南加蓬次盆盐岩分布具有东西分带的特点, 自陆向海可以划分为3个区带:①陆上-浅水陆架区:地层平缓, 盐上沉积负载薄, 因此盐岩活动变形较弱, 大致呈层状展布, 分布稳定, 厚度约几百米(图1C)。②浅水陆坡区:地层倾角大, 伸展应力区, 受新生洋壳冷却造成陆坡倾斜、盐岩自身重力及上覆差异负载作用, 盐岩发生向海一侧塑性流动, 形成一系列张性盐筏构造, 盐窗发育(图1C)。③深水下陆坡-深海平原区:地层倾角低, 过渡-挤压应力区, 是南加蓬盐岩最厚、变形最复杂的区域, 发育盐龟背斜、岩墙、盐底辟等一系列复杂盐变形构造(图3)。

图3

Fig.3

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	图3 南加蓬盆地深水区盐变形特征Fig.3 Salt rock deformation characters in Southern Gabon Basin

北加蓬次盆受N’ Komi转换断层右旋走滑的影响, 与南加蓬次盆相比, 现今盐岩西边界更靠近浅水区。北加蓬已知的盐岩主要分布在陆上和浅水区域, 盐活动最显著、最集中的区域位于Ogooue三角洲区域, 以强烈的底辟刺穿为特点(图1B); 深水区盐岩特征不明显。

加蓬盆地Ezanga组盐岩为一套“ 脏盐” , 岩性成分复杂, 以石盐为主, 还包括硬石膏、泥岩、光卤石和杂卤石等(图4), 部分钻井见灰岩夹层^[4]。

图4

Fig.4

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	图4 南加蓬次盆Ezanga组蒸发岩成分剖面Fig.4 Columnar section of Ezanga Formation lithology in Southern Gabon Basin

盐岩段各种岩性在速度、密度等岩石物理特征方面差异巨大。深水区钻井见到的主要岩性如下:

(1)石盐(halite):是盐岩的主要组成岩性, 成分为NaCl, 其典型特点是低密高速, 密度2.16~2.17 g/cm³, 速度约4 400 m/s, 大套石盐在地震剖面上表现为典型的杂乱或空白反射(图5)。

图5

Fig.5

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	图5 加蓬盆地Ezanga组盐岩地震反射特征剖面Fig.5 A seismic reflection section across the salt rock of Ezanga Formation in Gabon Basin

(2)硬石膏(Anhydrite):多出现在盐岩段顶、底。其特点是高速高密, 密度> 2.95 g/cm³, 速度约5 900 m/s, 其在地震剖面上表现为典型的强振幅特征(图5)。

(3)泥岩:其特点是低速低密, 密度2.2~2.9 g/cm³, 速度2 900~3 500 m/s, 泥岩常与其他蒸发岩互层, 在地震剖面上表现为较好的成层性反射(图5)。

盐下油气勘探面临的首要难题就是盐下圈闭的落实。早期盐下探井失利的主要原因多为构造不落实^[5]。近年来随着针对盐下的地震采集设计、盐下偏移成像技术的不断发展完善, 盐下圈闭落实配套技术逐渐走向成熟, 并在墨西哥湾、巴西等地区取得很好的成效, 但圈闭落实仍然是目前全球盐下油气勘探面临的首要难题。南大西洋盐盆, 包括加蓬、下刚果、宽扎、巴西桑托斯、坎波斯等, 盐下主要勘探目的层大多直接位于盐岩底界面之下, 故实际上盐下圈闭落实很大程度上是对盐岩底界面的解释问题。

3.1.1 盐岩对盐下成像的影响

盐下圈闭落实难, 并非是盐下层位和断层解释比常规地震资料解释难, 其本质是盐岩对地震信号在盐下地层的传播造成干扰, 导致盐下成像处理难度大, 处理出来的成果地震剖面的不确定性强, 给圈闭落实带来资料不确定的先天不足。

加蓬盆地, 盐岩层并非单一岩性, 是由石盐、硬石膏、泥岩等多种岩性岩石混合而成, 各种岩性速度差别大, 加之后期变形复杂、各向异性强, 因此在地震资料处理时建立一个合理的速度模型显得极其复杂与困难。另一方面, 盐岩是塑性体, 易于出现高陡倾角等复杂变形, 不同偏移处理方法各有优缺点, 单一某种偏移处理方法不能完美解决实际地下含盐地层、特别是盐变形复杂区域的各种成像需求, 目前普遍认为逆时偏移处理(RTM)是盐下成像较为合理、适用的偏移处理方法, 但笔者在实际资料运用中发现RTM在盐下层位解释中确实有其优点, 但在断裂解释中Kirchhoff偏移处理资料则具有优势。盐下处理的核心实际是准确的速度模型。

加蓬深水区盐岩层段泥岩夹层发育较为普遍。在实际地震处理过程中, 普遍出现的问题是对盐岩体内部的组分认识不清, 造成盐岩层段速度模型误差, 从而影响盐下准确成像。其中对成像处理影响最大的是盐岩体内部的泥岩夹层, 通常泥岩夹层难以准确预测, 批量地震处理时通常将泥岩误认为石盐, 造成纵向上整个盐层段速度偏大, 盐底深度成像偏深(图6); 而平面上, 泥岩夹层通常很难大范围稳定分布, 泥岩横向厚度与展布变化快, 因此造成目标区盐底界面构造形态发生巨大变化。

图6

Fig.6

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	图6 Ezanga盐岩段填充速度对盐底成像的影响Fig.6 Seismic velocity of Ezanga salt rock and its influences on the image of Pre-salt

因此, 在重点预探目标精细构造落实、特别是设计井点深度预测时, 必须根据不同岩性的岩石物理特征, 结合常规振幅剖面和地震反演数据, 仔细检查预探目标构造范围内速度模型是否合理, 精细设计井点深度预测, 同时对盐底界面圈闭可能因速度模型差异发生的形态变化、规模变化提前做好准备。

3.1.2 盐底界面构造解释

典型的盐岩反射为杂乱反射, 和顶、底围岩之间多具有明显的阻抗差, 表现为波峰或波谷反射特征(图5), 易于识别追踪。加蓬盆地盐岩多非纯石盐, 而是包含硬石膏、泥岩夹层等, 在地震剖面上表现为成层性反射特征, 在这种情况下如何区分盐内幕反射和盐下反射特征就显得尤为特殊。

通常, 盐岩的底界面是一个相对平缓、分布相对稳定的同向轴(图5)。而硬石膏条带多具有高速高密、强阻抗的特征, 在常规剖面, 特别是波阻抗反演剖面中较易识别, 且横向展布相对局限(图5)。泥岩夹层同样为成层性反射特征, 通常分布相对局限, 结合区域盐底特征将有助于合理的解释盐底界面。

而在盐下断层解释时, 需要注意识别由于盐岩边界效应造成的盐下假断层, 这种假断层多表现为高陡近乎垂直的断面或垂直模糊带。

前人研究表明, 盐岩对烃源岩发育和油气生成有一定影响作用^{[6, 7]}。一方面, 从烃源岩形成保存方面, 盐岩的发育环境有利于有机质的大量堆积和保存, 从而有利于烃源岩发育和油气的生成。另一方面, 盐岩的热导率是一般沉积岩的2~3倍 ^[8], 因此, 盐岩以下的沉积地层温度会发生异常, 从而影响盐下烃源岩的热成熟历史。而盐的高热导率又起着“ 散热器” 的作用, 它可以提高盐岩以上的地层温度, 加速盐上烃源岩的成熟过程。

加蓬盆地陆上-浅水区域钻井已经证实以找油为主, 而深水区盐岩发育且厚度变化大, 盐下烃源岩成熟度认识程度低。

盆地模拟分析认为现今加蓬盆地深水区盐下主力烃源岩(Melania组)处于高熟-过熟阶段, 只有局部高隆起区还处于油窗(图7A), 以生气为主。如果不考虑盐岩, 这套烃源岩现今则以过熟为主(图7B), 可见盐岩的发育有效地延缓了深水区盐下烃源岩的热成熟进程。

图7

Fig.7

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	图7 加蓬深水某区块盐下烃源岩平面成熟度分布图Fig.7 Map of pre-salt source rock maturity grade in a block of Gabon deep water

从成熟度剖面图对比可见(图8), 不考虑盐岩时, 盐层上、下地层成熟度与构造埋深一致, 与盐层形态无关; 考虑盐岩时, 盐层上、下地层成熟度与盐层形态相关, 盐上成熟度曲线向上弯曲, 成熟度增高。盐下成熟度曲线向下弯曲, 成熟度降低。同样可见, 盐岩控制烃源岩热演化, 盐上成熟度升高, 盐下成熟度降低。

图8

Fig.8

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	图8 加蓬深水剖面现今成熟度剖面图(紫色地层为盐层)Fig.8 Sections of pre-salt source rock maturity grade in Gabon deep water (purple color mean salt rock)

进一步对比考虑盐岩与不考虑盐岩等深处盐层薄、厚处的成熟度状态(图9), 盐层越厚, 盐岩对成熟度的影响越大。对于盐下等深处, 盐厚2 000 m时, R_o差为0.6%。盐厚200 m时, R_o差为0.1%。

图9

Fig.9

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	图9 盐岩厚度对盐下烃源岩成熟度影响对比图Fig.9 Effect of salt rock thickness on pre-salt source rock maturity

盐岩对盐下储层的影响主要体现在两个方面:①对原生孔隙的保护。如前所述, 膏盐岩的热导率是一般沉积岩的2~3倍, 对盐下储层起散热器作用, 导致盐下储层温度较正常低, 延缓成岩作用的进度; 另一方面, 典型盐岩(石盐)的密度较正常沉积地层低, 普遍在2.15 g/cm³, 意味着上覆压力小, 同样有助于原生孔隙的保存。②对次生孔隙的促进作用。如果盐岩地层中石膏含量多, 那么当盐岩层达到一定埋深, 石膏脱水转化为硬石膏, 则脱出的水有利于盐下地层形成次生孔隙。

加蓬盆地盐下主要储层为下白垩统Gamba和Dentale组砂岩(图2)。盆地内这套储层普遍受盐岩的影响, 成岩较弱, 储层保持良好的孔隙度, 且盐岩厚度越大越有利于孔隙的保存。

加蓬陆上-浅水区:勘探程度高, 也是盆地盐下的主产区, 该区域盐岩分布稳定, 厚度约几百米。加蓬最大的盐下油田— — Rabi即位于陆上, 油区范围内盐岩厚度约400 m, 盐下为油田主要产层下白垩统Gamba和Dentale组砂岩, 细粒-粗粒砂岩, 辫状河水道-扇三角洲沉积, 储层现今埋深约1 000~1 100 m, 成岩胶结弱, 砂岩多未固结, 砂岩孔隙保存好, Gamba组孔隙度18%~28%, Dentale组孔隙度22%~32%。

加蓬深水区:勘探程度低, 该区域盐岩厚度较大, 最大可达3 000 m。加蓬深水最新探井(水深约1200 m, 钻遇约1 200 m盐岩, 以石盐为主)在盐下3 800~4 100 m见下白垩统Gamba和Dentale组砂岩, 细粒-中粒砂岩, 河流-三角洲相, 储层成岩较弱, 在2 600~2 900 m地层埋深下仍然能保持17%~24%孔隙度, 平均21%。该井揭示加蓬深水区盐下砂岩储层发育, 且物性良好, 巨厚的盐岩有利于砂岩孔隙的保存, 盐下具有良好的勘探前景。

盐岩既能作为盖层阻挡盐下油气进一步向上运移, 又能作为运移通道促进盐上油气进一步向上运移。通常, 对于盐下油气而言, 厚层盐岩是良好的区域性盖层, 只有出现盐窗的时候才有发生盐下油气向盐上泄漏的可能。

对于南加蓬次盆而言, 陆上-浅水陆架区盐岩呈层状展布、分布稳定, 是良好的区域性盖层, 阻挡了油气向上运移(图1C), 该区域以盐下自生自储为主, 盐下油气均保存在盐下成藏, 未见盐下油气运移到盐上成藏的实例。浅水陆坡区推测盐窗发育, 是盐下油气运聚到盐上成藏最有利的区带(图1C), 但受勘探程度低、盐上缺乏砂岩储层的影响, 暂未找到盐下油气盐上成藏的实例。深水下陆坡-深海平原区是盐岩最厚的区域, 巨厚的盐岩和海相泥岩对盐下油气起了很好的封挡作用(图3), 加之盐上砂岩储层不发育, 因此以盐下自生自储为主。

北加蓬特别是Ogooue三角洲区域盐窗发育, 盐岩底辟刺穿强烈, 加之盐上砂岩储层及储油圈闭发育, 是盐下油气运聚到盐上成藏最有利的区域(图1B)。