澳大利亞bofe-sura盆地的石油地質(zhì)特征

澳大利亞bofe-sura盆地的石油地質(zhì)特征

bowi-surat盆地（圖1）是澳大利亞東部的一個(gè)重要的陸內(nèi)斷裂盆地。主題位于昆士蘭州，向南延伸至新南威爾士州北部，面積約32.14km2。Bowen-Surat盆地北部為Bowen盆地,南部為Surat盆地,因?yàn)閮蓚€(gè)盆地的平面分布區(qū)域有重疊,故統(tǒng)稱為Bowen-Surat盆地。盆內(nèi)主要沉積了晚古生界和中生界地層,最大深度約6000m。該盆地自1961年發(fā)現(xiàn)第一個(gè)氣田(Roma氣田)以來,截至2009年底,已發(fā)現(xiàn)油氣田253個(gè),其中氣田198個(gè);發(fā)現(xiàn)概算油氣儲(chǔ)量(2P儲(chǔ)量)約2750×108m3,其中煤層氣2200×108m3,占總儲(chǔ)量的80%,天然氣(主要為煤成氣)470×108m3,石油38.1MMB,凝析油10.6MMB。Bowen-Surat盆地作為澳大利亞最大的煤層氣盆地,其2008年煤層氣產(chǎn)量為25×108m3,為全澳大利亞煤層氣總產(chǎn)量的65%,同時(shí)占天然氣總產(chǎn)量的8.5%,并且仍在快速增長(zhǎng)。近兩年來,我國中石油和中石化兩大石油公司先后進(jìn)軍澳洲的煤層氣領(lǐng)域,首選的就是Bowen-Surat盆地,因此有必要對(duì)該盆地煤層氣富集規(guī)律進(jìn)行研究。1克拉通內(nèi)提出的bohen、barat盆地Bowen-Surat盆地是由Bowen盆地和Surat盆地因構(gòu)造沉積作用疊合在一起的。其中Bowen盆地是裂谷盆地,南北長(zhǎng)約1100km,最大寬度為300km,面積16×104km2;Surat盆地是克拉通內(nèi)坳陷盆地,面積約27×104km2。Surat盆地北中部不整合地上覆于Bowen盆地南部,兩者在Taroom槽處疊合。1.1bo東南角盆地內(nèi)的二疊紀(jì)—構(gòu)造–沉積特征Bowen-Surat盆地分8個(gè)構(gòu)造單元(圖1),其中6個(gè)為負(fù)向單元,分別是Denison槽、Taroom槽、Nebo向斜、Chinchilla-Goondiwindi斜坡、StGeorge-Bollon斜坡及Springsure陸架;2個(gè)為正向單元,分別是Comet脊和Roma陸架。Denison槽和Taroom槽是在早二疊世Bowen盆地西部拉張、沉降形成的地塹,其中的Taroom槽從二疊系至新生代地層都有沉積(圖2)。Comet脊是在早二疊世晚期,由拉張的次級(jí)盆地?cái)D壓形成的。Chinchilla-Goondiwindi和StGeorge-Bollon斜坡是在三疊紀(jì)以后沉積形成的。其中StGeorge-Bollon斜坡面積最大,約占整個(gè)盆地的44%,ChinchillaGoondiwindi斜坡占9%,Taroom槽占16%?？傮w上,從平面來看(圖1),盆地中部為槽,其中北部因早二疊世晚期的擠壓作用,而被脊隔開,南部向兩邊過渡為斜披。從垂向剖面上看(圖2),北部為兩凹一隆,沉積了二疊系和三疊系地層。南部二疊系至新生代地層都有沉積,其中最上部為新生代地層,厚度不到200m,中部為侏羅系和白堊系地層,較厚但很平緩;下部中間槽內(nèi)二疊和三疊系地層很厚,并逐漸向兩邊減薄,直至尖滅,在Taroom槽東緣發(fā)生逆沖斷裂,地層部分被剝蝕。1.2bohen-司rat盆地在整個(gè)地質(zhì)年代中,就全球范圍而言,有3個(gè)主要成煤期:a.古生代的晚石炭世–二疊紀(jì),主要煤種是煙煤和無煙煤;b.侏羅紀(jì),煤種為褐煤和煙煤;c.晚白堊世–新近紀(jì),主要為褐煤(據(jù)П.И.STEPANOV,1937)。Bowen-Surat盆地的成煤期是前兩個(gè)時(shí)期。從二疊紀(jì)到白堊紀(jì),Bowen-Surat盆地一直是在弧后擠壓環(huán)境中演化的。晚二疊世時(shí)發(fā)生一次海侵,期間Taroom槽快速沉降,前陸充填開始,沉積體系分布具有明顯的“緩坡大而少”的特征(圖2),且沉積地層由東向西變薄。海退后,盆地逐漸變?yōu)榉忾]的海相環(huán)境,最后成為煤沼澤,沉積了Blackwater群煤層。Surat盆地從侏羅紀(jì)起開始沉積,沉積中心位于Taroom槽的Mimosa大向斜,沉積物為陸相,順軸分布。中侏羅世沉積環(huán)境以網(wǎng)狀河—富煤沼澤為主,沉積形成厚層Walloon組煤層。1.3帶著明顯的須屬狀況的moranbah煤層Bowen-Surat盆地主要沉積了2套煤層,分別是上二疊統(tǒng)Blackwater群煤層和中侏羅統(tǒng)Walloon組煤層。而晚二疊世在Comet脊也沉積了一小套Moranbah煤層。Blackwater群由Banana組和Baralaba組組成,沉積在Bowen盆地中;Walloon組煤層分布在Surat盆地內(nèi)。這些煤層既為煤層氣源巖又為煤層氣儲(chǔ)層。Blackwater群煤層中的泥巖夾層和Walloon組煤層上覆的Westbourne組泥巖,可以作為煤層氣藏的蓋層。而煤層中的水也可以封閉煤層氣。2氣體藏的劃分Bowen-Surat盆地內(nèi)油氣藏分為非常規(guī)氣藏和常規(guī)油氣藏。其中非常規(guī)氣藏(煤層氣藏)占主要地位,其在平面和剖面上具有一定的分布規(guī)律。2.1陸相中的主富烴單元由圖3看可用出,煤層氣藏主要分布于盆地中東部,包括Comet脊中部、Nebo向斜南東部、Taroom槽北部、Chinchilla-Goondiwindi斜坡中北部和Roma陸架中部。Taroom槽和Chinchilla-Goondiwindi斜坡中的煤層氣儲(chǔ)量分別占全盆煤層氣的43.6%和32.98%(表1),是最富烴的次級(jí)構(gòu)造單元;Comet脊、Roma陸架和Nebo向斜也是重要的富烴次級(jí)構(gòu)造單元;Dension槽也有部分煤層氣藏分布。Chinchilla-Goondiwindi斜坡和Roma陸架內(nèi)的煤層氣全部來源于侏羅系Walloon組煤層,而Taroom槽內(nèi)的煤層氣大部分來源于二疊系Blackwater群煤層,少量來源于Walloon組煤層。Nebo向斜的煤層氣則全部來源于Blackwater群煤層。Comet脊中的煤層氣大部分來源于另外一小套上二疊統(tǒng)Moranbah煤層。在Springsure陸架和StGeorge-Bollon斜坡中至今沒有油氣發(fā)現(xiàn)。由此可見,該盆地煤層氣藏的分布規(guī)律:盆地北部主要為二疊系煤層氣藏;在盆地南部,二疊系和侏羅系煤層氣藏并重。2.2wn盆地和司rat盆地煤層Bowen-Surat盆地北部和南部構(gòu)造差異較大。Bowen盆地和Surat盆地各沉積了一套煤層,兩者的疊覆部分在剖面上就顯示出了兩套煤層。這種構(gòu)造特征和地層樣式的不同造成了煤層氣藏剖面在南北區(qū)域有不同的分布特征。2.2.1盆地內(nèi)部小氣候區(qū)Bowen-Surat盆地北部為Bowen盆地,構(gòu)造單元為Springsure陸架、Denison槽、Comet脊和Nebo向斜,東西向剖面為兩凹一隆,斷層發(fā)育(圖4)。盆內(nèi)北部主要為二疊–三疊系,只沉積了一套大的Blackwater群煤層,在Comet脊還有一套小的Moranbah煤層。生成的煤層氣吸附或游離于煤層中,主要富集在Comet脊中部和Nebo向斜南部,Denison槽南中部有少量的煤層氣分布,Springsure陸架內(nèi)則無油氣發(fā)現(xiàn)。2.2.2疊紀(jì)地層劃分Bowen-Surat盆地南部構(gòu)造單元為StGeorgeBollon斜坡、Taroom槽、Roma陸架和ChinchillaGoondiwindi斜坡。其中,Taroom槽內(nèi)有兩套煤層,下面為Bowen盆地的Blackwater群煤層,上面為Surat盆地的Walloon組煤層,在Moonie-Goondiwindi斷層處,三疊系地層缺失,侏羅系地層直接不整合地覆蓋在二疊系地層之上;Chinchilla-Goo大ndiwindi斜坡、StGeorge-Bollon斜坡和Roma陸架只沉積了一套Walloon組煤層。這些煤層生成的煤層氣吸附或游離于煤層中,主要富集在Roma陸架、Chinchilla-Goondiwindi斜坡中北部和Taroom槽中北部(圖5)。3屋頂層及其主要裝置的分析3.1晚二疊世盆地群煤煤層氣藏是Bowen-Surat盆地的主要油氣藏類型(表2),常規(guī)煤成氣藏只占少量部分。Blackwater群和Walloon組煤層是盆地的主要?dú)庠?煤層氣占總儲(chǔ)量的74.5%。潮濕的泥炭沼澤相環(huán)境是成煤的有利相帶。晚二疊世發(fā)生海侵、海退事件,海退后的Bowen盆地逐漸變?yōu)榉忾]的海相環(huán)境,最后變?yōu)檎訚森h(huán)境,形成了較厚的Blackwater群煤層。Surat盆地在中侏羅世為潮濕陸相沼澤環(huán)境,期間盆內(nèi)沉積形成了Walloon組煤層。Blackwater群煤層埋深大,熱成熟生成煤層氣,而Walloon組煤層埋藏較淺,成熟度也不高。以Taroom槽為例,槽內(nèi)沉積了Blackwater群煤層,雖然槽內(nèi)的地溫梯度低(20~30℃/km),但其埋深達(dá)到了3000~5000m,加上早三疊世熱流事件(因?yàn)闇囟纫彩怯绊憻N源巖成熟的主要因素),使Blackwater群煤層快速過成熟,進(jìn)入生氣高峰。3.2層氣儲(chǔ)量及反射率在兩套氣源巖中,Walloon組煤層氣儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的35%,Blackwater群煤層儲(chǔ)量占39.5%。由于Blackwater群煤層在Denison和Taroom槽被動(dòng)熱沉降,埋深大,易進(jìn)入生氣窗,煤層氣儲(chǔ)量較大。Blackwater群煤層又包括Banana組和Baralaba組兩套小煤層,其中Banana組煤層氣儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的34%,Baralaba組煤層占5.5%(表2)。以Taroom槽為例,Blackwater群煤層在槽中平均氫指數(shù)(HI)為150~250mgHC/gTOC,由北東到南西向逐漸變大,干酪根為III型。Banana組煤層鏡質(zhì)體反射率在槽北部為2.0%~2.6%,中部為1.2%~1.6%,都達(dá)到了生氣窗,而南部為0.6%~0.9%。這是因?yàn)椴壑戌R質(zhì)體在熱演化過程中受到液態(tài)烴浸染或在其形成過程中混入了富氫組分,產(chǎn)生抑制作用,造成鏡質(zhì)體反射率異常偏低的現(xiàn)象,尤其腐植腐泥型的烴源巖易產(chǎn)生這種情況。Baralaba組鏡質(zhì)體反射率為0.63%~1.26%,為部分熱成熟生氣,產(chǎn)氣量小。中侏羅世,Surat盆地在Chinchilla-Goondiwindi斜坡、Taroom槽和Roma陸架內(nèi)沉積了Walloon組煤層,其鏡質(zhì)體反射率為0.50%~0.58%,處于未成熟階段,大量生成生物成因氣,儲(chǔ)量占盆地總儲(chǔ)量的35%。Chinchilla-Goondiwindi斜坡、Taroom槽的煤層氣藏和成熟氣源巖的分布相一致。3.3bowell盆地盆地南、北部煤層氣儲(chǔ)量不同:盆地北部的煤層氣儲(chǔ)量約362.5×108m3;盆地南部的煤層氣儲(chǔ)量約1837.5×108m3(表1),遠(yuǎn)大于盆地北部。南部Surat盆地的Walloon組煤層埋深淺,優(yōu)質(zhì)煤層氣藏埋深100~800m,厚度約10~20m,變質(zhì)程度低,為褐煤,低煤階,孔滲相對(duì)較高,孔隙度約為17%,滲透率約1~300mD,煤層氣易于采集,含量為1.15~13.17m3/t,平均約5.18m3/t(圖6)。北部Bowen盆地的Blackwate群煤層厚度約30m,孔滲相對(duì)較低,表面積一般是200~300m2/g,煤層氣含量較大,約9~25m3/t。盆地內(nèi)南北埋深不同,北部埋深淺,優(yōu)質(zhì)煤層氣藏埋深300~800m,變質(zhì)程度低,為煙煤、孔隙度為6%~13%,滲透率為5~30mD,孔滲相對(duì)較大,煤層氣含量相對(duì)小;南部埋深大,優(yōu)質(zhì)煤層氣藏埋深500~1000m,變質(zhì)程度較高,為無煙煤,孔隙度為6%~9%,滲透率為1~30個(gè)mD,孔滲反而變小,煤層氣含量則較大(圖6)。綜上所述,盆地南、北部的煤層氣儲(chǔ)量與不同煤層在各構(gòu)造單元的分布相符。3.4心層-構(gòu)造條件Bowen-Surat盆地從二疊紀(jì)沉積演化開始,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)煤層的破壞作用不強(qiáng),其控制著煤層的分布狀態(tài),進(jìn)而控制著煤層氣藏的分布。Bowen盆地從二疊紀(jì)開始沉積后,沉積環(huán)境由早二疊世早期的拉張環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)樵缍B世晚期的擠壓環(huán)境,盆地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)明顯,北部擠壓成脊,斷層分布較多,南部Taroom槽東緣擠壓形成逆斷層。但構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)二疊系Blackwate群煤層沒有大的破壞作用,北部Comet脊煤層被斷層間隔,但沒有發(fā)生剝蝕,連續(xù)性較好。南部Taroom槽東緣煤層發(fā)生部分剝蝕,其余部分分布很穩(wěn)定(圖4、圖5)。Surat盆地從侏羅紀(jì)起開始沉積,在Bowen盆地南部拉張作用形成的克拉通之上演化為坳陷盆地,沒有發(fā)生構(gòu)造破壞運(yùn)動(dòng),沉積的侏羅系Walloon組煤層保存很好,且分布范圍廣,構(gòu)造起伏小(圖5)。煤層氣藏的蓋層一般是煤層上部或內(nèi)部的致密巖層,煤層內(nèi)部水也可起到封閉作用。Blackwater群煤層中含有泥巖夾層,Walloon組煤層上覆有Westbourne組泥巖,這些致密泥巖封閉了煤層氣,使其吸附或游離于煤層孔隙中。此外,Blackwater群煤層裂縫和大孔隙中含有大量原生水,這些水在一定程度上也封閉了層內(nèi)的煤層氣。綜上所述,煤層