澳大利亚西北陆架深水区布劳斯盆地油气地质特征研究

王 云

(西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室，陕西 西安 710069)

海洋深水油气是当今海洋油气勘探必然发展趋势和油气资源接替的重要战略选区[1]，是目前世界上非常重要的油气资源区。澳大利亚西北陆架海域水深大于500 m的深水区是当今世界深水油气勘探的热门地区之一，从西南到东北依次分布着北卡那封盆地、柔布克盆地、布劳斯盆地和波拿巴盆地四大盆地[2]。布劳斯盆地(Browse Basin)位于波拿巴盆地和柔布克盆地之间，面积约21.3×104km2，东南部和东部超覆在金伯利克拉通之上，西部和西北部延伸至阿尔戈深海平原，北至爪哇帝汶海槽，在西南和东北方向上分别逐渐向柔布克盆地和波拿巴盆地过渡。盆地显生宙沉积物厚达15 km，盆地基底为古生界克拉通层系，上覆盖层为：(1)侏罗系—下白垩统裂谷层系，主要为一套海陆过渡相和陆源海相三角洲沉积；(2)早白垩世至今被动大陆边缘层序，主要为海相碳酸盐岩和浊积砂岩沉积[3]。

现有的勘探表明布劳斯盆地天然气资源十分丰富而石油发现很少，盆地还没有进入油气生产阶段。目前油气勘探主要集中在盆地的Caswell凹陷和Yampi陆架区域，已发现的大型油气田主要集中在Caswell凹陷区域。关于盆地生烃条件、储层特征、盖层特征、圈闭、油气运移等油气成藏基本条件的研究很薄弱，目前仅局限在有限的凹陷内，制约了盆地油气勘探进程。本文以油气最新的资料为依据，综合分析了布劳斯盆地油气地质条件，以期为盆地取得大范围突破提供地质依据。

1 烃源岩特征

布劳斯盆地最重要的烃源岩系主要为一下三套[4,5]：

1.1 下—中侏罗统Plover组三角洲相页岩

下—中侏罗统Plover组烃源岩及其等效地层为三角洲平原—前三角洲及海相泥岩、碳质泥岩和煤层，源岩生烃潜力中等—好，TOC含量为1.0%～3.5%，氢指数最高可达100～200 mg/g。在盆地中央地区，这套沉积层系烃源岩已过成熟，而在盆地边缘则处于未成熟阶段。

图1 布劳斯盆地主要构造单元图(据Kennard et al, 2002)

1.2 上侏罗统—下白垩统下Vulcan组海相泥岩

布劳斯盆地的上侏罗统—下白垩统的海相泥岩比盆地周围地区要薄而且有机质非常贫瘠，烃源岩生烃潜力为差—中等，总有机碳含量最高为3.5%，平均值为0.5%。主要原因是虽然西澳大利亚大型盆地均发育晚侏罗世缺氧环境沉积的海相泥岩主力烃源岩，但布劳斯盆地发育下白垩统凡兰吟阶巨厚沉积而不发育上侏罗统—下白垩统沉积，因为局部变热和火山作用使得卡洛期大陆解体之后热沉降直至凡兰吟期才开始发生。

但在Seringapatam和西Caswell次盆，有较高的生烃潜力。上侏罗统—下白垩统海相泥岩和页岩烃源岩总有机碳含量一般为1%～5%，最高可达10%以上，具有较高的有机质丰度。热解烃(S2)为2～15 mg/g，氢指数(HI)为100～400 mg/g。下—中侏罗统Plover组烃源岩为冲积平原和三角洲环境沉积，具有陆相Ⅲ型干酪根特征，TOC含量为1%～70%，S2为2～250 mg/g，氢指数(HI)为100～600 mg/g。

1.3 下白垩统上Vulcan和Echuca-Shoals海组泥页岩

下白垩统上Vulcan和Echuca-Shoals海组泥页岩烃源岩有机质含量不高，但由于面积巨大而生烃量很大。烃源岩的演化阶段处于生油窗内，在Caswell-2井的巴列姆裂缝页岩中，见有良好的油气显示。

对布劳斯盆地Caswell次盆油气藏生油岩的有机地球化学指标研究表明，现已发现的油气田的油气资源主要来自下白垩统Echuca-Shoals泥岩(以生油为主)和下—中侏罗统Plover组页岩(以生气及凝析油为主)，研究认为这两套烃源岩是凹陷最主要的源岩。

2 储盖特征

2.1 储层

布劳斯盆地主要储集层为侏罗系—下白垩统的河流—三角洲相砂岩。

2.1.1 下—中侏罗统Plover组河流—三角洲相砂岩储层

下—中侏罗统储集层为Plover组河流—三角洲相砂岩，为浅海大陆架前缘三角洲沉积，是布劳斯盆地最重要的储集层之一。

2.1.2 上侏罗统下Vulcan组和Brewster组砂岩储集层

上侏罗统下Vulcan组和Brewster组储集层为河流—三角洲相砂岩， Barcoo次盆发育比较好的牛津阶河流—三角洲相砂岩，在Lynher-1井，其孔隙度可高达20%。在盆地东边，提塘阶—贝里阿斯阶为高能近岸碎屑岩沉积，孔隙度可达15%。

2.1.3 下白垩统上Vulcan组和Echuca-Shoals组砂岩储集层

下白垩统上Vulcan组储集层是在贝里阿斯期因大量砂岩碎屑的注入形成的，孔隙度可达24%～27%，是Brewster-1A和EchucaShoals-1气田(Cornea和Gwydion油气田)的重要储集层。Echuca-Shoals组储集层为低水位体系域和海侵过程沉积的砂岩，是比较好的储集层，这些储集层在Yampi陆架和Prudhoe阶地的地层圈闭中尤为发育。

2.2 盖层

布劳斯盆地内发育多套盖层，以泥质岩盖层为主。中、下白垩统(凡兰吟阶—赛诺曼阶)Jamieson组、Echuca-Shoals组、上Vulcan组泥质岩是盆地良好的区域性盖层，局部盖层包括三叠系—侏罗系层间页岩和泥质岩。

3 油气成藏

3.1 圈闭

根据对已发现油气田的研究成果表明，Caswell凹陷主要圈闭类型为断背斜、断块、压实披覆背斜和倾斜断块构造，次要圈闭类型包括砂岩尖灭和不整合面等圈闭要素。

3.2 油气运移

布劳斯盆地的油气主要通过断裂系统垂向运移到相邻圈闭和上部的圈闭中，在高断阶隆起带上Cornea和Gwydion油气田的发现表明在盆地东部地区存在着油气长距离向东运移[6]。盆地东部的油气田是油气通过边界断层做垂向运移或通过白垩纪砂体内部的侧向运移聚集成藏的，油气从沉积中心沿地层的上倾方向运移至背斜圈闭和岩性尖灭地带形成油气圈闭。盆地西部，Caswell次盆地内的烃源岩生成的油气沿着Scott-Reef油田的边界断层运移至盆地边缘聚集成藏。

3.3 油气成藏组合

在多旋回沉积作用的背景下，布劳斯盆地内发育多套油气成藏组合。主要包括下白垩统成藏组合，上侏罗统成藏组合，中、下侏罗—上三叠统成藏组合和石炭系—二叠系成藏组合。其中，下白垩统成藏组合，上侏罗统成藏组合，中、下侏罗—上三叠统成藏组合最为重要，盆地内发现的11个油气田都属于这些油气成藏组合(图2)。

图2 布劳斯盆地油气成藏组合

(1)下白垩统油气系统成藏类型包括(图2)：Caswell次盆东部边缘(高断阶及隆起带)的地层超覆尖灭、剥蚀不整合面以及二叠系—三叠系深切谷圈闭等成藏组合，油气由盆地中心凹陷区向东做长距离运移进入圈闭成藏；Caswell次盆西部边缘中新世断裂系统活化形成断层遮挡构造圈闭成藏组合，断裂系统的活化使生成的油气向上疏导在次生圈闭中成藏；上白垩统和古近系—新近系的水下扇岩性圈闭油气成藏组合；下白垩统披覆构造和侏罗系超覆尖灭圈闭成藏组合；凹陷中东部断裂系统活化形成的次生圈闭成藏组合。

(2)上侏罗统油气成藏组合为上侏罗统Vulcan组河流—三角洲相自生自储自盖型成藏组合，Vulcan组河流—三角洲相砂岩和前三角洲泥岩互层，发育多套生储盖组合[7]。

上侏罗统烃源岩主要分布于Caswell次盆北部与波拿巴盆地Vulcan断陷相邻的斜坡部位，油气向四周运移，在西北和东南部地堑边界断层圈闭中成藏。上侏罗统油气成藏组合类型包括：凹陷边界断块构造圈闭成藏组合；凹陷内隆起区披覆构造圈闭成藏组合；凹陷内超覆尖灭圈闭；凹陷东部断阶带断裂系统活化发育次生圈闭成藏组合。上侏罗统油气成藏组合分布局限，已经发现的油气田仅为Skua油田。

(3)中、下侏罗统—上三叠统油气成藏组合的烃源岩广泛分布于深部凹陷内，主要为上三叠统Nome组河流三角洲相页岩和中—下侏罗统Plover组海相页岩(图2)。虽然晚三叠世Nome组陆相页岩生烃能力有限，但是中—下侏罗统Plover组海相页岩最大厚度大于500 m，生烃潜力良好，是盆地的主力源岩。成藏组合富含陆相和海相混合来源的有机质，以生气和凝析油为主。凹陷内已经发现的主要油气田均属于这种类型，包括凹陷西部的Torosa气田、Brecknock气田、凹陷中部的Brewster，Gorgonichthys，Titanichthys气田、凹陷东北部断阶带Crux气田等。

储集层主要为中—下侏罗统Plover组海相三角洲砂岩，次要为上三叠统Nome组河流三角洲相砂岩，盖层为上三叠统Nome组河流三角洲相页岩和中—下侏罗统Plover组海相页岩与Montara组页岩，Plover组海相三角洲沉积中砂页岩是很好的储盖组合。

油气成藏组合类型主要包括(图2)：凹陷边缘斜坡带的断块、断背斜等构造圈闭成藏组合；凹陷内部隆起区披覆背斜圈闭成藏组合；凹陷内超覆尖灭地层圈闭成藏组合；凹陷东部断阶带的断裂系统再活化次生圈闭成藏组合。

(4)石炭系—二叠系油气成藏组合的烃源岩为早二叠世Fossil Head组冰川海相黏土岩，品质为差—中等，局限分布于石炭纪—二叠纪时期的裂谷断陷中。在盆地内部已经过成熟，在边部未成熟—刚成熟，以生成干气为主，生烃时间基本是晚三叠世时期。主要储集层为烃源岩之上海进时期形成的上三叠统Nome组河流—三角洲相砂岩，主要发育于盆地的边缘。上三叠统—下侏罗统Nome组前三角洲相页岩和Plover组海相页岩是该油气成藏组合的重要盖层。

油气主要侧向运移到晚三叠世挤压构造期形成的背斜构造带，凹陷东部断阶带为油气的主要垂向运移区域。

4 结语

(1)布劳斯盆地发育下—中侏罗统Plover组三角洲相页岩、上侏罗统下Vulcan组海相页岩和下白垩统Echuca Shoals海相泥岩等三套主力烃源岩系；主要储集层为侏罗系—下白垩统的河流—三角洲相砂岩，主要盖层为中、下白垩统海相泥岩盖层。

(2)油气成藏的圈闭类型主要为断背斜、断块、压实披覆背斜和倾斜断块构造。油气主要通过断裂系统垂向运移，也存在着油气长距离运移。盆地内主要发育下白垩统成藏组合、上侏罗统成藏组合、中下侏罗统—上三叠统成藏组合和石炭系—二叠系成藏组合等多套油气成藏组合。

[1]张功成, 屈红军, 冯杨伟. 深水油气地质学概论[M]. 北京: 科学出版社.2015.1-465.

[2]冯杨伟, 屈红军, 杨晨艺. 澳大利亚西北陆架油气成藏主控因素与勘探方向[J]. 中南大学学报(自然科学版).2012.43(6): 2259-2268.

[3]Longley I M, Buessenschuett C, Clydsdale L, et al,. The North West Shelf of Australia - a Woodside perspective[C]// The Sedimentary Basins of Western Australia 3. Perth, WA: proceedings of the Petroleum Exploration Society of Australia Symposium, 2002: 27-88.

[4]冯杨伟, 张功成. 被动大陆边缘构造演化对深水区烃源岩形成的控制[J]. 海相油气地质.2017.22(1): 14-24.

[5]Radllnski A R, Kennard J M, Edwards D S, et al. Hydrocarbon generation and expulsion from early Cretaceous source rocks in the Browese basin, North West shelf, Auatralia: A small angel neutron scattering study[J]. The APPEA journal, 2004, 44(1): 151-180.

[6]Bradshaw M. Review of the 2008 offshore petroleum exploration release areas[J]. The APPEA Journal, 2008.48(1): 359-370.

[7]张建球, 钱桂华, 郭念发. 澳大利亚大型沉积盆地与油气成藏[M]. 北京: 石油工业出版社.2008.