欧加登盆地Karroo群烃源岩特征及资源潜力

王 艳

(中国石油辽河油田分公司 勘探开发研究院，辽宁 盘锦 124010)

埃塞俄比亚位于非洲东北部，处于非洲、欧亚、印度洋三大板块的交汇处，欧加登盆地位于埃塞俄比亚的西南部，是在前寒武系基底之上发育的叠合盆地，构造上属于索马里盆地的一个次盆[1]，盆地总面积为35×104km2。Karroo群是非洲东部和南部最大的地层单元，约占现有陆地面积的一半以上，记录了晚石炭世至三叠纪期间全部沉积地层[2]，在欧加登盆地发育陆相碎屑沉积层序，主要为泥岩和砂岩，沉积环境为湖相、三角洲和河流相。欧加登盆地油气勘探始于二十世纪四十年代，先后有十余个国际石油公司在此展开勘探活动[3]，累计采集二维地震23×104km，钻井57口，发现两个气田，是东非少有的以Karroo群为主要勘探目的层的盆地之一，目前来说，勘探程度较低，油气资源潜力尚不明确。通过对盆地Karroo群烃源岩的评价，明确烃源岩分布和地球化学特征，为盆地油气勘探决策提供重要依据。

1 区域地质背景

晚石炭世-三叠纪，在非洲大陆东南部和现今的东非大陆边缘附近，发育了一个走向近SN的大型陆内裂谷系，即Karroo裂谷系[4]，东非地区受到强烈区域性伸展构造作用，陆内裂谷广泛发育，受其影响东、西冈瓦纳大陆分离，形成了东非大陆边缘的雏形。埃塞俄比亚位于东非大陆的北部，构造上处于Karroo裂谷的末端，裂谷发育时期晚于南非地区，从晚二叠世开始接受沉积，盆地演化受裂谷影响作用相对较小，基底同沉积断裂对沉积的控制作用相对于南非地区要弱，盆地内部垒堑相间格局并不明显，总体表现为碟状。

欧加登盆地Karroo群见证了湖盆的产生、发展和消亡的全过程，经历了冲积环境-湖泊环境-河流三角洲环境的变迁。上二叠统Calub组为裂谷早期阶段发育于前寒武系古基底之上的冲积沉积体系，岩性主要为浅灰色、灰色砂岩。下侏罗统Bokh组发育于盆地深陷阶段，湖盆水域急剧扩张，广大地区以深水湖相沉积为主，岩性主要为深灰色、黑灰色泥岩，泥岩有机质含量丰富，是盆地的主力烃源岩。中上侏罗统Gumburo组沉积于盆地断陷-坳陷转换阶段，发育河流-三角洲沉积体系，岩性为浅灰色砂岩和深灰色泥岩互层(见图1)。鉴于盆地内油气勘探的现实意义，本文烃源岩评价仅限于Bokh组。

2 烃源岩分布特征

欧加登盆地有20口井钻遇Bokh组，揭示的岩性为大套泥岩、夹薄层砂岩、粉砂岩，泥岩质纯，成岩性好，页理较为发育。岩心中发现有淡水双壳类、鱼类动物化石和陆生植物碎片，表明该时期主要为湖泊沉积环境。测井曲线以低自然电位和低电阻率平直状、局部呈微锯齿状、高自然伽马、曲线变化幅度较高为主要特征。利用地震资料可以追踪烃源岩的空间展布，Bokh组烃源岩在地震上为中振幅低频中连续平行相，向北部斜坡带过渡为弱振幅低频不连续前积，向南部斜坡带过渡为强振幅中频连续前积相，结合钻井资料发现北部斜坡带发育辫状河三角洲相，南部发育小型的近岸水下扇，深洼区内深湖相烃源岩地震反射特征分布稳定。

Bokh组沉积时期，裂谷作用最强，湖盆扩大，水体加深，沉积沉降中心与Karroo裂谷一致。烃源岩厚度自深洼区向周围逐渐减薄，向东西两侧减薄的速度较快，向南北两侧递减速度相对较慢，岩性由细变粗过渡为砂泥岩互层，与盆地的古地形特征相符合。Bokh组烃源岩面积约5.2×104km2，总体上埋深较大，顶界埋深在3 200～4 200 m，共发育两个次级凹陷(见图2)，东北次凹埋深较西南次凹要小，东北次凹走向为北东东向，烃源岩厚度一般在400～1 200 m，西南次凹走向为北北东向，烃源岩厚度一般在400～1 900 m。

3 烃源岩地球化学特征

3.1 有机质丰度

有机质丰度是衡量烃源岩生油气母质含量的指标，由于Bokh组烃源岩成熟度较高，大量排烃导致生烃潜量(S1+S2)和氯仿沥青“A”含量严重降低，但对有机碳含量(TOC)影响小，因此对Bokh组源岩主要用TOC指标进行评价[5]。从所收集的160个样品来看，Bokh组烃源岩样品TOC值整体不高，最大为1.18 %，平均为0.65 %。此次测试中样品的生烃潜量(S1+S2)最大值为3.19 mg/g，平均2.27 mg/g。氯仿沥青“A”含量平均为0.09%，总烃含量(HC)平均为430 mg/kg，综合来看达到中等烃源岩评价标准。

3.2 有机质类型

有机质类型是衡量有机质产烃能力及产物性质的参数[6]，Bokh组16块样品的干酪根镜下鉴定类型指数(Ti)值一般在45～65，平均为61.5，按陆相烃源岩有机质类型评价指标(SY/T 5735-1995)，Bokh组烃源岩有机质类型主要为ⅡA型。从Bokh组岩石热解氢指数(HI)与热解峰温(Tmax)关系图(见图3)来看，46块样品中多数落在ⅡA型附近，少数在ⅡB型附近。由于Bokh组源岩成熟度较高，大量排烃使HI值严重降低，故有机质类型划分应以干酪根镜下鉴定结果为主，有机质类型主要为ⅡA型。

3.3 有机质热演化

有机质成熟度是表征烃源岩生烃有效性和产物性质的重要参数，研究烃源岩的热演化是评价烃源岩生烃潜力的重要内容，一般只有成熟的源岩才可能对油气藏具有贡献[7]。欧加登盆地内烃源岩有机质热演化程度随着埋藏深度的增加，总体趋势逐渐增高。平面上西南次凹的Bokh组烃源岩热演化程度最高，Ro值在1.3%～4.2%，处于高成熟-过成熟阶段，自西南次凹向两侧及东北方向逐渐变低，斜坡带Bokh组烃源岩Ro值在0.7%～1.8%，处于成熟-高成熟阶段，总体来说Bokh组烃源岩主要以生干气、凝析气、凝析油为主。

4 烃源岩资源潜力

4.1 资源评价方法

油气资源评价常用的方法有成因法、类比法和统计法三大类，资源评价方法基于不同的原理，同样也适用于不同勘探程度的研究区[8]。由于欧加登盆地勘探程度较低，并且没有可类比的刻度区，因此，关于油气资源评价选择采用成因法，成因法中盆地模拟法较为适合盆地早期油气资源评价。盆地模拟法是地质问题、数学模型和计算机技术的有机结合。引入含油气系统思路的盆地模拟法，其基本思路是首先根据盆地模拟方法确定盆地生烃量和排烃量；然后通过含油气系统分析划分运聚单元，在单元内进一步划分目标区带；最后根据典型刻度区的解剖获得运聚系数，通过类比确定目标区带的运聚系数，从而计算资源量。

4.2 烃源岩生排烃特征

烃源岩烃产物类型、产率受烃源岩品质和所处热演化阶段控制，同层位烃源岩在盆地不同构造部位的烃产物类型、产率、排烃时间、排烃量也是有差异的[9]。根据单井模拟结果来看，凹陷区Bokh组烃源岩在三叠纪早期开始生油，白垩纪早期开始大量生气，凸起区与斜坡带在中侏罗世开始生油，至早白垩世仍有大量油生成，中晚白垩世开始大量生气。总体来看，生排油早于生气，生油高峰期在180×106～140×106a，排油高峰期在180×106～132×106a，生气高峰期在170×106～100×106a，排气高峰期在148×106～84×106a。

在烃源岩生油强度方面，现今Bokh组生排油强度高值区主要在盆地的西南次凹，生油强度最高达1 100×104t/km2，排油强度最高达700×104t/km2，其次在东北次凹有一个高值区，生油强度达800×104t/km2，排油强度达500×104t/km2。生排气强度方面，生排气中心分布与生排油中心分布基本一致，西南次凹生气强度最高达280×108m3/km2，排气强度最高达220×108m3/km2，东北次凹生气强度达80×108m3/km2，排气强度达20×108m3/km2。

4.3 油气运聚特征

成熟油气在一定的驱动力作用下，沿着运移通道进行二次运移。但地下连通的储集体很多，不是每处都有油气经过。油气的运移过程是沿着地下优势运移路径进行的，在三维空间中，地下流体总是按着各自势能减小的方向流动，并在相对的低势区聚集[10]。因此，油气运聚受构造控制较为明显。

欧加登盆地构造演化史分析表明，早白垩世末期，盆地东北部开始强烈抬升，早期沉积的地层遭受强烈剥蚀，继而沉积了晚白垩世—新生代地层，盆地西北部在渐新世开始抬升并遭受剥蚀，剥蚀作用一直持续至今。从欧加登盆地现今的油气运聚流线图(见图4)中可以看出，盆地可划分为4个油气运聚单元，其中③单元最有利于油气聚集，①、②、④单元也有一些油气聚集部位。

4.4 资源评价

Bokh组烃源岩在地质历史时期生成，排出大量油气，其中生油量达2 000×108t，排油量达1 180×108t；生气量达430×1012m3，排气量达310×1012m3。空间上，西部凹陷是生、排油气主要贡献者，生油量、生气量、排油量及排气量占比在93.4%～99.8%。

如此规模的生烃量能够聚集多少，取决于盆地运聚条件。石油运聚系数指某个地质单元内石油地质资源量与生油量的比值，它是用成因法对资源量评价的重要参数。对运聚系数预测，应全面分析油气系统中各运聚单元的地质特征，建立各单元油气运聚系数与主要地质因素间的统计模型，以此来达到预测目的。本次资源评价采用回归分析法对石油运聚系数进行预测，③运聚单元取值为1.36%，①、②、④运聚单元取值在0.73%～0.81%。而天然气运聚系数取值主要与四川盆地进行类比获得，③运聚单元取值3.8%，①、②、④运聚单元取值1.0%。

根据欧加登盆地各运聚单元生油气量和相应的运聚系数，即可获得盆地总资源规模。预测石油资源量为60×108t，天然气资源量为4.5×1012m3。在油气资源分布方面，各运聚单元差异比较大。①、②、③、④运聚单元石油资源量占比分别为42.7%、41.5%、6.4%和9.4%，天然气资源量占比分别为41.2%、47%、8.2%和3.6%。盆地各运聚单元资源丰度也有较大差别，③运聚单元资源丰度最高，为21×104t/km2；其次是①运聚单元，资源丰度为17×104t/km2；再次是②运聚单元，资源丰度为12×104t/km2；最后是④运聚单元，资源丰度相对要低，仅为1×104t/km2。从资源丰度因素考虑，③运聚单元是勘探首选，其次是①运聚单元，再次是②运聚单元。

5 结论

1)欧加登盆地Bokh组烃源岩发育于盆地深陷阶段，其分布受控于Karroo陆内裂谷系，走向为北东向，岩性主要为深灰色、黑灰色泥岩，泥岩厚度大，西南次凹厚度最大达1 900 m，东北次凹厚度最大达1 200 m，是盆地的主力烃源岩。

2)Bokh组源岩有机质类型以ⅡA型为主，演化程度高，凹陷内处于高成熟-过成熟阶段，斜坡带处于成熟-高成熟阶段，总体以生干气、凝析气、凝析油为主。由于已发生过大量排烃，现今残余有机质丰度较低，原始品质应该更好，综合评价可达到中等烃源岩评价标准。

3)利用成因法预测盆地石油资源量为60×108t，天然气资源量为4.5×1012m3。将欧加登盆地划分为4个油气聚集单元，其中③运聚单元最有利于油气聚集，资源丰度最高，是目前寻求勘探突破最现实的地区。