HYDROCARBON ACCUMULATION MODEL AND FUTURE EXPLORATION IN NORTHWEST SABAH BASIN
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摘要: 以油气地质理论为指导, 在构造、沉积、石油地质特征分析基础上, 从典型油气藏解剖入手, 构建了西北沙巴盆地3种类型的油气成藏模式, 即岩性型、地层型和滚动背斜型油气成藏模式。盆地经历了裂谷期、挤压反转期和拗陷期3个演化阶段, 发育Stage Ⅰ、StageⅡ、StageⅢ、StageⅣ等4套新生代沉积地层。盆地以StageⅣ泥/页岩为主要烃源岩; 有利储集层为由StageⅣC、StageⅣD、StageⅣE砂岩构成的上砂岩单元、由StageⅣA砂岩构成的下砂岩单元及StageⅣC/ⅣD地层滑塌形成的深水浊积砂体; 空间配置方面, 烃源岩与储集体平面相接、空间叠置, 为油气运移成藏提供了有利条件。通过油气富集条件及分布规律的综合分析, 认为"内带"构造区的地层油气藏及"外带"构造区的岩性油气藏是盆地未来的油气勘探重点。Abstract: Guided by hydrocarbon geological theory, through typical reservoir dissecting, it identifies the features of Northwest Sabah Basin reservoir. The result shows that three different hydrocarbon accumulation patterns can be built based on the research for characteristic of structure, sedimentary formation and petroleum geology. They are lithologic, stratigraphic and rollover anticline type, respectively. The basin tectonic evolution involved rift, compression and inverse stage, depression stages and it developed four Cenozoic formations: Stage Ⅰ, StageⅡ, StageⅢ, StageⅣ. Mudstones and shales in the StageⅣ are the main source rocks. The pretty reservoir is provided by the Stage ⅠVA Lower Sandstone Unit, Stage ⅣC, ⅣD and ⅣE Upper Sandstone Unit and Stage ⅣC/ⅣD slump turbidite fan. Three reservoir-seal combinations, called lower, upper, deep-water turbidite fan combinations, are identified in basin. It builds three hydrocarbon accumulation models, named Updip sandstone pinchout, Unconformity and Rolling anticline type which distribute in different tectonic area in this basin. The fundamental conditions of hydrocarbon accumulation are analyzed. It shows that hydrocarbon source rocks and reservoir contacting each other in the plane and superimposing in the space provides favorable conditions for hydrocarbon migration and accumulation. Based on the above analysis, it suggests that stratigraphic reservoir in Inboard belt and lithologic reservoir in Outboard belt will be the future exploration targets for basin.
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西北沙巴盆地位于波罗洲北部，为渐新世—早中新世南沙地块向加里曼丹岛俯冲碰撞而形成的前陆盆地[1~2]。盆地总面积47.3×103 km2，陆上部分10.6×103 km2，海域36.7×103 km2，是东南亚油气勘探的重点盆地之一。本文在油气成藏要素分析及重点油田解剖的基础上构建了盆地的油气成藏模式。
1. 基础地质特征
1.1 构造单元划分
西北沙巴盆地陆上以克鲁克褶皱逆冲带(拉让—克鲁克褶皱逆冲带向东的延伸)为界；西巴兰断层为其西南边界，该边界是北西向Tinjar走滑断层向海域的延伸；盆地东、西边界分别为Strait Balabac断层和Morris断层(MF)，后者是西北沙巴盆地与东巴兰三角洲的分界线(见图 1)[2]。盆地可划分为7个具有不同构造样式和沉积特征的构造单元，分别为克鲁克褶皱逆冲带(CFTB)、内带、外带、东巴兰三角洲、逆冲席、西北沙巴海槽及西北沙巴地台[2]。其中，内带又被KMF断层(Kinarut-Mangalum Fault)和Kinabalu山顶峰分为南、北2个次一级构造单元[2]。
1.2 构造演化阶段
盆地经历了始新世—早中新世裂谷期、中中新世挤压反转期及晚中新世以后的拗陷期3个演化阶段(见图 2)。
图 2 西北沙巴大陆边缘演化[3]Figure 2. Schematic sections showing evolution of the northwestern Sabah continental margin1.2.1 晚始新世—早中新世裂谷期
晚始新世，古南中国海洋壳向西北婆罗洲俯冲(B型俯冲)进入西北沙巴区域，洋壳的俯冲在陆壳一侧形成裂谷背景，并在减薄的陆壳之上沉积了StageⅠ、StageⅡ和StageⅢ等3个沉积单元。
1.2.2 中中新世挤压反转期
中中新世早期，南中国海洋壳完全俯冲到婆罗洲陆壳之下，最终使得南中国海地台减薄的陆壳与婆罗洲增生陆壳发生碰撞。塑性较婆罗洲增生地壳差的南中国海板块在碰撞过程中被抬升而遭受剥蚀，并形成了西北沙巴盆地内的深部区域不整合(DRU)。
中中新世—晚中新世早期，盆地的沉降和沉积主要集中在内带构造区内，沉积地层为StageⅣA—StageⅣC。
晚中新世中期，南中国海减薄陆壳向婆罗洲之下的俯冲(A型俯冲)结束。该俯冲作用使得内带构造区因强烈挤压变形作用而遭受剥蚀，进而形成了盆地内的浅部区域不整合(SRU)。
1.2.3 晚中新世—全新世拗陷期
此期间，盆地处于稳定热沉降阶段。在内带构造区，StageF地层直接超覆于早期浅部区域不整合之上；在外带构造区和东巴兰三角洲内沉积了StageⅣD—StageⅣG地层。
1.3 沉积地层
盆地以中生界白垩系以及强烈褶皱并部分变质的古近系古新统和始新统为基底，沉积盖层为渐新统、新近系致密砂岩和泥岩。根据区域构造活动向西北方向逐渐推进的阶段性特征，可将盆地整个第三系划分为StageⅠ、StageⅡ、StageⅢ、StageⅣ等4套地层单元(见图 3)。StageⅠ为褶皱变质基底；StageⅡ、StageⅢ为晚始新世—早中新世深海相沉积；StageⅣ为中中新世至今的硅质碎屑沉积。根据浮游有孔虫、孢粉及超微化石生物特征，以局部不整合为界，可进一步将StageⅣ划分为StageⅣA—StageⅣG等7个次一级地层单元[4]。
2. 油气成藏要素特征
2.1 烃源岩
盆地发育多套烃源岩，以滨岸/下滨岸平原、河-海及陆架深海环境的泥页岩为主。其中，StageⅣ泥/页岩为主要烃源岩，StageⅢ泥岩为次要烃源岩，最好的烃源岩为StageⅣA和StageⅣD下滨岸平原的煤质页岩和碳质页岩(见图 4)。烃源岩氢指数与最大热解峰温分析表明，除外带构造区为Ⅲ型、Ⅱ/Ⅲ混合型干酪根外，其他构造单元的烃源岩均以Ⅲ型干酪根为主[4]。
2.2 储盖组合
分析研究表明，StageⅣA砂岩构成的下砂岩单元、StageⅣC/ⅣD滑塌形成的深水浊流沉积砂体及StageⅣC、StageⅣD、StageⅣE砂岩构成的上砂岩单元为盆地主要储集层，其沉积环境为滨岸、河流/三角洲及浅海环境，且下砂岩单元储集层的储集物性最好(孔隙度18%~30%，渗透率40×10-3~500×10-3 μm2，平均200×10-3 μm2)。盆地缺乏区域性盖层，以层间页岩、泥岩、钙质粉砂岩为主要盖层(见图 2)[4]。此外，页岩充填的滑塌崖和泥岩底辟也可作为局部盖层。盆地发育的砂体与泥页岩构成3套储盖组合：① 下储盖组合，以下砂岩单元为储集层，层间页岩或泥岩为盖层；② 上储盖组合，以上砂岩单元为主要储集层，盖层封盖机理为断层封闭或岩性尖灭；③ 深水储盖组合，以深水浊流沉积为储集层，盖层为底辟泥岩或页岩充填的滑塌崖。
2.3 圈闭类型
盆地主要发育2种类型的圈闭：
① 构造圈闭，包括内带构造区南部发育的与晚中新世浅部区域不整合有关的隔挡式褶皱，外带构造区内与晚上新世HorizonⅠ不整合有关的反转构造以及Bunbury St Joseph山脉西部和西北部与早上新世HorizonⅡ不整合有关的泥底辟背斜圈闭和生长断层控制的滚动背斜。
② 地层圈闭，包括内带构造区南部StageⅣA、StageⅣC、StageⅣD砂岩地层上超于深部区域不整合之上以及内带构造区中部、北部StageⅣC砂岩地层超覆于浅部区域不整合之上形成的地层圈闭。
2.4 生-运-聚匹配条件
研究表明，StageⅣA和StageⅣD烃源岩与StageⅣA的下部砂岩单元和横穿上中新世的StageⅣC、StageⅣD、StageⅣE、StageⅣF地层的上部砂岩单元构成的储集层通常以互层形式出现，这样就增加了生油岩排烃的泄油面积，从而有助于油气的排出和运移。
此外，从时间上看，中新统烃源岩的生烃时间主要为晚中新世到早上新世，并在早上新世达到生油高峰；油气运移主要发生在上新世；古新世—渐新世、晚中新世和早上新世为圈闭形成的主要时期(见图 5)。这就表明，圈闭形成于油气运移之前或与之同时，圈闭的有效性与烃源岩生排烃史具有较好的匹配关系，从而为油气的聚集奠定了基础[6]。
图 5 西北沙巴盆地油气成藏事件Figure 5. Hydrocarbon accumulation events in the Northwest Sabah Basin3. 油气成藏模式
通过对盆地石油地质条件的分析及典型油气藏的解剖，以圈闭类型划分为前提，综合油气藏形成的地质静态要素与动态地质作用的匹配关系，构建盆地不同结构类型的油气成藏模式[5]。
3.1 岩性型油气成藏模式
主要位于外带构造区内。StageⅣ泥/页岩为其主要烃源岩；储集体为沿Morris断层分布的浊积扇砂体；圈闭类型为扇体向上倾方向尖灭而形成的砂体上倾尖灭型岩性圈闭；油气沿储集层向上倾方向运移，被不整合或断层遮挡，形成油气藏。浊积扇砂体呈镶嵌状展布在StageⅣ页岩地层中，彼此间相互独立，纵向上表现为退积或进积的形式，构成一扇一藏的油气成藏模式(见图 6)[7~9]。
3.2 地层型油气成藏模式
在盆地各构造区内普遍发育。StageⅣA页岩为其主要烃源岩；储集层以StageⅣA下砂岩单元为主，部分为StageⅣC上砂岩单元；发育与深部区域不整合(DRU)、浅部区域不整合(SRU)、HorizonⅢ不整合、HorizonⅡ不整合、HorizonⅠ不整合有关的地层不整合遮挡和地层超覆2种圈闭类型[9~12]。油气沿砂体或不整合面向上倾方向运移，在晚期逆冲断层及顶部泥页岩的封盖作用下聚集成藏(见图 7)。
3.3 滚动背斜型油气成藏模式
主要分布于东巴兰三角洲构造区内。StageⅣ泥/页岩生成的油气沿不整合面和断层发生侧向和垂向运移；生长断层及反向生长断层形成的滚动背斜为油气提供储集场所；由StageⅣC、StageⅣD砂岩组成的上砂岩单元构成油气储集空间；控制滚动背斜发育的生长断层为油气提供了良好的侧向封堵，上覆页岩地层为顶部盖层[9, 13~15]。生长断层、滚动背斜、近源及良好的生储盖配置为油气富集提供了有利条件(见图 8)。
图 8 滚动背斜型油气成藏模式(据文献[6]修改)Figure 8. Rollover anticline hydrocarbon accumulation pattern4. 勘探方向
4.1 内带构造区
分析表明，内带构造区主要发育地层超覆和地层不整合遮挡2类油气藏。其中，前者是由StageⅣA砂岩超覆于浅部区域不整合之上而形成；后者为StageⅣA砂岩顶部被下部不整合和上部不整合所遮挡而形成。目前，该类型油气藏在外带构造区内勘探程度较高。因此内带构造区未来的勘探重点应围绕区内StageⅣD海相砂岩形成的地层型油气藏。
4.2 外带构造区
与内带构造区相比，外带构造区明显的特征是浊积砂体非常发育，主要为StageⅣC/D和StageⅣF砂体滑塌作用而形成，且浊积砂体形成的地层-岩性油气藏在外带构造区内已有发现(如盆地南部的Samarang油田以及北部的Temeungo、St Joseph油田和SW Emerald、S Furious、Barton气田均为该类型油气藏)。因此，浊积砂体形成的地层-岩性油气藏将是外带构造区未来的勘探重点。
5. 结论
盆地以StageⅣ泥/页岩为主要烃源岩；储集层为StageⅣC、StageⅣD、StageⅣE砂岩构成的上砂岩单元、StageⅣA砂岩组成的下砂岩单元以及StageⅣC/ⅣD滑塌形成的深水浊积扇体；发育下储盖组合、上储盖组合、深水储盖组合3种储盖组合形式。
盆地发育砂体上倾尖灭型、不整合型、滚动背斜型3种油气成藏模式，且分布于不同的构造区内。
StageⅣD海相砂岩形成的地层超覆、地层不整合遮挡油气藏为内带构造区未来的勘探重点；而外带构造区则应以浊积砂体形成的岩性油气藏为主要目标。
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图 2 西北沙巴大陆边缘演化[3]
Figure 2. Schematic sections showing evolution of the northwestern Sabah continental margin
图 5 西北沙巴盆地油气成藏事件
Figure 5. Hydrocarbon accumulation events in the Northwest Sabah Basin
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