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第 3 3卷第 3期 2 01 1年 6月 石 油 雾 劈 弛 填 PETROLEUM GEOLOGY EXPERI M ENT Vo1 .3 3. NO .3 J H 12 ., 2 O l l 文章编号 i 0 0 1 6 1 1 2 2 0 1 1 0 3 0 2 2 6 0 7 哥伦 比亚油气 地质 与勘探 刘亚 明 ,张春 雷 1 . 中国石油勘探开发研究 院, 北京】 0 0 0 8 3 ; 2 . 中国石油海外勘探开发公司, 北京 1 0 0 0 3 4 摘要 哥伦 比亚油气资源丰富 , 为南美第 4大油气生产国 , 是南 美地 区值得重点关注的 国家之一。该文 以石 油地质理论 为指导 对哥伦 比亚 的油气地质特征和油气分布规律进行了分析 , 指 出了其 勘探潜力 。研究认为哥伦 比亚具有构造 复杂多变 、盆地类 型 多、 沉积地层发育齐全、 烃源岩优越 、 储盖组合配置 良好 和圈闭类型丰富的特点, 其油气分布集 中, 重油、 常规油平面 上分 异明显 , 油气成藏受烃源岩 、 运移通道 和储盖组合的控制 ; 东部构造 区、 前陆盆地 、 第三系 、 构造圈 闭、 常规 油气为未 来勘探重点 。研究 结 果能为哥伦 比亚的油气勘探开发提供参考。 关键词 油气地质 ; 油气分布 ; 勘探潜力 ; 哥伦比亚 中图分类号 T El 7 7 . 7 5 文献标 识码 A Pe t r o l e u m g e o l o g y a n d e x p l o r a t i o n i n Co l o mb i a Li u Ya rni ng ,Zha ng ChunI e i 1 . Re s e a r c h I n s t i t u t e o / 、 Pe t r o l e u m Ex pl o r a t i o n a n d De v e l o pme n t ,Pe t r o C h i n a,Be i j i n g 1 0 0 0 8 3,Ct 7 7 “ 2 . I n t e r n a t i o n a l Ex pl o r a t i o n a n d De v e l o pme n t Co I l l p a rt y,Pe t r o C h i n a,Be i j i n g 1 0 0 0 8 3,C h i n “ Ab s t r a c t Wi t h r i c h o i l a n d g a s r e s o u r c e s ,Co l o mb i a i s t h e 4 t h ma j o r p e t r o l e u m p r o d u c e r i n S o u t h Ame r i c a a n d a t t r a c t s m u c h a t t e n t i o n . Gu i de d b y pe t r o l e um ge ol o gy t he o r y, t he c ha r a c t e r i s t i c s of p e t r o l e um g e o l o gy a nd t he p r i nc i pl e s o f p e t r o l e u m di s t r i b ut i on ha v e b e e n s t ud i e d,a nd t he e xp l or a t i o n D ot e nt i a 1 ha s be e n s um ma r i z e d . Co l o m b i a i s c h a r a c t e r i z e d b y c ompl e x s t r u c t ur e,v a r i ou s t yp e s of b a s i n,c o m P 1 e t e s e d i m e nt a r y s t r a t a,e x c e l l e nt s ou r c e r o c k,g o od r e s e r v oi r -- c a p c ombi n a t i o n a n d v a r i o us t y pe s o f t r a p .Oi l a n d g a s a r e c on c e nt r a t e d i n s e v e r a l ba s i ns . H e a v y o i l a nd c o nv e n t i o na l o i l a r e di s t i nc t i v e on D1 a n e vi e w . Pe t r ol e u m a c c um u l a t i on i s c on t r ol l e d b y s ou r c e r o c k, mi g r a t i o n p a t h wa y a nd r e s e r v o i r c a p c ombi n a t i on.Th e e a s t e r n t e c t on i c z o ne,f o r e l a nd b a s i ns,t h e Te r t i a r y,s t r uc t u r a l t r a p s an d c on v e n t i o na 1 o i l a nd g a s a r e t h e e xp l o r a t i o n f oc us e s i n t h e f ut ur e .Th e s t ud i e s pr o v i de a r e f e r e nc e f or t he e xp l o r a t i o n a n d d e v e l opme n t of o i l a nd g a s i n Col o m b i a . Ke y wo r d sp e t r o l e u m ge o l o gy;h y dr o c a r b on di s t r i bu t i o n;e xp l o r a t i o n p ot e nt i a l Col O m b i a 哥 伦 比亚共 和 国 T h e R e p u b l i c o f C o l o mb i a 位于南 美洲 西北部 , 西 临太 平洋 , 北 接 加勒 比海 , 东 与委 内瑞拉 , 东南与巴西 , 南与秘鲁 、 厄瓜多尔, 西 北 与 巴拿 马为邻 。面 积 1 1 4 . 21 0 k m , 人 口 4 4 5 3万 2 0 0 3年 , 国语 为西 班牙 语 , 首都 波 哥 大 。 中西部除沿海平原外 , 为西、 中、 东 3条平行的科迪 勒拉山脉构成的高原 ; 南部有一 系列火山锥 ; 西北 部为马格达莱纳河下游冲积平原 ; 东部为亚马逊河 冲积平原 J 。 由于该 国的油气主要集 中在东部地区, 前期研 究大多集中在东部盆地 , 全国范围内的地质研究较 少。本文期望通过研究 , 能在宏观上对其油气地质 特征有 一个 整体 的理解 和认 识 , 为 中国石油 企业进 入该国油气领域提供技术参考。 1 勘探概况 哥伦 比亚 的石油储 量和产量在拉 美地区位 于委 内瑞拉、 巴西和阿根廷之后, 居第 4 位 ; 天然气储量仅 次于委 内瑞拉和巴西 , 居第 3 位 。石油工业 为哥伦 比 亚的支柱产业, 油气勘探始于 1 9 0 5年, 之后经历了从 发展到高峰再到低谷的发展阶段。近年来, 哥伦 比 亚又开始加大石油勘探开发投资, 努力提高石油产 储量, 并 制定 了在 2 0 2 0年 前发 现 5 . 51 0 t可 采石油储量的 目标 ] 。 截止到2 0 0 8 年 , 石油探明 收稿 日期 2 0 1 0 0 7 3 0; 修 订日期 2 0 i l 一0 4 一l 2 作者简介 刘亚 明 1 9 8 O , 男, 工程师 , 从事石油地质与勘探研究工作 。E - ma i l l i u y a mi n g h wp e t r o c h i n a .cOm .cn 基金项目 国家科技重大专项 “ 全球 油气资源潜力分析与未来战略选 区” 2 0 0 8 Z X0 5 0 2 8 资助。 第 3期 刘亚明 , 等.哥伦 比亚油气地 质与勘探 2 2 9 的转换挤压运动 , 安第斯运动兴起 , 科迪勒拉山隆 起 , 使哥伦比亚广泛分布的前陆盆地体系破碎而形 成了破碎前陆盆地 山间盆地 , 从而基本形成了哥 伦比亚现今的构造形态 。 哥伦比亚 的油气都 富集在第一和第二类沉积 盆地 中, 这类盆地不仅处于相 同的区域地质背景 , 而且具有大致相似的演化 历程 , 甚至与委 内瑞拉 、 厄瓜 多尔 和秘 鲁 的 主要 含 油 气 盆 地 相 互 之 间有 成 因联系。北部的卡塔通博盆地相当于委内瑞拉 的 马拉 开波 盆地 西 南 部 分 。普 图马 约 盆 地是 厄 瓜 多 尔和秘鲁的奥兰特一马拉农盆地的向北延伸部分 , 中生 代 的原 始 大盆地 不 仅包 括普 图马约 , 还包 含马 格 莱 德 诸 盆地 。在 晚 中新 世 以前 , 下 、 中和 上 马格 莱德盆地以及普 图马约盆地属于同一广 阔的巨型 盆地。亚诺斯盆地介于卡塔通博 与普 图马约盆地 之间 , 具有相似 的石油地质条件 。因此 , 南美北部 主要含油气盆地是一个巨型含油气体系。 2 . 3发育 齐全 的沉 积地 层 哥伦比亚沉积演化总体上经历 了海相一过渡 相一陆相这一完整的海进海退旋 回, 发育 自寒武纪 以来所有主要地质年代的地层。下古生界海相和滨 岸相硅质碎屑岩和碳酸盐岩沉积广泛分布于东部构 造区, 并延伸到中部构造区, 化石丰富。上古生界沉 积岩 由泥 盆系海 相 黑色 泥 岩和 陆相 红 层组 成 ; 下侏 罗统到下 白垩统沉积在一个西北一东南一 东北向高 度不规则体系中, 现今被上 白垩统一新近系沉积所 覆盖, 主要分布于中、 东部构造区。晚白垩世一古近 纪由于洋壳的斜 向增生, 西、 中、 东科迪勒拉山遭受 剥蚀 , 沉积物也从海相、 近滨相转换为陆相, 其上发 育的不整合和河流相硅质碎屑岩沉积是古近系和新 近系沉积的典型特征, 分布于哥伦比亚大部分地区, 形成了哥伦比亚大部分的油气储层。 各构造区的地层发育程度不一 , 自西 向东沉积 地层 逐渐 增厚 , 地 层 逐 渐 发 育 齐 全 , 西部 构造 区最 薄 , 仅 沉 积第 三 系 图 4 。 弧前盆地位于哥伦 比亚西部 和北部 , 靠 近大 洋 , 沉积较薄 , 缺失 白垩系以前的地层 , 主要充填第 三 系海相 成 因的 钙质 和硅质 碎 屑沉 积物 , 上覆 于 白 垩系火山质海相沉积层序之上 。这类盆地包括塞 纽一圣贾斯通 、 考卡一帕提亚和科克盆地等 。 山间盆地代表近克拉通边缘盆地的西部拉张, 它们在安第斯造山期分离 , 如 上马格莱德 、 中马格 莱德、 东科迪勒拉和卡塔通博盆地等 , 这些盆地沉 积古生界海相 地层、 三叠一侏 罗系 陆相和海相地 层 、 白垩系泥岩 、 灰岩和砂岩 , 以及第三系陆相一过 渡 相沉 积物 , 是 全球性 的烃源 岩最 富集 的盆 地类 型 之 一 。 前陆盆地介 于圭亚那一 巴西地盾和安第斯 山 脉东缘之间, 盆地沉积地层发育齐全, 主要为下古 生界、 三叠系一侏罗系、 上 白垩统和第三系硅质碎 钲 科克盆地 中马格莱德盆地 亚诺斯盆地 代/ 一 盘 Ma 岩性 储层 烃源 盖层 沉积 构造 岩性 储层 烃源 盖层 沉积 构造 烃源 沉积 构造 石 环境 运动 石 环境 运动 岩性 储层 盖层 运动 石 环境 磨拉石 磨拉石 ■区 域 性 浅 海 前 过渡相 陆 盆 地 第 _ 富 局 部 段 _ 重 要 次 要 浅海 段 滨岸 安 三 _ 羹 _ _ 区 域 性 浅 海 第 _ 域 性 斯 陆相 挤 陆 架 压 ■ 主 要 i 局 部 - 主 要 浅海 阶 一 5 0 段 河流 薯 一 河 次 要 _局 部 器 ’ 蔫 曹 过 渡 相 I 区 域 性 陆 架 ● 主 要 ■ 。 次 要 霾 _ 潜 在 海 相 _ 主 要 - 局 部 大 陆 架 10 0 一区 域 性 裂 陆架 盛 一 次 要 谷 麓 、 段 _ 内陆 裂 过渡相 谷 . 1 5 0 陆相 I 热 系 _ 2 0 0 内陆 段 白 垩 系 侏 罗 系 秉 2 5 0 l { 砂岩 蒙 蓁 300 ■ 一 砾 岩 3 5 0 圜灰 岩 内 陆 _火 山 岩 4 0 0 图 4 哥伦 比亚地层发育特征 Fi g . 4 S t r a t i g r a p h i c f e a t u r e s o f Co l o mb i a 2 3 0 石 油 察 锈 沾 届 第 3 3卷 屑岩沉 积 。沉积 相 类 型 包括 海 相 、 过 渡 相 和 陆相 , 主要 为碎 屑岩沉 积 , 碳 酸盐 岩较少 。 2 . 4 世界 级 的烃源 岩 哥伦比亚的主要烃源岩是上白垩统泥岩, 生成 了哥伦 比亚 已发 现 的绝 大部 分 油气 _ l ] 。该 套 烃 源岩形成 于后 裂 谷 阶段 的中 阿尔 比期 和土 伦期 , 由 于热沉降和全球性的海平面变化, 广泛分布的洼陷, 沉积了富含有机质的 s i mi t i T a b l a z o、 T e t u a n和 L a L u n a 组烃源岩 , 该套 烃源岩丰 富多产 。上 白垩统 L a L u n a / C a n s o n n a 组 为南美北 部主要 含 油气 盆地 最 主 要的烃源岩, 被称作“ 世界级” 烃源岩。L a L u n a组 为哥伦 比亚东部和中部构造 区各盆地 的主要烃源 岩 , 为西部构造区的次要烃源岩。该套烃源岩在晚 白垩世属于同一个海侵背景 , 由于第三纪的安第斯 运 动将其分割在 各个盆地 中。在 东部构造 区 的盆 地 中名称有所不同, 在亚诺斯盆地 中称为 G a c h e t a组, 在普图马约盆地 中称为 V i l l e t a 组 ; 在中部构造区的 盆地中统一称为 L a L u n a 组 图 5 。 第 三 系碳 质泥 岩 和 煤层 也 是哥 伦 比亚重 要 的 烃源 岩 , 为西部 构造 区各盆 地 的主要 烃源 岩和东 部 构造区的次要烃源岩 , 在 中部构造区无生烃潜力。 在埋 藏较 浅 的盆地 中 , 这些 烃 源岩也 能产 生商业 性 的生物甲烷气 表 1 。 2 . 5配置 良好 的储 盖 组合 哥伦 比亚各 盆地储层 和盖层发 育 , 可分为 2 期 裂 谷 期 和前 陆 期 。裂 谷 期 储 层 以海 相 和 过 渡 相为主 , 物源来 自于克拉通方 向, 储层物性较好 , 晚白垩世海侵背 景下发 育 的泥 岩为裂 谷期 储层 的 区域 性 盖层 , 属下 储上 盖式 组 合 , 配置 较 好。 前陆期发育 的储层 以过渡相一陆相为 主, 物源来 自于安第斯 山方 向, 沉积 侧 向相 变快 , 区域 性盖 层不发育 , 多为层间泥岩 , 与储层互层 , 属互层式 储盖组合 , 在局部也能形成相 当规模 的油气聚集 。 如亚诺斯盆地、 中马格莱德盆地等 , 裂谷期属下储 上盖式组合; 前陆期属互层式组合 , 为各盆地最重 要的储盖组合 。 l浅 海陆 棚 相 L u n a 组 l滨岸 相 E i 函 浅 海陆 棚 相 c a 。 组 l I 过渡相 图 5 南美西北部晚 白垩世沉积特征 Fi g .5 Se d i me nt ar y f e a t u r es of n o r t hwe s t e r n S ou t h Ame r i c a i n La t e Cr e t a c e o us 2 . 6 种 类繁 多 的圈 闭 哥伦 比亚经历 了多期构造演化 , 盆地类型多 , 相应的发育多种类型的圈闭口 。目前在 3大构造 区带上发 现 了涵盖 4大 类 圈 闭类 型 构 造 、 岩性 地 层 、 水动力、 复合圈闭 的诸多圈闭 表 2 。 3 油气分布规律 3 . 1 油气 集 中分 布 。 资源潜 力 巨大 在构造上, 集中分布于中部、 东部构造区, 且以东 部构造 区最为重要 , 占全 国油气储量 的 2 / 3以上 。 在盆地上 , 油气集 中分布在东部构造区的前陆 盆地 和 中部 构造 区 的山 问盆 地 中 , 这 2类盆地 拥 有 哥 伦 比亚 的绝 大部分 探 明储 量 和所有 的产量 , 其 中 亚诺 斯前 陆盆 地 的产 储量 又 占全 国的 2 / 3以上 , 而 表 1 哥伦比亚主要烃源岩 参数 Ta b l e 1 M a i n s o ur c e r o c k pa r a me t e r s o f Co l o m b i a 第 3期 刘 亚明 , 等.哥伦 比亚油气地质 与勘探 2 3 1 表 2哥伦 比亚主 要圈闭类型及分布 T a b l e 2 Ma i n t y pe s a n d d i s t r i b u t i o n o f t r a p s i n Co l o mb i a 西部构造 区的弧前盆地所拥有 的储量相对较少。 在油 田方面 , 油气又主要集 中在几个主要 的大 的油 气 田中 , 如 亚诺 斯 盆 地 , 到 2 0 0 9年底 , 累 计 发 现油气 田 1 4 5个 , 探明可采储量为 9 . 8 8 1 0 t 油 当量 , 其 中仅 Ap i a y 0 . 8 61 0 t 、 C a n o L i mo n 1 . 5 7 1 O t 和 C u s i a n a C u p i a g u a 3 . 1 4 1 O t 等 3 大 油 田的可采储 量 总量就 达 6 . 2 8 1 0 t , 占 整 个盆地 的 5 6 , C u s i a n a Cu p i a g u a油 田的 可采 储 量 占全 盆地 的 3 2 。 在层位上 , 以第三系为主, 占全国油气储量 的 6 O 左右 , 白垩系 相对 较少 , 占 4 0 左 右 。 在圈闭类型方面, 以构造圈闭为主, 多为断层 、 断背斜等断层相关 圈闭, 拥有 全 国的绝 大部分储 量 ; 仅 在东 部构 造 区 的前 陆 盆地 中 , 非 构造 圈 闭能 聚集一 定规 模 的油气 。 在 岩性 上 , 以 碎 屑岩 为 主 , 全 国 的绝 大 部 分 油 气 皆 聚集在 砂 岩储 层 中 ; 部 分 为 砾 岩 ; 碳 酸 盐 岩 较 少 , 仅在中马格莱德等少数几个盆地中的碳酸盐岩 储层 有 油气 发现 。 3 . 2 重 油 、 常规 油 平面 分 异 明 显 , 重 油 资 源 丰 富 、 分 布 集 中 在 哥伦 比亚 的油 气资 源 中 , 重 油 占有一定 的 比 重 3 0 左右 , 具 US GS 2 0 0 7数据 , 哥伦 比亚 的重 油资源量约 3 5 . 3 1 0 。 t , 可采储量约 3 . 5 3 1 0 。t 采 收率 1 O % , 主要 分 布在 东 部构 造 区的 亚诺 斯 、 普图马约盆地和中部构造区的中马格莱德、 上马格 莱德 盆地 , 也 具有 集 中分 布 的 特 征 , 其 它 盆 地 都 是 常规油气 , 重油与常规油气平面分异 明显 。 哥伦 比亚 的重油不仅集 中分布在这几个富油 气盆地中, 且在每一盆地 中也具有集 中在一个 区带 的一 个 主要储 层 中 的 特征 , 如 亚诺 斯 盆 地 , 重 油 主 要分布在前陆斜坡隆起带 , 且主要分布于第三系的 C a r b o n e r a 组 中 。亚 诺 斯 盆 地 的 Ru b i a l e s 重 油 油 田的可采 储量 就达 0 . 7 11 0 t , 占全 国份额 的 2 0 。亚 诺斯 盆地 的盆 地 结 构 、 烃 源 岩 类 型 、 重 油 所在的前陆斜坡隆起带背景都与东委内瑞拉盆地 的奥里诺科重油带 全球最大 的重油聚集带 非常 相似 , 具有 很 大 的重 油 勘探潜 力 。 4 成藏控制 因素 4 . 1 油气 运 移受 断裂 、 不整 合和 连通 砂体 的控 制 哥伦 比亚 由于构造演化期次多, 造就了多种运 移通道 , 断层、 不整合和连通砂体均 为有效运移通 道 , 在 油气 运 聚的不 同 阶段起 着不 同 的作用 。对 于 东部构造区, 断层在初次运移和聚集过程中起到重 要作用 , 为垂 向运 移通道 , 如 R o me r a l 和 Gu a i c a r a mo 等断裂体系, 直接沟通油源和储层 图 3 。不整合 和连通砂体在二次运移中起主导作用 , 断层与之配 合 , 接替运移油气 , 保证油气能长距离运移到前陆 盆 地 的斜 坡 带 , 为油气 运移 的横 向通 道 。对 于 中部 和 西部 构造 区 , 运移 距 离 通 常 较 短 , 以断 层 为 主要 运 移 通道 。另 外 , 断层 是 圈闭 形成 的重 要条 件 , 一 个 断裂带 就 是一个 构 造 圈闭发 育带 , 也是 有利 的油 气 聚集 区带 。 4 . 2 油 气 资源规 模 受主 要储层 的控 制 哥伦 比亚主要油气田的主力产层多为第三系 , 如亚 诺斯 盆地 、 中马 格 莱 德 盆地 等 , 占全 国产 储 量 的 6 0 以上 。第三 系 以河 流三 角洲 相 沉 积体 系 为主, 广泛发育碎 屑岩沉积, 砂岩 十分发育, 物性 好。砂岩百分含量大多在 6 O 以上 , 厚度大, 储集 空间以粒间溶孔为主 , 属高孔 中渗的优质储层。白 垩 系为第 二 位 的 产储 层 , 占全 国产 储 量 的 3 O 以 上 ; 以海相 一三 角洲 相 为主 , 多为 碎屑 岩沉 积 , 也 发 育一定 规 模 的灰岩 , 如 中马格 莱 德 盆 地 , 属 中孑 L 中 渗储层 。东部构造 区的斜坡带长期处 于构造隆起 部位 , 遭受风化 , 其基岩也是潜在的储层 , 但 目前还 无 油气 发 现 。 4 . 3 烃源 岩控 制着 油气 的平 面分 布 生 烃 凹陷控 制 了油气 的平面分 布 , 烃源 岩 的成 熟 度和 生烃 潜力 控 制 了烃类 的相 态 和 油 气 的 富集 程 度 。 东 部 构 造 区和 中部 构造 区 的上 白垩 统 主 力烃 源岩生烃潜力大 , 成熟度最高 , 目前 已处于成熟一 过成熟阶段 , 产生了大规模的油气。如东部构造区 的前 渊 带 , 上 白垩统 埋 藏 深度 达 5 5 0 0 m 以上 , 烃 源岩过成熟 , 现今以产干气为主。因而在东部和中 2 3 2 石 油 蜜 鼯 弛 届 第 3 3 卷 部构造区, 为最重要的油气 聚集 区, 且烃类相态 以 液态石油为主, 但也产生一定规模的天然气 , 天然 气约 占油气总资源量的 2 O ~3 0 。而在西部构 造 区, 由于烃源 岩主要 为第 三系, 埋藏浅 , 成熟度 低 , 因而以未成熟油气为主, 资源规模较小。 5 勘探建议 1 东部构造区为重点勘探区, 其次为中部构造 区, 有选择性的进人西部构造区。 2 前陆盆地为重点勘探盆地。在东部构造 区 中, 要以前陆盆地 , 尤其 以亚诺斯盆地和普 图马约 盆地为重点 ; 在 中部构造区中, 以上 、 中、 下马格莱 德盆地为重点, 其次为东科迪勒拉盆地; 在西部构 造 区中, 以科 克和塞纽一圣贾斯通盆地为重点 , 逐 步勘探其他盆地 。 3 对于勘探层位 , 要以第三系为主, 逐步加大 白垩 系及 以前 的老地 层 的勘 探 力度 。 4 构造 圈 闭为重 点勘探 目标 。对 于 中 、 西部 构 造区, 以构造圈闭勘探为主; 对于东部构造区, 在以 构造圈闭为重点的同时 , 应加大前陆盆地斜坡隆起 带的岩性地层和水动力圈闭勘探的力度。 5 对于资源类型, 应以常规油气 , 尤其是常规石 油为勘探重点; 逐步加大重油和天然气的勘探力度 , 亚诺斯盆地的重油资源潜力也应得到足够的重视。 参 考文献 [ 1 ] [ 2 ] 百度.哥伦 比亚[ E B / L ] .[ 2 O L O 一0 7 1 9 ] .h t t p / / b a i k e . b a i d u . c o rn/ v i e w/ 1 9 7 5 5 . h t mf r a l a 0 . . 1 . 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