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秘鲁Ucayali盆地石油地质特征与油气成藏
王建君1, 李浩武1, 胡湘瑜1, 王青1, 汪斌2, 杨仓3     
1. 中国石油勘探开发研究院, 北京 100083 ;
2. 中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院, 新疆 库尔勒 841000 ;
3. 中国石油海外勘探开发公司, 北京 100034
摘要: 基于对Ucayali盆地油气成藏要素的系统解剖,预测盆地内除已发现的逆冲背斜/断背斜外,还可能发育伸展断块、潜山、生物礁、地层尖灭、河道砂及逆冲断层下盘构造等多种圈闭类型,自西向东前展式推覆的逆冲背斜/断背斜为最主要的圈闭类型。前陆运动前盆地构造圈闭发育程度低,现今原油聚集多属前陆运动后二次调整成藏,淡水侵入使浅部油藏普遍遭受轻度降解。由于Shira隆起的分隔作用,西部次盆现今生成的烃类很难运移至东部圈闭中。而东部次盆烃源岩埋深小,Ene组展布面积有限,Ambo群趋于生气,在生油窗内生成的液态烃类相对有限,加之圈闭不断生长,圈闭充满度较低。同时,活动性断层对烃类侧向运移不利,其东侧的背斜圈闭往往无法得到有效充注,形成大规模原油聚集的潜力较小。南部和西部次盆成藏条件配置好,逆冲褶皱发育,圈闭可得到烃类持续充注,主要以天然气为主;南部次盆逆冲断层下盘构造圈闭为重要潜在勘探目标;Ene次盆勘探程度低,烃源岩品质好,仍有发现大型构造圈闭的潜力。
关键词: Ucayali盆地     石油地质条件     Shira隆起     运移屏障     油气成藏     勘探潜力    
Geological Characteristics and Hydrocarbon Accumulation of Ucayali Basin, Peru
Wang Jianjun1, Li Haowu1, Hu Xiangyu1, Wang Qing1, Wang Bin2, Yang Cang3     
1. Research Institute of Petroleum Exploration & Development, PetroChina, Beijing 100083, China ;
2. Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Tarim Oil Field Branch Company, PetroChina, Korla 841000, Xinjiang, China ;
3. China National Oil and Gas Exploration and Development Corporation, Beijing 100034, China
Supported by Supported by the National Science and Technology Major Project (2016ZX05029)
Abstract: Based on the geological and hydrocarbon accumulation characteristics, there will be other types of hydrocarbon traps in Ucayali basin, such as extensional fault block, buried hill, reef, stratigraphic pinchout, channel sand and the footwall of thrust fault, besides the discovered thrust anticline/faulted anticline oil & gas fields. The in-sequence thrust anticline/faulted anticline will be the main traps. The traps were not well developed before the foreland orogeny, and the current hydrocarbon accumulations were mostly the product of secondary migration. The intrusion of freshwater mildly degraded most of oil in shallow reservoirs. Due to the separation of the Shira uplift, it was difficult for the hydrocarbon generating in the Western Sub basin to migrate into the Eastern Sub basin. The source rocks in the Eastern Sub basin was not buried deeply enough, the Ene Formation had limited distribution, the Ambo Group was gas prone, only limited liquid were generated in oil window, and the traps were growing, so the filling of traps were generally low. The active faults also are barriers for hydrocarbon parallel migration, the traps in the eastern side often have charge risk, and have little chance to form large oil accumulation. The Southern and Western Sub basins had good conditions for hydrocarbon accumulation, the thrust folds were well developed, the traps were continuously charging, and most likely to form gas fields. The foot wall anticlines of thrust faults will be the potential targets in Southern Sub basin. The Ene Sub basin is in low degree of exploration, and with perfect source rocks, so it has the potential to find large structural traps.
Key words: Ucayali basin     petroleum conditions     Shira uplift     migration barrier     hydrocarbon accumulation     exploration potential    

0 前言

Ucayali盆地位于秘鲁中东部(图 1),在古生代伸展裂陷背景上叠加安第斯前陆运动形成[1-2]。Ucayali盆地长约650 km,宽约250 km(其东部以沉积盖层2 000 m厚度为界),面积约为16.06×104 km2,自西向东沉积盖层厚度不断减小,山前带沉积盖层的最大厚度超过10 000 m[3]

Ucayali盆地勘探工作始于20世纪30年代,1939年钻探了第一口探井,发现了Agua Caliente油田。目前盆地内已钻探井49口,发现6个油田及6个天然气/凝析油田,总体为北部油、南部气格局。原油和凝析油2P(证实+概算) 可采储量为1.48×108 t,天然气2P可采储量为5 157×108 m3,总2P可采当量5.58×108 t[3]。所有已发现油气田均为构造型,尚无岩性圈闭发现,大部分储量集中于盆地南部气田群,北部油气田规模较小。

由于Ucayali盆地区块勘探权长期掌握在国际油公司手中,勘探缺乏统一部署,且时常中断,各公司之间资料相互保密,加之区块多位于热带雨林,施工非常不便,因此Ucayali盆地勘探和研究程度偏低。本文在区块招标资料和文献调研的基础上,系统分析了盆地石油地质条件与成藏特征,并在此基础上解剖了不同次盆油气成藏控制因素与勘探潜力。

1 区域地质背景 1.1 构造演化与变形特征

Ucayali盆地东部上超于巴西地盾的片麻岩/变质岩之上,Contaya隆起与Cushabatay隆起为其与北部Maranon盆地的边界(图 1),西边界和南边界为安第斯褶皱带。按构造与油气成藏特征,本文将Ucayali盆地划分北部次盆、西部次盆、东部次盆、Ene次盆和南部次盆5个大的次级负向单元。

图 1 研究区Ucayali盆地主要构造格架及烃源岩展布 Figure 1 Structural framework and the distribution of source rocks,Ucayali basin

Ucayali盆地的构造演化历史比较复杂,大致可以划分为6个阶段:①奥陶纪晚期至泥盆纪中期裂陷[2, 4];②晚泥盆世反转[5-6];③石炭—二叠纪拗陷[3, 5-11];④三叠纪—中侏罗世裂陷[3, 11];⑤晚侏罗—晚白垩世反转前陆;⑥白垩纪末期至今的安第斯前陆阶段[6, 11]。以安第斯前陆阶段,尤其是Quechua Ⅲ构造运动对盆地油气成藏影响最大,现今盆地内规模型油气聚集基本与其相关。

安第斯造山作用起始于白垩纪末期,前陆挠曲盆地开始发育,西部山前带地层明显增厚,盆地南部边界Fitzcarrald隆起也形成于此期[3, 11]。但此时前陆造山作用强度较小,影响的范围相对有限。直至中新世晚期,安第斯造山运动才开始全面影响并控制Ucayali盆地的构造格局,强烈的推挤作用使大部分古生代正断层和先存的反转断层受到明显改造,盆地内绝大多数圈闭均定型于此期。在盆地北部,大多数古生代正断层活化变为逆冲断层,且越向浅层,倾角越大,逆冲带呈前展式发育(图 2)。

1.新生界;2.白垩系;3.侏罗系—上三叠统;4.三叠系盐层;5.上古生界;6.下古生界;7.前奥陶系基底;8.油田;9.气田;10.原油聚集;11.天然气聚集;12.烃类运移方向;13.断裂;14.即将形成的断裂;15.断裂编号。剖面位置见图 1 图 2 Ucayali盆地北部剖面及构造成藏演化 Figure 2 Tectonic and hydrocarbon forming model in Northern Ucayali basin

在南部次盆,与Quechua Ⅲ构造运动相呼应,主要构造变形发生于中新世晚期至上新世早期,Cashiriari和San Martin气田的构造即形成于此时期。西侧以薄皮逆冲断裂为主,逆冲褶皱相互叠置形成前展式叠瓦扇,自西向东断层倾角逐渐变缓;东侧为前陆造山作用递进推挤形成的背斜,但并无明显的逆断层发育。在整个南部次盆内,古生代正断层多未受到后期前陆运动的影响而发生反转(图 3)。

1.新生界;2.白垩系;3.侏罗系—上三叠统;4.上古生界;5.前奥陶系基底;6.气田;7.天然气聚集;8.烃类运移方向;9.断裂;10.即将形成的断裂;11.断裂编号。剖面位置见图 1 图 3 过南部次盆典型剖面及构造成藏演化 Figure 3 Tectonic and hydrocarbon forming model in Southern Ucayali basin
1.2 沉积地层简况

Ucayali盆地内最古老的沉积层系为中晚奥陶世海相裂谷Contaya组粗砂岩,上覆泥盆系Cabanillas组以浅海相中—细砂岩为主,局部地区发育泥页岩沉积,这两套地层空间展布范围相对有限,应主要存在于裂谷盆地的中心部位,裂谷肩部大多已剥蚀殆尽。全区缺失志留系和上泥盆统[3]。石炭纪—早二叠世为拗陷发育期,下部以碎屑岩为主,上部以碳酸盐岩为主,沉积中心位于现科迪勒拉山,向Contaya和Shira隆起超覆减薄[3]。此期间沉积了盆地内最重要的Ambo群浅海相泥质烃源岩及二叠纪局限海环境的Ene组黑色页岩[10, 12]。晚二叠世—早三叠世,Ucayali盆地经历了广泛的隆升和剥蚀,大面积沉积缺失,下伏地层亦遭受广泛剥蚀。上三叠统—侏罗系Pucara群主要沉积于西部和北部次盆,属热沉降阶段海侵作用的产物[3, 13],其为西部次盆最重要的烃源岩。

白垩纪总体处于伸展环境,幕式构造反转持续时间较短,海平面以下降为主,中间发育若干小型的变化旋回。海平面下降过程中以河流-湖泊相沉积占主体,发育了Agua Caliente组、Chonta组、Vivian组等多套优质储层段;在小型海侵阶段,沉积了Raya组等优质泥岩盖层,储盖组合发育程度高,使白垩系成为盆地内油气富集程度最高的层系。自白垩纪末期开始,Ucayali盆地即进入前陆盆地发育阶段,新生代地层主要为河流或湖泊相砂岩、泥岩和砾石,物源为安第斯山脉。

2 油气地质条件 2.1 烃源岩

与北部的Maranon和Oriente盆地有所不同,Ucayali盆地内已证实发育多套泥质烃源岩[14-15](图 4),对油气成藏具有重要贡献的烃源岩包含侏罗系Pucara群、石炭系Ambo群下段和二叠系Ene组[1, 3, 16-17]。潜在烃源岩为泥盆系Cabanillas群泥岩和石炭—二叠系Copacabana群碳酸盐岩,新生界烃源岩由于埋深太浅,普遍未达到成熟生烃阶段。

剖面位置见图 1。据文献[14-15]修编。 图 4 Ucayali盆地综合柱状图 Figure 4 Stratigraphic column of Ucayali basin
2.1.1 侏罗系Pucara群烃源岩

Pucara群内页岩为Ucayali西部、北部次盆最重要的烃源岩,在东部次盆和南部次盆,由于剥蚀作用而缺失[1, 3]。其主要由沥青质页岩组成,TOC质量分数最高可达5%,富有机质段厚度超过50 m,干酪根类型为Ⅰ、Ⅱ型,由于海侵自西向东推进的缘故,生烃潜力向西部和西北部逐渐提升。Pucara群内烃源岩在白垩纪早期即已开始成熟生烃,目前已全面进入生烃窗。其在北部次盆Maquia油田一带埋深稍浅,现今仍以生油为主,为Maquia、Huaya和Pacaya油田的供油源岩。模拟资料表明(图 5),在中新世中期时(14Ma),Aguaytia油田圈闭刚有雏形,但其西侧的Pucara群烃源岩埋深已超过5 km,地层温度达180 ℃左右,已经进入生油窗后期,深部Ene组和Ambo群烃源岩埋深更大,均已进入生气窗。Ucayali盆地圈闭属于前展式逆冲发育序列,在Aguaytia油田东侧,圈闭形成时间应更晚。现今Aguaytia圈闭形成,在其东西两侧大部分地区内地层埋深相比14 Ma时未再增加,地层温度也未升高,烃源岩演化基本中止。目前已证实Aguaytia气田的天然气与凝析油(API(重度) 约60°) 主要源自过成熟阶段Pucara群烃源岩。

据文献[17]修编。 图 5 盆地北部Aguaytia气田一带14 Ma(a) 与现今(b) 烃源岩成熟度模拟剖面 Figure 5 Source rock maturity profiles of 14 Ma(a) and 0 Ma(b),near Aguaytia gas field,Northern Ucayali basin
2.1.2 二叠系Ene组烃源岩

二叠系Ene组内泥岩为Ucayali盆地另一套重要的烃源岩[3, 15],由于三叠纪强烈的构造隆升,Ene组在西部次盆已基本剥蚀殆尽,在东部次盆呈零星状态残存于古生代裂陷的深部。Ene组在南部次盆遭受剥蚀作用较弱,在Sepa-1x井与San Martin气田一带连续分布面积约10 000 km2(图 1)。在Cashiriari气田一带,Ene组TOC质量分数可达1.5%~5.0%,富有机质泥岩段主要集中于层序顶部,厚度最大可达100 m,干酪根类型主要为Ⅱ型,IH(氢指数) 大多集中在200~660 mg/g,在前陆深埋区内,其应已全面进入生烃窗。

2.1.3 石炭系Ambo群烃源岩

石炭系Ambo群最大厚度可超过500 m,其下段主要由浅海相泥岩组成,含少量煤层和河流相砂岩,为盆地内重要的生气源岩,上段为大套河流相砂岩。Ambo群烃源岩在Ucayali盆地广泛分布,目前已证实南部次盆Cashiriari等大中型气田主要靠其供烃[13, 18]。在南部次盆,Ambo群烃源岩TOC质量分数变化较大,总体为0.3%~5.0%,干酪根类型以Ⅲ型腐殖质为主,IH较低,绝大部分样品小于300 mg/g。在安第斯前陆运动之前,南部次盆的Ambo群已大面积进入生油晚期,前陆深埋之后,其成熟度继续提高,现今已全面进入生气阶段。

2.2 储层 2.2.1 白垩系储层

与北部安第斯前陆盆地类似,Ucayali盆地以浅海-河流相砂岩储层为主,已发现的油气田绝大多数以白垩系为主力产层。白垩系储层物性条件好,盆地内不同构造圈闭差异并不明显,渗透率高的特点表现尤为突出,对地层流体的侧向流动非常有利。

上白垩统储层段主要包括Chonta组和Vivian组,Cachiyacu组及Casa Blanca组为潜在储层段。Vivian组主要由70~150 m厚的浅海至滨海相砂岩组成,含少量黑色页岩,其为白垩纪海平面最大时的产物,在盆地内广泛分布,储层物性好,结构和成分成熟度高,平面连通性好。平均孔隙度约为25%,渗透性能极佳,渗透率最大可达1 000×10-3 μm2,是盆地内重要的储集层段[1, 3, 19]

Chonta组主要由灰色砂岩和沥青质页岩组成,其厚度变化较大,总体为50~1 500 m,砂岩段构成了良好的储集体。Chonta组在盆地东部沉积于三角洲至近滨环境,向北部和西北部逐渐过渡至浅海陆架环境,南部次盆主要为河流相[6, 12]

下白垩统储层主要包括Cushabatay组和Agua Caliente组。Cushabatay组以辫状河与浅海河道相沉积为主[17],其在盆地西部最厚约为150 m,向东部和南部逐渐减薄尖灭,在La Colpa1x井附近已缺失。储层物性较好,孔隙度为13%~25%,渗透率为(30~500)×10-3μm2

Agua Caliente组为海退型沉积层序,在盆地内最大厚度约200 m,由北向南逐渐减薄,主要由河流湖泊相的砂岩页岩组成,在盆地南部多为河流相,北部多为河口相,沉积物源来自东部的巴西地盾。生物地层资料显示,Agua Caliente组与上覆的Chonta组存在较明显的沉积间断[3, 13]。Agua Caliente组在盆地东部Sheshea-1井孔隙度为28%,渗透率均值为250×10-3μm2

2.2.2 二叠系储层

下二叠统Ene组内砂岩已经在南部次盆气田群和露头中被证实为有效储层。在Cashirari气田,Ene组包含2个砂岩段,总厚度最大可达150 m,之间被6 m厚富有机质页岩段分隔,储层孔隙度为8%~20%,在Cashiriari气田和San Martin气田,生产测试渗透率为(20~25)×10-3μm2[20-21]

此外,石炭系Tarma群内的绿色砂岩段为另一套潜在储层,其主要为浅海相海绿石砂岩,孔隙度为5%~15%,渗透率较高,为(200~1 000)×10-3μm2,其在Sepa-1井测试获得少量原油。此外,Ambo群上段河流相砂岩在条件适当的情况下亦可成为有效储层。

2.3 盖层

Ucayali盆地内的盖层可划分为局部盖层和区域性盖层两种。白垩系已证实的区域性盖层主要分布于盆地北部,为海侵阶段形成的页岩和泥岩,包括Raya组、Chonta组、Cachiyacu组和Huchpayacu组等。Raya组上段泥岩属海平面最高时的沉积物,最大厚度可达200 m,主要分布于Ucayali西部和北部次盆,横向发育跨度达200~300 km,为一套良好的区域盖层。Chonta组平面分布更广[18],几乎遍布整个盆地,其泥岩体积分数往往超过50%,亦可成为组内砂岩段和下伏储层的良好盖层[15]

由于白垩系盖层主要物源为东部的巴西地盾,地层含砂量相应向东逐渐增加,封盖能力变差。因此,区域性盖层的封盖能力是东部次盆的主要勘探风险之一。

二叠系Ene组上段泥岩在Cashiriari气田一带厚度最大超过100 m,其可成为下伏储层的良好盖层。石炭系Ambo群下段的海相泥岩、泥盆系Cabanillas组炭质页岩段、石炭系Tarma群内的薄层硬石膏都可成为潜在的盖层。西部和北部次盆内局部存在的二叠系-三叠系蒸发岩亦可成为良好的局部盖层。

此外,古近系Yahuarango组分布范围较广,在Maranon盆地和厄瓜多尔的Oriente盆地,与Yahuarango组沉积时间相当的红色泥岩为良好的盖层,推测其也应具备较好的封盖能力。在南部次盆San Martin气田一带,Yahuarango组可能也对下伏烃类起到了一定的封盖作用。

2.4 圈闭

逆冲背斜/断背斜为Ucayali盆地内最主要的圈闭类型,其大多平行于山前带展布,已获勘探发现的圈闭全部为此类构造。虽然安第斯前陆运动起始于白垩纪晚期至古近纪早期,但直至中新世晚期才对Ucayali盆地产生全面影响,南部次盆Cashiriari气田群圈闭在此阶段形成,Shira隆起也在此时全面复活。根据断层倾角向东不断减小、变形强度不断降低的现象,结合区域应力状态,判断Ucayali盆地为前展式逆冲推覆,越靠近盆地东部,圈闭形成时间越晚(图 2图 3)。

此外,在Ucayali盆地亦可发育伸展断块、潜山、生物礁、地层尖灭、河道砂及逆冲断层下盘构造等多种潜在圈闭类型(图 6),均具备形成油气聚集的潜力。由于Ucayali盆地在古生代为伸展盆地,仍存在部分未受后期逆冲改造的伸展断块圈闭。二叠系、侏罗系以碳酸盐岩为主,其与上部地层之间存在较长的沉积间断,因此可能发育碳酸盐岩潜山圈闭。在部分地区,侏罗系Pucara群沉积时,下伏古生界潜山局部地形高,水体相对较浅,其上可能具备生物礁沉积环境。Ucayali盆地各套层系均向东部巴西地盾方向超覆尖灭,因此具备发育地层圈闭的潜力。同时,白垩纪期间气候温暖湿润,河道密布,且规模普遍较大,在地震剖面上亦有明显反映,河道砂体也为潜在圈闭类型。此外,南部气田区部分逆冲断层下盘亦存在明显的背斜圈闭,但基本尚未探索,此类圈闭具有大型断裂沟通源储,具备良好的成藏条件,为非常重要的潜在目标(图 6)。

图 6 Ucayali盆地预测圈闭类型 Figure 6 Potential trap types of Ucayali basin
3 油气成藏及控制因素 3.1 原油聚集多属二次调整成藏,褶皱持续生长,圈闭充满度低

前陆造山作用之前,盆地内构造圈闭发育程度相对偏低,但烃源岩已达成熟生烃阶段,生成的烃类多沿不整合面和区域性输导层向盆地东部运移散失。前陆造山运动之后,大部分先存古生代张性圈闭遭受改造,油气重新调整运移至新逆冲圈闭中。随着前陆造山作用的持续加剧,逆冲褶皱幅度和面积不断增加。由于其较难得到西部较远处烃类的及时补充,仅能依靠两逆冲带夹持区源岩向东供烃,因此造成圈闭充满度不断降低(图 2)。

3.2 烃源岩平面展布与构造演化控制了不同次盆的油气成藏特征

受控于盆地频繁的构造和沉积变迁,Ucayali盆地的烃源岩层系多,分布复杂,油气运移、聚集也较其他安第斯前陆盆地更加复杂。根据油气成藏特征,盆地大体可划分为北部次盆Pucara群源岩区、东或南部次盆Ene组或Ambo群源岩区和西部次盆Pucara群、Ene组或Ambo群源岩区(图 1),源岩展布空间的差异导致不同次盆成藏特征也存在较大的差异。

3.2.1 北部次盆

Pucara群烃源岩为北部Maranon盆地的主力烃源岩,在Ucayali北部次盆Pucara源岩区周边业已发现Huaya、Maquia和Pacaya等3个油田,具备基本的成藏条件。在Maquia油田一带,由于临近区Pucara群烃源岩仍处于生油阶段,且西部逆冲断裂发育程度低,烃类侧向运移不易受阻,可得到持续的补充,因而圈闭充满度较高。

3.2.2 东部次盆

由于Shira隆起的分隔作用,西部次盆烃源岩生成的油气很难跨越其长距离向东运移,Shira隆起以东的广大区域内,仅能依靠Ene组和Ambo群烃源岩供烃。但从目前资料来看,Ene组烃源岩在Shira隆起以东分布面积小,连片性差(图 1),且埋深小,进入生烃窗的面积小,因而潜力也相对有限。受埋深影响,东部次盆的Ambo群烃源岩生烃潜力亦有限。根据实钻资料,地温梯度按30 ℃/km估算,东部次盆生气窗顶约为5 200 m,除南部次盆外,Shira隆起以东的广大地区内Ambo群埋深都无法达到此深度。此外,由于Ambo群烃源岩主要以Ⅲ型生气干酪根为主,本身生油能力就较低,加之热演化程度低,生油量亦可能非常有限,较难形成大型聚集。受盆地西深东浅的格局控制,越靠近东部次盆边缘,烃源岩成熟度越低,西侧成熟烃源岩区将是盆地东缘圈闭重要甚至是唯一的烃类供给区。总体上越向盆地东侧,圈闭的有效性越差,充满程度将会越低(图 2)。

3.2.3 南部和西部次盆

南部和西部次盆成藏过程较为类似,在安第斯运动之前,烃源岩已经开始进入成熟生气阶段,随着前陆挤压的不断加剧,烃源岩成熟度不断增高,圈闭也开始发育。烃源岩进一步成熟生气与圈闭发育基本上同期发生,圈闭虽不断生长,但仍可得到持续的气源供应,并不存在二次调整的问题,因而对成藏非常有利,圈闭的充满度较高(图 3)。加之前陆深埋作用距今时间很短,最大不超过10 Ma,成藏效率也较高。

3.3 淡水侵入使浅部油藏普遍遭受轻度降解

由于很强的淡水从Contaya和Shira等隆起区渗入,白垩系大面积经受了较强的水洗作用,地层水矿化度低,总体为淡水或微咸水。此外,沟通地表的活动断裂也是重要的淡水渗入来源,其可能对局部圈闭的影响更大。总体而言,淡水侵入现象在东部和北部次盆表现最为突出。由于沉积物源来自东部的巴西地盾,越靠近西部的山前带,沉积物的粒度越细,对流体的封隔能力越强,深浅部流体越不容易发生交换作用,因此山前带受淡水影响较小,下部储层NaCl矿化度可达50 000×10-6

在东部次盆La Colpa2x井,地层水矿化度纵向变化较大,从石炭系绿色砂岩段至二叠系Copacabana群顶部,在深度2 593~1 768 m的范围内,地层矿化度向上不断减小,从最底部的49 500×10-6渐变至最上部的3 500×10-6;至1 650 m的Agua Caliente组,地层水矿化度已经减小至2 100×10-6。此现象表明,浅部地层流体与地表水存在沟通作用。

在La Colpa2x井,相应层段原油的API向上也呈逐渐减小趋势,从绿色砂岩段的31.8°渐变为Agua Caliente组的22.7°,与地层水矿化度向上变小呈良好的对应关系。在La Colpa1x井、Sheshea1x井等多口井同样显示出原油API向上逐渐减小的现象。原油API与地层水矿化度都向上逐渐变小的现象表明,上部盖层封盖能力可能遭受了一定程度的破坏,一方面未能阻止轻质组分的散失,另一方面使地层水垂向发生渗漏,引起了原油部分降解。

3.4 活动性断层对油气侧向运移不利

安第斯前陆运动形成的活动断层对Ucayali盆地油气运移产生了重要的影响。受浮力的驱动控制,Ucayali盆地内烃类总体上自西向东朝盆地边缘浅部运移,白垩系储层充当区域性运移通道。但Ucayali盆地砂岩发育程度高、储层厚、盖层薄,对烃类的封闭能力相对偏差,加之断层现今仍处于活动期,很容易成为盆地内油气垂向散失的通道。

Ucayali盆地内的逆冲圈闭主要形成于上新世,受自7 Ma起始的Quechuan Ⅲ构造运动影响强烈,挤压应力自西向东传递,越向盆地东部,构造形成越晚,断层现今的活动性越强,相当数量的断层已延伸至地表,并在地震剖面上可识别出明显的破碎带(图 7)。这些活动期的断裂,加上厚砂薄泥的垂向配置格局,断层两盘很容易形成砂-砂对接,导致断层垂向封闭性普遍较差,容易构成烃类垂向逸散的通道。盆地东部烃源岩埋深小,虽然圈闭成排成带发育,但若最西端断裂规模较大,断裂破碎带宽度大,其很容易成为油气运移的终端,东部源岩埋藏较浅区圈闭往往得不到有效的充注。

据文献[5]修编。剖面位置见图 1 图 7 Ucayali盆地内断裂活动性特征的典型地震剖面 Figure 7 Typical profiles of active features of the faults in Ucayali basin
4 勘探潜力 4.1 西部次盆

Ucayali西部次盆发育Pucara群、Ene组和Ambo群烃源岩,平面展布面积广,已全部进入生气阶段。山前带逆冲断裂相关圈闭发育程度高,且盖层泥质含量高,封盖能力要比盆地东部更好;断裂可成为油气垂向运移的通道,圈闭自形成开始即可得到有效充注,成藏配置条件好,以逆冲-前渊带的勘探潜力最佳,构造型天然气田将是主要的勘探目标。

4.2 东部次盆

Ucayali东部次盆由于Shira隆起的阻隔作用,无法获得隆起以西地区的烃类充注,以下几方面因素决定了圈闭的勘探潜力:1) 东部次盆烃源岩埋藏深度偏小,进入成熟生烃窗的面积相对有限;2)Ene组零星分布,面积小,很难大量供烃;而Ambo群烃源岩干酪根类型为Ⅲ型,以生气为主,生油窗内液态烃类的生成能力有限;3) 最西端的活动断层往往形成油气继续向东运移的屏障,虽有圈闭成排成带发育,但越向东部盆地边缘圈闭的有效性越差。圈闭的油气来源是制约东部次盆油气成藏的关键,总体看来潜力较小,较难获得大型勘探突破。

4.3 南部次盆

南部次盆Ambo群烃源岩发育程度高,生烃潜力大,已发现Cashiriari等大型天然气田,成藏配置条件好。但钻井多集中于逆冲构造的上盘,对下盘的圈闭尚未进行有效钻探。根据国内外的勘探经验,在烃源供应充足的情况下,断层下盘若存在构造圈闭,也将会形成丰富的油气聚集。

Ene次盆目前勘探程度很低,但露头资料显示,Ene组烃源岩在此处发育程度高,品质优。Ene次盆紧邻山前带,易形成大型的逆冲背斜圈闭,也应具备较大的勘探潜力。

5 认识与结论

1) Ucayali盆地构造演化历史复杂,安第斯前陆运动自白垩纪晚期开始发育,但中新世晚期开始的Quechuan Ⅲ运动对盆地的影响最大,盆地现今油气分布大多与此相关。

2) Ucayali盆地主力烃源岩为三叠系—侏罗系Pucara群与石炭系Ambo群,北部油田多与Pucara群烃源岩有关,Ambo群为南部大、中型气田群的源岩,二叠系Ene组对成藏亦有部分贡献。盆地内发育多套储集层系,白垩系为最重要的储集层段,物性条件好,渗透率高,且平面差异小,对地层流体的侧向运移非常有利。白垩系储层大面积遭受水洗作用,东部次盆部分钻井显示出地层水矿化度向上逐渐降低,原油API减小的特征。

3) 盆地内发育多种潜在圈闭类型,包括逆冲背斜/断背斜、伸展断块、河道砂、生物礁、潜山、地层尖灭、逆冲断裂下盘构造等,古生代正断层重新活化形成的逆冲背斜/断背斜是最主要的圈闭类型。逆冲推覆带呈前展式发育,越靠近盆地东部,形成越晚。

4) 西部和南部次盆烃源岩在前陆运动之前即已基本进入生气窗,后期构造运动进一步促进源岩成熟生烃,圈闭持续生长,大型逆冲断裂沟通源储,烃类持续充注,因此圈闭充满度较高。东部、北部次盆原油多由先存构造后期调整至逆冲圈闭,但烃源岩演化基本中止,自西部生烃区向东运移的烃类易受断层和隆起侧向遮挡,加之圈闭持续生长,因而圈闭充满度较低。

5) 新生代断裂活动对油气聚集产生重要影响,断裂带宽、断距大、逆冲幅度较高的断裂很容易成为油气自西向东运移的屏障,油气垂向散失量大,东侧源岩埋藏较浅区圈闭往往得不到足够的油气充注,勘探潜力也将受限。

6) 西部次盆构造圈闭发育,油气可沿断裂垂向运移,烃源岩展布范围广、埋深大、成熟度高,主要以天然气勘探为主。东部次盆烃源岩埋深小,干酪根类型以生气为主,生油窗内生成的液态烃数量有限,越靠近东部巴西地盾,圈闭的充注条件越差,较难形成大型聚集。南部次盆烃源岩品质好,展布范围广,逆冲断层下盘构造圈闭为未来重要勘探目标;Ene次盆勘探程度低,靠近山前带仍有发现大型构造圈闭的潜力。

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http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.201603102
吉林大学主办、教育部主管的以地学为特色的综合性学术期刊
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文章信息

王建君, 李浩武, 胡湘瑜, 王青, 汪斌, 杨仓
Wang Jianjun, Li Haowu, Hu Xiangyu, Wang Qing, Wang Bin, Yang Cang
秘鲁Ucayali盆地石油地质特征与油气成藏
Geological Characteristics and Hydrocarbon Accumulation of Ucayali Basin, Peru
吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(3): 639-650
Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2016, 46(3): 639-650.
http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.201603102

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收稿日期: 2016-01-10

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