田納新,惠冠洲,姜向強(qiáng),伍 星,秦 菲
(1.中國石化石油勘探開發(fā)研究院,北京 100083;2.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院;3.中國石化國際石油勘探開發(fā)有限公司;4.西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院)
阿根廷位于南美洲南部,面積277.7×104km2。西部是以綿延起伏、巍峨壯麗安第斯山為主體的山地,縱貫?zāi)媳?000余千米,約占全國面積的30%;東部和中部的潘帕斯草原是著名的農(nóng)牧區(qū);北部主要是格蘭查科平原;南部是巴塔哥尼亞高原[1]。自北向南發(fā)育庫約(Cuyo)、內(nèi)烏肯(Neuquen)、圣豪爾赫(San Jorge)和奧斯特勒爾(Austral)4個(gè)含油氣盆地。據(jù)IHS(美國IHS能源咨詢公司)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)(截至2013年底),4個(gè)盆地累計(jì)發(fā)現(xiàn)2P石油可采儲(chǔ)量14 672 MMbbl,天然氣69 262 Bcf,凝析油637 MMbbl(表1)[2-5]。其中內(nèi)烏肯盆地油氣相當(dāng),圣豪爾赫盆地和庫約盆地以石油為主,奧斯特勒爾盆地以氣為主。
為了吸引更多外資,阿根廷政府于2013年7月15日頒布了誘惑力十足的《油氣開采投資促進(jìn)法》。新法令規(guī)定,凡是5年內(nèi)在阿根廷投資總額超過10億美元的油氣企業(yè),從第6年開始,可將其油氣產(chǎn)量的20%免稅出口。此舉將刺激外國油公司投資阿根廷油氣行業(yè),進(jìn)而緩解該國日益擴(kuò)大的能源供應(yīng)和投資不足。本文以主力含油氣層系為核心,采用地質(zhì)分析-統(tǒng)計(jì)模型資源評(píng)價(jià)方法和類比法,評(píng)價(jià)了重點(diǎn)盆地油氣成藏組合的資源潛力,指出了各盆地的重點(diǎn)勘探領(lǐng)域,為中國油公司開拓阿根廷油氣市場(chǎng)提供依據(jù)。
表1 阿根廷重點(diǎn)盆地勘探概況
阿根廷主體屬南美洲板塊的巴塔哥尼亞增生構(gòu)造區(qū),由多個(gè)地體拼合而成,拼合線呈NW-SE向,因此阿根廷的盆地走向多呈NW-SE向展布。其西部為太平洋俯沖構(gòu)造帶,由火山島弧和一系列的弧前和弧間盆地組成;安第斯山東部為弧后帶,包括科迪勒拉山系的山麓帶、亞安第斯丘陵,自北向南發(fā)育一系列中新生代弧后前陸盆地,包括庫約、內(nèi)烏肯和奧斯特勒爾等盆地;遠(yuǎn)離安第斯逆沖斷層帶的東部沿海地區(qū)發(fā)育中-新生代被動(dòng)陸緣盆地;在前陸盆地和被動(dòng)陸緣盆地之間發(fā)育了以裂陷作用和熱沉降為主為的裂谷盆地,局部在第三紀(jì)受到擠壓反轉(zhuǎn),如圣豪爾赫盆地,代表伸展構(gòu)造環(huán)境的沉積盆地。
盆地構(gòu)造沉積演化可分為三個(gè)階段:古生代克拉通邊緣、三疊紀(jì)-早白堊世裂谷、晚白堊世至今前陸盆地階段。
古生代,南美地臺(tái)西部為克拉通邊緣的一部分,奧陶系-泥盆系海相富含有機(jī)質(zhì)的頁巖和砂巖向東超覆在巴西地盾之上,阿根廷發(fā)育了查科-巴拉納盆地;石炭紀(jì),巴塔哥尼亞構(gòu)造區(qū)和南美地臺(tái)拼合為一體,阿根廷西部發(fā)育了巴干祖等盆地,石炭紀(jì)晚期開始了大規(guī)模的海侵,碳酸鹽巖覆蓋南美西部大部分區(qū)域;二疊紀(jì)的晚海西運(yùn)動(dòng)造成區(qū)域性抬升,整個(gè)南美西部均未接受沉積。
在岡瓦納古陸邊緣的內(nèi)克拉通擠壓變形和地殼增厚之后,晚古生代造山運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了大陸弧后環(huán)境。晚二疊世-早三疊世,原始太平洋板塊向?qū)呒{邊緣俯沖,岡瓦納大陸從造山運(yùn)動(dòng)中的擠壓應(yīng)力變?yōu)橹猩囊岳瓘垶橹鞯膽?yīng)力機(jī)制,拉張應(yīng)力產(chǎn)生于弧后背景下的造山坍塌[6-8]。晚三疊世-早侏羅世,隨著大西洋的張裂,北美大陸從岡瓦納大陸分離,南美西部地區(qū)NNW、NNE向的斷裂同時(shí)活化,開始演化成裂谷盆地。晚侏羅世,北部和南部相對(duì)抬升,海水從西部中段的秘魯附近逐漸退出,隨后沉積了一套陸相碎屑巖。早白堊世貝利阿斯期,發(fā)生了廣泛的海侵,沉積了巨厚的海陸交互相沉積;晚白堊世海侵達(dá)到最大,沉積了區(qū)內(nèi)最重要的烴源巖。
晚白堊世末期,東面的太平洋板塊和北面的加勒比板塊向南美板塊聚斂,開始安第斯造山運(yùn)動(dòng),早期的兩組NNW、NNE走向斷裂開始活化反轉(zhuǎn),盆地演化成前陸盆地。古新世,南美中南端,左旋走滑運(yùn)動(dòng)貫穿整個(gè)新生代,古近紀(jì)以扭壓為主,新近紀(jì)以扭張為主。
內(nèi)烏肯盆地是南美次安第斯前陸盆地群的重要組成部分,平面呈三角形展布,南北長(zhǎng)約700 km,東西寬約400 km,面積約11.48×104km2[9]。盆地東北界為前寒武系出露區(qū),南界為巴塔哥尼亞北部的東西向隆起,西界為安第斯褶皺帶。盆地基底為古生界花崗閃長(zhǎng)巖侵入的雜巖,主要沉積充填了上三疊統(tǒng)、侏羅系、白堊系、古近系、新近系地層,在盆地中央?yún)^(qū)的沉積厚度超過7 000 m。據(jù)IHS數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)(截至2013年底),盆地共獲得了630個(gè)油氣發(fā)現(xiàn),油氣儲(chǔ)量11 231 MMboe,其中石油5 334 MMbbl,天然氣3.32 Tcf,油氣主要分布在侏羅系和白堊系[3]。
內(nèi)烏肯盆地可劃分6個(gè)構(gòu)造單元:西北部的Malargue-Agrio褶皺帶、中部Chihuidos高地、東北臺(tái)地、內(nèi)烏肯凹陷、南部的Huincul隆起和Picun-Leufu次盆。盆地演化經(jīng)歷了4個(gè)階段:裂谷前基底、裂谷期(晚三疊世-早侏羅世)、裂后坳陷期(早侏羅世-早白堊世)、前陸期(晚白堊世-新生代)[10]。
裂后坳陷期以熱沉降為主,發(fā)育了盆地重要的生儲(chǔ)蓋組合;前陸期安第斯造山運(yùn)動(dòng)使中生界發(fā)生變形,形成了盆地中西部主要的構(gòu)造圈閉。
盆地發(fā)育四套烴源巖,包括三疊系的Puesto Kaufmann組湖相頁巖,侏羅系Los Molles組、Vaca Muerta組和白堊系A(chǔ)grio組海相頁巖。最重要的烴源巖是Vaca Muerta組頁巖,從東向西增厚,TOC值一般為0.68%~12%,干酪根類型為Ⅰ型和Ⅱ型,在晚白堊世進(jìn)入生油窗。主要的儲(chǔ)集層發(fā)育于后裂谷層序,最重要的產(chǎn)油層是中侏羅統(tǒng)-下白堊統(tǒng)的砂巖和灰?guī)r,盆地內(nèi)發(fā)育的區(qū)域蓋層分布有限,以各旋回的海相泥巖為主。
有效烴源巖控制了油氣分布范圍,平面上油氣藏主要分布在有效源巖范圍內(nèi)及周邊;縱向上油氣分布在相鄰烴源巖的儲(chǔ)層中(圖1)。構(gòu)造活動(dòng)對(duì)油氣富集成藏起決定性的作用:晚侏羅世Araucanian構(gòu)造期形成了Huincul隆起,在隆起的兩側(cè)發(fā)育有利于油氣聚集的雁列式斷裂背斜,圈閉的形成早于油氣運(yùn)移期,有利于油氣聚集。
縱向上可劃分10個(gè)成藏組合,計(jì)算待發(fā)現(xiàn)資源量合計(jì)1 260.81 MMboe;其中,石油500.97 MMbbl,天然氣4 191.53 Bcf(698.59 MMboe),凝析油61.25 MMbbl。盆地常規(guī)油氣發(fā)現(xiàn)率89.8%(表2)。
除常規(guī)油氣資源外,內(nèi)烏肯盆地蘊(yùn)藏著豐富的頁巖油氣。據(jù)美國能源信息署2013年報(bào)告,內(nèi)烏肯盆地發(fā)育侏羅系Los Molles組和Vaca Muerta組兩個(gè)頁巖油氣層,頁巖氣可采資源量約583Tcf,頁巖油19 880 MMbbl。其中,Vaca Muerta組由深海-淺海相泥巖、泥灰?guī)r和灰?guī)r組成,厚度為30~1 200 m,一般為250 m,在盆地的中西部地區(qū)地層厚度大。盆地內(nèi),下部TOC含量的最低值在3%左右,中心區(qū)可達(dá)10%,上部TOC含量在2%~4%,最高可達(dá)5%。巖石組份中,粘土含量低,約占5%~25%,脆性礦物石英和方解石的含量比較高。開發(fā)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)直井的單井初產(chǎn)200~600桶/天。
圖1 內(nèi)烏肯盆地油氣成藏模式
表2 阿根廷重點(diǎn)盆地待發(fā)現(xiàn)油氣資源量統(tǒng)計(jì)情況
內(nèi)烏肯盆地Vaca Muerta組頁巖油氣甜點(diǎn)區(qū)面積9 850 km2,埋深1 500~3 000 m,生凝析氣和油。根據(jù)蒙特卡洛法計(jì)算甜點(diǎn)區(qū)頁巖油可采資源量約為11 300 MMbbl,其中溶解氣可采資源量為2.7 Tcf;頁巖氣可采資源量約為53.9 Tcf,其中凝析油可采資源量為1 840 MMbbl。
圣豪爾赫盆地是阿根廷最早的產(chǎn)油氣盆地[11-12],西界為安第斯造山帶,南界為Deseado隆起,東北部為Rawson隆起,總面積18×104km2[13]。據(jù)IHS數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)(截至2013年底),盆地累計(jì)發(fā)現(xiàn)油氣儲(chǔ)量7 873 MMboe,其中石油儲(chǔ)量為6 631 MMbbl,天然氣7 420 Bcf[4]。
平面上,盆地分為3個(gè)構(gòu)造帶:東部拉張帶﹑西部擠壓帶(褶皺帶)以及再向西靠近智利-阿根廷邊界處的另一個(gè)拉張帶(西坡)。東部拉張帶又可劃分為盆地中心、北坡和南坡,大多數(shù)油氣田都位于東部拉張帶。
盆地演化分為裂谷前基底、裂谷期(晚侏羅世-早白堊世)、裂谷后坳陷期(晚白堊世-古近紀(jì))以及隆升反轉(zhuǎn)(新近紀(jì))4個(gè)階段。盆地基底是侏羅系火山碎屑巖,沉積蓋層包括白堊系和新生界,以河流沉積、湖泊和湖成三角洲等陸相碎屑巖沉積為特征。整個(gè)沉積表現(xiàn)為水體由深變淺又加深的過程,沉積物供應(yīng)充足。盆地內(nèi)上白堊統(tǒng)最為發(fā)育,厚約4 000 m,為主要含油層系,其次為上侏羅統(tǒng)-下白堊統(tǒng)Neocomian群和古新統(tǒng)。
圣豪爾赫盆地的烴源巖為上侏羅統(tǒng)-下白堊統(tǒng)的Neocomian群和下白堊統(tǒng)D-129組湖相頁巖,后者全盆分布,盆地中心沉積最厚,超過1 500 m,是最重要的烴源巖。干酪根類型Ⅰ-Ⅱ型,TOC含量0.5%~3.0%;儲(chǔ)層主要為白堊系Chubut群,其次為古新統(tǒng),盆地約95%的油氣產(chǎn)自Chubut群砂巖;盆地內(nèi)無區(qū)域性蓋層,最重要的半?yún)^(qū)域性蓋層為Chubut群內(nèi)的湖相泥巖;構(gòu)造可分為拉張和擠壓兩大類,拉張構(gòu)造形成滾動(dòng)背斜和斷塊,擠壓構(gòu)造形成背斜和斷背斜。
成熟烴源巖的分布與斷裂體系控制油氣的富集。D-129組湖相泥巖是本區(qū)最主要的烴源巖,在阿爾比期-漸新世長(zhǎng)期處于生烴窗內(nèi),已發(fā)現(xiàn)的油氣圍繞成熟烴源巖發(fā)育區(qū)分布。油氣沿?cái)鄬哟瓜蜻\(yùn)移到前中新世形成的與拉伸作用有關(guān)的圈閉中,油氣分布在靠近斷層的圈閉中(圖2),遠(yuǎn)離斷層的圈閉油氣充注幾率小。
綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為,白堊系Chubut群上部砂巖在南坡和北坡發(fā)育,已發(fā)現(xiàn)大量油氣藏,陸上勘探程度較高,待發(fā)現(xiàn)資源量約為162.76 MMboe。東部海域油氣成藏條件與陸上相似,但勘探程度低,待發(fā)現(xiàn)資源量約為2673.69 MMboe,資源潛力較大。此外,白堊系D-129組在盆地南坡和北坡發(fā)育三角洲沉積,具有一定的勘探潛力。侏羅系Neocomian群勘探程度較低,且位于主要烴源巖D-129組之下,其自身湖相泥巖供烴潛力有待評(píng)價(jià)。在盆地的西斜坡,Neocomian群分部范圍較廣,較為有利。兩個(gè)目的層陸上油氣待發(fā)現(xiàn)資源量合計(jì)1190.16 MMboe,海域待發(fā)現(xiàn)資源量為396.67 MMboe。
圖2 圣豪爾赫盆地油氣成藏模式
奧斯特勒爾盆地橫跨阿根廷和智利,總面積為218 527 km2,其中陸上面積為162 966 km2,是一個(gè)弧后前陸盆地[14]。盆內(nèi)共有371個(gè)油氣發(fā)現(xiàn),328個(gè)位于陸上,43個(gè)位于海上。據(jù)IHS數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)(截至2013年底),盆地累計(jì)發(fā)現(xiàn)油氣儲(chǔ)量6 053 MMboe,其中石油儲(chǔ)量1 076 MMbbl,天然氣儲(chǔ)量2.83 Tcf[5]。
奧斯特勒爾盆地從構(gòu)造上可劃分為四個(gè)部分:西部褶皺帶、深盆區(qū)、過渡帶以及東北臺(tái)地區(qū)。盆地演化經(jīng)歷了裂谷期(早侏羅世-中侏羅世)、裂后坳陷期(晚侏羅世-早白堊世)和前陸期(晚白堊世-新近紀(jì))3個(gè)階段,裂谷期和裂后坳陷期為海相沉積,前陸期為海陸過渡相和陸相沉積[15]。
盆內(nèi)最重要的烴源巖是下白堊統(tǒng)Lower Inoceramus組和阿普特階Margas Verdes組海相頁巖。Lower Inoceramus組由厚度為50~450 m的外陸架-盆內(nèi)的泥巖、硅質(zhì)泥巖和和粉砂巖組成[16],以Ⅱ型和Ⅲ型干酪根為主,TOC值0.6%~2%;最重要的儲(chǔ)層是上侏羅統(tǒng)-下白堊統(tǒng)Springhill組河流-濱岸-淺海相石英質(zhì)砂巖,在阿根廷境內(nèi)厚度最大可達(dá)220 m,凈厚度0.5~100 m;孔隙度3.7%~37.6%,平均20%;平均滲透率為100×10-3μm2,其上沉積的厚層海相泥巖是盆地最主要的半?yún)^(qū)域性蓋層。該套儲(chǔ)層發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量占盆地的90%。
烴源巖控制了油氣藏的流體類型與分布,Ⅱ型和Ⅲ型干酪根以生氣為主,因此盆地已發(fā)現(xiàn)的油氣田主要以氣藏為主,圍繞成熟烴源巖分布;有效的輸導(dǎo)條件與砂體分布控制了油氣縱向的分布,油氣主要沿Springhill組砂巖側(cè)向運(yùn)移(圖3),遇火山巖也可成藏。中東部斷層較發(fā)育區(qū),油氣沿?cái)鄬涌上蛏线\(yùn)移至上白堊統(tǒng)和第三系成藏。
圖3 奧斯特勒爾盆地油氣成藏模式
奧斯特勒爾盆地待發(fā)現(xiàn)資源量約1101.94 MMboe,有利區(qū)主要位于東北地臺(tái)和斜坡區(qū),勘探目的層以上侏羅統(tǒng)-下白堊統(tǒng)Springhill組為主。
阿根廷地區(qū)中生代發(fā)育裂谷期和坳陷期沉積。三疊紀(jì)均屬于弧后拉張環(huán)境的裂谷盆地,以陸相沉積為主,在庫約盆地形成了一套主要烴源巖;從晚三疊世開始,進(jìn)入坳陷沉積階段,在早侏羅世發(fā)生了一次來自西面的海侵,內(nèi)烏肯盆地發(fā)育了較厚的侏羅系-下白堊統(tǒng)的海相沉積,除形成多套烴源巖外,次級(jí)海退海進(jìn)形成了3個(gè)沉積旋回,成為盆地主要的成藏組合[17];圣豪爾赫盆地和奧斯特勒爾盆地侏羅紀(jì)為裂谷期沉積,火山活動(dòng)強(qiáng)烈,發(fā)育大量火山碎屑巖,庫約盆地侏羅紀(jì)發(fā)育裂后河流相;白堊紀(jì),庫約盆地在白堊紀(jì)晚期遭受剝蝕無沉積,內(nèi)烏肯盆地為海相沉積,發(fā)育砂巖、碳酸鹽巖和鹽巖,圣豪爾赫盆地在白堊系底部發(fā)育D-129組湖相泥巖沉積,奧斯特勒爾盆地發(fā)育Lower Inoceramus組和Springhill組海侵層序,主要為河流到淺海相沉積;第三系整體為陸相河流和沖積扇沉積。
總體看,四個(gè)盆地除庫約盆地為裂谷期烴源巖并且演化程度低外,其他三個(gè)盆地主力烴源巖均是裂后坳陷期發(fā)育的泥巖,并且演化程度高,儲(chǔ)層主要發(fā)育在裂后坳陷期,其中侏羅系和白堊系儲(chǔ)層最重要,儲(chǔ)層類型以砂巖為主,僅內(nèi)烏肯盆地發(fā)育有碳酸鹽巖。蓋層主要為泥頁巖區(qū)域性蓋層和儲(chǔ)層中間的泥巖、煤層夾層等局部蓋層。盆地主要發(fā)育中生界白堊系和新生界蓋層。四個(gè)盆地賦存的油氣資源量相差懸殊,其根本原因是烴源巖質(zhì)量的不同,反映了盆地內(nèi)海陸相沉積環(huán)境的差異(表3)。
(1)阿根廷庫約、內(nèi)烏肯和奧斯特勒爾盆地是南美次安第斯弧后前陸盆地群中位于南段的三個(gè)盆地,其板塊構(gòu)造背景不同,弧后環(huán)境中不同的構(gòu)造變形樣式受板塊俯沖角度的控制。圣豪爾赫盆地受安第斯造山運(yùn)動(dòng)影響較小。
(2)盆地的構(gòu)造演化大體可分為裂谷前基底、裂谷期、后裂谷沉降期和安第斯前陸期。庫約盆地以裂谷期烴源巖為主,其余3個(gè)盆地以熱沉降期海相泥巖和碳酸鹽巖烴源巖為主。儲(chǔ)層以碎屑巖為主,內(nèi)烏肯盆地發(fā)育少量碳酸鹽巖儲(chǔ)層;以沉降期沉積地層為主要成藏組合。庫約盆地發(fā)育區(qū)域蓋層,內(nèi)烏肯盆地蓋層多為層間或?qū)觾?nèi)泥巖或碳酸鹽巖;生儲(chǔ)蓋組合匹配關(guān)系好。前陸期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響了庫約、內(nèi)烏肯和奧斯特勒爾盆地圈閉的形成,其巨厚沉積對(duì)烴類成熟起到重要作用;圣豪爾赫盆地構(gòu)造受控于斷陷期和坳陷期形成的各類圈閉。
(3)四個(gè)盆地陸上油氣發(fā)現(xiàn)程度均較高,圣豪爾赫盆地海域和深層仍具有較大的勘探潛力;內(nèi)烏肯盆地頁巖油氣資源豐富,潛力巨大,將成為未來的勘探熱點(diǎn)。
表3 阿根廷重點(diǎn)盆地成藏地質(zhì)條件評(píng)價(jià)
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