下剛果盆地白堊系碳酸鹽巖儲層沉積模式與儲層預測

徐微，呂明

（中海油研究總院）

下剛果盆地白堊系碳酸鹽巖儲層沉積模式與儲層預測

徐微，呂明

（中海油研究總院）

下剛果盆地下白堊統(tǒng)碳酸鹽巖沉積區(qū)位于海底地形受鹽層影響較大的地區(qū)，呈現(xiàn)出多級坡折的特征，對該區(qū)下森賈組（Lower Sendji Fm.）沉積儲層的預測難度增大。運用層序地層學理論和混合能環(huán)境的沉積模式，剖析了鄰區(qū)M油田下森賈組儲層類型和成因演化特征，提出兩級坡折的古地貌是因鹽運動和碳酸鹽選擇性生長而形成。通過此地貌對海平面的獨特響應，建立了研究區(qū)下森賈組低水位和高水位體系域兩種不同的沉積模式。借助OpendTect軟件的層序結構解析技術，進行研究區(qū)下森賈組沉積旋回韻律體的自動追蹤。預測下剛果盆地研究區(qū)的碳酸鹽巖儲層在下部的低水位域和海進體系域可能更發(fā)育，鉆探結果證實下森賈組碳酸鹽巖儲層確實發(fā)育于下部的低水位域和海進體系域。關鍵詞下剛果盆地；下白堊統(tǒng)；碳酸鹽巖儲層；沉積模式；儲層預測

1概況

下剛果盆地為西非被動大陸邊緣含鹽盆地，是當今國際上最受關注的油氣勘探熱點地區(qū)之一［1］。據(jù)盆地中的已有鉆井揭示，白堊系阿爾布階下森賈組（Lower Sendji Fm.）碳酸鹽巖儲層是盆地的主要勘探層系［2］，因而該地區(qū)的沉積儲層研究是油氣藏勘探潛力研究的重點。白堊系沉積厚度為200～2000m，平均厚1250m。由于研究區(qū)受鹽構造影響較大，沉積的儲層可能呈多坡折沉積特征，且區(qū)塊內的鉆井均未鉆到白堊系，因而對此儲層的預測難度較大。

前人對下剛果盆地白堊系下森賈組碳酸鹽巖沉積儲層方面已開展過一些研究。鄭榮才①、于水等［3］認為，下剛果盆地的白堊系阿爾布階碳酸鹽巖地層可分為5個Ⅲ級層序，沉積水體呈隨層序向上加深的趨勢，地形自下而上逐漸由無坡折的斜坡演化為沉積坡折；沉積巖性也由淺水灰?guī)r演化為三角洲—半深海的砂泥巖。在程濤等［4］建立的淺海碳酸鹽巖緩坡臺地沉積模式中，將下剛果盆地自陸向海劃分為混積濱岸、后緩坡、淺水緩坡和深水緩坡四種亞相。而Fort等［5］對下剛果盆地鹽構造的同沉積變形作用模擬實驗顯示，鹽運動的起動坡度為3°。這種坡度應該屬于斜坡地帶。

圖1　　下剛果盆地研究區(qū)地理位置及鉆井分布概圖

根據(jù)分析，下剛果盆地白堊系下森賈組碳酸鹽巖的沉積應是有坡折的鑲邊臺地，而研究區(qū)X井區(qū)處于臺地的斜坡地帶。在后期井位目標的研究工作中，發(fā)現(xiàn)前期的評價成果已經(jīng)無法滿足儲層精細預測，沉積模式與儲層預測的工作尚有待進一步細化。

本文以鄰區(qū)M油田（圖1）已鉆遇白堊系的M-1井、M-2井以及這兩井所在的三維地震區(qū)塊為精細解剖對象，對鄭榮才、于水等研究的5個Ⅲ級層序之一的SQ3層開展更為精細的沉積模式和儲層預測的研究工作，旨在豐富下剛果盆地鹽上的下森賈組碳酸鹽巖的沉積模式，為研究區(qū)油氣勘探提供參考。

2　沉積演化

早白堊世阿普特期，下剛果盆地處于被動大陸邊緣盆地坳陷早期，在準平原化的破裂不整合面之上的大范圍熱沉降，造成海水侵入而形成寬而淺的地表海；之后，在半干旱的氣候下，海水蒸發(fā)沉積了較厚的鹽巖層；至早白堊世阿爾布期（為上森賈組和下森賈組沉積期），隨著氣候變潮濕，開始發(fā)育碳酸鹽巖［6］。研究區(qū)下白堊統(tǒng)碳酸鹽巖就屬于受大地構造和鹽巖影響較大的地層，鹽巖的活動，產(chǎn)生了多個小型的坡折，坡折帶的存在會造成對海平面變化更獨特的沉積響應：當濱線徘徊在坡折帶附近時（即低水位域發(fā)育期），沿坡折帶發(fā)育的高能石灰?guī)r區(qū)會加速發(fā)育，形成障壁島，使坡折之上向陸方向的緩坡區(qū)成為低能泥灰?guī)r發(fā)育區(qū)（如潮坪、潟湖等），潮汐作用相對加強［7］；當海平面加速上升，使濱線越過坡折帶后（即海進域—高水位域發(fā)育期），原來的障壁島被部分淹沒，濱線快速遷移到緩坡的近陸端，使緩坡上出現(xiàn)較多的高能區(qū)灰?guī)r發(fā)育區(qū)，如各類灘、壩等，波浪作用相對加強。因此，在具有坡折的環(huán)境中，有些部位低水位期儲層發(fā)育，有些部位則高水位期儲層發(fā)育，所以有必要先建立對應的沉積模式來進行沉積和儲層預測。

前人對M油田下森賈組所作的Ⅴ級層序下平面沉積相的研究②陶維祥.剛果（布）Haute Mer A區(qū)塊油氣勘探潛力評價及目標優(yōu)選［R］.中海石油（中國）有限公司北京研究中心，2009.顯示，潟湖發(fā)育分別出現(xiàn)在淺灘的東部、西部和北部，而在一般障壁—潟湖體系中，潟湖應出現(xiàn)在淺灘的內側（向陸的方向）。研究區(qū)潟湖位置的反常變化也有可能是多級坡折體系響應高頻海平面變化的結果。對于以盆地邊緣緩坡為背景的河流—三角洲—濱海相為主的海岸體系來說，水動力狀態(tài)復雜，是典型的受潮汐和波浪影響的混合能海岸沉積環(huán)境。相鄰沉積相界線的變化，不僅有平行岸線方向的，也有垂直于岸線方向的，這反映了混合能環(huán)境下沉積作用從浪控到潮控的轉變。

對鄰區(qū)M油田鉆井資料中儲層巖性的統(tǒng)計分析表明，下白堊統(tǒng)下森賈組儲層的巖性主要有四類，即顆?；?guī)r（鮞?；?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、核形石灰?guī)r、球粒灰?guī)r等）、砂巖、砂質灰?guī)r和白云巖。以M油田的M-1井為例，主力儲層是高能環(huán)境下形成的鮞?；?guī)r，它在上部的高水位體系域（為臺緣灘相）更為發(fā)育，因而儲層厚度大，物性好，油層段多；而在下部的低水位體系域（臺內灘相）則鮞?；?guī)r較少，厚度相對變薄，且砂質成分增多（圖2）。

圖2　　下剛果盆地M油田M-1井白堊系下森賈組綜合柱狀圖

據(jù)M油田東部更近岸的M-3井中出現(xiàn)砂巖與碳酸鹽巖互層或混積巖的現(xiàn)象可以判斷，此工區(qū)確實受到陸源碎屑的影響，在M-1井4 140～4 283 m 的GR曲線（圖2）上也反映了巖性有規(guī)律地出現(xiàn)向上變細或向上變粗的旋回，陸源碎屑應屬近源三角洲沉積。這些三角洲的影響范圍也與體系域有關，一般在低水位域時期范圍更大一些。在我國青海湖現(xiàn)代沉積考察中也揭示了類似的三角洲與碳酸鹽巖互層的混積巖沉積③。在三角洲平原的分流河道微相中，疏松砂與致密碳酸鹽膠結砂呈互層的出現(xiàn)，被解釋為洪水期以陸源碎屑沉積為主，枯水期則因陸源碎屑供給不足，沉積物受原地碳酸鹽膠結。

本研究以M油田三維地震區(qū)（圖1）的數(shù)據(jù)為基礎，所提取的Ⅴ級層序地震屬性圖揭示，地震區(qū)內的沉積相帶除具有NW向的線性展布特征外，還有些是呈NE向線性展布的（見圖3a和3b的紅色圓圈中）。這種NE向的線性展布應與東部的砂質三角洲的影響有關，在M-1井和M-2井的鉆井資料中也揭示了低水位域時期砂質成分明顯增多。

圖3　　下剛果盆地M油田區(qū)下森賈組7小層和6小層能量地震屬性平面圖

3　沉積模式

綜合考慮以上這些因素，本研究分別建立了對應該區(qū)低水位體系域（LST）和高水位體系域（HST）的沉積模式（圖4）。低水位體系域時期以障壁島、潮汐通道、潮坪、潟湖、三角洲體系為主（圖4a），高水位體系域時期以鑲邊陸架斷續(xù)出露的障壁灘、后面的局限海潟湖，潮—浪濱海為主（圖4b）。

這種沉積模式的意義在于更有助于沉積儲層的預測。以X井的預測為例。據(jù)橫截于研究區(qū)的區(qū)域地震剖面（圖5）顯示，M-1井區(qū)和X井區(qū)都處在鹽底辟造成的隆起上，因而研究區(qū)有可能形成多級的坡折體系。如前所述，M油田（M-1井區(qū)）的主力儲層是高能環(huán)境下形成的鮞?；?guī)r，它在上部的高水位體系域中更為發(fā)育，厚度大，物性好；而在下部的低水位域中則厚度變薄，陸源碎屑供給增多。顯然，X井區(qū)的坡折當時確實存在，并等于或較低于M-1井區(qū)的海拔，這使其能在低水位域時成為M油田之外的障壁島。

從上述的沉積模式可以推斷，X井的鮞?；?guī)r或高能灰?guī)r儲層應在低水位體系域和海進體系域更發(fā)育，且儲層有向下變好的趨勢，但前提是要有較大幅度的海平面下降，否則就有可能不發(fā)育鮞?；?guī)r③。

4　井間沉積演化模擬

層序地層學代表了地質學領域的一場革命，它是一種劃分、對比和分析沉積巖性的新方法。OpendTect軟件是在強化細微地震信息的基礎上，利用層序地層學原理，通過分析不同沉積體地震信息三維空間分布特征，來進行沉積韻律體的識別和小

圖4　　下剛果盆地研究區(qū)下白堊統(tǒng)下森賈組碳酸鹽巖多級坡折的沉積模式

圖5　　下剛果盆地X井區(qū)與M-1井區(qū)地震剖面圖

③ 王琪.青海湖現(xiàn)代沉積考察［R］.中國科學院地質與地球物理研究所蘭州油氣資源研究中心，2013.層的自動追蹤與對比，最終是將沉積旋回韻律體對比追蹤時深域的結果轉換到Wheeler域。該軟件的層序地層學解釋系統(tǒng)（簡稱SSIS）模塊通過對沉積旋回韻律體的自動追蹤、Wheeler域自動轉換以及沿任一小層面提取和分析地震屬性這三大技術，實現(xiàn)了無井區(qū)或低勘探程度區(qū)層序地層學研究的工業(yè)化應用④傅群.層序地層分析及巖性地層圈閉識別系統(tǒng)［R］.北京世紀科樂科技有限公司，2014.。

利用OpendTect軟件的SSIS模塊Wheeler域自動變換技術，以M-1井—M-2井間二維地震數(shù)據(jù)為基礎，層序界面在Wheeler域中主要是根據(jù)剝蝕面和準層序的疊加樣式進行判別，識別出了各層序的界面，并劃分了體系域。

通常，在常規(guī)地震剖面上進行層位自動追蹤，主要是考慮地震振幅信息及同相軸的連續(xù)性，而SSIS模塊在使用數(shù)據(jù)驅動追蹤小層時，由于應用了帶有傾角、傾向信息的Steering數(shù)據(jù)體加以控制，它除了考慮地震振幅、同相軸連續(xù)性外，還根據(jù)頂、底層位控制部分的地震數(shù)據(jù)樣點，在小層數(shù)最多的剖面位置給出起始點，然后根據(jù)局部地層傾角、方位角信息進行搜尋反射能量最大值，以尋找到下一個控制點，如此類推，直到追蹤出沉積體內部結構的控制小層。通過沉積體內部結構的追蹤，獲得內部的各個小層，就為建立沉積韻律體提供了數(shù)據(jù)基礎，并可動態(tài)恢復沉積演化過程。

以M-1井和M-2井間二維地震數(shù)據(jù)為基礎，以下森賈組頂層為上控制層，以鹽頂部為下控制層，在OpendTect軟件的SSIS模塊中進行沉積旋回韻律體的自動追蹤。在恢復沉積演化的過程中，發(fā)現(xiàn)在鮞?；?guī)r發(fā)育層段，層序內部結構呈連續(xù)性較好的線性特征；在砂質碎屑增多時，層序的內部結構呈丘狀的進積、退積或加積特征（圖6）。

圖6　　下剛果盆地過M-2井區(qū)的層序結構解析圖

5　鉆前預測和鉆后評價

鉆前預測據(jù)研究區(qū)的地理位置和新建立的分高、低水位體系域的沉積模式（圖4）推測，X井低水位域應發(fā)育有較好的碳酸鹽巖儲層。已知M油田內M-2井區(qū)在SSIS模塊下的層序結構解析圖（圖6）反映了鮞?；?guī)r發(fā)育層段的層序內部結構呈連續(xù)性較好的線性特征（但在砂質碎屑增多時，層序內部結構會呈丘狀的進積、退積或加積特征），而對比研究區(qū)內X井區(qū)，其層序結構解析圖（圖7）也呈連續(xù)性較好的線性特征，但并未見丘狀特征，由此推測X井區(qū)儲層為鮞?；?guī)r，且砂質碎屑的影響較小。

鉆后評價經(jīng)鉆探的X井揭示，下森賈組地層的巖性為：上部為薄層淺灰色泥質細晶灰?guī)r、細—中晶灰?guī)r與灰質泥巖互層，隨著深度增加，泥質成分變少，變成厚層微晶灰?guī)r和細—中晶灰?guī)r為主，含泥質灰?guī)r?；屹|泥巖，呈深黑色，偶為灰色。該井在5162～5165m段因發(fā)生溢流而關井，無巖屑返出。在5165m處，鉆進時速曾接近60m/h，屬于放空狀態(tài)。同時，在5192～5193m、5211～5212m、5258～5259m、5322～5323m、5357～5358m、5422～5423m等處發(fā)生鉆時快進，鉆速由小于9m/h加快至原來的3～4倍，最大鉆速達到33 m/h。一般認為，鉆速高于30 m/h就屬于鉆井的放空狀態(tài)。根據(jù)錄井的放空、溢流、快進和測井曲線特征認為，該目的層段儲層為孔洞型鮞?；?guī)r。測井曲線特征呈現(xiàn)：深、淺側向測井（LLD和LLS）值降低，自然伽馬（GR）值總體降低，且密度（DEN）、自然伽馬、深淺側向和孔隙度（PHIE）的測井曲線均呈鋸齒狀，與塔河油田奧陶系碳酸鹽巖縫洞儲層的垮塌充填型溶洞的曲線特征［8］相似。因此認為，下森賈組碳酸鹽巖儲層的發(fā)育厚度較大，從5 150 m至5 522 m，共計372 m（斜厚），均為鮞?；?guī)r儲層，其發(fā)育的位置與前期預測的“研究區(qū)儲層在低水位域和海進域體系較發(fā)育”的認識完全吻合。

圖7　　下剛果盆地過X井的層序結構解析圖

6結論

（1）建立的下剛果盆地研究區(qū)白堊系下森賈組兩級坡折的碳酸鹽巖沉積模式，分低水位體系域和高水位體系域兩個不同時期，低水位體系域時期以障壁島、潮汐通道、潟湖、三角洲體系為主，高水位體系域時期以鑲邊陸架斷續(xù)出露的障壁灘、后面的局限海，潮—浪濱海為主。

（2）利用OpendTect軟件所作的沉積演化模擬技術預測了研究區(qū)中下森賈組鮞粒灰?guī)r儲層發(fā)育。結合建立的沉積模式認為，下森賈組儲層應在低水位域和海進域較發(fā)育。X井的鉆井結果證實了下森賈組在高水位域不發(fā)育，而低水位域發(fā)育了372m（斜厚）鮞?；?guī)r儲層。這與鉆前預測完全一致。

（3）綜合X井的錄井放空、溢流、鉆井中快進等現(xiàn)象以及各種測井曲線特征，認為研究區(qū)下森賈組為孔洞型灰?guī)r儲層。這也說明，該區(qū)可能還存在次生孔洞型儲層，這對擴大勘探領域具有積極意義。

［1］鄧榮敬，鄧運華，于水，等.西非海岸盆地群油氣勘探成果及勘探潛力分析［J］.海洋石油，2008，28（3）：1-19.

［2］范紅耀，張金淼，張益明.地球物理技術在下剛果盆地碳酸鹽巖儲層預測中的應用［J］.潔凈煤技術，2012，18（2）：115-118.

［3］于水，文華國，郝立華，等.下剛果盆地A區(qū)塊下白堊統(tǒng)Albian階沉積層序與古地理演化［J］.成都理工大學學報：自然科學版，2012，39（4）：353-361.

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［6］趙燦，鄭榮才，于水，等.下剛果盆地A區(qū)塊下白堊統(tǒng)阿爾布階混積相研究［J］.特種油氣藏，2011，23（3）：84-90.

［7］莫爾 克萊德H.碳酸鹽巖儲層—層序地層格架中的成巖作用和孔隙演化［M］.姚根順，等，譯.北京：石油工業(yè)出版社，2008.

［8］徐微，陳冬梅，趙文光，等.塔河油田奧陶系碳酸鹽巖油藏溶洞發(fā)育規(guī)律［J］.海相油氣地質，2011，16（2）：34-41.

編輯：趙國憲

Xu Wei：MSc.，Senior Geology Engineer.Add：CNOOC Research Institute，6 Taiyanggong Nan Str.，Beijing，100028，China

Sedimentary Model and Prediction of Cretaceous Carbonate Reservoirs in Lower Congo Basin

Xu Wei，Lü Ming

Lower Cretaceous Lower Sendji carbonate sediments are widely distributed in Lower Congo Basin.The Lower Sendji submarine topography that is affected on the underlying salt dome is characteristic of multi-leveled slope breaks，which increased the difficulty of reservoir prediction in the study area.Applying sequence stratigraphy theory and the mixed sedimentary model，the type and genesis of the Lower Sendji reservoirs developing in adjacent M Oil Field are analyzed，and it is deduced that just the salt movement and carbonate selective growth brought about the twolevel paleo-geomorphy.Based on the unique sea level response to the paleo-geomorphy，two different sedimentary models of both low-stand and high-stand system tracts are built up.By the sequence frame analysis technology in the OpendTect software，the Lower Sendji sedimentary cycle rhythms are automatically tracked in this study area.It is predicted that the carbonate reservoirs should develop well in the low-stand system tract and the transgressive system tract in study area and resultantly the drilled data of Well X confirmed as same as the prediction.

Lower Cretaceous；Carbonate reservoir；Sedimentary model；Reservoir prediction；Lower Congo Basin

沉積·儲層

TE121.3

A

10.3969/j.issn.1672-9854.2016.01.006

1672-9854（2016）-01-0035-06

2014-07-02；改回日期：2015-12-09

本文受國家“十一五”重大專項“西非被動大陸邊緣盆地海底扇等勘探目標評價與優(yōu)選”（項目編號2008ZX05030-003）的資助

徐微：女，1981年生，碩士，高級工程師。石油地質學專業(yè)，主要從事層序、沉積、儲層方面的研究工作。通訊地址：100028北京市朝陽區(qū)太陽宮南街6號院B座。E-mail：baiyunbing1124@163.com

①鄭榮才.剛果（布）Haute Mer A區(qū)塊碳酸鹽巖儲層評價研究［R］.成都理工大學，2009.