伊拉克HF 油田Mishrif 組層序地層特征

趙晨陽，王園園，夏 宇

（成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川成都 610059）

HF 油田位于伊拉克東南部，該油田于1976 年被發(fā)現(xiàn)，2005 年4 月開始投產(chǎn)，至2018 年6 月，已經(jīng)鉆井兩百多口。白堊系和古近系-新近系均已發(fā)現(xiàn)含油層，而主要產(chǎn)油層位為白堊系Mishrif 組碳酸鹽巖儲(chǔ)層，超過總儲(chǔ)量的80%，開發(fā)潛力巨大，但探明程度較低。因此，需要進(jìn)一步深化對(duì)Mishrif 組層序地層的認(rèn)識(shí)。本文綜合前人的研究成果[1-4]，采用巖心描述、測(cè)井解釋、井震結(jié)合等技術(shù)手段，建立HF 油田Mishrif 組油藏層序地層格架及劃分方案，為該區(qū)勘探開發(fā)提供地質(zhì)資料。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

HF 油田位于伊拉克東南部，距首都巴格達(dá)400 km；在區(qū)域構(gòu)造位置上，HF 油田處于美索不達(dá)米亞盆地的前淵帶，為一寬緩長(zhǎng)軸背斜，約38 km 長(zhǎng)，12 km 寬，長(zhǎng)軸走向?yàn)楸蔽?南東向。早阿爾卑斯構(gòu)造旋回在二疊紀(jì)末期開始，美索不達(dá)米亞構(gòu)造帶沉降幅度較大，形成了較厚的碳酸鹽巖沉積；白堊紀(jì)時(shí)期，伊拉克地區(qū)一直以淺海碳酸鹽巖沉積為主，只有Nahr Umr 組形成了廣泛的碎屑巖沉積，HF 油田在白堊紀(jì)時(shí)期旋回為森諾曼階，該沉積旋回從Ahamadi 組海進(jìn)期開始，沉積形成泥灰?guī)r，上覆Rumaila 組沉積含白堊的淺海陸棚相碳酸鹽巖，其后為Mishrif 組海退過程中的以含厚殼蛤類為主的碳酸鹽巖沉積[5-11]。美索不達(dá)米亞盆地的Amara 地區(qū)，Mishrif 組頂面出露并遭受嚴(yán)重剝蝕，后被巖溶角礫巖覆蓋，表明森諾曼-早土侖期海退沉積旋回結(jié)束。

2 層序界面特征

通過對(duì)巖心、測(cè)井資料以及地震反射界面的觀察，可以識(shí)別出HF 油田Mishrif 組頂界一級(jí)層序界面、MB1 段與MB2 段頂面兩個(gè)三級(jí)層序界面和多個(gè)四級(jí)層序界面，這些層序界面的性質(zhì)不完全一致。

2.1 Mishrif 組頂部一級(jí)層序界面特征

Mishrif 組頂部一級(jí)層序界面是區(qū)域上的不整合面。Mishrif 組頂界與Khasib 組呈不整合接觸，底界與Rumaila 組整合接觸，Mishrif 組與Khasib 組之間不整合面在整個(gè)美索不達(dá)米亞盆地能夠追蹤，界面以下為一套灰質(zhì)礫石和灰綠色泥混雜在一起的巖溶角礫巖，厚度約20 m，角礫磨圓差，具有地表風(fēng)化巖溶的特征[12]。角礫巖的粒度從不整合面向下逐漸變細(xì)，直至較為破碎的致密膠結(jié)帶，由于巖溶角礫巖的發(fā)育，測(cè)井曲線表現(xiàn)出低聲波、高密度和低中子的特征，物性非常差（圖1）。同時(shí)，通過拉平Khasib組頂界，在地震剖面上可見Mishrif 組頂界存在一定程度的上超現(xiàn)象。

圖1 Mishrif 組一級(jí)層序界面特征

2.2 Mishrif 組內(nèi)三級(jí)層序界面特征

Mishrif 組內(nèi)部發(fā)育三級(jí)層序界面為巖相突變面，由于海平面下降導(dǎo)致沉積相突變。Mishrif 組內(nèi)部界面下伏為含大量厚殼蛤的介屑顆?；?guī)r，溶蝕強(qiáng)烈，在碳酸鹽巖儲(chǔ)層中，當(dāng)存在任何級(jí)別的暴露時(shí)，層序界面之下的巖性均易產(chǎn)生強(qiáng)烈溶蝕；上覆巖性為相對(duì)致密的泥灰?guī)r和粒泥灰?guī)r（圖2），反映了明顯的沉積環(huán)境轉(zhuǎn)化，說明了沉積環(huán)境發(fā)生了突變，海平面的明顯下降；同時(shí)，MB2-1 層發(fā)育潮道、沼澤等特殊的沉積環(huán)境，都指示了該層頂部存在陸上暴露環(huán)境，也是該界面存在的沉積標(biāo)志。測(cè)井特征表現(xiàn)為界面以上自然伽馬為齒化曲線，可達(dá)到40 API，聲波和中子相對(duì)較小，密度較高；界面之下自然伽馬僅4～8 API，聲波和中子相對(duì)高，密度較小，表明了該界面上下巖性的明顯差異（圖2）。在地震反射剖面上，可識(shí)別出該界面處存在上超的特征。

2.3 Mishrif 組四級(jí)層序界面特征

Mishrif 組四級(jí)層序界面為沉積相變化導(dǎo)致的巖性突變面。Mishrif 組存在多個(gè)四級(jí)層序的海進(jìn)海退旋回，根據(jù)沉積相的變化，可識(shí)別出四級(jí)層序界面，四級(jí)層序?yàn)橐粋€(gè)完整的海進(jìn)海退旋回，四級(jí)層序界面之下為灰坪相泥灰?guī)r和粒泥灰?guī)r的互層，向上突變?yōu)榻缑嬷系念w?；?guī)r和泥粒灰?guī)r。測(cè)井界面由下至上孔隙度曲線顯示物性由差突變?yōu)楹茫▓D3）。

3 層序地層的劃分與旋回特征

根據(jù)層序地層的區(qū)域發(fā)育背景，HF 油田主要的含油層Mishrif 組處于一級(jí)層序AP8 內(nèi)，與Rumaila組和Ahamadi 組同處于一個(gè)二級(jí)層序SS4 內(nèi)。通過對(duì)研究區(qū)層序界面的識(shí)別，HF 油田Mishrif 組可劃分為兩個(gè)三級(jí)層序S7 和S8（圖4）。

圖2 Mishrif 組三級(jí)層序界面特征

圖3 Mishrif 組四級(jí)層序界面特征

S7 與下伏Rumaila 組和Ahamadi 組處于同一海侵旋回內(nèi)。在S7 內(nèi)存在一套厚度較大且穩(wěn)定的灰坪相沉積，其中自然伽馬最高值識(shí)別為最大海泛面，根據(jù)此最大海泛面將S7 劃分為海侵體系域和高位體系域。S7 處于開闊臺(tái)地至臺(tái)地邊緣的沉積環(huán)境下，海侵體系域發(fā)育開闊臺(tái)地臺(tái)內(nèi)灘-臺(tái)坪沉積體系。研究區(qū)中部為開闊臺(tái)地臺(tái)內(nèi)灘沉積區(qū)，周緣局部地區(qū)發(fā)育灰坪，高位體系域發(fā)育臺(tái)地邊緣沉積體系。S8 內(nèi)也發(fā)育一套穩(wěn)定的灰坪相，厚度約14 m，為該層序內(nèi)部的海泛面，S8 處于局限臺(tái)地-開闊臺(tái)地沉積環(huán)境下，海侵體系域發(fā)育局限臺(tái)地臺(tái)坪相，研究區(qū)大部分為局限臺(tái)地的灘與灰坪交互相沉積，局部有小規(guī)模的高能灘發(fā)育。高位體系域發(fā)育開闊臺(tái)地臺(tái)內(nèi)灘沉積體系。研究區(qū)中部發(fā)育近南北向的灘間沉積，其余為臺(tái)內(nèi)灘沉積區(qū)[13]。

Mishrif 組可進(jìn)一步劃分為5 個(gè)四級(jí)層序，自下而上分別為IV1、IV2、IV3、IV4、IV5。每個(gè)四級(jí)層序均以中部自然伽馬最高值處為海泛面，發(fā)育完整的海進(jìn)海退旋回。按照四級(jí)層序的劃分，HF 油田Mishrif 組劃分為5 個(gè)大層，自下而上分別對(duì)應(yīng)于開發(fā)層系的MC3、MC2、MC1-MB2、MB1 和MA。各大層內(nèi)又根據(jù)巖性變化特征，細(xì)分為18 個(gè)小層。

Ahamadi 組MC3-1 層頂界為一次海平面上升的過程，IV1 是這次海侵晚期階段。IV2 層序發(fā)育于第二次更大規(guī)模的海平面升降過程中。MC1-4 層沉積開始，至海泛時(shí)期MC1-3 層的泥質(zhì)含量最高處，為新一輪的海平面上升過程，再至MB2 層頂為海平面逐漸下降的過程，且此次下降幅度大，最終導(dǎo)致MB2 層頂部短暫暴露并被溶蝕，暴露地表后被植被覆蓋，植物死亡并埋藏最終沉積了一套碳質(zhì)泥灰?guī)r。MB1 層底開始海平面再次上升，但此次上升幅度小，發(fā)育了上百米的灘與灰坪交互相沉積；上升至MB1-1 泥質(zhì)含量最高處達(dá)到海平面最高水平，再緩慢下降。MA2 層沉積開始再次短暫海侵，在海退期沉積了一套分布較穩(wěn)定的灘。

4 層序地層對(duì)比

圖4 HF 油田四級(jí)層序劃分方案

通過連井對(duì)比可得，五個(gè)四級(jí)層序的橫向?qū)Ρ刃院?，厚度變化相?duì)較穩(wěn)定。對(duì)平面上各單井（以直井和定向井為主）四級(jí)層序厚度的統(tǒng)計(jì)，并編制了厚度等值線圖（圖5）。IV1 層序?yàn)镸C3 段，處在海平面上升的過程，具有西南厚，向北東方向減薄的特征，表明海侵早期西南水體較深，沉積厚度大；IV2 層序?yàn)镸C2 段，海平面繼續(xù)上升，表現(xiàn)為研究區(qū)東北較厚，反映海侵過程在研究區(qū)東北部變深；IV3 層序?yàn)镸C1-MB2 段，此過程海平面逐漸下降，研究區(qū)中部存在兩個(gè)北東向變厚的條帶；IV4 層序?yàn)镸B1 段，此時(shí)開始第二次海侵，海平面上升，在MB1-1 頂界達(dá)到最高海平面，研究區(qū)東南部和西北部相對(duì)較厚，中部較薄，與IV3 厚度分布規(guī)律相反；IV5 層序?yàn)镸A 段，海平面下降，研究區(qū)東部與西南角較厚，中部相對(duì)較薄。IV3 頂部為MB2 層頂部的三級(jí)界面，剝蝕造成了古地貌差異，從而導(dǎo)致IV4 層序的厚度與IV3 之間具有鏡像關(guān)系，同時(shí)，也進(jìn)一步驗(yàn)證了該界面為暴露剝蝕面。

圖5 四級(jí)層序IV1-IV4 厚度等值線特征

5 結(jié)論

（1）伊拉克HF 油田Mishrif 組頂界發(fā)育一個(gè)一級(jí)層序界面，Mishrif 組內(nèi)部發(fā)育兩個(gè)三級(jí)層序和五個(gè)四級(jí)層序。一級(jí)層序界面為區(qū)域上的不整合面，Mishrif 組為海退過程形成的碳酸鹽巖沉積，沉積旋回上表現(xiàn)為海侵域和高位域；發(fā)育的兩個(gè)三級(jí)層序S7 和S8，是由于海平面下降而形成的巖相突變面；五個(gè)四級(jí)層序自下而上分別為IV1、IV2、IV3、IV4、IV5，是由于沉積相突變而形成的巖性突變面。S8 以海侵體系域?yàn)橹?，發(fā)育兩個(gè)四級(jí)層序，以灘與灰坪交互相為主；S7 以高位體系域?yàn)橹?，發(fā)育三個(gè)四級(jí)層序，縱向上多期灘相疊置。

（2）Mishrif 組沉積厚度較大，層序界面橫向可以進(jìn)行對(duì)比，其沉積過程受海平面變化的控制。IV1和IV2 層序處在海平面上升過程，在IV3 層序過程中海平面下降，IV4 和IV5 則為第二次海進(jìn)海退旋回過程。Mishrif 組層序地層厚度較為穩(wěn)定，變化不大。IV1 層序的厚度具有西南厚，向北東減薄的特征；IV2 層序的厚度在研究區(qū)東北較厚；IV3 和IV4的厚度變化比IV1、IV2 更明顯，厚度差接近30 m，兩個(gè)層序的厚度分布具有一定的鏡像關(guān)系。