锡尔特盆地油气成藏条件.pdf

2 0 1 2年 3月 第 2 7卷第 2期 西安石油大学学报 自然科学版 J o u rna l o f X i a n S h i y o u U n i v e r s i t y N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n Ma r ．2 01 2 Vo 1 ． 2 7 No ． 2 文章编号 1 6 7 3 - 0 6 4 X 2 0 1 2 0 2 - 0 0 1 7 - 0 5 锡尔特盆地油气成藏条件 邬长武， 熊利平， 吴 洁 中国石油化工股份有限公司 石油勘探开发研究院， 北京 1 0 0 0 8 3 摘要 锡 尔特盆地是世界上最有利的含油气盆地之一． 盆地经历 了5个构造演化阶段 ， 地层主要 由 上中生界和新生界组成． 盆地的生油岩、 储层、 盖层发育， 圈闭类型丰富， 各种成藏要素之 间的时空 配置关系良好 ， 油气资源丰富． 盆地前裂谷含油气层 系和裂谷期含 油气层 系内油气藏的形成 ， 都受 控 于断块隆起． 盆地可分为 3个油气聚集带 ， 其中， 东部油气聚集带最为有利． 关键词 锡 尔特盆地 ； 构造演化 ； 生储盖组合 ； 成藏要素 ； 油气分布 中图分类号 T E l 2 2 文献标识码 A 锡尔特盆地位于利 比亚境 内的非洲大陆板块 ， 是利 比亚最重要的含油气盆地 ， 也是世界上最有远 景的含油气盆地之一． 截止 2 0 1 1年 9月 ， 锡尔特盆 地共钻野猫井 1 3 7 4口， 获得油气发现 3 1 7个 ， 野猫 井成功率为 2 3 ． 1 ％ ， 2 0 0 2 --2 0 1 1年间野猫井成功率 达 3 4 ． 9 ％． 截止 2 0 1 1年 9月 ， 盆地累计发现油气储 量 7 6 ． 4 61 0 t 油当量 ， 其 中石油 6 3 ． 7 91 0 t ， 资 源类型以油为主． 前期 国内对该盆地的研究减少 ， 本 文对该盆地油气成藏条件 、 油气分布规律进行详细 研究 ， 为未来我 国石油公司在该盆地获取优质油气 资产 、 开展油气勘探提供参考． 1 基本地质特征 1 ． 1 盆地构造特征及构造演化 锡尔特盆地是克拉通 内裂谷盆地 ， 区域构造主 要为北西一南东向， 由互相平行 的张性断裂把盆地 切割成大小不同的构造单元 ， 形成地堑和地垒相问 的堑垒结构 图 1 ． 几乎所有重要 的含油气构造都 与地垒或古地垒有关 J ． 从整体上看 ， 整个盆地具 有一致向东倾斜的趋势， 造成了沉积盖层东厚西薄 的格局 图 1 ． 锡尔特盆地的构造演化分为 5 个阶段 ①基底 演化阶段 早太 古代一晚元古代 ； ②前裂谷期 寒 武纪一侏罗纪末 ； ③早 同裂谷期 早 白垩世 ； ④晚 同裂谷期 晚 白垩世一 晚始新世 ； ⑤后裂谷坳陷期 渐新世一现今 J ． 1 ． 2 地层、 沉积特征 锡尔特盆地的地层主要 由晚中生界和新生界组 成 图 2 ． 较老的古生界在盆地内大量缺失 ， 仅局部 地区残留寒武系一奥 陶系的石英砂岩． 基底为前寒 武系或早寒武系的结晶基岩 ， 盆地 内未见出露 4 。 ． 2 油气地质特征 2 ． 1 烃源岩 锡尔特盆地的主要烃源岩为晚白垩纪海相锡尔 特页岩， T O C质量分数为 7 ％， 有时高达 1 2 ％； 镜质 体反射率 为0 ． 7 1 ％ 一 1 ． 6 2 ％[ 5 3 ． 这套地层已生 成了大量的油气． 除锡尔特外 ， 还存在其他多套烃源 岩 ， 包括上 白垩统的 T a g r i f e t 灰岩、 R a c h m a t 组页岩、 E t e l 组页岩 ， 下 白垩统 N u b i a n ／ S a r i r 组烃源岩 ， 中三 叠统烃源岩以及第三系烃源岩 J ． 收稿 日期 2 0 1 1 - 0 7 - 1 2 基金项目国土资源部“ 全球油气地质综合研究与区域优选” 项目 编号 G TY QQ Q一2 0 0 8 41 1 作者简介邬长武 1 9 7 1 一 ， 男， 高级工程师， 博士， 主要从事石油地质综合研究． E m a i l w u e h w p e p fi s ． c o m 一 1 8 一 西安石油大学学报 自然科学版 1 00 0 O ．1 00 0 口。 2 00 0 一3 0 0 0 一4 0 0 0 ．5 0 0 0 6 0 0 0 ．7 0 0 0 N- 匙 蛙 。 坠 E LT矿E N 图 1 锡 尔特盆地构造格架 示意 图 Fi g ． 1 S c he ma t i c ma p o f s t r u c t ur a l f r a m e wo r k o f S i r t e Ba rn 2 ． 2储 层 在锡尔特盆地 内， 从基底至渐新统地层 ， 几乎每 个层段中都存在储层． 最重要的油气储层是下白垩 统陆相砂岩和古新统浅海碳酸盐岩． 古新统 Z e h e n 组碳酸盐储集了全盆地 3 3 ％的油气 ， N u b i a n砂岩或 S a r i r 砂岩储集 了 2 8 ％ 的油气 ， 寒武～奥 陶系 G a r g a f ， H o f r a或者 A m a l 群 砂 岩储集 了 2 9 ％ 的油气 ， 其余 1 0 ％分散在其他层 系中． 1 古新统 Z e h e n 组灰岩储层为高孔、 高渗的 储层 ， 在 Z e h e n台地内发育 ， 是巨型 N a s s e r 油 田的主 要储层 ， 其孔隙度最 高值 达到 4 0 ％． 大部分石油发 现于该组上部 ， 直接下伏于 H a r a s h ／ K h e i r 盖层 引． 2 N u b i a n ／ S a r i r 砂岩组 ， N u b i a n组 ， 也称 S a r i r 砂岩、 B a s a l 砂岩、 F a r a g h 、 C a l a n s c i o或 C o c o l i t h组砂 岩 ， 由同裂谷早期的上侏罗统到下 白垩统组成． 孔隙 度在 4 ％ ～ 2 7 ％之间变化 ， 平均值为 1 6 ％ ， 渗透率值 范围为 1～4 0 0 01 0 ～ m ， 平 均值 为 1 5 0 l 0～ m ． 利 比亚一些 大型油 田， 如 B u A t t i f e l 、 S a r i r 0 6 5 一 C 和 M e s s l a ， 其主要储层均为该套砂岩 ． 邬长武等 锡尔特盆地油气成藏条件 一1 9一 年干 1 厚度 岩性 储层 源岩 盖层 主要油田 沉积环境 构造事件 岩石地层 图 例 地层 ／ M a ／ m 而 索 群 组 _泥 岩 ， 页 页 新 中 NAJ AH 硼砂 砾 岩 近 囊 1 0 2 0 0 0 一置 蕊 嚣 浅 海 ．陆 相 系 ● 翥 1 7 0 0 _ 圈砂 岩 古 盟 k ～ ～一 圃粉 砂 岩 近 薯 l 8 0 0 疆 ．_ 、 浅 海 錾 f 一一 、 ～日 _自 ， 石 灰 岩 豳白 云 岩 系 统 5 0 豳主 要 潮 间 ．潮 上 辞 蓬 酱 。 ， 兰 麟 j⋯ 一硬 石 膏 I嘲 l 。 ； I 台 地 深 水 重 1 l o 0 往要 翳 l f 1 浅水 裂 谷 上 u 1日 警 主 要 开 阔 海 阶 RAKB 皇 1 800 I 墨 I 圜西● 豳 段 [二] 生物 礁 白 统 瞳0 ‘ 浅海 v／ 匿 ‘ 嗣煤 ，褐煤 垩 1 00 豳 ． 主 要 嚣 地 早 匡 嚣 鞫 基 底 系 舌 墨 河 i 萎 n ㈧ i 流 2 700 要 冲 侏 罗辱 嚣 积 m ， ， 、乙 150 } 河 古 寒 450 流 裂 生 蒙 -470 谷 { 界 ／ 冲 G A R G A F 奥 4 9 0 l 4 0 0 积 阶 ， t 扇 段 i l 檗 5 l 0 J 、 ～ 、 5 3 0 r 冀 鞠 一 豳 墓 底 基 蒙 底 图2 锡尔特盆地地层综合柱状图 Fi g ． 2 S t r a t i g r a p hi c h i s t o g r a m o f Si r t e Ba s i n 3 寒武一奥陶系储层 主要为 G a r g a f 群、 Ho f r a 组和 A m a l 组砂岩 ， 其原生孔 隙度一 般不大． G a r g a f 群石英砂岩是 Z e l t e n和 B e d a台地内次要的储层． H o f r a 组和 A ma l 组在盆地 内分布广泛 ， A m a l 组主要 分布在 锡尔特盆地 东部 ， 是 A m a l N a f o o r a古 高地 的重要储层 ； Ho f r a o 组分布于盆地 的中、 西部 [ 4 - 6 3 ． 2 ． 3盖层 锡尔特 盆地 主要 盖层 包括 上 白垩统均 一 的 R a k b群 ； 上 白垩统 K a l a s h泥灰岩或页岩 ； 下古新统 I -I a g f a 页岩组 ； 中古新世 B e d a组 R a b i a页岩 、 T h a l i t h 和 Ma b r u k段 页岩、 泥 灰岩和膏岩； 上古新 统一下 始新统的 K h i f a和 K h e i r 组 ； 上古新统 D a h r a组 页 岩和泥灰岩 ； 下始新统 H o n蒸发岩段 G i r 组 的蒸 发岩和页岩 ； 上始新统一渐新统 A u g i l a和 A r i d a组 页岩和灰质泥岩． 2 ． 4圈闭类型与分布规律 盆地圈闭类型多样 ， 主要为构造圈闭， 古地貌圈 闭和地层圈闭． 盆地大多数构造圈闭与断层相关 ， 构造圈闭中 最主要的类型是与断块有关的背斜圈闭和断块边缘 遮挡圈闭． 如 断垒之上的披覆背斜圈闭 ， 牵引和逆 牵引背斜圈闭以及断层遮挡圈闭． 古地貌圈闭大多分布于基底和古生界的断垒之 上， 长期的风化剥蚀和构造破坏使储层形成良好的 裂隙和孔隙 ， 不整合面之上覆盖上 白垩统页岩盖层． 地层圈闭主要包括地层尖灭 圈闭 、 生物礁圈闭 和各种类型的岩性圈闭 ， 大多分布于斜坡带． 2 ． 5 含油气系统 锡尔特盆地 主要发育 2套含油气 系统 S i r t e ／ T a g fi t N u b i a n ／ S a r i r ／ G i a l o含油气 系统及 N u b i a n ／ S a fi rN u b i a n ／ S a r i r 含油气系统， 其中最重要的是 S i r t e ／ T a g r i f e tN u b i a n ／ S a r i r ／ G i a l o 含油气系统． S i r t e ／ T a g r i f e tN u b i a n ／ S a r i r ／ G i a l o含油气系统 的主要烃源岩为锡尔特组页岩， 其次为 T a f e t 、 R a c h m a t 和 E t e l 组． 这些烃源岩不但为下伏的基底 、 G a r g a f 群、 H o f r a ， A ma l和 N u b i a n ／ S a r i r 组 的储层提 供 了油源 ， 也为上覆的上 白垩统 、 古新统、 始新统 、 渐 新统储层系列提供了油 源． 盆地 内的构造形成于三 阶段的构造活动 早 白垩世的早裂谷阶段 、 晚 白垩世 至晚始新世 的晚裂谷阶段和后断裂洼陷阶段． 2 ． 6 油气生成和运移 锡尔特盆地在晚始新世经历了一次重大的坳陷 一 2 O一 西安石油大学学报自然科学版 运动 ， 这次构造运动将烃源岩深埋 ， 达到成熟 ， 油气 进而运移到圈闭中． 油气在 凹陷 内生成并 运移 到 台地 或地 垒 区． H a m a i m a t 凹陷是锡 尔特盆地 东南 的主要 生油 灶． H a m a i m a t 凹陷的较 深部分 ， 在 6 5 Ma左右开 始生 油， 目 前已经过熟． 凹陷的侧翼， 3 5 M a 进入生油窗， 目前仍处在成熟阶段． 在凹陷以外 ， 从 凹陷侧翼向东 南延伸 7 0 k m 的区域也已成熟． 在局部的凹陷区内， 还有一些潜在 的 小 油灶 ， 它们 的埋深足 以使烃源 岩达到成熟．目前 ， H a m a i ma t凹陷的主体位于生气 阶段． A g e d a b i a和 M a r a d a凹陷是锡尔特盆地西部油 气田的主要生烃区域． Z e l l a凹陷内只有很少 的油气 生成 ，H o n地堑无 生烃 能力． A g e d a b i a凹陷可能是 Z e h e n台地油气 田的主要供 给区， M a r a d a凹陷则 是 B e d a和 D a h r a台地油气 主要的供给 区． Wa d d a n高 地缺少油气发现 ， 推测 Z a l l a h凹陷内未生成油气． 在始新世就开始了油气运移 ， 但油气从烃源岩 向储层中的大规模运移主要发生在晚渐新世之后 ． 位于构造高部位的储层 ， 有利于捕集在 凹陷中生成 的油气 ， 这些油气通过断层和全盆地 的锡尔特不整 合运移到地垒带成藏． 许多同沉积断层都伴随有滚动背斜以及地层相 变 ， 有利于油气的运移和聚集． 对 大多数古新统储 层 ， 油气直接沿着盆地内地垒 的边界断层运移到储 层内． 有时缺少顶部盖层 ， 油气就侧向运移至有顶部 盖层的圈闭中成藏． 3 油气分布规律 3 ． 1 垂向油气分布规律 锡尔特盆地油气聚集带在剖面上可 以划分出 2 个主要的含油气层系 ， 即前裂谷含油气层系和裂谷 期含油气层系． 在统计的 2 3个油气 田中， 以前裂谷 储层为主的油田共 4个 ， 可采储量约 1 3 ． 51 0 t ， 占 总可采储量的 4 8 ． 9 ％ ， 其中， 绝大部分集 中于 N u b i ． a n砂岩 中． 以裂谷期储层为主的油 田共 1 9个 ， 可采 储量 1 4 ． 1 1 0 t ， 占总可采储量的 5 1 ％． 前裂谷阶段只发育 良好的储层 ， 油气来 自于后 期沉积的裂谷期深水 页岩 ， 前裂谷阶段的圈闭类型 主要为古地貌圈闭 ， 其顶部 的不整合面为裂谷沉积 和前裂谷沉积之间的区域不整合面， 油气盖层 为上 覆裂谷沉积中的封闭性 页岩． 圈闭的形成主要 与基 底断裂所控制的断块隆起有关． 地堑充填 阶段不仅发育有广泛 的碳 酸盐岩储 层 ， 而且其生油层系还决定着整个盆地最主要 的生 油条件． 其圈闭类型多样， 除古地貌圈闭之外， 其余 的类型几乎都有所发育 ， 而且多分 布于断块隆起的 较高部位． 3 ． 2 平面油气分布规律 锡尔特盆地的油气聚集带在平面上可划分出 3 个不同的区带 西部油气聚集带 、 中部油气 聚集带 和东部油气聚集带 ， 对应于 3个 大致平行的地垒 隆起 ， 并与地垒隆起的构造延伸方向相一致 图 3 ． 图3 锡尔特盆地生油区及油气 田分布 F i g ． 3 D i s t r i b u t i o n o f ma j o r o i l g e n e r a t i o n a r e a s a n d o i l ／ g a s fi e l d s o f t h e S i r t e S h a l e F o r ma t i o n i n S i r t e B a s i n 邬长武等 锡尔特盆地油气成藏条件 一2 1一 锡尔特盆地 3个油气聚集带在油气 的储层和圈 闭类型上从西向东有一个总的变化趋势， 即 西部油 气聚集带的储层系为盆地裂谷期 的碳酸盐岩， 油气 的圈闭类型比较单一 ， 只存在构造圈闭； 中部油气聚 集带的储层系仍以裂谷期的碳酸盐岩为主， 但有些 油田可以见到盆地底部砂岩储层 ， 油气 的圈闭类型 仍是构造圈闭占主导地位； 东部油气聚集带无论是 储层系还是圈闭类型都具有多样化的特点， 其储层 的时代范围从前裂谷 阶段到坳 陷阶段都有所 发育 ， 其 圈闭类型包括古地貌圈闭、 构造圈闭和地层圈闭． 4 结论及认识 1 锡尔特盆地是北非克拉通 内的陆内裂谷盆 地， 主要特征为典型的北西向垒堑结构 ， 盆地 内沉积 了巨厚 的沉积盖层． 2 锡尔特盆地的演化历史可 以分成 3个不同 的演化阶段 ， 即前裂谷阶段、 同裂谷 阶段和陆内坳陷 阶段． 3 在盆地 内广泛分布 的厚层沉积层序 中， 发 育有丰富的油气生储盖层． 4 盆地 内普遍发育典型 的张性构造． 盆地的 油气圈闭多为直接受盆地构造样式控制 的构造 圈 闭， 此外还发育大量的古地貌圈闭和地层圈闭． 5 锡尔特盆地 3个油气聚集带处于盆地 的不 同部位， 其油气的各个方面都存在较大的差别． 在 3 个油气聚集带 中， 东部油气 聚集带最有利 ， 中部次 之 ， 西部较差． 参 考 文 献 [ 1 ] 张亚敏． 苏丹国穆格莱德盆地构造特征及演化[ J ] ． 西 安石油大学学报 自然科学版， 2 0 0 8 ， 2 3 3 3 8 42 ． Z HANG Ya mi n ． S t r u c t u r e c h a r a c t e ris t i c a n d e v o l u t i o n i n Mu g l a d B a s i n o f S u d a n [ J ] ． J o u r n a l o f X i “a n S h i y o u U n i - v e r s i t y N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n ， 2 0 0 8 ， 2 3 3 3 8 42 ． [ 2 ] 刘战庆， 裴先治， 丁仨平， 等． 南大巴山西北段镇巴一 下 高川地区地质构造解析[ J ] ． 地球科学与环境学报， 2 0 1 1 ， 3 3 1 5 4 - 6 3 ． L I U Z h a n - q i n g， P E I Xi a n - z h i ， DI N G S a n - p i n g， e t a1． G e o - l o gi c al s t r u c t u r e anal y s i s o f Z h e n b a X i a g a o c h u a n a r e a i n t h e n o r t h w e s t s e c t i o n o f s o u t h e r n D a b a s h a n 『 J ] ． J o u r n al o f E a rt h S c i e n c e s a n d E n v i r o n me n t ， 2 0 1 1 ， 3 3 1 5 4 -6 3 ． [ 3 ] A b u s h a g u r S A ． C y c l i c t r a n s g r e s s i v e a n d r e gr e s s i v e s e q u e n c e s a n d t h e i r a s s o c i a t i o n w i t h h y d r o c a r b o n s ， S i r t e B a s i n ， L i b y a [ J ] ． B u l l e t i n A m e ri c a n A s s o c i a t i o n o f P e t r o l e u m G e o l o g i s t s ， 1 9 8 8 ， 7 2 8 9 8 3 ． [ 4 ] B e l h a j F ． P a l e o z o i c a n d M e s o z o i c s a t i gra p h y o f e a s t e rn G h a d a me s a n d w e s t e rn S i rt b a s i n s [ J ] ． T h e G e o l o g y o f S i r t Ba s i n Vo l u me I ， 1 9 96 5 7 96． [ 5 ] G h o r i K A R， M o h a mm e d R A ． T h e a p p l i c a t i o n o f p e t r o l e u m ge ne r a t i o n mo de l l i n g t o t h e e a s t e rn S i r t Ba s i n， Li b y a [ C] ／ ／ S ale m M J ， E I H a w a t A S ， S b e t a A M． T h e G e o l o gy o f S i rt B a s i n V o l u me I I ． 1 9 9 6 5 2 9 - 5 3 9 ． [ 6 ] 李志明， 徐二社 ， 秦建中， 等． 烃源岩评价中的若干问 题[ J ] ． 西安石油大学学报 自然科学版， 2 0 1 0 ， 2 5 6 8 ． 1 2． L I Z h i m i n g ， X U E r - s h e ， Q I N J i a n z h o n g ， e t a1．S o m e p r o b l e m s o n t h e e v a l u a t i o n o f s o u r c e r o c k [ J ] ． J o u r n a l o f Xi h n S h i y o u Un i v e r s i t y Na t u r al S c i e n c e Ed i t i o n， 2 0 1 0， 2 5 6 8 1 2 ． [ 7 ] A m b r o s e G． T h e g e o l o gy and h y d r o c a r b o n h a b i t a t o f t h e S a fi r S a n d s t o n e ， S E S i r t B a s i n ， L i b y a [ J ] ． J o u rna l o f P e ． t r o l e u m G e o l o gy， 2 0 0 0， 2 3 2 1 6 5 1 9 2 ． [ 8 ] E 1 A l a m i M A． H a b i t a t o f o i l i n A b u A t t i f e l a r e a ， S i r t B a - s i n ， L i b y a [ C] ． T h e Geo l o gy o f S i r t B a s i n V o l u m e I I ， 1 9 9 6 3 3 7 - 3 4 8 ． [ 9 ] G u ma t i Y D， K a n e s W H． E a r l y T e r t i a r y s u b s i d e n c e a n d s e d i me n t a r y f a c i e s n o h e rn S i r t e B a s i n ， L i b y a [ J ] ． B u l l e ． t i n Ame ric a n As s o c i a t i o n o f Pe t r o l e um Ge o l o g i s t s， 1 98 5， 6 9 1 3 9 5 2 ． 责任编辑 王辉