尼日尔三角洲盆地位于西非几内亚湾东北部，为典型的三角洲型被动大陆边缘盆地^[1]。盆地面积为20.5×10⁴km²，最大沉积厚度在盆地中心，达12000m。盆地油气资源丰富，累计发现可采储量1105×10⁸bbl油当量。深水区（水深大于500m）油气勘探始于1995年，已钻探井和评价井共计228口，最大油田Zafiro油田石油可采储量为15×10⁸bbl，中国海洋石油国际有限公司参股的Akpo油田凝析油可采储量约为6×10⁸bbl。深水区累计发现可采储量为206×10⁸bbl油当量，仅占总可采储量的19%，但其面积占盆地面积的60%，仍具有较大勘探潜力。

随着油气勘探的深入，尼日尔三角洲盆地研究从陆上和浅水转向深水和超深水^[2]，目前深水区研究集中在构造特征^[3-5]、沉积储层^[6-9]和烃源岩方面^[10-14]，油气成藏方面的研究较少^[15-17]。由于尼日尔三角洲盆地深水区烃源岩无井钻遇，有效烃源岩层未落实，难以通过盆地演化模拟分析油气运聚成藏机理。国内学者对此开展了初步的探索，2008年邓荣敬等通过描述深水区油气成藏要素，认为切入有效烃源岩的深大断层是油气运移的主要通道，晚期成藏是深水区油气成藏的主要特征^[17]；2018年马金苹等进一步提出逆冲断裂、泥拱和正断层共同控制油气成藏^[16]，在褶皱过渡带建立了5种油气成藏模式。这种根据构造要素建立成藏模式、缺少油气运聚过程的分析，难以指导该区下一步的油气勘探。运用综合地质分析法，开展典型油气藏解剖和失利井分析，明确尼日尔三角洲盆地深水区油气成藏模式。

尼日尔三角洲盆地北依阿南布拉盆地，西部毗邻贝宁盆地，东部以喀麦隆古近纪—新近纪火山带为界与杜阿拉盆地相邻（图 1）。尼日尔三角洲盆地是世界上最大的海退型三角洲盆地之一，始新世以来三角洲砂岩呈向上变粗的海退层序，下伏的白垩系陆架边缘海相沉积以泥岩为主^[18]（图 2），为典型的泥底辟盆地。前人将新生代三角洲沉积地层划分为3个穿时的地层单元^[17]：底部前三角洲阿卡塔组以泥岩沉积为主；中部三角洲前缘阿哥巴达组为砂岩与泥岩互层；顶部三角洲平原贝宁组以砂岩沉积为主（图 2）。这种简单的岩性地层划分不利于开展构造演化和沉积充填研究，需要根据年代地层进行细化。

图 1

图 1 尼日尔三角洲盆地位置及深水区构造单元划分图 Fig. 1 Location map and deep water area structural unit division of the Niger Delta Basin

图 2

图 2 尼日尔三角洲盆地综合柱状图（据文献[18]修改） Fig. 2 Comprehensive stratigraphic column of the Niger Delta Basin (modified after reference [18])

尼日尔三角洲盆地位于板块边界白垩纪三叉裂谷接合点，3支裂谷分别是西支赤道剪切带、南支西非海岸裂谷带和东北支贝努埃海槽^[1]。130Ma非洲板块与南美洲板块之间开始破裂，南大西洋从南往北持续扩张。贝宁盆地深水区钻井揭示阿普特阶为河流相与湖相砂泥岩沉积，显示几内亚湾处于裂陷期。根据重力、磁法资料分析，尼日尔三角洲海域基底为洋壳，陆上为洋陆过渡壳，推测裂陷期可能无沉积地层。尼日尔三角洲盆地边缘钻井揭示阿尔布阶为局限海泥岩沉积，盆地于阿尔布期开始接受沉积，根据三角洲发育情况，构造演化阶段可划分为漂移早期和漂移晚期。

晚白垩世赛诺曼期至康尼亚克期，构造活动弱，东北部贝努埃海槽处于浅海沉积环境，是连接中西非裂谷系和大西洋的通道；尼日尔三角洲盆地洋壳开始出现，处于浅海沉积环境。根据地震剖面解释，赛诺曼阶至康尼亚克阶仅在Charcot走滑断裂带以西发育。三冬期，南大西洋打开的旋转极突然发生改变^[19-22]，贝努埃海槽由于褶皱作用开始隆起，至白垩纪末期，海水完全退出贝努埃海槽。三冬期至马斯特里赫特期，古三角洲沉积分布于阿南布拉盆地，尼日尔三角洲盆地处于浅海—半深海沉积环境。古新世为大型的海进期，尼日尔三角洲盆地仍处于深海—半深海沉积环境。

始新世发生区域性海退，现今尼日尔三角洲开始形成，之后三角洲不断地向西南方向进积，始新世沉积中心位于阿巴卡利基隆起西侧和阿南布拉盆地的南部（图 1）。晚始新世至中渐新世尼日尔三角洲的沉降速率与前积速度较小^[9]，深水区地层为深海粉砂岩和泥岩互层。晚渐新世至中中新世，沉降速率和前积速度不断增加，尼日尔三角洲西部在该时期形成大型海底峡谷，深水区整体以海底扇末端朵叶砂体沉积为主。中—晚中新世，隆升的内陆提供大量沉积物堆积在中部和北部的沼泽，三角洲前缘增长速度达到峰值，引发强烈的重力滑脱作用，深水区以海底扇水道复合体沉积为主。上新世，剧烈的重力滑脱作用持续进行，生长正断层和泥底辟活动加剧，沉积物堆积在浅水陆架区和上陆坡区，深水区仍以海底扇水道复合体沉积为主。重力滑脱作用可能与同期的喀麦隆火山带活动有关。

受新近纪和第四纪重力滑脱作用控制，尼日尔三角洲海域划分为伸展构造区、泥底辟构造区和挤压构造区（图 3），挤压构造区可进一步划分为内冲断带、褶皱过渡带和外冲断带（图 1）。尼日尔三角洲盆地深水区包括底辟构造区和挤压构造区。

图 3

图 3 尼日尔三角洲海域地质剖面示意图（剖面位置见图 1） Fig. 3 Geological schematic profile of sea area in the Niger Delta Basin (See Fig. 1 for profile location)

前人通过对尼日尔三角洲盆地深水区原油进行地球化学分析，认为原油具有较高的海洋有机质输入和弱氧化—弱还原沉积环境特征，可能来源于上白垩统—古新统海相烃源岩^[10]。

贝宁盆地与尼日尔三角洲盆地交界处Epiya-1井钻遇上白垩统—古新统海相烃源岩，属Ⅱ/Ⅲ型干酪根^[14]，井深1960~2480m处泥岩总有机碳含量（TOC）为2.1%~4.0%，氢指数为250~400mg/g。深水区该套烃源岩在地震剖面上呈弱反射或杂乱反射，与上覆砂泥岩互层的渐新统及上覆地层具有显著差异（图 4），平均厚度达2000m。通过对烃源岩生排烃模拟，显示烃源岩生油门限约为3100m，生气门限约为5000m，于晚中新世进入生排烃高峰。

图 4

图 4 尼日尔三角洲盆地深水区泥底辟构造地震剖面图（剖面位置见图 1） Fig. 4 Seismic profile of mud diapir structures in deep water area, Niger Delta Basin (See Fig. 1 for profile location)

盆地深水区以海底扇沉积为主^[8]，砂岩储层主要集中在中新统，根据沉积特征可划分为上储层段和下储层段。下储层段包括中—下中新统，以中扇和外扇的朵叶沉积为主，砂地比为30%~50%，砂体连片分布（图 5），厚度为39~110m，孔隙度为25%~35%，渗透率为600~1200mD；上储层段为上中新统，以内扇水道复合体沉积为主，砂地比为4%~20%，呈条带状展布，厚度为20~82m，孔隙度为18%~ 28%，渗透率为100~1050mD。上、下储层段的岩性相似，以无色透明的块状细—中砂岩和中—粗砂岩为主。

图 5

图 5 尼日尔三角洲盆地深水区储层段典型地震剖面图（剖面位置见图 1） Fig. 5 Typical seismic profile of the reservoir section in deep water area, Niger Delta Basin(See Fig. 1 for profile location) 蓝色测井曲线为自然伽马，红色测井曲线为电阻率

灰色半深海泥岩作为层间盖层，连续性好、厚度大。下储层段内部盖层厚度为43~108m，上储层段盖层厚度为78~140m。在断层静止期，这些厚层泥岩可以对下部储层内的油气起到直接封盖作用。

在托尔通期晚期（约9Ma前）发生强烈挤压逆冲之后，褶皱过渡带逆冲断层活动减弱，约7.2Ma前不再活动，之后在挤压作用下，尼日尔三角洲深水区深层上白垩统—古新统处于超压环境^[23]，超压泥岩发生由向斜向背斜的流动，泥底辟一直活动至今^[3]。深层滑脱断层控制的泥底辟背斜未见逆冲断层，与此同时，在挤压应力下难以形成沟通油源的大型正断层（图 4）。结合美国得克萨斯州墨西哥湾沿岸^[24]和中国琼东南盆地的相关研究^[25]，推测泥底辟过程中形成的裂缝是油气运移通道。在逆冲断层不发育的情况下超压引起的地层天然水力破裂，沿裂缝实现流体的垂向穿层运移。

深水挤压构造区发育大型逆冲断层（图 6），呈北西西—南东东向延伸，倾向为北北东向。逆冲断层断开上白垩统—中新统，断面上陡下缓，断层上部（中新统）的倾角为25°~42°，往深层倾角逐渐减小，最终滑脱在下伏上白垩统海相烃源岩内，垂直断距为400~1000m ^[3]。托尔通期晚期发生强烈挤压逆冲活动时间与生排烃高峰一致，并且逆冲断层连通上白垩统—古新统烃源岩与中新统储层，推测逆冲断层也是油气运移垂向通道。

图 6

图 6 尼日尔三角洲盆地深水区逆冲断裂构造地震剖面图（剖面位置见图 1） Fig. 6 Seismic profile of the thrust-fault in deep water area, Niger Delta Basin (See Fig. 1 for profile location)

泥底辟构造油气藏与逆冲断裂构造油气藏流体密度存在差异，前者主要充注天然气、凝析油和轻质油，后者以中等密度原油为主（表 1）。泥底辟构造形成时间晚，油气垂向运移时间对应于烃源岩生湿气阶段。假设逆冲断裂构造油气由晚期裂缝垂向运移，必然充注大量天然气和凝析油，但目前的油气发现表明这种假设不成立。由此可见，逆冲断层是逆冲断裂构造油气垂向运移的主要通道，裂缝是泥底辟构造油气垂向运移的主要通道。

表 1

表 1 尼日尔三角洲盆地深水区大中型油气田储量与原油密度表（据文献[18]） Table 1 Reserves and oil density of large-medium oil and gas fields in deep water area of the Niger Delta Basin(according to reference [18]) 油气田 构造类型 探明可采储量 原油密度/（g·cm-3） 石油/106bbl 凝析油/106bbl 天然气/106bbl油当量 Bosi 泥底辟 820 70 1405 0.904 Zafiro 逆冲断裂 1500 0 134 0.806 Agbami 泥底辟 1450 0 183 0.782 Nnwa—Doro 泥底辟 175 150 743 0.788 Akpo 泥底辟 0 595 305 0.802 Bolia—Chota 逆冲断裂 240 14 214 0.850 Egina 逆冲断裂 550 0 133 0.893 Zabazaba 逆冲断裂 330 0 94 0.850 Bobo 逆冲断裂 175 9 105 0.876 Nsiko 泥底辟 200 0 20 0.802 Preowei 逆冲断裂 174 0 23 0.850

表 1 尼日尔三角洲盆地深水区大中型油气田储量与原油密度表（据文献[18]） Table 1 Reserves and oil density of large-medium oil and gas fields in deep water area of the Niger Delta Basin(according to reference [18])

尼日尔三角洲盆地深水区已发现的油气储量中，上储层段占86%，且油气藏均位于构造圈闭内。下储层段朵叶砂岩连片分布难以形成构造—岩性圈闭，而上储层段条带状展布的水道砂岩可形成构造—岩性圈闭，但目前所有的构造翼部构造—岩性圈闭均为干井。

泥底辟构造油气沿裂缝垂向运移至下储层段，下储层段砂岩储层物性好，油气快速侧向运移至构造顶部圈闭内，圈闭内大量调节正断层多期次活动^[26]，油气继续向上运移在上储层段聚集成藏（图 7），例如Akpo油田和Bosi油田。逆冲断裂构造油气沿逆冲断层垂向运移，主要在储层孔渗性最好的部位侧向运移（图 8）。上储层段和下储层段储层物性极好，输导能力大于活动期的逆冲断层，油气应沿下储层段朵叶砂体侧向运移，并非继续沿逆冲断层向上运移。逆冲断层活动期断层是油气有效的运移通道，静止期断层闭合，假设9—7Ma油气沿上储层段侧向运移进入构造顶部，油气藏埋深仅为200~400m，显然在之后的7Ma里原油会经历强烈的生物降解，但逆冲断裂构造内的E油田和P油田原油生物降解程度低^[10]，推测油气在相对较深的下储层段聚集，有利于保存。

图 7

图 7 尼日尔三角洲盆地泥底辟相关的“树形”近源油气成藏模式图 Fig. 7 Mud-diapir-related "tree-shaped" near-source hydrocarbon accumulation model of the Niger Delta Basin

图 8

图 8 尼日尔三角洲盆地逆冲断层相关的“树形”近源油气成藏模式图 Fig. 8 Thrust-fault-related "tree-shaped" near-source hydrocarbon accumulation model of the Niger Delta Basin

综上所述，尼日尔三角洲盆地深水区具有“树形”近源油气成藏模式（图 7、图 8）。油气首先沿逆冲断层和裂缝垂向运移至下储层段，经下储层段砂体侧向运移至构造顶部，最后沿背斜顶部伴生的调节正断层继续垂向运移，在上储层段聚集成藏。深水区构造调节正断层非常发育，顶部和翼部的调节正断层倾角相近、两侧岩性相同，但顶部断层的间隔小、断裂密度大^[5]，其断距普遍大于翼部断层。根据吕延防等断层涂抹层物理模拟，泥质涂抹层的厚度随断距减小而增大^[27]，翼部断层涂抹层厚度大，其封堵性优于构造顶部，但上储层段翼部构造—岩性圈闭均未成藏，表明油气经下储层段砂体侧向运移至构造顶部。

尼日尔三角洲盆地深水区从晚白垩世至今处于深海—半深海沉积环境，海相烃源岩和深水沉积砂岩横向分布稳定，储层段层间泥岩厚度大，保存条件好。“树形”近源油气成藏模式表明汇烃面积是尼日尔三角洲盆地深水区油气富集的主控因素，汇烃面积可近似表达为成熟烃源岩面积内油气侧向运移距离与构造带径向宽度的乘积^[28]，泥底辟构造和逆冲断裂构造油气侧向运移在构造内部，可通过绘制古新统顶界面圈定油气田的构造面积，即汇烃面积（图 4、图 6），进而与油气可采储量交会，显示两者具有线性相关关系。深水区油气田最小经济规模为2400×10⁴m³油当量（150×10⁶bbl）^[29]，对应的汇烃面积为191km²（图 9）。若古新统顶界面构造面积小于191km2，应放弃该目标，可极大提高区块优选的效率。

图 9

图 9 油气田汇烃面积与可采储量交会图 Fig. 9 Cross-plot of the fetch area and recoverable reserves of fields

尼日尔三角洲盆地深水区从北往南包括泥底辟构造区、内冲断带、褶皱过渡带和外冲断带。泥底辟构造区由于泥底辟活动剧烈，发育大量的背斜圈闭和断背斜圈闭，同时泥火山和气烟囱造成地震成像差，剩余待钻目标多，考虑到水深相对较小，是深水区最有利的勘探区带；褶皱过渡带勘探潜力次之，虽然该区构造活动较弱，发育大面积的完整背斜，可形成大型油气田，但由于其地震资料品质好，经过25年勘探，具有商业潜力的构造均已被钻探，下一步寻找有利目标的难度较大；内冲断带、外冲断带的勘探潜力有限，尤其是逆冲断层呈多米诺式高密度发育，形成的逆冲背斜所对应的汇烃面积小，已发现的油气藏均无商业规模，外冲断带上白垩统—古新统烃源岩埋藏浅，可能处于未成熟—早成熟阶段，可能是该区带钻探失利的另一原因（图 3）。

通过构造演化与沉积充填分析，尼日尔三角洲自始新世不断地向海进积，于中新世三角洲前缘增长速度达到峰值，引发强烈的重力滑脱作用，深水区形成逆冲断裂构造，之后深水区受到持续的挤压作用，泥底辟形成并不断隆升，上白垩统—古新统处于超压环境。

从石油地质条件、典型油气田和失利井分析，尼日尔三角洲盆地深水区具有“树形”近源油气成藏模式。研究区成藏条件优越，汇烃面积是尼日尔三角洲盆地深水区油气富集的主控因素。因而具有大规模汇烃面积的背斜，将是今后寻找尼日尔三角洲盆地深水区商业油气田的方向。推测深水区泥底辟构造区最具勘探潜力，褶皱过渡带次之，内冲断带、外冲断带勘探潜力有限。

尼日尔三角洲深水区钻探成本高，目前无井钻至有效烃源岩以及沟通油源的逆冲断层，因此无法进行流体取样和开展有机地球化学分析，从而无法直接落实深水区油气成藏期和运移路径。受到资料的限制，文中对泥底辟构造区的论述不足，待下一步继续开展相关研究。