许 凡 康永尚 李水静 岳来群 姚永坚

摘要:对中苏门答腊盆地的构造沉积演化特征、生储盖组合特征、圈闭与油气富集特点进行研究,将其油气成藏组合划分为深部、下部、中部和上部成藏组合。深部成藏组合以新生古储式潜山油气藏为主;下部、中部、上部成藏组合都以自生自储式油气藏为主。同时结合成藏组合的特点对整个盆地进行系统认识,预测出未来有勘探潜力的目标区域。

关键词:中苏门答腊盆地;弧后盆地;成藏组合;勘探潜力

中图分类号:TE121;TE122.3文献标识码:A

引 言

中苏门答腊盆地位于苏门答腊岛中部,是印度洋板块向东南亚板块俯冲形成的弧后裂谷盆地。盆地面积约为129 854 km²,75%的面积分布于陆上,其滨海部分一直延伸至马六甲海峡。中苏门答腊盆地以阿萨汉隆起与北苏门答腊盆地相隔,与南苏门答腊盆地的边界为蒂加普鲁山,东部边界为马来西亚地盾,西部与巴里桑山脉火山弧相邻(图1)。盆

地沉积厚度由中部向四周减薄[1-4],中部地层厚度变化范围为1 500～3 000 m。同时,该盆地形成了以始新统—渐新统湖相棕色页岩为主要烃源岩,以第三系碎屑岩、碳酸盐岩为主要储层的油气体系。

2 构造沉积演化和成藏历史

2.1 构造沉积演化

古生代和中生代早期,巽他陆块与特提斯海连通,直到白垩纪由于海底扩张及板块的相向运动(菲律宾板块向西南方向的马来地块俯冲),导致大规模花岗岩侵入,马来半岛、加里曼丹、苏门答腊等陆块拼接形成年轻克拉通格局。巽他古陆南缘的爪哇、加里曼丹东缘、南海南部发育中生代陆缘沉积。澳大利亚地区以冈瓦纳大陆裂解为主,使澳大利亚大陆周缘形成一系列裂谷盆地。中苏门答腊盆地则为新生代早期印度洋板块向东南亚板块俯冲引起弧后扩张形成的弧后裂谷盆地,其构造沉积演化历史可以划分为前第三纪前裂谷基底形成期、中始新世—渐新世同生裂谷早期、早中新世—中中新世同生裂谷后期及晚中新世—现今盆地挤压期等4个阶段[5]。

2.1.1 前第三纪前裂谷基底形成期

前第三纪形成盆地前裂谷基底,并有3种不同的基底区:基底西部为杂砂岩基底,延伸至中部次盆地及相邻地区;基底东部以石英碎屑岩为主;基底中部是以深海沉积物为主的狭窄区域。基底受到岩浆活动影响,局部见早二叠世—早白垩世花岗岩侵入体。

2.1.2 中始新世—渐新世同生裂谷早期

始新世中期,印度洋板块与东南亚板块碰撞。中始新世—早渐新世,中苏门答腊盆地发生弧后扩张,形成一系列北西—南东向地堑、半地堑和离散断层,并出现区域快速沉降,中部次盆沉降尤为明显,同时发生Pematang群碎屑岩沉积。该阶段,冲积扇、河流沉积和湖相沉积等同生裂谷沉积发育,中部次盆发育高有机碳含量湖相页岩。渐新世时期,盆地地堑系统边缘的构造发生倒转,标志着Pematang群沉积结束。

2.1.3 早中新世—中中新世同生裂谷后期

中新世早期,同生裂谷早期区域性沉降开始趋于平静,盆地演化的裂谷阶段结束,盆地进入拗陷阶段,同时,盆地西南部发生海侵。中中新世,海水覆盖了中苏门答腊盆地,发育大型三角洲沉积体系Sihapas群,沉积岩性为砂岩与页岩互层。晚中新世,海侵结束,进入中苏门答腊盆地的粗粒物质大大减少,沉积环境由海侵旋回过渡为大陆盆地充填旋回,并沉积了大量泥岩和页岩。

2.1.4 晚中新世—现今盆地挤压期

中中新世盆地发生挤压运动,上新世—更新世挤压运动达到高峰。早中新世,澳大利亚板块、印度洋板块向北运动,同时发生斜向俯冲,形成右旋扭曲的断裂系统,并导致中苏门答腊盆地发生挤压,巴里桑山脉开始隆升,在压扭应力背景下形成了高角度的逆断层和北西—南东向的褶皱。晚中新世—上新世进入海退期,沉积了Petani群,沉积物迅速由浅海型变为滨海及之后的沼泽沉积。更新世时期,巴里桑山脉已非常接近现代状态,火山喷发频繁,并发生区域性扭动,出现高角度逆冲断层。

2.2 成藏分析史

中苏门答腊盆地地温梯度较高,约为0.061℃/m,生烃门限较浅,约为1 200 m,上中新统—上新统烃源岩即达到中等成熟,生油窗顶埋深仅为1 067～1 372 m。盆地内发育2个巨大的页岩生油区,分别为Pematang(佩马当)和Bengklis(望加丽)凹陷区。生油凹陷内生成的油气向周围较高位置构造中运移,并在构造隆起区聚集成藏,Minas油田位于邻近凹陷的Minas隆起上,Duri油田位于罗干隆起上[6-9]。分析中苏门答腊盆地构造沉积演化和成藏历史认为,盆地富集油气的有利条件主要有以下几点:盆地内的烃源岩在晚中新世—上新世达到了中等成熟度,此时区域性盖层已形成,生成油气得到较好的保护;盆地大量生烃期为晚中新世,而早期形成的正断层中中新世挤压应力使转变为逆断层或扭动断层,加之受下伏前第三纪基底控制,断层封闭性强,有利于油气的保存;盆地内雁列状北西—南东向构造隆起有利于形成构造圈闭,为油气聚集提供了有利场所。

3 油气成藏分析

3.1 生油层

中苏门答腊盆地的主力烃源岩为下第三系Pematang群棕色页岩组的湖相页岩和Telisa组厚层海相页岩。Pematang群湖相页岩生油潜力大,TOC值为4.0%～7.3%;其中的煤层也可作为很好的烃源岩,TOC值为36.7%～70.0%。Telisa组厚层海相页岩烃源岩性质较好,是Petapahan和Duri油田的烃源岩,但滨岸平原地区的Telisa组上部页岩有机质含量较低。地球化学及显微分析表明,上中新统—上新统的Petani群页岩干酪根类型为Ⅲ型,TOC值为0.4%～2.0%,具有非常大的产生生物气的潜力。

3.2 储层条件

中苏门答腊盆地目前已发现5套储层,分别为基岩储层、下红层组储层、上红层组储层、Sihapas群储层和Petani群储层,储层岩性以河流相和三角洲相砂岩为主,其中,Sihapas群砂岩储层储集物性最好,储层厚度最大,为最有利储层。

(1) 基岩储层。盆地内前第三纪基底裂隙化或风化的花岗岩、石英砂岩均可以作为有效储层,目前发现的油气不足整个盆地油气储量的1%。

(2) 下红层组储层。储层岩性主要为砂岩和粉砂岩,主要为河流相、湖相、冲积扇等陆相沉积。砂岩平均孔隙度为15%,渗透率一般为200×10^-3～400×10^-3μm²。

(3) 上红层组储层。上红层组主要为陆相冲积扇、河流相、湖泊相沉积,河流相沉积砂岩储层储集条件极佳,砂岩平均孔隙度为20%,平均渗透率为800×10^-3μm²。

(4) Sihapas群。Sihapas群主要储层为Menggala组、上Sihapas组和下Sihapas组砂岩,储层沉积环境为浅海和海相三角洲。上Sihapas组储层砂岩孔隙度为10%～40%,渗透率为100×10^-3～5 000×10^-3μm²;下Sihapas组储层砂岩孔隙度平均为25%,渗透率为9×10^-3～2 600×10^-3μm²。另外,Telisa组薄层海绿石砂岩储层也有少量油气储集。目前盆地95%的油气产自于该储层。

(5) Petani群。Petani群沉积于海退过程,自下而上发育砂岩和粉砂岩储层,虽储层厚度较小(小于10 m),分布范围也较局限,目前发现的油气不足整个盆地油气储量的1%。

3.3 盖层

中苏门答腊盆地盖层较发育,主要包括Pematang群、Sihapas群、Telisa组和Petani群:Pematang群内部页岩和煤层可以作为很好的层内盖层;Sihapas群页岩夹层可以作为该群内部局部盖层;海侵达到最大水深时沉积的Telisa组页岩可以作为Sihapas群和Telisa组内储集砂岩区域性盖层;Petani群内部页岩可以作为Sihapas群和Telisa组砂岩储层的区域性盖层。总体上,盆地盖层发育较好,Telisa组和Petani群页岩可形成区域盖层,对盆地油气聚集具有很好的保护作用。 3.4 成藏组合分析

成藏组合是指具有相似圈闭条件、储集条件、盖层条件的1套成藏单元,是油气藏纵向组合关系的反映。根据中苏门答腊盆地构造沉积演化特征和生、储、盖层分布以及圈闭特点,将油气组合划分为深部成藏组合、下部成藏组合、中部成藏组合和上部成藏组合4个油气成藏组合[10-11],其中,深部成藏组合以新生古储式潜山油气藏为主,下部、中部和上部组合均以自生自储式油气藏为主(图2)。

3.4.1 深部成藏组合

深部成藏组合主要位于基底隆起部位,由断层或不整合面与烃源岩沟通形成油气藏,圈闭类型主要为构造圈闭和不整合圈闭,已发现石油地质储量2.49×106t,天然气地质储量0.2×10⁸m³。该成藏组合烃源岩主要为Pematang群棕色页岩组的湖相页岩;储层主要为古近纪基岩,储层岩性主要包括花岗岩、石英(砂)岩、风化硅质粘土岩;该成藏组合盖层为Telisa组页岩,盖层条件较好。

深部成藏组合特征主要有:基岩作为主要储层,储层性质和储集空间发育情况差别大,因此,储层的储集性能成为油气成藏的关键;圈闭类型以裂缝发育的基岩隆起圈闭为主。另外早期形成的正断层将烃源岩与储层连通,也为油气运移和聚集提供了有利条件,有利于油气成藏。

3.4.2 下部成藏组合

下部成藏组合是下红层组和上红层组河流相砂岩储层形成的含油气组合。Pematang群棕色页岩组中的湖相页岩既是该成藏组合的烃源岩,又是该组合的盖层,烃源岩和储层直接接触,形成自生自储型油藏,圈闭以断块、背斜及地层圈闭为主。

3.4.3 中部成藏组合

中部成藏组合是Sihapas群储层形成的含油气组合。该成藏组合储集岩为Menggala组、过渡组、上Sihapas组和下Sihapas组的河流相砂岩及Telisa组海绿石砂岩,页岩夹层可以作为层内盖层,Telisa组厚层海相页岩可以作为有效的区域性盖层,圈闭类型主要为地层圈闭和构造圈闭,成藏组合类型为自生自储型。中部成藏组合是中苏门答腊盆地最主要的含油气组合,该组合储集油气占整个盆地油气储量的95%以上,Minas和Duri油田均位于该成藏组合。

3.4.4 上部成藏组合

上部成藏组合砂岩储层较薄,厚度不足10 m,褐煤夹层和其他有机质作为烃源岩可以生成生物气,页岩夹层作为盖层,圈闭类型主要为构造圈闭,成藏组合类型为自生自储型仅产气的成藏组合。

4 勘探潜力预测

中苏门答腊盆地陆上部分勘探程度已经较高,但未来仍具有一定的勘探潜力;海上区域的东南部勘探程度相对较高,而西北部较低。结合中苏门答腊盆地勘探现状及对油气成藏组合的分析,预测盆地勘探有利区域(图3)。

(1) 巴鲁门凹陷。巴鲁门凹陷、基里凹陷、佩马当凹陷和望加丽凹陷是中苏门答腊盆地的主要生油区,由西向东呈带状分布,根据盆地物源和沉积构造特征及油气方向趋势分析认为,勘探目标区应主要集中于生烃凹陷周围的斜坡地带和隆起区。近期在盆地西北部Madian地堑发现油气,因此,巴鲁门凹陷地区可以作为未来油气勘探重点地区。

(2) 地层圈闭。盆地勘探早、中期一般首先寻找构造圈闭,而开发中后期勘探工作则应以非构造圈闭为重点。中苏门答腊盆地下部组合和中部组合中的地层圈闭目前尚未发现油气,但2组合均具备很好烃源岩、储层和盖层条件,因此,应将该类地层圈闭作为盆地未来勘探的重要目标,进一步加强勘探力度。

(3) 马六甲海峡区的西部构造带。该地区中部成藏组合主要储层为下Sihapas组圈闭,但剩余可采油气资源量不大,而Menggala组和Pematang群构造圈闭、地层圈闭勘探程度均较低,并且具有多套含油层系,因此,应将该区勘探目标向深部Menggala组和Pematang群含油气圈闭转移,尤其是可以将西部高幅挤压背斜中的构造圈闭和地层圈闭。

(4) Petani群。盆地上部成藏组合中的Petani群砂岩分布面积小,储集物性也较差,目前仅发现少量生物气。鉴于该群具备一定的生烃条件和油气保存条件,建议采取地层酸化压裂技术改善储层物性,可能成为未来勘探亮点。

5 结 论

(1) 中苏门答腊盆地的主力烃源岩为下第三系Pematang群湖相页岩,主要储层为Sihapas群砂岩,海侵达到最大水深时沉积的Telisa组页岩可作为区域性盖层。

(2) 中苏门答腊盆地油气成藏组合可划分为深部、下部、中部和上部成藏组合:深部成藏组合以新生古储式潜山油气藏为主,下部、中部、上部成藏组合均以自生自储式油气藏为主,并且中部成藏组合储集油气占整个盆地油气储量的95%以上。

(3) 中苏门答腊盆地生烃凹陷周围的斜坡地带和隆起区可以作为未来勘探重要目标区,重点寻找非构造圈闭,如地层圈闭和复合圈闭。海上区域仍具有非常大的潜力,尤其是目前勘探程度较低的盆地西北部。

参考文献:

[1] Bissada K K,Elrod L W,Darnell L M,et al.Geochemical inversion——a modernapproach to inferring source-rock identity from characteristics of accumulated oil and gas[J].Indonesian Petroleum Association,Jakarta,Indonesia,1992,21(1):184.

[2] Butterworht P J,Wain A S.Lowstands and highstands in the lacustrine brown shale of Central Sumatra:field examples from the Teso Block[J].Indonesian Petroleum Association,Jakarta,Indonesia,1995,24(2):577.

[3] Cameron,N R.The stratigraphy of the Sihapas Formation in the northwest of Central Sumatra Basin[J].Indonesian Petroleum Association,Jakarta,Indonesia,1983,12(1):43-65.

[4] Daly M C,Cooper M A,Wilson I,et al.Cenozoic plate tectonics and basin evolution in Indonesia[J].Elsevier Science,Oxford,United Kingdom,1991,8(1):2-21.

[5] 杨福忠,薛良清.南亚太地区盆地类型及油气分布特征[J].海外勘探,2006,32(5):65-70.

[6] 童晓光,关增淼.世界石油勘探开发图集:亚洲太平洋地区分册[M].北京:石油工业出版社,2001:160-180.

[7] 国外含油气盆地勘探开发丛书编委会.巽他含油气区[M].北京:石油工业出版社,2001:16-19.

[8] 张厚福,方朝亮. 石油地质学[M].北京:石油工业出版社,1999:228-267.

[9] 江怀友,李冶平,钟太贤.世界低渗透油气田开发技术现状与展望[J].特种油气藏,2009,16(4):13-18.

[10] 郗凤云,潘懋,张光亚.马六甲合同区油气运聚规律研究[J].石油勘探与开发,2004,31(3):151-154.

[11] 薛良清,杨福忠,马海珍,等.南苏门答腊盆地中国石油合同区块成藏组合分析[J].石油勘探与开发,2005,32(3):130-134.

编辑 董志刚