中馬格達雷納盆地地質(zhì)特征與油氣勘探有利區(qū)預(yù)測

盧小新，劉厚武

(1.中化石油勘探開發(fā)有限公司，北京 100031；2.中國石油長城鉆探工程公司)

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中馬格達雷納盆地地質(zhì)特征與油氣勘探有利區(qū)預(yù)測

盧小新1，劉厚武2

(1.中化石油勘探開發(fā)有限公司，北京 100031；2.中國石油長城鉆探工程公司)

基于廣泛收集的數(shù)據(jù)資料，運用石油地質(zhì)學(xué)的理論與方法，對中馬格達雷納盆地油氣地質(zhì)特征、油氣富集規(guī)律進行分析，結(jié)果表明，晚白堊世La Lula組海相灰?guī)r和泥頁巖為主力烴源巖，新生界陸相砂巖為主要儲集層，油氣成藏組合為下生上儲式，發(fā)育構(gòu)造圈閉及復(fù)合圈閉；盆地油氣主要富集于區(qū)域性古隆起、斷裂和不整合上下的始新統(tǒng)-漸新統(tǒng)Chorros-Chuspas群砂巖中，斷裂對油氣藏的形成與分布起著重要的控制作用；盆地南部和東部邊緣的逆沖褶皺帶、中部隆起斷裂帶具有良好的勘探前景，同時西部斜坡的地層、巖性尖滅圈閉也具有較大勘探潛力。

中馬格達雷納盆地；油氣地質(zhì)；油氣分布；富集規(guī)律；有利區(qū)

南美洲哥倫比亞油氣資源豐富，為南美第4大油氣生產(chǎn)國[1]。中馬格達雷納盆地位于哥倫比亞西北部中科迪勒拉山與東科迪勒拉山之間(圖1)，為一近南北走向狹長的新生代沉積盆地，長約550 km，最寬處約100 km，總面積約3.9×104km2。馬格達雷納河自南向北流經(jīng)整個盆地。

中馬格達雷納盆地地層厚度不對稱，總體上東厚西薄，西部邊緣地層厚度為0～3 000 m，東部區(qū)域東科迪勒拉山下則超過12 000 m。該盆地是哥倫比亞僅次于雅諾斯盆地的第二重要的產(chǎn)油氣盆地，截至2015年12月，盆地內(nèi)發(fā)現(xiàn)油氣田102個，石油(含凝析油)儲量(本文的儲量均指探明和控制儲量之和)520×106m3，天然氣儲量115×109m3，油氣儲量合計627×106m3(油當(dāng)量)[2]。

1　盆地基礎(chǔ)地質(zhì)特征

1.1盆地構(gòu)造特征

中馬格達雷納盆地發(fā)育于南美洲西北部安第斯俯沖帶上，是太平洋板塊向東俯沖至南美板塊之下的產(chǎn)物，為一個半地塹型山間盆地，盆地內(nèi)部主構(gòu)造線走向近于南北[3]。

依據(jù)地震剖面及地層發(fā)育情況，盆地內(nèi)劃分出的構(gòu)造單元主要包括西北斜坡、西南斜坡、中央隆起、東部逆沖帶。西北斜坡地層總體表現(xiàn)為向東南傾斜，地層發(fā)育較完整。西南斜坡白堊系地層遭受剝蝕，在白堊紀～古近紀發(fā)生沉積間斷。中央隆起位于盆地中部區(qū)域，由于受到東西兩個方向的逆沖擠壓作用，地層、斷層傾向相反，形成構(gòu)造會聚區(qū)[4]。

圖1　中馬格達雷納盆地位置及構(gòu)造格架

東部逆沖帶位于盆地東部東科迪勒拉山西側(cè)，發(fā)育大型的逆沖斷層，部分斷裂滑脫形成雙重構(gòu)造和沖起構(gòu)造(圖2)。

1.2盆地構(gòu)造-沉積演化特征

白堊紀末至新近紀，太平洋板塊向南美大陸俯沖，科迪勒拉山迅速隆升，在南美西北部哥倫比亞境內(nèi)分為3個分支，即西科迪勒拉山、中科迪勒拉山和東科迪勒拉山。在這些山脈之間分布著北北東向的山間盆地，其中中馬格達雷納盆地、上馬格達雷納盆地位于中、東科迪勒拉山之間。其構(gòu)造-沉積演化史可劃分為弧后裂谷、裂后被動陸緣(熱沉降)和新生代前陸盆地3個發(fā)育階段(圖3)，對應(yīng)著3套不同的地層單元(圖4)。

圖2　中馬格達雷納盆地區(qū)域構(gòu)造特征剖面(剖面位置示于圖1)

圖3　中馬格達雷納盆地及鄰區(qū)構(gòu)造演化示意圖[5]

1.2.1 弧后裂谷發(fā)育階段

三疊紀-早白堊世，伴隨著古大陸的解體形成同生裂谷盆地。三疊紀裂谷初期，中-東科迪勒拉地區(qū)發(fā)育規(guī)模較小的正斷層，沉積以沖積扇相為主的砂礫巖[6]。侏羅紀，裂谷內(nèi)主要充填河流沉積，物源來自東部的圭亞那地盾，沉積被盆地內(nèi)的古隆起所分隔，區(qū)域沉積中心位于現(xiàn)今波哥大附近。該時期地層稱為Giron群，由礫巖、長石砂巖和粉砂巖以及火山巖組成，與上覆Tambor組呈不整合接觸。

早白堊世，伴隨著裂谷的進一步擴大，海水逐漸侵入，沉積環(huán)境從陸相過渡到海相。自下而上依次沉積了河流相Tambor組砂巖，淺海陸架Rosa Blanca組灰?guī)r、Paja組頁巖。

圖4　中馬格達雷納盆地綜合地層柱狀圖[9]

1.2.2 裂后被動大陸邊緣階段

早白堊世末，伸展作用弱化停止，盆地進入被動大陸邊緣演化階段，一直持續(xù)到白堊紀結(jié)束。區(qū)域上，海侵范圍擴大，整個中馬格達雷納盆地處于水深不斷增加的淺海壞境，沉積了以泥巖、泥灰?guī)r為主的Tablazo組、Simiti組和La Luna組。其中，La Luna組為賽諾曼-土倫期最大海泛期沉積。該套地層的巖性在區(qū)域上具有較為明顯的呈北東向條帶性特征。在中馬格達雷納盆地含碳酸鹽巖成分多，在東部的古科迪勒拉盆地和現(xiàn)今的雅諾斯盆地大部地區(qū)為泥頁巖，雅諾斯盆地東部邊緣則相變?yōu)闉I淺海砂巖[7]。

1.2.3 前陸盆地階段

中馬格達雷納盆地在白堊紀末、古近紀初進入前陸盆地演化階段。該階段又分為早期前陸和晚期前陸兩個過程，分別主要對應(yīng)中科迪勒拉山和東科迪勒拉山的兩期造山隆升。

古新世-始新世，隨著中科迪勒拉山的進一步隆升變形，區(qū)域上形成了一個包含中馬格達雷納盆地、東科迪勒拉盆地(古)和雅諾斯盆地的前陸盆地。在中馬格達雷納盆地內(nèi)沉積了Lisama組和La Paz組，二者之間發(fā)育了一個區(qū)域不整合。晚始新世-漸新世，造山前緣逐漸向東推進，導(dǎo)致盆地中生代發(fā)育的伸展地塹發(fā)生反轉(zhuǎn)，區(qū)域上整體的前陸盆地發(fā)生破裂被分割為幾個部分，沉積了Esmeraldas組、Mugrosa組和Colorado組。盆地西部以沖積扇沉積環(huán)境為主，沉積物顆粒較粗；盆地東部主要為河流沉積，顆粒偏細。

中新世，東科迪勒拉山快速隆升，導(dǎo)致東科迪勒拉盆地整體抬升而沉積終止，區(qū)域上形成了現(xiàn)今的隆起和盆地分布格局。中馬格達雷納盆地位于兩山之間，轉(zhuǎn)入山間前陸盆地發(fā)育階段。南美北部的加勒比板塊相對南美板塊斜向俯沖，使北部的逆沖斷層兼具走滑性質(zhì)[8]。盆地內(nèi)河流和火山碎屑沉積物Real群發(fā)育，不整合覆蓋于強烈逆沖褶皺的白堊系-漸新統(tǒng)地層之上。

2　油氣地質(zhì)特征

2.1烴源巖

南美西緣在古生代和中生代白堊紀發(fā)生了兩次重要的海侵，其中第二次海侵自北往南，在北部地區(qū)其范圍、規(guī)模遠超第一次海侵[9-10]。晚白堊世達到最大海侵，形成了高品質(zhì)的泥頁巖、泥灰?guī)r。盆地主力烴源巖為上白堊統(tǒng)土倫-三冬階La Luna組海相瀝青灰?guī)r和泥巖，顏色以灰-深灰-棕色-黑色為主，沉積環(huán)境為海侵期陸架海[11]。據(jù)已發(fā)現(xiàn)油氣田統(tǒng)計，盆地95%以上的油氣儲量源自該套烴源巖，現(xiàn)今主要分布在盆地東部和北部，在西南部由于后期隆升強烈而遭受剝蝕。干酪根類型以Ⅱ型為主，少量為Ⅰ型。TOC含量整體上2%～4%，生烴潛能S1+S2為29.39 mg/g。盆地大部分區(qū)域R0達到或超過0.6%，平均0.9%，東部局部深埋區(qū)可達高成熟-過成熟。成熟度總體上西北低東南高，以生油為主。盆地模擬顯示，位于沉積中心的古科迪勒拉盆地(今東科迪勒拉山)的烴源巖最先排烴(坎潘～馬斯特里赫特期)，其次為中馬格達雷納盆地東部(古新世～始新世)，這些區(qū)域的排烴強度也是非常大的；而盆地北部和西部La Luna組未成熟或遭受剝蝕，基本未發(fā)生排烴。古科迪勒拉盆地中新世開始構(gòu)造隆升形成東科迪勒拉山，導(dǎo)致烴源巖在25～20 Ma生排烴突然停止[12]。

2.2儲集層

據(jù)已發(fā)現(xiàn)油氣田統(tǒng)計，中馬格達雷納盆地油氣產(chǎn)層眾多，從白堊系到新近系均有發(fā)育，最主要的儲集層是古近系的Chorro群和Chuspas群河流相砂巖，次要儲集層為白堊系和古新統(tǒng)Lisama組(圖5)。其中，始新統(tǒng)Chorro群包含La Paz組和Esmeralds組地層；漸新統(tǒng)-中新統(tǒng)Chuspas群包含Mugrosa組和Colorado組地層。

圖5　中馬格達雷納盆地已發(fā)現(xiàn)油氣儲量的層系分布

2.3蓋層和圈閉

2.3.1 蓋層

中馬格達雷納盆地主要儲集層Chorro群和Chuspas群砂巖的蓋層為層內(nèi)泥頁巖，沉積于泛濫平原、河漫灘環(huán)境，為局部-半?yún)^(qū)域蓋層。

白堊系海侵期沉積的厚層Simiti組和Paja組海相頁巖為盆地的區(qū)域性蓋層，分別對Tablazo組和Rosablanca組的油氣起直接封蓋作用。

2.3.2 圈閉

中馬格達雷納盆地多期的構(gòu)造運動控制了盆地內(nèi)構(gòu)造圈閉的形成、調(diào)整和破壞，構(gòu)造圈閉包括背斜、斷背斜和斷塊圈閉。同時，新生代的淺海、湖泊、河流沉積環(huán)境為地層及巖性圈閉的發(fā)育提供了有利條件。據(jù)已發(fā)現(xiàn)油氣田分析，中馬格達雷納盆地圈閉類型主要概括為以下幾類：①斷背斜圈閉；②正斷層相關(guān)斷塊圈閉，主要分布在盆地西部斜坡；③逆沖背斜圈閉，在盆地中部隆起帶和東部逆沖褶皺帶廣泛發(fā)育；④地層超覆圈閉；⑤巖性尖滅圈閉；⑥不整合遮擋圈閉；⑦灰?guī)r裂縫圈閉。

3　油氣富集規(guī)律

La Luna組成熟烴源巖現(xiàn)今主要分布在中馬格達雷納盆地的中東部地區(qū)，因此中馬格達雷納盆地的油氣主要分布于盆地的中部和東部地區(qū)。而在盆地的北部和西部大部分地區(qū)，總體上由于烴源巖埋藏較淺或剝蝕，烴源條件較差，主要靠盆地東部的成熟源巖側(cè)向運移供烴，因此在這些地區(qū)找到的油氣藏相對較少。

整體上，中馬格達雷納盆地油氣成藏組合以新生界砂巖成藏組合為主，白堊系灰?guī)r成藏組合發(fā)現(xiàn)油氣藏數(shù)量和儲量規(guī)模均較小。新生界成藏組合主要又以構(gòu)造(早期拉張、后期擠壓)、地層-構(gòu)造、構(gòu)造-不整合為主；白堊系成藏組合以構(gòu)造為主，圈閉為背斜、斷背斜。由此可見，盆地內(nèi)的油氣主要聚集于構(gòu)造相關(guān)的成藏組合。

白堊系油氣成藏組合以自生自儲、運移距離短為特征，主要是在背斜上形成的構(gòu)造裂縫性灰?guī)r油氣藏。目前已發(fā)現(xiàn)該組合油氣藏主要分布在盆地北部區(qū)域，儲量規(guī)模一般較小，多為幾百萬桶油當(dāng)量，這與盆地碳酸鹽巖含泥質(zhì)較多而導(dǎo)致儲層物性較差有關(guān)。在盆地西南部，由于白堊系地層多遭受剝蝕而無該成藏組合油氣發(fā)現(xiàn)。

新生界油氣成藏組合以下生上儲為特征，盆地內(nèi)廣泛發(fā)育的早期裂谷期正斷層、后期反轉(zhuǎn)逆斷層和逆沖斷層是油氣垂向運移的主要通道，對油氣藏的形成與分布有著重要作用。盆地內(nèi)已發(fā)現(xiàn)多數(shù)油氣藏位于斷裂上下及其附近，在平面和垂向上均呈現(xiàn)出油氣藏沿斷裂成串狀分布的特征。斷裂輸導(dǎo)系統(tǒng)還可以與不整合面、連通砂體構(gòu)成復(fù)合輸導(dǎo)體系，使得油氣除了垂向運移外，還可進行較長距離的側(cè)向運移。盆地西南斜坡缺乏成熟烴源巖，該區(qū)域油氣藏主要就是盆地東部生烴灶生成的油氣沿著斷裂和不整合、連通砂體經(jīng)垂向和側(cè)向運移而形成的。

長期繼承性發(fā)育的區(qū)域性古隆起是油氣的主要富集區(qū)。古隆起是盆地內(nèi)部最重要的油氣聚集單元，油氣關(guān)鍵成藏期的古隆起及其后期的發(fā)展演化影響著盆地的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，制約著油氣的聚集與分布[13]。中馬格達雷納盆地中部地區(qū)發(fā)育凹陷內(nèi)古隆起-中央隆起區(qū)，隆起周圍發(fā)育有效烴源灶，具有多向供烴特征，是油氣運移的優(yōu)勢方向。同時，古隆起上容易形成規(guī)模較大的構(gòu)造相關(guān)圈閉，如果有充足的油氣充注，則往往聚集形成大中型油氣田。如Cachira古隆起，已發(fā)現(xiàn)最大的兩個油田L(fēng)a Cira、Casabe油田均位于該古隆起上。

4　勘探潛力及有利區(qū)預(yù)測

(1)勘探程度較低的南部和東部邊緣的逆沖斷裂帶，處于有利的烴源巖生排烴區(qū)域。該區(qū)域構(gòu)造發(fā)育，容易形成構(gòu)造面積大、幅度大的推覆背斜、斷背斜和斷塊等構(gòu)造圈閉。主斷裂一般傾角小，斷面在層間滑脫，與深部白堊系烴源巖溝通，有利于油氣的運聚。這些地區(qū)目前已發(fā)現(xiàn)的油氣田主要位于逆沖斷裂的上盤。除了逆沖斷裂上盤，下一步對逆沖斷裂下盤的潛力也需要引起足夠的重視。據(jù)國內(nèi)油氣勘探經(jīng)驗，逆沖斷裂下盤如果封堵條件良好，也可以形成大型油氣田，如塔里木盆地庫車凹陷克拉2氣田和東海盆地西湖凹陷春曉油氣田，均位于逆沖斷裂帶的下盤[14-15]。

(2)盆地內(nèi)白堊紀-古近紀、中新世發(fā)育的兩個大型不整合，作為油氣側(cè)向運移的有利通道，如果有構(gòu)造因素的疊加，可形成構(gòu)造-不整合復(fù)合型圈閉。盆地內(nèi)Fortuna油田的Silfide油藏就是一個地層被不整合面削切而形成的構(gòu)造-不整合遮擋油藏[16]。在盆地西部斜坡和中央隆起的不整合面上下，此類圈閉仍有進一步發(fā)現(xiàn)油氣的潛力。

(3)盆地過去的油氣勘探多以構(gòu)造型圈閉勘探為主，該盆地在古近紀發(fā)育沖積扇-河流-湖泊沉積體系，具備形成地層、巖性圈閉的條件。已發(fā)現(xiàn)的Lisama油田就是一個古近系Colorado組、Mugrosa組河道砂體巖性圈閉油氣藏。推測在盆地西部的斜坡帶，存在類似的河道砂體、巖性尖滅以及地層超覆圈閉，是下一步勘探的目標(biāo)之一。

將不同層系已發(fā)現(xiàn)油氣藏、地層分布、斷裂分布在平面圖上疊加分析，并結(jié)合烴源巖、儲集層和蓋層分布特征，預(yù)測中馬格達雷納盆地不同層系的油氣勘探有利區(qū)(圖6)。從圖中可以看出，白堊系油氣藏及有利區(qū)分布于盆地中北部；古新統(tǒng)Lisama組油氣藏和有利區(qū)分布在盆地中部中央隆起區(qū)的兩側(cè)；始新統(tǒng)-漸新統(tǒng)Chorros-Chuspas群油氣藏和有利區(qū)范圍廣泛，但其在盆地中部和西南部的分布更為集中。

圖6　盆地不同層系已發(fā)現(xiàn)油氣分布及有利區(qū)預(yù)測

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編輯：李金華

1673-8217(2016)05-0022-05

2016-05-20

盧小新，工程師，1982年生,2011年碩士畢業(yè)于中國石油大學(xué)(北京)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，目前主要從事國外油氣勘探、石油地質(zhì)綜合研究工作。

中化集團“全球重點區(qū)域油氣評價與優(yōu)選”項目(042010009k)。

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