Melut盆地是南苏丹重要的含油气裂谷盆地，勘探面积为3.3万km²。中国石油天然气集团有限公司(CNPC)于2000年进入并主导该区的勘探工作，针对Yabus-Adar组主力成藏组合加强勘探，在北部地区先后发现了Moleeta，Gumry，Paloch等11个大中型油田，其中Paloch油田的2 P地质储量近5亿t^[1]，并建成1 500万t/y的原油生产能力。油藏类型基本为Yabus组断背斜或断块型构造油藏, 然而，经过十多年的勘探，Yabus组剩余构造圈闭很少，且面积小、落实程度低，难于满足勘探接替的需要，勘探领域必须向新区、新层系、新类型转移。从国内外含油气盆地的勘探经验来看，目前岩性油气藏的发现储量占每年发现储量的40%以上，个别盆地高达60% ^[2-5]。因此，岩性油藏成藏条件分析和勘探目标优选是Melut盆地地质综合研究的重点内容。

与中国东部的裂谷盆地相比，沿中非剪切带发育的被动裂谷盆地表现出2个方面的突出特征，一是凹陷宽度较窄，沉积相带变化快；二是粗碎屑的砂岩更发育，砂地比高。因此，确定岩性圈闭的区带位置、顶底板和封堵条件困难。能否在被动裂谷盆地找到岩性油气藏、特别是找到储量规模比较大的岩性油气藏，一直存在争议。如，在史卜庆等^[6]建立的Melut盆地北部凹陷(本文重新命名为北部坳陷)成藏模式中就没有包括岩性油藏；童晓光等^[7]虽然提到针对Yabus组地层岩性圈闭部署的Sehab-1井见油气显示，但没有获得工业油流发现，Galhak组是一个潜在的挖潜领域，也没有成功的勘探实践；史忠生等^[8]对Melut盆地北部坳陷Abyat扇三角洲与Ruman近岸水下扇进行了探讨，但对其岩性油藏的成藏条件与成藏特征没有研究。因此，到目前为止没有针对Melut盆地岩性油藏成藏条件、不同类型岩性油藏成藏特征及勘探发现进行深入研究和系统论述。从油源条件、岩性组合与储层条件以及油气运移通道等3个方面进行研究论证，认为Melut盆地北部地区具有形成岩性油藏的基本地质条件，对Ruman凹陷斜坡区滩坝砂岩性油藏、Abyat扇体油藏和Gasab地区Yabus组上段构造-岩性复合油藏等3个重点岩性油藏进行重新认识和解剖，以明确不同类型岩性油藏的成藏条件与成藏特征，推动Melut盆地岩性油藏的勘探部署。

南苏丹Melut盆地位于中非剪切带东段南侧^[9]，是中非裂谷系众多陆内裂谷盆地中的第二大沉积盆地^[9-11]。Melut盆地在平面上表现为“五坳夹一隆”的构造格局，分别为北部坳陷、东部坳陷、中部坳陷、西部坳陷、南部坳陷和中央隆起。北部坳陷又可进一步分为Jamous凹陷、Abyat凹陷、Moleeta凹陷和Ruman凹陷等4个构造单元(图 1)。北部坳陷和中央隆起的Adar凸起勘探程度和认识程度均较高，囊括了Melut盆地几乎所有已发现的油田。

图 1

Fig. 1

下载eps/tif图 图 1 Melut盆地北部地区构造单元划分图 F1. Jamous断裂；F2. Abyat断裂；F3. Sinien断裂；F4. Tean断裂 Fig. 1 Division of tectonic units in northern Melut Basin

Melut盆地自早白垩世以来共经历了3期裂陷和1期坳陷，对应发育了4套构造层(图 2) ^[12-13]。其中，盆地初期早白垩世裂陷作用最强，沉积了Al Renk组主力烃源岩；晚白垩世—古新世裂陷作用相对较弱，初期沉积了Galhak组烃源岩，随后陆续沉积了多套以辫状河三角洲沉积为特征的富砂地层，包括上白垩统Melut组、古近系Samma组和Yabus组，为油气成藏提供了重要的储层条件；始新世—渐新世又一次经历了较为强烈的裂陷活动，沉积了全盆地最重要的一套区域性盖层，即Adar组厚层泥岩。中新世开始，盆地进入坳陷阶段，沉积了Jimidi组下段砂岩和上段泥岩及Miadol组泥岩。上新世后盆地进入萎缩阶段，沉积了Daga组和Agor组砂砾岩地层。盆地主力烃源岩为Al Renk组湖湘泥岩，次要烃源岩为Galhak组泥岩，2套烃源岩在全盆地均有分布。根据岩性组合，在纵向上共发育4套主要的储盖组合，从下向上依次为以Al Gayger组为储层、Al Renk组为盖层的源下储盖组合，Galhak组自储自盖的源内储盖组合，Yabus组下段(包括Samma组)为储层、以Yabus组上段和Adar组泥岩为盖层以及Jimidi组下段砂岩为储层、Jimidi组上段和Miadol组泥岩为盖层的2套源上储盖组合。由于Yabus组下段砂岩平面分布广、厚度大、物性好，Adar组厚层泥岩是良好的区域性盖层，因此，Yabus-Adar组储盖组合是Melut盆地的主力成藏组合，已发现储量占全盆地总储量的90%以上。

图 2

Fig. 2

下载eps/tif图 图 2 Melut盆地地层柱状图(据文献[10]修改) Fig. 2 Stratigraphic column of Melut Basin

根据烃源岩地球化学研究结果，Melut盆地北部坳陷主要发育白垩系Al Renk组和Galhak组2套烃源岩。

Al Renk组为早白垩世强裂陷阶段的沉积产物，遍布整个北部坳陷，为一套半深湖—深湖亚相厚层暗色泥岩，在凹陷中心厚度近1 000 m，高部位厚度为200~300 m。根据岩心样品分析结果，有机质类型以Ⅱ型为主^[9]，少量为Ⅰ型；总有机碳(TOC)质量分数为0.62%~2.92%，生烃潜量(S₁ + S₂)最高达19.53 mg/g^[10]；镜质体反射率(R_o)普遍大于0.5%，在凹陷中心已超过2.0%，整体评价为一套高丰度、中高成熟度、以生油为主的优质烃源岩，是北部地区的主力烃源岩。

Galhak组为晚白垩世第2裂陷期水体上升过程中沉积的浅湖亚相泥岩和(扇)三角洲前缘亚相砂泥岩。暗色泥岩厚度在凹陷中心达360 m，高部位约20~50 m。有机质类型以Ⅱ—Ⅲ型为主；TOC质量分数为0.50%~5.02%；镜质体反射率R_o普遍大于0.5%，在凹陷中心接近2.0%，整体评价为一套中等丰度、中高成熟度、油气兼生的中等烃源岩，是北部地区的次要烃源岩。

Melut盆地具有“晚期增温”的特点^[13-14]，生排烃时间相对较晚，与圈闭形成时间匹配关系良好。在北部坳陷4个生油凹陷中，Jamous凹陷埋藏深度最大，生排烃时间相对较早。Al Renk组烃源岩生排烃史模拟结果显示，Jamous凹陷在距今90 Ma(晚白垩世中期)开始大量生烃，在距今75 Ma(晚白垩世末期)开始大量排烃(图 3)，并一直持续至今。

图 3

Fig. 3

下载eps/tif图 图 3 Melut盆地Jamous凹陷Al Renk组生排烃曲线 Fig. 3 Hydrocarbon generation and expulsion curves of Al Renk Formation in Jamous depression, Melut Basin

Abyat凹陷、Moleeta凹陷和Ruman凹陷埋藏深度均相对较小，生排烃时间略晚于Jamous凹陷，在距今55 Ma(Yabus沉积时期)达到生油高峰，在距今44 Ma(Adar组沉积时期)开始大规模排烃。Galhak组烃源岩热演化过程比Al Renk组稍晚，现今也处于大规模生排烃阶段。总体上讲，北部坳陷2套烃源岩的大量生排烃期在时间上前后相接，自晚白垩世一直持续至今，持续大规模生排烃为岩性圈闭的油气充注提供了良好的油源条件。

基于测井和录井资料的储盖组合与沉积相研究表明，白垩系Galhak组和古近系Yabus组上段均是Melut盆地寻找岩性油藏的有利层系。主力烃源岩Al Renk组是一套以暗色泥岩为主的沉积，储层不发育。同时，由于埋藏深度大，物性较差，目前还不是岩性油藏勘探的重点层系。

北部坳陷Galhak组总体上属于浅湖— (扇)三角洲沉积体系，凹陷陡坡带发育扇三角洲，缓坡带发育辫状河三角洲。在凹陷边缘和近岸地区以(扇)三角洲平原亚相为主，表现为砂泥岩频繁互层，砂岩比较发育；从盆缘向盆地中心方向逐步过渡为(扇)三角洲前缘亚相和浅湖亚相，泥岩增多、变厚，砂岩减少[图 4(a)]。(扇)三角洲前缘亚相水下分流河道砂体多层叠置，单层砂岩厚度一般5~15 m，物性较好，孔隙度为16%~28%。这种烃源岩层系中泥岩夹砂岩的岩性组合有利于形成源内岩性圈闭(油藏)。

图 4

Fig. 4

下载eps/tif图 图 4 Melut盆地北部地区Galhak组(a)与Yabus组上段(b)沉积相 Fig. 4 Sedimentary facies of Galhak Formation (a) and Upper Yabus Formation (b) in northern Melut Basin

进入古近纪，北部坳陷与中央隆起上的Adar凸起已经连接成为一个整体，直接表现为在Gasab西，Assel，Kaka和Ruman等4个物源控制下的辫状河—辫状河三角洲沉积体系。Yabus组上段在Adar凸起及周边地区、Moleeta-Paloch地区、Abyat凹陷和Ruman凹陷斜坡区广泛发育(扇)三角洲前缘亚相[图 4(b)，图 5]，以厚层块状泥岩夹少量砂岩为特征，砂岩单层厚度为5~10 m，孔隙度为19%~35%，属水下分流河道砂体，其平面分布范围不大，横向相变为泥岩，有利于形成岩性圈闭或构造-岩性复合圈闭。

图 5

Fig. 5

下载eps/tif图 图 5 北部坳陷Yabus组储盖组合与沉积相特征[剖面位置见图 4(b)] Fig. 5 Reservoir-seal assemblage and sedimentary facies features of Yabus Formation in northern depression

与中国东部的裂谷盆地相比，沿中非剪切带发育的被动裂谷盆地断裂更加发育。Melut盆地经历了3期裂陷，形成了一系列与凹陷走向平行或基本平行的断裂。根据断裂活动时间、断距大小以及对油气的控制作用，可以将Melut盆地北部地区的断裂分为3类，即边界控凹断裂、斜坡控带断裂和上部控圈断裂。

边界控凹断裂位于凹陷边缘，控制了凹陷的形成和发展，在3期裂陷过程中持续活动，具有继承性发育、基底卷入、断距大的特征，如Jamous凹陷西部边界Jamous断裂(F₁)、Abyat凹陷东部边界Abyat断裂(F₂)、Moleeta凹陷西部边界Sinien断裂(F₃)和Ruman凹陷西部边界Tean断裂(F₄)(参见图 1)。斜坡控带断裂主要发育于凹陷斜坡区，是在凹陷形成演化过程中因横向伸展距离较小导致张扭性应力不能完全释放的情况下为达到应力场平衡而形成的一系列调节断裂，它们与控凹断裂一样具有继承性，也有基底卷入特征，控制了构造带的平面分布，但断距相对较小，如Ruman凹陷斜坡区的Tean East断裂(F₅)、Paloch油田和Moleeta油田发育的一系列北西—南东向断裂等。上部控圈断裂发育时间较晚，主要形成于古近纪以来的第3裂谷期，位于盆地中上部，少量向下延伸至白垩系，是在区域张扭性应力和地层载荷共同作用下形成的次级调节断裂，通常与斜坡控带断裂或边界控凹断裂一起形成一系列断背斜和断块构造，在一定程度上控制了上部构造圈闭的形成和分布(图 6)。

图 6

Fig. 6

下载eps/tif图 图 6 Melut盆地北部坳陷成藏特征(剖面位置见图 1) Fig. 6 Reservoir forming characteristics in northern depression, Melut Basin

凹陷内部Galhak组砂体为源内储层，具有较好的油源条件，控带断裂沟通了下伏Al Renk组优质烃源岩，进一步提高了油气充注能力，增加了岩性圈闭含油的可能性。凹陷陡坡带沿断裂发育的扇三角洲砂体在边界控凹断裂控制下，也向下沟通Al Renk组优质烃源岩，同时还有来自凹陷下倾方向烃源岩的侧向充注，具有双重油源条件。边界控凹断裂和斜坡控带断裂是古近系Yabus组跨时代运聚的油气运移通道，已经被众多Yabus组构造油藏所证实，这些断裂同样也为Yabus组上段构造-岩性复合圈闭提供了充足的油源。

近年来，基于上述岩性油藏成藏地质条件的认识^[15]，在加强对Melut盆地北部地区岩性油藏探索的同时，重新研究已发现的油藏，发现了一批不同类型的岩性油藏，如Ruman凹陷斜坡区Galhak组滩坝砂油藏、Abyat地区Galhak-Al Renk组扇体油藏和Gasab地区Yabus组上段构造-岩性复合油藏等，推动了北部成熟探区的滚动挖潜与精细勘探。

Ruman凹陷位于北部坳陷最西端，面积约500 km²，为西断东超的箕状凹陷。在东侧斜坡区高部位已发现了Yabus组断块油藏、Galhak组断鼻油藏及基岩潜山油藏，证实Ruman凹陷是一个生油凹陷，发生过油气运聚成藏的过程。R-C-1井Galhak组油藏发现于2010年，早期认为是上倾方向由砂体尖灭线控制的构造-岩性复合油藏，储量规模小；通过重新认识，发行该区发育多个滩坝砂体，平面上连片、纵向上叠合，Galhak组为大型滩坝砂体控制的岩性油藏。

Ruman凹陷斜坡区Tean东断裂以东地区Galhak组岩性为砂泥岩互层，属于水下古隆起背景下的滨浅湖亚相滩坝沉积。纵向上Galhak组可划分为上、下2个亚段，其间发育一套厚度较大、平面上分布稳定的湖泛泥岩。上段包括G1~G4共4个砂组，下段包括G5~G6共2个砂组。地震剖面显示，Galhak组下段沉积楔状体的厚度变化更加明显，沿Al Renk组烃源岩顶面由斜坡低部位向上逐层超覆，形成了多个上倾尖灭或透镜体岩性地层圈闭，是寻找岩性油藏的首选层段。

地震解释和岩性反演结果显示，G5砂组厚度为0~80 m，低部位发育4个砂层，砂岩累计厚度达到40 m，分布范围较广。向东过R-C-1和R-N-1井后尖灭；G6砂组厚度为0~220 m，低部位发育6个砂层，砂岩累计厚度达到80 m，但分布范围相对局限，在R-C-1和R-N-1井以西尖灭(图 7~8)。根据砂岩叠合厚度的变化情况，在平面上将G5砂组划分为5个岩性体(G5Ⅰ~G5 Ⅴ)，每个岩性体都是由多个岩性圈闭叠合成厚度较大的砂岩复合体；G6砂组叠合厚度从西向东减薄，在南北方向上变化不大，表现为集中分布在下倾部位的1个大型岩性体(G6 Ⅰ)。G5砂组的G5Ⅱ，G5Ⅲ，G5Ⅳ和G5Ⅴ等4个岩性体可以与G6砂组的岩性体G6Ⅰ垂向叠合(图 8)。这些岩性体成藏的关键要素是需要有沟通下伏Al Renk组烃源岩的油源断层或侧向油源条件。

图 7

Fig. 7

下载eps/tif图 图 7 Ruman凹陷斜坡区Galhak组滩坝砂岩性特征与成藏模式(剖面位置见图 8) Fig. 7 Lithologic features and accumulation model of beach-bars of Galhak Formation in slope area of Ruman depression

图 8

Fig. 8

下载eps/tif图 图 8 Ruman凹陷斜坡区Galhak组下段G5和G6砂组岩性体分布 Fig. 8 Lithologic body distribution of Galhak G5 and G6 layers in slope area of Ruman depression

R-C-1和R-N-1井位于G5Ⅰ岩性体高部位，仅钻遇G5Ⅰ最上部的砂层(其余砂层缺失，在西侧下倾方向已经尖灭)，测井解释油层厚度分别为14.3 m和2.2 m，完井测试日产油72.2 t和2.4 t，证实了G5Ⅰ岩性体的含油性(图 7)。钻井揭示该井区G5砂组砂地比为40%~50%，砂岩单层厚度为10 m左右，孔隙度为22%~28%，储层物性良好。

在R-C-1和N-1井西侧下倾方向，G5砂组还发育了G5Ⅱ~G5Ⅴ等4个岩性体，并且与G6砂组的G6Ⅰ岩性体垂向叠合，推测为多个滩坝砂体平面上连片、纵向上叠合的大型岩性油藏，是下步扩大岩性油藏勘探成果的重点目标(图 8)。另外，Jamous凹陷和Moleeta凹陷斜坡区Galhak组向上超覆的地质现象也非常丰富，是寻找砂体上倾尖灭类或砂岩透镜体类岩性油藏的有利区。

从储集类型看，扇体已成为油气勘探最重要的储集体之一。不同类型扇体中，以水下扇、扇三角洲含油气性较好，其次为冲积扇。目前的油气主要发现于水下扇的扇根、扇中、扇三角洲平原及前缘等4个亚相带^[16]。

Abyat凹陷面积约950 km²，是一个东西双断的凹陷，西侧Mishmish断裂规模大，凹陷整体向东抬升。Abyat扇三角洲位于凹陷东部边界Abyat断裂下方，其层位为白垩系Galhak —Al Renk组。扇体在地震剖面上表现为楔状、高频、不连续反射特征，明显区别于凹陷斜坡区和低部位浅湖亚相的连续平行反射特征。平面上多期、多个扇体交叉叠置，总面积近100 km²。

钻井揭示了扇三角洲不同相带的岩性特征。位于凹陷东侧边缘的A-N-1和A-NG-1井区属扇根部位，为扇三角洲平原亚相沉积，以辫状河道砂体为主，砂岩含量高(砂地比为60%~70%)，单层厚度为20 m左右，岩性为中—粗砂岩，磨圆度较差；河道间为紫红色泥岩，厚度较薄，一般只有几米。往斜坡区逐步过渡为扇中部位，以A-C-1井为代表，为扇三角洲前缘亚相沉积，砂岩含量有所降低，厚度仅为3~5 m，以水下分流河道及河口坝砂体为主，砂岩粒度变细，分选变好；河道间为紫红色夹浅灰色泥岩沉积，厚度一般为10 m左右(图 9)。

图 9

Fig. 9

下载eps/tif图 图 9 A-C-1井Al Renk组扇三角洲前缘亚相沉积特征[8] Fig. 9 Sedimentary features of fan delta front in Al Renk Formation in well A-C-1

不同相带的岩性组合特征决定了不同的油藏类型。扇根部位砂岩发育，主要发育构造油藏，多为上倾方向由断层遮挡形成的断鼻或断块油藏，如A-NG-1井油藏。扇中部位为砂泥岩互层，顶底板及侧向遮挡条件变好，易于形成岩性油藏或构造-岩性复合油藏，如A-S-1和A-S-2井油藏。扇端部位远离物源，以泥岩为主，发育远砂坝砂体，形成砂岩透镜体油藏(图 10) ^[8]。

图 10

Fig. 10

下载eps/tif图 图 10 Abyat扇三角洲成藏模式[剖面位置见图 4(b)] Fig. 10 Accumulation model of Abyat fan delta

Abyat扇三角洲面积大，成藏条件好，发育构造、构造-岩性和岩性等多种类型的圈闭，预测以岩性油藏和构造-岩性复合油藏为主、多种油藏类型并存、多个油藏叠置的大型含油砂岩复合体。目前，已相继发现了A-NG-1井断鼻油藏、A-S-1和A-S-2井构造-岩性复合油藏等，展现了该扇体具有良好的勘探潜力。

此外，Abyat凹陷北侧Assel断裂下方也发育Galhak—Al Renk组扇三角洲，Ruman凹陷西侧陡坡带也发育多个Galhak组水下扇，这些扇体是Melut盆地北部开展有关扇体岩性及构造-岩性油藏勘探的有利地区。

古近系Yabus组下段与Samma组岩性均为厚层块状砂岩，是Melut盆地北部地区的主力产层。Yabus组上段岩性为厚层泥岩夹薄层砂岩，多口探井在夹层砂岩中获高产油流。过去一直被认为识构造油藏。地震地质研究认为，Yabus组上段砂岩多为三角洲前缘亚相水下分流河道砂体，平面分布受沉积相带控制，具有形成构造-岩性复合油藏的地质条件。

Gasab油田位于Adar凸起中部，发现于2003年，产层为Yabus组。其中，Yabus组上段为三角洲前缘砂岩夹泥岩沉积，砂岩单层厚度约2~8 m，有Y1，Y2和Y3等3个含油砂岩段。早期认为是层状构造油藏，含油面积受构造圈闭控制(图 11红色部分)；Yabus组下段以厚层砂岩为主，大面积含油，为断块或断鼻油藏，具有统一的油水界面。

图 11

Fig. 11

下载eps/tif图 图 11 Gasab油田Yabus组Y2段油藏平面图 Fig. 11 Reservoir distribution of Y2 of Yabus Formation in Gasab Oil field

根据三维地震岩性反演成果认为，Yabus组上段Y2—Y3砂体在原含油面积的东南方向存在一条北西—南东向展布的尖灭线，砂体在工区的南部并不是连片分布。因此，圈闭类型由原来认为的断块构造变成了受断层与砂体展布双重控制的构造-岩性复合圈闭，其面积扩大了6 km²。在原构造最低圈闭等值线外钻探了2口滚动评价井，其中G-SE-1井在Yabus组上段测井解释油层7层，累计厚度为19.2 m，G-SE-2井在Yabus组上段录井见5层，累计厚度为12 m。这2口井测录井都发现油层，证实Yabus组上段为构造-岩性复合油藏，含油面积和石油储量实现了较大幅度增加(图 11红色阴影部分)。

据统计，北部地区几乎所有油田的Yabus组上段都含油，已在100多口探井中发现油层，单层厚度一般为5~10 m。由于北部地区连片三维地震资料品质好，Yabus组上段埋深小于1 000 m，应用地震反演识别10 m左右的砂岩并落实其平面分布范围在技术上是可行的。根据Gasab油田Yabus组上段滚动扩边的成功经验，按照“高部位发现井油层标定—地震属性落实圈闭范围—评价井滚动扩边”的勘探思路，在现有Yabus组上段出油井周边有望识别一批构造-岩性复合圈闭，扩大现有油藏含油面积，进一步增加石油储量。

(1) Melut盆地北部发育Jamous，Abyat，Moleeta和Ruman共4个生油凹陷，油源条件优越；近源Galhak组及远源Yabus组上段为砂泥岩互层或泥岩夹砂岩型沉积组合，易于发育岩性圈闭；在垂向油源断裂沟通下，Galhak组和Yabus组上段均可形成各种岩性及构造-岩性油藏。

(2) Melut盆地主要发育滩坝砂、扇三角洲(水下扇)以及三角洲前缘水下分流河道、河口坝与构造联合控制的复合油藏等3种类型的岩性油藏，Ruman凹陷斜坡区Galhak组下段G5~G6滩坝砂岩性体、Ruman凹陷西侧陡坡水下扇、Abyat地区Galhak组扇体以及已发现油田周边的Yabus组上段三角洲前缘构造-岩性复合圈闭均是Melut盆地岩性油藏勘探部署与滚动挖潜的重点地区。

(3) 通过对Melut盆地岩性油藏成藏条件的研究和重点岩性油藏的解剖，证实被动裂谷盆地可以形成岩性油藏，该认识对中西非其他被动裂谷盆地岩性油藏勘探具有一定的启发作用。特别是通过对砂体横向变化较快的已发现层状构造油藏进行油层精细标定，以及地震属性和储层反演重新落实含油砂体的平面展布，开展岩性及构造岩性圈闭油藏的勘探部署，是中西非被动裂谷盆地高成熟探区实现滚动挖潜与增储上产的一个重要领域和方向。