波斯湾盆地的层序地层序学

波斯湾盆地的层序地层序学

1.区域地质背景

中东地区油气资源极其丰富，油气资源集中分布于波斯湾大油气区所在的波斯湾盆地。盆地发育于阿拉伯板块之上，西与阿拉伯地盾相邻，地层剥蚀线构成了西部边界，阿拉伯板块的北部、东北部和东南部边界线构成了其余边界，面积约3×106km2。波斯湾大油气区前寒武系—新近系沉积厚达14km，其中前寒武系一石炭系以碎屑岩为主，二叠系古近系和新近系以碳酸盐岩为主。油气最富集的地区是中阿拉伯区，包括沙特阿拉伯、卡塔尔、科威特、伊拉克和伊朗部分地区等，总面积约50×104km2，其中陆上部分占75％（图1-1）。

图1-1 波斯湾大油气区油气聚集分布图

波斯湾大油气区所在的阿拉伯板块分为阿拉伯地盾和波斯湾盆地，后者又细分出7个次级构造单元，即扎格罗斯次盆地、阿曼次盆地、鲁卜哈利地质省、维典—美索不达米亚地质省、西阿拉伯地质省、中阿拉伯地质省和马利布沙布瓦地质省（图1—2、图1—3）。

图1-2 阿拉伯板块构造单元分区图

图1—3 横贯中东地区地质剖面图

2.成烃凹陷及充足的油气源

波斯湾含油气盆地十分富集油气资源的最根本原因是其盆地沉积盖层中发育了多套成熟烃源岩，具有规模巨大的成烃凹陷和充足的油气源。

波斯湾含油气盆地发育有多套良好的烃源岩（表2-1，图2-1），这些烃源岩不仅分布广，而且富含有机质，这是盆地油气富集的重要因素之一。这些富含有机质的烃源岩在后来的地质历史时期中经受了一定的温度和压力后，达到生油所需的成熟条件后生成大量的烃类，随后成藏，形成一系列的大油气田。分布于不同层系的烃源岩的重要性因地理位置的不同而有所差异。

表2-1 中东油气区烃源岩层一览表

注：资料来自Beydoun et al. , 1992:Alsharhan and Narin , 1997。

图2—1 波斯湾盆地主力烃源岩展布

表2—1列出了中东油气区的源岩层，图2—1显示了这些烃源岩层的时空展布。下面按从老到新的顺序讨论各套主要烃源岩层。

2.1前寒武系烃源岩

前寒武纪富有机质岩层具有一定的生油潜力并成为烃源岩这一事实，早已为人们所接受。在波斯湾盆地，最古老的烃源岩是侯格夫群中的舒拉姆组和布阿赫组的富有机质岩层（表2-1，图2-1）。据Grantham et a1．（1990）的研究，侯格夫群的生油岩不仅为阿曼南部该群内部的储层提供了油气，另外，在阿曼南部中生界碎屑岩产层中的原油也来自侯格夫群源岩，其特点是比重大，富含硫，含“x”支键烷烃。考虑到前寒武纪盐盆地的分布范围及各盐盆地之间的关系，可以说，这一时期的烃源岩及其所提供的油气将不只限于阿曼南部。（图2-2）

图2-2 多源自志留系或前寒武系烃源岩的古生界油气藏分布图

2.2古生界烃源岩

全球性的海进，形成了广泛的志留系笔石页岩沉积。在沙特阿拉伯，下志留统阔里巴赫组的古赛巴页岩段为已证实的烃源岩层，同位素和生物标记化合物特征表明该套烃源岩是卡塔尔诺斯气田非伴生气和沙特中部古生界油藏原油的烃源岩。古赛巴页岩富含有机质，具有良好的生烃潜力。古赛巴页岩段主要分布在沙特阿拉伯，厚度可达75m以上。在约旦也有零星分布，不过厚度不大，仅为15m（图2-3）。

总之，在波斯湾／扎格罗斯盆地，志留系页岩是一套重要的烃源岩层，这套源岩曾为广大地区的古生界储集层提供了丰富的油气。

图2-3 阿拉伯半岛志留系古赛巴段热页岩层区域等厚线图和古地理图

2.3中生界烃源岩

中生界烃源岩是波斯湾盆地最主要的生油岩系，其中侏罗系和白垩系是主力生油层，中生界烃源岩主要分布在波斯湾盆地的东北缘和扎格罗斯山前褶皱带。

2.3.1侏罗系

侏罗系烃源岩在波斯湾盆地有着重大意义。除约旦外，侏罗系烃源岩遍及中东油气区的各个国家（表2-1），但是主力侏罗系烃源岩局限于波斯湾及其周缘地区（图2-4）。在阿拉伯半岛，卡洛期（中侏罗世晚期）—牛津期（晚侏罗世早期）的富有机质泥质碳酸盐岩是中生界油气藏的主要烃源岩。源岩为泥质石灰岩、泥灰岩和页岩，沉积环境具有深水和浅水沉积双重特征。TOC含量为3％一5％，沥青含量较高，岩石总烃含量达数千毫达西，有机质类型主要为无定型干酪根，属Ⅱ型，生油能力强。

2.3.2白垩系

与侏罗系烃源岩相比，白垩系烃源岩在层位和空间展布上分布更加广泛，遍及中东油气区的各个产油国（表2-1），但是主力白垩系烃源岩主要分布于波斯湾及其周缘地区（图2-4）。

图2-4 波斯湾盆地中生代主力烃源岩展布图

2.4新生界烃源岩

在中东油气区，第三系烃源岩分布于波斯湾盆地的北部和扎格罗斯盆地（表2-1，图2-1），但总体而言，。这些烃源岩还未成熟或成熟度不高，因此大量生油的可能性不大。

3.多套储集层的横向展布

优质的储层广布于中东油气区，这些储层以厚度大、孔隙度（包括原生孔隙和次生孔隙）高、渗透率高和裂缝系统广泛发育为主要特征。一方面由于沉积范围广、构造运动弱，使储层的横向连通性通常比较好，而且储层的横向变化呈非常缓慢的渐变过程。另一方面，这些储层在沉积过程中经历了不同的演化过程，因此储层的垂向非均质性十分明显。从目前已知的产层分布来看，在阿拉伯地台区中部，以侏罗系孔隙性碳酸盐岩产层为主；在过渡带科威特地区，以白垩系砂岩为主要油气储层；在扎格罗斯山前褶皱带，以新生界产层为主（表3—1，图3—1）。总体而言，中生界是中东油气区最重要的产层。

表3—1 主要油气区产层一览表

最好的碳酸盐岩储集层为高能条件下形成的鲕粒颗粒石灰岩，沙特阿拉伯、

卡塔尔、-巴林和阿布扎比海上的上侏罗统阿拉伯组是这类碳酸盐岩储集层的典型代表。其他较好的碳酸盐岩储集层为沿陆架边缘分布的厚壳蛤石灰岩和藻粘结岩，阿联酋和阿曼的下白垩统舒艾拜组和中白垩统米什里夫组是这类碳酸盐岩储集层的典型代表。

海退条件下形成的碎屑岩构成了良好的砂岩储集层，科威特和伊拉克南部的下白垩统祖拜尔组和中白垩统奈赫尔欧迈尔组和布尔干组是砂岩储集层的典型代表。

下面主要论述中东油气区中新生界主要产层。

3.1中生界储集层

中生界储层是中东油气区最重要的储集层，是波斯湾含油气盆地的油气主要产层。

中生界储集岩包括碳酸盐岩和碎屑岩两大类，前者主要由高能环境下形成的颗粒石灰岩和颗粒质灰泥石灰岩、厚壳蛤石灰岩和裂缝陆架石灰岩组成。后者主要由海退砂岩组成。现简述其重要储层如下：

3.1.1上侏罗统

上侏罗统是中东油气区仅次于中白垩统的第二重要的产油层，在沙特阿拉伯、卡塔尔、阿布扎比和伊朗的海上均有分布，阿拉伯组和与之其相当的地层是最主要的上侏罗统产层。

沙特阿拉伯的许多油田以朱拜拉组和阿拉伯组为主力储集层。在一些地区，朱拜拉组为致密的厚层碳酸盐岩，向上过渡为阿拉伯D段颗粒石灰岩，阿拉伯组为周期性的碳酸盐岩一蒸发岩沉积旋回，可细分为A、B、C、D段(从上向下)，每两段碳酸盐岩层段之间有一硬石膏隔层。白云岩储层的孔隙类型一般为晶间孔和晶洞，而石灰岩的孔隙类型为粒间孔和溶洞。硬石膏胶结物使上部储层物性变差。

如世界第一大油田盖瓦尔油田（图3—1），主力产层为阿拉伯D段，岩性为砂屑石灰岩(主要由钙藻、有孔虫、层孔虫等骨屑组成)，厚度由东北向西南逐渐减小，其上部有相变，从碳酸盐岩变为石膏，油层位于C／D段间石膏层之下67—73m左右，孔隙度为21％，渗透率为4000mD。