中阿拉伯盆地油气分布规律和主控因素研究

王一帆，白国平

(中国石油大学(北京)地球科学学院，北京 102249)

1 概述

中阿拉伯盆地位于阿拉伯半岛中部，面积49.33×104km2，其中约25%位于海域。盆地呈南西-北东向展布，东北是扎格罗斯褶皱带，东南是鲁卜哈利盆地，西南是阿拉伯地盾，西北是维典盆地［1］。自1932年在巴林发现Awali油田以来，截至2012年底，中阿拉伯盆地已发现179个油气田，探明和控制原油储量850.2×108t、凝析油储量82.8×108t、天然气储量 60.2 ×1012m3，合计为 1417.7 ×108t油当量［2］。该盆地是中东地区油气最富集、丰度也最高的盆地。

中东素有“油库”美誉，其油气资源的丰富程度可见一斑。Alsharhan 和 Nairn［3］以盆地分析、Beydoun［4］以板块构造、Sharland 等［5］以层序地层学等研究手段对中东油气区的油气富集和潜力进行了多角度的研究。在国内学者中，白国平［6］初步探讨了波斯湾盆地的油气分布规律和控制因素，贾小亮等［7］针对波斯湾盆地大气田进行了研究。但是目前尚缺乏针对中阿拉伯盆地的油气分布规律的系统研究。因此，本文拟探讨中阿拉伯盆地的油气富集规律，以期为我国的海外油气勘探提供参考依据。同时，中东和我国西南大部分地区同属特提斯构造域，我国西南部地区有着大片油气潜力高、勘探程度低的地区，对特提斯构造域内油气富集盆地的研究有可能为我国西南部盆地的勘探提供参照［8，9］。

中阿拉伯盆地包括6个凸起、2个坳陷和1个地堑(图1)。凸起均位于前寒武纪基底断裂所形成的地垒之上(图2)［10］，迪布蒂巴赫(Dibdibah)坳陷和西海湾(West Gulf)坳陷位于凸起之间，两个坳陷的大部分处于前寒武系Hormuz岩系分布区。

图1 中阿拉伯盆地构造分区和主要油气田分布图Fig.1 Structural division and distribution of the oil and gas fields in Central Arabian Basin

中阿拉伯盆地的构造演化分为5个阶段［1］:(1)晚元古代裂前阶段，变质岩结晶基底于晚前寒武纪固结;(2)早寒武世同裂谷阶段，盆地的裂谷内沉积了浅海相碳酸盐岩、细粒碎屑岩和Hormuz岩系;(3)中寒武世—晚二叠世内克拉通坳陷阶段，晚奥陶世—早志留世和晚石炭世早二叠世两次冰川消融引起了海侵，盆地大部分地区被很浅的局限海所覆盖，盆地接受了陆相—浅海相的碎屑岩沉积;(4)晚二叠世—古近纪被动大陆边缘阶段，新特提斯洋的开启，海平面的周期性升降在盆地沉积了大范围的碳酸盐岩和蒸发岩，早白垩世随着阿拉伯地盾陆缘碎屑供给的增多，陆架碳酸盐岩的沉积范围向海湾迁移;(5)中新世—现今前陆盆地阶段，新特提斯洋的封闭和扎格罗斯造山运动造成的挤压和地壳收缩持续至更新世，盆地内沉积了蒸发岩和碳酸盐岩，伴有少量细粒碎屑岩沉积。

2 含油气系统特征

中阿拉伯盆地发育下志留统、侏罗系和白垩系3套主力烃源岩层系，根据从源岩到圈闭的系统论原则，在中阿拉伯盆地内识别出3个主要含油气系统:下志留统含油气系统、侏罗系复合含油气系统和白垩系复合含油气系统。另外，也发现了极少量来源于三叠系烃源岩的油气，仅占油气总可采储量的0.1%。

2.1 下志留统含油气系统

下志留统含油气系统油气可采储量占盆地油气总可采储量的34.0%，此含油气系统储集了盆地主要的天然气和凝析油储量，其天然气和凝析油可采储量分别占盆地总可采储量的81.9%和90.2%(图3)，这些油气主要分布于盆地的凸起，特别是卡塔尔凸起，诺斯(North)气田的天然气和凝析油就是来自于下志留统烃源岩。烃源岩为下志留统Qalibah组的Qusaiba段“热页岩”［11］。热页岩由富有机质的页岩构成，TOC含量高达6.15%，干酪根为腐泥型(Ⅱ型)，Ro值变化较大，但是平均大于2%［12］。Qusaiba段是盆地最重要的气源岩，这套烃源岩从晚侏罗世开始生油气，一直持续至晚白垩世(图3)。

上石炭统—下二叠统Unayzah组是盆地最老的主力石油储层，以河流相、风成相和浅海相的砂、页岩为主，主要分布于中阿拉伯凸起，孔隙度8%～25%，渗透率100～8000mD。上二叠统—下三叠统Khuff组灰岩储层，是盆地最重要的天然气和凝析油储层。在盆地西部，厚度80m且多砂质，逐渐向东在海湾地区增厚至905m，岩性变为石灰岩、白云岩和硬石膏，沉积环境也以浅海陆架—潮坪为主。储层孔隙以铸模孔和晶间孔为主［13］，孔隙度1%～10%，平均值5%，渗透率1～100mD。

Khuff组上段蒸发岩和下三叠统Sudair组的泥质白云岩和页岩为下志留统含油气系统提供了区域盖层。下志留统含油气系统98.00%的油气储集在构造圈闭中，地层-构造复合圈闭中分别储集了1.99%的储量，Khuff组地层圈闭中也发现了少量油气储量，仅占0.01%。

2.2 侏罗系复合含油气系统

侏罗系复合含油气系统可采储量占总盆地可采储量的48.5%，是盆地最重要的含油气系统，其油气在全盆地均有分布。此复合含油气系统储集了盆地主要的石油储量，占总盆地石油储量的73.1%，盖瓦尔(Ghawar)油田的石油储量来自于侏罗系的烃源岩。此复合含油气系统包括3个烃源岩层。下—中侏罗统Sargelu组烃源岩，沉积于盆地北部的洛雷斯坦(Lurestan)坳陷内［14］，岩性为薄层含沥青灰岩，沉积在闭塞静水环境，厚度可达500m。公开文献报道的 TOC值为 3.1%～4.4%［14］和1.7%～7.6%［15］。上侏罗统 Tuwaiq Mountain组沉积于北海湾盐盆之上，岩性为陆架内局限海薄层状球粒碳酸盐岩，TOC值为 3%～5%，最高可达12.5%［16］。盆地东南部的Hanifa组烃源岩为浅海相页岩，TOC值为1.2%～5.1%［17］，成熟度由北向南增加［18］。侏罗系复合含油气系统的烃源岩从早白垩世开始生油，一直持续至晚古近纪(图3)。

图2 中阿拉伯盆地剖面图，剖面位置见图1(据Beydoun［4］，有修改)Fig.2 Cross section across Central Arabian Basin(modified from Beydoun，1991)

上侏罗统Arab组石灰岩储层是盆地最重要的石油储集层系，也是盆地最大的油田—盖瓦尔油田的主力储层。Arab组由浅海相层孔虫、珊瑚粘结灰岩、骨架粒状灰岩和潮上带石膏组成的4个岩性旋回组成。储层孔隙以原生粒间孔和微裂缝为主［13］，孔隙度5%～30%，平均18%;渗透率5～1000mD，平均300mD。下白垩统上部的Burgan组砂岩储层位于科威特，沉积环境从西向东由海陆过渡相变为浅海相，平均厚度为381m。孔隙度20%～27%，平均23%，以粒间孔为主，渗透率为380～4000mD。沙特地区下白垩统上部的Khafji段和Safania段分别横向上对应Burgan组的下部和上部，两段储集层都经历了沉积环境由河流相向东过渡为三角洲平原相-浅海相。Khafji段储集体为欠固结的砂岩，夹有少量页岩和石灰岩，孔渗性极好，平均孔隙度为25%，平均渗透率为625mD。Safania段主要由砂岩和页岩组成，夹有砂质灰岩和粉砂岩，孔隙度为22%～32%，平均26%;渗透率均值570mD。

上侏罗统Hith组硬石膏层和Arab组硬石膏层是上侏罗统重要的区域盖层。Burgan组/Khafji段/Safania段页岩封盖了白垩系储层的油气。侏罗复合含油气系统中97.7%的油气储存在构造圈闭，构造-地层复合圈闭发现的储量占2.3%，尚未在地层圈闭中发现油气。

2.3 白垩系复合含油气系统

白垩系复合含油气系统的油气主要分布在盆地北部的两个坳陷内，其可采储量占盆地总可采储量的17.5%，大布尔干(Great Burgan)油田的油气就来源于白垩系烃源岩。此复合含油气系统的烃源岩包括下白垩统Sulaiy组、下白垩统Ratawi组和阿尔布阶Kazhdumi组。Sulaiy组分布于伊拉克和科威特，岩性为块状隐晶质、白垩质石灰岩，干酪根为Ⅱ型，在伊拉克TOC达到了7.3%［19］。Ratawi组烃源岩分布于伊拉克，由局限海-泻湖相的含少量硫化铁的深色页岩与灰岩组成，在中拉伯盆地很可能已进入生油阶段。Kazhdumi组烃源岩为泥灰岩和泥质石灰岩，沉积于伊朗西南部扎格罗斯盆地的迪兹富勒坳陷，厚度达 300m，TOC的值为 3.1%～12.0%［14］。白垩系复合含油气系统的烃源岩于晚白垩世开始生油，并一直持续到晚古近纪(图3)。

下白垩统下部的Yamama组石灰岩储层分布于沙特和伊朗西南部，包括浅海相鲕粒、球粒、点礁石灰岩和云质石灰岩。孔隙度6%～23%，平均14%，渗透率10～300mD。下白垩统上部Zubair组砂岩储层分布于伊拉克、沙特北部和科威特，沉积于三角洲平原-浅海相三角洲前缘。孔隙度10%～27%，平均15%;渗透率1～1000mD，平均300mD。上白垩统下部Mishrif组石灰岩储层主要为细-粗粒结晶灰岩，沉积环境为浅海泻湖到陆架，分布于伊拉克到阿联酋的西北-东南展布的构造带上。孔隙度15.0%～25.5%，平均19%。渗透率1～175mD，平均45mD。Burgan组、Khafji段和 Safania段也是重要储层，前已论及，不再赘述。

与下志留统含油气系统和侏罗系复合含油气系统相比，白垩系复合含油气系统缺少蒸发岩区域盖层，因此该系统的油气分布于多套储集层内，形成了多套储盖组合。其盖层包括下白垩统Gadvan组、Zubair组、Burgan组/Khafji段/Safania段页岩、上白垩统Ahmadi组页岩以及Khasib组页岩和泥质石灰岩。白垩系复合含油气系统中96.7%的油气储集在构造圈闭，构造-地层复合圈闭发现的储量分别占2.2%，地层圈闭也发现了1.1%的储量。

3 油气分布特征和主控因素

中阿拉伯盆地已发现的179个油气田中，74个为大油田(指石油可采储量超过5×108桶，即6820×104t的油田)，16个为大气田(指天然气可采储量超过3×1012ft3，即850×108m3)。该盆地分布了全球第一大油田—盖瓦尔(Ghawar)油田(可采储量197.8×108t石油)、全球第二大油田—大布尔干(Great Burgan)油田(可采石油储量80.5×108t)和全球最大气田—诺斯(North)气田(可采储量28×1012m3天然气、35.5 ×108t凝析油)。

区域上，中阿拉伯盆地的石油主要集中于海湾附近的西海湾坳陷、迪布蒂巴赫坳陷、沙特的盖瓦尔凸起和安纳拉凸起，天然气和凝析油则集中于卡塔尔凸起(图4)。层系上，中阿拉伯盆地是典型的“下气上油”，上二叠统—下三叠统Khuff组的地层富集了盆地内78.9%的天然气和83.7%的凝析油储量，而上侏罗统和下白垩统则富集了盆地内81.9%的石油储量，前胡夫组和新生界仅储集了少量的油气储量(图5)。

图4 中阿拉伯盆地油气储量区域分布Fig.4 Regional distribution of the petroleum reserves in Central Arabian Basin

图5 中阿拉伯盆地油气储量层系分布Fig.5 Stratigraphic distribution of the petroleum reserves in Central Arabian Basin

3.1 优质区域盖层控制了油气的层系分布

中阿拉伯盆地的油气层系分布受区域盖层控制，紧邻区域盖层之下的储集层往往是油气最富集的层位。

上二叠统—下三叠统Khuff组上段的硬石膏在阿拉伯陆架广布，这套区域盖层沉积于低水位体系域中［20］，封盖了盆地内78.9%的天然气和83.7%的凝析油储量。侏罗纪最后一次的局限海蒸发岩环境中沉积了大范围的Hith组蒸发岩［21］，这套上侏罗统提塘阶的硬石膏区域盖层下伏的上侏罗统储层富集了盆地41.8%的石油储量。

由于页岩封盖油气的性能明显弱于蒸发岩盖层［22］，同时白垩系油藏受到Hormuz组盐运动和晚新生代构造运动的影响，盖层的破坏改造较为严重，因此白垩系的油气不像侏罗系一样相对聚集，而是被不同的区域或半区域盖层控制。下白垩统Gadvan组、Zubair组和 Burgan组/Khafji段/Safania段页岩封盖盆地内26.8%的石油储量;上白垩统Ahmadi组页岩、Khasib组页岩和泥质灰岩封盖盆地9.2%的石油储量。

蒸发岩盖层在中阿拉伯盆地控制了天然气和凝析油的分布，以蒸发岩为盖层的油气藏共聚集了357×108t油，47.9×1012m3天然气，72.3×108t凝析油，分别占盆地石油、天然气和凝析油总可采储量的42.0%、79.6%和87.3%。

3.2 主力烃源岩和优势运移路径控制了油气的区域分布

下志留统含油气系统的烃源岩Qusaiba段分布在中阿拉伯凸起附近，有3条优势运移路线(图6a):一条以运移石油为主，向西侧向长距离运移到中阿拉伯隆起，形成主要以Unayzah组为储层的前Khuff组油气藏;一条以运移天然气为主，向东北侧向运移到卡塔尔凸起，形成Khuff组气藏;另一条亦以运移天然气为主，向北侧向运移到盖瓦尔凸起，形成Khuff组和Jauf组气藏。伊朗西南部下志留统Gahkum组气源岩排出的天然气也是通过古斜坡向南侧向运移，最终聚集于卡塔尔凸起的。

侏罗系复合含油气系统的主力烃源岩沉积于多个陆架内盆地［3］，自北向南依次发育了 Sargelu组、Tuwaiq Mountain组、Hanifa组，范围几乎覆盖整个盆地(图6b)。油气经历短距离的侧向和垂向运移聚集成藏，造成侏罗系复合含油气系统“满盆油”的特点。Arab组储层中的油气是从Hanifa组烃源岩垂向运移超过300m聚集成藏的［16］，在盖瓦尔油田，Arab组D段和其Hanifa组烃源岩组通过垂向断裂实现连通［23］。这种垂向运移一般通过近于垂直的正断层和其有关的裂缝而实现的［24］。

白垩系复合含油气系统烃源灶的范围向盆地北部缩小(图6c)，Sulaiy组烃源岩分布在盆地北部的科威特和伊拉克，排出的油气经过短距离垂向和侧向运移在迪布蒂巴赫坳陷成藏。Kazhdumi组烃源岩分布于盆地东北部和相邻的扎格罗斯盆地迪兹富勒坳陷内，其排出的油气通过与烃源岩指状交错接触的Burgan组、Nahr Umr组等砂岩输导层［16］，侧向运移而最终聚集成藏，距离可以超过200km［24］，一般有西北和东南两条优势运移路径，分别运移到迪布蒂巴赫坳陷和西海湾坳陷。

3.3 基底断裂和盐运动构成的圈闭控制了油气藏的形成和富集

图7 中阿拉伯盆地基底断裂和盐运动控制油气分布图Fig.7 Distribution of oil and gas controlled by the basement faults and salt movement in Central Arabian Basin

前寒武纪基底断裂在盆地基底构成了很多巨型的地垒，在这些地垒之上形成众多以近北南向为主的凸起。地质历史时期中基底断裂由于构造挤压不断活动，最终形成现今相对简单、断裂不发育、宽缓巨大的背斜圈闭，盖瓦尔油田就是盖瓦尔凸起之上的面积达5400km2的长轴背斜构造。

Hormuz岩系在地质历史时期随着构造活动而不断运动，西海湾坳陷和迪布蒂巴赫坳陷的构造和沉积都受其影响，但两个坳陷在圈闭形成动力上有着较大不同。西海湾坳陷中盐底辟运动是圈闭形成的主动力(图7)，常见穹窿状的背斜圈闭，并伴有放射状的正断层。迪布蒂巴赫坳陷的圈闭多数是近北南向的背斜圈闭，是南部安纳拉等凸起在北部的延续［26］，当然也不可忽视盐运动对这些圈闭形成的积极贡献［27］。

4 结语

作为中东乃至全球油气最富集的盆地，中阿拉伯盆地吸引了无数石油地质学家的目光，探求其异常丰富油气资源的主控因素意义重大。本文基于最新油气田数据资料和油气地质综合分析，探寻了中阿拉伯盆地油气分布特征和主控因素。主要结论如下:

(1)在中阿拉伯盆地内识别出了3个主要含油气系统:下志留统含油气系统、侏罗系复合含油气系统和白垩系复合含油气系统，其油气可采储量分别占盆地油气总可采储量的 34.0%、48.4%、17.5%。

(2)层系上，中阿拉伯盆地是典型的“下气上油”，上二叠统—下三叠统地层富集了盆地内78.9%的天然气和83.7%的凝析油，上侏罗统和下白垩统则富集了盆地内81.9%的石油。区域上，中阿拉伯盆地的石油主要聚集于西海湾坳陷、迪布蒂巴赫坳陷、盖瓦尔凸起和安纳拉凸起，天然气和凝析油则在卡塔尔凸起更为富集。

(3)中阿拉伯盆地的油气分布主要受3个因素控制:优质区域盖层控制了油气的层系分布，主力烃源岩展布和优势运移路径控制了油气的区域分布，基底断裂和盐运动构成的圈闭控制了油气藏的形成和富集。

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