裂谷盆地是烃类聚集的有利场所^[1-4]，在全球877个已发现的大油气田中裂谷盆地有271个，占大油气田总数的30.9%^[5]。中非、西非裂谷系是世界上著名的裂谷系，发育了一系列含油气裂谷盆地，如Termit盆地、Bongor盆地、Muglad盆地、Melut盆地等^[6-7]。其中，位于非洲中部南苏丹境内的Melut盆地为中非裂谷系第二大沉积盆地，面积为3.3×10⁴km²。中国石油天然气集团公司于2000年介入该盆地勘探，并于2003年发现了可采储量5×10⁸t的Palogue世界级油田^[8]，实现了Melut盆地勘探的重大突破，也证实了该盆地为油气资源极其富集的裂谷盆地。

自中国石油2000年进入以来，Melut盆地主要经历了区域构造勘探及区带勘探两个阶段，其北部在“源控论”及“复式油气聚集带”理论指导下成功地发现了Palogue世界级油田及Moleeta亿吨级油田等一批大中型油田。然而，经过十多年的勘探部署，北部地区已进入高成熟勘探阶段，主要含油构造及规模构造圈闭几乎已被钻探完毕，面临着由区带构造勘探向富油凹陷精细勘探阶段的转型，岩性地层油气藏成为储量接替及油气勘探的重要领域。国内含油气盆地的勘探实践显示，盆地在进入精细勘探阶段后，岩性地层油气藏的年发现储量占盆地总发现储量的40%以上^[9-11]。因此，岩性地层油气藏是Melut盆地北部成熟探区精细勘探的重要领域。然而，由于Melut盆地远源成藏的特点，其岩性油藏的勘探难度和风险远大于国内渤海湾、海拉尔等盆地近源岩性油藏的勘探难度和风险。因此，有必要开展Melut盆地远源岩性油藏成藏条件、分布特征及勘探对策的研究，降低远源岩性油藏的勘探风险，推进Melut盆地岩性油藏的勘探部署与北部成熟探区的勘探转型。

Melut盆地位于中非剪切带的东段南侧，为中非剪切带走滑扭动作用下形成的被动裂谷盆地(图 1)^[12-15]。平面上，Melut盆地表现为“五凹一凸”构造格局，分别为北部凹陷、东部凹陷、中部凹陷、西部凹陷、南部凹陷和中部凸起（图 2）。其中，北部凹陷勘探程度最高，集中了目前几乎所有的油气发现；其他4个凹陷受安全及地表条件影响勘探程度较低，目前没有取得大的油气发现。因此，本文重点开展北部凹陷岩性油藏形成条件、成藏特征及勘探对策研究，以推进北部成熟探区的岩性油藏勘探。

图 1

图 1 中非剪切带及中非、西非裂谷系分布[11]

图 2

图 2 Melut盆地构造单元划分图

Melut盆地形成于早白垩世，从早白垩世至今共经历了3次裂陷和1次坳陷，对应发育了4个构造层(图 3)。其中，发育于早白垩世的裂陷作用较强，形成了盆地Al Renk组主力烃源岩；晚白垩世—古新世裂陷作用较弱，沉积了多套以辫状河及辫状河三角洲沉积为特征的富砂地层，为盆地主要储层发育段；始新世—渐新世盆地发育了另一次较为强烈的裂陷活动，形成了全区最重要的Adar组区域泥岩盖层，Adar组区域泥岩盖层与下伏古新统Yabus组、Samma组富砂地层形成盆地主力成藏组合，其油气发现占盆地总发现的90%以上。

图 3

图 3 Melut盆地地层柱状图

根据成因机制的不同，裂谷盆地可划分为主动裂谷盆地和被动裂谷盆地^[16-18]两种类型，关于二者的差异前人做过较为深入的研究^[19-20]，总体来看，主动裂谷盆地与被动裂谷盆地的差异主要体现在成因机制与热演化过程上。主动裂谷盆地的形成受控于热柱或热席对岩石圈底部的上隆，地幔上隆和火山作用在先，岩石圈伸展减薄和张裂下陷在后，具有早期地温梯度高，晚期地温梯度低的特点；而被动裂谷盆地是在区域拉张作用下岩石圈首先变薄、破裂，随后造成热地幔上隆、火山活动，具有早期地温梯度低、晚期增温的特点。

此外，主动裂谷盆地与被动裂谷盆地的差异还体现在沉积演化旋回的期次与断—坳分异幅度上。国内的渤海湾、海拉尔等主动裂谷盆地主要发育断—坳单旋回，且断—坳分异幅度弱，以三角洲、水下扇等局部性储层为主，区域性富砂地层不发育，空间上“近源成藏”是其主要的成藏特征（图 4）。与之相比，被动裂谷盆地通常发育多个断—坳旋回，且断—坳分异的幅度较强，使得盆地发育多套区域性富砂地层。如中非Muglad盆地发育“三断三坳”及上白垩统Bentiu组、Baraka组、古近系Amal组多套富砂地层；Melut盆地发育“三断一坳”及上白垩统Galhak组、Melut组、古近系Samma组、Yabus组多套区域性富砂地层。区域性富砂地层的发育及生储盖组合的空间分布特点使得Melut盆地具有“远源成藏”为主的油气富集特征。Melut盆地的主力烃源岩为下白垩统Al Renk组湖相泥岩，其上覆上白垩统Galhak组、Melut组及古近系Samma、Yabus组均为区域性富砂地层，而Yabus组之上的Adar组为区域性厚层泥岩沉积，使得来自下白垩统Al Renk组生油岩的油气通过垂向油源断裂运聚到古近系Yabus组与Samma组区域性储层内成藏，空间上形成垂向跨越多套地层的“远源成藏”模式（图 4）。

图 4

图 4 Melut盆地（a）与渤海湾盆地（b）[21]沉积充填与成藏模式图

古近系Yabus组可划分为两段，其下段主要为辫状河三角洲平原沉积，砂岩含量高，具砂包泥型沉积特征，主要发育构造油藏，是盆地长期以来的主要勘探目的层；而上段砂岩含量低于下段，主要发育辫状河三角洲前缘及前三角洲沉积，具泥包砂型沉积特征，水下分流河道、河口坝、远沙坝等砂体发育，易发育岩性圈闭（图 5）。由于Yabus组上段砂岩不如下段发育，且砂体厚度偏薄，长期以来一直没有引起勘探的重视。然而，随着Yabus组下段勘探难度的加大，Yabus组上段岩性油藏的勘探逐渐受到关注^[22]。

图 5

图 5 北部凹陷Yabus组岩性与油层分布特征

在东北、西北及西南三大物源体系的控制下，北部凹陷Yabus组上段发育面积广阔的辫状河三角洲沉积，其中三角洲前缘相带分布广泛，面积达2000km²，为Yabus组上段发育规模岩性油藏创造了条件（图 6）。油藏分析显示，虽然目前大部分油藏的主力油层位于Yabus组下段，但部分油田在Yabus组上段也有商业发现。Yabus组上段储层虽然不如下段发育，且厚度偏薄，但由于埋深浅，一般在1000~2000m，储层孔隙度普遍大于20%，物性较好。对Yabus组上段254个油层统计分析显示，厚度在5m以下的薄油层占51%，5~10m的中等厚度油层占33%，大于10m的厚油层占16%（图 7a），上段整体以10m以下的中等—薄油层为主；而产量数据显示，虽然上段储层偏薄，但油层产量并不低，日产500bbl以上的高产油层占40%，100~500bbl的中等油层占39%，小于100bbl的低产油层仅占21%（图 7b）。可见，Yabus组上段虽然储层偏薄，但由于其埋深浅、物性好，产量并不低，是Melut盆地寻找具有商业价值岩性油藏的理想层系。

图 6

图 6 北部凹陷Yabus组上段区域沉积相图

图 7

图 7 北部凹陷Yabus组上段油层厚度及日产量特征

Melut盆地北部凹陷发育下白垩统Al Renk组和上白垩统Galhak组下段两套烃源岩。其中，Al Renk组为主力烃源岩，形成于早白垩世盆地初始裂陷期，覆盖整个北部凹陷，为一套半深湖—深湖相暗色泥岩沉积，凹陷中心厚度达1000m（图 8a）；该套烃源岩有机碳含量为0.62%~2.92%，生烃潜力高达19.53mg/g ^[23]，有机质类型以Ⅱ型为主，少量为Ⅰ型（图 9）。Galhak组下段为Al Renk组之后全区水退初期的沉积产物，为滨浅湖砂泥互层沉积，其暗色泥岩也具有一定的生烃潜力；该套烃源岩累计厚度300m（图 8b），有机碳含量为0.17%~5.02%，有机质类型以Ⅱ—Ⅲ型为主（图 9）。目前，两套烃源岩均处于大量生排烃阶段，按照国内将资源丰度大于40×10⁴t/km²的凹陷定义为富油凹陷的标准^[24-25]，北部凹陷为富油凹陷，其资源丰度达72.5×10⁴t/km²，富油凹陷的发育为北部凹陷大量油田的发育及古近系Yabus组上段远源岩性油藏的形成提供了充沛的油源条件。

图 8

图 8 北部凹陷Al Renk组（a）及Galhak组（b）烃源岩厚度图

图 9

图 9 北部凹陷烃源岩有机质类型图

古近系Yabus组上段与下白垩统Al Renk组烃源岩垂向跨度上千米，Al Renk组原油要运聚到Yabus组富集成藏，断裂的垂向输导起着至关重要的作用。Melut盆地为中非剪切带走滑扭动作用下形成的裂谷盆地，各种张性断裂及张扭性断裂发育，这些断裂为Yabus组上段远源岩性圈闭的成藏提供了垂向油气充注条件（图 10）。

图 10

图 10 北部凹陷断裂发育特征与油气成藏模式

Melut盆地主要发育4种类型的断裂，即箕状断陷边界控盆断裂、盆缘斜坡区局部控凹断裂、古近纪第三裂陷期形成的晚期断裂及盆地初始裂陷形成的早期断裂（图 10）。其中，箕状断陷边界控盆断裂与盆缘斜坡区局部控凹断裂，从盆地初始裂陷期到古近纪第三裂陷期长期持续活动，是沟通白垩系烃源岩与中浅层目的层的重要油气垂向运移通道；形成于古近纪第三裂谷期的晚期断裂，数量众多，是盆地断裂的主体，该类断裂控制了盆地中浅层大部分翘倾断块、断鼻及断垒等含油气断块圈闭的形成，为中浅层各类断块油藏的形成提供了圈闭条件，同时部分晚期断裂活动强烈，向下延伸至白垩系Al Renk组烃源岩，为中浅层断块油藏的形成提供了油气垂向运移通道条件；而形成于盆地初始裂陷期的早期断裂，主要控制盆地早期的古地貌与沉积充填，大部分断裂终止于下白垩统地层内，这类断裂对古近系及上白垩统中浅层地层的油气成藏没有控制作用。

古近系Yabus组上段发育面积广阔的辫状河三角洲前缘沉积，水下分流河道、河口坝、远沙坝等砂体发育，易于形成各种岩性圈闭。同时，Yabus组远源成藏的特点，决定了油源断裂对油气成藏的控制作用。对于砂岩透镜体、单斜等没有油源断裂沟通的纯岩性圈闭，存在较高的油源风险，不是Yabus组上段勘探的有利目标。如Gumary地区识别出一个面积达7km²的砂岩透镜体岩性圈闭，但钻探揭示该岩性体为水层，没有油气充注（图 11）。远源成藏的这一特点，与国内主动裂谷盆地近源成藏恰好相反。中国东部主动裂谷盆地的岩性油藏主要在烃源岩或近烃源岩层系发育，往往具有良好的油源条件，因此砂岩透镜体等纯岩性圈闭是有利的勘探目标。

图 11

图 11 Melut盆地北部凹陷古近系远源岩性圈闭及构造—岩性圈闭类型图

针对Melut盆地古近系远源成藏的特点，由油源断裂与砂体共同控制的构造—岩性复合圈闭是有利的圈闭类型，进一步可划分为由油源断裂切割水下分流河道砂体形成的断层—岩性复合圈闭，以及断裂、斜坡与砂体共同控制的断垒—岩性复合圈闭（图 11）。其中，断层—岩性复合圈闭主要发育于辫状河三角洲前缘水下分流河道发育区。在斜坡构造背景下，圈闭的上倾方向为断层侧向遮挡形成封闭条件，圈闭的两侧为分流河道砂体边界，圈闭内的油水界面取决于油气的充注程度。断层—岩性复合圈闭在斜坡区的三角洲前缘相带内普遍发育，具有良好的勘探潜力，如北部凹陷的Gasab地区、Teng-Jammous地区等（图 11）。

断垒—岩性复合圈闭是指斜坡部位的超覆砂体与断垒(断鼻)构造联合控制形成的构造—岩性复合圈闭，通常发育于隆起翼部的斜坡区。当隆起构造被多条断裂切割时就会形成一系列的断垒构造，同时隆起翼部往往发育上倾尖灭砂体，当控制断垒的断裂能够沟通油源，同时垒块的上倾方向发育砂体尖灭时就可形成有效的断垒—岩性复合圈闭（图 11）。断垒—岩性复合圈闭的溢出点由断垒两侧断层封堵条件及油气充注程度决定。目前，在Palogue隆起南翼的Mishmish地区识别出一系列的断垒—岩性复合圈闭（图 11）。此外，Adar隆起斜坡区也是该类圈闭发育的有利地区。

近源岩性圈闭由于具有良好的油源条件，只要圈闭落实其钻探成功率较高，这也是中国目前岩性油藏能够成为成熟探区增储上产、年发现储量占总储量40%以上的一个重要原因。而对于Melut被动裂谷盆地，由于其远源成藏的特点，使得油源条件成为岩性圈闭能否成藏的关键。除了落实岩性圈闭外，还需落实岩性圈闭的油气充注情况，这增加了成藏的不确定性和勘探风险。因此，有必要探索适合Melut盆地远源成藏特点的岩性油藏勘探对策。

由于油源条件是远源岩性圈闭能否成藏的关键，因此由油源断裂控制的各种断层—岩性复合圈闭是有利的圈闭类型，而由非油源断裂控制的断层—岩性圈闭及砂岩透镜体等纯岩性圈闭存在较高的油源风险，并非Melut盆地古近系勘探的有利目标。断裂对圈闭垂向充注油气的作用取决于断裂的活动时间、烃源岩排烃时间、断裂自身开启性及断裂晚期活动对圈闭的破坏作用等，使得远源构造—岩性复合圈闭的油气充注存在诸多的不确定性。因此，对于Melut盆地远源构造—岩性复合圈闭的勘探最好基于早期已获油气发现的构造圈闭基础上，通过对已知构造油藏油水界面的分析，落实油气充注程度，选择合适的已发现圈闭作为远源勘探的初选目标。如果油水界面超过圈闭溢出点，说明该圈闭油气充注充分，有可能发育构造—岩性油藏。在此基础上开展砂体预测与岩性圈闭识别，可降低油源风险，提高钻探成功率，实现油田的滚动扩边；相反，如果油水界面没有达到圈闭溢出点，说明该圈闭油气充注不充分，即使圈闭内发育构造—岩性油藏，其对油藏滚动扩边的意义也不大。另外，在对远源构造—岩性复合圈闭开展油气充注程度研究时，可加强烃类检测技术的应用，进一步提高圈闭含油气性的落实程度。

(1）强烈的断—坳分异作用及生储盖组合的空间分布特征是Melut盆地远源成藏的主要原因，Yabus组上段广泛分布三角洲前缘相带，储层物性好，产量高，是北部凹陷开展商业岩性油藏勘探的理想层系，由油源断裂控制的构造—岩性复合圈闭是有利的圈闭类型。

(2）以早期已获油气发现的构造圈闭为基础，以油水界面超出圈闭溢出点的圈闭为初选目标，在此基础上进行远源构造—岩性复合圈闭的识别、评价，优选有利钻探目标的勘探思路与评价方法，可降低Melut盆地古近系远源勘探的油源风险。