戴 寅,逄林安,彭國(guó)紅,陳順順

(1.長(zhǎng)江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北荊州 434023; 2.中國(guó)石油大學(xué)(北京)盆地與油藏研究中心,北京 102249)

澳大利亞奧特韋盆地油氣地質(zhì)特征與資源潛力

戴 寅1,逄林安2,彭國(guó)紅1,陳順順1

(1.長(zhǎng)江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北荊州 434023; 2.中國(guó)石油大學(xué)(北京)盆地與油藏研究中心,北京 102249)

從區(qū)域構(gòu)造背景和地層沉積特征描述了澳大利亞奧特韋盆地的基礎(chǔ)地質(zhì)特征;從烴源巖、儲(chǔ)集層和圈閉三個(gè)方面論述了盆地的油氣成藏條件;從平面和層系上總結(jié)了盆地的油氣分布特征。截止到2008年底,該盆地累計(jì)生產(chǎn)天然氣124.5×108m3,經(jīng)濟(jì)和次經(jīng)濟(jì)意義的證實(shí)儲(chǔ)量為石油2×106t,天然氣350×108m3。對(duì)盆地的資源潛力進(jìn)行評(píng)價(jià),并對(duì)有利的遠(yuǎn)景區(qū)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

奧特韋盆地;地質(zhì)特征;成藏條件;資源潛力

澳大利亞大陸的石油資源非常豐富,目前發(fā)現(xiàn)的油氣主要集中在吉布斯蘭和卡那封盆地,而其他盆地的勘探程度都相對(duì)較低。本文描述的奧特韋盆地是勘探程度很低的盆地之一。

1 基礎(chǔ)地質(zhì)特征

1.1 區(qū)域構(gòu)造背景

奧特韋盆地沿著澳大利亞大陸南部沿海向西西北方向延伸500多千米,從澳大利亞西部的珀斯盆地一直延伸到塔斯馬尼亞的索雷爾盆地,長(zhǎng)達(dá)4 000 km,是澳大利亞大陸架邊緣的伸展和過(guò)渡型盆地之一。

它包括一系列侏羅紀(jì)至白堊紀(jì)時(shí)期的次級(jí)盆地,其上為第三系蓋層(干比爾盆地),沿著澳大利亞南海岸,根據(jù)主要的基底差異或者轉(zhuǎn)換帶將澳大利亞南部斷陷系統(tǒng)分成獨(dú)立的盆地和次級(jí)盆地。這些次級(jí)盆地是由于南極板塊和澳大利亞板塊之間的裂谷形成的。

奧特韋盆地的西南邊界是4 500 m的等深線(見(jiàn)圖1),東南邊界是國(guó)王島[1]。北部邊界是由早古生代的變質(zhì)巖、火山巖和沉積巖所確定,在160 km的近海范圍內(nèi)都會(huì)出現(xiàn)這些巖石。盆地的西北邊界由白堊紀(jì)沉積邊界來(lái)確定。盆地向西進(jìn)入鄧倫特次級(jí)盆地。在東部,由于國(guó)王島和莫寧頓半島的基底隆起,與巴斯盆地分隔。在東南部邊界是索雷爾斷層,奧特韋盆地向索雷爾盆地漸變,同時(shí)向塔斯馬尼亞西海岸延伸500 km,平均寬度為100 km。

圖1 奧特韋盆地區(qū)域概況Fig.1 The location of Otway area

1.2 地層與沉積特征

奧特韋盆地的形成與裂谷和壓扭構(gòu)造相關(guān),但大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為與斷裂有關(guān),其構(gòu)造是以北西西向斷層為主,盆地位于下降盤(pán),發(fā)育于早白堊世。隨著海底擴(kuò)張的開(kāi)始,在晚白堊世發(fā)育北北東向地壘和地塹。

在奧特韋盆地中可以識(shí)別出四種主要的沉積層序[2]。其劃分的四種層序見(jiàn)圖2所示。

上侏羅統(tǒng)至下白堊統(tǒng)奧特韋群:為深達(dá)4 500 m的大陸架砂巖、粉砂巖、頁(yè)巖和煤層,并夾有一些火山碎屑沉積物和火山巖。在盆地裂谷發(fā)育的初期階段,層序主要以河流湖泊(Eumeralla組)、河流相(Pretty Hill砂巖組)沉積為主。

上白堊統(tǒng)層序:晚白堊世裂谷開(kāi)始擴(kuò)張和下陷,形成盆地現(xiàn)在的雛形。在Sherbrook群沉積時(shí)期Mussel地臺(tái)南部和西部快速下陷,形成北西向的Voluta洼陷,其充填了厚達(dá)5 000 m的碎屑沉積物。上白堊統(tǒng)層序是在一個(gè)主要的海侵—海退變化旋回中沉積形成的。Holdgate等認(rèn)為Sherbrook群沉積了厚層的三角洲層序[3],物源來(lái)自盆地的北部和西部,其主要的沉降中心位于Voluta洼陷。

古近紀(jì)沉積層序:在白堊紀(jì)末期,Sherbrook群遭受剝蝕。上覆沉積物為Dilwyn組和Pember組泥巖,以碎屑物質(zhì)為主的三角洲沉積,它們是在波特蘭洼陷快速沉降區(qū)沉積形成,盆地內(nèi)古近系沉積層序厚達(dá)500 m[3]。Wangerrip群碎屑層序很好的被廣泛分布的Nirranda和Heytesbury群的碳酸鹽巖層序所覆蓋。在這些層序沉積期間均為開(kāi)闊海的特征,由大量豐富的無(wú)脊椎動(dòng)物化石可以推測(cè)當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境為開(kāi)闊海。由于上新世時(shí)期的海退,在內(nèi)陸地區(qū)廣泛發(fā)育具明顯特征的紅色土壤層的同時(shí),沿海地區(qū)發(fā)育喀斯特地貌。

圖2 奧特韋盆地層序劃分(據(jù)S.Miyazaki,I.Het等,1990)Fig.2 Stratigraphic sequence division in Otway Basin(S.Miyazaki,I.Het,et al,1990)

漸新世至中新世層序:發(fā)育Torouay, Heytesbury和Nirranda群。

2 油氣成藏條件分析

2.1 烴源巖

Felton和Jackson在1987年對(duì)奧特韋盆地的烴源巖潛力做過(guò)研究,分析結(jié)果表明總有機(jī)碳含量(TOC)如圖3所示。大多數(shù)地層單元樣品的有機(jī)碳含量平均值超過(guò)0.5%,通常情況下烴源巖生烴的TOC值下限為0.5%。大多數(shù)地層的TOC值都超過(guò)下限值,其中新生界的Dilwyn組和上白堊統(tǒng)Paaratte組的有機(jī)碳含量最高。上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)Eumeralla組和Pretty Hill組砂巖雖然并不富含有機(jī)質(zhì),但在Crayfish lA井中發(fā)現(xiàn)存在很多泥質(zhì)隔層,其有機(jī)碳含量見(jiàn)圖3所示[4]。

從澳大利亞統(tǒng)計(jì)整個(gè)盆地的鏡質(zhì)體反射率數(shù)據(jù)來(lái)看,所鉆遇的多數(shù)地層并未成熟。鏡質(zhì)體反射率為0.7%～1.2%(生油窗)的井?dāng)?shù)低于總井?dāng)?shù)的50%。井深超過(guò)了2 000 m,其鏡質(zhì)體反射率超過(guò)0.7%(圖4),主要分布在白堊系。結(jié)果表明生油窗的頂深在2 500 m以下。當(dāng)今此地區(qū)的地溫梯度是適中的,平均為2.7～3.6°C/100 m。

圖3 奧特韋盆地地層的有機(jī)碳含量Fig.3 Organic carbon contents in the stratigraphy of Otway Basin

圖4 鏡質(zhì)體反射率與深度的關(guān)系Fig.4 The relationship between vitrinite reflectance and the depth

新生界Dilwyn組是極好的生油氣烴源巖。研究認(rèn)為上白堊統(tǒng)和下白堊統(tǒng)層序有機(jī)質(zhì)的顯微組分以鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組為主,是相當(dāng)好的生氣烴源巖。Eumeralla組比其他地層含有更多的鏡質(zhì)組和殼質(zhì)組?？傮w上,白堊系層序的殼質(zhì)組含量通常很低,約3%,發(fā)現(xiàn)含量最高的是在Paaratte組。

在盆地北部下白堊統(tǒng)Eumeralla組,由于埋深不深,不足以作為烴源巖。北部的淺灘區(qū)依賴(lài)于長(zhǎng)距離的運(yùn)移才得以成藏。然而在南部存在Sherbrook群厚層沉積物,Eumeralla組是Waarre和Flaxman儲(chǔ)層的油源。越過(guò)現(xiàn)今大陸架的海上部分,可能存在厚層的生油煤層系,相當(dāng)于早白堊世阿爾必階時(shí)期由于全球范圍的海洋缺氧事件形成的油頁(yè)巖。

上白堊統(tǒng)Belfast組泥巖是一個(gè)相對(duì)貧氣的烴源巖,盡管是在至今最深的鉆井中,其也剛剛成熟(其鏡質(zhì)體反射率為0.6%)。

2.2 儲(chǔ)層

遍布整個(gè)奧特韋盆地從早白堊世到古新世的層序中,有潛力的儲(chǔ)集體已被發(fā)現(xiàn),在有些地區(qū),已被風(fēng)化和被古生代基底所破壞(在Kalangadoo 1井中已發(fā)現(xiàn))[5]。然而上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)Pretty Hill砂巖、下白堊統(tǒng)Eumeralla組和上白堊統(tǒng)Waarre砂巖已被認(rèn)為是主要的儲(chǔ)集層。

圖5 巖心測(cè)得的孔隙度和滲透率的變化Fig.5 The variation diagram of porosity and permeability measured from the core

圖5顯示由澳大利亞礦物資源局巖石物理實(shí)驗(yàn)室從巖心測(cè)得的多種巖石的孔隙度和滲透率的變化?？梢钥闯?孔隙度超過(guò)10%,滲透率超過(guò)100×10-3μm2的樣品占三分之一。

Pretty Hill組是奧特韋盆地陸上主要的產(chǎn)氣層,在Katnook油氣田的儲(chǔ)層孔隙度超過(guò)25%,滲透率超過(guò)1 000×10-3μm2,經(jīng)測(cè)試每天自噴45.1×104m3天然氣。雖然Pretty Hill組上部的儲(chǔ)層物性總體較好,但儲(chǔ)層的滲透率還是隨著埋深的增加而不斷降低。

維多利亞產(chǎn)油井和澳大利亞南部有限的測(cè)井資料表明Waarre,Flaxman和Belfast組儲(chǔ)層單元的物性都很好。

奧特韋盆地其他儲(chǔ)層:

Paaratte組沉積有典型的純凈石英砂巖到巖屑砂巖,并含有一些海綠石。具有許多三角洲進(jìn)積的證據(jù),例如發(fā)現(xiàn)濱外陸棚、臨濱、河口灣和瀉湖沉積。層序的向陸一側(cè)發(fā)育分流河道、濱岸平原和沖積扇序列。在陸上Paaratte組被大氣降水所淋濾,然而在盆地的海上部分卻是有利的勘探目的層。

古新統(tǒng)礫石層由含礫砂巖,含褐鐵礦、鮞綠泥石和微量含水赤鐵礦和赤鐵礦的黏土基質(zhì)構(gòu)成。在盆地的東部,含有偏砂質(zhì)組分的地層是有潛力的儲(chǔ)層。

2.3 圈閉

奧特韋盆地是在晚侏羅世發(fā)展起來(lái)的北西向的凹陷,它是澳大利亞板塊和南極板塊之間裂谷作用的結(jié)果[6]。

在晚白堊世時(shí),盆地快速下沉,導(dǎo)致一些層序發(fā)生廣泛的同沉積變形,造成滑塌和重力作用下的滑動(dòng)。到白堊紀(jì)末期,早期裂谷斷層重新開(kāi)始活動(dòng),在主要的斷裂作用停止后,年輕的層序內(nèi)發(fā)育了大量的與斷層有關(guān)的圈閉[4]。雖然距今45 Ma以前,大陸地殼已停止向海洋深處俯沖,但以張性斷裂和滑塌為特征的大陸斜坡層序仍然發(fā)育。因此,形成了現(xiàn)今奧特韋盆地的構(gòu)造格局。

在這個(gè)盆地沒(méi)有被鉆遇的潛在圈閉,但是存在斷塊圈閉、正斷層上升盤(pán)逆牽引圈閉、地壘圈閉和與壓扭伴生的褶皺構(gòu)造圈閉。另一方面,鉆井已鉆探的大多數(shù)構(gòu)造圈閉與盆地下沉期的同生正斷層有關(guān),包含簡(jiǎn)單的斷層圈閉,儲(chǔ)集體被斷裂所破壞,一直到蓋層巖石,或者被非滲透的斷層和逆牽引圈閉所封閉。地層尖滅和不整合圈閉在整個(gè)盆地中也是很有利的勘探區(qū)帶。Windermere油藏的圈閉包含許多低幅度隆起(接近地震分辨率的極限),這些隆起通常沒(méi)有斷裂,由Eumeralla組泥巖所封蓋。Eumeralla蓋層的封堵性向西南方向逐漸變好。存在大量潛在的地層圈閉,在Eumeralla組中發(fā)育的曲流河河道沉積砂體,或者是Pretty Hill組砂巖向北發(fā)生尖滅的地層圈閉。

位于盆地的維多利亞地區(qū)的Flaxman—Waarre單元已被證實(shí)是優(yōu)質(zhì)的天然氣儲(chǔ)層,其在澳大利亞南部包含了Caroline二氧化碳?xì)馓铩１狙芯繀^(qū)的圈閉通常為東北向的斷塊圈閉,在海上,存在于Belfast泥質(zhì)烴源巖中有潛力的超壓海底斜坡扇圈閉。

3 油氣分布特征

3.1 區(qū)域分布特征

從盆地的油氣平面分布來(lái)看(圖6),就目前的勘探成果,以天然氣為主,石油較少。天然氣主要集中在陸上的Port Campbell附近和Port Campbell西南近海,陸上的這些氣田都相對(duì)較小,而在Port Campbell西南近海則發(fā)現(xiàn)5個(gè)已投產(chǎn)的大氣田和較大的一個(gè)天然氣聚集帶。發(fā)現(xiàn)的僅有一口油井是Prawn 1A井。從整體上來(lái)看,石油和天然氣主要分布在盆地的西南部,其勘探力度和密度都比較大。海上與陸上相比,雖然在海上的勘探的難度要大于陸上,但在海上發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)量要明顯大于陸地。在海上和陸上,西部的發(fā)現(xiàn)比東部的發(fā)現(xiàn)要顯著。按照相似理論,在海域上,如圖6的黑箭頭所示2006年發(fā)布的近海區(qū)和候選區(qū)有很大勘探潛力。在奧特韋盆地的北部,主要的勘探目的層是奧特韋超群,在Penola洼陷油氣田的Pretty Hill組油藏包含復(fù)雜、陡峭、東西向傾斜的斷塊,其上的蓋層為L(zhǎng)aira組。普通的古油藏通常被穿過(guò)區(qū)域蓋層的構(gòu)造所切割而發(fā)生滲漏。滲漏的位置取決于蓋層、伴生斷層和區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)之間的相互作用。沿岸石油瀝青礁表明一些海上未知的聚集帶已被破壞,是由于烴類(lèi)逃逸到地表造成的[2]。

3.2 層系分布特征

在奧特韋盆地,根據(jù)地層由老到新所統(tǒng)計(jì)已發(fā)現(xiàn)的油氣藏有:在下白堊統(tǒng)OTW AY群的Jacaranda Ridge和Sawpit砂巖段發(fā)現(xiàn)了Wynn 1油井氣、Jacaranda Ridge 1和Killanoola 1凝析油。在下白堊統(tǒng)OTW AY群的Pretty Hill組發(fā)現(xiàn)了KatnookField、Haselgrove Field、Redman Field、Ladbroke Grove氣田、Laira 1氣顯示、Crayfish 1A油氣顯示。在下白堊統(tǒng)OTW AY群的Windermere砂巖段發(fā)現(xiàn)了Katnook 1氣田。在下白堊統(tǒng)OTW AY群的Eumeralla組內(nèi)砂巖發(fā)現(xiàn)了Crayfish 1A油井、Port Campbell 4油田、Windermere 1油田、Crayfish 1油氣顯示、Katnook 2油氣井和Windermere 2油氣顯示。在上白堊統(tǒng)SHERBROOK群的Waarre砂巖發(fā)現(xiàn)了Grumby 1等氣田。在上白堊統(tǒng)SHERBROOK群的Flaxman組發(fā)現(xiàn)了Port Campbell 1氣田。在上白堊統(tǒng)SHERBROOK群的Argonaut段發(fā)現(xiàn)了Breaksea Reef 1井油氣顯示。

從層系分布上來(lái)看,油氣主要分布在下白堊統(tǒng),上白堊統(tǒng)次之,第三系最少。從上述的油氣成藏條件來(lái)看,淺層的油氣藏已被破壞,而且?jiàn)W特韋盆地的烴源巖成熟度較高,主要以產(chǎn)氣為主。

圖6 油氣區(qū)域平面分布Fig.6 Planar distribution map of oil and gas

4 資源潛力分析

4.1 勘探潛力簡(jiǎn)析

奧特韋盆地是一個(gè)不成熟的油氣勘探區(qū),具有很大的發(fā)掘潛力(圖7)。表1總結(jié)了澳大利亞南部奧特韋盆地陸上主要的區(qū)帶中尚未發(fā)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)可采天然氣資源量。然而海上的資源量未能確定,因此對(duì)該區(qū)的勘探潛力簡(jiǎn)析主要以陸上區(qū)帶為主。雖然迄今為止發(fā)現(xiàn)的天然氣在規(guī)模上相對(duì)較小(每個(gè)氣田的平均儲(chǔ)量為21×108m3),在盆地的維多利亞地區(qū)有更大規(guī)模的發(fā)現(xiàn)(Minerva氣田達(dá)到321×108m3和Thylacine發(fā)現(xiàn)天然氣0.8×1012m3)。雖然石油的發(fā)現(xiàn)近來(lái)才有突破,但意味著將有很大的石油挖掘潛力。奧特韋盆地的儲(chǔ)層物性和潛在圈閉的大小被Smith和Williamson等作為這個(gè)盆地資源潛力的主控因素[6]。Pretty Hill砂巖仍然是陸上的主要勘探目的層,尤其是以斷層為主的圈閉[7]。由于存在大量對(duì)成巖作用很敏感的不穩(wěn)定組分,所以Eumeralla組通常缺乏很好的儲(chǔ)集層。

根據(jù)Smith所描述的,Waarre組砂巖是未來(lái)勘探的最好儲(chǔ)集層,尤其是海侵期的砂巖[7]。Waarre組砂巖的孔隙度和滲透率都較低。在Port Campbell地區(qū),海相砂巖深達(dá)1 500 m時(shí)都有很好的孔隙度,并具有非常好的水動(dòng)力條件。在Paaratte組,認(rèn)為濱岸前積層的頂部是最有潛力的儲(chǔ)集層,將是海域最好的勘探目的層。

表1 奧特韋盆地陸上主要區(qū)帶未發(fā)現(xiàn)可采天然氣資源量Tab.1 The recoverable resource of unfound gas in the main onshore zone of Otway Basin

圖7 奧特韋盆地有利區(qū)帶分布Fig.7 Favorable regional belts distribution in Otway Basin

奧特韋盆地老的地層(前Belfast泥巖)和上白堊統(tǒng)是最有潛力的勘探區(qū),因?yàn)榫哂杏欣穆癫厥泛统墒鞜N源巖。另外,現(xiàn)今位于Belfast泥巖之上的小油氣藏的烴類(lèi)濃度超過(guò)分散的大油氣藏。然而現(xiàn)今第三系中的潛在儲(chǔ)集層和圈閉中,由于淡水層系統(tǒng)而導(dǎo)致從深層成熟烴源巖運(yùn)移來(lái)的石油快速被生物降解。

現(xiàn)今更精細(xì)的地震測(cè)網(wǎng)和良好的井位控制,使盆地的資源潛力評(píng)價(jià)有更大的確定性。由于在

4.2 有利潛力區(qū)

奧特韋盆地海上缺少精確的地震勘探,海上的許多探井沒(méi)有達(dá)到鉆探目標(biāo),或者偏離構(gòu)造。表明在該盆地需要進(jìn)一步地震和地質(zhì)勘探,才能成功發(fā)現(xiàn)新的油氣[7]。

通過(guò)對(duì)奧特韋盆地的區(qū)域地質(zhì)特征的了解,對(duì)油氣成藏條件的分析和重點(diǎn)對(duì)油氣在平面和層系上的分布特征的解剖,現(xiàn)對(duì)盆地有利勘探區(qū)進(jìn)行一定的預(yù)測(cè)。

對(duì)陸地有利勘探區(qū),首先要加強(qiáng)對(duì)深層的勘探,在1983年的Lindon 1井Pebble Point組中采出的多桶原油,已證實(shí)第三系的原油是深層石油進(jìn)行垂向運(yùn)移的結(jié)果[8]。這表明在深層存在很大的勘探潛力。

其次,加大對(duì)淺層斷層圈閉的勘探密度,從已發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)油氣田來(lái)看,都是環(huán)斷層帶所分布。從層系的分布也可以看出,在淺部第三系和侏羅系很少發(fā)現(xiàn)油氣,基本集中在白堊系中,而斷層是很好的溝通淺層和深層的通道。所以圍繞斷層展開(kāi)勘探應(yīng)該是一個(gè)很好的勘探方向。

對(duì)海域有利勘探區(qū),從油氣區(qū)域分布圖中可以看出,目前的油氣發(fā)現(xiàn)主要集中在Port Campbell市的西南近海海域,而新增的2006年新區(qū)是一個(gè)有較大勘探潛力的區(qū)塊[9]。

綜合海陸有利勘探區(qū)情況,應(yīng)加強(qiáng)以尋找天然氣為主的勘探。

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Petroleum geologic characteristics and resource potentials in Otway Basin of Australia

Dai Yin1,Pang Linan2,Peng Guohong1,Chen Shunshun1
(1.Department of Geosciences,Yangtze University,Jingzhou434023;2.Basin and Reservoir Research Center,China University of Petroleum,Beijing102249)

Basic geological characteristics in Otway Basin of Australia have been described from regional tectonic settings and depositional characteristics.Oil-gas accumulation conditions of the basin are discussed based on analysis of source rocks,reservoirs and traps.Oil-gas distribution features are summarized from flats and layer series.As of the end of 2008,cumulative gas production in the basin was 124.5×108m3, the economic and sub-economic proven oil reserves is 2×106t,and the natural gas reserves is 350×108m3. Finally,the resource potential of the basin is evaluated and the favorable prospect area is predicted.

Otway Basin;geological characteristics;accumulation conditions;resource potential

book=2,ebook=14

TE121.1

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.02.001

1008-2336(2010)02-0001-08

2010-02-08;改回日期:2010-03-15

戴寅,1986年生,男,2008年畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)資源勘查工程專(zhuān)業(yè),在讀碩士研究生,研究方向:石油地質(zhì)綜合研究。E-mail: dying19860529@163.com。