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波斯湾盆地烃源岩特征及对油气成藏的控制

信石印 谢楠 张鑫 李运振 朱钇同

信石印, 谢楠, 张鑫, 李运振, 朱钇同. 波斯湾盆地烃源岩特征及对油气成藏的控制[J]. 海洋地质前沿, 2017, 33(5): 45-51. doi: 10.16028/j.1009-2722.2017.05006
引用本文: 信石印, 谢楠, 张鑫, 李运振, 朱钇同. 波斯湾盆地烃源岩特征及对油气成藏的控制[J]. 海洋地质前沿, 2017, 33(5): 45-51. doi: 10.16028/j.1009-2722.2017.05006
XIN Shiyin, XIE Nan, ZHANG Xin, LI Yunzhen, ZHU Yitong. SOURCE ROCKS IN THE PERSIAN GULF BASIN AND THEIR CONTROL OVER OIL AND GAS ACCUMULATION[J]. Marine Geology Frontiers, 2017, 33(5): 45-51. doi: 10.16028/j.1009-2722.2017.05006
Citation: XIN Shiyin, XIE Nan, ZHANG Xin, LI Yunzhen, ZHU Yitong. SOURCE ROCKS IN THE PERSIAN GULF BASIN AND THEIR CONTROL OVER OIL AND GAS ACCUMULATION[J]. Marine Geology Frontiers, 2017, 33(5): 45-51. doi: 10.16028/j.1009-2722.2017.05006

波斯湾盆地烃源岩特征及对油气成藏的控制

doi: 10.16028/j.1009-2722.2017.05006
基金项目: 

“十二五”国家科技重大专项“非洲、中东重点勘探区油气地质评价及关键技术研究” 2011ZX05030

详细信息
    作者简介:

    信石印(1986—),男,工程师,主要从事石油地质研究工作.E-mail:xinshy2@cnooc.com.cn

  • 中图分类号: TE121.2

SOURCE ROCKS IN THE PERSIAN GULF BASIN AND THEIR CONTROL OVER OIL AND GAS ACCUMULATION

图(8)
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-02-06
  • 刊出日期:  2017-05-28

波斯湾盆地烃源岩特征及对油气成藏的控制

doi: 10.16028/j.1009-2722.2017.05006
    基金项目:

    “十二五”国家科技重大专项“非洲、中东重点勘探区油气地质评价及关键技术研究” 2011ZX05030

    作者简介:

    信石印(1986—),男,工程师,主要从事石油地质研究工作.E-mail:xinshy2@cnooc.com.cn

  • 中图分类号: TE121.2

摘要: 波斯湾盆地油气地质条件优越,发育古生界志留系、中生界侏罗系、白垩系3套主力烃源岩,均沉积于海侵时期的陆架内盆地相闭塞环境。志留系烃源岩为Qusaiba段热页岩,具有高GR、高有机质含量的特点,整个中东均有发育,但非连续分布,整体处于高成熟—过成熟阶段。侏罗系烃源岩为中—上侏罗统沥青质灰岩与黑色页岩,有机质丰度高,发育3个烃源灶,目前主要处于生油阶段,局部生气。白垩系烃源岩为Kazhdumi组、Balambo组及Sulaiy组泥岩,有机质丰度高,主要发育于扎格罗斯褶皱带及波斯湾西北部,处于生油阶段。烃源岩对盆地的油气成藏具有显著的控制作用,主力烃源灶的发育范围决定了其对应含油气系统内油气藏的平面分布规律,热演化程度决定了油气藏的类型。

English Abstract

信石印, 谢楠, 张鑫, 李运振, 朱钇同. 波斯湾盆地烃源岩特征及对油气成藏的控制[J]. 海洋地质前沿, 2017, 33(5): 45-51. doi: 10.16028/j.1009-2722.2017.05006
引用本文: 信石印, 谢楠, 张鑫, 李运振, 朱钇同. 波斯湾盆地烃源岩特征及对油气成藏的控制[J]. 海洋地质前沿, 2017, 33(5): 45-51. doi: 10.16028/j.1009-2722.2017.05006
XIN Shiyin, XIE Nan, ZHANG Xin, LI Yunzhen, ZHU Yitong. SOURCE ROCKS IN THE PERSIAN GULF BASIN AND THEIR CONTROL OVER OIL AND GAS ACCUMULATION[J]. Marine Geology Frontiers, 2017, 33(5): 45-51. doi: 10.16028/j.1009-2722.2017.05006
Citation: XIN Shiyin, XIE Nan, ZHANG Xin, LI Yunzhen, ZHU Yitong. SOURCE ROCKS IN THE PERSIAN GULF BASIN AND THEIR CONTROL OVER OIL AND GAS ACCUMULATION[J]. Marine Geology Frontiers, 2017, 33(5): 45-51. doi: 10.16028/j.1009-2722.2017.05006
  • 波斯湾盆地的油气资源极其丰富,截止2012年,波斯湾盆地共发现油气田1 260余个,总计可采储量达2 215.8亿t油当量,占全球油气可采储量的38%。盆地内发现的Ghawar油田为世界第一大油田,位于沙特阿拉伯境内,可采储量油161亿t,气5.7万亿m3,凝析油11.2亿t,目前产能67.2万t油当量/日;North-South Pars气田为世界第一大气田,主要位于卡塔尔境内,可采储量约29.7~32.7万亿m3,目前产能约1.26亿m3/d。前人针对波斯湾盆地的构造演化、基本石油地质特征、油气田分布及油气资源潜力等方面开展了大量研究工作[1-6]。本研究从含油气系统的角度出发,追根溯源,论述波斯湾盆地主力烃源岩的地质—地球化学特征,并进一步明确烃源灶发育范围和热演化程度对油气成藏的控制作用,为下一步在中东地区的战略选区研究和勘探实践提供参考和依据。

    • 波斯湾盆地位于中东板块,东北方向延伸至伊朗西南部,北至土耳其南部,西北以死海裂谷为界,西与阿拉伯地盾相邻,东南以阿拉伯海为界,盆地面积约为350×104 km2

      盆地可划分为两大宏观构造单元,分别为中西部稳定阿拉伯地台区和东部扎格罗斯—阿曼山前陆变形区,可进一步细分为西阿拉伯次盆、维典—美索不达米亚次盆、中阿拉伯次盆、鲁卜哈里次盆、阿曼次盆与扎格罗斯褶皱带(图 1)。

      图  1  波斯湾盆地二级构造单元划分(据文献[7],有修改)

      Figure 1.  Second grade structural division of Persian Gulf basin (modified form references [7])

      盆地是在前寒武纪泛非基底上形成的叠合盆地,经历了5期构造—沉积演化,包括:①前寒武纪基底增生拼合与裂谷盐盆阶段,主要发育河流—浅海相碎屑岩和碳酸盐岩沉积,后期逐渐海退充填了一套广泛分布的Hormuz盐岩;②早寒武世—泥盆纪古特提斯洋被动边缘坳陷阶段,先后发育海陆过渡相碎屑岩、冰期沉积、海相页岩和三角洲滨浅海碎屑岩;③晚泥盆世—中二叠世海西构造运动与古特提斯活动大陆边缘阶段,构造抬升形成大型海西不整合,局部发育河流—三角洲相碎屑岩;④晚二叠世—中新世新特提斯洋被动大陆边缘阶段,沉积以海相碳酸盐岩为主,其次发育蒸发岩和碎屑岩;⑤中新世—现今前陆盆地阶段,新特提斯洋关闭,阿拉伯板块发生北东向倾斜,沉积海相碳酸盐岩和蒸发岩。

      波斯湾盆地自下而上共发育3套主力含油气系统,古生界、中生界侏罗系和白垩系含油气系统。其中古生界含油气系统以气为主,中生界含油气系统以油为主[8-11](图 23)。

      图  2  波斯湾盆地已发现的油气储量分布统计

      Figure 2.  Distribution of discovered oil and gas reserve in Persian Gulf Basin

      图  3  波斯湾盆地烃源岩时空分布(据文献[12],有修改)

      Figure 3.  The temporal and spatial distribution of the hydrocarbon source rocks in the Persian Gulf Basin (modified form reference [12])

    • 波斯湾盆地共发育古生界志留系、中生界侏罗系和白垩系3套主力烃源岩(图 4),均沉积于海侵时期的陆架内盆地相闭塞环境,为富有机质的暗色页岩—泥灰岩[13, 14]

      图  4  各套烃源岩对应的油气可采储量统计分布

      Figure 4.  Statistics of oil and gas recoverable reserve generated by each source rock

    • 志留系烃源岩发育于下志留统Qalibah组Qusaiba段,为褐灰—黑色泥页岩夹褐灰色粉砂岩及细砂岩,泥页岩页理发育,层面见云母碎片,局部见黄铁矿。其中, Qusaiba段底部具有高GR(API普遍高于150)、高有机质含量(TOC≥2.0%)的特点,被称为热页岩[15]。该热页岩沉积于缺氧浅海陆棚环境,Ⅰ—Ⅱ1型有机质,干酪根显微组分中无定型体超过60%,主要来源于笔石和几丁虫、海洋藻类及疑源类。TOC平均值为3%~5%,主体分布于2%~20%[16]。热页岩之上发育厚层的贫有机质页岩,为非烃源岩。

      志留系热页岩在整个中东均有发育,但非连续分布,主要受控于原始沉积范围和海西运动的剥蚀作用。在伊朗地区,热页岩发现于Fuh-e-Farghum和Kuh-Ze-Gahku地区露头中,虽然已处于过成熟阶段,但残余TOC仍可达到1.0%~4.3%,厚度为超过100 m[16]。在伊拉克地区,热页岩于伊拉克西北部Akkas-1井和Khlesia-1井钻遇,TOC介于1.0%~16.6%,厚度约为40 m[17]。在约旦Al Jafr、Wadi Sirhan、Risha等地区也有钻遇,TOC主要分布于1.0%~4.0%,最大可达11%,厚度为9~18 m[18]。沙特阿拉伯地区热页岩也有发育,主要分布于Tayma Trough和Qalibah Trough地区,厚度9~31 m,通常不超过50 m,向东延伸至卡塔尔和阿联酋地区[19]。另外,阿曼中西部地区Hasirah-1井也钻遇2 m厚热页岩[20](图 5)。

      图  5  3套主力烃源岩发育范围

      Figure 5.  Distribution of three main source rocks

      志留系热页岩热演化程度差异较大,整体处于成熟—过成熟阶段,向西靠近阿拉伯地盾热演化程度逐渐降低,处于生油阶段[21, 22]

    • 侏罗系烃源岩发育于中侏罗统Sargelu组、中—上侏罗统Tuwaiq Mountain/Hanifa组和上侏罗统Diyab组,是波斯湾盆地最为重要的一套生油烃源岩,形成于陆架内盆地相,为沥青质灰岩与黑色页岩。侏罗系烃源岩有机质以Ⅱ1型为主,TOC主体分布于2.0%~10%,平均可达3.0%~5.0%,最大可达14%[23-25]。在波斯湾盆地主要发育3个生烃灶,显示出自北向南的迁移特征(图 5)。

      北部生烃灶位于波斯湾西北方向,主要发育于维典—美索不达米亚盆地东北部和扎格罗斯扎褶皱带北部,发育中侏罗统Sargelu组泥质灰岩、沥青质泥岩。TOC分布于1.2%~7.6%,平均值5.0%[23]。有机质类型以Ⅱ1型为主,主要来源于海洋藻类。该套烃源岩热演化程度中等,目前主要处于生油高峰,局部达到生气阶段。

      中部生烃灶位于沙特阿拉伯东部陆上地区,波斯湾以西,主要发育中上侏罗统Tuwaiq Mountain/Hanifa组富泥质粒泥状灰岩。TOC平均值分布于3.2%~7.4%,最大可达14.3%[24]。有机质类型以Ⅱ1型为主,主要来源于蓝绿藻。该套烃源岩热演化程度中等,处于生油—湿气阶段,热演化程度自西南向东北逐渐升高。

      南部生烃灶主要位于卡塔尔—阿联酋地区,发育上侏罗统Diyab组富有机质深灰色沥青质泥岩和泥灰岩。Diyab组烃源岩干酪根类型为Ⅱ1型,腐泥型为主,TOC主要为0.72~1.8%,最大可达5.5%[25]。厚度主要为240~460 m,烃源岩厚度从西向东、从南到北厚度有逐渐减薄的趋势。该套烃源岩成熟度存在地区差异性,整体达到成熟—高成熟阶段,北部海域成熟度略低,仍处于生油阶段;南部陆上地区热演化程度稍高,刚刚进入生气阶段。

    • 白垩系烃源岩发育于白垩系底部Sulaiy组和下白垩统Kazhdumi组及Balambo组,形成于陆架内盆地相,以含沥青泥岩为主,富含抱球虫和放射虫远洋动物化石,厚度>300 m,是波斯湾西北角和扎格罗斯褶皱带最为重要的一套烃源岩。

      白垩系烃源岩有机质丰度较高,TOC变化较大,介于1%~11%,有机碳含量在坳陷东北缘为3%~6%,在坳陷中心为3%~11%,平均值为5%;HI主要分布于200~500 mg/g,最高可达500~700 mg/g[13]。有机质主要来源于海相藻类有机质,类型以Ⅱ1型为主,为优质烃源岩。

      白垩系烃源岩地震反射特征较稳定,具有中—弱振幅中频高连续平行—亚平行的地震反射结构。其中Sulaiy组主要发育于波斯湾西北部沙特一侧及伊拉克东南角;Kazhdumi组烃源岩主要发育于伊朗迪兹富勒凹陷,在凹陷中心发育最厚;Balambo组烃源岩主要发育于伊朗、伊拉克交界的基尔库克凹陷,东西向具有向两侧减薄的趋势(图 5)。

      受不同构造单元沉积—构造演化影响,二者热演化程度不同。Sulaiy组烃源岩于晚白垩世—古新世开始生油,目前主要处于生油阶段,局部热演化程度较高,进入湿气阶段。Kazhdumi组烃源岩Ro主体分布于0.6%~1.3%,为晚期深埋型,于中新世晚期开始生油,中新世末达到生油高峰,更新世早期开始局部生气。Balambo组烃源岩热演化程度较低,Ro主体分布于0.6%~0.9%,目前处于生油阶段。

    • 波斯湾盆地石油地质条件优越,发育3套主力烃源岩,多套优质的储盖自合,并发育逆冲褶皱、盐拱、古基底隆升构造等多种类型的圈闭,从而形成了巨大规模的油气聚集[26-30]。但宏观上,烃源岩是波斯湾盆地油气成藏的决定性因素,一方面决定了各含油气系统油气藏的平面分布,另一方面也决定了油气藏的类型。

    • 志留系含油气系统的油气主要来源于Qusaiba段热页岩,聚集于二叠—三叠系碳酸盐岩储层中,在石炭系和泥盆系也有发育,但数量较少。平面上,油气主要发育于中阿拉伯次盆中南部、鲁卜哈利次盆北部、扎格罗斯褶皱带Fars地区,另外在扎格罗斯褶皱带Lurestan地区、东南土耳其褶皱带、西阿拉伯次盆中北部地区也有发育,但数量和储量规模较小。油气均分布于志留系烃源灶及其周缘地区,显示出Qusaiba段烃源岩对古生界油气藏分布的控制作用(图 6)。

      图  6  志留系烃源岩与其相关油气藏分布

      Figure 6.  Distribution of Silurian source rock and corresponding oil and gas reservoir

      侏罗系含油气系统的油气主要聚集于上侏罗统—下白垩统,发育范围较广,主要发育于中阿拉伯次盆中部和北部,鲁卜哈利盆地的东北部及阿曼盆地北端,另外在扎格罗斯褶皱带西北端也有发育,数量较少。已发现油气藏主要发育于中、南部两个生烃灶和北部生烃灶南端及邻近地区,显示出侏罗系烃源岩分布范围对该含油气系统内油气藏分布的控制作用(图 7)。

      图  7  侏罗系烃源岩与其相关油气藏分布

      Figure 7.  Distribution of Jurassic source rock and corresponding oil and gas reservoir

      白垩系含油气系统的油气主要聚集于上白垩统、渐新—中新统,平面上集中于扎格罗斯褶皱带迪兹富勒凹陷、基尔库克凹陷、中阿拉伯次盆西北角及中阿拉伯次盆东北部边缘一侧,与下白垩统Balambo组、Kazhdumi组、Sulaiy组烃源岩的发育范围叠合情况良好,反映出烃源岩对含油气系统内油气藏的平面控制作用(图 8)。

      图  8  白垩系烃源岩与其相关油气藏分布

      Figure 8.  Distribution of Cretaceous source rock and corresponding oil and gas reservoir

    • 波斯湾盆地的3套主力烃源岩的有机质类型均以Ⅱ1型为主,部分含I型,生烃类型以油为主。因此,烃源岩生成油气的类型主要受控于烃源岩的热演化程度,烃源岩热演化程度低,则以油为主;热演化程度高,则以气和凝析油为主。

      志留系烃源岩埋藏较深,热演化程度高,整体处于高成熟—过成熟阶段,仅在西部距离阿拉伯地盾较近的区域及东南土耳其褶皱带处于生油阶段。因此,志留系含油气系统以天然气及凝析油为主,油藏或油气藏仅发育于中阿拉伯次盆西部和东南土耳其褶皱带局部地区(图 6)。

      侏罗系烃源岩热演化程度较低,3个烃源灶均主要处于成熟阶段,仅在阿联酋中西部陆上地区进入生气阶段。因此,侏罗系含油气系统以油为主,发育油藏和油气藏,仅在阿联酋陆上地区上侏罗统发育少量天然气藏(图 7)。

      白垩系烃源岩热演化程度最低,整体处于低熟—成熟阶段,因此扎格罗斯褶皱带中北部和中阿拉伯次盆西北角地区油气聚集均以石油为主,发育油藏和油气藏,仅在扎格罗斯褶皱带内发育极少数天然气藏(图 8)。

    • (1) 波斯湾盆地共发育下志留统Qusaiba段、中上侏罗统和下白垩统3套主力烃源岩,均沉积于海侵时期的陆架内盆地相闭塞环境,为优质烃源岩。

      (2) 志留系烃源岩为Qusaiba段热页岩,具有高GR、高TOC的特点,整体处于成熟—过成熟阶段,在整个中东地区均有发育,但非连续分布。侏罗系烃源岩发育于中—上侏罗统,3个生烃灶由北向南迁移,有机质丰度高,类型好,生油为主,局部进入生气阶段。白垩系烃源岩为Kazhdumi组、Balambo组及Sulaiy组,发育于扎格罗斯褶皱带局部地区和中阿拉伯次盆东北部地区,有机质丰度高、类型好,目前处于生油阶段。

      (3) 烃源岩是波斯湾盆地油气成藏的决定性因素,烃源灶的发育范围决定了各含油气系统油气藏的平面分布规律;烃源岩的热演化程度决定了油气藏的类型,古生界以气为主,中生界以油为主。

参考文献 (30)

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