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国外被动陆缘深水油气勘探进展及启示

来源:摘自《天然气地球科学》第 21 卷 第 2 期 日期:2011-04-21 浏览量:
瞿  辉 ,郑  民 ,李建忠 ,梁英波
 
(中国石油勘探开发研究院 ,北京 10008 3)
 
 
摘 要 :全球被动陆缘深水区具有优越的石油地质条件 ,蕴藏着巨大的油气资源 。目前 ,全球约有 6 0多个国家在深水区开展油气勘探 ,已探明石油可采储量约 300 ×1 0 t 。巴西近海、美国墨西哥湾 、西非近海 、亚太地区大陆边缘等 4 大被动陆缘富油气深水区正逐渐成为全球油气勘探的新热点 ,也是近几年大型油气田发现的重要领域 。20 00 —2007 年全球被动陆缘深水区 ( > 300 m) 共发现 3 3个大型油气田 ,占全球同期发现的大型油气田的 4 2 %。在分析近年墨西哥湾深水区 、巴西大坎普斯盆地、西非近海和澳大利亚西北大陆架的油气重大发现和探讨其含油气系统特征的基础上 ,对比了国内外被动陆缘深水油气地质特征 ,并讨论分析了国外被动陆缘深水勘探领域的大型油气田发现对我国南海油气勘探的启示意义及下一步勘探对策 。未来几年 ,我国应将南海深水区油气勘探开发上升到国家战略的高度 ,加强勘探投入 ,开展重 、磁 、电 、震联合采集与处理技术研究 ,建立适应
南海地区特点的深水大型油气盆地勘查及综合评价技术系统 ,为深水油气勘探开发的全面展开提供技术支撑 ,并进一步加强深水区勘探目标评价与优选研究 。
关键词 :被动陆缘 ;深水 ; 油气勘探 ;大型油气田 ;重大发现
中图分类号 : TE131 文献标识码 : A 文章编号 :16 7221926 (201 0 02201 93208)
 
 
0  引言
 
被动大陆边缘深水油气区主要分布在环大西洋广阔地区 ,是在大陆分裂 、新洋张开过程中发育起来的 ,其演化过程经历了前裂谷期 、裂谷期 、过渡期和坳陷期 4 个阶段 ,前身是联合古陆内部的裂谷边缘 ,随着大陆裂开在原洋两侧形成 窄陡的新生大 陆边缘。被动陆缘深水油气区特殊的构造演化历程造就了优越的石油地质条件 ,巴西近海 、美国墨西哥湾 、西非近海 、亚太地区大陆边缘是全球 4 大被动陆缘富油气深水区 ,并成为全球深水油气勘探领域的热点。目前 ,全球约有 6 0 多个国家在深水区开展油气勘探 ,已探明石油可采储量约 300 ×10 t 。估计未来油气总储量的 40 % 将来自深水区 ,且主要来自被动陆缘深水区。2000 —2007 年全球被动陆缘深水区
( > 300 m 共发现 33 个大型油气田) ,其中油田 18 个 ,气田 15 个 ,占全球同期发现的大型油气田的 42 %。
我国南海海域及周缘作为 4 大被动陆缘富油气深水区之一的亚太地区的组成部分 ,近年来在深水区也不断有新的油气田发现 ,其油气地质特征与油气资源量应该引起足够的重视。本文旨在通过近年来在全球被动陆缘深水区油气领域的油气大发现的勘探实践 ,对比分析我国南海海域深水区油气地质概况 ,以期对我国被动陆缘深水领域的油气勘探起到启示意义。
1  被动陆缘深水油气勘探现状
被动陆缘深水区已经成为全球发现大型油气田最重要的领域 ,油气资源主要分布在巴西近海 、美国墨西哥湾、西非近海 、亚太地区大陆边缘等 4 大富油气深水区。其中 ,巴西近海 、美国墨西哥湾和西非近海是世界深水油气勘探和开发的热点 ,已经发现了20 多个大型油气田 (表 1) ,被称为深水油气勘探的“金三角” 。当前深水富油气盆地大多位于被动大陆边缘的陆坡区 ,该区域具有优越的石油地质条件 : ①在裂谷和过渡层序中发育优质烃源岩 ,特别是裂谷期形成的湖相烃源岩具有有机质丰度高和分布广的特点 ,是被动大陆边缘的主力烃源岩 ; ②陆坡区由于海平面升降 ,往往发育深海扇和浊流沉积 ,高孔浊积岩为油气提供了良好的储层 ; ③古近系和新近系
厚层泥岩及盐岩为油气成藏提供了极好的封盖条件 ;
④整个裂谷和过渡阶段形成了多种封闭条件好的圈闭 ,如与盐岩层有关的构造圈闭、浊积砂岩岩性体 。自 20 世纪 7 0 年代开始深水勘探以来 ,全球性深水勘探和油田建设的投资高速膨胀 ,1995 年为 35亿美元 ,19 99 年达 12 0 亿美元 , 2004 年更高达 22 0亿美元 ,油气勘探逐渐走向深水 ,钻井水深也因此逐渐增大。目前 ,巴西坎普斯盆地和墨西哥湾深水纪录均超过了 3 0 00 m ,例如墨西哥湾的 Tride nt 油田 ,最大钻井水深 达 3 272 m 。深水区油气的大发现除了它们本身蕴藏着巨大的油气资源外 ,主要得益于地震和钻井技术的进步以及地质认识的提高 。
3D 和 4 D 海洋地震勘 探等技术使地质学家能够更好地识别水下地层目标 ,深水和超深水钻井船的研制使目标油气藏得以发现 。
2  被动陆缘深水区油气勘探“金三角”勘探实践
 
巴西近海 、墨西哥湾深水区和西非海域一直以来都是世界深水油气勘探和开发的热点 ,也是油气储量重要的增长点。200 0 —2 007 年间 ,大西洋两岸被动陆缘深水油气区勘探成绩斐然 ,巴西大坎普斯盆地深水区发现大型油气田 10 个 ,探明油气储量达68 . 2 5 ×10 t ; 西非近海深 水区发现大型 油气田 7 个 ,探明油气 当量达 12 . 5 6 ×1 0 t ; 美 国墨西哥 湾89 %的油气集中在深水区 ,200 0 年以来 , 深水区发 现大型油田 6 个。亚太地区澳大利亚西北大陆架被动陆缘深水区平均钻井水深达到 630 m ,同期发现 9 个大型气田。
 
2 . 1  巴西近海大坎普斯盆地
 
巴西大坎普斯盆地深水区已经成为全球近年来大发现的一个 热点和亮点 。2 000 —200 7 年发 现了10 个大型 油气 田 (表 1 ) 。目前 , 探明 油气 储量 达 68 . 25 ×10 t 。
 
大坎普斯盆地包括坎普斯盆地 、桑托斯盆地和埃斯皮里图桑托盆地等 3 个盆地 ,由于盆地相邻 ,且地质特征相似 ,统称为大坎普斯盆地。大坎普斯盆地属于典型的大西洋型被动大陆边缘盆地 ,沉积了非海相 、海陆过渡相和海相 3 套巨厚层序 。目前是南美东部主要的油气储量区和生产区 (图 1) ,油气探明储量主要来源于坎普斯盆地和桑托斯盆地  坎普斯盆地累计油气产量最大 ,而桑托斯盆地待开 发储量最多 。
 
 
大坎普斯盆地生储盖层匹配完美 ,其主力烃源岩为下白垩统黑色湖相页岩 ,有机碳含量高达 5 %~ 6 % ,厚达数百米 ,分布范围广 ,是罕见的优质生油岩为大坎普斯盆地提供了绝大部分油源。主力产层的岩性为浊积砂岩 ,并被致密盐岩层分隔为盐上和盐下 2 套储集体系。盐岩层和古近系厚层的海相页岩为油气藏提供了良好的封盖条件。其中 ,桑托斯盆地烃源岩为下白垩统阿普特阶下部瓜拉提巴组泥岩与阿尔布阶伊坦加组泥岩 ,储层为下白垩统阿普特阶上部瓜拉提巴组碳酸盐岩 ,阿尔布阶瓜鲁加组鲕状 —球状灰岩 ,伊坦加组下部的部分浊积砂岩 ,以及三冬阶潜在的砂岩储层 ;盖层为泥岩夹层和蒸发盐岩。坎普斯
盆地烃源岩为下白垩统纽康姆阶拉格菲组湖相黑色页岩 ;储层为上白垩统 —中始新统 —上渐新统的厚层海相浊积砂岩 ,盐下储层及古近系地层圈闭是重要的勘探目标 ;盖层为泥岩夹层和蒸发盐岩。其圈闭类型以盐构造圈闭和岩性地层圈闭为主 。
优越的石油地质条件是油气成藏的前提 ,而成藏事件的完美匹配与生 、运 、聚系统的有机构成是后期油气大面积成藏的关键 。大坎普斯盆地位于水深 0~3 00 0 m 的圣保罗地台之上 ,且整体处在断裂转
换带上 ,断层发育且未切穿上覆盖层 ,同时该区发育4 个大的不整合面 ,与转换断裂一起为油气提供了良好的输导条件 (图 2 ,图 3) ,下部烃源岩中的油气通过断层和不整合面经垂向和侧向运移聚集在油气圈闭中 (图 3) 。
2 . 2 墨西哥湾深水油气区
 
墨西哥湾盆地是世界第 3 大深水含油气盆地 ,总面积约 130 ×10 km ,其 89 %的油气集中在深水区 。
近年来该地区油气勘探活动非常活跃 ,200 0 —2 007
年发现了 6 个大型油田 (表 1 ,图 4) 。
三叠纪 ,北美和南美板块裂开形成墨西哥湾被动陆缘盆 地 。盆 地以 中新 生代 沉积为 主 , 最厚 达20 00 0 m以上 。其在中 侏罗世是 一个半封 闭的海盆 ,发育了厚度达 5 00~60 0 m 的含盐沉积 ,形成了
一系列与盐有关的圈闭 。致密的盐岩层又将储集层系分为盐上和盐下 2 个成藏组合 (图 5) 。
墨西哥湾盆地上侏罗统到更新统普遍发育优质海相泥质烃源岩 。盆地内的白垩 系、始新统 、渐新统、中新统 、上新统和更新统均有油气发现 ,主要储层为三角洲相砂岩 ,同时还发育生物礁等碳酸盐岩储层 。
另一个特征是该区中生界盐岩在新生代坳陷期 发育阶段 ,沿着由岸向海南北向的逆冲断裂上刺到 新生代地层 ,形成独立的小盐盆或盐盖 ,有利于封堵
2 . 3  西非近海
西非近海的深水油气勘探主要集中于尼日尔三角洲盆地 、下刚果盆地 、宽扎盆地等南部区域 ,是西非深水油气的富集区 ,20 00 —2007 年共发现大型油气田 7 个 ,其中大型油田 5 个 ,大型气田 2 个 ,探明储量合计 12 . 56 ×10 t 油当量 (图 7) 。其中 ,尼日尔三角洲是非洲油气最富集的区域 ,近几年深水区的发现开拓了该区域的油气勘探新领域 。7 个油田的平均钻井水深达 1 281 m ,油田主体位于超深水区。
西非近海南部区域沉积地层和巴西大坎普盆地类似 ,同样经历了裂谷前 、裂谷期 、转换期和坳陷期几套沉积层序 ,以中新生界为主 。其中尼日尔三角洲盆地阿哥巴达 —阿卡塔为主含油气系统 ,烃源岩为阿哥巴达组海相页岩 ,储集层为阿卡塔组三角洲砂岩 (图 8 ) ,富集了该盆地主要的油气资源 。除海相页岩外 ,裂谷期湖相页岩也是区域重要的烃源岩 。
 
盖层有蒸发岩和 海相页岩 , 海相页岩是 区域盖层 。圈闭类型包括滚动背斜 、盐构造 、地层圈闭等 。
2 . 4 澳大利亚西北大陆架
 
澳大利亚西北大陆架包括北卡纳尔文 、博纳帕特和布劳斯等 3 个主要含油气盆地 。天然气探明储量 5 . 6 5 ×1 0 m ,占该地区油气储量的 8 2. 7 % ,是了 9 个大型气田
 
 
(图 9 ,图 10 ,表 1),平均钻井水深近几年天然气 勘探的热点 。2 000 —200 7 年共 发现达 6 30 m ,并不断向深水区扩展 。西北大陆架富油气盆地经历了内克拉通 、克拉通内坳陷、裂谷和被动大陆边缘 4 个阶段 。沉积地
层从古生界 —中新生界均有 ,以中、新生界为主 。古生界和中生界均发育烃源岩 ,以河流三角洲相煤系 气源岩为主 ; 储集层以上侏罗统河流 —边缘海相纯 净的砂岩 、粗砂岩为主 ;上覆厚层页岩提供了很好的 封盖条件 。
 
 
 
  国外被动陆缘深水重大发现对我国南海深水勘探的启示
3.1  国外被动陆缘深水重大发现的先决条件通过对国外典型被动陆缘深水油气富集区的分
析,发现该领域油气成藏的3大特征:
(1)被动大陆边缘发育的 4 个阶段在上述地区发育齐全,特征明显,且每个阶段都为后期油气的生成与聚集提供了物质保证,如裂谷期的湖相烃源岩、
过渡期海相烃源岩、坳陷期大型浊积扇体等。
(2)含油气系统的油气成藏事件匹配良好,为油气生成、运移与聚集提供了途径与动力条件。
(3)蒸发相膏盐岩可塑性强,可有效化解后期断裂的破坏作用,同时为油气成藏充当绝佳盖层。
3.2  对我国南海深水油气勘探的启示
我国南海传统疆域面积约 300 ×104km2,界内盆地面积为130 ×104km2,截至 2008 年底,共发现油气田 95 个,含油气构造 122 个,探明石油可采储量7.0 ×108t ,探明天然气可采储量3 100 ×108m3。
以往的油气勘探主要集中在近海大陆架水深小于500 m的陆架浅水海域,一般油气勘探钻井多局限于200 m水深以内的陆架浅水盆地[11],而针对水深大于500 m的陆坡深水区的油气勘探与地质研究工作还很少。近期我国深水油气勘探取得重大进展,2006年,珠江口盆地白云凹陷 LW32121 井获得突破,该井水深1 480 m ,完钻井深3 843 m ,于古近系珠海组下段发现了一个面积 61 km2,幅度 180 m的大型含气构造,测井解释气层 72. 6 m/ 5 层,预测
储量为1 215 ×108m3,是我国海域目前最大的天然气发现。LW32121井的突破,证实我国南海深水海域具有较大的油气资源潜力,增强了我国南海深水油气勘探的信心。
我国南海海域处在欧亚、印 —澳及太平洋 3 大板块相互作用的特殊大地构造位置,区域构造动力学条件相当复杂,对南海成因及其扩张时序的认识目前仍然存在较大分歧。南海北部陆坡深水区成盆演化过程较短,自白垩纪末开始,形成时间较晚,处于准被动大陆边缘盆地位置,其盆地区域构造发展演化史与典型被动大陆边缘盆地并不完全一致,但具有相似的油气成藏地质条件及油气富集规律(表
2)。以南海南部为例,区域由下而上发育 3 套烃源岩:湖相—半深海(局限海)相页岩和泥灰岩、海陆过渡相泥页岩、浅海相泥岩;相应由下而上发育的储集层为:下部组合的前古近系储集层、中部组合的中新统碎屑岩储集层、上部组合的中 —上中新统碳酸盐岩储集层。
  南海北部地区在裂谷期与裂谷期后发育了丰富的烃源岩,裂谷期:始新统、渐新统湖相源岩,以生油为主;裂谷期后:渐新统海陆过渡相煤系源岩,中新统海相源岩,均以生气为主。
4  结论
 
我国南海深水区与国外被动陆缘具有相似的地质条件,资源潜力很大。未来几年,应加强勘探投入,开展重、磁、电、震联合采集与处理技术研究,建立适应南海地域特点的深水大型油气盆地勘查及综
 
合评价技术系统,为深水油气勘探开发的全面展开提供技术支撑,进一步加强深水区勘探目标评价与优选研究。
我国南海被动陆缘深水勘探应借鉴国外典型被动陆缘深水勘探的成功经验,集中精力确定优质烃源岩、优质储层、优质封盖条件,并探索我国较之于国外典型被动陆缘更优越的特殊石油地质条件。