中非剪切带含油气盆地成因机制与构造类型

位于非洲大陆的中非剪切带盆地群,受控于周邻板块的构造运动,盆地形态多样,多具有走滑-反转等构造样式,近年来发现了一系列大中型油气田,业已成为全球的热点勘探地区。以地震、钻井资料为基础,结合平面上的盆地形态和构造地质横剖面特征,应用构造应力场概念和构造解析方法,详细探讨了剪切带盆地的成因机制和构造类型,并进一步揭示了盆地的形成演化对油气地质条件的控制作用。研究认为,受周缘板块构造的影响,中非剪切带盆地群自早白垩世以来,发育多期叠加的构造-地层序列,经历了3幕裂谷作用:1以具右旋走滑拉张性质的第一幕最为剧烈,是盆地群的原始动力和决定性因素;2第二幕裂谷作用的影响较小,强度自东向西减弱;3裂谷期为第三幕,主要影响了东部的盆地。结合平面及剖面上的走滑应力场变化特征,将早白垩世的中非剪切带盆地群划分为3种成因类型:T-R型盆地、T-R′型盆地、S/P型盆地(其中T、R、R′、S、P分别表示张裂面、里德尔剪裂面、共轭里德尔剪裂面、挤压面及走滑低角度破裂面),整体上在剪切带上组合成为一套完整、配套齐全的走滑盆地群体系。在盆地群3幕裂谷作用中,这种成因差异性的构造演化特征,发育多种圈闭类型,油气富集特色鲜明:东部盆地是最有利的油气聚集区;西部盆地中也具有广阔的油气勘探前景;中部盆地由于控盆断裂较为复杂,其潜力有待进一步揭示。

中非剪切带裂谷盆地类型划分及形成机制

从盆地结构和构造特征分析入手,立足于中非剪切带的构造演化,划分了中非剪切带裂谷盆地的类型,比较了不同类型盆地的构造差异,探讨了不同类型盆地的形成机制。研究表明:中非剪切带经历了强、弱2期走滑作用,中非剪切带强烈走滑作用控制了裂谷盆地的形成,沿该剪切带形成了伸展盆地和走滑-拉分盆地,大型走滑断裂的走滑断块末端水平位移变换控制了穆格莱德、迈卢特、多巴等伸展盆地的形成;走滑断裂中部的弯曲形态和走滑运动方向的有效配置控制了多赛奥和塞拉迈特等走滑-拉分盆地的形成。早白垩世中非剪切带强走滑作用使2种盆地均发生强烈裂陷作用,广泛发育中、深湖相沉积,控制了湖相优质烃源岩的发育。

中非剪切带多赛奥盆地构造特征与构造样式研究

通过对中非剪切带构造演化的研究,并结合盆地构造特征的分析,明确了早白垩世中非剪切带强烈右旋走滑作用控制了多赛奥盆地的形成。晚白垩世,非洲板块与欧亚板块发生碰撞,区域应力场发生改变,形成了南北向的挤压应力场。对中非剪切带构造特征精细解剖与分析表明,晚白垩世盆地至少发生了三幕挤压作用,盆地发生明显的构造反转,形成反转背斜、花状构造等多种构造样式,为圈闭的形成奠定了良好的基础;同时,该时期主力烃源岩也开始进入大量排烃阶段,构造活动形成的断裂也为油气运移创造了优越的条件。

中西非裂谷系富油凹陷石油地质特征与勘探方向

基于地震、钻井、烃源岩测试分析等资料,对中西非裂谷系主要盆地富油凹陷石油地质特征进行研究,并探讨未来油气勘探方向。研究表明:中非裂谷系发育下白垩统湖相优质烃源岩,西非裂谷系发育上白垩统陆源海相优质烃源岩,两类烃源岩为中西非裂谷系油气富集提供了物质基础。中西非裂谷系发育包括基岩在内的多套储集层,并存在下白垩统、上白垩统和古近系3套区域盖层。晚中生代以来,受中非剪切带右旋走滑作用等地球动力学因素的影响,中西非裂谷系不同方向的盆地在裂谷作用期次、区域盖层发育层段、圈闭类型及成藏模式等方面存在差异。其中,北东—南西向盆地主要保存了早白垩世一期裂谷层序,区域盖层位于下白垩统裂陷期地层内,形成反转背斜、花状构造及基岩潜山等圈闭类型,发育“源储一体、源内成藏”及“源上储下、源下成藏”两种成藏模式;北西—南东向盆地具有多期裂谷叠置特征,发育上白垩统和古近系区域盖层,形成披覆背斜、断背斜、反向断块等圈闭类型,以“源下储上、源上成藏”为主要成藏模式。多期叠置裂谷盆地的源内成藏组合、强反转盆地的源内岩性油藏及页岩油是中西非裂谷系盆地未来勘探的重要领域。

苏丹福拉凹陷转换带特征及其与油气的关系

Muglad盆地位于中非苏丹共和国南部,是在中非剪切带剪切应力场背景下形成的被动裂谷盆地。福拉(Fula)凹陷位于Muglad盆地东北部,面积约5000km2。福拉凹陷转换带位于中部构造带,是重要的含油气构造带。该转换带开始形成于早白垩世第一裂谷期,在晚白垩世第二裂谷期,断裂再次活动,转换带基本定型;在古近纪,第三裂谷期对整个转换带构造格局没有大的影响,仅发育了一些调节小断层,使转换带构造复杂化。转换带对油气聚集的影响贯穿油气成藏的整个过程。转换带可以形成有利于油气聚集的构造或圈闭;转换带将沉积区分成彼此分隔的洼陷,控制富含有机质沉积物或储集砂体的分布;转换带密集发育的断裂系统为油气的运移和聚集提供通道。

中非穆格莱德盆地福拉凹陷构造特征与油气聚集

穆格莱德盆地福拉凹陷是在中非剪切带剪切应力场背景下形成的以中生代沉积为主的裂谷凹陷,裂陷活动可分为早白垩世、晚白垩世和古近纪3个阶段,主要形成南北和北西-南东走向两组断裂。福拉凹陷构造格局受南北向断裂控制,凹陷内二级构造带的发育主要受北西-南东向断裂控制。福拉凹陷构造对油气藏的控制作用,主要表现在3个方面:构造转换带是油气富集带,多旋回构造沉降形成有利的储盖组合,构造斜坡是油气聚集的有利区。

中非Muglad盆地Sufyan凹陷现今地层残余结构特征与成因

盆地(或凹陷)结构是由盆地构造与沉积演化决定的,因此分析恢复中非Muglad盆地Sufyan凹陷构造与沉积演化过程对于认识该凹陷现今残余结构具有重要的作用。本文通过对该凹陷现今结构特征描述、地层不整合面识别与剥蚀量恢复以及构造沉降和沉积充填历史恢复,并结合区域构造演化分析,对该凹陷现今结构几何学特征、运动学过程与动力学成因及控油作用进行了研究。结果表明:Sufyan凹陷现今地层剖面主要由第一裂谷作用旋回的沉积构成。该旋回期地层约占凹陷现今沉积地层厚度的79%～81%。凹陷现今残余结构主要受三期裂谷作用差异演化控制,而受晚白垩世挤压剥蚀(厚度介于0～360m之间)的影响较小。造成凹陷三期裂谷旋回差异演化的主要原因是三期伸展应力来源、大小、方向的差异。诱发凹陷第一裂谷旋回期的应力主要来源于由中非剪切带的剪切应力转换的伸展应力。第二裂谷旋回期,中非剪切带运动方向由右旋逐渐转为左旋,造成该凹陷位置的伸展应力场减弱,并逐渐转为挤压状态,使得该演化阶段早期沉积的地层(Darfur群)后期发生反转剥蚀减薄。在该凹陷第三裂谷旋回期,东非裂谷成为非洲大陆新的构造活动区域。受此影响,中非剪切带活动逐渐停止,而红海裂谷张开产生伸展应力场与该凹陷长轴近平行,造成第三期断坳旋回在该凹陷几乎不发育,最终使该凹陷现今早断早衰型残余结构得以形成。该结构控油作用主要体现在主力成藏组合与油气优势运移方向方面。早衰型结构造成了Sufyan凹陷中组合和上组合成藏条件不佳,其下组合Abu Gabra(简称AG,下同)组自生自储自盖型成藏组合为该凹陷的主力成藏组合。挤压反转造成中部构造带形成构造高部位,成为了凹陷油气二次运移的主要指向,是凹陷油气勘探的有利区带。

苏丹—南苏丹Muglad盆地构造对油气成藏控制作用研究

本文通过对苏丹—南苏丹Muglad盆地盆地结构、构造演化、构造特征、主要圈闭类型、不同类型反向断块圈闭形成机制等研究,深入探讨了Muglad盆地构造对油气成藏的控制作用。研究表明,反向断块圈闭是Muglad盆地最主要的圈闭类型,而主力产油区块1、2、4区主要发育两种类型的反向断块圈闭。一种是古隆起及斜坡区应力调节作用下的反向断块圈闭,该类型反向断块圈闭构造背景相对稳定,加之斜坡或古隆起区有利于油气聚集,是研究区最有利的成藏构造。另一种为凯康槽两侧同沉积断裂带内因中非剪切带走滑扭动作用形成的局部反向断块圈闭,该类型反向断块圈闭受凯康槽边界断裂多期强烈活动影响具有保存难、不易成藏的特点。另外,凯康槽两侧盆地结构及构造演化差异进一步决定了油气平面富集差异。凯康槽东侧Shelungo、Bamboo和Unity隆起带的发育及相对稳定的构造背景为油气富集创造了良好的圈闭和保存条件;而凯康槽西侧不发育类似的隆起带,由西部斜坡和西部断阶带组成。西部斜坡反向断层不发育,西部断阶带多期强烈活动使得凯康槽西侧油气发育程度整体不如东侧。受西部断阶带的多期改造,西部斜坡区具有多层系成藏的特点。

从类比中探索Muglad与Melut两大盆地勘探潜力与转型

Muglad盆地和Melut盆地是中非裂谷系中油气资源最丰富的两个盆地,中国石油自1995年介入苏丹地区的油气勘探以来,在两大盆地迅速发现了一批大油田,使苏丹地区快速发展成为中国石油"海外大庆"的重要支柱。目前两大盆地已进入高成熟勘探阶段,需要进行勘探上的转型,以实现油田的平稳、可持续发展。以Muglad和Melut两大盆地石油地质条件和勘探实践为基础,论述了两大盆地进行勘探转型的必然性;同时,通过与国内渤海湾、松辽等相似裂谷盆地的类比研究,明确了新层系、主力产层岩性油气藏、近岸水下扇、扇三角洲及深层天然气是两大盆地重点潜力领域,可以从"三个勘探转移"来实现两大盆地的勘探转型,即"从主力产层向非主力产层转移,实现多层系勘探,立体勘探;从构造油藏向岩性地层油藏转移,实现勘探目标多样化,充分挖潜地下资源;从单一油藏勘探转向深浅层整体部署,油、气藏统一评价"。通过类比研究,坚定了Muglad和Melut两大盆地勘探信心,同时也明确了未来勘探方向。

Muglad盆地形成力学机制的有限元数值模拟

以早白垩世Muglad盆地的地质背景为基础,运用弹性力学有限元数值模拟方法,通过对应力场的分析,为盆地形成的力学机制提供依据。模拟结果表明,Muglad盆地是受走滑作用和拉张作用共同影响形成的被动裂谷盆地,指示Muglad盆地是在中生代泛大陆裂解的大背景下,在非洲大陆的走滑作用和拉张作用的共同作用下形成和发育的,而不是简单地由走滑作用诱导形成。

苏丹Muglad盆地大型油气藏储集特征

经过10余年的勘探开发,苏丹的Muglad盆地已成为中石油海外勘探开发的主战场。厘定该盆地这种突出商业价值的地质因素主要表现在以下两个方面:1)被动裂谷的多旋回推移,在坳陷期的准平原背景下沉积了高岩石成分成熟度的石英砂岩,加之超淡地层水的成岩环境,最终形成盆地的高孔高渗储层;2)“教科书”式的生储盖组合。

中西非裂谷系形成的动力学机制

中西非裂谷系是沿中非剪切带及邻区发育的一系列中新生代裂谷盆地,其成因机理一直存在争议。中西非裂谷系的构造演化主要经历了三个演化阶段,其中在早白垩世进入强烈断陷期,是盆地形成的重要阶段。以早白垩世中西非裂谷系的地质背景为基础,运用弹性力学有限元数值模拟方法,通过应力场和应变场的分析,为中西非裂谷系形成的力学机制提供依据。模拟结果表明,早白垩世非洲大陆内部走滑和伸展作用并存,中非剪切带不是所谓的"转换断层",而是与中西非裂谷系同时形成和发育的构造。中西非裂谷系是在中新生代泛大陆裂解时期,非洲板块绕西北非地块逆时针旋转,非洲内部不同地块在统一构造应力场作用下,由于伸展和走滑的差异作用形成和发育的。