引用本文
窦立荣, 肖坤叶, 杜业波, 王利, 张新顺, 程顶胜, 胡瑛. 乍得Doseo走滑反转盆地油气成藏特征和勘探发现[J]. 石油勘探与开发, 2022,49(2): 215-223.
DOU Lirong, XIAO Kunye, DU Yebo, WANG Li, ZHANG Xinshun, CHENG Dingsheng, HU Ying. Exploration discovery and hydrocarbon accumulation characteristics of the Doseo strike-slip and inverted basin, Chad[J]. Petroleum Exploration & Development, 2022,49(2): 215-223.  
Doi: 10.11698/PED.2022.02.01
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乍得Doseo走滑反转盆地油气成藏特征和勘探发现
窦立荣1,2, 肖坤叶1, 杜业波1, 王利1, 张新顺1, 程顶胜1, 胡瑛1
1.中国石油勘探开发研究院,北京 100083
2.中国石油国际勘探开发有限公司,北京 100034

第一作者简介：窦立荣（1965-）,男,江苏扬州人,博士,中国石油勘探开发研究院教授级高级工程师,主要从事全球油气资源评价与海外重点领域油气勘探关键技术研究。地址：北京市海淀区学院路20号,中国石油勘探开发研究院,邮政编码：100083。E-mail:dlirong@petrochina.com.cn

收稿日期: 2021-09-24 修回日期: 2022-01-24
基金项目: 国家科技重大专项“海外重点探区目标评价与未来领域选区选带研究”（2016ZX05029005）; 中国石油天然气集团有限公司科学研究与技术开发项目“海外重点领域油气勘探关键技术”（2021DJ31）
摘要

在乍得Doseo盆地经历多家国际油公司30多年勘探才获得重大突破。基于大量地震和钻井新资料,对盆地构造沉积及油气地质特征进行梳理,系统分析油气成藏条件与富集规律,优选有利区带指导勘探实践。综合研究认为,该盆地是在中非剪切带前寒武系结晶基底上发育的中新生代湖相裂谷盆地,为受北部边界走滑断层控制的箕状断陷,具有两坳一隆一斜坡的构造格局。白垩纪盆地发育两期裂谷,始新世发生强烈反转,抬升剥蚀厚度达到800~1 000 m,之后进入拗陷-消亡期。边界断层为先正后逆的反转断层,盆内以正断层和走滑断层为主,构造样式包括花状构造、挤压背斜、断鼻和复杂断块等。盆内以早白垩世沉积为主,自下而上发育Mangara群、Kedeni组、Doba组、Koumra组,划分为两个水进-水退旋回,以湖泊-河流-三角洲/辫状河三角洲/扇三角洲相砂-泥岩沉积为主;有效烃源岩为下白垩统深湖相泥岩,有机质以Ⅰ—Ⅱ1型为主;盆内主要圈闭类型为断层复杂化的反转背斜和断块。Kedeni低凸起是最有利勘探区带,其次是北部陡坡带和南部斜坡带,断层侧向封堵性控制油气丰度。

关键词: Doseo盆地; 裂谷盆地; 走滑作用; 反转构造; 含油气系统; 成藏特征; 勘探发现
中图分类号:TE122 文献标志码:A
Exploration discovery and hydrocarbon accumulation characteristics of the Doseo strike-slip and inverted basin, Chad
DOU Lirong1,2, XIAO Kunye1, DU Yebo1, WANG Li1, ZHANG Xinshun1, CHENG Dingsheng1, HU Ying1
1. Research Institute of Petroleum Exploration and Development, PetroChina, Beijing 100083, China
2. China National Oil and Gas Exploration and Development Corporation, Beijing 100034, China
Abstract

Several international oil companies had conducted petroleum exploration, but failed to make any commercially viable discoveries in the Doseo Basin for over 30 years. An integrated analysis of hydrocarbon accumulation and enrichment in the basin based on the latest seismic and drilling data combined with exploration practice, tectonic sedimentation and petroleum geological characteristics was completed to find the potential petroleum plays. The Doseo Basin in Chad is a Meso-Cenozoic lacustrine rift basin developed on the Precambrian crystalline basement in the Central African Shear Zone. It is a half graben rift controlled by the strike-slip fault at the northern boundary, and can be divided into two subbasins, an uplift and a slope. The basin experienced two rifting periods in the Cretaceous and was strongly inverted with the erosion thickness of 800-1000 m during the Eocene, and then entered the depression and extinction period. Normal faults and strike-slip faults are developed in the basin, and the boundary faults are inverted faults. The main structural style includes compressed anticlines, fault noses, complex fault-blocks and flower structures. The Lower Cretaceous is the main sedimentary strata, which are divided into the Mangara Group, Kedeni, Doba and Koumra Formations from bottom up. Two transgressive-regressive cycles developed in the Lower Cretaceous with mainly lacustrine, river, deltal, braided river delta, fan delta facies sandstone and mudstone. The effective source rock in the basin is the Lower Cretaceous deep lacustrine mudstone with the type I and type II1 organic matter. Inverted anticlines and fault complicated blocks are the main trap types. The Kedeni Uplift is the most favorable play, followed by the Northern Steep Slope and Southern Gentle Slope. Lateral sealing capacity of faults controls the hydrocarbon abundance.

Keyword: Doseo Basin; rift basin; strike-slip; inverted structure; petroleum system; hydrocarbon accumulation characteristics; exploration discovery
1 研究背景

中非剪切带是刚果克拉通与努比亚克拉通之间的泛非活动带, 长达4 000 km, 是一个巨大的岩石圈转换剪切带[1], 其内部发育了一系列中、新生代裂谷盆地（见图1）, 其中位于乍得南部的有Doba、Doseo、Salamat等3个盆地, 亦称为“ 南乍得盆地” [2]。截至2009年, Doba盆地勘探开发程度最高, 已发现以Kome为代表的多个大中型油田; Doseo盆地勘探程度次之, 仅有二维地震, 测网平均密度3 km× 4 km, 12口钻井获5个油气发现, 但发现储量规模不足以商业开发; Salamat盆地勘探程度最低, 乍得境内还没有钻井[2, 3, 4]。

图1 中西非裂谷系沉积盆地分布图
（据文献[3, 12]修改）

Doseo盆地位于中非剪切带中段, 宽70~100 km, 长550 km, 面积4.5× 104 km2。有关该盆地的油气地质研究很少, 仍停留在20世纪90年代[2, 3]。前人认为Doseo盆地上白垩统不发育, 导致其缺少区域盖层[2, 5], 而下白垩统以泥岩为主, 缺少有效的储集层, 与Doba盆地地层有明显不同[6, 7, 8, 9, 10, 11], 因而认为该区油气潜力不大。2007年中国石油天然气集团公司获得乍得H区块独资作业权后, 开始集中在Bongor盆地进行油气勘探开发[12]。2011年在Bongor投入商业开发后, 启动了西Doba和Doseo区块的石油地质研究和勘探工作, 2014年在Doseo部署钻探了Ximenia-1井, 下白垩统Kedeni组钻遇油层53 m, 试油自喷轻质原油663 m3/d, 气4× 104 m3/d, 原油相对密度0.79~0.86, 黏度0.9~3.0 mPa· s, 倾点24~30 ℃, 气油比21~35, 酸值0.04~0.08 mg/g。拉开了Doseo区块的勘探序幕, 之后在区块东部连续发现多个含油气构造, 突破了该区“ 缺储少盖” 的传统认识, 提升了区块的勘探潜力。本文基于前人采集的资料和近年新采集的大量地震和钻井新资料, 重新对Doseo盆地的油气地质特征进行梳理, 并结合该区的勘探实践, 系统分析油气成藏条件与富集规律, 为下步勘探指明方向, 也为中非裂谷系的油气勘探提供新的思路。

2 构造特征

Doseo盆地是在前寒武系结晶基底之上发育的中新生代先走滑-伸展、后挤压抬升的反转裂谷盆地[2, 8, 13], 经历了早期伸展、晚期构造反转的演化史[9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17]; 40~50 km的走滑位移叠加后期的反转, 使得盆地构造和沉积地层特征较为复杂[2, 18]。

Doseo盆地呈北东东— 南西西向狭长型展布, 由半地堑、地堑组成, 整体呈现北断南超的结构特点。由西部、中部、Kedeni、K南等4个凸起组成的中央隆起带将盆地分为南北两个坳陷带, 北部坳陷带具南北双断构造格局, 南部坳陷带南缘发育南部斜坡带, 具北断南超构造格局（见图2、图3）[5, 19]。

图2 Doseo盆地构造单元划分图

图3 Doseo盆地区域地震剖面
（剖面位置见图2）

Doseo盆地经历了早白垩世强烈走滑伸展、晚白垩世较弱伸展两期裂谷发育阶段, 古近纪的伸展作用不明显, 总体呈坳陷特征[20, 21, 22, 23, 24, 25]。区域地震剖面上可以划分出两大套构造层, 下构造层为基底之上和区域不整合面之间的白垩纪地层, 最厚超8 000 m, 整套地层上下一致挤压变形, 在边界断层上盘形成同心挤压背斜构造, 在缓坡带不整合之下的地层顶部受到削蚀, 盆地总体的缩短率达到10%~27%, 在其内的下白垩统Mangara群顶部局部发育不整合面, 前人认为的圣通挤压反转事件在盆地内表现得不太显著或不明显[22, 23]。古近纪盆地发生强烈反转剥蚀, 地震地层对比表明在距今40 Ma左右盆地的剥蚀厚度达到800~1 000 m, 与乍得Bongor盆地的抬升剥蚀量接近[22]。上构造层为区域不整合面之上的新生代地层, 全区厚度不大, 地层疏松, 受边界断层控制弱。内部还有一个局部不整合面至平行不整合面, 下部地层受边界断层继承性活动影响, 最大厚度发育在边界断层下降盘, 厚度为50~200 m; 上部地层厚0~150 m, 全盆地分布。

3 地层与沉积特征
3.1 地层特征

Doseo盆地发育下白垩统、上白垩统、新生界共3套沉积地层[26], 以早白垩世沉积为主, 基底暂无井钻遇, 推测基底与中西非裂谷系其他裂谷类似, 为泛非运动中形成的冈瓦纳大陆结晶基底[5]（见图4）。Kapok-1井1 265~2 915 m井段孢粉和介形虫等古生物分析证实, 地层主要为下白垩统, 发育淡水藻类盘星藻和淡水介形虫Cypridea, 反映当时的沉积环境为淡水— 微咸水。下白垩统自下而上进一步划分为Mangara群、Kedeni、Doba和Koumra组, 可划分为两个旋回, Mangara群为湖盆裂陷早期完整的水进-水退旋回, 发育湖泊— 三角洲相砂泥沉积, 厚度为1~3 km, 上部砂地比约45%~60%, 下部暂无井钻穿; Kedeni、Doba和Koumra组组成裂陷平稳期水进-水退旋回, 其中Kedeni组为低位-水侵体系域湖相泥岩夹辫状河三角洲-扇三角洲砂体沉积, 厚度600~1 200 m, 上段砂地比约40%~55%, 下段砂地比约30%~45%。Doba、Koumra组为高位体系域湖泊-河流-三角洲相砂岩夹泥岩沉积, Doba组厚度400~700 m, 砂地比约20%~35%, Koumra组厚度300~600 m, 砂地比约45%~60%。晚白垩世为河流-湖泊相沉积, 厚度500~1 100 m, 砂地比约55%~70%, 下部可划分出Kome组, 以湖泊-三角洲相砂体为主。新生代古近纪为滨浅湖-三角洲沉积, 第四纪以滨浅湖-冲积平原沉积为主, 残余厚度250~450 m, 为弱固结砂质沉积。

图4 Doseo盆地地层柱状图
（Rt— 电阻率; GR— 自然伽马）

3.2 沉积特征

Doseo盆地沉积演化与盆地构造演化相对应, 早白垩世早期为裂陷期水进旋回, 早白垩世晚期至晚白垩世为拗陷期加积-水退旋回, 晚白垩世末期— 古新世为挤压反转抬升剥蚀, 至新近纪— 第四纪为盆地消亡期, 发育河流— 冲积平原沉积[26, 27]。早白垩世为裂陷湖盆沉积, 以分选较好的中— 细粒石英砂岩为主, 沉积物源相对较远, 以湖相扇三角洲-三角洲砂体为主。坳陷南北两侧双向供源, 南缘以三角洲、辫状河三角洲沉积为主, 三角洲砂体规模较大, 向盆内延伸较远; 北缘以扇三角洲-辫状河三角洲为主, 局部发育三角洲, 砂体规模较南缘偏小, 单砂体厚度较大。向坳陷中心过渡为半深湖— 深湖相沉积, 夹少量浊积砂、远砂坝砂体沉积（见图5）。早白垩世早期砂体呈退积旋回, 湖盆扩大加深, 中期三角洲砂体多期加积, 形成本区主力储油层系, 后期砂体进积, 砂岩厚度增大, 粒度加粗。

图5 Doseo盆地下白垩统沉积相图

4 含油气系统
4.1 烃源岩

Doseo盆地下白垩统包含多套湖相烃源岩, Doba组、Kedeni组和Mangara群均在坳陷内发育优质烃源岩, 在坳陷边缘部分逐渐相变为砂地比高的地层[28, 29, 30, 31]。烃源岩的厚度在坳陷不同位置差异较大, 在坳陷中心Doba组、Kedeni组烃源岩厚度分别可达400 m和800 m; Mangara群未钻穿, 地震推测坳陷中心的泥岩厚度在500 m以上。Ximenia-1井和Kapok-1井钻井泥岩岩屑系统分析数据见表1, Kedeni组泥质烃源岩为盆地主力烃源岩, TOC平均值为3.8%, HI均值760 mg/g, 为优质烃源岩, Doba组烃源岩有机质类型为Ⅱ 2-Ⅱ 1型, Kedeni和Mangara群则为Ⅰ 型, 总体上烃源岩以生油为主（见图6）。

表1 Doseo盆地完钻井烃源岩分析数据

图6 Doseo盆地烃源岩有机质丰度图

平面上, 坳陷北部沉积中心烃源岩成熟度最高, 该区域Doba组源岩Ro值为0.45%~0.75%, 为低成熟— 成熟阶段, Kedeni组Ro值为0.75%~1.20%, 为成熟— 高成熟阶段, Mangara群Ro值为1.2%~2.0%, 为高成熟— 生气阶段（见表1）。烃源岩成熟度由坳陷中心向坳陷边缘逐渐降低, 在坳陷东部中央低凸起带Kapok-1井仅Kedeni组下段和Mangara群源岩为成熟阶段。钻柱测试地温数据换算得到盆地的现今地温梯度为30 ℃/km, 而根据磷灰石裂变径迹和镜质体反射率推算的古地温梯度只有20 ℃/km。现今生油门限深度为1 800~2 200 m。油源对比发现, 目前已发现原油和烃源岩样品都处于生油窗内（见图7）, 但油藏原油成熟度生标参数高于已钻遇的烃源岩成熟度, 部分钻井试油见湿气, 推断目前发现的原油来自凹陷深部或未钻遇的深层烃源岩[17]。

图7 Doseo盆地烃源岩有机质类型图

4.2 储集层

Doseo盆地Doba组、Kedeni组和Mangara群湖泊- 三角洲体系沉积发育的多套砂岩可作为本区有效储集层, 目前在Kedeni组砂岩发现的储量最多, 埋深为1 500~3 000 m, 以辫状河三角洲/曲流河三角洲沉积为主, 单砂层厚度为5~20 m, 岩性以细砂岩和粉砂岩为主, 岩石类型以石英砂岩和长石石英砂岩为主, 主要矿物是石英, 常见含量不定的长石和岩屑（见图8）。坳陷东部和南部的Kedeni组储集层孔隙类型以原生粒间孔和次生溶蚀孔为主。下白垩统主力储集层段孔隙度为11%~16%, 渗透率为（80~2 000）× 10-3 μ m2, 储集层物性以中孔、中— 高渗为主, 孔隙度与渗透率正相关性强。成岩作用以压实作用、胶结作用为主, 主要处于早成岩晚期阶段; 靠近坳陷沉积中心的Kedeni组砂岩埋深大, 可达中成岩早期, 颗粒呈点-线接触, 可见铁白云石, 石英次生加大边, 其伊/蒙混层中蒙脱石占比10%~30%, Ro值为0.9%~1.0%。而在北部斜坡带, Kedeni组主要发育扇三角洲砂岩, 储集层分选差, 结构成熟度低, 砂岩中长石和岩屑含量较高, 虽然长石等颗粒容易溶蚀, 但溶蚀孔隙易被方解石和高岭石等矿物充填, 导致孔隙度低、孔隙连通性差。

图8 Doseo盆地Kedeni组储集层岩性分类图

Doba组储集层主要发育在上部, 目前已有油层发现, 其岩性与Kedeni组相似, 压实作用较弱, 原生孔发育, 储集层物性好于Kedeni组。Mangara群储集层多发育于Mangara群上段, 岩性以中砂岩为主, 压实作用强, 储集层物性较Kedeni组变差。

4.3 成藏组合

Doseo盆地上白垩统以砂岩为主, 缺乏有效的区域盖层, 已发现的成藏组合均位于下白垩统。下白垩统Doba组在盆地中央和北部为大套较纯的泥岩层, 厚度可达到数百米, 而在东部和南部等靠近盆地边缘地区, 变为砂泥岩互层, 盖层条件逐渐变差。因此Doba组只能局部形成油气藏。Kedeni组暗色泥岩发育, 单层厚度大, 局部层段有欠压实和异常高压现象, 可作为区域盖层。盆地东部Kedeni组发育大段稳定的泥岩层; 北部Kedeni组泥地比高达80%, 单层泥岩厚度也可达百米; 在盆地东南等靠近边缘地区, 单层泥岩厚度仍可达10~40 m, 是重要的区域盖层。钻井揭示的Mangara群上段泥岩单层厚度相对较薄, 可以形成局部盖层。

与Doba组、Kedeni组和Mangara群相对应, Doseo盆地内形成上、中、下3套有利储盖组合。考虑到Kedeni组和Mangara群为坳陷主要烃源岩, 且Kedeni组内泥岩最稳定, 因此以Kedeni组内储盖层为主的中组合是坳陷主力成藏组合。盆地中心的Mangara群埋深过大, 储集层条件差, 因此下组合可能在靠近盆地边缘的地区有效, 以自生自储为主。受到盖层条件影响, 以Doba组为主的上组合主要在靠近盆地中心的局部发育, 以下生上储组合为主。

5 油气富集区带

Doseo盆地以正断层和走滑断层为主, 受后期反转作用, 局部发育逆断层。构造样式多样, 包括典型的负花状构造、挤压背斜、断鼻和复杂断块等, 形成了多种类型构造圈闭, 为油气聚集创造了良好的圈闭条件。Doseo盆地油藏零星发现始于1978年, 直到近年才陆续有较大发现, 受勘探程度的影响, 现有油气发现主要集中于坳陷东北部, 绝大部分已发现油藏为背斜或断背斜油藏, 具有复式油气藏的特点, 多套油水系统、油气层跨度大, 但油气柱高度多小于100 m。

5.1 陡坡油气富集带

比利牛斯期强烈反转构造运动使得Doseo盆地陡坡带沿控坳断裂带发育了一系列背斜和断背斜构造圈闭。这些圈闭既靠近生烃中心, 又靠近输导断裂, 成为油气运移非常有利的地区。Doseo盆地陡坡带下白垩统储集层以扇三角洲砂体为主, 伴有重力流沉积, 储集条件与横向连续性均不稳定, 因此储集层条件成为该有利区带油气成藏主控因素。已完钻4口井均有油气发现, 油层多分布于Kedeni组, 少量在Doba组, 油层埋深1 200~2 600 m, Kedeni组以正常原油为主, 偶含气, 原油相对密度为0.71~0.92; Doba组原油相对密度为0.96（见图9）。

图9 北部陡坡带典型油藏剖面图

5.2 中央低凸起油气富集带

坳陷东部的中央低凸起的形成与早白垩世晚期的走滑构造有关, 后期经历一定程度的反转挤压, 使得原有构造再改造, 发育一系列断块、断鼻和断背斜圈闭（见图10）。Kedeni组已发现多个纵向跨度较大的油藏。中央低凸起是盆地内油气运移的指向区, 同时靠近东侧的长轴物源区, 发育较为稳定的辫状河三角洲, 具有较好的储集层条件。多个水进期形成的湖相泥岩使得该区盖层条件也比较优越。由于多期构造运动叠加, 使得该区断裂发育, 油水关系复杂, 油藏之间几乎没有统一的油水界面, 因此该区油气成藏受到断裂-盖层组合控制较强。已发现Kapok油田的油层主要在Kedeni组, 少量在Doba组及Mangara群; 油层埋深1 400~2 700 m, Kedeni组及Mangara群以正常原油为主, 偶含气, 原油相对密度为0.79~0.90; Doba组原油相对密度为0.95。

图10 中央低凸起带典型油藏剖面图

5.3 缓坡潜在油气富集带

Doseo盆地南部缓坡带发育一系列的断鼻和断块圈闭, 这些圈闭在油气运移条件上比较有利。但是地层砂地比逐渐变高, 烃源岩质量和成熟度均有所变差[19], 因此油源和盖层条件是成藏主控因素, 结合邻区Mangara群烃源岩及岩性情况, 推测下组合Mangara群有较好的成藏组合, 可形成自生自储型油藏。目前该区勘探较少, 仅有1口老井发现大量的死油, 说明该区具有良好的潜力, 是潜在的油气成藏区带。

综上所述, 受控于构造发育特征及油气成藏条件, Doseo盆地不同区带油气成藏也具有一定差异, 中央低凸起带油气最为富集, 以断背斜、断块圈闭成藏为主; 陡坡带次之, 以背斜、断背斜圈闭成藏为主; 南部缓坡带是潜力富集区, 为油气侧向运移至断鼻、断块圈闭成藏为主, 断层侧向封堵性及封盖条件为其成藏主控因素（见图11）。

图11 Doseo盆地油气成藏模式图

6 结论

Doseo盆地经历了早白垩世强烈走滑伸展、晚白垩世— 古新世弱伸展和始新世（距今约40 Ma）的挤压反转剥蚀阶段, 古近纪裂谷不发育。盆地内发育下白垩统、上白垩统和新生界3套沉积地层, 以早白垩世湖泊-辫状河三角洲/扇三角洲沉积为主。

下白垩统深湖相泥岩发育, 有机质类型以Ⅰ 型和Ⅱ 1型为主, 有机质丰度高— 极高, 烃源岩现今生油门限在1 800~2 200 m, 目前已发现的油藏原油成熟度高于已钻遇的烃源岩成熟度, 可能凹陷深部或未钻遇的深层烃源岩是目前已发现油藏的烃源岩。

盆地东部和南部Kedeni组发育的辫状河三角洲砂岩可形成优质储集层, 以Kedeni组为主的中组合是坳陷内最主要的成藏组合, 油气资源最为富集。

盆地内已证实两个富油气区带, 北部陡坡构造带以背斜/断背斜圈闭为主, 成藏主控因素为储集条件; 中央低凸起以断块/断背斜为有利构造带, 成藏主控因素为断-盖配置关系。另外, 南部缓坡带为潜在油气富集区, 成藏主要风险是油源和盖层条件, 下组合Mangara群是其潜力勘探层系。

（编辑 王晖）

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