印度東部大陸邊緣克里希納—戈達瓦里盆地油氣分布規律

馮楊偉,屈紅軍,張瑾愛，鄭艷榮，馬曉玲

(1.中國地質調查局 西安地質調查中心, 陜西 西安　710054；2.西北大學 大陸動力學國家重點實驗室/地質學系,陜西 西安　710069;3.陜西省地質調查中心，陜西 西安　710068；4.中國人民武裝警察部隊黃金部隊第五支隊，陜西 西安　710100； 5.大慶油田有限責任公司 第二采油隊地質大隊，黑龍江 大慶　163000)

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·地球科學·

印度東部大陸邊緣克里希納—戈達瓦里盆地油氣分布規律

馮楊偉1,2,屈紅軍1,張瑾愛3，鄭艷榮4，馬曉玲5

(1.中國地質調查局 西安地質調查中心, 陜西 西安710054；2.西北大學 大陸動力學國家重點實驗室/地質學系,陜西 西安710069;3.陜西省地質調查中心，陜西 西安710068；4.中國人民武裝警察部隊黃金部隊第五支隊，陜西 西安710100； 5.大慶油田有限責任公司 第二采油隊地質大隊，黑龍江 大慶163000)

以印度東部大陸邊緣克里希納—戈達瓦里盆地油氣地質條件、勘探現狀和油氣田最新資料為基礎,采用油氣地質綜合分析方法,探討研究區油氣分布規律及其主控因素,預測有利勘探方向。研究結果表明，“源熱共控”的印度東部大陸邊緣克里希納—戈達瓦里盆地油氣分布的規律為“內油外氣”：靠近海岸線附近的低熱流值區發育大型油田,以RAVVA油田為代表,另有一些中小型油田;在靠近深水一側高熱流值區發育以DHIRUBHAI為代表的巨型天然氣田,另有若干富氣遠景圈閉。研究后認為，研究區盆地油氣分布主控因素是主力烴源巖的熱演化受控于地熱場,二者相匹配共同控制盆地油氣的分布。

印度東部大陸邊緣;源熱共控;克里希納—戈達瓦里盆地;分布規律;主控因素

目前，陸地及陸架淺水區油氣發現的高峰期已過，淺水區和老油田區想再有新的重大發現難度劇增。而近年來，深水區甚至是超深水區油氣取得一系列重大突破，已成為當今全球關注的焦點[1],被動大陸邊緣深水區油氣勘探領域已成為全球的主要領域和熱點領域[2-3]。地球深水盆地群主要分布在近南北走向展布的環大西洋區域、西太平洋區域以及近東西走向展布的環北印度洋區域、環北極區域。其中，環大西洋區域深水盆地群富油,主要包括巴西東部陸架、西非海岸深水盆地群、墨西哥灣盆地和挪威中部陸架等；環北印度洋區域深水盆地群富氣,主要包括澳大利亞西北陸架、印度東部大陸邊緣、南海周緣陸架和東非大陸邊緣等區域[1,4]。

“源熱共控論”是2010年張功成在中國南海油氣勘探實踐中首次提出的：南海富烴凹陷中，烴源條件和地熱場特征相匹配，共同控制油氣分布，具有“外油內氣”環帶有序分的分布特征[5]。2011—2012年，筆者研究發現，澳大利亞西北陸架油氣分布受到烴源巖和蓋層的協調相匹配控制，遠岸深水區發育巨型油氣田群，近岸淺水區發育小型油田群，總體上具有“內油外氣”的分布規律[6-7]。2012年，張功成主要依據中國眾多含油氣盆地的“源”、“熱”條件，翔實地闡述了“源熱共控論”[8]。本文通過對印度東部大陸邊緣克里希納—戈達瓦里盆地(Krishna-Godavari)的油氣地質條件、勘探狀況和油氣田最新數據的綜合分析，發現“源熱共控論”在克里希納—戈達瓦里盆地中有很好的響應。該區域目前勘探程度很低，勘探潛力巨大，揭示其油氣分布規律和主控因素對該地區的油氣勘探具有重大的指導意義。

1　地質背景

克里希納—戈達瓦里(Krishna-Godavari)盆地位于印度的東海岸,側向延伸500 km,從海岸到深海延伸超過200 km。盆地面積7萬km2,陸上2.8萬km2,多被沖積層覆蓋;海上4.2萬km2,主要在孟加拉灣海區范圍內[9]。盆地屬被動大陸邊緣盆地,主構造走向為NE—SW,多發育NE—SW向正斷層和走滑斷層,斷裂多均呈弧形,且與弧形的地壘走向大致平行,基本以這些斷層為邊界。研究區的盆地主要包括East Godavari次盆、West Godavari次盆、Mandapeta次盆、Ravva次盆、Bantumihi地塹、Nizampatnam海槽、Krishna次盆和Pennar海槽[10](見圖1)。

克里希納—戈達瓦里盆地基底為前寒武系強變質結晶巖系, 主要由片麻巖、 石英巖、 charnokite和榴英硅線變質巖組成[10]。 盆地經歷了一個多旋回的構造演化， 大致分為4大構造演化階段: ①侏羅紀之前的克拉通發育期,盆地整體構造活動較弱,主要發育河流相—沼澤—湖泊相沉積。② 侏羅紀—早白堊世的裂谷期。204 Ma，岡瓦納大陸中的 Mangkalihat地體開始裂解,形成一個NE—SW向的從澳洲地塊西北部經印度板塊和南極洲板塊一直延伸至非洲板塊的侏羅紀巨型裂谷盆地,144～136 Ma，印度板塊的裂解導致巨型裂谷盆地進一步擴張[11]。裂谷盆地內構造活動強烈,地塹和半地塹發育,沉積了厚層河流相和湖泊相沉積,比如Gajulapadu湖相頁巖和Bapatla砂巖。③ 早白堊世晚期—晚白堊世末期的被動大陸邊緣期。123Ma，印度板塊、南極洲板塊和澳洲地塊分離,開始向北漂移,印度板塊東部陸緣構造活動趨于停滯,以熱沉降為主,主要發育海相泥頁巖、濱淺海相砂巖、海相三角洲砂巖以及深海濁積砂巖沉積。④ 古新世—現今的新構造期。白堊紀末期—古新世，印度板塊向歐亞板塊之下的俯沖越來越強,引起了克里希納—戈達瓦里盆地火山的噴發,發育Razole組火山巖相地層[10]。火山期后，克里希納—戈達瓦里盆地趨于抬升發生海退,沿岸三角洲發育,沉積物快速沉降導致同生斷層發育,外形為拱形,近似平行于海岸延伸方向(見圖2)。

2　烴源條件

烴源巖從石炭—二疊紀到上新統—更新統均有發育,其中有些已被證實,還有一些未被證實的潛在烴源巖(見表1,圖2)。盆地主要發育3套主力烴源巖:① 上古新統到早漸新世Vadaparru組是主要的生氣源巖,以近海三角洲為中心,地層厚度向周圍呈輻射狀減薄；Ⅲ型干酪根為主,受大地熱流的控制僅在深水區于晚漸新世—早中新世成熟,在盆地埋深較大區域達到生烴高峰,Ro為0.7～0.8。近海和陸上區域Vadaparru組烴源巖未成熟。② 早白堊世阿普特期，Raghavapuram組頁巖為厚度達800 m的烴源巖。在深水區，油氣生烴開始于馬斯特里赫特期,從晚始新世開始生氣,從晚漸新世開始處于過成熟階段,在漸新世—中中新世達到生氣高峰,以產氣為主,產少量油;在近海和陸上區域，該套烴源巖到漸新世才開始成熟,Ro為0.51～0.72,Tmax為430～442℃,以生油為主,不生氣。③ 時代最老且已被證實的烴源巖為上石炭統—下二疊統Barakar組/Kommugudem組煤層、含煤頁巖,厚度可達200 m；其主要分布在陸上,呈北東—南西向展布；早侏羅世開始生烴,生氣發生在白堊紀中期,該套烴源巖在古近紀早期處于過成熟階段,Ro為1.14～1.46,Tmax為436～538℃,以生氣為主[12-15](見表1,圖3)。

圖1　印度東部大陸邊緣克里希納—戈達瓦里盆地概要圖(據[1,10]編繪)Fig.1　Sketch map of Krishna-Godavari Basin in East India margin[1,10]

盆地重要的潛在烴源巖賦存在新近系。古新統Palakollu頁巖,在盆地邊緣較有潛力，盆地內部有機質主要是Ⅱ型,在盆地東南部有機質處于成熟階段。薄層漸新統Narasapui組易生氣,但品質相對較差,可能在晚上新世—更新世,位于埋深2 200 m的區域有機質才能達到成熟。上中新統—上新統戈達瓦里組泥巖為潛在烴源巖,易生油氣,品質相對較好,但烴源巖埋深只有超過2 000 m時有機質才能達到早成熟階段[16](見圖2)。

3　地熱場特征

印度克里希納—戈達瓦里盆地地熱場分布平面上呈熱流值從淺水區向深水區逐漸增高的特征,從近岸淺水區到遠岸深水區大地熱流值從30 mW/m2逐漸增加到102 mW/m2,且在垂直于海岸線的剖面上，大地熱流值總體呈隨著水體加深熱流值增高的趨勢，局部地區存在熱流異常區,水體加深熱流值反而下降。在平行于海岸線的剖面上，大地熱流值總體呈平穩態勢,從地形高部位到地勢較低地區大地熱流值逐漸緩慢增高,局部地區在地形低部位熱流值存在異常高值[17](見圖4)。

時代地層巖性沉積相地球化學特征晚石炭世—早二疊世Barakar組/Kommugudem組煤層、含煤頁巖河流相、沼澤和湖泊相 Ⅲ型干酪根,有機碳(TOC)質量含量高達26%,Ro為1.14～1.46,Tmax為436～538℃,過成熟,生氣早白堊世阿普特期Raghavapuram組頁巖海相 Ⅱ—Ⅲ型干酪根,有機碳(TOC)質量含量1.28%～7.94%,平均為1.9%～2.2%,深水區過成熟,生氣;淺水區剛剛成熟,Ro為0.51～0.72,Tmax為430～442℃,生油晚古新世—早漸新世Vadaparru組頁巖海相 Ⅲ型干酪根為主,少量Ⅱ型。有機碳(TOC)質量含量2.0%～4.0%,盆地中心埋深較大區域成熟,Ro為0.7～0.8,生油

圖3　印度克里希納—戈達瓦里盆地地層厚度等值線圖[15]Fig.3　Isopach map of sediments in Krishna—Godavari Basin[15]

圖4　印度克里希納—戈達瓦里盆地地熱場展布圖(據[17]修改匯編)Fig.4　Distribution map of geothermal field in Krishna—Godavari Basin[17]

4　“源熱共控”盆地油氣呈“內油外氣”的分布規律

印度克里希納—戈達瓦里盆地“源熱共控”油氣呈“內油外氣”的分布規律。1979年，在盆地陸上區域最早發現了油氣,海上探井最早是1980年鉆探的G-1井。1981和1982年在盆地范圍內開發的兩個油氣田是Narasapur-1氣田和G-1油田,前者儲量小于1 MMb,后者儲量為33 MMb。在1986年之前,在盆地陸上部分發現許多小的氣田。1987年以后在盆地海上部分陸續發現了一系列油氣田,主要是分布在靠近淺水一側的RAVVA油田、GS-29油田、GS-15油田、GS-23油田、G-4油田、G-2油田、G-3油田，以及分布在深水一側的Dhirubhai巨型氣田、R氣田、G-4-2氣田、N氣田等[10]。其中，1987年在盆地海域淺水區RAVVA區發現的RAVVA油田是盆地迄今為止最大的海上油田,儲量為0.42億m3,儲層主要為中新統砂巖。2002年，在克里希納—哥達瓦里盆地深水地段(2 000～3 000 m)發現了巨型天然氣田——DHIRUBHAI氣田,氣田儲量達1 982.2億m3,使東印度與有巨大發現的巴西和西非處于同一行列[10]。

克里希納—戈達瓦里盆地主力烴源巖的熱演化受控于地熱場,Vadaparru組生氣源巖僅在深水區成熟且生氣,Raghavapuram頁巖在深水區達生氣高峰而在近海區則剛成熟生油不生氣,上石炭—下二疊統Barakar組(相當于Kommugudem組)含煤頁巖亦生氣且在第三紀早期已經處于過成熟階段。盆地發育上二疊統—三疊系、白堊系、第三系多套砂巖儲集體且儲集性能良好[18],從上侏羅統—第三系發育若干區域性及層內泥頁巖蓋層,由斷層控制發育的眾多地壘及其他相關圈閉是油氣的聚集區,成藏要素匹配性好[12,19-20]。同時，盆地深水區2002年發現的巨型DHIRUBHAI天然氣田使得最近勘探側重于生氣區,生氣區的分布受到地熱場的控制。在西戈達瓦里次盆和克里希納次盆，地塹和斷塊較發育,二疊—三疊紀成藏組合最具有潛力。分布在海上區域的RAVVA次盆是盆地目前最重要的油氣分布區,受地熱場的控制,在靠近海岸線附近的低熱流值區發育大型油田,以RAVVA油田為代表,另有一些小型油田;在靠近深水一側高熱流值區發育以DHIRUBHAI代表的巨型天然氣田,另有若干富氣為主的遠景圈閉。近年發現，KG-OS/6深水區塊具有較好的勘探潛力,在遠景圈閉中發現潛在天然氣儲量達849.5億m3。N區域潛在儲量與邊際儲量總和約215.2億m3，區內亦是靠近淺水一側產氣、靠近深水一側富氣,另有諸多富氣的前景圈閉。盆地西南部勘探不足,侏羅紀、白堊紀構造和地層成藏組合及附近的地壘均為遠景區。

5　結　論

1)“源熱共控”的印度東部大陸邊緣克里希納—戈達瓦里盆地油氣分布呈現“內油外氣”的特點：靠近海岸線附近的低熱流值區發育大型油田,以RAVVA油田為代表,另有一些小型油田;在靠近深水一側高熱流值區發育以DHIRUBHAI為代表的巨型天然氣田,另有若干富氣遠景圈閉。

2)盆地油氣分布主控因素是主力烴源巖的熱演化受控于地熱場,二者相匹配共同控制盆地油氣分布。Vadaparru組生氣源巖僅在深水區成熟且生氣,Raghavapuram頁巖在深水區達生氣高峰而在近海區則剛成熟生油不生氣,上石炭—下二疊統Barakar組(相當于Kommugudem組)含煤頁巖亦生氣且在第三紀早期已經處于過成熟階段。盆地從二疊紀以來發育多套儲蓋組合,斷層控制發育的眾多地壘是油氣運移聚集的主要場所。盆地深水區發育若干大型前景圈閉,受到烴源巖和地熱場控制，未來在深水區發現巨型天然氣田的前景廣闊。

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(編輯雷雁林)

Distribution of hydrocarbon fields in Krishna-Godavari Basin, East India margin

FENG Yang-wei1,2, QU Hong-jun1, ZHANG Jin-ai3, ZHENG Yan-rong4，MA Xiao-ling5

(1.Xi′an Center of Geological Survey, China Geological Survey, Xi′an 710054, China; 2.State Key Laboratory of Continental Dynamics/Department of Geology， Northwest University, Xi′an 710069, China; 3.Geological Survey Center of Shaanxi Province, Xi′an 710068, China; 4.The Fifth Defachment of Eold Force, Chinese People′s Armed Police Force, Xi′an 710100, China; 5.The Second Oil Production Crew of Daqing Oifield Co.Ltd., Daqing 163000, China)

Based on the hydrocarbon geological conditions, current exploration situation and latest database of fields, applying multidisciplinary analysis of hydrocarbon geology, hydrocarbon distribution regularation and its main controlling factors for hydrocarbon accumulation of Krishna-Godavari Basin in East India margin is analysed, the favorable exploration direction is forecasted. The results show that the hydrocarbon distribution characteristic is “inside-oil and outside-gas” for the control of “coupling of source and geothermal field”.The giant oil fields such as RAVVA are inclined to be discovered with troops in area of onshore shallow water with low heat flow value, there are also some other middle and small-sized fields. Meanwhile, the giant gas fields such as DHIRUBHAI usually distribute with troops in offshore deepwater area with high heat flow value, there also lies some gas-rich prospect. The main control factors of hydrocarbon distribution is that the thermal evolution of main source rocks is controlled by terrestrial heat field distribution, and basinal hydrocarbon distribution is co-controlled by coordination of source rocks and geothermal field.

East India margin; coupling of source and geotherm control; Krishna-Godavari Basin; distribution regularation; main controlling factors

2014-08-27

中國地質調查局油氣基礎地質調查基金資助項目(121201011000150012-05);國家科技重大專項基金資助項目(2016ZX05026-007)

馮楊偉,男,陜西渭南人,博士,從事沉積學與油氣勘探研究。

TE122.1

A

10.16152/j.cnki.xdxbzr.2016-03-019