厄瓜多爾Oriente盆地Mariann油田白堊系Napo組層序地層格架與發(fā)育模式

張 萌，吳少波

(1.西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065； 2.西安石油大學(xué) 陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710065)

Dalrymple[1]將河口定義為下切河谷的向海部分，該系統(tǒng)接收來(lái)自河流以及海洋來(lái)源的沉積物，并包含受潮汐、波浪和河流過(guò)程影響的相。此外，Masselink and Hughes[2]指出，河口作為一個(gè)短暫的海岸系統(tǒng)對(duì)海平面及氣候的變化都十分明顯。關(guān)于河口的分類(lèi)，沉積學(xué)家使用的最常見(jiàn)的分類(lèi)方法是Dalrymple等[1]根據(jù)河口潮汐和波浪這2種主要的流體力學(xué)，將河口分為了潮控河口灣和浪控河口灣。雖然前人對(duì)下切河谷和潮汐環(huán)境做了大量的研究，但是對(duì)潮控河口灣地層學(xué)方面的研究少之又少。本文以厄瓜多爾Oriente盆地Mariann油田白堊系Napo組為例，在借鑒前人研究的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)有的地震、鉆井、測(cè)井等相關(guān)資料，通過(guò)識(shí)別層序邊界來(lái)劃分研究區(qū)的地層，建立了層序地層格架并在此基礎(chǔ)上分析了層序發(fā)育模式。

東方地球物理公司在2007年精細(xì)標(biāo)定了10個(gè)層位的反射界面，對(duì)比解釋了8個(gè)地震反射層位，并在此基礎(chǔ)上完成了區(qū)域地層對(duì)比及單井層位標(biāo)定；中國(guó)石油國(guó)際海外研究中心在2007年也對(duì)本區(qū)塊做過(guò)一次層序劃分，他們認(rèn)為本區(qū)白堊系可以作為1個(gè)完整的二級(jí)層序，進(jìn)一步可劃分為4個(gè)三級(jí)層序；牟漢生等[3]對(duì)厄瓜多爾Oriente盆地南部區(qū)塊Napo組層序地層特征進(jìn)行了研究，認(rèn)為Napo組可劃分為5個(gè)三級(jí)層序和15個(gè)四級(jí)層序[3-5]。2008年，朱筱敏等對(duì)東北部Tarapoa區(qū)塊層序地層進(jìn)行研究時(shí)，將研究區(qū)白堊系劃分為1個(gè)二級(jí)層序、6個(gè)三級(jí)層序、16個(gè)體系域和33個(gè)準(zhǔn)層序組。目前，Mariann油田已經(jīng)進(jìn)入高含水開(kāi)發(fā)階段，但該油田生產(chǎn)層位眾多，仍有較大措施調(diào)整和加密井空間。該油田的剩余油精細(xì)挖潛對(duì)整個(gè)Oriente盆地穩(wěn)油控水有著重要的現(xiàn)實(shí)意義，而儲(chǔ)層精細(xì)表征則是這些工作的基礎(chǔ)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

Oriente盆地是厄瓜多爾安第斯山脈前緣東側(cè)發(fā)育的弧后前陸盆地。該盆地西部以Cordillera的逆掩斷層前緣為界，東部以Amazon克拉通為界(圖1)。Oriente盆地的白堊紀(jì)沉積旋回包括Hollin、Napo和(部分)Tena地層。Jaillard[6]將Napo組細(xì)分為4個(gè)部分：基底Napo、下部Napo、中部Napo和上部Napo。在Napo組地層的大部分沉積過(guò)程中，盆地不受大型開(kāi)放海洋波浪和涌浪的影響，這一特征支持了西部存在部分地形屏障的說(shuō)法。因此，Oriente盆地很窄主要受河流和潮流的影響且潮流穿過(guò)了淺的厄瓜多爾白堊紀(jì)海域[6-7]。

Napo組和Tena組之間存在區(qū)域侵蝕不整合面，該不整合面代表了Napo組上部的侵蝕，標(biāo)志著從Napo組的淺海沉積到Tena組的上覆大陸沉積的重大變化。沿著盆地西部邊界，Tena地層下方的侵蝕水平達(dá)到了Napo地層的M2石灰?guī)r段，而沿著盆地東部邊界，該不整合面將下面M1砂巖的河流至海岸沉積物與上面Tena地層的紅層分開(kāi)[9]。晚白堊紀(jì)期間，厚層構(gòu)造產(chǎn)生了前白堊紀(jì)伸展的反轉(zhuǎn)，主要是向北走向的斷層系統(tǒng)[9-10]。逆沖作用形成的白堊紀(jì)沉積序列導(dǎo)致了N-S拉長(zhǎng)褶皺的形成，形成了盆地的主要構(gòu)造圈閉。該晚白堊紀(jì)變形事件可能和Caribbean高原與安第斯山脈北部大陸邊緣的碎片碰撞有關(guān)[7-10]。

圖1 Oriente盆地位置Fig.1 Location of Oriente Basin

2 層序地層劃分方案

根據(jù)前人的研究成果，結(jié)合三維地震資料、測(cè)井資料以及巖心資料，通過(guò)識(shí)別地震反射終止關(guān)系、沉積旋回轉(zhuǎn)換面和地層疊加樣式，以O(shè)riente盆地Mariann油田白堊系Napo組5口單井層序分析為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)12條聯(lián)井剖面70口井的地層對(duì)比分析，認(rèn)為研究區(qū)Hollin 組和 Napo 組構(gòu)成了一個(gè)完整的二級(jí)層序，又可進(jìn)一步劃分為6個(gè)三級(jí)層序13個(gè)四級(jí)層序：層序1(KSQ1)大致對(duì)應(yīng)Hollin組，相當(dāng)于巖石地層單元的Lower_Hollin組至C_LS；Napo組可以分為5個(gè)三級(jí)層序，其中層序2(KSQ2) 相當(dāng)于巖石地層單元的Lower_T_SS至B_LS，層序3(KSQ3) 相當(dāng)于巖石地層單元的Lower_U_SS至A_LS，層序4(KSQ4) 相當(dāng)于巖石地層單元的M2_LS至M1_LS中上部，層序5(KSQ5) 相當(dāng)于巖石地層單元的M1_LS中上部至Upper_Napo_SH，層序6(KSQ6) 相當(dāng)于巖石地層單元的M1_SS至 M1_Zone(圖2)。

圖2 研究區(qū)巖石地層與層序地層對(duì)比Fig.2 Comparison of rock formations and sequence formations in the study area

3 關(guān)鍵層序界面識(shí)別

3.1 二級(jí)層序界面的識(shí)別

Mariann油田位于Oriente盆地的斜坡帶上，距離盆地邊緣較遠(yuǎn)，地震反射特征為強(qiáng)反射、高連續(xù)，構(gòu)造幅度平緩，現(xiàn)有的地震資料(包括2D、3D地震資料)覆蓋范圍占整個(gè)盆地面積的比例很小。研究區(qū)二級(jí)層序的底界面為一個(gè)區(qū)域性的不整合面，在地震剖面上明顯地顯示為Hollin組與Chapiza組之間的角度不整合。二級(jí)層序的頂界面，即M1與Basal Tena之間的不整合較底界面不明顯(圖3)。

3.2 三級(jí)層序界面識(shí)別

該區(qū)三級(jí)層序的界面很難根據(jù)地震資料加以識(shí)別，只能借助于鉆井和測(cè)井及其他資料來(lái)分析識(shí)別。根據(jù)研究區(qū)的資料特點(diǎn)，選用自然伽馬曲線(xiàn)作為層序劃分和對(duì)比的基本資料，同時(shí)參考電阻率曲線(xiàn)。連續(xù)沉積形成的整合邊界是研究區(qū)Napo組層序邊界的主要類(lèi)型，因此研究中主要利用層序界面上下測(cè)井曲線(xiàn)的組合樣式發(fā)生明顯變化來(lái)識(shí)別層序界面。測(cè)井曲線(xiàn)可以反映層序突變界面、呈現(xiàn)不同曲線(xiàn)段的形態(tài)、背景值的總體突變，根據(jù)地震剖面和電測(cè)曲線(xiàn)組合可以把Napo組進(jìn)一步劃分為5個(gè)三級(jí)層序(圖2)，由圖4可以看出，這5個(gè)三級(jí)層序的邊界在地震剖面上所對(duì)應(yīng)的同相軸振幅比較強(qiáng)，連續(xù)性比較好。

圖3 過(guò)ISABEL_01—MARIANN_16井地震剖面 上層序界面反射特征Fig.3 Reflection features of the layered sequence interface on the seismic profile of the ISABEL_01-MARIANN_16 well

該區(qū)白堊系內(nèi)三級(jí)層序邊界主要有3種類(lèi)型：①大套灰色浪控—潮控河口灣砂巖與深色泥巖—灰?guī)r不整合接觸，如KSQ3的底界面；②大套灰色—灰綠色潮下砂坪砂巖與灰色內(nèi)陸棚灰?guī)r不整合接觸，如KSQ4的底界面；③下切河谷砂巖與灰色—深灰色陸棚泥巖不整合接觸，如KSQ6的底界面。

3.3 四級(jí)層序界面識(shí)別

四級(jí)層序邊界對(duì)應(yīng)于體系域邊界。低位體系域以三級(jí)層序底界面為底界面，頂界面為初次海泛面，表現(xiàn)為加積或進(jìn)積特征；海侵體系域以最大海泛面和首次海泛面為頂?shù)捉缑妫憩F(xiàn)為退積特征；高位體系域則以GR曲線(xiàn)極大值處的穩(wěn)定頁(yè)巖為底界(即最大海泛面)，頂界面為三級(jí)層序的頂界面，通常表現(xiàn)為進(jìn)積[11]。

在Oriente盆地Mariann油田白堊系KSQ2、KSQ3各三級(jí)層序中，潮控河口灣砂泥巖一般位于低位體系域，潮控內(nèi)陸棚相泥巖、灰?guī)r一般發(fā)育在海侵體系域，通常為粒度向上變細(xì)的退積序列；內(nèi)陸棚相清水環(huán)境灰?guī)r主要形成于高位體系域。其低位域、海侵域和高位域通常分別表現(xiàn)為加積、退積和進(jìn)積的疊加方式。

圖4 井—震結(jié)合精細(xì)標(biāo)定6個(gè)層序界面Fig.4 Well-seismic combined with fine calibration of 6 layer sequence interface

4 層序地層發(fā)育模式

4.1 二級(jí)層序發(fā)育模式

分析寒武紀(jì)后全球海平面的變化可以發(fā)現(xiàn)：整個(gè)寒武系和奧陶紀(jì)早期，全球海平面都處于快速上升期；從奧陶紀(jì)早期到二疊紀(jì)中期，全球海平面一直下降，期間有幾次海平面的升降波動(dòng)，至侏羅紀(jì)早期，海平面保持相對(duì)平穩(wěn)，隨后海平面突然下降，接著緩慢上升直至白堊紀(jì)早期。白堊紀(jì)作為一個(gè)較為完整的二級(jí)層序，經(jīng)歷了相對(duì)海平面的下降—上升—下降完整的旋回變化，但總體趨勢(shì)是海平面逐步上升的上升半旋回占有明顯優(yōu)勢(shì)[12-14]。

綜合分析白堊紀(jì)全球海平面的升降變化，研究本區(qū)相對(duì)海平面升降可以得知，Oriente盆地Mariann油田的Hollin組沉積早期，相對(duì)海平面緩慢下降至最低并開(kāi)始緩慢上升，由此開(kāi)始了白堊紀(jì)長(zhǎng)時(shí)期的海平面上升過(guò)程；到M1_LS至Lower Tena沉積時(shí)期，海平面上升至最大并開(kāi)始緩慢下降?？傮w上，從Hollin組到Napo組的Upper Napo Shale層沉積時(shí)期，水體逐漸加深，沉積物巖性逐漸變細(xì)。從M1_LS到M1SS、M1 zone沉積時(shí)期，水體退縮，潮道砂巖體廣泛發(fā)育。自下而上，沉積環(huán)境由陸相辮狀河道沉積，向上過(guò)渡到海陸過(guò)渡環(huán)境的潮控河口灣和潮控陸棚沉積，再向上就變?yōu)榱送耆暮Ｏ嚓懪锍练e，在垂向上，從Hollin組到Napo組的M1層段整體上是由西向東海進(jìn)的過(guò)程。從沉積厚度及經(jīng)歷地質(zhì)歷史時(shí)間來(lái)看，海平面上升半旋回沉積厚度大，在該區(qū)白堊統(tǒng)中占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，與海平面升降曲線(xiàn)特征基本吻合(圖5)。

4.2 三級(jí)、四級(jí)層序發(fā)育模式

雖然整個(gè)白堊系經(jīng)歷了長(zhǎng)期的海平面上升過(guò)程，但在上升過(guò)程中仍然存在若干次一級(jí)的海平面升降波動(dòng)，由此產(chǎn)生了本區(qū)三級(jí)層序地層的旋回變化。

圖5 Oriente盆地Mariann油田白堊紀(jì) 沉積及層序地層序列Fig.5 Cretaceous sedimentation and sequence of the Mariann oil field，Oriente Basin

在白堊系典型海侵特征的二級(jí)旋回內(nèi)部識(shí)別出來(lái)的三級(jí)旋回(層序)仍然具有海進(jìn)—海退的完整旋回(圖6)，自下而上其內(nèi)部體系域的組成形式豐富，在研究區(qū)T、U、M1段主要發(fā)育潮控河口灣—潮控內(nèi)陸棚沉積模式，在低水位時(shí)期主要發(fā)育潮控河口灣沉積，水深較淺，海水溫暖純凈；海侵時(shí)期水位繼續(xù)上升，形成潮控內(nèi)陸棚沉積環(huán)境。

圖6 白堊系內(nèi)部三級(jí)層序基本發(fā)育模式Fig.6 Basic development model of third-order sequence in Cretaceous system

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)Oriente盆地Mariann油田白堊系Napo組層序劃分對(duì)比、沉積背景、沉積特征、沉積演化等進(jìn)行了研究，取得如下成果及認(rèn)識(shí)。

(1)通過(guò)單井劃分、井—震結(jié)合的研究方法，將Oriente盆地Mariann油田白堊系Napo組劃分6個(gè)三級(jí)層序和13個(gè)四級(jí)層序，完成2、3、4級(jí)層序界面的厘定和69口井層序地層劃分對(duì)比，建立了研究區(qū)白堊系精細(xì)的等時(shí)性層序地層格架。

(2)研究區(qū)白堊系Napo組各層序邊界都具有明顯的識(shí)別特征，二級(jí)層序邊界在地震剖面上可清晰地識(shí)別出角度不整合；三界層序界面很難用地震資料加以識(shí)別，層序的突變界面可以通過(guò)測(cè)井資料反應(yīng)；低位體系域、海侵體系域和高位體系域依次表現(xiàn)出加積、退積和進(jìn)積的特征。

(3)研究區(qū)白堊系Napo組的二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)層序發(fā)育受到全球海平面升降的影響，自下而上，沉積環(huán)境由海陸過(guò)渡環(huán)境的潮控河口灣和潮控陸棚沉積變?yōu)榱送耆暮Ｏ嚓懪锍练e。