陳 誠，朱怡翔，李順明，石軍輝，韓如冰

（1.中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京100028；2.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京100083；3.中國石油尼羅河有限公司，蘇丹）

非洲東部發(fā)育大量的裂陷盆地，其內(nèi)部因含有大量的油氣而在近年來引起廣泛關(guān)注。 Jake油田位于蘇丹最大的裂谷盆地Muglad盆地內(nèi)，其白堊系儲層自2005年正式投入開發(fā)以來，以其成本低（每桶發(fā)現(xiàn)成本不足1 ＄），產(chǎn)量高（日產(chǎn)近20 000 桶），品質(zhì)好（以稀油為主）而受到了高度重視。 目前Jake油田主力產(chǎn)區(qū)集中在西南部構(gòu)造高部位，而東部具有油氣顯示的新井說明構(gòu)造低部位存在獲得工業(yè)油流的潛力。 目前，Muglad盆地已有層序地層、沉積體系、沉積和成藏模式的大量研究成果［1-5］，但主要區(qū)域?yàn)镕ula凹陷的下白堊統(tǒng)Abu Gabra組，而對整個白堊系的層序地層分析和沉積體系研究尚不充分，油氣富集規(guī)律認(rèn)識不清， 阻礙了發(fā)現(xiàn)新區(qū)塊的步伐。本次研究，一方面結(jié)合巖心、測井和三維地震資料，明確Jake地區(qū)的層序地層結(jié)構(gòu)；另一方面，在高精度層序格架內(nèi)進(jìn)行沉積體系研究， 通過研究Fula凹陷西北部的邊界斷層， 厘清Jake地區(qū)斷裂活動對沉積體系發(fā)育的影響。 建立該地區(qū)的沉積體系和沉積模式，不僅可為開發(fā)井網(wǎng)的布置和調(diào)整提供可靠的依據(jù)，為進(jìn)一步的勘探開發(fā)提供研究基礎(chǔ)，對于有利區(qū)塊的預(yù)測也具有重要的借鑒意義。

1 研究區(qū)概況及構(gòu)造特征

Fula凹陷位于Muglad盆地內(nèi)，為北北西-南南東走向的被動裂谷盆地， 凹陷內(nèi)部劃分為7個構(gòu)造單元［5］。 Jake地區(qū)位于Fula凹陷西北緣的北部次凹內(nèi)部，西鄰邊界斷層帶，面積約為187 km2（圖1），其白堊系自下而上沉積了AbuGabra組、Bentiu組和Darfur群 （圖2）。 Abu Gabra時期構(gòu)造活動活躍，Bentiu和Darfur時期構(gòu)造相對穩(wěn)定， 為盆地拗陷期， 而到Darfur群晚-末期，構(gòu)造活動重新活躍［6-7］，在Jake地區(qū)形成“兩斷一坳”的3期構(gòu)造層。

圖1 研究區(qū)位置

圖2 Jake地區(qū)西部陡坡帶構(gòu)造剖面（剖面位置見圖1）

早白堊世非洲-南美泛大陸裂開［8］，強(qiáng)烈的斷陷作用使盆地可容空間迅速增大，隨著大量沉積物近源卸載，后期可容空間逐漸減?。坏皆绨讏资劳砥?，構(gòu)造相對穩(wěn)定，斷陷盆地轉(zhuǎn)化為拗陷盆地；伴隨著原始大西洋的擴(kuò)張， 晚白堊世盆地構(gòu)造重新活躍，中非大斷裂的走滑作用對Muglad盆地發(fā)生強(qiáng)烈改造，形成第二期裂陷構(gòu)造層。

2 地層格架的建立

本文應(yīng)用陸相層序地層學(xué)理論和方法，根據(jù)巖性的不同、測井曲線的回返幅度差和地震同相軸振幅和連續(xù)性的差異，按照“分級控制，旋回對比”的思路， 參考Muglad盆地已有層序地層劃分方案，建立研究區(qū)不同級次的層序地層格架。

2.1 地層發(fā)育特征

Muglad盆地白堊系為一套陸源碎屑沉積，最大厚度15 000 m，發(fā)育在前寒武系變質(zhì)巖基底上［9］。 下白堊統(tǒng)AbuGabra組以砂泥互層為主， 下部為一套中-粗?；野咨樾紟r夾棕紅色、 棕灰色和灰色泥巖；中部為淺-深灰色、棕色泥巖夾灰白色砂巖；上部巖性變粗，砂巖較為發(fā)育，為灰白色砂巖、粉砂巖和灰色泥巖互層， 局部為厚層砂巖夾薄層泥巖，偶見煤線。 下白堊統(tǒng)Bentiu組發(fā)育灰綠色、灰色砂巖和褐色泥巖，局部含礫，砂巖粒度變化大，主要為厚層砂巖夾薄層粉砂巖。 上白堊統(tǒng)Darfur群以還原環(huán)境下發(fā)育的灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖和粉砂巖為主。

2.2 二級層序界面的識別

二級層序劃分的依據(jù)是二級幕式構(gòu)造旋回［10］。

Muglad盆地白堊系可劃分出兩個構(gòu)造幕，下白堊統(tǒng)為一完整的構(gòu)造幕， 包括早期斷陷階段和晚期拗陷階段； 上白堊統(tǒng)屬于第二幕的早期斷陷階段，與上覆古新統(tǒng)Amal組共同構(gòu)成一個完整的構(gòu)造幕［11-12］。本次識別出SB1～SB8共8個層序界面。構(gòu)造幕邊界SB0、SB7 和SB8 及其內(nèi)部斷-拗轉(zhuǎn)換面SB4界線明顯，以此作為區(qū)域二級層序的邊界（圖3）。

白堊系底界面SB0對應(yīng)的是下白堊統(tǒng)與前寒武系的角度不整合面，為Muglad盆地規(guī)模最大的不整合面之一。 界面之下主要發(fā)育花崗片麻巖，界面之上發(fā)育砂礫巖。SB4是AbuGabra組與Bentiu組的分界面，為第一構(gòu)造幕斷-拗轉(zhuǎn)換的界面。 巖心上，下伏AbuGabra組頂部砂泥巖與界面之上的Bentiu厚層砂巖呈突變接觸。 測井曲線上，界面之下伽馬值中等、電阻率中等，整體呈漏斗狀；界面之上測井曲線為齒化的箱形，伽馬值小，電阻率值大，界面上下可識別出曲線的突變。 地震剖面上，同相軸由亞平行-低振幅變?yōu)槠叫?高振幅的反射。 SB7是Bentiu組和Darfur群的界面， 是上白堊統(tǒng)Cenomanian階［11-14］與Turonian階之間的不整合面， 受米蘭科維奇旋回周期控制， 在Cenomanian中期和末期分別發(fā)生兩次全球性海平面快速下降［15］，基準(zhǔn)面短暫大幅度降低，形成一套區(qū)域不整合面，不整合面上部氣溫迅速回升，形成一套穩(wěn)定泥巖段，測井曲線由下至上回返明顯，地震剖面由中振幅-較連續(xù)-平行反射變?yōu)閺?qiáng)振幅-好連續(xù)-平行反射。SB8是白堊系Darfur群和古近系A(chǔ)mal組的分界，為一基準(zhǔn)面下降所形成區(qū)域不整合面，界面之下的砂泥巖與界面之上的砂礫巖突變接觸。 測井曲線上表現(xiàn)為向上伽馬值減小，電阻率值增大。 在地震剖面上表現(xiàn)為由亞平行-低振幅向上變?yōu)槠叫?高振幅反射。

圖3 層序地層綜合分析

2.3 三級層序界面的識別

陸相盆地三級層序是反映湖平面變化的層序地層基本單元。 三級層序界面對應(yīng)的是可容空間與物源供給關(guān)系發(fā)生明顯轉(zhuǎn)化的時期，一般表現(xiàn)為不整合面或由進(jìn)積向退積轉(zhuǎn)變的整合面［16］。 Abu Gabra組和Bentiu組內(nèi)部地層連續(xù)沉積，無明顯不整合面， 但在退積層序變?yōu)檫M(jìn)積層序的轉(zhuǎn)換處巖性整體逐漸變粗； 對應(yīng)測井曲線伽馬值由高變低，電阻率由小變大；地震剖面反射軸連續(xù)性變好，振幅由中等變強(qiáng)。 以此為依據(jù)在Abu Gabra組和Bentiu組內(nèi)分別劃分出SB1、SB2、SB3、SB5和SB6五個三級層序界面。

2.4 層序劃分

在層序邊界SB0～SB8的控制下，Jake地區(qū)白堊系至古近系可劃分為下白堊統(tǒng)（SQS1）和上白堊統(tǒng)（SQS2）兩個二級層序。SQS1由下至上進(jìn)一步劃分為SQ1～SQ7七個三級層序，其中AbuGabra組可劃分為4個三級層序SQ1～SQ4，Bentiu組可劃分為3個三級層序SQ5～SQ7（圖3）。

3 沉積相類型及特征

Jake地區(qū)目前共有37口井， 其中取心井4口，主要分布在西部構(gòu)造高部位，巖心和測井資料能識別巖性、構(gòu)造和沉積特征來判斷相類型，而三維地震資料能顯示沉積體分布和地貌特征［17］。 本文利用巖心、測井和三維地震資料，結(jié)合地震沉積學(xué)方法［18］，研究Jake地區(qū)早白堊世沉積相類型及其分布規(guī)律。

3.1 扇三角洲

AbuGabra中下部主要發(fā)育扇三角洲［19］，巖性主要為黃色-灰色砂礫巖，泥質(zhì)含量高，重力流搬運(yùn)，分選磨圓差（圖4a），可見下粗上細(xì)的粒序?qū)永?，測井曲線呈鐘形（圖5a），順物源地震剖面表現(xiàn)為中振幅-不連續(xù)反射或呈前積反射， 厚度可達(dá)200～300 m，由西向東厚度驟然減薄，在扇三角洲遠(yuǎn)端地震同相軸變?yōu)閺?qiáng)振幅-平行反射， 表明扇三角洲相轉(zhuǎn)變?yōu)楹喑练e。

3.2 水下扇

與三角洲相比，水下扇為深水環(huán)境沉積，泥巖更深（圖4b、4c），由下至上多為正旋回［20］（圖5a）。 研究區(qū)水下扇巖性為灰色含礫粗砂巖和深灰色-黑色泥巖，重力流沉積為主，粗細(xì)粒混雜，分選和磨圓差（圖4d）。 沉積構(gòu)造主要為塊狀、平行層理，可見變形構(gòu)造。 AbuGabra組沉積時，地層受到牽引作用影響，在西部大斷裂附近沉積坡度較陡，而該時期基準(zhǔn)面降低，沉積物沖出山口后并不立即發(fā)散，而是沿斜坡發(fā)育條帶狀下切谷向沉積中心遷移，在平緩處發(fā)散形成扇體［21-22］。 地震振幅切片顯示，Jake地區(qū)北部發(fā)育一條下切谷，而南部發(fā)育多條，說明南部物源供給更為充分。 下切谷內(nèi)主要發(fā)育砂礫巖，可作為油氣的優(yōu)勢運(yùn)移通道。

3.3 辮狀河三角洲

研究區(qū)辮狀河三角洲在平面上呈扇狀展開（圖5b），發(fā)育三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲三種亞相。 三角洲平原以大型分流河道為主，巖性為黃色、灰色和淡棕色粉-細(xì)砂巖、中砂巖和粗砂巖，分選中等-好，次圓狀-圓狀，局部鈣質(zhì)含量高，發(fā)育低角度槽狀和板狀交錯層理（圖4e）、脈狀交錯層理、平行層理（圖4f）。 河道底部常見礫石滯留沉積（圖4g），可達(dá)1 m厚，偶見河道下切。 儲集巖厚度6～22 m不等，在河道末端厚度約為2 m。 測井曲線呈現(xiàn)出鐘形或略呈箱形。

圖4 Jake地區(qū)典型沉積構(gòu)造

圖5 扇三角洲-水下扇與辮狀河三角洲單井相特征

三角洲前緣主要發(fā)育水下分流河道和河口壩。水下分流河道為平原分流河道水下的延伸， 發(fā)育中-粗砂巖，常含泥礫（圖4h），粒度較平原分流河道細(xì)，發(fā)育于弱氧化-還原環(huán)境，巖性呈黃綠-灰綠色（圖4i）。河口壩主要發(fā)育灰色細(xì)砂巖和粗砂巖，也發(fā)育黏土巖和鈣質(zhì)砂巖，生物擾動強(qiáng)烈，偶見植物根系。 沉積構(gòu)造主要為塊狀、平行層理和低角度交錯層理（圖4j），存在變形和生物擾動構(gòu)造。河口壩沉積多表現(xiàn)出向上變粗的趨勢， 在頂部可見礫石散布。由于河道分叉和改道，河口壩表現(xiàn)出移動、合并和側(cè)向相變等特點(diǎn)。 自然電位呈箱形或漏斗狀。

前三角洲為灰色厚層泥巖和頁巖， 厚度1～10 m，偶爾被硅化，可見小波紋層理（圖4k），局部出現(xiàn)灰色粉砂與泥巖互層沉積和小型灰?guī)r結(jié)，可見蟲孔構(gòu)造（圖4l）。 分選較好，自然電位呈指狀或齒狀（圖5b）。

3.4 湖相

湖相沉積分布廣泛，由灰色、棕紅色和深灰色厚層層狀脆性頁巖和塊狀泥巖組成，具變形和生物擾動構(gòu)造。沉積厚度3～150 m不等。湖相沉積自然伽馬值明顯升高，自然伽馬和電阻率值偏近基線。

3.5 辮狀河

辮狀河主要發(fā)育河道和泛濫平原沉積。 河道巖性為淺灰色、淺棕色中-細(xì)砂巖和中-粗砂巖，底部見滯留沉積礫巖。 中等分選，差-中等磨圓。 具有槽狀和板狀等大型交錯層理及平行層理、塊狀層理和變形層理構(gòu)造。 單河道厚度3～14 m。 河道偶爾會發(fā)生疊置，疊置河道厚度約25～100 m。 測井曲線呈箱狀或略呈鐘形，多為正韻律。

泛濫平原由淺到中灰色、 灰紅色和紅棕色、近塊狀或塊狀鈣質(zhì)頁巖、生物擾動頁巖、粉砂巖和泥巖組成，厚度2～14 m，由薄砂層和粉砂巖、泥巖互層形成，呈現(xiàn)脈狀層理。 薄層砂體內(nèi)部缺乏沉積構(gòu)造，生物擾動較強(qiáng)。 測井曲線上呈低幅指狀或平直狀。

3.6 曲流河

與Bentiu組下部典型辮狀河沉積相比， 中部河道規(guī)模小，未見明顯河道下切，泥質(zhì)含量高，呈現(xiàn)“泥包砂”的沉積特征，泛濫平原發(fā)育且細(xì)粒沉積分布范圍廣。 判斷辮狀河上部逐漸演化為曲流河。 在這種沉積背景下，可識別出河道、堤岸、廢棄河道和泛濫平原沉積。

河道中主要發(fā)育點(diǎn)壩沉積， 以灰色-淺褐色中砂巖和粗砂巖為主，分選中等，次棱角-次圓，砂體向上變細(xì)，沉積厚度5～19 m，側(cè)積面主要為泥質(zhì)砂巖。

堤岸亞相可分為天然堤和決口扇。 天然堤為灰色塊狀泥巖和頁巖， 具脈狀層理和小波紋層理，可見生物擾動。 受周期性變化的河流卸載影響，細(xì)粒沉積物中偶見薄層砂巖，泥巖、粉砂巖和細(xì)砂巖交替沉積，砂巖厚1～3 m。 決口扇主要為灰色-淺褐色的中砂巖，分選好，粒度較細(xì)，且從主要河道向決口扇邊緣逐漸減小，具小波紋層理，常與天然堤伴生，厚度2～4 m。 測井曲線呈指狀，存在反韻律。

廢棄河道由黃色和灰色的頁巖和泥巖組成，偶夾粉砂和細(xì)粒砂巖。 該沉積相代表高彎度河道改道后的廢棄充填，在河道廢棄時候沉積物粒度變細(xì)，主要發(fā)育水平層理，也具有生物擾動構(gòu)造。

由下到上，Jake地區(qū)整體為扇三角洲-湖泊-三角洲-辮狀河-曲流河-三角洲的演化過程， 湖平面先逐漸變淺， 從Bentiu組開始， 湖平面又逐漸上升（圖6）。

圖6 Jake地區(qū)白堊系連井沉積剖面（剖面位置見圖1）

4 沉積體系分布及演化規(guī)律

Jake地區(qū)白堊系砂體平面展布具有“南富北貧”的特征。 南部地區(qū)物源較為充足，而北部物源供給匱乏，三角洲在南部砂體更為發(fā)育；水下扇在南部發(fā)育多條斜坡水道帶，而北部在振幅切片中只可見一條下切谷（圖7）；辮狀河河道砂體在南部發(fā)育更廣泛。

圖7 水下扇平面分布RMS切片

白堊系A(chǔ)buGabra組沉積時湖盆擴(kuò)張，由一系列的海侵序列組成。 湖相和三角洲相沉積占主導(dǎo)地位。 SQ1構(gòu)造活動強(qiáng)烈， 處于斷陷前期快速沉降階段，發(fā)育扇三角洲-湖泊沉積（圖8a）。 SQ2構(gòu)造變化頻繁， 此時水體仍然較深， 發(fā)育水下扇-湖相沉積（圖8b）。 SQ3湖水水位逐漸開始下降， 可容空間縮小，發(fā)育辮狀河三角洲，此時砂體較SQ2更為發(fā)育，砂巖含量不斷增高，泥巖、頁巖含量逐漸減少，粒度整體向上變粗。SQ4可容空間進(jìn)一步減小，辮狀河三角洲由深水環(huán)境變?yōu)闇\水環(huán)境（圖8c）。

Bentiu組發(fā)育在Abu Gabra組末期的不整合面之上， 沉積從辮狀河三角洲-湖相沉積突變?yōu)檗p狀河沉積，巖性從砂泥互層突變?yōu)榇筇咨皫r。Bentiu組整體為湖進(jìn)的一套旋回，SQ5沉積時期砂質(zhì)供給增長，巖性以含礫中-粗砂巖為主，底部可識別出河道下切，河道較寬，辮狀河道側(cè)向遷移明顯（圖8d）；SQ6基準(zhǔn)面上升，河道逐漸變窄，向上粒度變細(xì)，沉積物從厚層砂巖變?yōu)樯澳嗷樱?在頂部突變?yōu)槟鄮r。 河流的彎曲程度逐漸增大，泛濫平原細(xì)粒沉積廣泛發(fā)育，由辮狀河逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榍骱樱▓D8e）。SQ7沉積時湖盆快速擴(kuò)大，Jake地區(qū)變?yōu)槿侵?湖相沉積，巖性為中-粗砂巖夾薄層頁巖（圖8f）。

圖8 Jake地區(qū)白堊系沉積演化模式

Darfur群沉積早期為三疊系以來的全球海平面最高的時期［15］，湖相沉積廣泛發(fā)育，早期泥巖為主，中后期基準(zhǔn)面下降［23］，發(fā)育三角洲-湖相砂泥巖，分流河道-河口壩復(fù)合體與泥頁巖頻繁互層沉積。

5 結(jié)論與討論

Muglad盆地Fula凹陷西北緣Jake地區(qū)白堊系可劃分出3個二級層序，其中下白堊統(tǒng)又進(jìn)一步分為7個三級層序， 包括Abu Gabra 組的4 個三級層和Bentiu組的3個三級層序。 研究區(qū)存在多種類型沉積相，Abu Gabra組發(fā)育扇三角洲、水下扇、辮狀河三角洲和湖相沉積；Bentiu組由下至上依次發(fā)育辮狀河-曲流河-三角洲-湖相沉積；Darfur群三角洲-湖泊沉積體系占主導(dǎo)地位。

前人認(rèn)為該地區(qū)主要的儲層位于Bentiu組河流-三角洲儲層和AbuGabra組上部的辮狀河儲層中。而本次通過對Jake地區(qū)沉積體系分析，認(rèn)為研究區(qū)仍然存在潛在含油有利區(qū)。一方面，Jake地區(qū)北部處于構(gòu)造高部位，同時斷層較為發(fā)育，能成為油氣運(yùn)移的優(yōu)勢通道， 且AbuGabra組中-下部的扇三角洲和水下扇可為油氣提供有利的儲集空間， 因此Jake地區(qū)北部中-下AbuGabra組存在進(jìn)一步開發(fā)的潛力；另一方面，Bentiu組曲流河儲層中天然堤和決口扇相的砂泥互層儲層已經(jīng)鉆井證實(shí)存在可進(jìn)行工業(yè)開采的剩余油，亦可作為今后重點(diǎn)關(guān)注的目標(biāo)儲層，加大勘探開發(fā)力度，以此來尋求油氣產(chǎn)量的突破。