墨西哥湾盆地深水区油气分布特征及勘探潜力

韩 彧，黄 娟，赵 雯

(中国石化 石油勘探开发研究院 无锡石油地质研究所，江苏 无锡 214126)

墨西哥湾盆地深水区油气分布特征及勘探潜力

韩 彧，黄 娟，赵 雯

(中国石化 石油勘探开发研究院 无锡石油地质研究所，江苏 无锡 214126)

通过分析墨西哥湾盆地油气资源勘探现状、油气地质特征，及与油气成藏密切相关的盐岩形成、演化和分布特征，进一步认识到墨西哥湾盆地上侏罗统牛津阶—第四系更新统发育了4套优质烃源岩和多套性能优越的储集层，封堵性能良好的局部和区域盖层遍布整个新生界层系，断层提供了运移通道，构造和地层圈闭发育，具有优越的生储盖等油气成藏条件。盆内中侏罗统发育一套广泛分布的厚层盐岩，很多大型油气藏均与该盐岩相关。盐上和盐下储层中均有可观的油气发现，随着油气勘探理论和技术的进步，盐下油气藏的潜力逐渐显现出来，勘探潜力很大。

盐岩成因；油气成藏；盐下油气藏；深水区；墨西哥湾盆地

随着油气勘探理论和技术的不断进步，油气勘探的对象也在不断扩大，勘探对象也更加复杂。勘探不再仅仅局限于常规油气，非常规油气勘探的投入也在逐渐增大。现今油气勘探出现了一些热点勘探领域，其中包括深水油气区(水深大于300 m)。2008年的统计数据显示[1]，已发现的油气储量有29%来自于水深超过500 m的深水区。而在近几年的全球油气重大发现中，将近一半来自于深水区。

墨西哥湾盆地是重要的油气富集区，其勘探已有100多年的历史，目前勘探技术不断改善，且逐渐向深水区和深部埋深地区推进。在美国墨西哥湾海域从事油气勘探的石油公司一直在寻求新的勘探领域，并通过勘探技术的进步和勘探理念的更新获得新的储量增长点。其油气勘探经历了从陆上、浅水、深水到超深水的过程，在勘探层系上，经历了从新到老，从浅层、到深层、超深层，从盐上到盐下的发展历程。

1 勘探历程及油气资源

1.1 勘探历程

美国墨西哥湾盆地现今勘探程度较高，而在勘探初期，其发现油气田的速度较慢。在20世纪40年代，墨西哥湾盆地油气勘探开始进入海域，从而使得盆地油气产量一直稳步增长，80年代的后期出现了油气储量的一个高峰；到90年代后期，由于勘探技术等因素的影响，深水区的油气勘探又出现了一次高峰；在2000年，水深大于300 m的油气探明储量超过了浅水区，油气勘探深度超过了2 500 m[2]。近几年在浅水区深层不断获得油气发现，特别是2010年初在浅水区超深层发现了Davy Jones气藏，可采天然气储量(5 660～17 000)×108m3，标志着成熟探区油气勘探取得突破性进展。

据报道，墨西哥国家石油公司Pemex在墨西哥湾深水区域第二次发现重大的原油储藏，预计此次新发现的Supremo石油储藏，按通用的探明加概算加可能的石油储量(3P储量)高达1.25 亿桶。Supremo勘探井位于距墨西哥湾马塔莫罗斯港口以东250 km处，其勘探井水深2 900 m，钻穿海底1 100 m深处，这是迄今为止墨西哥湾钻探的最深油井之一[3]。墨西哥湾深水区丰富的资源潜力，吸引着世界各大油公司。2014年3月，美国政府对BP长达16个月的投标禁令解除，BP当月再次参与竞标墨西哥湾油气勘探开发许可证，并最终以4 160万美元竞得24个区块[4]。

1.2 油气资源

墨西哥湾盆地深水区对美国油气储量的增长有着重要的贡献，油气储量非常可观。据统计，截至2003年年底，墨西哥湾盆地深水区的156个油气田的油气可采储量达1 561 MMboe，其中石油约1 100 MMbbl。所发现的深水区油气大部分蕴藏在大油气田中，自20世纪末期到现今的油气勘探发现，深水区的油气地质储量约为浅水区的13倍(图1)。2009年，美国墨西哥湾深水区和超深水区的探明储量和产量已经占了很大的比例(表1)。由于2010年5月份的漏油事件影响，墨西哥湾的油气生产不再呈上升势头。然而，根据美国能源署的统计数据，2011年墨西哥湾盆地的石油产量为1.32×108t[2]。在2009—2011年，虽然墨西哥湾地区石油产量下降了14.8%，但深水区的油产量很稳定，2011年还略有上涨。天然气在浅水区的产量也在下降，而深水区的产量却不断上升。整体上呈现出由浅水区向深水区发展的趋势。根据Douglas Westwood 公司的估测，世界海域约44%的油气资源来自深水区。其中，墨西哥湾盆地深水区的油气资源量可能高达(4～5)×104MMboe，约占整个海域资源的2/5。

图1 墨西哥湾盆地深水区位置

根据伍德麦肯兹(WM)的最新展望报告，墨西哥湾深水区的石油日产量预计在2016年将达到190万桶油当量的新高峰，并预计在2016年达到新的高峰以后，墨西哥湾深水区的石油产量在2020年前将保持稳产[5]。

2 墨西哥湾盆地油气地质特征

2.1 构造和沉积特征

墨西哥湾盆地从早三叠世开始先后经历了裂谷期和裂谷后期2个演化阶段，其基底为经历了变质作用的上古生界碎屑岩[7-8]。值得一提的是，在中侏罗世时期，浅海发育了碎屑岩和蒸发岩，发育了一套分布广泛的Louann盐岩层[9]。由于构造运动和盐岩作用的影响，盆地断层也比较活跃。新生代为主要的沉积期，由于受构造运动的影响，沉积中心不断向海域推进。沉积物主要以新生代的陆源碎屑为主，沉积中心由老到新，不断向海域迁移，发育了三角洲、水下扇等沉积相[10-13]。

2.2 烃源岩

墨西哥湾盆地发育了4套烃源岩[8]，包括：上侏罗统Tithonian-Oxfordian阶，下白垩统Barremian阶、上白垩统Turonian阶和古近系的斯巴尔他组(图2)。上侏罗统Tithonian阶Cotton Valley群是最主要的源岩，而始新统Wilcox群也是潜力源岩。其中，Cotton Valley群为一套碎屑岩，下部由深灰—黑色、海相富化石的页岩和钙质页岩组成，向陆砂岩增加。该群的最大厚度达1 km，源岩的发育受构造作用、蒸发岩的发育程度等因素控制。

表1 截至2009年底美国墨西哥湾海域油气探明储量和产量分布[6]

2.3 储集层

美国墨西哥湾盆地内的油气主要存储于上侏罗统牛津阶—第四系更新统的多套储集层中，储层主要为碎屑岩[15]。在晚侏罗世—白垩纪，盆地发育了1套厚层碳酸盐岩，也是很好的油气储集层。受沉积环境和埋深的影响，储集性能中等，且差异很大，深层的物性较差。如储集层下方存在盐岩的活动，会发育微裂缝，因此其渗透率也可能很高。新近系海域的储层物性为良好—极好，埋深300～5 400m，孔隙度可达20%～35%，其渗透率也比较高。

图2 美国墨西哥湾盆地地层[14]

2.4 盖层

盖层主要有碳酸盐岩、页岩、泥岩以及蒸发岩，其中蒸发岩中的盐岩为最好的盖层。如裂谷期发育的Louann盐岩，为厚度大、分布广泛的常见盖层[13]。另外，由海进期发育的分布广泛的泥页岩，由于裂谷后期构造较稳定，该泥页岩使得局部和区域盖层遍及了整个新生界层系，且封堵性能好。

2.5 油气圈闭

该区油气圈闭类型可分为2大类：构造圈闭和地层圈闭，主要为断层形成和盐岩构造形成的。油气主要储于盐或页岩底辟翼部、断背斜和与正断层相关的构造中，这几类构造圈闭内的储量约占总量的68%，仅盐或页岩底辟翼部圈闭内的储量就占了总储量的34%。有关深水区的圈闭类型没有系统的统计资料[16-17]，通过对已获得资料的综合分析，深水区的圈闭类型与浅水陆架区有一定差异。墨西哥湾盆地从侏罗纪至今，断层一直比较发育，断层为主要的油气运移通道。

3 墨西哥湾深水勘探区带

现今的深水区勘探成果显示，墨西哥湾深水区的油气勘探主要集中在中新统、古近系Wilcox群和侏罗系分布区等勘探区带(图3)。最近几年，深水、超深水远景区的勘探发现显示，墨西哥湾盆地的超深水区存在着储量可观的大油气田。超深水盐下勘探区带，虽然存在很大的勘探风险，但由于勘探的成功和高回报，又掀起了勘探的热潮[17-19]。

3.1 盐下油气藏的发育和分布

墨西哥湾盆地深水、超深水区的油气勘探活动，使得与盐岩相关的油气勘探逐渐成为新的研究目标。墨西哥湾盆地的烃源岩发育、储集性能条件优越，与盐丘有关的圈闭占2/5，且该区大部分油气圈闭的有效性主要受控于盐岩和生长断层的活动。因此研究墨西哥湾盆地盐岩的发育展布，及其与盐岩有关的成藏模式，对认清墨西哥湾盆地的深水油气藏的分布至关重要。

图3 墨西哥湾盆地深水区主要勘探区带划分[1]

3.1.1 盐岩的成因

墨西哥湾盐下油气远景区的演化与墨西哥湾的演化有着密切的关系，从中侏罗世开始，墨西哥湾与太平洋的连接近于关闭，进入盆地的盐水被孤立[20]。经过多次补充和蒸发作用，使得高盐沉积物在盆地中心沉积，周围为硬石膏沉淀。由于局部的构造沉降作用，使得盐岩沉积物不断发育，最终形成广泛发育的盐岩沉积，即Louann盐岩层。地震资料显示，Louann盐岩层厚度分布不均，由于断层作用、侵蚀和火山作用的影响，厚度范围在0～4 000 m，方向多为东南—西北方向。

3.1.2 盐岩的演化与分布特征

晚侏罗世为裂谷作用的最后阶段，Yucatan地台与北美板块发生分离，带走了部分盐体，在早白垩世时期漂移、旋转，最终停留在南美洲板块的北部边缘。盆地外的构造作用影响了Louann盐岩层的埋藏和展布。晚侏罗世，在弗洛里达大陆架和Yucatan大陆架由于缺少碎屑沉积物源，这些巨厚的化学碳酸盐岩成为了主要的沉积物源。之后的海侵时期，海平面上升，局部沉积了蒸发岩、浅层海相碎屑物和富含有机质的碳酸盐岩。在侏罗纪—中新世时期的海侵、海退过程中，Louann盐岩层一直在对盆地进行改造。

当厚层盐岩被深埋和发生变形后，形成了与不含盐的边缘地层和构造完全不同的陆缘地层。盐岩比周围的砂岩等沉积岩要脆弱得多，盐岩的构造解体通常会导致盐体的塑性流动，有可能在每年滑动几米远。由于其低渗透率的特点，能够阻止流体和气体的运移，起到保存圈闭中油气的作用。

由于重力的作用，当上覆地层的厚度和密度发生变化时，会使下伏的盐岩层向较薄或低密度的上覆区滑动；如果盐体侧翼的沉积物横向拉伸，岩层可能也会被拉伸，而进入裂缝中。相反，侧翼沉积物向一起挤压时，中间的盐体也会受挤压，形成底辟构造。水平盐岩层可以通过3种方式形成盐底辟构造：(1)盆地被拉伸时，盐岩在因拉伸断裂作用而变薄的地层的下方形成山脊；(2)水平盐层穿过顶部因侵蚀作用变薄的地层；(3)多个盐底辟构造形成“盐岛”，随盆地的沉降被深埋。

从晚侏罗世到中新世，沿Sigsbee陡坡东侧，由于上部地层的褶皱作用及三角洲沉积作用，使得盐岩远离厚厚的沉积中心，运移到薄层地层之下。同时，地层的倾斜使得盐岩层上覆地层发生了褶皱作用，新生代Perdido褶皱带就是在深层原地盐楔上形成的。

3.2 盐下油气藏勘探潜力

一套有效的含油气系统应包括以下的要素：生、储、盖、运移过程和通道、圈闭、保存的时机和环境，以上要素缺一不可。在墨西哥湾盆地的深水区寻找有效的油气藏，重点在于盐岩。在墨西哥湾盐上构造发现的油气藏都被证实存在有效的含油气系统，而盐下构造中是否存在有效的含油气系统呢？在1983年，Placid公司的一口钻井，钻穿了2个盐层，而不是盐底辟，这激起了勘探者的兴趣，促进了盐下油气勘探的进程(表2)。埃克森公司在20世纪末的密西西比峡谷一区块钻穿了1 021 m的盐层后，钻遇了商业性的油气，证明盐下确实可以存在有效的含油气系统。

表2 墨西哥湾盆地部分盐下钻井[20]

在侏罗纪之后，随着盆地的继续沉降，富含有机质的生油岩因为埋深的增加和不断积聚的热量，形成了优异的含油气系统。烃源岩下部的Louann盐层发生变形后，又形成了盐枕、底辟和异地盐体等，产生了很多与盐岩相关的圈闭。在盐岩的拉伸过程中还产生了断层构造，从而为油气运移提供了很好的通道。断层作用将砂岩和致密的页岩联系起来，形成了有效的圈闭和盖层。三角洲和浊积碎屑岩沉积物为主要的储集层。另外，对盆地演化史的研究表明，流体的排出和油气运移的时机也比较有利。由于盐下储集层的源岩距离与盐上有所不同，地层流体压力也不一样，大型油气藏一般存在于盐下的高压系统中。因此，墨西哥湾盆地的深水盐下具有形成有效含油气系统的这些必要因素。

随着地震、钻井、测井和生产技术的进步，新技术不断发现新目标，墨西哥湾深水盐下区带这一新的领域逐渐成为墨西哥湾盆地油气储量增长的一个重要领域。墨西哥湾深水盐下油气勘探技术的进一步发展，为我们提供了丰富的勘探开发经验，对全球盐下油气勘探有着很好的借鉴。

4 结论

(1)墨西哥湾盆地油气资源分布广泛，且油气勘探不断向深水区迈进。美国墨西哥湾深水区和超深水区的储量和产量所占比例不断提高。墨西哥湾深水区的石油产量预计在未来的几年达到新的高峰。

(2)墨西哥湾盆地具有优越的生储盖等油气成藏条件。盆地发育了4套优质烃源岩，在上侏罗统牛津阶—第四系更新统发育了多套储集层，储集性能优越，局部和区域盖层遍及了整个新生界层系，且封堵性能好，断层提供了运移通道，圈闭发育。

(3)墨西哥湾深水区盐下油气藏具有有利的成藏条件，勘探潜力很大。在墨西哥湾盆地内发育了一套广泛分布的厚层盐岩，很多大型油气藏均与盐岩相关。盐上和盐下储层中均有可观的油气发现，随着油气勘探理论和技术的进步，盐下油气藏的潜力已逐渐显现出来。

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(编辑 徐文明)

Distribution features and exploration potential of oil and gas in a deepwater area of the Gulf of Mexico Basin

Han Yu, Huang Juan，Zhao Wen

(WuxiResearchInstituteofPetroleumGeology,SINOPEC,Wuxi,Jiangsu214126,China)

The hydrocarbon exploration conditions and geologic features of the Gulf of Mexico Basin were studied, and the formation, evolution and distribution of salt deposits which were closely related to the reservoirs were analyzed. From the Oxfordian Stage of the Upper Jurassic to the Pleistocene Series of the Quaternary, four sets of excellent hydrocarbon source rocks and various favorable reservoirs developed. Effective sealing formations were widespread in the Cenozoic. Faults provided pathways for hydrocarbon migration. Structural and stratigraphic traps were common. All these contributed to the generation and preservation of hydrocarbon. Thick salt deposits were widespread in the Middle Jurassic of the basin, which had a close relationship with giant oil and gas pools. Major discoveries have been made in both pre-salt and post-salt formations. As petroleum exploration theory and technique advanced, the pre-salt formations in the deepwater area of the basin attracted more attention and showed good potential.

origin of salt; hydrocarbon accumulation; pre-salt reservoir; deepwater area; Gulf of Mexico Basin

1001-6112(2015)04-0473-06

10.11781/sysydz201504473

2014-08-13；

2015-06-02。

韩彧(1981—)，女，工程师，从事油气地质信息工作。E-mail:hanyu.syky@sinopec.com。

中国石化集团国际石油勘探开发有限公司科研项目(SIPC-2013-01-001-E)资助。

TE121.1

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