喀麦隆里奥—德雷盆地泥岩底辟构造与油气分布规律

袁井菊，丁一萍，苏玉山，陈占坤，哈 里

(中国石化 石油勘探开发研究院，北京 100083)

喀麦隆里奥—德雷(Rio del Rey)盆地油气资源十分丰富，已有30余年油气勘探开发历史。本文较系统地介绍和分析了里奥—德雷盆地的构造特征，特别是泥岩底辟构造与油气分布的规律，以期为该地区的油气勘探开发提供指导。

1 里奥—德雷盆地地质概况

根据IHS数据库对盆地的划分，里奥—德雷盆地位于尼日尔三角洲(Niger Delta)盆地的东北缘，严格来讲应称为尼日尔三角洲盆地次盆，是尼日尔三角洲盆地位于喀麦隆境内的那一部分[1-2]，水深0～60 m，面积约2 500 km2，因其在喀麦隆重要的油气勘探开发地位，又被单独称为里奥—德雷盆地(图1)。其构造演化特征与尼日尔三角洲盆地非常一致，是古新世以来至现今一直持续发育的新生代三角洲盆地。里奥—德雷盆地内地层发育也与尼日尔三角洲盆地相同，自下而上发育3套地层：阿卡塔(Akata)组泥岩、阿格巴达(Agbada)组砂—泥岩和贝宁(Benin)组砂岩，均为穿时地层单元，发育时代为古新世—现代。

图1 里奥—德雷盆地位置据IHS(2015)。

盆地内的主要油气发现位于中部阿格巴达组。其沉积厚度大，为长期海退型三角洲前缘沉积，由多套进积韵律的砂泥交互层组成，其中砂岩非常发育，孔隙度一般为19%～35%，渗透率0.5～10 μm2，属于高孔—高渗的优质储集层。交互的泥岩作为层间盖层，与砂岩一起形成优质配套的储—盖组合，单砂层厚度一般在5～50 m，层间泥岩厚度约30～60 m。下部阿卡塔组是所有油气发现的主要烃源岩，由厚层海相泥岩以及浊积砂岩和粉砂岩组成，为前三角洲和浅海陆架沉积，有机质丰富，内部偶尔在局部地区发育浊积砂岩。上部贝宁组平行不整合于下伏的阿格巴达组之上，全部由砂岩及红层组成，埋藏较浅，上部泥岩盖层不发育，在贝宁组只获得少量次生气藏和天然沥青。

图2 里奥—德雷盆地已发现油气田构造区带划分

2 盆地构造特征与区带划分

里奥—德雷盆地的形成与冈瓦纳大陆裂解和南大西洋、赤道大西洋张开有关[2]。自古新世以来长期海退形成了现今的被动大陆边缘盆地，由于大陆边缘的重力作用和三角洲泥岩的塑性推覆作用，从盆地向海，也即自北向南，依次形成了伸展构造区、泥岩底辟区和趾状逆冲推覆区(图2)。

笔者通过约2 500 km2面积的三维地震资料构造、断层解释与成图，识别三维地震剖面上不同带的典型构造特征和构造样式，划分出3个构造区的边界(图3)。伸展构造区以发育生长断层、滚动背斜构造及反向正断层为特征，下降盘地层厚度明显大于上升盘地层厚度，同时由于下降盘地层的重力牵引作用，形成滚动背斜构造[3-6]；泥岩底辟区以发育泥岩底辟(包括刺穿泥底辟和非刺穿泥底辟)、泥底辟上部穹隆与垮塌正断层构造、泥岩脊及侧向超覆地层构造为特征，在泥岩底辟或泥岩脊之间形成迷你/微盆地，地层在泥岩底辟或泥岩脊翼部沉积形成上超，当微盆地被填平补齐之后，后期地层则披覆于泥岩底辟穹隆之上，形成披覆构造；趾状逆冲推覆区以发育叠瓦状逆冲冲断断层和褶皱构造为特征，是深海陆坡区和深海平原受重力滑动作用而产生的挤压前沿变形带，结果是塑性阿卡塔组泥岩地层被推覆逆冲到老地层上面，形成叠瓦状褶皱构造[7-11]。

图3 里奥—德雷盆地北西—南东向区带划分地震剖面剖面A-A’位置见图2。

3 油气田分布规律与成藏模式

根据IHS(2015)数据库统计，里奥—德雷盆地迄今为止已发现68个油气田，其中43个位于中部泥岩底辟构造区，占已发现油气田的63%。该数据说明泥岩底辟构造区是里奥—德雷盆地主要油气田分布区。同时，根据油气田与盆地构造区带叠合平面图(图2)可以看出，在泥岩底辟构造区已发现油气田主要围绕着泥岩底辟分布。纵向上油气发现层位从上至下主要位于阿格巴达组S0、S1、S4和S5等砂岩组中。

油气成藏模式主要为下生上储式。前期勘探和研究证实，盆地主要产层阿格巴达组油源来自于阿卡塔组泥岩。自中新世以来，三角洲地层快速大量沉积并伴随着泥岩底辟活动形成断裂和相关构造，此时埋藏较深的阿卡塔组已进入生烃门限，巨大的地层压力使得油气沿着断层或活动底辟边部向阿格巴达组运移，加上阿格巴达组内部层间泥岩盖层的封盖作用，在高部位的辟顶背斜、断背斜、断块构造圈闭或辟边岩性遮挡圈闭中聚集成藏。

油气成藏模式可主要归纳为2种类型：一种是高陡泥岩底辟刺穿式，泥岩底辟刺穿了S5或更上部地层，主要形成辟顶断背斜或辟边断块油藏(图4)；另一种是低缓泥岩底辟隐伏未刺穿式，主要发育在伸展构造区向泥岩底辟的过渡区，泥岩底辟未刺穿S5地层，上部构造主要受生长断层及其反向断层控制，在断层的上、下盘形成的断鼻或断背斜中聚集成藏(图5)。

泥岩底辟为何对油气分布具有如此重要的控制作用，笔者认为可以从该区泥岩底辟成因和泥岩底辟对油气成藏的影响2个方面来探讨。

首先，从泥岩底辟成因角度分析。部分学者认为泥岩底辟形成的主要动力是由于上覆负荷差异，两侧压迫泥岩，中央释放上拱，产生泥岩底辟[12-16]。另有部分学者认为，底辟发育的背景是因为断层，由于断裂区产生许多潜在的薄弱面，为塑性物质上辟突入形成应力环境[17]。从里奥—德雷盆地区域地质背景可知，在晚白垩世—始新世早期断层不发育，底辟的形成并未受断层太大影响。从地震剖面泥岩底辟两侧地层的厚度差异及地震上超的特征可以看出，在下部阿卡塔组泥岩主要突入的阿格巴达组地层整个沉积阶段，泥岩底辟一直伴随着活动，并控制了两侧地层沉积厚度差异。泥岩底辟上突剌穿层位从S5至S0.7不等，有的甚至活动至今，刺穿了现今仍在沉积的贝宁组(如图4右侧的阿卡塔泥岩底辟)。这些现象表明，该区泥岩底辟主要为同生构造性质。

图5 里奥—德雷盆地泥岩底辟未刺穿式成藏模式

图4 里奥—德雷盆地泥岩底辟刺穿式成藏模式

其次，从泥岩底辟对油气成藏的影响方面来分析。储集条件方面，王芝尧等[18-20]对相似地区实验室底辟模型的研究表明，在底辟发育位置，由于动力因素较强，主要沉积大颗粒砂质沉积物，泥质沉积物较少，储层条件优越。圈闭条件方面，由于底辟的上突，顶部地层中产生许多环底辟的放射状断层(图2)，形成辟顶背斜或断背斜构造圈闭；同时在侧翼，由于塑性泥岩在上拱过程完成后，内部饱含的流体排出，形成较为致密的泥岩，是良好的侧向遮挡条件，可形成辟边岩性遮挡圈闭。运移条件方面，底辟上升通道和上升过程中形成的侧向断层，均可作为沟通下部阿卡塔烃源岩和上部阿格巴达储层的通道，增强油气垂向输导能力[21-25]，促使油气富集高产。如帕都克油田，为泥岩底辟顶部断背斜构造圈闭，单井日产高达6 000桶(图4)。

由于圈闭、储层和运聚条件如此优越，因此形成了泥岩底辟构造区油气聚集的优势。

4 结论

里奥—德雷盆地是一个长期海退形成的三角洲盆地，拥有厚层前三角洲泥岩和多套三角洲前缘砂体，生、储、盖条件都非常优越。自北向南可划分为3个构造区带：伸展构造区、泥岩底辟构造区和趾状逆冲推覆构造区。其中，泥岩底辟区与现今已发现油气田紧密相关，63%的油气田位于底辟周围，并与底辟形成的圈闭有关。由于底辟活动形成的圈闭、储集和运移3个方面的优势条件，促使油气在底辟构造区富集高产。因此，未来泥岩底辟构造区以及与泥岩底辟相关的圈闭，仍然是里奥—德雷盆地进一步寻找勘探潜力的主要地区。