.4 上部成藏組合

上部成藏組合砂巖儲(chǔ)層較薄,厚度不足10 m,褐煤夾層和其他有機(jī)質(zhì)作為烴源巖可以生成生物氣,頁巖夾層作為蓋層,圈閉類型主要為構(gòu)造圈閉,成藏組合類型為自生自儲(chǔ)型僅產(chǎn)氣的成藏組合。

4 勘探潛力預(yù)測(cè)

中蘇門答臘盆地陸上部分勘探程度已經(jīng)較高,但未來仍具有一定的勘探潛力;海上區(qū)域的東南部勘探程度相對(duì)較高,而西北部較低。結(jié)合中蘇門答臘盆地勘探現(xiàn)狀及對(duì)油氣成藏組合的分析,預(yù)測(cè)盆地勘探有利區(qū)域(圖3)。

(1) 巴魯門凹陷。巴魯門凹陷、基里凹陷、佩馬當(dāng)凹陷和望加麗凹陷是中蘇門答臘盆地的主要生油區(qū),由西向東呈帶狀分布,根據(jù)盆地物源和沉積構(gòu)造特征及油氣方向趨勢(shì)分析認(rèn)為,勘探目標(biāo)區(qū)應(yīng)主要集中于生烴凹陷周圍的斜坡地帶和隆起區(qū)。近期在盆地西北部Madian地塹發(fā)現(xiàn)油氣,因此,巴魯門凹陷地區(qū)可以作為未來油氣勘探重點(diǎn)地區(qū)。

(2) 地層圈閉。盆地勘探早、中期一般首先尋找構(gòu)造圈閉,而開發(fā)中后期勘探工作則應(yīng)以非構(gòu)造圈閉為重點(diǎn)。中蘇門答臘盆地下部組合和中部組合中的地層圈閉目前尚未發(fā)現(xiàn)油氣,但2組合均具備很好烴源巖、儲(chǔ)層和蓋層條件,因此,應(yīng)將該類地層圈閉作為盆地未來勘探的重要目標(biāo),進(jìn)一步加強(qiáng)勘探力度。

(3) 馬六甲海峽區(qū)的西部構(gòu)造帶。該地區(qū)中部成藏組合主要儲(chǔ)層為下Sihapas組圈閉,但剩余可采油氣資源量不大,而Menggala組和Pematang群構(gòu)造圈閉、地層圈閉勘探程度均較低,并且具有多套含油層系,因此,應(yīng)將該區(qū)勘探目標(biāo)向深部Menggala組和Pematang群含油氣圈閉轉(zhuǎn)移,尤其是可以將西部高幅擠壓背斜中的構(gòu)造圈閉和地層圈閉。

(4) Petani群。盆地上部成藏組合中的Petani群砂巖分布面積小,儲(chǔ)集物性也較差,目前僅發(fā)現(xiàn)少量生物氣。鑒于該群具備一定的生烴條件和油氣保存條件,建議采取地層酸化壓裂技術(shù)改善儲(chǔ)層物性,可能成為未來勘探亮點(diǎn)。

5 結(jié) 論

(1) 中蘇門答臘盆地的主力烴源巖為下第三系Pematang群湖相頁巖,主要儲(chǔ)層為Sihapas群砂巖,海侵達(dá)到最大水深時(shí)沉積的Telisa組頁巖可作為區(qū)域性蓋層。

(2) 中蘇門答臘盆地油氣成藏組合可劃分為深部、下部、中部和上部成藏組合:深部成藏組合以新生古儲(chǔ)式潛山油氣藏為主,下部、中部、上部成藏組合均以自生自儲(chǔ)式油氣藏為主,并且中部成藏組合儲(chǔ)集油氣占整個(gè)盆地油氣儲(chǔ)量的95%以上。

(3) 中蘇門答臘盆地生烴凹陷周圍的斜坡地帶和隆起區(qū)可以作為未來勘探重要目標(biāo)區(qū),重點(diǎn)尋找非構(gòu)造圈閉,如地層圈閉和復(fù)合圈閉。海上區(qū)域仍具有非常大的潛力,尤其是目前勘探程度較低的盆地西北部。

參考文獻(xiàn):

[1] Bissada K K,Elrod L W,Darnell L M,et al.Geochemical inversion——a modernapproach to inferring source-rock identity from characteristics of accumulated oil and gas[J].Indonesian Petroleum Association,Jakarta,Indonesia,1992,21(1):184.

[2] Butterworht P J,Wain A S.Lowstands and highstands in the lacustrine brown shale of Central Sumatra:field examples from the Teso Block[J].Indonesian Petroleum Association,Jakarta,Indonesia,1995,24(2):577.

[3] Cameron,N R.The stratigraphy of the Sihapas Formation in the northwest of Central Sumatra Basin[J].Indonesian Petroleum Association,Jakarta,Indonesia,1983,12(1):43-65.

[4] Daly M C,Cooper M A,Wilson I,et al.Cenozoic plate tectonics and basin evolution in Indonesia[J].Elsevier Science,Oxford,United Kingdom,1991,8(1):2-21.

[5] 楊福忠,薛良清.南亞太地區(qū)盆地類型及油氣分布特征[J].海外勘探,2006,32(5):65-70.

[6] 童曉光,關(guān)增淼.世界石油勘探開發(fā)圖集:亞洲太平洋地區(qū)分冊(cè)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2001:160-180.

[7] 國外含油氣盆地勘探開發(fā)叢書編委會(huì).巽他含油氣區(qū)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2001:16-19.

[8] 張厚福,方朝亮. 石油地質(zhì)學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1999:228-267.

[9] 江懷友,李冶平,鐘太賢.世界低滲透油氣田開發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J].特種油氣藏,2009,16(4):13-18.

[10] 郗鳳云,潘懋,張光亞.馬六甲合同區(qū)油氣運(yùn)聚規(guī)律研究[J].石油勘探與開發(fā),2004,31(3):151-154.

[11] 薛良清,楊福忠,馬海珍,等.南蘇門答臘盆地中國石油合同區(qū)塊成藏組合分析[J].石油勘探與開發(fā),2005,32(3):130-134.

編輯 董志剛