黃興文， 胡孝林， 郭 允， 王 珂

(中海油研究總院， 北京 100027)

加蓬盆地鹽巖特征及其對鹽下油氣勘探的影響

黃興文， 胡孝林， 郭 允， 王 珂

(中海油研究總院， 北京 100027)

加蓬盆地是一個典型的被動大陸邊緣含鹽盆地，以下白堊統(tǒng)鹽巖為界分為鹽上、鹽下兩個勘探領(lǐng)域。近年來隨著巴西深水鹽下陸續(xù)獲得多個世界級油氣田發(fā)現(xiàn)，以加蓬、寬扎為代表的西非鹽下也逐漸成為世界油氣勘探的熱點。如何落實鹽下圈閉是制約鹽下油氣勘探的首要難題。從鹽巖巖性組合、巖石物理特征入手，分析了加蓬鹽巖特征及其對鹽下地震成像及構(gòu)造落實的影響。同時，針對加蓬深水這一熱點區(qū)域勘探程度低、烴源巖、儲層等基本石油地質(zhì)條件不清的特點，利用盆地模擬手段，分析了加蓬深水區(qū)鹽下烴源巖的熱成熟度及鹽巖對鹽下烴源巖熱演化的影響；結(jié)合新鉆井資料，分析了鹽巖對鹽下儲層物性的影響，指出加蓬深水區(qū)鹽下儲層具有較好物性；分析了鹽巖平面分布特征，從蓋層角度指出了鹽下油氣勘探最有利的區(qū)帶。對其他含鹽盆地鹽下油氣勘探具有一定借鑒意義。

加蓬盆地；鹽下圈閉落實；烴源巖；儲層；有利區(qū)帶

0 引言

加蓬盆地位于西非海岸，是一個典型的南大西洋被動邊緣含鹽盆地。盆地被下白堊統(tǒng)Aptian階鹽巖劃分為鹽上、鹽下兩個領(lǐng)域。2006年以來巴西深水鹽下陸續(xù)獲得Tupi, Iara, Franco, Libra等多個十億桶級可采儲量的大油氣田，南大西洋兩岸鹽下巨大的勘探潛力逐漸吸引了全球主要油公司的眼球。西非以加蓬、寬扎、下剛果為代表的含鹽盆地，經(jīng)歷了與巴西鹽盆類似的構(gòu)造-沉積演化歷史，具備類似的油氣地質(zhì)條件，且勘探程度低，成為了繼巴西之后的又一個鹽下勘探熱點。

加蓬盆地，特別是深水區(qū)是近年西非鹽下油氣勘探的熱點地區(qū)。其深水區(qū)鹽巖厚度大、變形復(fù)雜，給鹽下地震資料成像處理和鹽下構(gòu)造落實帶來巨大困擾，是制約鹽下油氣勘探的首要問題。同時，深水區(qū)鹽下勘探程度極低，烴源巖、儲層等基本石油地質(zhì)條件不明，制約了我們對鹽下油氣勘探潛力的認識和有利區(qū)帶的優(yōu)選。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

加蓬盆地是一個典型的大西洋被動大陸邊緣盆地，主體位于西非中部加蓬共和國，盆地面積約12.8萬km2，可細分為南加蓬次盆、北加蓬次盆、內(nèi)次盆3個次級盆地(圖1A)[1,2]。

圖1 加蓬盆地構(gòu)造單元劃分與區(qū)域地質(zhì)剖面Fig.1 Tectonic units in Gabon Basin and regional geologic sections

加蓬盆地發(fā)育始于晚侏羅世，經(jīng)歷了晚侏羅世—早白堊世裂谷、早白堊世晚期的過渡、晚白堊世-第三紀(jì)漂移3個構(gòu)造演化階段，形成了現(xiàn)今裂谷期陸相沉積充填、過渡期鹽巖沉積、漂移期海相沉積充填的3層結(jié)構(gòu)(圖2)。盆地沉積厚度可達12 km[3]，下白堊統(tǒng)Aptian階Ezanga組鹽巖厚度可達數(shù)千米，這套巨厚鹽巖將整個晚侏羅世以來的沉積蓋層劃分為鹽上、鹽下兩個層系或勘探領(lǐng)域，其中南加蓬次盆鹽上地層厚度薄、鹽下厚度大(圖1C)，鹽下是主要勘探層系；北加蓬次盆鹽上厚度大(圖1B)，鹽下勘探程度低，是鹽上層系油氣勘探的主戰(zhàn)場；內(nèi)次盆鹽巖欠發(fā)育，以鹽下地層為主(圖1B)。

2 加蓬盆地鹽巖特征

2.1 加蓬鹽巖分布與變形特征

南加蓬次盆鹽巖分布具有東西分帶的特點，自陸向?？梢詣澐譃?個區(qū)帶：①陸上-淺水陸架區(qū)：地層平緩，鹽上沉積負載薄，因此鹽巖活動變形較弱，大致呈層狀展布，分布穩(wěn)定，厚度約幾百米(圖1C)。②淺水陸坡區(qū)：地層傾角大，伸展應(yīng)力區(qū)，受新生洋殼冷卻造成陸坡傾斜、鹽巖自身重力及上覆差異負載作用，鹽巖發(fā)生向海一側(cè)塑性流動，形成一系列張性鹽筏構(gòu)造，鹽窗發(fā)育(圖1C)。③深水下陸坡-深海平原區(qū)：地層傾角低，過渡-擠壓應(yīng)力區(qū)，是南加蓬鹽巖最厚、變形最復(fù)雜的區(qū)域，發(fā)育鹽龜背斜、巖墻、鹽底辟等一系列復(fù)雜鹽變形構(gòu)造(圖3)。

圖2 加蓬盆地綜合地層柱狀圖Fig.2 Composite columnar section of Gabon Basin

圖3 南加蓬盆地深水區(qū)鹽變形特征Fig.3 Salt rock deformation characters in Southern Gabon Basin

北加蓬次盆受N’Komi轉(zhuǎn)換斷層右旋走滑的影響，與南加蓬次盆相比，現(xiàn)今鹽巖西邊界更靠近淺水區(qū)。北加蓬已知的鹽巖主要分布在陸上和淺水區(qū)域，鹽活動最顯著、最集中的區(qū)域位于Ogooue三角洲區(qū)域，以強烈的底辟刺穿為特點(圖1B)；深水區(qū)鹽巖特征不明顯。

2.2 加蓬盆地鹽巖特征

加蓬盆地Ezanga組鹽巖為一套“臟鹽”，巖性成分復(fù)雜，以石鹽為主，還包括硬石膏、泥巖、光鹵石和雜鹵石等(圖4)，部分鉆井見灰?guī)r夾層[4]。

鹽巖段各種巖性在速度、密度等巖石物理特征方面差異巨大。深水區(qū)鉆井見到的主要巖性如下：

(1)石鹽(halite)：是鹽巖的主要組成巖性，成分為NaCl，其典型特點是低密高速，密度2.16～2.17 g/cm3，速度約4 400 m/s，大套石鹽在地震剖面上表現(xiàn)為典型的雜亂或空白反射(圖5)。

(2)硬石膏(Anhydrite)：多出現(xiàn)在鹽巖段頂、底。其特點是高速高密，密度>2.95 g/cm3，速度約5 900 m/s，其在地震剖面上表現(xiàn)為典型的強振幅特征(圖5)。

(3)泥巖：其特點是低速低密，密度2.2～2.9 g/cm3，速度2 900～3 500 m/s，泥巖常與其他蒸發(fā)巖互層，在地震剖面上表現(xiàn)為較好的成層性反射(圖5)。

3 鹽巖對加蓬鹽下油氣勘探的影響

鹽下油氣勘探是近年全球油氣勘探的熱點和焦點，全球各大油公司面臨的首要難點即鹽下圈閉落實問題。具體到加蓬盆地，特別是近年加蓬鹽下勘探的主戰(zhàn)場——深水區(qū)域，除了鹽下圈閉落實難題之外，還面臨烴源巖、儲層等基本石油地質(zhì)條件不清的問題，影響對深水區(qū)鹽下勘探潛力的認識。

3.1 鹽巖對鹽下圈閉落實的影響

鹽下油氣勘探面臨的首要難題就是鹽下圈閉的落實。早期鹽下探井失利的主要原因多為構(gòu)造不落實[5]。近年來隨著針對鹽下的地震采集設(shè)計、鹽下偏移成像技術(shù)的不斷發(fā)展完善，鹽下圈閉落實配套技術(shù)逐漸走向成熟，并在墨西哥灣、巴西等地區(qū)取得很好的成效，但圈閉落實仍然是目前全球鹽下油氣勘探面臨的首要難題。南大西洋鹽盆，包括加蓬、下剛果、寬扎、巴西桑托斯、坎波斯等，鹽下主要勘探目的層大多直接位于鹽巖底界面之下，故實際上鹽下圈閉落實很大程度上是對鹽巖底界面的解釋問題。

3.1.1 鹽巖對鹽下成像的影響

鹽下圈閉落實難，并非是鹽下層位和斷層解釋比常規(guī)地震資料解釋難，其本質(zhì)是鹽巖對地震信號在鹽下地層的傳播造成干擾，導(dǎo)致鹽下成像處理難度大，處理出來的成果地震剖面的不確定性強，給圈閉落實帶來資料不確定的先天不足。

加蓬盆地，鹽巖層并非單一巖性，是由石鹽、硬石膏、泥巖等多種巖性巖石混合而成，各種巖性速度差別大，加之后期變形復(fù)雜、各向異性強，因此在地震資料處理時建立一個合理的速度模型顯得極其復(fù)雜與困難。另一方面，鹽巖是塑性體，易于出現(xiàn)高陡傾角等復(fù)雜變形，不同偏移處理方法各有優(yōu)缺點，單一某種偏移處理方法不能完美解決實際地下含鹽地層、特別是鹽變形復(fù)雜區(qū)域的各種成像需求，目前普遍認為逆時偏移處理(RTM)是鹽下成像較為合理、適用的偏移處理方法，但筆者在實際資料運用中發(fā)現(xiàn)RTM在鹽下層位解釋中確實有其優(yōu)點，但在斷裂解釋中Kirchhoff偏移處理資料則具有優(yōu)勢。鹽下處理的核心實際是準(zhǔn)確的速度模型。

加蓬深水區(qū)鹽巖層段泥巖夾層發(fā)育較為普遍。在實際地震處理過程中，普遍出現(xiàn)的問題是對鹽巖體內(nèi)部的組分認識不清，造成鹽巖層段速度模型誤差，從而影響鹽下準(zhǔn)確成像。其中對成像處理影響最大的是鹽巖體內(nèi)部的泥巖夾層，通常泥巖夾層難以準(zhǔn)確預(yù)測，批量地震處理時通常將泥巖誤認為石鹽，造成縱向上整個鹽層段速度偏大，鹽底深度成像偏深(圖6)；而平面上，泥巖夾層通常很難大范圍穩(wěn)定分布，泥巖橫向厚度與展布變化快，因此造成目標(biāo)區(qū)鹽底界面構(gòu)造形態(tài)發(fā)生巨大變化。

因此，在重點預(yù)探目標(biāo)精細構(gòu)造落實、特別是設(shè)計井點深度預(yù)測時，必須根據(jù)不同巖性的巖石物理特征，結(jié)合常規(guī)振幅剖面和地震反演數(shù)據(jù)，仔細檢查預(yù)探目標(biāo)構(gòu)造范圍內(nèi)速度模型是否合理，精細設(shè)計井點深度預(yù)測，同時對鹽底界面圈閉可能因速度模型差異發(fā)生的形態(tài)變化、規(guī)模變化提前做好準(zhǔn)備。

圖4 南加蓬次盆Ezanga組蒸發(fā)巖成分剖面Fig.4 Columnar section of Ezanga Formation lithology in Southern Gabon Basin

圖5 加蓬盆地Ezanga組鹽巖地震反射特征剖面Fig.5 A seismic reflection section across the salt rock of Ezanga Formation in Gabon Basin

圖6 Ezanga鹽巖段填充速度對鹽底成像的影響Fig.6 Seismic velocity of Ezanga salt rock and its influences on the image of Pre-salt

3.1.2 鹽底界面構(gòu)造解釋

典型的鹽巖反射為雜亂反射，和頂、底圍巖之間多具有明顯的阻抗差，表現(xiàn)為波峰或波谷反射特征(圖5)，易于識別追蹤。加蓬盆地鹽巖多非純石鹽，而是包含硬石膏、泥巖夾層等，在地震剖面上表現(xiàn)為成層性反射特征，在這種情況下如何區(qū)分鹽內(nèi)幕反射和鹽下反射特征就顯得尤為特殊。

通常，鹽巖的底界面是一個相對平緩、分布相對穩(wěn)定的同向軸(圖5)。而硬石膏條帶多具有高速高密、強阻抗的特征，在常規(guī)剖面，特別是波阻抗反演剖面中較易識別，且橫向展布相對局限(圖5)。泥巖夾層同樣為成層性反射特征，通常分布相對局限，結(jié)合區(qū)域鹽底特征將有助于合理的解釋鹽底界面。

而在鹽下斷層解釋時，需要注意識別由于鹽巖邊界效應(yīng)造成的鹽下假斷層，這種假斷層多表現(xiàn)為高陡近乎垂直的斷面或垂直模糊帶。

3.2 鹽巖對鹽下烴源巖熱演化的影響

前人研究表明，鹽巖對烴源巖發(fā)育和油氣生成有一定影響作用[6,7]。一方面，從烴源巖形成保存方面，鹽巖的發(fā)育環(huán)境有利于有機質(zhì)的大量堆積和保存，從而有利于烴源巖發(fā)育和油氣的生成。另一方面，鹽巖的熱導(dǎo)率是一般沉積巖的2～3倍[8]，因此，鹽巖以下的沉積地層溫度會發(fā)生異常，從而影響鹽下烴源巖的熱成熟歷史。而鹽的高熱導(dǎo)率又起著“散熱器”的作用，它可以提高鹽巖以上的地層溫度，加速鹽上烴源巖的成熟過程。

加蓬盆地陸上-淺水區(qū)域鉆井已經(jīng)證實以找油為主，而深水區(qū)鹽巖發(fā)育且厚度變化大，鹽下烴源巖成熟度認識程度低。

盆地模擬分析認為現(xiàn)今加蓬盆地深水區(qū)鹽下主力烴源巖(Melania組)處于高熟-過熟階段, 只有局部高隆起區(qū)還處于油窗(圖7A)，以生氣為主。如果不考慮鹽巖，這套烴源巖現(xiàn)今則以過熟為主(圖7B)，可見鹽巖的發(fā)育有效地延緩了深水區(qū)鹽下烴源巖的熱成熟進程。

圖7 加蓬深水某區(qū)塊鹽下烴源巖平面成熟度分布圖Fig.7 Map of pre-salt source rock maturity grade in a block of Gabon deep water

從成熟度剖面圖對比可見(圖8)，不考慮鹽巖時，鹽層上、下地層成熟度與構(gòu)造埋深一致，與鹽層形態(tài)無關(guān)；考慮鹽巖時，鹽層上、下地層成熟度與鹽層形態(tài)相關(guān)，鹽上成熟度曲線向上彎曲，成熟度增高。鹽下成熟度曲線向下彎曲，成熟度降低。同樣可見，鹽巖控制烴源巖熱演化，鹽上成熟度升高，鹽下成熟度降低。

進一步對比考慮鹽巖與不考慮鹽巖等深處鹽層薄、厚處的成熟度狀態(tài)(圖9)，鹽層越厚，鹽巖對成熟度的影響越大。對于鹽下等深處，鹽厚2 000 m時，Ro差為0.6%。鹽厚200 m時，Ro差為0.1%。

3.3 鹽巖對鹽下儲層的影響

鹽巖對鹽下儲層的影響主要體現(xiàn)在兩個方面：①對原生孔隙的保護。如前所述，膏鹽巖的熱導(dǎo)率是一般沉積巖的2～3倍，對鹽下儲層起散熱器作用，導(dǎo)致鹽下儲層溫度較正常低，延緩成巖作用的進度；另一方面，典型鹽巖(石鹽)的密度較正常沉積地層低，普遍在2.15 g/cm3，意味著上覆壓力小，同樣有助于原生孔隙的保存。②對次生孔隙的促進作用。如果鹽巖地層中石膏含量多，那么當(dāng)鹽巖層達到一定埋深，石膏脫水轉(zhuǎn)化為硬石膏，則脫出的水有利于鹽下地層形成次生孔隙。

加蓬盆地鹽下主要儲層為下白堊統(tǒng)Gamba和Dentale組砂巖(圖2)。盆地內(nèi)這套儲層普遍受鹽巖的影響，成巖較弱，儲層保持良好的孔隙度，且鹽巖厚度越大越有利于孔隙的保存。

加蓬陸上-淺水區(qū)：勘探程度高，也是盆地鹽下的主產(chǎn)區(qū)，該區(qū)域鹽巖分布穩(wěn)定，厚度約幾百米。加蓬最大的鹽下油田——Rabi即位于陸上，油區(qū)范圍內(nèi)鹽巖厚度約400 m，鹽下為油田主要產(chǎn)層下白堊統(tǒng)Gamba和Dentale組砂巖，細粒-粗粒砂巖，辮狀河水道-扇三角洲沉積，儲層現(xiàn)今埋深約1 000～1 100 m，成巖膠結(jié)弱，砂巖多未固結(jié)，砂巖孔隙保存好，Gamba組孔隙度18%～28%，Dentale組孔隙度22%～32%。

加蓬深水區(qū)：勘探程度低，該區(qū)域鹽巖厚度較大，最大可達3 000 m。加蓬深水最新探井(水深約1200 m，鉆遇約1 200 m鹽巖，以石鹽為主)在鹽下3 800～4 100 m見下白堊統(tǒng)Gamba和Dentale組砂巖，細粒-中粒砂巖，河流-三角洲相，儲層成巖較弱，在2 600～2 900 m地層埋深下仍然能保持17%～24%孔隙度，平均21%。該井揭示加蓬深水區(qū)鹽下砂巖儲層發(fā)育，且物性良好，巨厚的鹽巖有利于砂巖孔隙的保存，鹽下具有良好的勘探前景。

3.4 鹽巖對鹽下油氣運聚成藏的影響

鹽巖既能作為蓋層阻擋鹽下油氣進一步向上運移，又能作為運移通道促進鹽上油氣進一步向上運移。通常，對于鹽下油氣而言，厚層鹽巖是良好的區(qū)域性蓋層，只有出現(xiàn)鹽窗的時候才有發(fā)生鹽下油氣向鹽上泄漏的可能。

圖9 鹽巖厚度對鹽下烴源巖成熟度影響對比圖Fig.9 Effect of salt rock thickness on pre-salt source rock maturity

對于南加蓬次盆而言，陸上-淺水陸架區(qū)鹽巖呈層狀展布、分布穩(wěn)定，是良好的區(qū)域性蓋層，阻擋了油氣向上運移(圖1C)，該區(qū)域以鹽下自生自儲為主，鹽下油氣均保存在鹽下成藏，未見鹽下油氣運移到鹽上成藏的實例。淺水陸坡區(qū)推測鹽窗發(fā)育，是鹽下油氣運聚到鹽上成藏最有利的區(qū)帶(圖1C)，但受勘探程度低、鹽上缺乏砂巖儲層的影響，暫未找到鹽下油氣鹽上成藏的實例。深水下陸坡-深海平原區(qū)是鹽巖最厚的區(qū)域，巨厚的鹽巖和海相泥巖對鹽下油氣起了很好的封擋作用(圖3)，加之鹽上砂巖儲層不發(fā)育，因此以鹽下自生自儲為主。

北加蓬特別是Ogooue三角洲區(qū)域鹽窗發(fā)育，鹽巖底辟刺穿強烈，加之鹽上砂巖儲層及儲油圈閉發(fā)育，是鹽下油氣運聚到鹽上成藏最有利的區(qū)域(圖1B)。

4 結(jié)論

(1) 加蓬盆地下白堊統(tǒng)鹽巖成分復(fù)雜，鹽巖中的泥巖夾層和硬石膏條帶導(dǎo)致速度模型復(fù)雜、鹽底成像不確定強，在鹽底界面構(gòu)造解釋時需要重點剔除硬石膏條帶、泥巖夾層可能帶來的層位解釋干擾。

(2) 加蓬深水區(qū)鹽巖的發(fā)育延緩該區(qū)鹽下烴源巖的熱成熟進程，鹽厚度越大對鹽下烴源巖成熟度影響越大，目前該區(qū)鹽下烴源巖處于高熟-過熟階段，以生氣為主。同時，鹽巖的高導(dǎo)熱率和低密度特性有助于鹽下儲層孔隙保存，下白堊統(tǒng)Gamba組和Dentale組砂巖儲層成巖較弱，孔隙度平均可達21%。

(3) 南加蓬陸架區(qū)和下陸坡-深海平原區(qū)是鹽下油氣自生自儲最有利的區(qū)帶，而北加蓬Ogooue三角洲區(qū)域是鹽下油氣鹽上成藏最有利的勘探區(qū)帶。

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Gabon Basin Salt Characters and Its Influences on Pre-salt Oil and Gas Exploration

HUANG Xing-wen, HU Xiao-lin, GUO Yun, WANG Ke

(ChinaNationalOffshoreOilCorporationResearchInstitute,Beijing100027,China)

Gabon Basin is a typical Atlantic passive margin salt basin, which is subdivided into pre-salt sequence and post-salt sequence by Aptian salt. Inspired by several giant pre-salt discoveries, such as Tupi, Franco, Libra in Brazil deep water, West Africa salt basins such as Gabon, Kwanza have attracted eyes from world major players in recent years. In order to solve pre-salt trap identification difficulties, we analyzed the lithological and petrophysical characters of Gabon salt and its influences on pre-salt imaging and seismic interpretation. Meanwhile, pre-salt in deep water Gabon is less-explored and thus pre-salt source and reservoirs characteristics are not clear. Considering heat conductivity, density and ductility character of salt, we analyzed pre-salt source rock maturity in Gabon deep water and salt influences on pre-salt source rock maturity based on basin modeling; we analyzed salt influences on pre-salt reservoir quality and pointed out deep water Gabon developed high quality pre-salt reservoirs by using new well data; we analyzed salt distribution, deformation and its influences on hydrocarbon charge and preservation, and pointed out that favorable pre-salt exploration areas and favorable areas for post-salt accumulations from pre-salt source. This paper may have some inspiration for other salt basin exploration.

Gabon Basin; pre-salt trap identification; source rock; reservoir; favorable exploration belt

2015-01-11； 改回日期： 2015-02-12。

國家科技重大專項(編號：2011ZX05030-003)項目資助。

黃興文(1979—)，男，博士，主要從事海外油氣勘探研究工作。Email: huangxw2@cnooc.com.cn。

P618.13； TE132.1； TE121.3

A

2095-8706(2015)03-0040-09