乍得Doseo盆地白堊系層序地層與沉積體系

劉為付

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乍得Doseo盆地白堊系層序地層與沉積體系

劉為付

(東北石油大學地球科學學院，黑龍江大慶，163318)

利用層序地層學理論，綜合分析地震和鉆井資料，對乍得 Doseo盆地白堊系地層層序界面特征、沉積類型、沉積體系分布及生儲蓋組合進行系統分析。研究結果表明：研究區識別出6個層序界面，劃分為2個二級層序，5個三級層序；三級層序內依準層序組疊置樣式，可細分為低位體系域、湖侵體系域和高位體系域。沉積類型主要有5種類型，即濱淺湖、三角洲、辮狀三角洲、沖積河流及半深湖—深湖。沉積演化形成4種沉積體系，即分布廣泛的湖泊沉積體系、盆地南緣三角洲沉積體系、盆地北緣辮狀三角洲沉積體系及早期SQ1層序和晚期SQ5 層序中發育的沖積河流沉積體系，前三者主要分布在SQ2，SQ3和SQ4層序中，構造活動及古地貌控制沉積體系的分布。生儲蓋組合可分為頂生式、正常式和自生自儲式，SQ2，SQ3和SQ4層序能形成有利生儲蓋組合，預測有利生油區和儲集區，湖侵期的暗色泥巖是最有利生油區，低位期和高位期的砂體是有利儲集區。

乍得；Doseo盆地；白堊系；層序地層；沉積體系

乍得H區塊是我國在非洲獲得的重要勘探區塊之一，勘探風險較大[1]。Doseo盆地是H區塊的一部分，雖然該盆地油氣勘探始于20世紀70年代，Conoco，Exxon和Cliveden等石油公司先后對該盆地進行過油氣勘探，但未獲得較大突破，評價后都進行了轉讓。Doseo盆地雖然經過多年的油氣勘探，但現僅有近 3 000 km二維地震測線和少量探井，勘探程度較低，地震測網稀品質差，沒有可供參考的前人地層、沉積及成藏等方面的研究資料，對生儲蓋組合分布規律及成藏條件了解不多。但鉆井資料揭示，油氣在白堊系地層中均有顯示，表明該盆地具有廣闊的勘探前景。中國石油天然氣集團公司進入該區塊后，為了加速該地區的油氣勘探步伐、提高油氣勘探效益，立項研究該地區層序地層及沉積體系特征，預測儲集層有利發育區。本文作者利用Doseo盆地白堊系地層現有的地質資料，依據地震反射特征劃分三級層序，以層序為單元，進行地震屬性分析，作出各層序地震相分布圖及地層厚度圖，利用鉆井巖性組合，分析準層序組樣式，劃分體系域，建立地震和鉆井統一的層序地層格架。根據地震相分析，并與鉆井揭示的沉積相對比，解釋地震相代表沉積相意義，作出以三級層序為單元的沉積相展布圖，分析沉積體系在三級層序中發育狀況、分布規律以及控制因素，預測有利生油區和儲集區，為該區進一步高風險勘探提供理論支撐，同時也為非洲白堊系層序地層和沉積體系研究提供實例。

1 地質概況

Doseo盆地位于乍得南部(圖1)，是1個中—新生代盆地，受中非剪切帶伸展與扭動應力場的影響[2?5]，盆地經歷了早白堊世裂谷期—晚白堊世斷裂褶皺期(構造轉換作用)—古近紀收縮隆升期的演化。盆地基底由前寒武結晶巖構成，在片麻巖中測定的絕對年齡為540 Ma[6]，其上沉積了1套由河流—三角洲—湖泊組成的白堊系和古近系碎屑巖地層。受連續的斷裂、沉降、沉積作用的影響，形成了粗細相間變化較大的3套沉積地層旋回序列(表1)。早白堊世第1旋回序列，沉積地層主要由河流—三角洲沉積的厚層砂巖與薄層泥巖互層，以及湖泊—三角洲沉積的細粒砂巖與泥巖互層組成的交替變化的旋回，形成1個向上由粗—細—粗序列。晚白堊世第2旋回序列，沉積地層主要由湖泊—三角洲沉積的細粒砂巖與泥巖互層，以及辮狀河—三角洲沉積的厚層砂巖與泥巖互層組成的旋回，形成向上變粗的序列。古近系第3旋回序列，沉積地層主要由河流—三角洲沉積的砂泥巖互層，以及沖積平原沉積的厚層砂巖組成的旋回，形成向上變細再變粗的序列。白堊系是本文研究目的層，目前 Doseo盆地層序地層及沉積方面的研究還是空白，沒有可供參考的前人研究成果，基于本區油氣勘探現狀，本文作者綜合目前現有的地震和鉆井資料，對Doseo盆地白堊系層序地層及沉積特征分析研究，預測有利的油氣勘探區。

圖1 Doseo盆地區域構造位置

表1 Doseo盆地白堊系地層層序劃分

Table 1 Sequence stratigraphic scheme of Cretaceous in Doseo Basin

2 層序地層

建立地層格架是層序地層分析的目的[7?8]，結合地震和鉆井資料識別層序界面，劃分層序[9?10]，上超、頂超和削截是地震剖面上較為典型的層序界面標志；另外地震相在縱向上的變化也可為層序界面識別的標志，加積、退積、進積的轉換面是鉆井上層序界面的標志[11?12]。Doseo盆地白堊系地層識別出6個層序界面，自下而上為 SB1，SB2，…，SB6，其中SB1，SB4和SB6為區域不整合面，據此劃分為 2個二級層序，5個三級層序，三級層序自下而上為 SQ1，SQ2，…，SQ5層序(表1)。

2.1 層序界面識別

乍得 Doseo盆地有3個區域不整合面，分別為底部裂谷期不整合面(SB1)，上下白堊統不整合面(SB4)和白堊系與古近系不整合面(SB6)，地震上和鉆井上的特征都較為明顯。地震上3個界面的頂超、削截及上超標志明顯，易于識別。圖2所示為Doseo盆地白堊系層序界面地震反射特征(do431測線)。從圖2可見：SB1和 SB4界面在盆地斜坡帶，一系列上超終止在地震剖面上較明顯，向盆地方向逐漸變為整一接觸，而SB6界面之下為明顯的頂超反射標志，地震剖面上易于識別。鉆井上3個界面有明顯的巖性、電性突變(進積到退積的轉換)，沉積相序不連續，存在相的缺失，如 Kita井(圖3)，在 SB4處是明顯的巖性、電性突變面，界面處由半深湖—深湖沉積組成的進積準層序組被辮狀三角洲前緣沉積組成的退積準層序組所超覆，期間存在相變，界面特征明顯，較易識別。

圖2 Doseo盆地白堊系層序界面地震反射特征(do431測線)

圖3 Kita井SQ4層序關鍵界面特征

此外，在 SB1，SB4和 SB6之間還有3個層序界面(SB2，SB3和 SB5)，地震剖面上識別較容易，而在鉆井上難度較大，工作中主要通過地震剖面識別。地震剖面上，SB2，SB3和 SB5層序界面，在盆地邊緣附近常見削截和上超現象，如do363地震剖面，SB5界面之下為削截，界面之上為上超(圖4(a))。但在盆地坳陷部位，反映盆地邊緣的地震現象消失，不過可通過地震相的差異進行界面識別，如 do402地震剖面，SB5界面之下地震反射特征表現為弱振幅中差連續亞平行席狀(圖4(b))，反映河流沉積特征，界面之上則為中振幅好連續平行席狀(圖4(b))，反映淺湖—半深湖沉積特征。此外，層序中地震相在縱向上的變化也可作為層序界面識別的標志，下部2個層序SQ1和SQ2，由于埋藏較深地震反射質量較差，橫向追蹤難度較大，但可通過地震相在2個層序中的差異加以區別，如 do691地震剖面，SQ1層序為雜亂地震相，而SQ 2層序為平行地震相(圖4(c))，根據2個層序中地震相差別，可進行劃分對比下部2個層序。鉆井上識別SB2，SB3和 SB5較困難，工作中利用地震剖面進行追蹤，通過鉆井合成地震記錄，將地震剖面上的層序界面位置標定到鉆井資料上，確定鉆井上的界面位置。

(a) 削截、上超和頂超地震反射；(b) 好連續和差連續地震反射；(c) 平行和雜亂地震反射

2.2 湖泛面識別

湖泛面是三級層序內劃分體系域的關鍵界 面[13?14]，依據首次湖泛面和最大湖泛面劃分低位體系域、湖侵體系域和高位體系域[15?16]。由于本區地震資料分辨率低，首次湖泛面和最大湖泛面識別難度較大，工作中主要依據鉆井資料進行識別，首次湖泛面和最大湖泛面與暗色泥巖段相對應。

首次湖泛面是盆地湖平面開始上升，在低位期進積作用最大時形成的進積面，位于準層序組轉換界限處(圖3)。在盆地不同位置，首次湖泛面識別有所不同，在相對較深的水體中，首次湖泛面位于加積向退積準層序組轉換界面處(圖3)。在盆地邊緣，剝蝕區可被湖侵沉積覆蓋，出現層序界面與首次湖泛面重合現象。

最大湖泛面在鉆井上識別主要通過分析體系域變化進行界定，其位置在退積向進積準層序組轉換處，如圖5所示。從圖5可見：Kiwe井SQ3層序最大湖泛面，其下為由 3個退積準層序組構成的湖侵體系域，其上為由 4個進積準層序組構成的高位體系域，最大湖泛面位于湖侵體系域的退積準層序組向高位體系域的進積準層序組轉換的位置，在該界面巖電特征變化明顯，界面之下湖侵域沉積以泥巖為主，深灰色，夾細砂巖，砂層個數少；其上的高位域沉積以砂巖為主，砂層個數增多，測井曲線前者呈指狀，后者為鋸齒狀。

圖5 Doseo 盆地Kiwe井SQ3層序最大湖泛濫面特征

2.3 層序劃分

結合地震和鉆井資料，地震在橫向上追蹤具有優勢，鉆井在縱向上分辨率高，充分利用各自的優勢，二者相互標定，達到地震和鉆井在層序劃分上的一 致[17?18]。地震資料追蹤三級層序界面，以不整合面為基礎劃分三級層序；據鉆井資料分析體系域，以湖泛面為標志根據沉積旋回的變化劃分體系域。由于本區地震資料年代久遠，品質差，研究中選用130條相對較好的地震剖面進行統一處理，使其解釋參數相對一致，進行層序追蹤，在此基礎上分析提取地震參數，劃分地震相，為進一步研究沉積體系分布奠定基礎。

地震和鉆井資料結合通過合成記錄和時深轉換來實現。工作中利用合成地震記錄對鉆井進行標定，通過測井曲線的時深轉換，可對比各種層序地層界面，實現鉆井與地震層序劃分的統一。

3 沉積類型及沉積體系分布

3.1 沉積類型

鉆井資料結合地震相分析研究表明，Doseo盆地白堊系地層沉積類型包括河流、三角洲、辮狀三角洲和湖泊沉積(表2)，其中三角洲和辮狀三角洲沉積是本區主要類型，也是研究的重點，下面討論三角洲和辮狀三角洲沉積特征。

表2 Doseo盆地白堊系沉積類型及分布

Table 2 Sedimentary types and distribution of Cretaceous in Doseo Basin

3.1.1 三角洲沉積

三角洲沉積在Doseo盆地南緣是主要沉積類型，但在不同三級層序中分布范圍有所不同，SQ2，SQ3和SQ4層序中分布廣泛，SQ1和SQ5層序中分布較為局限。Kiwe井三角洲沉積較為典型，SQ3層序高位域三角洲前緣沉積由5個準層序組構成(4個進積、1個退積)(圖6)；在巖性上，由砂泥巖組成，砂巖以粉細砂巖為主，分選和磨圓顯示經歷較長距離搬運特征，下部準層序組砂巖數量少粒度細，反映三角洲前緣遠砂壩沉積特征，上部3個進積準層序組砂巖數量較多，粒度變粗，反映三角洲前緣近岸沉積特征(水下分流河道與分流間灣)，泥巖顏色反映水下沉積特征；測井曲線上，自然伽馬表現為鐘形、箱形、鋸齒形和指狀，曲線特征與巖性變化吻合較好，反映了砂泥巖的特征；地震上，表現為中強振幅中連續，層序底部常見上超現象，反映較強水動力條件快速進積的特征。

圖6 Doseo盆地Kiwe井三角洲前緣特征

3.1.2 辮狀三角洲沉積

辮狀三角洲在Doseo盆地北緣是主要沉積類型，SQ2，SQ3和SQ4層序中分布較廣，SQ1和SQ5層序分布較為局限。辮狀三角沉積在巖性、電性及地震特征與三角洲沉積存在明顯差異，如 Keni井SQ3層序辮狀三角洲前緣沉積(圖7)，巖性主要由砂泥巖組成，砂泥厚度比為2:1，粗砂巖厚度較大，泥巖呈深灰色薄層，該區進積準層序組，泥巖數量少，以砂巖為主，反映辮狀三角洲前緣水道沉積特征；自然伽馬曲線呈齒化箱形，泥巖段出現明顯的高值尖峰，該尖峰段一般為準層序組界線；地震剖面上發育前積反射，向盆地方向的下超終止點一般代表辮狀三角洲的前積邊界[19]，在盆地邊緣的近岸方向，由于受構造影響，表現不連續短軸雜亂反射，反映高能、水體動蕩的粗碎屑沉積特點。

圖7 Doseo盆地Keni井層序辮狀三角洲特征

3.2 沉積體系分布

對乍得 Doseo盆地白堊系地層鉆井和地震資料進行綜合分析，結合區域地質資料，確定了5個三級層序的沉積體系及分布。湖泊沉積體系在各層序中均有發育，三角洲沉積體系分布在盆地南緣，辮狀三角洲沉積體系分布盆地北緣，沖積-—河流沉積體系在湖盆收縮期發育。上述4個沉積體系在各層序間的發育，既有區別，也有聯系。從圖8和圖9可見：SQ1層序沉積期快速堆積的沖積—河流沉積體系遍布全區，僅是到了SQ1層序沉積晚期。隨著湖泊的擴張，發育小型湖相—三角洲沉積體系，但分布局限。SQ2，SQ3和SQ4層序沉積期湖泊擴張，受古構造和古地理格局控制，盆地北緣廣泛發育辮狀三角洲—湖泊沉積體系，盆地南緣則發育三角洲—湖泊沉積體系。隨著盆地沉降速度加快，湖泊沉積范圍不斷擴大，辮狀河三角洲沉積體系與三角洲沉積體系在盆地北部和南部逐漸占據主導地位。辮狀三角洲沉積體系和三角洲沉積體系與沖積—河流沉積體系彼此消長，沖積—河流沉積向陸源方向退積，分布局限在盆地邊緣。SQ5層序沉積期，區域構造隆升，快速堆積的沖積—河流沉積體系范圍逐漸增大，并占據主導地位。乍得Doseo盆地白堊紀沉積期，是1個湖泊由擴張到收縮，由統一到分隔的過程，水體由淺變深再變淺，湖泊面積由小到大再逐漸縮小的過程，古地貌控制了沉積體系的展布，不同階段構造作用的差異性控制了沉積演化。

圖8 Doseo盆地層序地層沉積時空演化

圖9 Doseo盆地Kasi井—Aoule井層序地層與沉積相

4 層序格架內生儲蓋組合分析

乍得 Doseo盆地白堊系地層沉積，湖盆收縮—擴張—逐漸收縮的過程中形成的三級旋回層序對生儲蓋組合的形成及分布具有明顯的控制作用，生儲蓋組合在三級旋回層序的不同階段發育程度變化較大。湖盆收縮期不利生儲蓋組合的形成，如SQ5層序和SQ1層序，雖然儲集砂體發育，但缺乏生油和蓋層條件，有利的生儲蓋組合不易形成。湖盆擴張期是形成有利生儲蓋組合最佳時期，如SQ2，SQ3和SQ4層序，在湖侵期半深湖—深湖沉積的大套暗色泥巖是有利的生油層，同時也是良好的蓋層，在層序的低位期和高位期三角洲和辮狀三角洲沉積的砂體是有利的儲集層，尤其是鄰近生油凹陷中心部位的儲集砂體更有利。Doseo盆地白堊系地層有利生儲蓋組合可劃分為正常式、頂生式及自生自儲式3種類型，在三級層序中發育可分為3套。

第1套SQ2層序生儲蓋組合，形成的主要類型是正常式和頂生式，低位和高位體系域形成的砂體(三角洲或辮狀三角洲沉積)，是有利儲集層；湖侵體系域形成的暗色泥巖是有利生油層，同時也是優質蓋層 (表1)。

第2套 SQ3層序的生儲蓋組合，除具有SQ2層序生儲蓋組合類型外，湖侵期辮狀三角洲或三角洲前緣席狀砂與半深湖泥巖互層交錯形成自生自儲式生儲蓋組合(表1)。

第3套SQ4層序頂生式生儲蓋組合，低位體系域形成砂體是有利的儲集層，位于儲集層之上湖侵期形成的暗色泥巖是有利生油層和蓋層(表1)。

從三級層序沉積分布與變化關系出發[20]，對乍得 Doseo盆地的SQ2，SQ3和SQ4層序有利生油區和儲集區進行預測，將各層序的預測結果疊加，得到了 Doseo盆地的SQ2，SQ3和SQ4層序綜合評價圖(圖10)，3個層序中湖侵期形成的暗色泥巖是最有利生油區，低位期和高位期形成的砂體是有利的儲集層，特別是鄰近半深湖沉積的三角洲前緣和辮狀三角洲前緣砂體最為有利，目前鉆遇的油氣主要分布在這些砂體中。

圖10 Doseo盆地有利生油區與有利儲集區

5 結論

1) 綜合分析地震、鉆井及測井資料，在對界面識別基礎上，將Doseo盆地白堊系地層劃分出2個二級層序和5個三級層序，低位體系域、湖侵體系域和高位體系域在三級層序中可根據準層序組樣式進行 劃分。

2) 研究區主要發育沖積河流、三角洲、辮狀三角洲、濱淺湖和半深湖—深湖沉積，沉積體系的分布主要受構造活動及古地貌控制。湖泊沉積體系分布廣泛，在各層序中均有分布；三角洲沉積體系和辮狀三角洲沉積體系主要分布在盆地南緣和盆地北緣，在SQ2，SQ3 和 SQ4層序中發育；沖積河流沉積體系在白堊系的早期和晚期發育，主要分布在SQ1和 SQ5層序中。

3) 有利生儲蓋組合分布在SQ2，SQ3和SQ4層序，生儲蓋組合可劃分為正常式、頂生式及自生自儲式3種類型，SQ2層序發育正常式和頂生式，SQ3層序自生自儲式較為典型，SQ4層序以頂生式為主。最有利生油區為湖侵期的暗色泥巖，有利儲集區為低位期和高位期的辮狀三角洲前緣砂體以及三角洲前緣 砂體。

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(編輯 劉錦偉)

Cretaceous sequence stratigraphy and depositional system in Doseo Basin, Chad

LIU Weifu

(School of Geosciences, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China)

Combining the theory of sequence stratigraphy with the seismic and drilling data, the sequence boundary characteristics, the sedimentary types, the sedimentary system and the source-reservoir-cap assemblages of Cretaceous strata in Doseo Basin of Chad were systematically studied. The results show that 6 sequence boundaries are identified in the study area, which are divided into 2 second-order sequences and 5 third-order sequences. Based on the superimposed patterns of the parasequence sets, each of the third-order sequence is subdivided into the lowstand system tract, the transgressive system tract and the highstand system tract. The distribution of sedimentary facies and the prediction of sedimentary system are achieved in the third-order sequence. 5 types of sedimentary facies are recognized, namely, shore-shallow lake, delta, braided delta, fluvial deposit and semi-deep lake-deep lake facies. 4 chief sedimentary systems are established, i.e: lake sedimentary system widely distributed in each third-order sequence, delta sedimentary system distribution in the south of the basin, braided delta sedimentary system distribution in the north, and alluvial river sedimentary system distributed in the early sequence SQ1 and the late sequence SQ5, and the first three systems are main developed in sequence SQ2, SQ3 and SQ4. The distribution and evolution of the sedimentary systems are controlled by tectonic activity and palaeogeomorphology. According to the disposal relationship of source-reservoir-cap rocks, three types of associations are divided: the type with source rocks in the upper and reservoirs below; the type with source rocks below and reservoirs in the upper; the type with self-sourced reservoirs. The favorable source-reservoir-cap rocks are distributed in sequence SQ2, SQ3 and SQ4, and the most favorable source area and reservoir area are predicted: the source area is developed in the dark mudstone of the transgressive system tract; the reservoir area is developed in the sand bodies of the lowstand system tract and the highstand system tract.

Chad; Doseo Basin; Cretaceous; sequence stratigraphy; sedimentary system

10.11817/j.issn.1672-7207.2016.06.022

P539.2；P618.13

A

1672?7207(2016)06?1981?09

2015?06?23；

2015?08?09

東北石油大學培育基金資助項目(XN2014119)；國家自然科學基金資助項目(U1262106)(Project(XN2014119) supported by the Cultivation Foundation of Northeast Petroleum University; Project(U1262106) supported by the National Natural Science Foundation of China)

劉為付，博士(后)，從事沉積學和層序地層學研究；E-mail：liuwfdq@163.com