西非海岸盆地带大油气田形成条件与分布规律探析

西非海岸盆地带大油气田形成条件与分布规律探析
郑应钊;何等发;马彩琴;万德辉
【摘要】目的探究西非海岸盆地带大油气田形成条件和分布的规律,为发现更多的大油气田提供理论依据.方法从西非海岸盆地带沉积盆地分布和已发现的大油气田分布情况入手,分析其形成的有利条件,总结出西非最主要的两大含油气盆地——尼日尔三角洲盆地和下刚果盆地的含油气系统的相似性和差异性,归纳出西非大油气田形成及分布的规律.结果在西非海岸盆地带,盐岩层的发育对各盆地油气的成藏和分布有重大影响.盐岩发育的大西洋带中段,盆地油气富集程度明显高于盐岩不发育的南段、北段盆地.西非海岸盆地带的含油气系统可分为盐下、盐上两套大的含油气系统,盐下含油气系统的烃源岩是湖相页岩,储层为河流相、三角洲相、滨海相砂岩,阿普第期蒸发岩层为盖层；盐上含油气系统的烃源岩是海相页岩,储层主要为浊积岩,盖层为泥页岩.结论在西非海岸盆地带,大油气田多分布于近海或沿岸,受构造位置和沉积相带控制,形成多个油气富集带,具有垂直三角洲的沉积走向,呈带状富集的规律.由油气产出的岩性来看,其主要产出于碎屑岩储层,碳酸岩储层次之.产油层系以第三系为主,其次为白垩系.在南段盆地,形成了大气田；在中段的下刚果盆地和加蓬海岸盆地,只形成了大油田；在尼日尔三角洲盆地,形成了大油田、大气田共存的局面；西非北段盆地尚未发现大油气田.未来在西非海岸带中段盆地的深水浊积岩区有望发现更多的大油气田.%Aim To study the forming factors of giant oil and gas fields in the coastal basins of West Africa, and summarize the fields' distribution rules in order to help the hydrocarbon exploration in the future. Methods Based on the distribution of sedimentary basins and giant oil and gas fields in West Africa Coast, the factors of its forming is analyzed, the similarity and difference of two petroleum systems in Niger
delta basin and Low Congo basin is summarized and than the giant fields distribution rules are identified. Results In the coastal basins of West Africa, the deposit of salt rocks has crucial effects to the oil and gas generation, immigration, and accumulation. Basins in the middle section of the rift which deposited abundant salt rocks accumulated more hydrocarbon than that of the other sections which deposited inadequate salt rocks. The petroleum systems can be divided into the pre-salt and post-salt petroleum systems by the Aptian evaporate rock. The source rock of the pre-salt petroleum system is lacustrine shale, the reservoir is the river, delta and shoreland sandstone, and the transitional evaporate rock is the cap rock; the source rock of the post-salt petroleum system is marine shale, the turbidite is the major reservoir, the cap rock is shale. Conclusion The giant oil and gas fields distribute as a belt along or near the coast, the distribution are controlled by the structure position and sedimentary faces. The reservoirs are mainly Tertiary clastic rocks. Basins in the southern section of the rift formed big gas fields. Basins in the middle section of the rift, such as Lower Congo basin and Gabon basin only form oil fields, but no gas field; while Niger delta basin forms big gas fields and oil fields. In the northern section of the rift, neither big oilfield nor gas field is found. In the future, the exploration can focus on the middle section, especially on the turbidite in deep water.
【期刊名称】《西北大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2011(041)006
【总页数】7页(P1018-1024)
【关键词】西非;海岸盆地;大油气田;含油气系统
【作者】郑应钊;何等发;马彩琴;万德辉
【作者单位】中国地质大学海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室,北京100083;长城钻探工程公司录井国际项目部,北京100101;中国地质大学海相储层
演化与油气富集机理教育部重点实验室,北京100083;北京温菲尔德石油技术服务
有限公司,北京100191;长城钻探工程公司录井国际项目部,北京100101
【正文语种】中文
【中图分类】TE122.1
西非海岸盆地带是冈瓦纳大陆解体和大西洋扩张形成的大陆裂谷和被动陆缘盆地带，以北部的St Paul断裂带和南部的Walvis Ridge隆起带为界分为北、中、南3段，其中中段油气成藏条件最为优越，形成了众多的大油气田。

西非海岸盆地的发育经历了前裂谷阶段、裂谷阶段、过渡阶段和被动陆缘阶段。

前裂谷的晚期沉积了一套优质的烃源岩，裂谷阶段的高地温梯度使源岩快速成熟，过渡阶段沉积的阿普第期蒸发岩形成良好盖层，裂谷阶段发育的碳酸盐岩和砂岩储层，储层物性较好。

后期构造作用及沉积负荷的重力作用，使盐岩层发生塑性变形，形成了多种与盐岩的塑性变形相关的各种构造，为油气的运移和聚集创造了条件。

西非海岸盆地带蕴含丰富的油气资源，是世界石油勘探开采最活跃的地区之一。

本文从西非海岸盆地带沉积盆地分布和已发现的大油气田分布入手，分析了西非海岸盆地带大油气田形成的有利条件，总结了西非最主要的两大含油气盆地——尼日
尔三角洲盆地和下刚果盆地的含油气系统的相似性和差异性，提出了西非大油气田形成及分布规律，指出了未来发现大油气田的有利方向，为该区下一步勘探开发提
供理论支持。

在长达1万余km的非洲西海岸，共发育大小30多个沉积盆地，称为西非海岸盆地带。

该盆地带主要包括阿尤恩盆地、塞内加尔盆地、利比里亚盆地、阿比让盆地、尼日尔三角洲盆地、加蓬海岸盆地、下刚果盆地、宽扎盆地、纳米比亚盆地、西南非海岸盆地等盆地，是当今世界油气勘探的热点区域和油气集中发现区域。

根据盆地地层-构造格架特征，以北部的几内亚湾St Paul断裂带和南部的Walvis Ridge 隆起带为界，可将西非海岸盆地带划分为北、中、南3段(见图1):北段主要有阿尤恩盆地、塞内加尔盆地、利比里亚盆地和阿比让盆地;中段主要有尼日尔三角洲盆地、加蓬海岸盆地、下刚果盆地和宽扎盆地;南段包括纳米比亚和西南非海岸盆地，其中中段盆地含油气最丰富［1－2］。

据IHS资料统计，截止2009年底，全球共发现大油气田1021个(大油田的标准
是可采储量大于5亿桶，大气田的标准是可采储量大于850亿m3)，其中西非海
岸盆地带发现大油田43个，大气田11个。

西非的这些大油气田分布于尼日尔三
角洲盆地、下刚果盆地、阿比让盆地、加蓬海岸盆地、西南非海岸盆地(见图2，
表1)，但主要分布于尼日尔三角洲盆地和下刚果盆地，分布于这两盆地的大油气
田数达49个，占西非大油气田总数的90.7%。

统计发现，西非54个大油气田的可采油当量为522.25亿桶。

尼日尔三角洲盆地33个大油气田的可采油当量为256.61亿桶，下刚果盆地16个大油田的可采油当量为217.63亿桶，分布于两大盆地的可采油当量达到了西非大油气田可采油当量的90.8%。

所以，要研究西非海岸盆地带大油气田形成与分布规律，就必须重点
研究下刚果盆地和尼日尔三角洲盆地的大油气田形成与富集规律及其控制因素。

西非海岸盆地带的形成与发育和中生代以来大西洋裂开和后期的持续扩张作用有关，是冈瓦纳大陆解体和大西洋扩张形成的大陆裂谷和被动陆缘盆地。

西非北段盆地的演化主要经历了前裂谷期、裂谷期和被动陆缘阶段3个主要时期。

前裂谷层系包
括前寒武系基底、古生界陆架边缘拗陷沉积;裂谷期和被动陆缘发育的早期，北段
盆地分割强烈，没有形成统一的盆地，故各盆地的沉积序列和地层发育特征差别较大，但各盆地均发育晚三叠—早侏罗世裂谷期晚期的盐膏岩;进入被动陆缘发育阶段，北段各盆地逐渐统一为整体拗陷。

中段、南段盆地的演化同样经历了前裂谷期、裂谷期和被动陆缘阶段3个主要时期。

中段和南段盆地在晚侏罗世进入裂谷发育
阶段，中段盆地在早白至世阿尔布期进入被动陆缘阶段，南段盆地则在早白垩世阿普第晚期进入被动陆缘阶段。

其中，中南段盆地在裂谷期和被动陆缘期之间经历了一个过渡期，中段盆地中形成了阿普第阶的盐膏岩沉积，所以中段发育阿普第阶的盐膏岩的盆地又统称为阿普第盐盆，包括加蓬海岸盆地、下刚果盆地和宽扎盆地。

中南段盆地在裂谷期、被动陆缘阶段的早期，形成了统一的盆地，具有相似的沉积序列和地层发育特征，其沉积中心位于中部的加蓬和下刚果盆地。

各盆地在古近纪开始分异，最为显著的是在内陆的河口部位(尼日尔河、刚果河、奥果韦河和宽扎
河等)形成了规模很大的三角洲、浊积扇，最大的如尼日尔三角洲和刚果扇三角洲
沉积盆地［3－6］。

由于南大西洋的裂开南早、北晚，受其影响，盆地的形成时间也具有南早北晚的特征。

裂谷中部盆地发育良好，向南次之，北部发育较差;裂谷末期，广泛发育了一
套厚层的盐岩沉积;被动陆缘发育早期继承了裂谷阶段的沉积特征，但晚期(始新世后)则与裂谷阶段相反，北部形成了巨厚的尼日利亚三角洲沉积。

北部油气藏的形
成明显较南部晚，加蓬海岸盆地以南以盐下含油气系统为主，尼日利亚盆地则以盐上第三系含油气系统为主;油气藏的形成与盐岩活动形成的构造关系密切，油气分
布向海方向层位逐步变新。

西非海岸盆地带发育多个含油气系统，烃源岩有机质丰度高，尤其是中段阿普第盐盆盐下同裂谷期烃源岩，泥岩有机碳含量高达30%，烃源岩成熟度适中;西非海岸盆地带的储层以裂谷期、拗陷期河流、三角洲水道及前缘、扇三角洲浊积水道砂岩
为主，储层物性比较好;层间泥岩盖层发育，又有北段三叠纪和中段阿普第期区域性岩盐盖层，盖层条件优越;发育在裂谷层系、拗陷层系内的各类断块圈闭、同生断层相关褶皱圈闭、岩盐和厚层泥岩塑性流动相关圈闭，各类不整合、潜山、地层和岩性圈闭，类型多样。

研究区大多数的圈闭形成于烃类运移之前或同期，各类断层、盐窗、储集体、不整合面构成了有效的油气运移通道。

有利的油气成藏条件和配置，形成了西非海岸盆地带以油为主的油气聚集［7］。

西非海岸盆地的烃源岩主要有盐下和盐上两套烃源岩，盐下烃源岩有机质丰度高，类型好，生烃潜力大。

张裂期非海相巨层序中的湖相暗色页岩是主要的生油岩:在下刚果、宽扎盆地，烃源岩主要为中白垩统裂谷阶段的黑色湖相钙质页岩，是罕见的优质生油岩。

在尼日尔三角洲盆地发育的始新世，Akata页岩是该盆地最主要的烃源岩，而中白垩统湖相泥岩则是次要烃源岩。

储层包括盐下和盐上两套储层。

盐下以河流、三角洲及浊积砂岩为主，储层物性较好，孔隙度一般为15% ～30%，渗透率为(100～5000) ×10－3μm2;盐上储层有砂岩和碳酸盐岩两类储层，以砂岩储层为主，储集性能良好。

储层主要形成于河流—三角洲和水下浊积扇沉积体系中。

水道和浊积水道砂体的横向连续性差，单层厚度变化大。

形成于不同相带中的储层，因埋藏深度不同，成岩作用对储集物性的影响程度不同。

西非海岸盆地广泛发育的阿普第期盐岩沉积厚度达1500～2000 m，形成区域性盖层。

由于其良好的封闭性，岩盐的分布特征控制了油气藏的分布，形成了盐下和盐上两套含油气系统。

在下刚果盆地，盐上烃源岩成熟度低，生烃潜力有限，油气主要来自盐下纽康姆统湖相泥岩生成的油气。

该套源岩生成的油气既可以在盐下层聚集，也可以在盐上层聚集。

油气能否在盐上层聚集，主要取决于研究区是否存在穿过盐层的断层。

另一类盖层是拗陷期和裂谷期形成的层间泥岩。

在尼日尔三角洲盆地，阿格巴达组的页岩夹层和阿卡塔组的砂岩层内页岩为主要盖层，贝宁组中下
部页岩夹层为次要盖层。

西非海岸盆地圈闭类型多样。

盐下圈闭非常发育，以构造圈闭为主，同时也发育岩性、地层圈闭。

盐下构造发育受控于裂谷期的伸展构造作用，以断层控制的地垒和地堑构造为主，发育断块、断鼻、背斜等圈闭类型。

背斜圈闭的形成与裂谷构造及剥蚀面发育关系密切。

盐下圈闭主要受盐构造控制，盐运动形成了众多与盐滚、盐筏、盐丘、盐底辟等相关构造，发育了与盐构造相关的多种圈闭。

另外，第三系河道、三角洲和浊积岩砂体沉积于盐构造之上，形成了诸多与盐构造相关的构造－岩性圈闭。

烃源岩完全成熟后大量生烃，生成的油气通过深大断裂或沿着盐层重力下滑形成的盐窗，往上运移至上覆盐下的下白垩统储层以及盐上的上白垩统和第三系储层中。

油气运移以垂向运移为主，侧向运移为辅。

盐岩运动不仅改善了储集层的质量，而且提供了很好的烃类运移通道。

西非海岸盆地带主要发育以下4套含油气系统:新生界的Agbada组－Akata组含油气系统;上白垩统-新生界含油气系统;下白垩统－上白垩统含油气系统;下白垩统－下白垩统含油气系统。

下刚果盆地和尼日尔三角洲盆地发育全部4个含油气系统(见表2)。

1)下白垩统－下白垩统含油气系统主要在中段阿普第盐盆发育，油气成藏得益于下白垩统裂陷湖盆内优质烃源岩。

早白垩世是一个全球海平面的高位期，也是重要的生烃层系形成期。

中段盆地此时处于强烈断陷期，湖泊水体深，水体封闭，盆地处于欠补偿沉积阶段，在断陷中心形成有机质丰度极高的泥岩沉积;而北段盆地，此时已进入漂移期;南段盆地湖盆向南部开放，此时为海陆交互相沉积，二者均不具备中段盆地的深水、封闭和湖泊环境条件。

过渡阶段形成的厚层蒸发岩对下白垩统－下白垩统含油气系统的保存起到重要的作用。

2)下白垩统－上白垩统含油气系统的源岩也是下白垩统的湖相泥页岩，储层是上白
垩统三角洲—浅海相砂岩。

阿普第盐盆内盐下烃源岩经过盆窗、断层、不整合面
等运移到盐上储层中，形成上白垩统的油气聚集。

因而，该含油气系统主要在中段盆地内发育。

3)上白垩统－新生界含油气系统、新生界Agbada组－Akata组含油气系统，主
要发育在中段尼日尔三角洲盆地、下刚果盆地和宽扎盆地等古近纪、新近纪沉积区。

在这些盆地中，尼日尔河、刚果河、宽扎河等河流向西非海域输送了大量沉积物，在河口及其远端陆架形成了三角洲、扇三角洲沉积;巨厚的上覆沉积和盆地基底的
沉降，使晚白垩世、古近纪和新近纪沉积的浅海相泥岩进入生烃成熟阶段，有效的生烃源岩配合有利的圈闭条件、保存条件，形成了丰富油气聚集［8－11］。

根据目前勘探开发的情况，西非海岸盆地带勘探比较成熟、储量较大或在产油田数量多、产量大的盆地主要有尼日尔三角洲盆地、下刚果盆地、加蓬海岸盆地等;宽
扎盆地、穆尼盆地等属目前探明剩余油气资源量有限的盆地;南段盆地和北段盆地
勘探程度较低，目前探明油气资源量也较少［12］。

1)过渡阶段(阿普第阶—下阿尔布阶)蒸发盐层序对西非大油气田的形成极为重要。

在西非海岸盆地带，盐岩层的发育对各盆地油气的成藏和分布有重大影响。

盐岩发育的大西洋带中段地区油气富集程度明显高于盐岩不发育的南段、北段地区。

广泛分布的厚层盐岩的存在及强烈的盐运动在油气生成、运移和成藏过程中起着至关重要的作用，主要表现在以下4个方面。

首先，在盐岩形成初期，底部水体近于停滞，河流供给及湖泊中的大量生物和有机质死亡，为油气生成奠定了物质基础;由于大套盐岩的快速堆积，使下伏暗色泥岩
快速与氧隔绝，防止早期沉积生物遗体的氧化分解，有利于有机质的保存;厚层的
盐岩层形成巨厚的热流屏蔽，使其下部地层热流局部集中，有利于有机质的成烃转化;对于已经形成的油气藏，盐岩超压封闭，可以延缓烃类的裂解。

其次，盐岩层的存在也有利于构造的形成。

在构造强烈挤压的过程中，盐下圈闭的
应力得以释放，使得高幅度构造不易遭到破坏，从而有利于形成大型圈闭。

在差异压实作用下，上覆地层发生隆起，在隆起的过程中，油气沿膏泥岩蠕变形成的塑性断层运移、聚集形成油气藏。

盐构造为盐下圈闭的保存提供了良好的条件。

同时，蒸发盐层岩性致密，孔喉几乎不发育，可形成盐下储层的盖层，对油气具有较强的封盖能力，而且对油气运移和聚集也有重要影响。

盐岩层也有利于油气运移通道的形成。

盐岩蠕变造成的塑性断层及盐运动形成的盐窗刺穿上覆的蒸发岩地层，为油气运移进入上覆储层打开了通道。

盐运动所致盐柱的持续上升，也可使高压生烃泥岩体上面的致密岩层形成开启的裂缝，从而使其中的烃类流体向上运移。

在盐构造附近，由于盐度、温度等的影响易于形成流体的密度差，有利于油气的运移。

2)在尼日尔三角洲盆地，油气田主要分布于盐上，受沉积相带和构造带控制。

尼日尔三角洲盆地主要以构造圈闭为主，其次为地层－构造圈闭和不整合-构造圈闭。

油气田的形成主要受滚动背斜构造带的控制。

该盆地大油气田主要分布在盆地三角洲的东部地区，具有垂直三角洲的沉积走向，即平行于构造带走向，从东南向西北呈带状富集，形成多个油气富集带。

气油比向下倾方向、向海方向逐渐增大，即气含量增加［13－14］。

3)在下刚果盆地，盐下、盐上白垩系及第三系均有油气分布，但油气成藏主控因素不同。

在下刚果盆地，由于发育厚层阿普第阶盐岩沉积，使油气成藏规律产生较大差异。

油气分布呈现上下分层、东西分带的特性，盐下、盐上油气成藏条件存在较大差异。

陆上部分储集层位主要是盐下层的下部;陆架部分主要的储集层系是盐下层上部的砂岩中，且以轻质油或凝析油为主，气油比高;深水部分主要的产层是盐上层系。

盐下、盐上虽然都有油气分布，但油气成藏主控因素不同，盐下油气成藏的关键因素为与伸展构造有关的圈闭，盐上白垩系油气成藏的主控因素为圈闭和储层，第三系油气成藏的关键因素为烃源岩成熟度、圈闭条件及浊积砂岩分布
［15］。

4)各盆地大油气田分布差异大。

在西非海岸盆地，大油气田多分布于近海或沿岸，油气分布明显受构造位置和沉积相带控制，油气具有垂直三角洲的沉积走向，呈带状富集的规律，形成多个油气富集带。

由油气产出的岩性来看，主要产出于砂岩储层。

产油层系以第三系的油气聚集为主，其次为白垩系。

在西南非海岸盆地，由于裂谷早期的高地温梯度，热演化程度较高，已进入生气阶段(Ro＞1.6%)，所以在西南非海岸盆地形成了两大气田(Kudu气田和Ibhubesi气田)，而没有大油田发现;在中段的下刚果和加蓬海岸盆地，盐上烃源岩发育，有机质丰度高，演化程度适中，处于生油阶段，只形成了大油田，而没有大气田发现。

在尼日尔三角洲盆地，由于三角洲沉积速度快，沉积物厚度大，部分烃源岩已进入生气阶段，形成了大油田、大气田共存的局面。

在西非北段，盆地发育较晚，尚未发现大油气田。

综合考虑西非海岸带各盆地的地质条件，笔者认为，下一步勘探的重点盆地应放在中段的下刚果盆地、尼日尔三角洲盆地和加蓬海岸盆地。

在下刚果盆地和加蓬海岸盆地，盐下组合发育，可作为主要的勘探目标，而尼日尔三角洲盆地的勘探目标应以第三系为主。

西非的盐上深水区具有广阔的油气勘探开发前景。

随着深水油气田开发新技术的不断涌现，世界范围内深水开发的快速发展，各大石油公司纷纷涉足西非深水油气田的开发，西非海域将成为未来海上油气开发的主战场之一。

例如在下刚果盆地的深水区，具备多套优越的烃源岩，烃源岩已成熟，烃源岩条件比浅水区好;第三系河道浊流砂岩复合体(浊积砂岩)孔隙度和渗透率都很高，渗透性良好，可作为良好储层。

同时，南大西洋东侧的坎帕斯盆地、桑托斯盆地等在深水浊积岩储层中屡有大型油气田发现，也侧面证实南大西洋西侧的深水浊积岩将大有作为。

在西非海岸盆地带，大油气田多分布于近海或沿岸，受构造位置和沉积相带控制，
形成多个油气富集带，具有垂直三角洲的沉积走向，呈带状富集的规律。

由油气产出的岩性来看，其主要产出于碎屑岩储层，碳酸岩储层次之。

产油层系以第三系为主，其次为白垩系。

在西非南段盆地，烃源岩热演化程度较高，已进入生气阶段，形成了大气田;在中
段的下刚果和加蓬海岸盆地，烃源岩有机质丰度高，热演化程度适中，处于生油阶段，只形成了大油田;在尼日尔三角洲盆地，沉积速度快，沉积物厚度大，部分烃
源岩已进入生气阶段，形成了大油田、大气田共存的局面;西非北段盆地发育较零散，规模小，尚未发现大油气田。

未来在西非海岸带中段盆地的深水浊积岩区有望有较多的大油气田发现。

致谢:本文在撰写过程中参考了IHS和C＆C数据库的资料，在此表示衷心感谢。

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