巴西圣埃斯皮里图盆地油气地质特征及勘探方向

谢华锋，周生友，惠冠洲

(1.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京 100083;2.中国地质调查局油气资源调查中心，北京 100029; 3.中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083;4.中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300452)

巴西圣埃斯皮里图盆地油气地质特征及勘探方向

谢华锋1，2，周生友3，惠冠洲4

(1.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京 100083;2.中国地质调查局油气资源调查中心，北京 100029; 3.中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083;4.中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300452)

近几年来，桑托斯(Santos)、坎波斯(Campos)2个盆地取得了较大的油气发现，而紧邻这2个盆地的圣埃斯皮里图(Espirito Santo)盆地油气发现较少，勘探程度较低。为了揭示该盆地的油气成藏规律，指明勘探方向，对该盆地的沉积特征、构造演化、烃源岩、圈闭和储集层等进行了深入研究和剖析，初步摸清了该盆地的油气分布规律、成藏主控因素和模式。该盆地位于巴西东海岸被动大陆边缘盆地群，先后经历了裂谷期、过渡期、漂移期3个演化阶段，相应地发育了盐下、盐岩和盐上3套层序。受盐岩底辟作用影响，形成特征迥异的盐下和盐上双层构造，其中盐下受裂谷体系控制，总体上表现为倾向分带的“斜向棋盘”格局，盐上为重力滑覆体系，发育了较多的盐构造类型。阿普第阶Cricare组Neocomian湖相页岩为最好的烃源岩，油气主要分布在上白垩统—新近系的盐上浊积砂中，以岩性圈闭为主。分析认为，浊积砂的分布和运移通道是油气成藏主要控制因素，盆地目前存在6个勘探方向，其中靠近陆岸的斜坡区是油气运移和聚集的最有利区。

油气地质特征;富集规律;勘探方向;圣埃斯皮里图盆地

近年来，巴西东海岸被动大陆边缘盆地群在深水区不断获得重大发现，成为世界油气勘探的热点。该盆地群从南向北主要包括桑托斯(Santos)、坎波斯(Campos)、圣埃斯皮里图(EspiritoSanto)3个沉积盆地，又称大坎波斯盆地，总面积58.66×104km2，其中陆上2.69×104km2，海上55.97×104km2。截至2015年底，巴西已发现的24个大油气田全部分布于该盆地群，累计石油可采储量5.38×109t，天然气可采储量1.67×1012m3［1－3］。据USGS 2012年预测，待发现油气资源量达1.44×1010t［4］。

但近几年的油气发现以及主要研究成果主要集中在该盆地群的桑托斯、坎波斯2个盆地，而紧邻的圣埃斯皮里图盆地由于油气发现较少，其油气地质特征、油气成藏特征等方面的综合分析还不够深入。本文在区域沉积及构造演化特征的基础上，分析了圣埃斯皮里图盆地油气地质特征，总结油气分布差异的主控因素，提出了油气勘探方向，为新项目开发方向选择以及在实施项目勘探开发提供支持。

1 盆地地质背景

1.1 盆地概况

圣埃斯皮里图盆地位于巴西东南近海海域(图1)，包括陆上和近海两部分，面积约为10.4×104km2。北部由里约达斯(Rio das Ostras)高地将其和库穆鲁沙蒂巴盆地(Cumuruxatiba Basin)分开，南面由一个前寒武系维多利亚高地(Vitoria Arch)将其与坎波斯盆地分开，西部以巴西地盾的前寒武系结晶基底界定，东部浅海区由阿布罗斯(Abrolhos)深海盆地(北东方向)和维多利亚—特林达迪山脉(南东方向)界定。

圣埃斯皮里图盆地几乎所有开采的油田均呈条带状展布于盆地西侧陆上或浅水区。据IHS最新数据库资料，已钻野猫井472口，其他探井298口，获得137个油气发现，其中陆上91个，海上46个;已发现可采储量5.52×108t，其中油4.45×108t，气1.3×1011m3，近几年油气发现呈逐年增加趋势［5］。

1.2 盆地沉积及构造演化特征

圣埃斯皮里图盆地的形成始于侏罗—白垩纪的冈瓦纳大陆裂解、非洲和南美洲大陆分离时期［6－9］，总体来说，是一个典型的早期陆内裂谷、晚期被动大陆边缘叠加的复合盆地，先后经历了大陆初始裂谷、陆间裂谷、被动大陆边缘沉积3个演化阶段，相应的发育了盐下、盐岩和盐上3套层序(图2)［3，10－12］。

图1 圣埃斯皮里图盆地位置及构造区划Fig.1 Location and structure division of Espirito Santo Basin

图2 圣埃斯皮里图盆地南部构造横剖面Fig.2 Structural cross section map of Southern Espirito Santo Basin

大陆初始裂谷阶段(140.7～118 Ma，瓦兰今期—晚阿普第期)，受壳—幔深部软流圈中的热点活动和地幔热对流作用，对裂谷底部产生热底辟作用，形成一系列北东—南西向正断层以及地垒和地堑［9，13－14］，主要沉积背景为与正断层陡坡相关的冲积—河流粗粒碎屑岩沉积，深盆区的河流—三角洲湖相砂岩和富有机质页岩沉积。

陆间裂谷阶段(118～110 Ma，晚阿普第期—早阿尔布期)，陆内裂谷进一步演化分离漂移，发生海底扩张，热物质上涌，岩石圈减薄，陆壳脆性张裂，新生洋壳出现，主要沉积类型为河流—三角洲底砾岩、砂岩和页岩。

被动大陆边缘沉积阶段(110 Ma～)发生于海底扩张后期，陆间裂谷继续扩张，逐渐张开加宽，随着2个陆块的分离，洋盆扩张，大陆在分离后随时间的延续发生失热沉降。由于沉积物负荷作用，进一步发生区域挠曲沉降，形成具有宽广大陆架、平缓大陆坡和陆隆的被动大陆边缘盆地，巨厚的楔形沉积物沿大陆边缘向大陆和大洋2个方向尖灭。

2 油气地质特征

2.1 构造

圣埃斯皮里图盆地于早白垩世阿尔必期Itaunas时开始发育盐枕，中白垩世后的沉积受盐岩底辟作用影响，形成特征迥异的盐下和盐上双层结构。盐下受裂谷体系控制，总体上表现为倾向分带的“斜向棋盘”格局，东西向分为近岸低凹带、中部低凸带、近海低凹带和外部高地带(图3)。与南部的坎波斯盆地和桑托斯盆地相比，该盆地基本不发育中部低凸带。盆地南部边界大的转换断裂(洋壳中)—调节断层(陆壳中)分隔了坎波斯盆地与圣埃斯皮里图盆地，并错断了近岸的莫霍面高地、中部低凸带与外部高地带，同时亦使构造线的走向发生了偏转。

图3 大坎波斯盆地盐下Fig.3 Sub-salt Newcomb－Barremian rift system structural zones of Great Campos Basin

盐上为重力滑覆体系，东西向以盐层为滑脱层的重力滑覆构造在盐上可分为4个大带(图2)，(1)近岸反向伸展带，(2)后缘重力伸展正断层带，(3)中部平移双向伸展带，(4)前缘重力褶皱冲断带。盆地重力滑覆体系“伸展—挤压”4个构造分带中，受不同构造分带、分段内盐蠕动位移量大小的控制，发育了较多的盐构造类型［15］。

2.2 烃源岩

圣埃斯皮里图盆地最重要的烃源岩为裂谷期凡兰吟阶—下阿普第阶Cricare组上部Neocomian湖相页岩，有机碳含量高于4%，具有较好的生烃潜力。氢指数普遍高于400 mg/g，生烃潜力高于5 kg/t，干酪根类型以Ⅰ/Ⅱ为主。盆地南部油井中的无定形有机质含量为90%～100%，陆上和陆架内部的镜质体反射率Ro=0.6%～1.4%，显示盆地范围内页岩有机质处于边缘成熟和成熟阶段。在盆地深水区，Cricare页岩应处于成熟和过成熟阶段。

2.3 储集层

圣埃斯皮里图盆地主力储层为后裂谷期上白垩统—第三系Urucutuca组，岩性为硅质碎屑浊积砂岩，探明可采储量占盆地87%左右。由于始新世和渐新世盐运动形成了许多峡谷，硅质碎屑岩浊积流在峡谷中堆积［16］，形成油气储集层，主要沉积体为细—粗粒块状砂岩体，层内泥岩少，储层的垂向连通性比较好。

该储集层在盆地分布比较广泛，主要沉积在由盐岩活动造成的海槽中，主要的储层沉积相是细—粗粒与块状混合的砂岩岩床，层内少见灰泥。该储集层最早于1978年在Regencia古峡谷基底附近的构造上Lagoa Parda油田发现［17］，钻井遇到了厚层的浊积砂岩体，与上覆Rio Doce层砂岩或Caravela层碳酸盐岩整合接触，与下伏的下白垩统Mariricu层或者前寒武基底不整合接触。浊积砂岩孔隙度和渗透率范围分别为15%～27%和(60～500)×10－3μm2，孔隙主要为粒间孔和一些溶模孔;分选差，从次棱角状到棱角状，长石含量在35%～40%，岩石碎屑含丰富的上元古界花岗岩、麻粒岩和混合岩，为Serra do Mar和Seera da Mantiqueira海岸山脉的主要岩石类型［18］。产层主要集中在2个岩相，其中高能浊积环境下的砾岩以及分选好的砂岩伴生，单层砂岩厚度可达55 m，测井响应特征为自然伽马呈低幅块状，平均孔隙度25%，渗透率大于400×10－3μm2;低能的浊积层序，包括好—中分选砂岩，砂岩厚度0.3～3.8 m，具常规或较高GR值，孔隙度22%～27%，渗透率(60～500)×10－3μm2。

2.4 盖层及保存条件

圣埃斯皮里图盆地Urucutuca组地层形成于盆地漂移期被动陆缘阶段浅水和深水环境，发育的海相页岩为有效的区域盖层，海相深水浊积砂体本身就具有“泥包砂”特征，被大套的海相页岩所封存，也有利于油气的有效保存。从钻探结果来看，圣埃斯皮里图盆地由于蒸发岩厚度变薄，盐构造运动易形成盐窗和断层窗，导致油气顺断层向上运移，在盐上保存条件好的深水浊积砂体中富集成藏。

2.5 圈闭

圣埃斯皮里图盆地Mucuri段arkosic砂岩储层以构造圈闭为主，圈闭一般在与伸展断层有关的隆起上发育。其余油气成藏组合中油气圈闭均为地层或地层—不整合圈闭，包括砂岩透镜体、沉积尖灭和岩层孔隙度尖灭等类型。上白垩统碳酸盐岩则主要为生物礁块储集层。

3 油气富集规律及勘探方向

3.1 含油气系统分析

圣埃斯皮里图盆地主要确定3套含油气系统(图4)，分别为Cricare-Mucuri/Urucutuca含油气系统、Regencia-Sao Mateus含油气系统和Urucutuca-Urucutuca含油气系统。

(1)Cricare-Mucuri/Urucutuca含油气系统。烃源岩为下白垩统Cricare组湖相深色页岩，又可以细分为下层半咸水湖相页岩和上层咸水湖相页岩，仅分布在陆上。储集层主要为Mucuri组阿普特阶长石砂岩和上白垩统—古近系Urucutuca组浊积砂岩。主要的区域性盖层为Urucutuca组页岩。阿普特阶—阿尔必阶蒸发盐岩形成另一套区域盖层和运移屏障。油气主要形成于始新世—全新世，主要的构造是在晚白垩世—古近纪时由于重力滑塌作用形成，圈闭形成的时间早于油气生成的时间。储集层在沉积之后不久即被封闭，储层被封盖的时间远远早于油气生成的时间，断层为油气运移的主要通道(图4)。

(2)Regencia-Sao Mateus含油气系统。该系统的烃源岩为中白垩统Regencia组亲油的泥灰岩，Regencia组烃源岩在盆地的陆上部分处于未成熟阶段，向海上方向成熟度逐渐升高，油气的生成有可能开始于古近纪。油气储集在中白垩统—第三系碎屑岩中，主要为Sao Mateus组和Urucutuca组碎屑岩。

图4 圣埃斯皮里图盆地含油气系统分布Fig.4 Petroleum system distribution map of Espirito Santo Basin

(3)Urucutuca-Urucutuca含油气系统。该系统的烃源岩为Urucutuca组内的深海相缺氧环境的页岩，主要为古新统和始新统的Urucutuca组海相页岩，油气储集在 Urucutuca组浊积砂岩中。Urucutuca组页岩生成的油气经过短距离运移到组内的互层浊积砂岩中，盐构造形成的断裂也为油气的运移提供了通道，油气以侧向运移为主。

3.2 油气分布特征

圣埃斯皮里图盆地盐岩分布连续性差，不利于盐下油藏的形成，盐下烃源岩大量通过断层和盐窗运移到盐上储层，油气主要富集在盐上层系。从桑托斯盆地到圣埃斯皮里图盆地，盐上层系油气储量占总储量的百分比逐渐增高，桑托斯盆地为26.4%，坎波斯盆地为88.4%，圣埃斯皮里图盆地为94.8%。据最新资料统计［5］，圣埃斯皮里图盆地已发现的油气主要分布在上白垩统以上Urucutuca砂岩储层内，可采储量为4.677 54×108t，占总储量的86%;阿尔必阶灰岩或砂岩储层可采储量5.972 6×107t，占总储量的10%;盐下阿普第阶砂岩储层可采储量为1.671 2×107t，占总储量的3%。

根据已发现油气分布特征看，圣埃斯皮里图盆地发育3套有利的成藏组合:(1)白垩系Mucuri组砂岩成藏组合;(2)白垩系Regencia、SaoMareus组砂岩、灰岩成藏组合;(3)白垩系—古近系Urucutuca组砂岩成藏组合。整体上看，3套成藏组合储层分布比较局限，已发现油气藏规模较小。

其中白垩系—古近系Urucutuca组砂岩成藏组合浊积砂岩储层物性条件较好，为主要成藏组合(图5)。主要发育在近岸Mucuri构造、Regencia不整合、Sao Mateus构造及Urucutuca地层，为Cricare-Mucuri/Urucutuca含油气系统，烃源岩主要为下白垩统Cricare组湖相深色页岩，烃源岩质量较好，成熟度较高;盖层主要为上部泥页岩，保存条件较好;圈闭类型为岩性地层圈闭或构造岩性圈闭;断层为油气运移的主要通道，油气成藏条件匹配较好。

图5 圣埃斯皮里图盆地白垩系—古近系Urucutuca组砂岩成藏组合模式［5］Fig.5 Reservoir assemblage model of Cretaceous－Paleogene Urucutuca Formation in Espirito Santo Basin

3.3 油气成藏主控因素

圣埃斯皮里图盆地范围不大，沉积沉降过程中接受大规模物源供给的机会较小。根据盆地已发现油气藏分布与类型特征，油气绝大多数分布在上白垩统—中新统的浊积砂岩储层中，烃源岩主要来自盐下，圈闭类型以地层圈闭为主，地层—构造圈闭次之。

盐上成藏主控因素包括油气运移通道。其中碎屑岩储层受控于浊积砂体发育程度。而盐窗以及断层窗是盐下油气向盐上运移的主要通道。盆地内盐分布连续性差，盐下烃源岩通过裂谷系统调节带之上的盐窗，更好地接收通过盐下聚集和垂直运移通道而来的油气充注并运移至盐上储层。在面向陆地的连续盐层边界，盐排空后形成了盐焊接，增强了油气从盐下运移到盐上的潜力。

3.4 勘探方向

综合以上认识，同时考虑到盆地烃源岩质量、主要含油气系统以及现今发现油田分布等主要因素，对圣埃斯皮里图盆地进行了勘探方向分析(图6)。

图6 圣埃斯皮里图盆地有利勘探区带分布Fig.6 Potential exploration plays distribution map of Espirito Santo Basin

(1)浅水碎屑岩勘探区。该区域位于近岸至斜坡的浅水区，在不同的演化时期均处于盆地边缘，发育有不同时代的碎屑岩储层，尤其是第三系储集层的物性非常优质，具有一定的勘探潜力。但由于油源主要来自盐下层系的湖相烃源岩，存在油源供给以及生物降解的风险。

(2)古近系火山碎屑岩覆盖勘探区。该区域发育始新统火山碎屑岩，尽管由于埋深浅海相油气系统处于未充注状态，且迄今为止尚无油气发现，但Abrolhos火山岩覆盖下的盐下与盐上轻质油与天然气可能是一个新的勘探前沿。

(3)上白垩统储集层勘探区。主要位于盆地中部，储层类型既有浅水硅质碎屑岩，亦有碳酸盐岩。储层沉积相展布与阿普第阶盐岩的活动相关。油源为盐上海相烃源岩，油田规模为小至中等。主要勘探风险为油气运移及油气充注。

(4)第三系三角洲勘探区。分布在盆地中南部的浅水至深水区。储集层的物性、圈闭及其形成时间均是优质的，油源主要为湖相凝析油与海相轻质油混源。主要风险为油气充注及保存条件。

(5)海相烃源岩生烃中心勘探区。分布在盆地南部的深水至超深水区，为盐上阿尔布/赛诺曼阶海相烃源岩油气系统的生烃中心，湖相凝析油与海相轻质油混源(如Golfinho油田)。可能存在着NW向主调节断层带充当长距离油气运移的通道，连结阿尔布—赛诺曼期和裂谷期的生烃中心与盆地西部陆上和海上的油气田。主要风险为油气运移通道。

(6)盐下碳酸盐岩勘探区。主要分布在盆地南部近浅水区至斜坡区，目的层为裂谷期的碳酸盐岩。巴雷姆期的裂谷地层显示出一个强相位的地层尖灭线，表明存在着一个介壳灰岩与砂岩的沉积相带。目前该领域未发现油气藏，是一个新的勘探前沿。主要风险为盐下储层物性。

4 结论

(1)圣埃斯皮里图盆地经历了裂谷期、过渡期、漂移期3个演化阶段，相应地发育了盐下、盐岩和盐上3套地层层序;受盐岩底辟作用影响，形成特征迥异的盐下和盐上构造。盐下受裂谷体系控制，总体上变现为倾向分带的“斜向棋盘”格局;盐上为重力滑覆体系，发育了较多的盐构造类型。

(2)圣埃斯皮里图盆地内主要发育4套烃源岩，其中阿普第阶Cricare组Neocomian湖相页岩是该盆地最好的烃源岩。盆地连续盐岩分布有限，主要油气分布在上白垩统—新近系的浊积砂中，以岩性圈闭为主。盆地确定了3套含油气系统，已发现油气主要分布在上白垩统以上Urucutuca砂岩储层内，占总储量的86%。

(3)圣埃斯皮里图盆地湖相烃源岩主要分布在陆上和近岸区，盐岩分布相对局限，盐窗较发育。目前油气发现主要集中在盆地近岸或陆上的盐上区，浊积砂的分布和运移通道是油气成藏主要控制因素，靠近陆岸的斜坡区是油气运移和聚集的有利区。

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(编辑 黄 娟)

Petroleum geology characteristics and exploration directions in Espirito Santo Basin，Brazil

Xie Huafeng1，2，Zhou Shengyou3，Hui Guanzhou4
(1.School of Earth Sciences and Resources，China University of Geosciences(Beijing)，Beijing 100083，China; 2.Oil＆Gas Survey，CGS，Beijing 100029，China;3.Petroleum Exploration and Production Research Institute，SINOPEC，Beijing 100083，China;4.Bohai Petroleum Research Institute，Tianjin Branch Company，CNOOC，Tianjin 300452，China)

In recent years，a great discovery of petroleum has been made in the Santos and Campos basins;however，little has been made in the Espirito Santo Basin which is adjacent to the two basins.Exploration level of the basin is also low.We studied the sedimentary characteristics，tectonic evolution，source rock，trap and reservoir in detail，and found the petroleum distribution rules，main factors and modes of petroleum accumulation，in order to reveal petroleum enrichment regularity and point out exploration directions in the Espirito Santo Basin.The basin belongs to the passive continental margin basin group near the east coast of Brazil，successively experiencing rifting，transitional and drifting periods，and accordingly developing sub-salt，salt and supra-salt rock sequences.Influenced by the salt diapirism，the basin has formed a very different sub-salt and supra-salt double-layer structure，within which the subsalt structure shows a propensity for“oblique board”zoning in general under the control of a rift system and the suprasalt structure，controlled by a gravity slide system，has developed various types of salt structure.The Aptian stage Cricare group Neocomian lacustrine shale is the best hydrocarbon source rock and petroleum is mainly distributed in the Upper Cretaceous－Neogene supra-salt turbidite sand，dominated by lithologic traps.The analysis shows that distribution of turbidite sand and migration pathways are the main controlling factors of petroleum accumulation，and the basin has 6 exploration directions at present，among which the near shore slope area is the most favorable for petroleum migration and accumulation.

petroleum geologic characteristics;enrichment regularity;exploration direction;Espirito Santo Basin

TE12<2.3 class="emphasis_bold">2.3 文献标识码:A2.3

A

1001－6112(2016)06－0821－07

10.11781/sysydz201606821

2016－02－02;

2016－08－25。

谢华锋(1978—)，男，高级工程师，从事油气地质综合研究。E-mail:raobian@126.com。

中国石化科技部项目“南美重点盆地油气资源潜力评价”(P12007)资助。