阿拉伯盆地石油成藏条件模式以及重油潜力研究

【摘要】 随着常规油气资源勘探开发程度不断加大和储量逐渐减少，作为一种重要的非常规能源，重油必将在未来全球范围的能源争夺战中占据重要席位。中东地区是全球范围内油气最富集的地区，其中阿拉伯盆地拥有的油气资源占据较大比例。由于盆地中常规油气资源丰富，对重油等非常规资源的开发程度较低。研究发现，阿拉伯盆地内的重油都是原油经过次生作用形成的，本文旨在通过对阿拉伯盆地地质条件、常规油气与重油形成之间的规律分析，明确盆地重油成藏条件，建立重油油藏成藏模式，预测重油资源的有利区。阿拉伯盆地由西阿拉伯次盆和中阿拉伯次盆构成，其特殊的构造演化过程造就了现今盆地优越的重油成藏条件。结合已有的油田勘探开发资料发现，该地区重油主要分布在3300m以浅的地层中，有效烃源岩主要有白垩系Shiranish组、Soukhne组、Sulaiy组和Minagish组，侏罗系Sergelu组和Najmah组以及三叠系Amanus页岩组；主要储存在白垩系和古近系的碳酸盐岩储层中；主要的沉积盖层为硬石膏。结合前人研究发现，阿拉伯盆地内重油油藏具有良好的构造条件、优越的烃源岩和储层条件以及运移距离、生物降解作用等成藏主控因素；其成藏模式主要有两种：断层疏导型和斜坡降解型，前者主要发生在西阿拉伯次盆，后者主要发生在中阿拉伯次盆。根据盆地构造特征并结合盆地重油的成藏主控因素以及成藏模式，预测重油有利区位于西阿拉伯次盆的辛加地堑、幼发拉底地堑以及帕米赖德地堑；中阿拉伯次盆内沙特阿拉伯西北部，靠近阿拉伯地盾的地区和常规油气田分布广泛的科威特隆起区。 

第1章  前言 

1.1  选题依据及研究意义
阿拉伯盆地位于阿拉伯板块，是典型的被动大陆边缘盆地，包括西阿拉伯次盆和中阿拉伯次盆。特殊的构造演化条件使得该盆地油源极其丰富，储集条件好，盖层发育，构造圈闭大而多。有利的石油地质条件使得该区石油和天然气资源极其丰富，成为无可比拟的能源富集大区。又加之受新特提斯洋闭合、海西造山运动和新生代造山作用下的影响，盆地内部断层、背斜和隆起构造发育。深部烃源岩成熟以后沿着断层作垂向运移；或向与大气连通、氧化环境斜坡带和前隆区等的储集层运移，遭受水洗氧化和生物降解形成重油。目前盆地内已开发的油田共有约945 个，其中重油油田约90个。由于其常规油气资源极其丰富，重油资源的开采程度较低，未来具有很大的开发勘探前景。

1.2  研究现状及存在的问题
为了对重油的开发提供有力的地质依据，主要是基于使用钻井、录井、地球物理测井、地球物理勘测、试油、采油等资料及实验研究技能和方法，研究目标区重油油藏石油地质特征。通过分析发现，重油油藏一般具有以下特点：油层单层厚度大，油源丰富；储层具有高孔、高渗、非均质性强；以构造条件相同为前提，微相砂体越发育的部位油气富集程度越高；油藏类型主要为构造边底水油藏，其次为构造-岩性油藏；原油形成以后所遭受的后期构造运动使原油稠变从而形成重油油藏（张国禄等，2001；白振华，2009；李春梅等，2005）。油气首先在地层中成藏， 随后发生的区域构造运动， 使得油气区地层整体抬升并遭到剥蚀，各油层组油层埋深变浅。地表水和大气降水通过断层的输导作用大量进入地层并与各油层接触， 原油中的正构烷烃和异构烷烃经过水的氧化、溶解作用及与之同时发生的生物降解作用而损失，造成其成分发生改变，形成“次生氧化型”稠油。轻质组分的削减，重质组分的增加使得原油物性发生改变，表现为密度增大粘度变稠， 逐步发展成为重油油藏（包连纯等，2000；唐友军等，2009；张善文，2002）。
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第2章 阿拉伯盆地区域地质概况 

2.1 大地构造特征
从地形上来说，盆地西部地势较高，向东逐渐过渡，地势越来越低，即西部主要发育阿拉伯地盾，向东分别为地势较低的阿拉伯湾和底格里斯河—幼发拉底河谷，最东面分布着扎格罗斯褶皱冲断带，是阿拉伯盆地的东部边界（图2.1）。特殊的构造背景和演化过程，奠定了中东地区阿拉伯盆地现今的构造面貌和优越的油气成藏条件。阿拉伯盆地的演化可以归纳为两个“巨旋回”，第一个旋回导致了冈瓦纳大陆北部边缘的克拉通化，第二个旋回导致了非洲—阿拉伯板块与劳亚大陆的碰撞。其具体可以划分为阿拉伯地盾的克拉通化时期，构造稳定时期，海西运动时期，三叠纪扩张时期（新特提斯开启），侏罗—白垩纪古特提斯关闭、新特提斯汇聚以及中生代的造山隆升时期（Ziegler M A，2001）。

2.2 地层发育特征
由于盆地受多期构造运动后形成，在盆地不同方向，沉积地层差异较大，在地形上基本以NNW-SSE  为主，所以沿着NNW-SSE  方向，地层发育较好、缺失较少，而地层在SSW-NNE  方向发育较差，缺失较多（图2.4）。在东北部的土耳其地区、西南部的阿曼地区以及扎格罗斯地区，地层受构造运动的影响，其后来的改造较强，也缺失了部分地层。整体上沙特阿拉伯位于阿拉伯地台的中心部位，地层发育较全。

第3 章  阿拉伯盆地重油地质特征....................................21 
3.1  西阿拉伯次盆重油地质特征 ................................ 21 
3.1.1 盆地概况 .................................... 21
第4 章  阿拉伯盆地重油成藏模式........................................36      
4.1  阿拉伯盆地重油成藏条件 .............................. 36 
4.2  阿拉伯盆地重油成藏主控因素及模式分析 ............................ 39     
4.2.1  重油成藏主控因素 .................... 40     
4.2.2  成藏模式分析 ............................................... 40     
4.3  阿拉伯盆地重油资源潜力分析 ....................................... 43        
4.3.1  西阿拉伯次盆重油有利区 .................................... 43        
4.3.2  中阿拉伯次盆重油有利区 ............................................ 44 
结 论......................47

第4章 阿拉伯盆地重油成藏模式 及重油潜力分析

4.1 阿拉伯盆地重油成藏条件
许多的物理和化学次生变化会发生在常规油气的排出、运移、聚集过程当中，诸如生物降解等的诸多变化必定会使原油的原有属性发生不同程度的改变，有时甚至使其与原来完全不同（黄海平等，2001）。通常情况下，造成原油稠化的主要次生作用有氧化作用、生物降解作用和水洗等因素。此外，厌氧菌生物降解作用、岩浆热分异作用以及天然气脱沥青等也是重油形成的几个原因（胡守志等，2009）。基于原油与重油之间这些特殊的转化关系，重油的形成需要具备一定的成藏条件。

4.2 阿拉伯盆地重油成藏主控因素及模式分析
通过上面所有的分析可知，阿拉伯盆地重油油藏除了受到常规油源、封堵等因素的影响外，还有其独特的主控因素，如运移距离、生物降解作用（王乃军等，2012）。这两个主控因素控制了该地区最终形成了现今的重油油藏。根据前面的分析，在西、中阿拉伯次盆，油气分别有长达 1700m 和 1500m 的运移距离，过程中不可避免发生与大气、水、微生物的接触发生次生变化；盆地内部，西阿拉伯次盆重油带断层发育，是油气运移的主要途径，为重油的运移提供了良好的通道。中阿拉伯次盆重油主要沿斜坡带运移，埋藏较浅的储层和较长的运移距离共同使得原油进一步遭受生物降解作用，从而形成大规模的重油聚集区（刘亚明等，2014）。

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结 论

1、阿拉伯盆地优越的地理位置和地质条件决定了其良好的油气生成条件，发育多套良好的生储盖组合，分别是上古生界储盖组合、下古生界储盖组合、三叠系储盖组合、侏罗系储盖组合和白垩系储盖组合； 2、明确了阿拉伯盆地重油成藏主控因素。分别是： ①中上侏罗统、白垩系碳酸盐岩、黑色海相页岩和泥岩作为烃源岩是重油形成的物质基础，它们都为重油的形成提供了油源； ②储层主要是白垩系和二叠系海相碳酸盐岩，具有厚度大、孔隙度高、渗透率高以及裂缝系统广泛发育的特征，其平均孔隙度可达 30-35%，渗透率0.01-1000mD，主要孔隙类型为晶间孔； ③晚白垩世时期形成的断层沟通了烃源岩与储层并改善储层物性，既为油气的运移提供了有效通道， 同时又有效地封堵油气，为重油的形成创造良好的条件。 ④盆地的主要盖层是硬石膏层，这样的沉积环境中，石油在生成、运移的过程中发生加硫作用，硫酸盐对烃类物质进行次生氧化，生成硫化物，使石油的密度和粘度增加，含硫量增大，有利于重油的形成。
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