南美奥连特盆地16区块构造沉积特征及石油地质评价

任凤楼,柳忠泉,王大华,张交东,刘汝强

(中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司地质科学研究院,山东东营 257015）

南美奥连特盆地16区块构造沉积特征及石油地质评价

任凤楼,柳忠泉,王大华,张交东,刘汝强

(中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司地质科学研究院,山东东营 257015）

以该盆地中心16区块为例,分析了其构造—沉积发育史及石油地质要素。研究表明该区前白垩系为断陷—裂陷盆地,白垩系为稳定的被动大陆边缘,新生界为前陆盆地。将主要目的层白垩系划分析5个层序,主要是河流—受潮汐控制的河口湾、三角洲—大陆架沉积,海平面相对升降变化决定了沉积体系的时空演化进而决定生储盖配置。含油气系统主力烃源岩为白垩系浅海相泥页及灰岩。产层为白垩系的河流相、海陆交替相和海相砂岩(NAPO组和HOLLIN组）,其中,HOLLIN组和M段为低位期底积层,分布广泛,为主要侧向运移输导层。海陆交替相的潮汐水道砂—滨岸砂坝—障壁砂坝为主要储层,断层控制水道砂岩分布,来自断层的烃类与厚层优质砂岩及浅海泥岩、泥灰岩形成良好生储盖配置,斜坡带走滑断层和山前带逆冲断层为垂向输导层。盖层(亦为烃源岩层）为白垩系各旋回海侵期页岩或(泥）灰岩,稳定,封盖性好。晚白垩纪—渐新世(早安第斯期）为生排烃高峰期,中新世以后形成的圈闭不利于捕集油气。

奥连特盆地;白垩系;层序;油气

奥连特盆地是安第斯山前盆地系统中的一小部分,盆地发育在东部地盾和西部逆冲/褶皱带之间,盆地的南面为秘鲁马拉尼翁盆地,北与哥伦比亚普图马约盆地相邻,面积约10×104km2,油气资源丰富,是厄瓜多尔主要产油区。

16区块已经逐步建成7个正在生产的油田:TIVACUNO、IRO、DAIMI、GINTA、BOGI-CAPIRON和DABO油田,另外还有两个未开发油田:WATI和ZAPARO油田。地理位置及油田分布见图1。

图1 16区块区域位置及油田分布Fig.1 Regional location&oilfield distribution map of block 16 in Oriente basin

1 构造和沉积发育史分析

奥连特盆地为可以分为三个大的构造层序,即前白垩系层序、白垩系层序、新生代层序(图2、图3）。前白垩系为裂离的大陆边缘沉积,由于古太平洋板块及其增生的法拉隆板块、菲尼克斯板块和南美、北美板块的相互作用,形成几个裂陷旋回,在地震剖面上,反射不清,不易识别。白垩系为不整合在前白垩系上的HOLLIN组和NAPO组被动大陆边缘沉积,新生界为由于安第斯造山运动形成的前陆盆地磨拉石沉积盖层。现今盆地西陡东缓,西翼由于安第斯褶皱,发育强烈的背斜和断裂,而东翼由于拉腊米运动的影响,构造倾角平缓,一般不到2°。

1.1 前白垩系旋回

盆地基底为结晶变质体及前古生代地层。古生代旋回自泥盆纪开始本区拉张,充填了泥盆系Pumbuiza组浅海相砂泥岩及碳酸盐岩,该套地层埋深大,已变质,地震反射内幕不清,经历石炭纪Dinantien期沉积间断后,自石炭纪 Silesien期到二叠系的早期构造回返,以挤压作用为主,沉积了Macuma浅海相砂泥岩及碳酸盐岩,发育少量烃源岩及储层,二叠纪早期到三叠纪的中期是一巨大的不整合间断。整个古生代安第斯地区的海水向东部地盾区侵入,经加里东和海西运动,安第斯山区褶皱隆起和花岗岩体侵入,地层遭受变质,主要保留有奥陶系、泥盆系和石炭系。三叠纪晚期到侏罗纪早期(约200 Ma）为离散的大陆边缘沉积,此时南美板块、北美板块和古太平洋板块开始在结合部裂离,Tethyan裂谷开始发育,以东西向纯拉张为主,充填了同裂谷期SANTIAGO组地层。其浅海相沉积以火山岩、碳酸盐岩、砂泥岩、火山碎屑为主,该期还是烃源岩及储层的主要发育期。在160Ma左右,古太平洋板块分裂增生法拉隆和菲尼克斯板块。在140 Ma左右,侏罗纪的晚Lias期、Dogger期和 Malm期,由于古太平洋板块的法拉隆和菲尼克斯板块向美洲大陆俯冲活动,该区是弧后扩张区,沉积了CHAPIZA组大陆棚砂泥岩、碳酸盐岩及岩浆岩和 YAUPI组、MISATLUALLI组火山碎屑岩。该期岩浆岩以钙—碱性的深成岩和喷发岩为主,同时该期发育泥页岩烃源岩和盖层。

图2 16区块三大构造层划分及地震反射特征Fig.2 Three tectonic layers and seismic reflection on line NS-34-86

图3 奥连特盆地16区块地层层序及油气要素综合图Fig.3 Stratigraphic column and oil-gas system of block 16 in Oriente basin

1.2 白垩纪旋回

在侏罗纪晚期的剥蚀夷平之后,白垩系为稳定的大陆边缘沉积,构造活动微弱,此时该区东高西低,古地理格局如图4所示。

白垩系是主要的目的层,有许多学者从不同角度对其构造沉积状况作过研究[1-3]。HOLLIN组和NAPO组厚500 m,为陆相到海相砂岩、页岩和碳酸盐岩,它们是厄瓜多尔的主要产油层。不整合沉积于前寒武系和侏罗系之上的HOLLIN组石英岩构成了白垩系旋回的开始,砂岩为陆相到浅海相,呈楔状从奥连特盆地西部开始向东减薄。整个白垩纪旋回地层分布稳定连续,为宽广的大陆架及河口湾—滨岸沉积。白垩系地层层序见表1。

图4 Albian-Campanian期古地理和板块构造格架Fig.4 The paleogeograghy and the plate tectonic framework of Albian-Campanian period

白垩纪旋回可分为5个次级旋回,主要由HOLLIN组、NAPO组和 TENA组底部砂岩组成,其中NAPO组有 T、U、M三个砂岩为主的岩性段组成。其沉积主要是河流—受潮汐控制的河口湾、三角洲—大陆架沉积,其沉积模式如图5所示。

每一个旋回都是由低水位的河流相开始,由于相对海平面的上升逐渐出现河口湾一直到浅海相泥页岩为主,旋回的末期为高位体系域的浅海相碳酸盐岩,具有向上变浅的沉积特征,其中旋回4还产生了高位河口相的下M1砂岩体,如表1所示。河道和潮道的砂体结构以叠积或近叠积为主,而潮下沙洲则以分离的砂体结构为主,如图6所示。

旋回1:自白垩纪的Aptian期到中Albian期的中期 ,主要由HOLLIN组和NAPO组的T段底部砂岩、页岩和第三层碳酸盐岩C灰岩组成,本旋回终止于98 Ma,最大海泛期位于94.5 Ma,主要沉积体系自下而上为河流—河口滨岸—中远陆架,代表一个海平面不断上升的层序,如表1、图5所示。

图5 受控于海平面、潮汐能量和碎屑输入(气候）变化的相带分布图(动态岸线）Fig.5 Facies distribution(motive）controlled by sea level,tide energy,and clastic debris input(climate）change

旋回 2:98～94 Ma,自中 Albian期中段到Cenomanian期初,包括NAPO组 T段砂岩和 U段的第二层灰岩B,沉积体系自下而上为河流—河口滨岸—中远碳酸盐岩、砂泥岩陆架,代表一个海平面不断上升的层序,如表1、图5所示。

图6 主要储层砂体结构Fig.6 Main reservoir sandbody structure

旋回3:94～89.5 Ma,自Cenomanian期到早Turonian期中段,沉积了U段砂岩和第一层灰岩A。U段分为上下两段,中间夹以炭质页岩富含黄铁矿,该夹层为洪泛平原沼泽相沉积。U下段,自下而上为河道—决口扇的叠合体,U上段,以潮下沙坝为主的砂泥岩沉积,顶部为富含海绿石的页岩(图7）为第四套主要盖层。本旋回整体上自下而上为河流—河口滨岸—中远陆架沉积体系,如表1、图5所示。在顶部最大海泛面处,存在OAE(Oceanic Anoxic Event）面即早 Turonian期的大洋缺氧事件,中生代的海洋几个幕相对缺氧,以致有机质沉积物广泛分布,其标志是沉积黑色富有机质(1%～30%）层理发育的泥岩和页岩,它们又被充氧良好的生物沉积层序分割。这些时期大洋和陆缘海的广泛缺氧也从底栖的微体动物群和几乎没有大动物组合而得到证实[4],同时也很少或没有底流存在。许多学者对此全球意义的事件进行了推测[5-7],并提出了各种假说,不管原因如何,该事件生成了大量优质的烃源岩却是事实。

图7 主要层段的沉积构造特征Fig.7 Sedimentary structure characteristics of the main layers

旋回4:89.5～80 Ma,自下而上沉积了M段的M2砂岩、M2灰岩、M1灰岩、M1页岩和 M1砂岩的下部。沉积环境为河口湾砂泥岩到中远陆架缺氧灰岩。该旋回整体上相对于其他旋回水体较深,以灰岩页岩为主,为第三套重要盖层。如表1、图 5、图 7 所示。

旋回5:自80 Ma开始到 TENA组底,包括NAPO组 M1上段 M1a、M1c砂岩。M1a、M1c砂岩主要为河口湾沉积,有潮下坝、潮道、潮坪沉积微相和河道叠合体。如表1、图5、图7所示。

1.3 白垩纪后旋回

NAPO组之上为少部分上白垩系和新生界,包括 TENA组、TIYU YACU组和ORIECUALA组,主要为非海相碎屑岩。这些岩层由于古近纪早期安第斯逆冲活动幕使 TENA组不整合在NAPO组之上,见图8。新近纪初安第斯造山主幕发生,科迪拉山脉隆升,新近系不整合于古近系之上。该旋回有石油地质意义的是 TENA组底部砂岩在整个奥连特盆地都是储层,由细—粗粒碎屑组成,厚达12 m,河流相沉积,包括河道、天然堤、决口扇、洪泛平原等。

图8 奥连特盆地现今构造剖面Fig.8 The tectonic profile of post-Cretaceous of Oriente basin

2 油气成藏条件分析

三叠纪的裂谷发育期沉积了浅海相的砂泥岩页岩和碳酸盐岩,为好的烃源岩,其中的砾岩砂岩为储层,侏罗纪陆棚相泥页岩作为盖层,该套地层目前没有勘探,推测原因:(1）埋深大,构造活动多,存在变质,侏罗纪大规模火山使其过成熟;(2）白垩系沉积前挤压隆升剥蚀使其油气丧失;(3）地震反射不清,构造不易落实。

白垩纪组合是该区的主要产层,在几个旋回中最大海泛期形成的页岩和生物灰岩是主要的烃源岩和盖层,而低水位体系域和海侵体系域的砂岩是主要的储层,包括河道砂,潮汐砂坝,滨岸砂等,其中,HOLLIN组和M层为低位期底积层,具有较广泛的分布。海陆交替相的潮汐水道砂—滨岸砂坝—障壁砂坝为主要储层,断层控制水道砂岩分布,来自断层的烃类与厚层优质砂岩及浅海泥岩、泥灰岩形成良好生储盖配置,HOLLIN组为主要侧向运移输导层,斜坡带走滑断层和山前带逆冲断层为垂向输导层。盖层为白垩系各旋回海侵期页岩或(泥）灰岩,稳定,封盖性好(图9）。

白垩纪地层产状平缓,一般不到2°,横向分布广泛,主要存在低幅度的背斜构造,与油气有关的构造圈闭有三种类型:(1）晚白垩世早—中期在前白垩纪南北向高角度正断层之上形成的同生级底披覆构造,见于断层下盘,正断层向上终止于NAPO组最上段,不再延伸;(2）在坎佩尼期(K1）边缘海消亡时,因挤压运动,在断层上升盘形成压性背斜,这些断层只切到 TENA组最上部,断距小于100 m;(3）形成于中新世晚期—上新世之后的大规模逆断层和逆掩断裂作用,在前白垩纪南北向正断层的基础上,形成一系列向东倾斜的褶皱构造,圈闭见于断层上升盘,断距超过1 000 m,一般延伸地表。油气主要聚集在第一和第二类构造中,晚白垩纪—渐新世(早安第斯期）为生排烃高峰期,中新世以后形成的圈闭不利于捕集油气。除此之外,还同时存在许多河道,潮流相的岩性圈闭。

新生代之初,由于安第斯造山作用,盆地西部挤压逆冲,形成了巨厚的磨拉石建造,油气储层主要是底部 TENA组的砂岩,油气来源于下部的NAPO组烃源岩,TENA组及其上地层为盖层,也是区域上第一套盖层。

3 结论

图9 16区块的油气要素组合Fig.9 Play of block 16

构造演化上,该区划分为前白垩系断陷—裂陷盆地阶段、白垩系稳定的被动大陆边缘阶段、新生界前陆盆地阶段,前白垩系不具备油气成藏条件。主要目的层白垩系划分为5个层序,主要是河流—受潮汐控制的河口湾、三角洲—大陆架沉积,海平面相对升降变化决定了沉积体系的时空配置进而决定生储盖配置。含油气系统主力烃源岩为白垩系浅海相泥页及灰岩。主要产层为白垩系的河流相、海陆交替相和海相砂岩(NAPO组和HOLLIN组）,其中,HOLLIN组和M层为低位期底积层,具有较广泛的分布。位于海陆交替相的潮汐水道砂—滨岸砂坝—障壁砂坝为主要储层,断层控制水道砂岩分布,来自断层的烃类与厚层优质砂岩及浅海泥岩、泥灰岩形成良好生储盖配置,HOLLIN组为主要侧向运移输导层,斜坡带走滑断层和山前带逆冲,断层为垂向输导层。盖层为白垩系各旋回海侵期页岩或(泥）灰岩,稳定,封盖性好。

本区主要存在低幅度的背斜构造,与油气有关的的构造圈闭有三种类型,油气主要聚集在第一和第二类构造中,晚白垩纪—渐新世(早安第斯期）为生排烃高峰期,中新世以后形成的圈闭不利于捕集油气。

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The tectonic-sedimentary character and petroleum geology of block 16 in Oriente basin

Ren Fenglou,Liu Zhongquan,Wang Dahua,Zhang Jiaodong,Liu Ruqiang
(Geological Scientif ic Research Institute,SINOPEC Shengli Oilf ield Company,Dongying257015）

Oriente basin of Ecuador is one of the most productive oilfield of the South America,Sub-Andean basins.At present Seven oilfield have been discovered in block 16.This article analyzed its tectonic and sedimentary history and it can be divided into three stages:pre-Cretaceous,Cretaceous and post-Cretaceous.Cretaceous include 5 sub-sequences and the main sedimentary facies are fluvio-deltaic(firth）and marine.Relative sea level eustasy controlled space-time change of sedimentary system and play.Neritic shale and limestone are the main source rocksof petroliferous systems and fluvio-deltaic and marine sandstones are the main productive formations.HOLLIN &M formations are main lateral migration paths,strike-slip fault and thrust fault are vertical migration paths.Hydrocarbon generation and migration peak occurred in Late Cretaceous-Oligocene.

Oriente basin;Cretaceous;source-rocks;reservoirs;sequences

TE121.3

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.01.001

1008-2336(2010）01-0001-07

2009-10-23;改回日期:2009-11-03

任凤楼(1970—）,男,工程师,1994年毕业于中国海洋大学地质系,现从事石油地质勘探研究工作。E-mail:dzyrfl@slof.com。