委內(nèi)瑞拉奧里諾科重油帶Carabobo油區(qū)M區(qū)塊Morichal段地層沉積演化特征

陳 浩，陳和平，黃文松，萬廣峰，張超前

(1.中國石油 勘探開發(fā)研究院，北京 100083； 2.中國石油 拉美公司，委內(nèi)瑞拉 加拉加斯 999188)

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委內(nèi)瑞拉奧里諾科重油帶Carabobo油區(qū)M區(qū)塊Morichal段地層沉積演化特征

陳 浩1，陳和平1，黃文松1，萬廣峰2，張超前1

(1.中國石油 勘探開發(fā)研究院，北京 100083； 2.中國石油 拉美公司，委內(nèi)瑞拉 加拉加斯 999188)

摘要：綜合巖心觀察、測井、鉆井和取樣分析等資料，對委內(nèi)瑞拉奧里諾科重油帶內(nèi)Carabobo油區(qū)M區(qū)塊Morichal段油層組沉積類型及沉積演化特征在垂向和平面上的展布規(guī)律進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：研究區(qū)Morichal段油層組主要發(fā)育辮狀河三角洲沉積體系，以辮狀河三角洲平原亞相為主，進(jìn)一步可以劃分為辮狀河道、心灘、溢岸決口扇、泛濫平原等沉積微相。其中，辮狀河道與心灘為主要發(fā)育的沉積微相，其骨架砂體是研究區(qū)內(nèi)最有利的儲集體，儲層的展布形態(tài)主要受控于古地貌形態(tài)和沉積微相的展布。主河道沿南西—北東方向發(fā)育，溢岸決口扇和泛濫平原微相僅在局部少量發(fā)育。

關(guān)鍵詞：奧里諾科重油帶；辮狀河三角洲平原；巖相特征；沉積演化；委內(nèi)瑞拉

陳浩,陳和平,黃文松,等.委內(nèi)瑞拉奧里諾科重油帶Carabobo油區(qū)M區(qū)塊Morichal段地層沉積演化特征[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2016,31(1):45-52.

CHEN Hao,CHEN Heping,HUANG Wensong,et al.Sedimentary evolution characteristics of Morichal member in Carabobo area of Orinoco heavy-oil belt,Venezuela[J].Journal of Xi'an Shiyou University (Natural Science Edition),2016,31(1):45-52.

引言

委內(nèi)瑞拉東北部的奧里諾科重油帶是目前世界上儲量最大的重油富集帶，地質(zhì)儲量約2 000×108t，可采儲量約500×108t[1-2]。重油帶自西向東劃分為Boyacá、Junin、Ayacucho和Carabobo 4個油區(qū)。近年來，由于Carabobo油區(qū)M區(qū)塊主力儲層的沉積體系和沉積相研究程度較低，很大程度上制約了研究區(qū)內(nèi)重油的進(jìn)一步勘探和開發(fā)。因此，為了明確M區(qū)塊內(nèi)有利儲集砂體的展布規(guī)律，必須加強(qiáng)對Morichal油層組沉積相及沉積微相的研究。

1地質(zhì)及沉積背景

早中新世至今，加勒比板塊與南美板塊的斜向碰撞產(chǎn)生了走滑和擠壓雙重大地構(gòu)造運(yùn)動，形成了東委內(nèi)瑞拉前陸盆地，該盆地沉積物覆蓋于被動大陸邊緣沉積之上[3]。奧里諾科重油帶地處該盆地南緣，整個重油帶被Hato Vejo斷裂系統(tǒng)分割為東、西2個構(gòu)造區(qū)：東部為Carabobo與Ayacucho油區(qū)，西部為Junin與Boyacá油區(qū)[4-5]。

Carabobo油區(qū)位于奧里諾科河以北、奧里諾科重油帶東端、東委內(nèi)瑞拉盆地南緣，沉積區(qū)夾于北部前淵帶和南部斜坡帶之間。本文選取的M區(qū)塊總體上為一個向北傾斜的單斜構(gòu)造，地層傾角2°～3°[6]。區(qū)內(nèi)發(fā)育數(shù)十條大小不等的正斷層。斷層走向以近東西向—北東東向?yàn)橹?，少量北北東向。斷層斷距較小，基本不影響儲層的連通性[7-8](圖1)。

區(qū)域地質(zhì)研究表明，東委內(nèi)瑞拉盆地沉積地層覆蓋于前寒武基底之上，自下而上發(fā)育古生代、白堊紀(jì)、 古近紀(jì)和新近紀(jì)地層。 隨著北緣推覆負(fù)載的增加，盆地南部沉降范圍逐漸擴(kuò)大，導(dǎo)致由北向南沉積的范圍不斷擴(kuò)大，形成不斷向南超覆的沉積格局。盆地東部沉積以白堊系、古近系和新近系為主，沉積物源主要來自北部逆沖、隆起和南部圭亞那地盾。新生代沉積超覆不整合于白堊紀(jì)或前寒武紀(jì)地層之上，沉積厚度近10 km，且地層厚度從凹陷區(qū)向南減薄進(jìn)而尖滅[9]。奧里諾科重油帶沉積體系正是基于上述背景下形成的河流—三角洲建造[10]。

圖1　奧里諾科重油帶M區(qū)塊地理位置及構(gòu)造示意圖Fig.1　Location and tectonic division of M block in Orinoco heavy oil belt

2地層特征

研究區(qū)巖心、鉆井資料顯示，地層自下而上分別為前寒武紀(jì)及古生代變質(zhì)的基巖、白堊紀(jì)和新生代地層[11-12]。新近系下—中中新統(tǒng)Oficina組地層為本區(qū)的主要含油層系。該套地層位于前寒武系與白堊系不整合面以上，為一套由辮狀河三角洲沉積構(gòu)成的砂泥巖互層。地層頂部埋深為438～1 069 m，地層厚度320～411 m，地層平均厚度為366 m。

Oficina組地層自上而下可劃分為Pilon、Jobo、Yabo和Morichal 4個層段。M區(qū)塊中Oficina組地層中Jobo、Yabo、Morichal段均為含油層系，而下部的Morichal段地層是本區(qū)最主要的含油層段，也是本文研究的重點(diǎn)層段(表1)。

表1　Oficina組地層劃分

3巖性特征

M區(qū)塊內(nèi)Morichal段地層主要是砂質(zhì)沉積[13]，砂層多由多期厚塊狀砂巖疊加構(gòu)成，單砂體厚度不均，最厚處超過20 m。地層巖性以中-細(xì)砂巖為主，粉細(xì)砂巖、粗砂巖其次，局部發(fā)育粉砂巖和泥巖的夾層。巖石顏色以灰綠色、灰色、灰黃色為主，偶見褐色、灰黑色泥巖。層內(nèi)巖石中均可觀察到典型的河道沉積構(gòu)造，如粗砂巖、中砂巖和細(xì)砂巖主要發(fā)育塊狀層理，粉砂巖主要發(fā)育水平層理、包卷層理和透鏡狀層理，泥巖主要發(fā)育水平層理和塊狀層理。

巖石中礦物組成以石英為主，體積分?jǐn)?shù)超過90%，微量長石，幾乎沒有巖屑，填隙物為高嶺石等黏土礦物。上述特征反映出沉積物具有長距離搬運(yùn)的歷史，成分成熟度高。巖石中泥質(zhì)雜基含量不高，分選中—好，磨圓為次棱-次圓狀，砂巖結(jié)構(gòu)成熟度較高。

4沉積構(gòu)造和古生物特征

通過觀察巖心資料可以發(fā)現(xiàn)Morichal油層組中主要發(fā)育層理構(gòu)造、沖刷構(gòu)造和生物構(gòu)造。層理構(gòu)造主要有槽狀交錯層理、不對稱波狀層理、透鏡狀層理和包卷層理、塊狀層理和水平層理，如圖2所示。

圖2　M區(qū)塊Morichal油層組沉積構(gòu)造特征(CES-2-0井，深度ft.)Fig.2　Sedimentary structural features of Morichal formation in M block (CES-2-0 well)

砂巖底部偶見沖刷面，并伴有少量的泥礫。研究區(qū)的生物化石不太發(fā)育，以指示水上環(huán)境的生物為主。在泥巖和粉砂質(zhì)泥巖中，局部可見炭屑、植物葉片及植物根系化石。

5沉積微相

結(jié)合研究區(qū)的沉積背景，通過對研究區(qū)Morichal段油層組的巖石學(xué)特征、沉積構(gòu)造、生物化石和特殊礦物等相標(biāo)志的分析研究，可以確定目的層主要發(fā)育辮狀河三角洲平原亞相沉積[14]。根據(jù)巖心照片和電測曲線形態(tài)、幅度、旋回特征，可進(jìn)一步將該沉積亞相劃分為辮狀河道、心灘、溢岸決口扇和泛濫平原4個沉積微相(表2)。

5.1辮狀河道微相

研究區(qū)辮狀河道沉積巖性以含泥礫粗砂巖、中砂巖為主，部分為細(xì)-粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖(表2)。辮狀河道沉積分為單河道沉積與多期河道疊置2種類型。單河道沉積類型較為少見，多期河道疊置型沉積微相在研究區(qū)出現(xiàn)多，其沉積厚度增大，垂向向上變細(xì)段特征不明顯，在巖心上呈塊狀。河道微相的電測曲線多呈明顯箱型，微齒化。其中GR曲線幅度較低，均低于38 API，電阻率曲線幅度較高(圖3)。

圖3　辮狀河道測井響應(yīng)(CES-2-0井)Fig.3　Log response features of braided channel

5.2心灘微相

研究區(qū)心灘微相巖性以中-細(xì)砂巖為主，較辮狀河道沉積的粒度細(xì)，具有不對稱波狀層理。心灘底部可見塊狀層理，頂部可見透鏡狀層理和包卷層理。多期心灘砂體之間可見薄層的砂泥互層(表2)。電測曲線形態(tài)呈齒化箱型，GR曲線幅度較低，其電阻率曲線幅度較低，在辮狀河較為發(fā)育區(qū)域，此種形態(tài)測井曲線在縱向上表現(xiàn)出多期疊置的特征(圖4)。

圖4　心灘測井響應(yīng)(CES-2-0井)Fig.4　Log response features of braided bar

5.3溢岸決口扇微相

溢岸決口扇是目的層發(fā)育較少的沉積微相，主要發(fā)育在主河道發(fā)育區(qū)的邊緣區(qū)域，其特征為向上變粗的反旋回沉積，巖性較細(xì)(表2)。電測曲線形態(tài)為漏斗形或倒鐘形，GR曲線下部值較高，一般高于38 API，上部較低；電阻率曲線值偏低(圖5)。

圖5　溢岸決口扇測井響應(yīng)(CES-2-0井)Fig.5　Log response features of overbankCS

5.4泛濫平原微相

泛濫平原在本區(qū)較少發(fā)育，巖性為灰色、灰黑色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾中-薄層狀泥質(zhì)粉砂巖為主，少見鈣質(zhì)、鐵質(zhì)結(jié)核。層中僅顯塊狀層理和不明顯水平層理不均勻分布于泥巖中，可見少量沙紋層理及不規(guī)則波狀層理，橫向分布不太穩(wěn)定，以扁透鏡狀和不對稱波峰狀分布于泥巖中。水平層理和透鏡狀層理成組出現(xiàn)，反映有利于泥質(zhì)保存的沉積環(huán)境(表2)。測井曲線呈微齒化或者中等齒化的柱狀，縱向上測井曲線平直延伸。GR曲線明顯高于38 API，部分地區(qū)達(dá)到150 API，電阻率曲線值向低值明顯偏移(圖6)。

圖6　泛濫平原測井響應(yīng)(CES-2-0井)Fig.6　Log response features of flood plain

5.5單井綜合柱狀圖

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)主要沉積微相的測井響應(yīng)特征，在五級小層界面的控制下，綜合目的層的物性特征建立了研究區(qū)內(nèi)取心井(CES-2-0)的單井綜合柱狀圖(圖7)。從該取心井柱狀圖中可以看出，辮狀河道和心灘最為發(fā)育，構(gòu)成了目的層內(nèi)主要的成因砂體。溢岸決口扇和泛濫平原沉積僅在多期河道之間少量發(fā)育。

5.6沉積微相剖面

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)主河道的發(fā)育方向，建立了順物源方向的南北向沉積微相剖面和垂直于物源方向的東西向沉積微相連井剖面。觀察所建立的2條剖面可以發(fā)現(xiàn)，Morichal油層組整體上由北向南超覆沉積，沉積物的粒度從南到北逐漸變細(xì)，泥質(zhì)含量加大，反映了水體加深的海侵沉積背景。O-13層微相展布主要反映了 “南高北低”的古構(gòu)造形態(tài)，O-11微相特征反映了在物源供給基本不變的情況下，水體加深的沉積特點(diǎn)(圖8)。地層?xùn)|西向厚度發(fā)育基本一致，僅東部存在局部突起(圖9)。

6沉積演化

Carabobo區(qū)內(nèi)Morichal段地層的沉積相帶以海岸地區(qū)的辮狀河三角洲平原亞相沉積為主。沉積物源主要來自南部圭亞那地盾和北部隆起。不同的沉積時(shí)期，由于受構(gòu)造作用的強(qiáng)弱、可容空間的變化和沉積物源供給程度的不同，各時(shí)期內(nèi)沉積微相的發(fā)育規(guī)模、平面形態(tài)和沉積特征亦有所不同[15-16]。

圖7　CES-2-0取心井綜合柱狀圖Fig.7　Synthetic standard well column of CES-2-0

圖8　研究區(qū)南北向沉積微相連井剖面Fig.8　South- north directional microfacies interwell profile in the study area

圖9　研究區(qū)東西向沉積微相連井剖面Fig.9　East-west directional microfacies interwell profile in the study area

6.1O-13層沉積時(shí)期

O-13層沉積時(shí)，即Morichal段地層沉積的早期。該時(shí)期處于工區(qū)沉積作用開始階段，由于板塊構(gòu)造作用強(qiáng)烈，地形坡度大，重油帶南部隆起的圭亞那地盾為目標(biāo)區(qū)提供了豐富的沉積物源，加之古河流流量大、水動力作用強(qiáng)，為辮狀河的垂向加積和側(cè)向遷移提供了有利條件。河流所攜帶的大量粗粒沉積物在工區(qū)內(nèi)卸載、沉積，而細(xì)粒沉積物被搬運(yùn)到前陸凹陷沉積。同時(shí)，由于受到地形地貌因素的影響，沉積物在該時(shí)期內(nèi)以填平補(bǔ)缺作用為主(圖10)。

6.2O-12層沉積時(shí)期

O-12層沉積時(shí)，即Morichal段地層沉積的中期。該時(shí)期由于構(gòu)造作用的減弱，加之盆地處于北部海平面上升的初期，工區(qū)的可容空間逐漸增大，沉積物源豐富，工區(qū)內(nèi)辮狀河道大規(guī)模發(fā)育，形成 “滿區(qū)皆砂”的特征。泛濫平原、溢岸決口扇僅在部分區(qū)域小范圍發(fā)育(圖10)。

6.3O-11層沉積時(shí)期

O-11層沉積時(shí)，即Morichal段地層沉積的末期。該時(shí)期由于構(gòu)造作用的影響基本消失，加之處于海平面上升后的高水位階段，可容空間持續(xù)增加，使得O-11地層辮狀河砂體發(fā)育的規(guī)模有所減小，其溢岸決口扇和泛濫平原的沉積規(guī)模較O-12層更大(圖10)。

圖10　Morichal段油層組沉積演化特征Fig.10　Sedimentary evolution features of Morichal reservoir

7沉積演化對儲層的控制作用

研究區(qū)Morichal段油層組的沉積相主要為辮狀河三角洲相，主要發(fā)育三角洲平原亞相，微相有辮狀河道、心灘、溢岸決口扇和泛濫平原。辮狀河道和心灘砂體厚、規(guī)模大，碎屑顆粒較粗，分選較好，孔喉半徑大，其物性較溢岸決口扇及泛濫平原好，是研究區(qū)內(nèi)優(yōu)質(zhì)儲集體。此外，由于儲層內(nèi)主要發(fā)育疏松砂巖相，地層埋深較淺，成巖作用對儲層發(fā)育的影響較弱。因此，研究區(qū)內(nèi)的沉積微相在空間上的演化和展布規(guī)律對目的層的儲集體分布起到了主控作用。目的層內(nèi)的沉積微相展布和演化特征表明，O-12層為目的層內(nèi)最優(yōu)質(zhì)的儲集層，O-13 與O-11層次之。

8結(jié)論與認(rèn)識

(1)奧里諾科重油帶Carabobo油區(qū)M區(qū)塊Morichal段油層組主要發(fā)育辮狀河三角洲平原亞相沉積，該亞相可以進(jìn)一步劃分為辮狀河道、心灘、溢岸決口扇和泛濫平原沉積微相。

(2)Morichal段油層組發(fā)育的O-11、O-12和O-13儲集層中的砂體廣泛發(fā)育，其中辮狀河道和心灘為主要的成因砂體，其展布規(guī)律受古地貌形態(tài)和沉積微相的控制；平面上呈帶狀或片狀展布，垂向上緊密交錯疊置，其骨架砂體是油層內(nèi)發(fā)育的有利儲集體。

(3)由于早期古地貌形態(tài)影響和后期沉積水體的加深，Morichal段油層組中O-12層的儲集砂體最為發(fā)育，無論在砂體厚度和展布規(guī)模上都優(yōu)于O-13層與O-11層。

參 考 文 獻(xiàn)：

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責(zé)任編輯：田美娥

DOI：10.3969/j.issn.1673-064X.2016.01.007中圖分類號：TE122.3

文章編號：1673-064X(2016)01-0045-08

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

收稿日期：2015-08-17

基金項(xiàng)目：國家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”(編號：2011ZX05032)

作者簡介：陳浩(1990-)，男，碩士研究生，主要從事石油地質(zhì)研究。E-mail:chen19613@petrochina.com.cn

Sedimentary Evolution Characteristics of Morichal Member in M Block of Carabobo Area of Orinoco Heavy-oil Belt,Venezuela

CHEN Hao1,CHEN Heping1,HUANG Wensong1,WAN Guangfeng2,ZHANG Chaoqian1

(1.Research Institute of Petroleum Exploration and Development,CNPC,Beijing 100083,China；2.South America (Brazil)Co.,Ltd.,CNPC,Caracas 999188,Venezuela )

Abstract:The vertical and plane distribution laws of the sedimentary types and sedimentary evolution of Morichal member in M block,Carabobo area of Orinoco heavy-oil belt,Venezuela are studied based on core observation,well logging,drilling and sampling analysis data.The results showed that the braided river delta sedimentary system are mainly developed in Morichal member of the study area,the braided river delta plain subfacies is mainly developed in the braided river delta sedimentary system,which can be further divided into four microfacies of braided channel,diara,overflow crevasse splay and flood plain.Braided channel and diara are the main sedimentary microfacies,and their framework sand body is the most favorable reservoir in the study area.The distribution of the reservoir is mainly controlled by the ancient landform and the distribution of the sedimentary microfacies.The braided channel microfacies distributes mainly along the westsouth-eastnorth direction,and overflow crevasse splay and flood plain microfacies is only in local distribution.

Key words:Orinoco heavy oil-belt;braided delta plain;lithofacies characteristics;sedimentary evolution;Venezuela