趙紅巖，梁建設(shè)，孔令武，趙佳奇，陳亮，馮鑫，喻英梅，王嘉

(中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京 100027)

西非毛塞幾比盆地(又稱塞內(nèi)加爾盆地)油氣勘探是當(dāng)今世界油氣勘探的熱點(diǎn)區(qū)域(圖1)，成為世界各大石油公司重點(diǎn)關(guān)注區(qū)。2014年以來，國(guó)外石油公司先后在塞內(nèi)加爾、毛里塔尼亞國(guó)家境內(nèi)獲得了重大的油氣勘探突破，在上白堊統(tǒng)賽諾曼階(Cenomanian)新層系發(fā)現(xiàn)了大量的油氣。作為一個(gè)勘探新盆地，其勘探程度仍然非常低，急需弄清盆地油氣地質(zhì)條件和主要成藏組合特征，建立油氣成藏模式，明確盆地勘探潛力，為后續(xù)勘探指明方向。

圖1 毛塞幾比盆地油氣新發(fā)現(xiàn)分布圖Fig.1 The distribution map of new oil and gas discoveries in Maosai kibi Basin

2014年，英國(guó)Cairn石油公司在盆地中南部塞內(nèi)加爾國(guó)家境內(nèi)深水區(qū)鉆探了FAN-1井，在上白堊統(tǒng)阿爾布階(Albian)砂巖儲(chǔ)層中發(fā)現(xiàn)了29m油層，公布獲得石油可采儲(chǔ)量2.4×108bbl(約合3 816萬t)。在陸架區(qū)鉆探SNE-1井，同樣在阿爾布階砂巖儲(chǔ)層中發(fā)現(xiàn)了30m油層、19m氣層，SNE油氣藏共計(jì)鉆探了8口探井和評(píng)價(jià)井，公布最終石油可采儲(chǔ)量達(dá)6.5×108bbl(約合10 334萬t)。2015年，美國(guó)Kosmos公司在盆地中部毛里塔尼亞與塞內(nèi)加爾邊界附近的深水區(qū)鉆探Tortue-1井，水深2 700m，在上白堊統(tǒng)賽諾曼階砂巖儲(chǔ)層中發(fā)現(xiàn)了107m的氣層，公布獲得天然氣可采儲(chǔ)量15Tcf (約合4200億m3)。至2019年，先后發(fā)現(xiàn)了Marsouin、Teranga、Yakkar和Orca 4個(gè)氣藏，公布累計(jì)獲得天然氣可采儲(chǔ)量接近49Tcf(約合13720億m3)。

1 地質(zhì)背景

毛塞幾比盆地位于西非中段北部，為典型的被動(dòng)大陸邊緣盆地(劉延莉，2014；趙紅巖等，2017；熊利平等，2010；溫志新，2016)。盆地整體呈南北走向，自北向南跨毛里塔尼亞、塞內(nèi)加爾、岡比亞、幾內(nèi)亞比紹和幾內(nèi)亞5個(gè)國(guó)家。盆地包括陸地和海洋2部分，總面積達(dá)91.6×104km2，其中陸地面積為31.1×104km2，海洋面積為60.5×104km2。盆地北部以毛里塔尼亞北部Cap Blanc斷裂帶為界，其南部以幾內(nèi)亞斷裂帶為界，東部以古老的地盾為界，西部以約5 000 m水深線為邊界。

盆地是早二疊世以來伴隨著中大西洋的擴(kuò)張開裂而形成，主要經(jīng)歷了裂陷期、過渡期和漂移期3期構(gòu)造演化(圖2)。

圖2 毛塞幾比盆地綜合柱狀圖Fig.2 The stratigraphic map in Maosai kibi basin

(1)裂陷期(晚二疊世—三疊世)：二疊世末期Pangaea大陸開始解體，張裂活動(dòng)開始進(jìn)行，沿著北美東岸、非洲西北岸和大西洋中央的巖漿活動(dòng)將北美洲板塊向西北方向推移，非洲板塊與北美板塊分開，中大西洋開始形成。同時(shí)，在西北非邊緣形成了一系列近南北向的裂谷盆地，毛塞幾比盆地就是其中之一。這一時(shí)期盆地主要以陸相的河湖相沉積充填為主。

(2)過渡期(侏羅紀(jì))：這一時(shí)期北美洲板塊和非洲板塊完全分離，裂陷作用減弱，毛塞幾比盆地處于開放式的沉積環(huán)境，海水開始大規(guī)模地涌入，此階段局部區(qū)域發(fā)育蒸發(fā)鹽巖沉積和大范圍的碳酸鹽巖沉積，特別是在盆地南部發(fā)育形成了大規(guī)模的碳酸鹽巖臺(tái)地。

(3)漂移階段(早白堊世—現(xiàn)今)：盆地在過渡期后期隨著中大西洋完全打開和晚白堊世末期與南大西洋的貫通，形成典型的被動(dòng)大陸邊緣盆地特征。此階段由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)變?nèi)?，主要發(fā)育鏟狀斷層、翹傾斷層，局部可見火山和鹽巖刺穿。漂移期沉積厚度最大超過10 000 m，主要發(fā)育陸架三角洲砂巖和深水濁流砂巖沉積，是盆地目前主要的勘探目的層系。

2 烴源巖條件

前人研究成果表明毛塞幾比盆地上白堊統(tǒng)賽諾曼(Cenomanian)-土倫階(Turonian)海相泥頁巖是主力烴源巖，此套烴源巖地化指標(biāo)優(yōu)越，在全盆地廣泛發(fā)育。新油氣發(fā)現(xiàn)后，基于新的研究表明，盆地除上白堊統(tǒng)賽諾曼-土倫海相烴源巖之外，下白堊統(tǒng)阿爾布(Albian)階海相泥頁巖也是區(qū)域上非常重要的主力烴源巖。特別是對(duì)盆地中南部新發(fā)現(xiàn)的油氣成藏有重大貢獻(xiàn)，改變了對(duì)盆地主力烴源巖條件的固有認(rèn)識(shí)，極大地提高了整個(gè)盆地勘探潛力。

下白堊統(tǒng)阿爾布階海相烴源巖：證實(shí)其是盆地重要的一套烴源巖，以海相頁巖沉積為主。實(shí)鉆井揭示該套烴源巖TOC值為1.0%～4%，平均可達(dá)2%，有機(jī)質(zhì)豐度高，HI值為200～350 mg/g，以Ⅱ2型有機(jī)質(zhì)為主，生烴潛力較好。鉆井揭示在埋深達(dá)2 000 m左右進(jìn)入成熟階段，盆地處于成熟-高成熟階段。

上白堊統(tǒng)賽諾曼-土倫海相烴源巖：是在西非廣泛分布的一套優(yōu)質(zhì)烴源巖(趙紅巖等，2013；Davison，2005)，以海相頁巖沉積為主。該套烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高，以Ⅱ1型干酪根為主，局部為I型干酪根，傾油型。盆地中南部C-7井揭示有機(jī)質(zhì)豐度較好，TOC值為4%～8.72%，HI值為621～660 mg/g，主要以I型有機(jī)質(zhì)為主。C-10井揭示有機(jī)質(zhì)豐度較好，TOC值為3%～5.25%，HI值為372～638 mg/g，主要以I型有機(jī)質(zhì)為主。該套烴源巖在盆地北部的成熟度高于盆地南部，在盆地中南部由于埋深較淺，大部分范圍內(nèi)均未成熟。

3 儲(chǔ)層條件

從深層白堊系到淺層新近系盆地發(fā)育多套儲(chǔ)集層。從2012年油氣發(fā)現(xiàn)層系的可采儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看(圖3)，發(fā)現(xiàn)油氣的主要層系為上白堊統(tǒng)與中新統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)可采儲(chǔ)量分別為395MMboe和372.5MMboe，合計(jì)占盆地總發(fā)現(xiàn)的97%。

圖3 毛塞幾比盆地截止2012年與截止2018年油氣發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)對(duì)比圖Fig.3 Oil and gas discovery statistics comparision map by 2012 vs by 2018 in Maosai kibi basin

但從截止到2018年12月的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，縱向上油氣集中分布在3個(gè)層系內(nèi)：分別為下白堊統(tǒng)阿爾布階砂巖層系，以油為主，可采儲(chǔ)量16.8×108bbl(約合26 709萬t)油當(dāng)量，占盆地已發(fā)現(xiàn)總儲(chǔ)量的18.6%；上白堊統(tǒng)下賽諾曼階深水濁積砂巖儲(chǔ)層，主要以氣為主，可采儲(chǔ)量70×108bbl(約合111 287萬t)油當(dāng)量，占盆地的77.3%；中新統(tǒng)深水濁積砂巖儲(chǔ)層，油氣可采儲(chǔ)量3.8×108bbl(約合6 041萬t)油當(dāng)量，占盆地的4.1%。新的油氣藏發(fā)現(xiàn)揭示了下白堊統(tǒng)阿爾布階和上白堊統(tǒng)賽諾曼階2套儲(chǔ)層成為盆地勘探的新層系。

3.1 下白堊統(tǒng)阿爾布階砂巖儲(chǔ)層

主要為淺水陸架環(huán)境發(fā)育的陸架邊緣三角洲砂巖沉積，分布在盆地早白堊世古碳酸鹽巖臺(tái)地之上，其分布位置及發(fā)育規(guī)模主要受控于古物源水系和小級(jí)別基準(zhǔn)面旋回。其中，陸架邊緣三角洲砂巖儲(chǔ)層主要集中分布于河口附近。三角洲主體部位鉆井揭示三角洲砂巖含量約為42.3%～49%，遠(yuǎn)離三角洲砂巖含量逐漸降低，巖性逐漸過渡為碳酸鹽巖、泥灰?guī)r、灰質(zhì)泥巖為主。砂巖儲(chǔ)層段整體呈下粗上細(xì)旋回特征，厚層砂巖主要分布在阿爾布階中下部，塊狀特征。下部砂巖單層厚度較大，最大可達(dá)22 m；中部砂巖單層厚度最大可達(dá)10 m。

下白堊統(tǒng)阿爾布階砂巖以細(xì)粒巖屑質(zhì)石英砂巖、長(zhǎng)石質(zhì)石英砂巖為主，部分為石英砂巖。碎屑組分石英含量為60%～90%，主要為單晶石英，長(zhǎng)石和巖屑含量多小于20%，含少量云母碎屑。阿爾布砂巖的長(zhǎng)石含量明顯比其他層位高，長(zhǎng)石含量為13.9%～42.9%，平均含量為21%。膠結(jié)物含量為4.3%～18.4%，平均為11.0%，主要為方解石和石英次生加大。主要為殘余粒間孔，同時(shí)次生溶孔也非常發(fā)育。砂巖表現(xiàn)較好的儲(chǔ)集物性特征，為中-高孔、中-高滲，孔隙度為22%～34%，滲透率為100～1 000mD。

3.2 上白堊統(tǒng)下賽諾曼階砂巖儲(chǔ)層

盆地多口新發(fā)現(xiàn)井揭示到該層系主要以陸坡之下的深水濁流沉積為主，受古地形背景控制陸架邊緣較緩有利于碎屑物長(zhǎng)距離搬運(yùn)，形成分選好、物性較好的深水砂巖儲(chǔ)層。據(jù)公開信息公布，在盆地中南部的Tortue、Teranga和Marsouin等氣藏的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了下賽諾曼階發(fā)育優(yōu)質(zhì)的砂巖儲(chǔ)層，儲(chǔ)層埋深為1 700～2 400 m，儲(chǔ)層毛厚度為140～160 m，復(fù)合水道平面分布寬度約20～21.5 km，單支水道約5～10 km，儲(chǔ)層物性好，孔隙度平均為20%，最高達(dá)32%，滲透率平均可達(dá)幾百mD，最高達(dá)1 800 mD。

4 新成藏組合特征

依據(jù)毛塞幾比盆地?zé)N源巖和儲(chǔ)層發(fā)育特征的研究認(rèn)識(shí)，結(jié)合盆地新發(fā)現(xiàn)的典型油氣田進(jìn)行深入解剖后，總結(jié)出盆地發(fā)育2種新成藏組合，分別是下白堊統(tǒng)阿爾布階陸架三角洲砂巖組合和上白堊統(tǒng)下賽諾曼階深水濁積砂巖組合。

4.1 下白堊統(tǒng)阿爾布階陸架三角洲砂巖組合

下白堊統(tǒng)阿爾布階陸架三角洲砂巖組合主要分布在盆地中南部，以SNE油田為代表。通過油氣地球化學(xué)特征與油源對(duì)比研究表明，油氣來源于下白堊統(tǒng)阿普特-阿爾布階與上白堊統(tǒng)賽諾曼-土倫階2套有效烴源巖的共同供給；儲(chǔ)層為分布在陸架邊緣的阿爾布階三角洲砂巖；烴源巖與儲(chǔ)層相匹配形成長(zhǎng)距離下生上儲(chǔ)式油氣成藏模式(圖4)。深水區(qū)2套烴源巖生產(chǎn)的油氣主要沿臺(tái)地邊緣斷裂和不整合遠(yuǎn)距離運(yùn)移，在陸架邊緣附近的構(gòu)造圈閉、地層圈閉中的砂巖儲(chǔ)層內(nèi)聚集成藏。通過陸架邊緣區(qū)帶失利井分析研究，陸架邊緣砂巖儲(chǔ)層是該類組合成藏的主控因素。

圖4 下白堊統(tǒng)阿爾布階組合成藏模式圖Fig.4 Aptain play accumulation model map in lower Cretaceous

4.2 上白堊統(tǒng)下賽諾曼階深水濁積砂巖組合

上白堊統(tǒng)下賽諾曼階深水濁積砂巖組合主要分布在盆地北部，代表氣藏為Tortue和Teranga等。油氣主要來源于下部阿爾布階成熟烴源巖；儲(chǔ)層為典型的上白堊統(tǒng)賽諾曼階深水濁積水道復(fù)合體或濁積扇砂巖，由于烴源巖與儲(chǔ)層相鄰，形成近源下生上儲(chǔ)式油氣成藏模式(圖5)。油氣主要沿?cái)嗔鸭拔嗔汛瓜蜻\(yùn)移到上白堊統(tǒng)構(gòu)造背景的構(gòu)造巖性復(fù)合圈閉內(nèi)聚集成藏。通過對(duì)已成藏的油氣藏進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，受盆地多期火山作用的影響，深水區(qū)多發(fā)育近南北向構(gòu)造背景，與背景上發(fā)育的近東西向濁積砂巖相交，形成南北巖性尖滅、東西構(gòu)造下傾的構(gòu)造巖性復(fù)合圈閉。因此，在成熟烴源灶內(nèi)搜索與落實(shí)構(gòu)造巖性復(fù)合圈閉目標(biāo)是該組合成藏的關(guān)鍵。

圖5 上白堊統(tǒng)下賽諾曼階組合成藏模式圖Fig.5 Lower Cenomanian play accumulation model map in upper Cretaceous

5 結(jié)論

(1)毛塞幾比盆地發(fā)育下白堊統(tǒng)阿普特-阿爾布階和上白堊統(tǒng)賽諾曼-土倫階2套優(yōu)質(zhì)的海相烴源巖，是盆地油氣新發(fā)現(xiàn)的主力烴源巖。

(2)毛塞幾比盆地下白堊統(tǒng)阿爾布階陸架邊緣三角洲砂巖和上白堊統(tǒng)下賽諾曼深水濁積砂巖是盆地油氣勘探的新層系。

(3)盆地發(fā)育下白堊統(tǒng)阿爾布階陸架三角洲砂巖和上白堊統(tǒng)下賽諾曼階深水濁積砂巖2類有利成藏組合，其中陸架邊緣砂巖儲(chǔ)層分布和深水區(qū)構(gòu)造巖性復(fù)合圈閉發(fā)育條件分別是2個(gè)勘探新層系油氣成藏的主控因素。

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