Muglad盆地Unity凹陷及鄰區(qū)AG2段沉積相與沉積模式分析*

喻志驊 劉計國 張光亞 黃彤飛 王彥奇

（中國石油勘探開發(fā)研究院 北京100083）

近年來，在我國東營凹陷（隋風(fēng)貴，2003；孫龍德，2003；鄢繼華等，2005；劉鑫金等，2012；王永詩等，2016；符武才等，2021）、板橋凹陷（侯宇光等，2010）、遼河西部凹陷（付輝等，2012）等斷陷盆地中巖性—地層油氣藏的勘探均取得了突破?？碧綄?shí)踐表明，在富油氣凹陷內(nèi)，加強(qiáng)沉積體系研究，有助于尋找有利砂體，進(jìn)而指導(dǎo)巖性—地層油氣藏勘探。Unity凹陷作為Muglad盆地東部坳陷的一個已被證實(shí)富油氣凹陷，目前在中、上成藏組合均已進(jìn)行了大規(guī)模的勘探（張亞敏，2002；童曉光等，2004；竇立榮等，2006a，2006b；張亞敏，2008；張光亞等，2019），發(fā)現(xiàn)了Unity油田和Toma-S油田2個億噸級油田和Munga油田5千萬噸級油田。隨著勘探程度的不斷提高，未鉆探的大于1 km2的構(gòu)造圈閉越來越少，因此亟需轉(zhuǎn)向主力烴源巖層系所在的下組合（下白堊統(tǒng)Abu Gabra組，以下簡稱AG組），探索巖性—地層油氣藏等新領(lǐng)域。目前Unity凹陷AG組巖性—地層圈閉依舊處于勘探初期，尚未開展針對性的工作，而同處于Muglad盆地內(nèi)的Sufyan凹陷（張亞敏，2007；黃彤飛等，2017，2019；王宇喆等，2017；袁圣強(qiáng)等，2019）、Fula凹陷（薛良清等，2004；吳冬等，2015；王營等，2019；王彥奇等，2019，2021；陳誠等，2020）AG組2段（下文簡稱AG2）的巖性—地層油氣藏均取得了一定的進(jìn)展，Bamboo凹陷亦出現(xiàn)較好的巖性—地層油氣藏勘探苗頭。因此，本文擬通過研究Unity凹陷AG2段沉積相與沉積模式，明確有利砂體展布特征，為有利巖性—地層油氣藏形成條件分析、有利區(qū)評價和目標(biāo)優(yōu)選提供認(rèn)識基礎(chǔ)，對開拓勘探新領(lǐng)域具有重要的意義。

前人針對Muglad盆地其他凹陷AG組沉積相及沉積模式的研究已取得了一些進(jìn)展與成果。陳誠等（2016）通過水槽實(shí)驗(yàn)?zāi)M提出在Fula凹陷西部AG組發(fā)育了多個扇三角洲和淺水三角洲；王宇喆等（2017）、袁圣強(qiáng)等（2019）開展了Sufyan凹陷AG組沉積方面的研究。但針對Unity凹陷，迄今尚未見到AG組沉積方面的系統(tǒng)研究成果，導(dǎo)致對該區(qū)AG組油氣富集規(guī)律認(rèn)識不清，制約了對研究區(qū)AG組的進(jìn)一步勘探開發(fā)。

本文以Unity凹陷及東部Toor凸起為研究對象，以凹陷內(nèi)或臨近凸起中鉆遇AG組的7口井錄井、測井資料為基礎(chǔ)，通過測井相、地震相等對Unity凹陷AG2段沉積相進(jìn)行系統(tǒng)分析研究，揭示沉積相展布特征，建立沉積模式，以期對該區(qū)巖性—地層油氣藏的勘探提供認(rèn)識基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況

Unity凹陷地處南蘇丹境內(nèi)，位于Muglad盆地東南部，屬于Muglad盆地東部坳陷的一個二級構(gòu)造單元。其構(gòu)造位置介于Azraq-Heglig-Unity凸起與東部Toor凸起之間，北部與Bamboo凹陷相鄰。該凹陷呈近北西—南東走向，具有“北窄南寬”的形態(tài)特征。Unity凹陷是已被證實(shí)富油氣凹陷，發(fā)現(xiàn)了包括Unity油田等在內(nèi)的2個億噸級油田，是Muglad盆地重要的油氣富集區(qū)（圖1）。

圖1 Muglad盆地構(gòu)造單元劃分及研究區(qū)位置圖（據(jù)張光亞等，2019修改）Fig.1 Sketch map showing the structural units of Muglad Basin and study area（modified after Zhang et al.，2019）

Muglad盆地白堊系自下而上發(fā)育AG組、Bentiu組和Darfur群3套地層（圖2）。在白堊紀(jì)沉積時期，Unity凹陷演化與Muglad盆地整體保持一致，經(jīng)歷了第一斷坳演化旋回與第二斷坳演化旋回。AG組沉積時期為早白堊世斷陷期，構(gòu)造活動強(qiáng)烈，基底快速沉降，Bentiu組沉積時期為早白堊世—晚白堊世坳陷期，構(gòu)造活動相對穩(wěn)定，沉積了大套的辮狀河砂巖；上白堊統(tǒng)Darfur群根據(jù)巖性特征，自下而上可劃為Aradeiba組、Zarqa組、Ghazal組和Baraka組，其沉積時期為晚白堊世斷陷期，基底沉降較快，同沉積斷層再次活動（張光亞等，2019）。

圖2 Muglad盆地地層綜合柱狀圖（據(jù)張光亞等，2019修改）Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of Muglad Basin（modified from Zhang et al.，2019）

AG組可進(jìn)一步細(xì)分為5個段，AG5段形成于凹陷形成的初期，上下巖性分異明顯，上部以泥巖為主，下部以砂巖為主；AG4段、AG3段與AG2段均以泥巖為主，其中夾三角洲沉積時形成的砂巖層，AG2段發(fā)育的大套暗色泥巖是主要的烴源巖層；AG1段為砂巖段，與上覆Bentiu組呈不整合接觸（張光亞等，2019）。

早白堊世伴隨著非洲—南美泛大陸裂開，在原始大西洋擴(kuò)張及沿中非剪切帶走滑—拉張以及非洲板塊內(nèi)部差異運(yùn)動的作用下（張光亞等，2022），在中南非地塊與東北非地塊的離散邊緣，Muglad盆地開始形成并發(fā)生強(qiáng)烈的斷陷作用，發(fā)育大量的同沉積斷層，斷層樣式以高角度的旋轉(zhuǎn)平面正斷層為主，剖面組合樣式多為Y型和多米諾型。該時期盆地基底的快速沉降使得盆地可容空間迅速增大，水體變深，隨著大量沉積物卸載，后期可容空間逐漸減小；到早白堊世晚期，構(gòu)造相對穩(wěn)定，斷陷盆地逐漸轉(zhuǎn)化為坳陷盆地。在晚白堊世，非洲大陸持續(xù)向NW-NNW方向的漂移，Muglad盆地再次進(jìn)入斷陷發(fā)育階段，正斷層繼承性發(fā)育。經(jīng)歷3個裂谷演化旋回，Unity凹陷南、北部均表現(xiàn)出“西斷東超”的裂谷盆地構(gòu)造特征（圖3）。

圖3 Muglad盆地Unity凹陷南、北部典型地質(zhì)剖面圖（據(jù)童曉光等，2004修改；剖面位置見圖1）Fig.3 Typical section crossing northern and southern Unity Sag of Muglad Basin（modified from Tong et al.，2004；profile shown in Fig.1）

2 沉積相類型

通過對研究區(qū)錄井資料詳細(xì)分析，結(jié)合測井資料、地震剖面反射特征等綜合研究，在Unity凹陷AG2段識別出三角洲相、濱淺湖相及沖積扇相3種沉積相。

2.1 單井相分析

通過對Unity凹陷東部的ET地區(qū)ET-6井、ET-N1井與M地區(qū)M-11井AG組進(jìn)行單井沉積相分析（圖4，圖5），揭示出該兩個地區(qū)的AG組均發(fā)育三角洲相和湖泊相，其中AG2段以發(fā)育三角洲相為主，而西部Unity地區(qū)AG2段沉積則以泥巖為主，主要發(fā)育湖泊相。

圖4 ET地區(qū)鉆井AG組單井相分析（左為ET-6井；右為ET-N1井）Fig.4 Single well facies analysis diagram of AG Formation in ET area（left.well ET-6；right.well ET-N1）

圖5 M地區(qū)M-11井AG組單井相分析（巖性圖例見圖4）Fig.5 Single well（well M-11）facies analysis diagram of AG Formation in M area（lithology legend shown in Fig.4）

在三角洲相中，以三角洲前緣亞相的水下分流河道微相與水下分流間灣微相為主（表1）。

表1 研究區(qū)典型測井相匹配表Table 1 Typical logging and sedimentary facies of the study area

水下分流河道微相：發(fā)育中、厚層砂巖，以長石砂巖與碎屑長石砂巖為主，粒度主要集中在中、細(xì)粒，縱向上與上部粉砂巖呈正韻律，主要發(fā)育平行層理、塊狀層理、槽狀交錯層理，粉砂巖發(fā)育波狀層理或平行層理。自然電位與自然伽馬呈微齒、平滑中-高幅度漏斗型或多層漏斗型。

水下分流間灣微相：發(fā)育于分流河道之間的低洼地區(qū)或廢棄的三角洲朵體下陷地區(qū)。在平面上多與湖相泥巖相連，水體一般較深，常形成于富有機(jī)質(zhì)的滯留還原環(huán)境。巖性主要為暗色富含有機(jī)質(zhì)泥、泥炭或褐煤沉積，少見薄的粉砂巖夾層。以泥巖沉積為主，可見砂巖透鏡體。自然電位呈低幅度微齒狀平直曲線和自然伽馬曲線形態(tài)呈高幅度微齒狀平直曲線。

2.2 地震相分析

研究區(qū)內(nèi)鉆遇AG組井少，但具有相對豐富的地震資料。地震剖面反映了地層波阻抗的變化特征，因此地震反射波組的振幅強(qiáng)弱、波形的連續(xù)性及構(gòu)型等特性在一定程度上可以反映沉積相的空間展布特征。

綜合研究區(qū)鉆井揭示的地層巖石特性及沉積相分析，明確了研究區(qū)AG2段主要發(fā)育以下3種沉積相及其地震相特征（表2）。

表2 典型地震相與沉積相的對應(yīng)關(guān)系Table 2 Relationship between typical seismic facies and sedimentary facies

（1）湖泊相：研究區(qū)以濱淺湖為主，發(fā)育在凹陷的西部區(qū)域，巖性以深灰色泥巖為主，橫向變化較小，在地震剖面上表現(xiàn)為中-高振幅、中-高連續(xù)的平行或亞平行反射為主（圖6，圖9中區(qū)域c，圖10中區(qū)域e）。

圖6 湖泊相典型地震剖面（剖面位置見圖1）Fig.6 Typical seismic section showing lacustrine facies（profle shown in Fig.1）

（2）三角洲相：發(fā)育于凹陷的東部區(qū)域。地震剖面上主要表現(xiàn)為中-強(qiáng)振幅、中-強(qiáng)連續(xù)的前積反射（圖7）或呈現(xiàn)中-低振幅、中-弱連續(xù)的雜亂反射（圖9中區(qū)域b，圖10中區(qū)域d）。鉆井揭示該地區(qū)三角洲前緣亞相以砂泥互層組合為特征，主要發(fā)育三角洲前緣亞相的水下分流河道與水下分流間灣兩個微相，具進(jìn)積組合序列。砂巖以灰白色、中粒為主，分選中等，是儲層發(fā)育的主要沉積相區(qū)。

圖7 三角洲相典型地震剖面（剖面位置見圖1）Fig.7 Typical seismic sections showing delta facies（profile shown in Fig.1）

（3）沖積扇相：主要發(fā)育于Toor凸起與Unity凹陷相鄰的M地區(qū)，推測其主要分布于M地區(qū)南部。在地震剖面上，多表現(xiàn)為前積反射特征（圖8，圖9中區(qū)域a），目前在此相帶尚無鉆遇AG組層位的井揭示。

圖8 沖積扇相典型地震剖面（剖面位置見圖1）Fig.8 Typical seismic cross-section of alluvial-fan（profile shown in Fig.1）

通過分析位于研究區(qū)南、北兩側(cè)的兩條近東西向地震剖面地震相特征（圖9，圖10）可發(fā)現(xiàn)，位于凹陷東側(cè)的ET地區(qū)與M地區(qū)的大部分地區(qū)主要發(fā)育三角洲相，已鉆井主要分布在這兩個地區(qū)（圖9）；在M南部地區(qū)無鉆井揭示AG組，從地震剖面上可看出其具有較明顯的沖積扇相的地震相特征（圖9中區(qū)域a）。凹陷西側(cè)包括U油田區(qū)域、EH地區(qū)及EN地區(qū)地震主要體現(xiàn)為平行/亞平行反射（圖9中區(qū)域c，圖10中區(qū)域e），反映的是湖泊相中的濱淺湖亞相，而更靠西的Khairat地區(qū)呈現(xiàn)中-強(qiáng)振幅、中-高連續(xù)的波狀反射，是典型的較深湖沉積相特征。

圖10 Unity凹陷北部典型地震剖面（剖面位置見圖1）Fig.10 Typical seismic section crossing the northern Unity Sag（profile shown in Fig.1）

3 沉積相展布與沉積模式

3.1 沉積相展布

根據(jù)前人研究成果（Fritz et al.，2013），結(jié)合本研究表明，研究區(qū)物源來自于東部Toor凸起附近沉積于Unity凹陷。通過研究區(qū)鉆井沉積相、典型地震剖面地震相特征分析，并對整個研究區(qū)域的二維資料進(jìn)行地震相解釋與統(tǒng)計（圖11中區(qū)域a），明確了Unity凹陷及鄰區(qū)的沉積相平面展布特征（圖11中區(qū)域b）。在AG2段沉積期間，在Unity凹陷及其相鄰的東部斜坡帶共發(fā)育3個三角洲，最北部的扇三角洲在區(qū)內(nèi)分布范圍較小，是Bamboo凹陷南部扇三角洲的一部分，向南分別是辮狀河三角洲和扇三角洲，在扇三角洲向物源方向還發(fā)育了沖積扇。在Unity凹陷西部及其相鄰西部地區(qū)，AG2段沉積期主要發(fā)育濱淺湖相及半深湖相。

圖11 Unity凹陷及鄰區(qū)的AG2段地震相及沉積相平面展布Fig.11 Seismic facies and sedimentray facies of the second member of AG Formation in Unity Sag and adjacent area

3.2 沉積模式

基于對研究區(qū)AG2段沉積時期沉積相及其展布特征的系統(tǒng)研究，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景，建立了Unity凹陷及鄰區(qū)的沉積模式（圖12）。

圖12 Unity凹陷及鄰區(qū)AG2段沉積模式示意圖Fig.12 Sedimentray mode of the second member of AG Formation in Unity Sag and adjacent area

AG2段沉積時期，研究區(qū)湖泊水體分布較廣，東部物源區(qū)能夠提供充足的物源，基底沉積較為穩(wěn)定，北部斜坡相對平緩，河流能量差異不大，沉積以三角洲前緣亞相為主；南部斜坡相對較陡，呈現(xiàn)沖積扇—三角洲的變化規(guī)律。隨著三角洲沉積物堆積，沉積前端不斷向湖心靠近，湖盆逐漸被填平，湖泊水體整體變淺，碎屑物質(zhì)的篩選能力逐漸增強(qiáng)，河流作用逐漸減弱，但物源依舊充足，三角洲沉積的范圍逐步擴(kuò)大，使得沉積斜坡逐漸變緩，水下分流河道沉積分支數(shù)量逐漸增加，形成砂體沉積厚度較為一致的情況。平面上連片分布，形狀朵狀，相帶變化呈漸變規(guī)律，無明顯的突變特征。

4 結(jié)論與展望

（1）Muglad盆地Unity凹陷及鄰區(qū)AG組可劃分出5個三級層序。依據(jù)其水平面的升降與巖性特征變化分析認(rèn)為，主力烴源巖發(fā)育層系A(chǔ)G2段是一套以黑灰色泥巖為主、夾薄層砂巖的地層，具備形成巖性地層油氣藏的良好條件。

（2）Unity凹陷AG2段沉積相主要由三角洲、湖泊相兩種沉積相類型組成，Toor凸起與Unity凹陷相鄰地區(qū)還發(fā)育了沖積扇相，物源均來自東部物源區(qū)，凹陷及其東側(cè)地區(qū)主要發(fā)育辮狀河三角洲相、扇三角洲，研究區(qū)西部以濱淺湖、半深湖等湖泊相為主。

（3）Unity凹陷及鄰區(qū)AG2段發(fā)育的三角洲相是砂巖儲層發(fā)育的有利相帶，是巖性—地層油氣藏形成的有利區(qū)域，可作為下一步重點(diǎn)勘探區(qū)域。

在勘探開發(fā)的30多年中，大量研究主要集中在Bentiu組及Aradeiba組的河流—三角洲砂體儲層中，并發(fā)現(xiàn)大量的油氣，說明Unity凹陷成藏系統(tǒng)的烴源巖具有較好的生烴條件，而本次通過對研究區(qū)的AG2段沉積相分析，認(rèn)為研究區(qū)在AG2組仍然存在潛在的成藏有利區(qū)。一方面，AG2組作為主力烴源巖層中具有優(yōu)勢的生烴條件，AG2段的三角洲相砂體可為油氣藏提供儲層空間，且AG2組的砂泥巖互層的巖性構(gòu)成為油氣成藏提供了較好的蓋層條件，是形成巖性—地層油氣藏的有利條件；另一方面，位于Unity凹陷北部，與之具有相似成藏條件的Bamboo凹陷已經(jīng)在鉆井中證實(shí)AG組成藏的可行性，因此今后可加大Unity凹陷的AG組儲層的研究工作，以此完成油氣勘探的進(jìn)一步突破。