周浩瑋，于 水，盧景美，李愛山，孔國(guó)英

(中海油研究總院，北京 100028)

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墨西哥Sureste盆地油氣成藏模式

周浩瑋，于 水，盧景美，李愛山，孔國(guó)英

(中海油研究總院，北京 100028)

Sureste盆地處于墨西哥灣南部，目前相關(guān)的研究資料較少，為探討該研究區(qū)的油氣成藏模式，基于一手的鉆井、油田資料，對(duì)典型油氣藏進(jìn)行解剖，并結(jié)合區(qū)域構(gòu)造沉積演化，建立了油氣成藏模式。研究表明：盆地內(nèi)油氣藏主要包括斷塊、擠壓背斜、鹽刺穿相關(guān)和滾動(dòng)背斜4種類型。建立了“斷層+儲(chǔ)層”溝通側(cè)生旁儲(chǔ)、斷層溝通下生上儲(chǔ)、“鹽巖+斷層”溝通下生上儲(chǔ)、“斷層+儲(chǔ)層”溝通自生自儲(chǔ)4種油氣成藏模式。指出盆地未來主要的勘探潛力包括位于盆地深層的“斷層+儲(chǔ)層”溝通側(cè)生旁儲(chǔ)的斷塊油氣藏和深水區(qū)的“鹽巖+斷層”溝通下生上儲(chǔ)的鹽刺穿相關(guān)油氣藏。該研究結(jié)果為后期油氣勘探指明了方向。

成藏模式；油氣藏類型；勘探潛力；鹽；Sureste盆地；墨西哥

0 引 言

墨西哥灣油氣資源豐富，為世界著名的深水“金三角”之一[1-2]。前人研究多集中在墨西哥灣北部，對(duì)南部的盆地研究甚少[3-6]。2014年，墨西哥啟動(dòng)了1976年來的首次招標(biāo)，引起了世界各大石油公司的關(guān)注[7]。其中一輪招標(biāo)區(qū)塊多位于墨西哥灣南部的Sureste盆地。據(jù)Woodmac統(tǒng)計(jì)，目前該盆地共發(fā)現(xiàn)油氣探明+控制可采儲(chǔ)量為8.7×109m3油當(dāng)量，占到整個(gè)墨西哥油氣總量的近70%。但是由于其構(gòu)造多期次疊加、勘探層系多樣、鹽巖活動(dòng)強(qiáng)烈，給油氣勘探帶來了極大的挑戰(zhàn)[8-10]?；谝皇值你@井、油田資料，系統(tǒng)總結(jié)了盆地油氣藏類型，并建立了成藏模式。

1 地質(zhì)背景

Sureste盆地位于墨西哥東南部，橫跨墨西哥灣南部海岸平原及Campeche灣，東側(cè)為Yucatan臺(tái)地，西側(cè)為Veracruz盆地，南至Chiapas褶皺帶，北至深水洋盆，為受前陸改造的被動(dòng)陸緣盆地[11]。其同時(shí)受到環(huán)太平洋構(gòu)造域和大西洋構(gòu)造域的影響，經(jīng)歷了晚三疊世—中侏羅世裂谷期、晚侏羅世—晚白堊世漂移期、晚白堊世之后碰撞改造期3個(gè)構(gòu)造演化階段[2，11-12]。盆地共發(fā)育上侏羅統(tǒng)牛津階、上侏羅統(tǒng)提塘階、白堊系、第三系4套烴源巖[13]，其中上侏羅統(tǒng)提塘階主力烴源巖貢獻(xiàn)了近94%的油氣儲(chǔ)量?？v向上可劃分為深部、中部、淺部3套成藏組合[14]。深部成藏組合以上侏羅統(tǒng)牛津階風(fēng)成砂巖、上侏羅統(tǒng)基末利階鮞粒灰?guī)r儲(chǔ)層為主，中部成藏組合以下白堊統(tǒng)裂縫型灰?guī)r、上白堊統(tǒng)碳酸鹽巖角礫巖儲(chǔ)層為主，淺部成藏組合以新近系的碎屑巖為主。

2 油氣藏類型

2.1 斷塊油氣藏

以Ek-Balam油田為代表。油田為一個(gè)NW—SE向鹽核背斜，中間被斷層及鹽巖分割，成為2個(gè)獨(dú)立的斷塊油藏。主要儲(chǔ)層為上侏羅統(tǒng)牛津階風(fēng)成砂巖，厚度為230 m，孔隙度平均為21%，滲透率平均為400×10-3μm2。頂部由上侏羅統(tǒng)提塘階泥巖作為區(qū)域蓋層，由牛津階膏巖、泥巖作為局部蓋層。其烴源巖為上部的牛津階泥巖。油氣順斷層及砂巖儲(chǔ)層從下降盤側(cè)向運(yùn)移至上升盤，受中間分割斷層的側(cè)向遮擋作用得以保存。

2.2 擠壓背斜油氣藏

以Ku-Maloob-Zaap復(fù)合油氣田為代表。油氣田由一系列W—E到NW—SE走向的斷背斜構(gòu)造組成。主要儲(chǔ)層為上白堊統(tǒng)碳酸鹽巖角礫巖，構(gòu)造裂縫發(fā)育，孔隙度為8%～10%，滲透率為7 000×10-3μm2。次要儲(chǔ)層為上侏羅統(tǒng)基末利階鮞?；?guī)r，孔隙度為3%～5%，滲透率為800×10-3μm2。蓋層分別為區(qū)域分布的古近系厚層泥巖及上侏羅統(tǒng)提塘階泥巖。其烴源巖以上侏羅統(tǒng)提塘階泥巖為主，上侏羅統(tǒng)牛津階泥巖次之。油氣沿著底部斷層向上運(yùn)移，分別在上白堊統(tǒng)、上侏羅統(tǒng)基末利階的圈閉中成藏。

2.3 鹽刺穿相關(guān)油氣藏

以Amoca油田為代表。油田受鹽刺穿活動(dòng)的控制，發(fā)育多套含油層系，淺層為斷塊油藏，深層為鹽側(cè)翼遮擋油藏。主要儲(chǔ)層為中、下上新統(tǒng)斜坡扇濁積砂巖。儲(chǔ)層橫向連續(xù)性強(qiáng)，孔隙度平均為25%，淺層滲透率為650×10-3μm2，深層滲透率為21×10-3～43×10-3μm2。蓋層為第三系深水沉積的層間泥巖。其烴源巖為深部上侏羅統(tǒng)提塘階泥巖。生成的油氣沿著鹽邊界向上運(yùn)移，在鹽巖的側(cè)翼遮擋作用下成藏。部分油氣通過斷層繼續(xù)向上運(yùn)移，在淺層斷塊圈閉中成藏。

2.4 滾動(dòng)背斜油氣藏

以Shishito氣田為代表。該氣藏為一個(gè)NW—SE向長(zhǎng)軸對(duì)稱背斜，西北邊緣受正斷層控制，下盤發(fā)育逆牽引構(gòu)造形成滾動(dòng)背斜。其儲(chǔ)層為中新統(tǒng)三角洲相砂巖，孔隙度平均為26%。蓋層為三角洲相泥巖。甲烷碳同位素分析表明，該氣田具有混源的特征。深部上侏羅統(tǒng)烴源巖高成熟形成熱成因氣，甲烷含量低，小于95%。淺層第三系三角洲相泥巖，埋深小于1 500 m，形成生物氣，甲烷含量大于99%[15]。油氣沿著斷層垂向運(yùn)移，第三系優(yōu)質(zhì)砂巖儲(chǔ)層提供橫向疏導(dǎo)體系。

3 成藏模式

3.1 “斷層+儲(chǔ)層”溝通側(cè)生旁儲(chǔ)成藏模式

晚牛津期—早白堊世時(shí)期，墨西哥灣海底擴(kuò)張誘發(fā)區(qū)域拉張作用，以鹽巖為滑脫面形成西傾的南北走向生長(zhǎng)斷層，發(fā)育一系列的斷塊圈閉[16]。左側(cè)斷層上盤上侏羅統(tǒng)牛津階烴源巖、提塘階烴源巖生成的油氣沿?cái)鄬雍蛢?yōu)質(zhì)儲(chǔ)層疏導(dǎo)，分別在右側(cè)斷層下盤的牛津階砂巖、基末利階鮞?；?guī)r中成藏。少量來自牛津階的油氣也可沿?cái)鄬酉蛏线\(yùn)移到基末利階鮞粒灰?guī)r中(圖1)。該模式得到Bacab-1井油源對(duì)比的證實(shí)[13]。該井顯示牛津階烴源巖已進(jìn)入生油階段，在其周邊的Lum、Ek-Balam油田牛津階砂巖中均獲得發(fā)現(xiàn)。該模式的主控因素是儲(chǔ)層橫向連續(xù)性差，非均質(zhì)性強(qiáng)。如Sihil油田，3026D井鉆到中新世形成的反轉(zhuǎn)構(gòu)造圈閉上，但是未見侏羅系基末利階的鮞?；?guī)r儲(chǔ)層，主要原因是鉆到旋轉(zhuǎn)斷塊的下降盤低能環(huán)境泥巖，圈閉的發(fā)育部位并非有利儲(chǔ)層的發(fā)育部位。

圖1 “斷層+儲(chǔ)層”溝通側(cè)生旁儲(chǔ)成藏模式

3.2 斷層溝通下生上儲(chǔ)成藏模式

晚白堊世之后，盆地進(jìn)入碰撞改造期。隨著南部加勒比板塊的楔入，盆地受到SSW—NNE向擠壓，發(fā)育一系列NW—SE走向的背斜、斷背斜、龜背斜圈閉，部分與鹽巖活動(dòng)相伴生。下部上侏羅統(tǒng)牛津階、提塘階烴源巖生成的油氣順斷層向上運(yùn)移，分別在上侏羅統(tǒng)基末利階鮞?；?guī)r、白堊系灰?guī)r中成藏(圖2)。該模式在Ku-Maloob-Zaap油氣田得到證實(shí)。

晚期的擠壓作用，可以使早期的拉張正斷層發(fā)生反轉(zhuǎn)，圈閉被同時(shí)改造。以Cantarell復(fù)合油田為

圖2 斷層溝通下生上儲(chǔ)成藏模式

例，受晚牛津期—早白堊世拉張作用的影響，在斷層下盤形成了Chac油田雛形；受中新世擠壓作用的影響，上盤發(fā)生反轉(zhuǎn)逆沖，形成了Akal油田雛形；隨著擠壓作用的增強(qiáng)，形成雙重構(gòu)造，在Akal油田之下形成了Sihil油田。該模式中構(gòu)造擠壓造成的地層重復(fù)導(dǎo)致烴源巖埋深加大，成熟度高。同時(shí)由于構(gòu)造裂縫發(fā)育，對(duì)儲(chǔ)層物性具有極大的改善作用。

3.3 “鹽巖+斷層”溝通下生上儲(chǔ)成藏模式

中新世之后，Chiapas造山運(yùn)動(dòng)為盆地提供大量的碎屑巖物源。沉積負(fù)載作用使盆地的鹽巖發(fā)生強(qiáng)烈形變，刺穿到淺部第三系地層，在重力滑脫和鹽巖的共同作用下形成拉張背景的斷背斜、斷塊及鹽相關(guān)圈閉。此時(shí)，上侏羅統(tǒng)提塘階烴源巖埋深大，以生氣和凝析油為主。鹽刺穿作用貫穿中生界、第三系地層，在鹽巖邊界產(chǎn)生裂縫作為溝通深層烴源巖的油氣運(yùn)移通道。油氣向上運(yùn)移至淺層鹽遮擋圈閉中成藏。當(dāng)?shù)谌禂鄬优c鹽巖溝通時(shí)，油氣可繼續(xù)向上運(yùn)移成藏。優(yōu)質(zhì)的砂巖儲(chǔ)層可以作為油氣橫向疏導(dǎo)體系(圖3)。該模式得到Amoca等多個(gè)油田的證實(shí)，是墨西哥灣北部重要的成藏模式之一，主控因素是油氣的保存和運(yùn)移。鹽巖的封堵作用對(duì)其側(cè)翼的鹽遮擋圈閉至關(guān)重要，通常鹽蓬越大，保存作用越強(qiáng)。油氣能否繼續(xù)向上運(yùn)移是鹽上油氣成藏的關(guān)鍵。在Salina次盆西部的Colhua-1井、Luhua-1井鉆探斷背斜圈閉皆鉆遇了優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層，但未獲得油氣發(fā)現(xiàn)，其失利的主要原因是淺層第三系斷層未與鹽巖有效搭接，油氣無法繼續(xù)運(yùn)移造成鹽上圈閉失利。

3.4 “斷層+儲(chǔ)層”溝通自生自儲(chǔ)成藏模式

受第三系沉積負(fù)載作用的影響，鹽巖撤離，形成第三系沉積中心，中生界地層部分缺失。在同一沉積背景下，圈閉類型以滾動(dòng)背斜、斷塊為主。其烴源巖主要為第三系的三角洲相泥巖，因埋深淺，以生成生物氣為主。油氣沿著斷層及優(yōu)質(zhì)砂巖儲(chǔ)層發(fā)生運(yùn)移，儲(chǔ)層主要為中新統(tǒng)和上新統(tǒng)的三角洲相砂巖，蓋層為三角洲相層間泥巖，形成了自生自儲(chǔ)自蓋的結(jié)構(gòu)(圖4)。

該模式得到Shisito氣田的證實(shí)，主控因素是烴源巖。由于古近系厚層的泥巖作為第三系重力滑脫構(gòu)造的滑脫層，第三系斷層多數(shù)終止于此。同時(shí)該類盆地鹽巖撤離，無鹽刺穿作用，因此，深層的油氣多不能運(yùn)移上來。第三系烴源巖埋藏淺，可形成生物氣田，但與常規(guī)氣田相比條件更為苛刻。由此可見，生物氣能否大面積分布并有效聚集成藏是關(guān)鍵。

圖3 “鹽巖+斷層”溝通下生上儲(chǔ)成藏模式

圖4 “斷層+儲(chǔ)層”溝通自生自儲(chǔ)成藏模式

4 對(duì)勘探的指導(dǎo)意義

Sureste盆地歷經(jīng)150多年的勘探，共發(fā)現(xiàn)321個(gè)油氣田。其中斷層溝通下生上儲(chǔ)的擠壓背斜油氣藏廣泛發(fā)育于Reformal帶上，其在盆地內(nèi)油氣發(fā)現(xiàn)最多，勘探風(fēng)險(xiǎn)低，是鉆探首選目標(biāo)?！皵鄬?儲(chǔ)層”溝通側(cè)生旁儲(chǔ)的斷塊油氣藏主要發(fā)育于盆地深層，目前僅發(fā)現(xiàn)6個(gè)油田，值得后期重點(diǎn)關(guān)注?！胞}巖+斷層”溝通下生上儲(chǔ)的鹽刺穿相關(guān)油氣藏主要發(fā)現(xiàn)于盆地西側(cè)的Salina次盆，是深水區(qū)的潛在勘探目標(biāo)。“斷層+儲(chǔ)層”溝通自生自儲(chǔ)的滾動(dòng)背斜油氣藏主要發(fā)現(xiàn)于Macuspana次盆，潛力一般。

5 結(jié) 論

(1) Sureste盆地油氣藏主要包括斷塊、擠壓背斜、鹽刺穿相關(guān)及滾動(dòng)背斜4種類型。

(2) 最終在研究區(qū)建立了4種油氣成藏模式：“斷層+儲(chǔ)層”溝通側(cè)生旁儲(chǔ)成藏模式、斷層溝通下生上儲(chǔ)成藏模式、“鹽巖+斷層”溝通下生上儲(chǔ)成藏模式、“斷層+儲(chǔ)層”溝通自生自儲(chǔ)成藏模式。

(3) 盆地未來主要的勘探潛力包括位于盆地深層的“斷層+儲(chǔ)層”溝通側(cè)生旁儲(chǔ)的斷塊油氣藏和深水區(qū)的“鹽巖+斷層”溝通下生上儲(chǔ)的鹽相關(guān)油氣藏。

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編輯 王 昱

20160119；改回日期：20160510

中國(guó)海洋石油國(guó)際有限公司項(xiàng)目“墨西哥第一輪招標(biāo)項(xiàng)目評(píng)價(jià)”(2014-HW-12)；國(guó)家科技重大專項(xiàng)“大陸邊緣盆地類比與油氣成藏規(guī)律研究”(2011ZX05030-001)

周浩瑋(1986-)，男，工程師，2008年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(華東)地質(zhì)學(xué)專業(yè)，2011年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)從事海外油氣勘探研究相關(guān)工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.04.012

TE121

A

1006-6535(2016)04-0055-05