西非北部塞内加尔盆地油气富集规律与勘探方向.pdf
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1、DOI:10.12401/j.nwg.2023113西非北部塞内加尔盆地油气富集规律与勘探方向王大鹏,殷进垠*,田纳新,田琨,宫越(中国石化石油勘探开发研究院,北京102200)摘要:西非北部塞内加尔盆地是位于前寒武系古生界结晶基底之上的巨型裂谷被动陆缘叠合盆地。笔者基于地震、典型钻井、测井资料及国际油气商业数据库和勘探的最新成果,结合区域地质背景和盆地构造沉积演化特征,分析盆地油气成藏条件、成藏特征和富集规律,并预测未来勘探方向。研究表明,盆地经历前裂谷、同裂谷和被动陆缘 3 期构造演化阶段,盆地结构呈“北缓南陡”形态,具体表现为“北部窄陆架缓陆坡、南部宽陆架陡陆坡”特征。盆地发育裂陷期湖相
2、和被动陆缘期海相两套烃源岩,裂陷期烃源岩对盆地深水区白垩系成藏具有重大贡献,被动陆缘期烃源岩在上覆地层较厚时才成熟。盆地可划分为 3 种油气成藏模式。陆架区下生上储,断层沟通不整合,陆架三角洲前缘浊积砂岩成藏模式。斜坡坡脚区下生上储、断砂配置输导、近源供烃成藏模式。深水超深水区下生上储,垂向运移,构造地层型浊积砂岩成藏模式。陆架边缘三角洲前缘砂体、斜坡坡脚处的浊积水道和海底扇、深水区浊积水道和浊积扇是塞内加尔盆地重点勘探领域,深水区大型构造地层圈闭为盆地最重要的勘探目标。关键词:油气地质特征;富集规律;主控因素;勘探方向;塞内加尔盆地中图分类号:P618.130.1文献标志码:A文章编号:10
3、09-6248(2023)05-0061-11Hydrocarbon Accumulation Characteristics and Future Exploration Directionin Senegal Basin,Northwest AfricaWANG Dapeng,YIN Jinyin*,TIAN Naxin,TIAN Kun,GONG Yue(Petroleum Exploration&Production Research Institute,SINOPEC,Beijing 102200,China)Abstract:The Senegal basin in Northwe
4、st Africa is a giant riftpassive margin superimposed basin floored bythe PrecambrianPaleozoic crystalline basement.Based on combinations of seismic,drilling,well logging dataand the latest international commercial petroleum databases and exploration results,along with understanding ofregional geolog
5、ical history(tectonosedimentary evolutions),this study was focused on hydrocarbon accumula-tion conditions and patterns and enrichment rules of hydrocarbons,and predicted the future direction of explo-ration in the Senegal basin.The study shows that the basin experienced three tectonic evolution sta
6、ges:prerift,synrift,and passive margin.The current structure of the basin is characterized by“a gentle northern slope anda steep southern slope”,specifically,the narrow continental shelf and gentle continental slope in the north thewide shelf and steep slope in the south.The basin has lacustrine sou
7、rce rocks deposited during the rifting period 收稿日期:2023-02-23;修回日期:2023-05-08;责任编辑:吕鹏瑞基金项目:国家科技重大专项(2016ZX05033-001)和中国石化集团科技部项目(P17062-3、P22085、P22086)联合资助。作者简介:王大鹏(1984),男,博士,高级工程师,主要从事国外含油气盆地油气地质综合研究。Email:。*通讯作者:殷 进 垠(1963),男,博 士,正 高 级 工 程 师,主 要 从 事 国 外 含 油 气 盆 地 综 合 分 析 与 构 造 地 质 研 究。Email:。第 5
8、6 卷 第 5 期西 北 地 质Vol.56No.52023 年(总 231 期)NORTHWESTERN GEOLOGY2023(Sum231)and marine source rocks deposited in the passive margin period.The lacustrine source rocks have a more signifi-cant contribution to petroleum accumulations in the Cretaceous reservoirs in deepwater areas.Marine sourcerocks beca
9、me mature until the thicker overlying sediments deposited.Three types of hydrocarbon accumulationmodels were recognized:lowergeneration and upperstorage in the continental shelf area characterized bydeltafront turbidite sandstones charged through unconformity and faults.lowergeneration and upperstor
10、-age at the foot of the continental slope dominated by nearsource faultsandstones configuration.lowergen-eration and upper upperstorage in deepwater and ultradeepwater areas dominated by structuralstratigraphicturbidite trap through vertical migration.The shelfmargin deltafront sandstones,turbidite
11、channels and sub-marine fan lobes at the slope foot,turbidite fan in the deepwater areas are favorable targets for exploration.Large structuralstratigraphic traps in deepwater areas are the most important exploration target in the Senegalbasin.Keywords:hydrocarbon geological characteristics;hydrocar
12、bon accumulation pattern;controlling factor;exploration direction;Senegal basin 近年来,西非北部塞内加尔盆地在深水区白垩系不断获得重大发现,油气勘探活动十分活跃,成为全球油气勘探开发的热点地区。截至 2022 年底,盆地已发现探明和控制石油、天然气和凝析油可采储量分别为 1.1 亿 t、1.6 万亿 m3和 0.7 亿 t,合计 14.6 亿 t 油当量,油气类型以天然气为主,占比 87.9%。自 2014年以来,盆地连续获得 Sne、Fan、Tortue、Yakaar 等多个油气发现(IHS,2023)。2019
13、 年,BP 公司发现的 Or-ca 大气田为当年全球最大水深、储量最大的气田,进一步证实了盆地深水区巨大的勘探潜力。在这些新发现的带动下,Total、Shell 和 ExxonMobil 等国际大型油公司争先布局塞内加尔盆地。2020 年初,塞内加尔政府发布了第 10 轮海域区块招标,使得该盆地再次成为全球油气勘探的焦点。虽然国内外学者已针对塞内加尔盆地的构造演化、沉积充填以及油气成藏条件等方面进行研究(Labails et al.,2010;冯杨伟等,2010;Villeneuve et al.,2015;Ye et al.,2017;孙 涛 等,2017a;Yannick et al.,2
14、018;Sayers et al.,2018),但大多针对盆地局部地区或次盆开展研究,而关于盆地整体的成藏条件、成藏特征、油气主控因素和富集规律等方面论述较少(Davi-son,2005;熊利平等,2010;刘延莉,2014;徐汉梁等,2014;Ndiaye et al.,2016;王 大 鹏 等,2017;孙 涛 等,2017b;朱伟林等,2017;王宏语等,2020),对于盆地成藏缺乏规律性认识,未来勘探方向尚不清晰。笔者基于地震、典型钻井、测井资料及最新的国际油气商业数据库和勘探成果,结合区域地质背景和盆地构造沉积演化特征,分析盆地油气成藏条件、油气分布主控因素,总结盆地不同成藏区带油气
15、成藏特征及差异性富集规律,预测未来勘探方向。研究成果可为中国油公司的海外战略选区和新项目勘探开发提供借鉴和参考。1盆地地质特征 1.1盆地概况塞内加尔盆地是位于前寒武系古生界结晶基底之上的巨型裂谷被动陆缘叠合盆地,盆地海域面积较大,根据大型转换断层位置,从北向南划分为毛里塔尼亚次盆、北部次盆和卡萨芒斯次盆,盆地总面积为 93.9104 km2,是西非面积最大的含油气盆地(图 1)。盆地油气勘探经历从陆上、浅水陆架向深水超深水区的转移,2014 年之前主要勘探目标为陆上和浅水陆架的上白垩统海相砂岩,发现的油气规模较小,大多尚未开发。2014 年以来,在 Kosmos、Cairn能源等独立石油公司
16、和国际大型油公司带动下(Kos-mos,2021),勘探领域逐渐从陆架区向深水超深水区下白垩统阿尔必阶和上白垩统赛诺曼阶浊积砂岩领域扩展,先后发现 Sne、Fan、Tortue、Yakaar 和 Orca 等一系列大型油气田(图 1)。目前,油气发现主要位于毛里塔尼亚次盆和北部次盆,但盆地整体勘探程度仍较低,探井密度为 5 869 km2/口,深水区钻井仅为 40 口。1.2构造沉积演化伴随冈瓦纳大陆和劳亚古陆开裂以及新特提斯洋的开启,盆地形成演化与中大西洋晚三叠世早侏罗世裂开以及非洲与北美板块的分离密切相关,主要62西北地质NORTHWESTERN GEOLOGY2023 年经历了二叠纪挤压
17、和三叠纪末之后持续拉张,其裂开时间早于北大西洋和赤道大西洋(Withjack et al.,1998;Bird et al.,2007;Golonka,2007)。塞内加尔盆地靠近陆地一侧为未减薄的陆壳,地壳拉伸减薄不明显,为早期裂陷及沉积地层发育区;地壳减薄带,强烈拉伸,成为盆地构造沉降和热沉降的中心,是盆地晚期裂陷、翘倾掀斜和被动陆缘期沉积的重要区域,也是大陆架和斜坡主要发育带(图 2)。盆地演化历史相对较长,盆地呈“北缓南陡”结构形态,具体表现为“北部窄陆架缓陆坡、南部宽陆架陡陆坡”特征,形成从陆架边缘三角洲、斜坡复合水道、坡脚滑塌体到深水扇为主的陆架陆坡沉积体系(王宏语等,2020;C
18、asson etal.,2020;宫越等,2020)。塞内加尔盆地主要经历了古生代早期中石炭世前裂谷、晚三叠世早侏罗世同裂谷、中侏罗世现今被动陆缘 3 期构造演化阶段。晚白垩世,盆地整体进入沉降阶段,伊比利亚板块与非洲板块碰撞以及新生代阿特拉斯造山运动导致盆地局部发生一定程度的构造反转(Ellouz et al.,2003),地层高差变大,陆架区物源供应变强,沉积物充填下切沟谷并覆盖于原陆架陆坡之上,地层沉积厚度向海域快速增厚,古近纪后,盆地宽缓的大陆沉积斜坡已基本定型。盆地被动陆缘层系较厚,沉积地层以中新生界为主,沉积中心最大厚度可达 14 km(图 3)。前裂谷期,盆地处于西冈瓦纳北部,整
19、体构造环境稳定,沉积特征与北非类似,以志留系和泥盆系海相碎屑岩沉积为主,但后期受华力西构造影响,抬升和剥蚀作用强烈,现以残留沉积为特征(Ye et al.,2017),由于地层埋深较深,盆地的油气勘探暂未钻遇。同裂谷期,伴随中大西洋早期裂解和区域强烈拉张,地壳明显减薄,沉积充填主要发育于陆架下部或陆架边缘断裂带附近的凹槽内,伸展断裂形成一系列北北东向正断层及狭长的地堑和半地堑,以三叠系湖泊、河流和三角洲等陆相沉积为主,深盆区沉积湖相富有机质页岩,后期受北部裂谷作用及新特提斯洋海水从北向南入侵,盆地水体处于干旱蒸发环境,稳定封闭、半封闭的厌氧环境下沉积了厚层上三叠统下侏罗统盐岩(Martin e
20、t al.,2010;IHS,2023)。被动陆缘期,盆地由东向西形成了从陆架区、陆架边缘碳酸盐岩台地到斜坡、深海盆底区浊积水道和浊积扇的沉积体系。被动陆缘早期中侏罗世早白垩世阿普特期,裂谷作用减弱,差异热沉降作用下,现今陆架外缘及其附近发育碳酸盐岩台地和碳酸盐岩斜坡沉积,陆架边缘发育碳酸盐岩建造,半深海深海区以泥岩沉积为主。阿普特末期至阿尔比期,持续拉张背景下中、南大西洋完全连通,全球性缺氧条件下沉积了阿尔比土伦阶区域性富有机质海相页岩(Moulin et al.,2010),受海平面上升及陆架沉积压沉作用影响,近陆架方向发育多级断裂坡折,局部发生 300020010002002000300
21、020001000200DakarBissauNouakchottBanjul0300 km150200TiofSne NorthYakaarDSDP367DSDP368AABBCC50450AA024681012Site 36801002003004002503501500246810CC500100200150BB0246810500100200250150abcMarsouinTortueFanChinguettiSne塔尔法亚盆地塞内加尔盆地陶丹尼盆地西撒哈拉毛里塔尼亚塞内加尔马里毛里塔尼亚次盆北大西洋卡萨芒斯次盆几内亚比绍几内亚塞拉利昂利比里亚盆地距离(km)距离(km)距离(km)
22、深度(km)深度(km)深度(km)洋壳洋壳洋壳基底基底基底海底陆架陆坡古新统赛诺曼阶赛诺曼阶赛诺曼阶古新统古新统海底海底下白垩统下白垩统下白垩统阿普特阶森诺曼不整合陡坡陆缘阿普特阶侏罗系侏罗系侏罗系阿尔比阶阿尔比阶阿尔比阶井点油田气田油气田名称断层次盆分界线盐底辟主要城市海岸线剖面线国界线等深线塞内加尔盆地边界主要含油气盆地边界a.盆地北部结构;b.盆地中部结构;c.盆地南部结构图 1塞内加尔盆地位置、构造分区和地质剖面图(剖面见 AA、BB和 CC)Fig.1Maps showing the location,tectonic domains and geological sections
23、 of the Senegal basin第 5 期王大鹏等:西非北部塞内加尔盆地油气富集规律与勘探方向63 掀斜和翘倾,随着差异剥蚀作用增强,碎屑物源供给速率变化,陆架边缘附近发育三角洲、下切谷、浊积水道和斜坡滑塌体,深水区碎屑岩沉积体系广泛发育,逐渐由浊积扇向深海泥岩沉积转变(图 2)。2油气地质特征塞内加尔盆地油气成藏条件优越,受大陆裂解、岩石圈减薄、全球缺氧事件、物源供应及后期构造运动影响,盆地发育多套生储盖组合和多种圈闭类型,为油气运聚提供了良好的保障条件(图 3)。2.1烃源岩塞内加尔盆地发育裂谷期湖相和被动陆缘期海相两套烃源岩。裂谷期烃源岩为沉积于地堑、半地堑内的富含陆相有机质的
24、湖相页岩,受裂陷控制分布于近陆架边缘和陆架下部,向海方向变薄,埋深较大,已达高成熟,以生气为主(Yannick et al.,2018)。盆地深水区勘探初期,在靠近裂陷附近发现多个大型天然气田,而之后向外扩展勘探。由于距离裂陷烃源岩较远,被动陆缘期烃源岩尚未成熟,导致多口勘探井失利(Sayers et al.,2018;Kosmos,2021)。受盆地勘探程度制约,裂谷期烃源岩钻遇探井较少、资料缺乏,尚无确定的油源对比数据,但通过与北美东部共轭盆地对比研究和最新的油气勘探实践成果研究,推测盆地发育裂谷期烃源岩(图 1)。基于白垩纪古气候、古洋流以及盆地所处位置,阿普特阿尔必期和赛诺曼土伦期和森
25、诺期盆地发生过多次大洋缺氧事件(Kuhnt et al.,1995;Lning et al.,2004;Nzoussi-Mbassani et al.,2005),在上升洋流低氧带和有机质高产富集等多因素叠加条件下,盆地发育下白垩统阿普特阿尔必阶和上白垩统赛诺曼土伦阶海相烃源岩(孙涛等,2017a;Sebastien et al.,2018),烃源岩在晚白垩世开始排烃,中新世以后进入生烃高峰。被动陆缘期的海相烃源岩主要发育于斜坡和坡脚区(Erlich et al.,2003;Sebastien et al.,2018),在上覆地层较厚时,该套烃源岩才能进入生油窗,局部地温梯度较高情况下,可进入
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