中東地區(qū)阿普特階Shuaiba組碳酸鹽巖沉積體系特征及模式探究*

羅貝維 張慶春 段海崗 呂明勝, 2 賈民強(qiáng) 楊沛廣 林騰飛 楊超

1. 中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083 2. 中國(guó)石油海外勘探開(kāi)發(fā)公司，北京 100034 3. 中國(guó)石油東方地球物理公司，涿州 072751

隨著我國(guó)“一帶一路”宏觀戰(zhàn)略的提出，中國(guó)海外油氣合作勘探開(kāi)發(fā)事業(yè)迅猛發(fā)展。中國(guó)企業(yè)在阿聯(lián)酋、阿曼(兩阿)已獲取多個(gè)大型油田項(xiàng)目，兩阿地區(qū)逐漸成為我國(guó)最重要的油氣勘探開(kāi)發(fā)市場(chǎng)之一。白堊系阿普特階Shuaiba組在東魯卜哈利盆地廣泛沉積了一套被動(dòng)陸緣背景下的碳酸鹽巖地層(圖1)，該套沉積單元是兩阿主力產(chǎn)油層系而備受關(guān)注(白國(guó)平, 2007)。二十世紀(jì)五十年代，Bab盆地周緣接連發(fā)現(xiàn)了Bu Hasa、Bab、Asab等大型構(gòu)造油藏；至二十世紀(jì)八十年代，以Margham、Musallim等代表的構(gòu)造巖性油藏逐漸被發(fā)現(xiàn)(表1)。前人基于野外露頭、鉆井及地震資料，借助地球化學(xué)手段，開(kāi)展包括古生物地層、沉積充填、高分辨層序地層演化及含油氣系統(tǒng)等工作，分析了阿普特期區(qū)域構(gòu)造演化，圈閉特征及沉積模式等地質(zhì)問(wèn)題(Terkenetal., 2001; Van Buchemetal., 2002, 2010; Daviesetal., 2002)。但現(xiàn)有觀點(diǎn)主要基于Bab盆地南緣Bab、Asab等油田或單個(gè)目標(biāo)開(kāi)展，區(qū)域性對(duì)比分析則罕有涉及。為此，筆者以兩阿地區(qū)中西部、東南部多個(gè)油田為研究對(duì)象，基于200余條二維地震測(cè)線、近3000km2三維地震及十逾口鉆井資料；結(jié)合區(qū)域地質(zhì)格架，借助多條連井剖面開(kāi)展對(duì)比研究，探究Shuaiba沉積體系基本地質(zhì)特征。該項(xiàng)工作系統(tǒng)分析海平面變化對(duì)阿普特階碳酸鹽巖不同沉積單元的影響，總結(jié)了沉積體系空間演化規(guī)律及沉積充填模式，為以Shuaiba組為代表的地層巖性圈閉的勘探提供依據(jù)。

1 沉積相類型及響應(yīng)

1.1 沉積相類型

中生代時(shí)，阿拉伯板塊隨著岡瓦納大陸的解體而發(fā)育成為被動(dòng)邊緣盆地。自白堊紀(jì)開(kāi)始，全球海平面普遍上升，中東大部分區(qū)域接受穩(wěn)定沉積，充填了一套逾2000m的淺水碳酸鹽巖(段海崗等, 2014)。白堊紀(jì)時(shí)期，阿拉伯盆地發(fā)育Kazhdumi、Bab等多個(gè)次級(jí)盆地，次盆地周緣形成了典型緩坡或鑲邊特征的碳酸鹽巖地層。其中，位于兩阿地區(qū)的Bab盆地主要受控于阿普特期海平面影響?；趲r心的精細(xì)描述工作表明，阿普特階Shuaiba組沉積多種碳酸鹽巖巖石類型，涵蓋了開(kāi)闊臺(tái)地、臺(tái)地邊緣、臺(tái)緣斜坡及盆地相4種沉積相單元和6種亞相類型(表2)。

開(kāi)闊臺(tái)地相地處平均低潮面到浪基面之間，海水循環(huán)較好，主要發(fā)育泥灰?guī)r、粒泥灰?guī)r，泥粒灰?guī)r，顆粒主要為原地堆積的正常海生物化石，生物擾動(dòng)強(qiáng)烈。受風(fēng)暴或高能水動(dòng)力影響，開(kāi)闊臺(tái)地中可見(jiàn)生物碎屑灰?guī)r，碎屑灰?guī)r主要由碳酸鹽巖內(nèi)碎屑組成。同時(shí)，還可見(jiàn)少量風(fēng)暴巖粒序?qū)訆A于正常沉積的巖石之中。根據(jù)沉積特征，主要?jiǎng)澐譃闉╅g海、臺(tái)內(nèi)淺灘兩種亞相。

臺(tái)地邊緣相是淺水臺(tái)地與深水海域相鄰的部分，此處海水溫度、鹽度適宜。阿普特階Shuaiba組臺(tái)地邊緣生物礁極為發(fā)育，其巖性以礁灰?guī)r、生物骨架灰?guī)r、顆粒灰?guī)r為主，是兩阿地區(qū)油氣主要儲(chǔ)集單元。研究區(qū)礁灰?guī)r中厚殼蛤極為發(fā)育，廣泛發(fā)育厚殼蛤石灰?guī)r(Rudist limestone)；同時(shí)，因不斷受到海浪、洋流的沖擊、簸洗，儲(chǔ)層物性優(yōu)越。

圖1 阿拉伯板塊阿普特階古地理圖(a)和Bab盆地早中白堊世地層剖面圖(b)(據(jù)Van Buchem et al., 2010修編)Fig.1 Aptian palaeogeography of the Arabian Plate (a) and stratigraphic cross-section for the Early and Middle Cretaceous of Bab basin (b) (modified after Van Buchem et al., 2010)

表1 Bab盆地Shuaiba組主要油田統(tǒng)計(jì)表

Table 1 Statistical table of main oilfields in Shuaiba Formation, Bab Basin

國(guó)家油田名稱儲(chǔ)量(MMB)孔隙度 (%)埋深(m)發(fā)現(xiàn)年份圈閉類型阿聯(lián)酋Al Dabbiya903.441227501969背斜Asab10649.802524201965背斜Bab18829.283026101954背斜Bu Hasa13137.802024501962背斜Fateh525.861024701966背斜Margham976.5032001982背斜/巖性Mender401.102510201975背斜Rumaitha577.4028801969背斜Sahil1426.231926001967背斜Umr Shaif1103.441617001958背斜Umr Lulu750.931828241981背斜/巖性阿曼Al Ghubar South305.173116112009巖性Al Huwaisah445.242114351969斷塊/巖性Lekhwair656.542313001987背斜/巖性Musallim101.723014301982巖性Saih Nihayda160.852610111974斷塊/巖性Saih Rawl360.342712401973巖性Yibal2166.202512451962斷塊/巖性

表2中東Bab盆地Shuaiba組碳酸鹽巖巖相類型統(tǒng)計(jì)表

Table 2 Lithofacies types of Shuaiba Formation, Bab Basin

圖2 研究區(qū)Shuaiba組沉積相類型及測(cè)井相、地震相響應(yīng)特征Fig.2 Characteristic of sedimentary facies and the response of log and seismic facies in Shuaiba Formation

斜坡相是位于陸架與深水盆地之間的過(guò)渡帶，具備深水性質(zhì)的非常寬緩的斜坡為顯著特征，其沉積環(huán)境可從浪基面之上一直向前延伸到浪基面之下的盆地相沉積區(qū)，包括上緩坡和下緩坡兩個(gè)亞相。上緩坡主要發(fā)育藻粘結(jié)巖和微晶灰?guī)r，藻粘結(jié)巖常見(jiàn)于緊鄰臺(tái)緣的區(qū)域，具高孔滲特點(diǎn)；下緩坡靠近盆地相，以泥灰?guī)r和泥巖沉積為主。

盆地相泥質(zhì)灰?guī)r、泥巖主要集中在頂部Bab段，該段以厭氧臺(tái)內(nèi)盆地的細(xì)?；屹|(zhì)泥巖為主，是Bab盆地周緣Shuaiba油藏的主力烴源巖。Bab源巖富含遠(yuǎn)洋和浮游動(dòng)物群，整體屬于Ⅰ型和Ⅱ型干酪根。源巖段TOC平均含量1%～6%，熱解烴產(chǎn)量高達(dá)16kg/t，高的有機(jī)質(zhì)產(chǎn)率主要與廣泛發(fā)育的缺氧環(huán)境和快速埋藏有關(guān)(Gumati, 1993; Taher, 1997)。

1.2 沉積單元測(cè)井、地震響應(yīng)

為沉積相區(qū)域展布規(guī)律及演化過(guò)程研究提供地質(zhì)依據(jù)，筆者利用測(cè)井及地震資料進(jìn)一步總結(jié)開(kāi)闊臺(tái)地、臺(tái)緣及斜坡等重點(diǎn)相帶的測(cè)井相和地震相特征(圖2)。其中，測(cè)井曲線主要借助分辨率較高的自然伽馬和聲波時(shí)差曲線，地震資料主要參考地震反射結(jié)構(gòu)、振幅、連續(xù)性等基本參數(shù)(Barnhardtetal., 2005; 趙文智等, 2014; Harzalietal., 2014)。

開(kāi)闊臺(tái)地臺(tái)內(nèi)淺灘亞相形成于淺水高能或較高能環(huán)境，在波浪作用下，沉積物被磨蝕、沖洗和篩選，常堆積生物碎屑、內(nèi)碎屑和鮞粒等顆粒。由于泥質(zhì)含量相對(duì)少，GR曲線常呈中低值在10～35API之間。由于泥質(zhì)含量相對(duì)少，溶蝕孔洞相對(duì)局限臺(tái)地及灘間海亞相發(fā)育，聲波時(shí)差值變大，在51～75μs/ft之間。開(kāi)闊臺(tái)地灘間海亞相位于正常浪基面之下，水深較大且水體能量很低。沉積物以粒細(xì)、色暗為特征，生物碎屑含量較少，碳酸鹽巖具一定泥質(zhì)含量或有泥巖夾層。測(cè)井曲線表現(xiàn)為高GR值(平均分布在20～40API)和較小的聲波時(shí)差(42～51μs/ft)。兩種亞相單元地震相也存在較大差異：弱反射低連續(xù)相集中在臺(tái)地邊緣兩側(cè)的相對(duì)高能區(qū)，包括臺(tái)地內(nèi)淺灘和臺(tái)內(nèi)礁灘的圍斜部位；中-強(qiáng)振幅高連續(xù)席狀平行亞平行地震相則代表穩(wěn)定的，水動(dòng)力較弱的沉積環(huán)境。因此，臺(tái)內(nèi)淺灘亞相地震相常具中-弱振幅，中-低頻率，連續(xù)-非連續(xù)平行反射；灘間海亞相常具強(qiáng)-中振幅，高頻率，連續(xù)平行反射。

圖3 研究區(qū)早白堊晚期阿普特階層序地層界面及巖心照片F(xiàn)ig.3 Sequence-stratigraphic surfaces and core photos of later Early Cretaceous

臺(tái)地邊緣相自然伽瑪曲線較為平緩，相對(duì)于圍巖呈箱型，并且曲線頂?shù)拙咄蛔兘佑|特征。臺(tái)地邊緣沉積體自然伽瑪值相對(duì)最低，平均分布在0～25API左右。聲波時(shí)差值因溶蝕孔洞最發(fā)育，呈中到高值，平均分布在75～95μs/ft之間。因適宜的溫度和水體環(huán)境，臺(tái)地邊緣區(qū)常表現(xiàn)為地層厚度增大，垂向加積的特征。由于其特殊的地形地貌，生物礁灘體常與外圍沉積體形成了清晰的地震反射界限。臺(tái)地邊緣地震相單元具底平頂凸外形，向開(kāi)闊臺(tái)地和海盆方向以及臺(tái)緣兩側(cè)快速下傾，形成大小不等的(弱)丘狀外形，內(nèi)部為雜亂弱振幅。

上緩坡亞相分布在臺(tái)地邊緣前部，相單元外形為向周圍逐漸減薄的楔形，內(nèi)部呈連續(xù)中強(qiáng)振幅反射；具低GR(11～23API)和中等聲波(60～85μs/ft)測(cè)井響應(yīng)。地震反射軸常表現(xiàn)為中-弱振幅，連續(xù)平行反射，鄰近臺(tái)地邊緣一側(cè)具明顯前積特征。下緩坡亞相測(cè)井曲線常表現(xiàn)為尖峰或圓滑的指形形態(tài)，自然伽瑪值變化幅度較大，分布在32～96API之間，局部夾有中低值，代表了水動(dòng)力相對(duì)較弱，聲波值70～80μs/ft之間。地震反射常表現(xiàn)為強(qiáng)-中振幅，連續(xù)平行反射，代表相對(duì)低能的沉積環(huán)境。同樣為低能環(huán)境的盆地相具有典型高GR(32～92API)和低聲波(52～77μs/ft)響應(yīng)，從已收集的少量三維地震資料來(lái)看，其常呈中強(qiáng)振幅層狀反射；受資料品質(zhì)影響，少量二維地震呈弱振幅，低頻率，非連續(xù)不平行反射。

2 沉積相空間展布規(guī)律

2.1 幾個(gè)重要的層序界面

中東地區(qū)地質(zhì)歷史時(shí)期共可劃分出11個(gè)巨層序(Mega Sequences)，其中，下白堊統(tǒng)Thamama群又可分為多個(gè)二級(jí)旋回(Sharlandetal., 2001; Bernardetal., 2010)。前人針對(duì)Shuaiba地層進(jìn)一步劃分了四個(gè)三級(jí)層序(Strohmengeretal., 2006)，其中，Hawar組和Lower Shuaiba各發(fā)育一個(gè)完整的三級(jí)層序；Upper Shuaiba細(xì)分為兩個(gè)三級(jí)層序。后期隨著同位素地球化學(xué)工作的補(bǔ)充，前人在Lower Shuaiba內(nèi)部進(jìn)一步細(xì)化了兩個(gè)三級(jí)層序(Yoseetal., 2010; Van Buchemetal., 2010)。本次研究主要基于有限巖心、測(cè)井相標(biāo)志和地震資料，通過(guò)對(duì)Bab盆地層序邊界、海泛面等重要層序界面進(jìn)行了系統(tǒng)識(shí)別及對(duì)比，筆者共識(shí)別出SSB1～SSB5五個(gè)三級(jí)層序界面(SB)和FS1～FS4四個(gè)海泛面(FS)，其中，SSB1和SSB3分別與二級(jí)層序界面相對(duì)應(yīng)(圖3)。

SSB1二級(jí)層序界面是研究區(qū)Kharaib和Hawar之間的界面，與冰川性全球海平面變化有關(guān)。界面之下為物性優(yōu)越的Kahraib組高能淺灘相生物內(nèi)碎屑灰?guī)r，之上為相對(duì)致密的Hawar組上緩坡相粒泥灰?guī)r。隨著海平面不斷上升，Hawar逐漸過(guò)渡為灰黑色泥灰?guī)r，高GR值(39API)泥灰?guī)r代表了Shuaiba組第一個(gè)三級(jí)層序的海泛界面(FS1)。Hawar沉積后期，水體逐漸變淺，沉積了一套代表水體相對(duì)變淺的粒泥灰?guī)r。

圖4 Bab盆地西部Shuaiba組過(guò)井地震剖面及沉積充填特征(剖面①位置見(jiàn)圖1)Fig.4 Characteristics of seismic facies and lithological facies of the Shuaiba Formation, western Bab Basin (profile ① shown in Fig.1)

SSB2三級(jí)層序界面是Hawar粒泥灰?guī)r和Lower Shuaiba組泥粒灰?guī)r的界面。Shuaiba沉積早期的泥?；?guī)r含有大量粟米蟲(chóng)和小圓片蟲(chóng)，這兩類有孔蟲(chóng)對(duì)沉積水體深度具有一定的指示意義。其中，粟米蟲(chóng)通常是局限環(huán)境下水體鹽度略增的典型產(chǎn)物，而小圓片蟲(chóng)比粟米蟲(chóng)的生存范圍要廣的多，但水體深度整體保持在幾米至50米之間。前人開(kāi)展的同位素地球化學(xué)工作表明，Lower Shuaiba 沉積期全球海平面持續(xù)上升(Al-Husseini and Matthews, 2010)，出現(xiàn)了全球公認(rèn)的碳同位素正向漂移(OAE1a)，對(duì)應(yīng)著阿普特階最大海泛事件(FS2)。穩(wěn)步上升的沉積水體為藻類、珊瑚、厚蛤類造礁生物提供了有效的可容納空間，沉積了大套上緩坡亞相的藻粘結(jié)巖和臺(tái)地邊緣相介殼灰?guī)r的巖相組合。

SSB3二級(jí)層序界面是Lower Shuaiba組臺(tái)緣介殼灰?guī)r和Upper Shuaiba開(kāi)闊臺(tái)地相泥?；?guī)r的界面。阿普特階后期研究區(qū)海平面迅速下降處于相對(duì)低位，沉積作用主要集中在靠近Bab臺(tái)內(nèi)盆地的區(qū)域。遠(yuǎn)離Bab臺(tái)內(nèi)盆地的區(qū)域沉積環(huán)境由臺(tái)地邊緣演化至開(kāi)闊臺(tái)地乃至局限臺(tái)地，部分區(qū)域發(fā)現(xiàn)了Lower Shuaiba整體暴露并與Nahr Umr直接成角度不整合接觸(Yoseetal., 2010)。受高頻海平面的影響，Upper Shuaiba組內(nèi)部可細(xì)分為兩個(gè)三級(jí)層序。

SSB4三級(jí)層序界面之下，巖性由灰黑色泥灰?guī)r向粒泥灰?guī)r過(guò)渡，界面之上巖性又逐漸過(guò)渡為灰黑色泥灰?guī)r。該界面對(duì)應(yīng)著GR曲線的相對(duì)低值，說(shuō)明了當(dāng)時(shí)水體深度有變化。FS4是阿普特階后期最后一個(gè)海泛面，該界面附近沉積了一套灰黑色富有機(jī)質(zhì)泥巖，M-1井Bab泥巖厚度約6.5m，往Bab盆地中心其厚度逐漸增大并作為兩阿地區(qū)各Shuaiba油田的最重要的烴源巖。M-1井FS4面附近GR值介于43～60API，下伏為灰色泥粒，往上過(guò)渡為粒泥灰?guī)r。

SSB5二級(jí)層序界面是研究區(qū)目的層Shuaiba和Nahr_Umr之間的界面，相當(dāng)于下伏阿普特階地層與上覆阿爾必階(Albian Stage)地層的分界面。M-1井Shuaiba組頂部是一套灰黑色泥灰?guī)r，界面之上為一套深水盆地相鈣質(zhì)頁(yè)巖。盡管未有取心資料，但界面附近測(cè)井曲線突變明顯，代表相對(duì)海平面的快速上升，導(dǎo)致深水頁(yè)巖覆蓋在碳酸鹽巖之上形成淹沒(méi)不整合面。至此，Shuaiba組碳酸鹽巖原地生長(zhǎng)的環(huán)境被破壞，研究區(qū)在一段地質(zhì)歷史時(shí)期內(nèi)沉積了大段的深水頁(yè)巖，該套頁(yè)巖是Shuaiba油藏的區(qū)域性蓋層，在東魯卜哈利盆地廣泛分布。

2.2 沉積單元空間展布規(guī)律

阿普特階Shuaiba組沉積涵蓋了開(kāi)闊臺(tái)地，臺(tái)地邊緣，臺(tái)緣斜坡及盆地相等多種相帶單元?；诔练e相類型及層序界面的識(shí)別工作，筆者選取多條區(qū)域地震地質(zhì)剖面，針對(duì)阿普特階Shuaiba組各沉積單元的空間展布特征及差異性展開(kāi)論述和對(duì)比。

圖5 Bab盆地中西部Shuaiba組過(guò)井地震剖面及沉積充填特征(剖面②位置見(jiàn)圖1)Fig.5 Characteristics of seismic facies and lithological facies of the Shuaiba Formation in the central-western Bab Basin (profile ② shown in Fig.1)

剖面①位于Bab盆地西側(cè)，該剖面過(guò)S-1和M-1兩口鉆井呈南北向展布(圖4)。其中，S-1井Shuaiba組厚度約140m，僅發(fā)育Lower Shuaiba地層。該井Lower Shuaiba下段為低能環(huán)境下的粒泥灰?guī)r(圖4中標(biāo)記③之下)，測(cè)井曲線呈鋸齒狀，GR值約26API，聲波時(shí)差80μs/ft。Lower Shuaiba中段主要沉積了一套厚層狀藻粘結(jié)巖和介殼灰?guī)r組合(圖4中標(biāo)記①～③的范圍)，GR曲線常呈中低值在12～18API之間，聲波時(shí)差值呈中到高值，平均分布在80～91μs/ft之間，測(cè)井解釋孔隙度高達(dá)23%。Lower Shuaiba上段(圖4中標(biāo)記①之上)為灰泥支撐的生物微晶灰?guī)r，含圓錐蟲(chóng)屬、棘皮動(dòng)物碎屑，表明沉積環(huán)境可能是類似于礁后低能量、近岸淺海沉積環(huán)境；GR曲線逐漸升高至38API，聲波時(shí)差值降至75μs/ft。剖面南部主要發(fā)育SSB1至SSB3兩個(gè)三級(jí)層序，Lower Shuaiba上覆地層為Nahr Umr組高GR(65API)頁(yè)巖凝縮層，二者之間為一期淹沒(méi)不整合界面。M-1井位于剖面北部， Shuaiba組厚度約80m，包括Lower Shuaiba和Upper Shuaiba兩個(gè)單元。由于更靠近Bab盆地中心，M-1井巖心整體致密，泥質(zhì)含量明顯增高，且未見(jiàn)介殼灰?guī)r和藻粘結(jié)巖(圖4)。從層序地層角度來(lái)說(shuō)，該剖面北部發(fā)育四個(gè)完整的三級(jí)層序(圖3)。

盡管二維地震資料難以很好的反映相帶單元的區(qū)域展布特征，但仍能看到各沉積相帶的空間演化規(guī)律。S-1井頂部發(fā)育海進(jìn)半旋回的低能沉積，地震反射軸具中強(qiáng)振幅連續(xù)楔狀反射。特別是S-1井向M-1井之間具有多個(gè)大小不等的丘狀反射外形，對(duì)比S-1和M-1兩口井的巖心、測(cè)井差異，推測(cè)兩井之間橫跨了臺(tái)地邊緣和斜坡等沉積相單元。

剖面②過(guò)四口鉆井，為一條位于Bab盆地中西部北東-南西向剖面(圖5)。從南向北(左至右)可見(jiàn)(三維)地震剖面減薄明顯，具多個(gè)S形前積特征。剖面西南部地震相呈楔狀或板狀外形，內(nèi)部為弱反射低連續(xù)相，代表了較高能條件下以顆粒灰?guī)r、生屑灰?guī)r為主的沉積類型，相單元以開(kāi)闊臺(tái)地的臺(tái)內(nèi)淺灘亞相為主。剖面中段由多個(gè)S形前積單元組成，地震相單元外形為底平頂凸，向開(kāi)闊臺(tái)地和海盆方向、以及臺(tái)緣兩側(cè)快速下傾，內(nèi)部為雜亂弱-變振幅，具類丘狀反射特征。

該區(qū)域已鉆井巖心中，可觀察到從富含粘土(泥?；?guī)r或高泥質(zhì)充填程度的灰?guī)r)到更清潔的石灰?guī)r(藻粘結(jié)巖和介殼灰?guī)r組合)的上升趨勢(shì)。各前積層頂部介殼灰?guī)r和含介殼顆粒的內(nèi)碎屑灰?guī)r較最豐富，且往上介殼灰?guī)r逐漸變粗且破碎程度更高，這些信息表明高能相帶集中在海平面附近或海平面上，受到持續(xù)性的水體能量影響。剖面東北部地震反射軸呈層狀且橫向穩(wěn)定，內(nèi)部為中強(qiáng)振幅層狀反射，道間同向軸較光滑，代表下緩坡或近盆地相等水動(dòng)力較弱的沉積環(huán)境。

該剖面中段的前積特征主要受控于阿普特階二級(jí)層序海退半旋回。由于海平面高頻變化和可容納空間的縮小決定了多個(gè)S形前積體的側(cè)向疊置。各沉積單元向盆前積的同時(shí)，礁后環(huán)境下致密灰?guī)r沉積物會(huì)堆積于高孔滲灰?guī)r之上形成多個(gè)有效的儲(chǔ)蓋組合。勘探實(shí)踐證實(shí)，該區(qū)域各鉆井均鉆遇油層，但各油藏之間油水關(guān)系復(fù)雜，具不同的油水界面，也進(jìn)一步說(shuō)明各前積體間并不連通。

第③條剖面位于Bab盆地東南部，地理位置處于阿曼西北部(位置見(jiàn)圖1)。早白堊世晚期，該區(qū)塊主要發(fā)育臺(tái)內(nèi)淺灘、灘間海兩種亞相類型，巖性以粒屑灰?guī)r、含?；?guī)r和泥灰?guī)r為主，缺乏介殼灰?guī)r及藻粘結(jié)巖沉積。

圖6 Bab盆地東南部Shuaiba碳酸鹽巖儲(chǔ)層段均方根振幅屬性分析圖Fig.6 RMS attribute of Shuaiba carbonate reservoir in the southeastern Bab Basin

圖7 Bab盆地東南部某油田Shuaiba油藏剖面圖(剖面③位置見(jiàn)圖1)Fig.7 Sectional view of the Shuaiba reservoir the southeastern Bab Basin (profile ③ shown in Fig.1)

三維地震屬性分析結(jié)果表明，該剖面區(qū)域Shuaiba組頂面地震反射能量在儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)較其他地區(qū)偏弱，表現(xiàn)為明顯的弱振幅反射同相軸。通過(guò)已鉆井儲(chǔ)層段物性與井旁道地震反射波屬性對(duì)比統(tǒng)計(jì)分析，認(rèn)為碳酸鹽巖儲(chǔ)層段的孔隙度、厚度與儲(chǔ)層頂面地震反射波的均方根振幅具有很好的負(fù)相關(guān)關(guān)系(王鋒等, 2007)。以這種相關(guān)性特征為依據(jù)，從三維地震資料沿儲(chǔ)層頂面反射層提取對(duì)應(yīng)儲(chǔ)層段時(shí)窗的均方根振幅值，以中、低振幅特征為指示，可從各振幅圖上劃分出臺(tái)內(nèi)淺灘等有利相帶的平面分布。以不同時(shí)窗均方根振幅圖為例，該區(qū)塊主力油田有利儲(chǔ)集相帶呈NE-SW向展布，其兩側(cè)發(fā)育多條弱振幅的屬性區(qū)帶(圖6，綠/黃色區(qū)帶代表弱振幅區(qū)，紅色圈為已發(fā)現(xiàn)油田范圍)?？碧綄?shí)踐表明，主力油田西側(cè)WS-1，W-1，S-1，F(xiàn)-1及東側(cè)A-1等多口鉆井均位于類似的中、低振幅區(qū)，這些鉆井在Shuaiba均鉆遇了10m左右的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，并有較好的油氣產(chǎn)量。

從成藏特征上來(lái)看，該區(qū)塊存在包括主力油田在內(nèi)的多個(gè)物性優(yōu)越的臺(tái)內(nèi)淺灘相灰?guī)r帶。且各帶展布方向一致，整體呈NE-SW向展布。但受阿曼造山的影響，各潛在有利區(qū)塊之間受NW-SE向斷層切割影響呈塊狀展布(圖7)。

相對(duì)于阿聯(lián)酋境內(nèi)的剖面①、剖面②，剖面③遠(yuǎn)離臺(tái)地邊緣而靠近開(kāi)闊臺(tái)地沉積環(huán)境，導(dǎo)致Shuaiba層礁灘儲(chǔ)層厚度偏薄且呈帶展布。距剖面③西北40km處Lekwair油田也是阿曼最重要的油田之一，該主力油層也為下白堊統(tǒng)Shuaiba組。調(diào)研的資料顯示，Lekwair油田主力層沉積了高能背景下的裂縫型(生物)內(nèi)碎屑灰?guī)r，貝殼類碎屑更為豐富，儲(chǔ)層裂縫極為發(fā)育(C & C, 2012[注]C & C. 2012. Field evaluation report. Lekhwair Field, Rub Al Khali Basin. (unpublished PDF database))。相對(duì)于剖面③地質(zhì)位置而言，其西北部的Lekwair油田在早白堊世晚期為更靠近Bab盆地沉積中心且應(yīng)力集中的高能沉積區(qū)。

圖8 Bab盆地兩岸Shuaiba組碳酸鹽巖沉積演化階段模式圖Fig.8 Sedimentary models of Shuaiba Formation on both sides of Bab Basin

3 沉積演化階段及模式探討

Shuaiba組碳酸鹽巖具有優(yōu)越的儲(chǔ)集條件，不同剖面顯示的沉積單元展布規(guī)律可知，Shuaiba各沉積相帶的儲(chǔ)層在區(qū)域上存在較大差異?？紤]到各儲(chǔ)集體主要集中在Hawar組沉積后地層中，筆者結(jié)合各沉積單元的空間展布特征，重點(diǎn)恢復(fù)了阿普特階各沉積單元的演化過(guò)程，為沉積模式的建立提供依據(jù)。

3.1 沉積演化階段

Hawar沉積后，研究區(qū)進(jìn)入了持續(xù)性的海侵階段，盆地可容空間上升至最大。緣于海水快速上升，盆地很快被淹沒(méi)而進(jìn)入較深水狀態(tài)。Lower Shuaiba沉積初期對(duì)應(yīng)著二級(jí)層序的海進(jìn)體系域階段，該時(shí)期在研究區(qū)廣泛充填了一套灰褐色粒泥灰?guī)r，也為后期藻類的活躍提供了良好的場(chǎng)所(圖8a)。OAE1a事件(FS2海泛面)后，相對(duì)海平面進(jìn)入了下降半旋回。伴隨著阿普特期藻類生物和造礁生物的繁盛，研究區(qū)廣泛發(fā)育厚殼蛤灰?guī)r堆積物(圖8b)。高位期早期，在廣泛發(fā)育的開(kāi)闊臺(tái)地和臺(tái)地邊緣形成具儲(chǔ)集性能良好的臺(tái)內(nèi)淺灘和臺(tái)緣生物礁、灘體。隨著海平面逐漸下降，臺(tái)緣厚殼蛤等生物建造發(fā)生周期性的暴露，厚殼蛤灰?guī)r物性得到改善。進(jìn)入高位晚期，伴隨全球性的氣候干旱炎熱和海平面大幅度下降，Shuaiba沉積后的地層暴露進(jìn)一步遭受大氣淡水淋濾(圖8c)。在表生作用的影響下，由介殼灰?guī)r組成的丘狀體內(nèi)部鑄?？纵^為發(fā)育。

進(jìn)入U(xiǎn)pper Shuaiba沉積期，隨著海平面的持續(xù)下降，不同區(qū)域沉積單元發(fā)生了明顯分異(圖8d)?？拷_(tái)地邊緣一側(cè)，Shuaiba地層暴露接受淡水淋濾作用約1.5百萬(wàn)年(Bliefnick and Harris, 1983)，其上與Nahr Umr深水頁(yè)巖直接接觸，缺乏Upper Shuaiba沉積。往Bab臺(tái)內(nèi)盆地區(qū)域繼續(xù)沉積充填了粒泥灰?guī)r，泥灰?guī)r等低能環(huán)境沉積體，隨后沉積期結(jié)束進(jìn)入新的海進(jìn)體系域階段。

3.2 沉積模式及啟示

圖9 研究區(qū)下白堊統(tǒng)Shuaiba組沉積相模式及巖石物性特征Fig.9 Characteristics of sedimentary facies and petrophysics of the Shuaiba Formation, Lower Cretaceous

印模法和殘余厚度法是古地貌恢復(fù)過(guò)程中最常用的方法(劉宏等, 2015)。借助印模法針對(duì)Aptian期沉降坡度的分析表明，Nahr Umr泥巖在區(qū)域上沉積穩(wěn)定，對(duì)下伏Shuaiba碳酸鹽巖起到了“填平補(bǔ)齊”的作用。通過(guò)統(tǒng)計(jì)已鉆井資料，Nahr Umr組在阿聯(lián)酋陸地區(qū)塊厚度450～620m，厚度穩(wěn)定。調(diào)研Bab盆地東南緣多個(gè)油田Nahr Umr組沉積厚度的結(jié)果顯示，Nahr Umr組在Bab盆地東南緣厚度也較為穩(wěn)定，介于180～231m。結(jié)合前人開(kāi)展的古生物研究工作，認(rèn)為Bab盆地阿普特期沉積環(huán)境相對(duì)局限、坡降小，具有典型的碳酸鹽巖緩坡沉積的特征。阿聯(lián)酋陸地區(qū)塊Shuaiba沉積過(guò)程中，生物礁、灘建造對(duì)碳酸鹽臺(tái)地的形成也起到一定作用。早白堊世晚期，廣泛的厚殼蛤生物礁灘建造逐漸控制了兩阿地區(qū)臺(tái)地邊緣及臺(tái)緣至Bab盆地之間的過(guò)渡斜坡帶。綜合塔克和顧家裕的相模式分類方案(顧家裕等, 2009; Tucker and Wright, 1990)，研究區(qū)的單井和地震等資料，提出以臺(tái)地邊緣發(fā)育寬緩斜坡為特色的“弱鑲邊型緩坡臺(tái)地”沉積模式(圖9)。該模式介于Read的臺(tái)地模式和緩坡模式之間，一方面，其具備深水陸棚性質(zhì)的非常寬緩的斜坡。同時(shí)，緩坡往臺(tái)地邊緣一側(cè)發(fā)育高能相帶，即存在一個(gè)鑲邊臺(tái)地邊緣。根據(jù)相帶類型及區(qū)域展布特征，認(rèn)為在弱鑲邊緩坡型臺(tái)地背景下，從Bab盆地往陸地方向，Shuaiba組沉積物橫跨了盆地相-前緣斜坡-臺(tái)地邊緣-碳酸鹽巖開(kāi)闊臺(tái)地乃至局限臺(tái)地等各類相單元。

油氣勘探實(shí)踐工作表明，臺(tái)地邊緣區(qū)主要以高位域碳酸鹽巖生物建隆為主要勘探目標(biāo)。碳酸鹽巖生物建隆主要由廣泛發(fā)育臺(tái)地邊緣相生物礁格架碎屑和上緩坡藻粘結(jié)巖組成，兩類巖體具有低幅度、展布范圍廣的特點(diǎn)，儲(chǔ)集空間以鑄?？缀土ｉg孔為主，儲(chǔ)集物性極為優(yōu)越。礁后相沉積的泥灰?guī)r相對(duì)致密，往往能對(duì)臨近的儲(chǔ)集段形成側(cè)向和垂向封擋，從而在Bab盆地周緣地區(qū)形成多個(gè)獨(dú)立性油氣聚集單元(圖5)。開(kāi)闊臺(tái)地及斜坡則主要針對(duì)臺(tái)內(nèi)灘及藻丘等地層巖性圈閉開(kāi)展。構(gòu)造穩(wěn)定期，碳酸鹽巖臺(tái)地內(nèi)部古地形不會(huì)發(fā)生劇烈變化，局部古地貌高有利于顆粒灘的生長(zhǎng)，這些顆粒灘常由生物碎屑組成，屬于臺(tái)內(nèi)灘亞相單元。橫向上，低能灘間海環(huán)境沉積的泥晶灰?guī)r常作為有效的遮擋層，促進(jìn)了地層巖性圈閉的最終形成。受阿普特階中后期高頻海平面變化的影響，Shuaiba多期次臺(tái)地邊緣生物建隆、臺(tái)內(nèi)淺灘在空間上相互疊置，繼承性發(fā)育并成帶展布(圖7)，促使盆地沿岸各類相帶單元均具廣闊的勘探開(kāi)發(fā)前景。

4 結(jié)論

(1)基于多油田鉆井巖心開(kāi)展的沉積相工作表明，阿普特期Shuaiba組共發(fā)育開(kāi)闊臺(tái)地、臺(tái)地邊緣、臺(tái)緣斜坡及盆地相4種沉積相單元和6種亞相類型。其中，高能環(huán)境的臺(tái)緣生物礁與臺(tái)內(nèi)淺灘亞相具有低GR，中高聲波時(shí)差的測(cè)井響應(yīng)和中-弱振幅，弱連續(xù)的地震響應(yīng)。低能環(huán)境的下斜坡與灘間海亞相具有高GR，低聲波時(shí)差的測(cè)井響應(yīng)和中-強(qiáng)振幅，連續(xù)平行的地震響應(yīng)。

(2)阿普特期兩阿地區(qū)各沉積單元沿Bab盆地周緣呈帶狀展布。開(kāi)闊臺(tái)地一側(cè)主要沉積了第二個(gè)三級(jí)層序?qū)?yīng)的Lower Shuaiba地層，其早期以垂向加積為主，后期隨著可容納空間的縮小發(fā)育多個(gè)S形前積體。后期研究區(qū)海平面迅速下降，沉積作用主要集中在靠近Bab臺(tái)內(nèi)盆地的區(qū)域，沉積了第三和第四個(gè)三級(jí)層序?qū)?yīng)的Upper Shuaiba地層；靠近臺(tái)地邊緣一側(cè)，Lower Shuaiba地層遭受暴露及淡水淋濾作用。

(3)受控于第二個(gè)三級(jí)層序的高位體系域，Lower Shuaiba沉積晚期發(fā)育具儲(chǔ)集性能良好的臺(tái)緣生物礁，構(gòu)成典型的鑲邊臺(tái)地邊緣。Upper Shuaiba沉積期海平面逐漸降低，往Bab臺(tái)內(nèi)盆地區(qū)域繼續(xù)充填低能沉積單元，盆地具備深水陸棚性質(zhì)的非常寬緩的斜坡。因此，阿普特階Shuaiba組碳酸鹽巖沉積體系符合“弱鑲邊型緩坡臺(tái)地”模式。

(4)阿普特階Shuaiba組各類地層巖性單元具有良好的勘探前景。受高頻海平面變化的影響，Shuaiba組高位域碳酸鹽巖礁灘體在空間上相互疊置并成帶展布，低能環(huán)境沉積的泥晶灰?guī)r、泥頁(yè)巖相對(duì)致密，往往能對(duì)臨近的儲(chǔ)集段形成有效的遮擋層，促進(jìn)了地層巖性圈閉的最終形成。

致謝研究過(guò)程中，得到了阿聯(lián)酋AL Yasat公司和阿曼Daleel公司的大力幫助和支持，在此表示衷心感謝！