西非Rio Muni盆地上白堊統(tǒng)小型深水扇沉積特征及勘探潛力

黃興文，胡孝林，劉新穎，陽懷忠

(中海油研究總院，北京 10027)

西非Rio Muni盆地上白堊統(tǒng)小型深水扇沉積特征及勘探潛力

黃興文，胡孝林，劉新穎，陽懷忠

(中海油研究總院，北京 10027)

西非沿岸除發(fā)育第三系大型深水扇體系外，在上白堊統(tǒng)時(shí)期還發(fā)育多個(gè)小型深水扇體系，至今還未引起足夠重視。以Rio Muni盆地為例，在分析盆地宏觀物源體系及切谷特征的基礎(chǔ)上，選取盆地典型油氣勘探區(qū)塊，對上白堊統(tǒng)小型深水扇沉積特征、演化模式進(jìn)行詳細(xì)解剖，建立其沉積模式，明確西非上白堊統(tǒng)深水扇體系的特點(diǎn)及發(fā)育控制因素。在與第三系大型深水扇對比的基礎(chǔ)上，探討其成藏特征及勘探潛力。分析認(rèn)為，Rio Muni盆地發(fā)育白堊系小型線物源深水扇體系，深水扇規(guī)模是影響其勘探層系、儲層厚度及物性、圈閉類型、儲量規(guī)模的主要因素，需在勘探研究中引起重視。

深水扇 上白堊統(tǒng) 沉積特征 勘探潛力 Rio Muni 西非

1 盆地深水扇沉積特征及模式

1.1物源體系及切谷

Rio Muni盆地的陸架具有西非被動陸緣典型的“窄陡”特點(diǎn)，平均寬度只有15 km，且坡度較大，不利于陸架之上三角洲沉積體系的發(fā)育，因而來自陸上多條河流的物源主要是通過橫穿陸架的多條切谷體系同時(shí)供給深水扇體系(圖1)，整體表現(xiàn)出線物源深水扇特征。

Rio Muni盆地在盆地規(guī)模，物源供給規(guī)律等均要明顯小于西非中段其它被動陸緣盆地，主要物源供給河流為赤幾中部的姆比尼河及北部恩特姆河，在河流長度、流域面積、輸砂量等指標(biāo)均遠(yuǎn)小于剛果河、尼日爾河等西非主要河流。如姆比尼河的長度只有360 km，流域面積小于26×104km2，不到剛果河、尼日爾河長度及流域面積的十分之一[8]，這直接限制了河流輸砂及物源攜帶能力，導(dǎo)致盆地深水扇體系物源供給不充分，深水扇規(guī)模較小，從現(xiàn)今來看，SE-NW向平行展布的切谷體系寬度均小于10 km，深水扇體系向海推進(jìn)也只有100 km左右，規(guī)模遠(yuǎn)小于尼日爾三角洲盆地深水扇及剛果扇[9]。

圖1 Rio Muni盆地主要深水切谷

1.2上白堊統(tǒng)深水扇沉積特征及演化

從盆地中部某油氣勘探區(qū)塊(圖1)上白堊統(tǒng)沉積體系分析來看，盆地上白堊統(tǒng)深水扇發(fā)育多種沉積類型，從切谷、水道及溢岸沉積、末端朵葉至塊體搬運(yùn)沉積均有發(fā)育，水道砂巖是該盆地最為主要的油氣儲層。

圖2 Rio Muni盆地深水扇沉積相特征

切谷主要發(fā)育在陸架至陸坡上部，寬度一般大于4 km，地震剖面上表現(xiàn)為大切谷背景下的充填狀地震相，為較強(qiáng)水動力條件下侵蝕形成的V型或U型低地，內(nèi)部往往是多期水道相互侵蝕疊置充填，測井曲線為大型箱形、鐘形，頂?shù)淄蛔兲卣?。切谷?nèi)部發(fā)育的水道明顯受切谷形態(tài)控制，散布于切谷內(nèi)部，橫向連續(xù)性很差，彼此相對孤立(圖2)。

水道及溢岸沉積發(fā)育在切谷下傾方向，即陸坡中上部，為盆地主力的含油氣儲層類型，包括多種微相類型，如限制在底部侵蝕地形或鹽活動相關(guān)負(fù)地形內(nèi)的限制性水道和受天然堤限制的加積型水道，在地震剖面上多為透鏡狀連續(xù)強(qiáng)振幅，中部明顯下切，主體寬度一般在1～2 km之間，規(guī)模相對較小。水道側(cè)翼發(fā)育溢岸沉積，包括天然堤、決口朵葉等，其中決口朵葉也是盆地重要的油氣儲層類型之一，地震剖面上表現(xiàn)為水道側(cè)翼的中強(qiáng)振幅楔形反射，測井曲線為中低幅度漏斗形或小型箱型特征，單層厚度多小于10 m。平面上決口朵葉呈明顯的朵葉狀，發(fā)育在水道的凸岸位置，單個(gè)扇體面積在10 km2左右(圖2)。

末端朵葉位于水道的前方，發(fā)育于非限制的平緩地形區(qū)，平面上呈朵葉狀，其上發(fā)育分布多條樹枝狀分支水道，通常與水道逐漸過渡。主要為不規(guī)則的砂泥巖交互層，測井曲線多為低平背景上的中—低幅小型箱狀+指狀、齒狀，或中—低幅的齒化鐘形。地震相主要為丘狀，或集中分布的透鏡狀，局部也可能表現(xiàn)為弱充填狀地震相，向海底平面方向逐漸減薄呈平行席狀或?yàn)閬喥叫邢癄?圖2)。

根據(jù)沉積旋回、沉積相垂向演化及及地層接觸關(guān)系，可將區(qū)塊上白堊統(tǒng)—漸新統(tǒng)劃分為5個(gè)三級層序(圖3)，其中SQ1對應(yīng)三冬階上部，SQ2和SQ3為坎潘階，SQ4為始新統(tǒng)下部，SQ5為始新統(tǒng)中上部—漸新統(tǒng)下部。從沉積平面分析來看(圖4)，SQ1沉積時(shí)期，區(qū)塊主要為SE—NW展布的深水水道體系，水道延展方向受鹽構(gòu)造活動控制，在其邊部發(fā)育溢岸及決口朵葉沉積，至SQ2水道規(guī)模及決口朵葉規(guī)模減小，在區(qū)塊南部開始出現(xiàn)末端朵葉沉積，至SQ3沉積時(shí)期，海平面上升至最高，深水扇大幅度向海岸方向退積，區(qū)塊內(nèi)以末端朵葉沉積為主，至SQ4、SQ5海平面開始下降，區(qū)塊內(nèi)以大規(guī)模的水道沉積為主。總的來看，盆地深水扇體系受長期海平面升降影響，從上白堊統(tǒng)至第三系早期為先退積后進(jìn)積的趨勢，表現(xiàn)出從水道—溢岸—決口朵葉復(fù)合體至小型水道—末端朵葉至大規(guī)模進(jìn)積水道的整體演化特征。

鑒于各水庫工程的成本費(fèi)用和所在地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、水資源緊缺程度各有不同的實(shí)際，按照“分期實(shí)施、逐步到位”和“區(qū)域基本同價(jià)”的原則，建議對30座大型水庫和各區(qū)域典型中型水庫工程的城鎮(zhèn)供水（原水）價(jià)格作出調(diào)整。供水價(jià)格調(diào)整后，各水管單位要努力深化改革，強(qiáng)化內(nèi)部管理，切實(shí)控制成本，降低費(fèi)用，完善計(jì)量方式和水費(fèi)使用辦法，規(guī)范成本核算，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)營管理以促進(jìn)水利行業(yè)發(fā)展。

圖3 Rio Muni盆地上白堊統(tǒng)至漸新統(tǒng)層序地層劃分

1.3沉積模式

由于Rio Muni盆地陸架的窄陡特點(diǎn)，其陸架上不發(fā)育大規(guī)模的三角洲沉積，因而深水扇體的物源直接來自于盆地東部的多條河流，由于這些河流的長度、流域面積、流量等均較小，因而直接影響了盆地深水扇體的規(guī)模。這些小型河流的物源經(jīng)多條寬度在4 km左右的SE—NW深水切谷供給深水扇體，為典型的線物源供給特征(圖5)。盆地陸坡中上部以切谷—水道體系為主，至陸坡下部及坡腳位置，發(fā)育多個(gè)小規(guī)模的末端朵葉沉積。同時(shí)，陸坡上也發(fā)育規(guī)模不等的塊體搬運(yùn)沉積。與深水扇沉積同期活動的鹽拱及重力滑脫作用形成的局限性地形對深水扇體的展布方向及相帶分布產(chǎn)生了非常重要的影響，例如研究區(qū)內(nèi)水道延展方向、末端朵葉展布就與其東部鹽巖活動相關(guān)的負(fù)地形有著密切關(guān)系。

圖4 Rio Muni盆地某區(qū)塊上白堊統(tǒng)至漸新統(tǒng)沉積相平面

圖5 Rio Muni盆地及研究區(qū)上白堊統(tǒng)深水扇體系沉積模式

2 勘探潛力分析

從沉積相組成及平面分布特征來看，Rio Muni盆地上白堊統(tǒng)系小型深水扇與西非第三系大型深水扇無明顯差別，兩者的主要差別體現(xiàn)在沉積體系規(guī)模上，這也是造成兩者勘探潛力差異的主要原因之一。以Rio Muni盆地為例，由于上白堊統(tǒng)系深水扇沉積時(shí)西非相對海平面處于整體上升時(shí)期，深水扇向海方向推進(jìn)距離有限，主要的扇體集中在距離岸線100 km以內(nèi)的范圍內(nèi)，這直接決定了上白堊統(tǒng)深水扇沉積體系的勘探范圍。此外，由于上白堊統(tǒng)海平面長期上升，伴隨物源供給減少，深水扇向岸退積，主要儲層單元含砂率、砂體總厚度及單層厚度均相對減小，例如盆地主要的含油氣構(gòu)造上白堊統(tǒng)水道砂巖鉆遇厚度50～219 m，單層砂巖厚度一般在1至38 m之間，含砂率10%～27.9%，平均砂層厚度為3.6至17.1 m(表1)，均要明顯小于尼日爾三角洲盆地、剛果扇盆地相同構(gòu)造位置的第三系水道儲層，這在一定程度上也制約了白堊系深水扇體系的勘探潛力。

由于后期成巖作用和強(qiáng)烈重力滑脫作用的影響，Rio Muni盆地上白堊統(tǒng)深水扇儲層物性要差于西非大型第三系深水扇，只有上白堊統(tǒng)坎潘階和三冬階發(fā)育的水動力較強(qiáng)的儲層單元才具有相對較好的物性，如盆地內(nèi)Ceiba油田和NBG油田的切谷水道、侵蝕水道或混合水道儲層等儲層，平均砂巖厚度達(dá)到10 m，單層砂巖也大多數(shù)在10 m以上(表1)，孔隙度一般在20%以上，最高可達(dá)30%，滲透率平均可達(dá)500×10-3μm2，雖然孔滲物性仍要差于西非第三系深水水道儲層，但相對還是具備較好的物性特征。而G-13含油氣構(gòu)造的主力儲層為水動力較弱的水道，以薄互層為主平均砂巖厚度小于5 m(表1)，鉆井揭示儲層物性較差，孔隙度小于15%，滲透率很低，影響了該含油氣構(gòu)造的商業(yè)價(jià)值。

與Rio Muni盆地類似的西非小型深水扇體系，尤其是在第三系以后沉積物供給有限，地層沉積厚度小、重力負(fù)載減小的情況下，鹽變形相關(guān)構(gòu)造一般只發(fā)育至上白堊統(tǒng)坎潘階，對第三系古新統(tǒng)、始新統(tǒng)地層影響明顯減弱，至中新統(tǒng)地層，基本無鹽巖變形相關(guān)的構(gòu)造。在第三系地層呈整體向東單斜抬升，地層缺乏鹽拱變形影響的情況下，圈閉條件極差，大型構(gòu)造圈閉基本不發(fā)育。此外，在深水扇整體富泥的沉積背景下，鹽巖活動相關(guān)的斷層、鹽刺穿也是深水油氣運(yùn)移的主要通道，鹽巖活動弱也限制了第三系深水扇體系的油氣運(yùn)移及充注。因此，第三系沉積物負(fù)載小導(dǎo)致的鹽巖相關(guān)變形弱直接將Rio Muni盆地深水勘探層系限制在第三系古新統(tǒng)以下地層中，第三系受圈閉規(guī)模小及油氣運(yùn)移條件差的影響，基本無商業(yè)油氣發(fā)現(xiàn)。

Rio Muni盆地上白堊統(tǒng)系深水扇沉積時(shí)期，盆地Aptain鹽巖以開始活動或形成一系列近SN或NNE—SSW鹽構(gòu)造，鹽構(gòu)造對上白堊統(tǒng)深水扇沉積有一定的控制作用，深水扇局部走向和砂體分布受到鹽構(gòu)造影響，導(dǎo)致鹽構(gòu)造長軸走向往往與深水扇延展方向平行，因此盆地內(nèi)鹽構(gòu)造低部位或者鹽拱等的圍斜部位往往沉積厚度較大的深水扇砂體，而構(gòu)造頂部砂巖厚度普遍較薄。這種構(gòu)造與砂體配置關(guān)系導(dǎo)致盆地以尋找低部位的巖性或構(gòu)造—巖性油氣藏為主，也在一定程度上限制油氣藏規(guī)模和儲量。而西非第三系大型深水扇沉積往往晚于鹽(泥)構(gòu)造形成期或最終定型期，在盆地整體向西傾斜的背景下，SN或NNE—SSW鹽(泥)構(gòu)造與東西向砂體垂直相交，形成東西下傾，南北尖滅的巖性—構(gòu)造油氣藏，構(gòu)造高部位與厚層砂體疊合較好，易形成規(guī)模較大的油氣藏。

表1 盆地某區(qū)塊上白堊統(tǒng)水道砂體厚度統(tǒng)計(jì)

3 結(jié)論與探討

Rio Muni盆地為典型的西非被動大陸邊緣含鹽盆地，受盆地規(guī)模及物源供給量控制，盆地發(fā)育白堊系及第三系小型深水扇體系，具備典型的小型線物源深水扇特征，且延展方向受同期發(fā)育的鹽構(gòu)造影響，同時(shí)，受上白堊統(tǒng)西非海平面長期上升影響，盆地上白堊統(tǒng)深水扇體系表現(xiàn)為向岸退積特征。

盆地深水扇體系發(fā)育深水水道、溢岸及決口朵葉、末端朵葉、滑塌體等多種沉積亞相類型。與西非第三系大型深水扇相比，在上白堊統(tǒng)深水扇沉積相組成特征上差別不大，差別主要體現(xiàn)在深水扇體系規(guī)模上，這也直接限制了盆地深水油氣勘探潛力。

第三系深水扇沉積厚度較小而導(dǎo)致鹽巖重力負(fù)載較弱，限制了盆地鹽構(gòu)造影響層系，決定了盆地深水勘探層系以上白堊統(tǒng)三冬階和坎潘階為主；深水扇延展規(guī)模決定盆地深水勘探范圍為岸線以外100 km以內(nèi)；儲層厚度和物性也相對第三系大型深水扇要差，且儲層多與構(gòu)造長軸走向平行，構(gòu)造高部位砂體往往較薄，盆地深水以尋找構(gòu)造低部位的巖性或構(gòu)造—巖性油氣藏為主。

總的來看，雖然類似Rio Muni盆地這樣的西非小型深水扇在扇體及儲層規(guī)模、勘探層系、油氣藏類型及儲量等方面整體差于西非第三系大型深水扇，但還是能夠發(fā)現(xiàn)一些油氣儲量，可以作為西非第三系大型深水扇油氣勘探的補(bǔ)充和后備探區(qū)，沉積規(guī)模導(dǎo)致的成藏特征及勘探潛力差別也需在下一步勘探中引起重視。

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(編輯 曹征遠(yuǎn))

Depositional characteristics and exploration potential of the late Cretaceous small deep-water fan in Rio Muni Basin，West Africa

Huang Xingwen，Hu Xiaolin，Liu Xinying，Yang Huaizhong

(CNOOCResearchInstitute，Beijing100027,China)

Besides the large deep-water fan system，some small deep-water fan systems were developed in the West Africa，so far which have not been paid enough attention.In this paper，the small late Cretaceous deep-water fan in Rio Muni Basin was taken as an example.Based on the analysis of distribution of provenance system and main canyon，depositional type，distribution characteristics，and facies model，control factors of small late Cretaceous deep-water fan system have been studied.Compared with the large tertiary deep-water fan in West Africa，it was considered that the scale of deep-water fan is the main affecting factor on exploration layer，reservoir thickness and property，type of trap，and reserve scale，which need to be paid attention.

deep-water fan；late Cretaceous；depositional characteristics；exploration potential，Rio Muni；West Africa

10.16181/j.cnki.fzyqc.2015.04.003

TE121.1

A

2015-03-03；改回日期2015-05-06。

黃興文(1979—)，工程師，主要從事石油地質(zhì)相關(guān)研究工作。電話：13810907549，E-mail：daydreamrock@163.com。

“十二.五”國家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05030-003)。