委内瑞拉奥里诺科重油带Carabobo油区M区块Morichal段地层沉积演化特征

陈 浩，陈和平，黄文松，万广峰，张超前

(1.中国石油 勘探开发研究院，北京 100083； 2.中国石油 拉美公司，委内瑞拉 加拉加斯 999188)



委内瑞拉奥里诺科重油带Carabobo油区M区块Morichal段地层沉积演化特征

陈 浩1，陈和平1，黄文松1，万广峰2，张超前1

(1.中国石油 勘探开发研究院，北京 100083； 2.中国石油 拉美公司，委内瑞拉 加拉加斯 999188)

摘要：综合岩心观察、测井、钻井和取样分析等资料，对委内瑞拉奥里诺科重油带内Carabobo油区M区块Morichal段油层组沉积类型及沉积演化特征在垂向和平面上的展布规律进行了研究。结果表明：研究区Morichal段油层组主要发育辫状河三角洲沉积体系，以辫状河三角洲平原亚相为主，进一步可以划分为辫状河道、心滩、溢岸决口扇、泛滥平原等沉积微相。其中，辫状河道与心滩为主要发育的沉积微相，其骨架砂体是研究区内最有利的储集体，储层的展布形态主要受控于古地貌形态和沉积微相的展布。主河道沿南西—北东方向发育，溢岸决口扇和泛滥平原微相仅在局部少量发育。

关键词：奥里诺科重油带；辫状河三角洲平原；岩相特征；沉积演化；委内瑞拉

陈浩,陈和平,黄文松,等.委内瑞拉奥里诺科重油带Carabobo油区M区块Morichal段地层沉积演化特征[J].西安石油大学学报(自然科学版),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

委内瑞拉东北部的奥里诺科重油带是目前世界上储量最大的重油富集带，地质储量约2 000×108t，可采储量约500×108t[1-2]。重油带自西向东划分为Boyacá、Junin、Ayacucho和Carabobo 4个油区。近年来，由于Carabobo油区M区块主力储层的沉积体系和沉积相研究程度较低，很大程度上制约了研究区内重油的进一步勘探和开发。因此，为了明确M区块内有利储集砂体的展布规律，必须加强对Morichal油层组沉积相及沉积微相的研究。

1地质及沉积背景

早中新世至今，加勒比板块与南美板块的斜向碰撞产生了走滑和挤压双重大地构造运动，形成了东委内瑞拉前陆盆地，该盆地沉积物覆盖于被动大陆边缘沉积之上[3]。奥里诺科重油带地处该盆地南缘，整个重油带被Hato Vejo断裂系统分割为东、西2个构造区：东部为Carabobo与Ayacucho油区，西部为Junin与Boyacá油区[4-5]。

Carabobo油区位于奥里诺科河以北、奥里诺科重油带东端、东委内瑞拉盆地南缘，沉积区夹于北部前渊带和南部斜坡带之间。本文选取的M区块总体上为一个向北倾斜的单斜构造，地层倾角2°～3°[6]。区内发育数十条大小不等的正断层。断层走向以近东西向—北东东向为主，少量北北东向。断层断距较小，基本不影响储层的连通性[7-8](图1)。

区域地质研究表明，东委内瑞拉盆地沉积地层覆盖于前寒武基底之上，自下而上发育古生代、白垩纪、 古近纪和新近纪地层。 随着北缘推覆负载的增加，盆地南部沉降范围逐渐扩大，导致由北向南沉积的范围不断扩大，形成不断向南超覆的沉积格局。盆地东部沉积以白垩系、古近系和新近系为主，沉积物源主要来自北部逆冲、隆起和南部圭亚那地盾。新生代沉积超覆不整合于白垩纪或前寒武纪地层之上，沉积厚度近10 km，且地层厚度从凹陷区向南减薄进而尖灭[9]。奥里诺科重油带沉积体系正是基于上述背景下形成的河流—三角洲建造[10]。

图1　奥里诺科重油带M区块地理位置及构造示意图Fig.1　Location and tectonic division of M block in Orinoco heavy oil belt

2地层特征

研究区岩心、钻井资料显示，地层自下而上分别为前寒武纪及古生代变质的基岩、白垩纪和新生代地层[11-12]。新近系下—中中新统Oficina组地层为本区的主要含油层系。该套地层位于前寒武系与白垩系不整合面以上，为一套由辫状河三角洲沉积构成的砂泥岩互层。地层顶部埋深为438～1 069 m，地层厚度320～411 m，地层平均厚度为366 m。

Oficina组地层自上而下可划分为Pilon、Jobo、Yabo和Morichal 4个层段。M区块中Oficina组地层中Jobo、Yabo、Morichal段均为含油层系，而下部的Morichal段地层是本区最主要的含油层段，也是本文研究的重点层段(表1)。

表1　Oficina组地层划分

3岩性特征

M区块内Morichal段地层主要是砂质沉积[13]，砂层多由多期厚块状砂岩叠加构成，单砂体厚度不均，最厚处超过20 m。地层岩性以中-细砂岩为主，粉细砂岩、粗砂岩其次，局部发育粉砂岩和泥岩的夹层。岩石颜色以灰绿色、灰色、灰黄色为主，偶见褐色、灰黑色泥岩。层内岩石中均可观察到典型的河道沉积构造，如粗砂岩、中砂岩和细砂岩主要发育块状层理，粉砂岩主要发育水平层理、包卷层理和透镜状层理，泥岩主要发育水平层理和块状层理。

岩石中矿物组成以石英为主，体积分数超过90%，微量长石，几乎没有岩屑，填隙物为高岭石等黏土矿物。上述特征反映出沉积物具有长距离搬运的历史，成分成熟度高。岩石中泥质杂基含量不高，分选中—好，磨圆为次棱-次圆状，砂岩结构成熟度较高。

4沉积构造和古生物特征

通过观察岩心资料可以发现Morichal油层组中主要发育层理构造、冲刷构造和生物构造。层理构造主要有槽状交错层理、不对称波状层理、透镜状层理和包卷层理、块状层理和水平层理，如图2所示。

图2　M区块Morichal油层组沉积构造特征(CES-2-0井，深度ft.)Fig.2　Sedimentary structural features of Morichal formation in M block (CES-2-0 well)

砂岩底部偶见冲刷面，并伴有少量的泥砾。研究区的生物化石不太发育，以指示水上环境的生物为主。在泥岩和粉砂质泥岩中，局部可见炭屑、植物叶片及植物根系化石。

5沉积微相

结合研究区的沉积背景，通过对研究区Morichal段油层组的岩石学特征、沉积构造、生物化石和特殊矿物等相标志的分析研究，可以确定目的层主要发育辫状河三角洲平原亚相沉积[14]。根据岩心照片和电测曲线形态、幅度、旋回特征，可进一步将该沉积亚相划分为辫状河道、心滩、溢岸决口扇和泛滥平原4个沉积微相(表2)。

5.1辫状河道微相

研究区辫状河道沉积岩性以含泥砾粗砂岩、中砂岩为主，部分为细-粉砂岩和泥质粉砂岩(表2)。辫状河道沉积分为单河道沉积与多期河道叠置2种类型。单河道沉积类型较为少见，多期河道叠置型沉积微相在研究区出现多，其沉积厚度增大，垂向向上变细段特征不明显，在岩心上呈块状。河道微相的电测曲线多呈明显箱型，微齿化。其中GR曲线幅度较低，均低于38 API，电阻率曲线幅度较高(图3)。

图3　辫状河道测井响应(CES-2-0井)Fig.3　Log response features of braided channel

5.2心滩微相

研究区心滩微相岩性以中-细砂岩为主，较辫状河道沉积的粒度细，具有不对称波状层理。心滩底部可见块状层理，顶部可见透镜状层理和包卷层理。多期心滩砂体之间可见薄层的砂泥互层(表2)。电测曲线形态呈齿化箱型，GR曲线幅度较低，其电阻率曲线幅度较低，在辫状河较为发育区域，此种形态测井曲线在纵向上表现出多期叠置的特征(图4)。

图4　心滩测井响应(CES-2-0井)Fig.4　Log response features of braided bar

5.3溢岸决口扇微相

溢岸决口扇是目的层发育较少的沉积微相，主要发育在主河道发育区的边缘区域，其特征为向上变粗的反旋回沉积，岩性较细(表2)。电测曲线形态为漏斗形或倒钟形，GR曲线下部值较高，一般高于38 API，上部较低；电阻率曲线值偏低(图5)。

图5　溢岸决口扇测井响应(CES-2-0井)Fig.5　Log response features of overbankCS

5.4泛滥平原微相

泛滥平原在本区较少发育，岩性为灰色、灰黑色泥岩、粉砂质泥岩夹中-薄层状泥质粉砂岩为主，少见钙质、铁质结核。层中仅显块状层理和不明显水平层理不均匀分布于泥岩中，可见少量沙纹层理及不规则波状层理，横向分布不太稳定，以扁透镜状和不对称波峰状分布于泥岩中。水平层理和透镜状层理成组出现，反映有利于泥质保存的沉积环境(表2)。测井曲线呈微齿化或者中等齿化的柱状，纵向上测井曲线平直延伸。GR曲线明显高于38 API，部分地区达到150 API，电阻率曲线值向低值明显偏移(图6)。

图6　泛滥平原测井响应(CES-2-0井)Fig.6　Log response features of flood plain

5.5单井综合柱状图

根据研究区内主要沉积微相的测井响应特征，在五级小层界面的控制下，综合目的层的物性特征建立了研究区内取心井(CES-2-0)的单井综合柱状图(图7)。从该取心井柱状图中可以看出，辫状河道和心滩最为发育，构成了目的层内主要的成因砂体。溢岸决口扇和泛滥平原沉积仅在多期河道之间少量发育。

5.6沉积微相剖面

根据研究区内主河道的发育方向，建立了顺物源方向的南北向沉积微相剖面和垂直于物源方向的东西向沉积微相连井剖面。观察所建立的2条剖面可以发现，Morichal油层组整体上由北向南超覆沉积，沉积物的粒度从南到北逐渐变细，泥质含量加大，反映了水体加深的海侵沉积背景。O-13层微相展布主要反映了 “南高北低”的古构造形态，O-11微相特征反映了在物源供给基本不变的情况下，水体加深的沉积特点(图8)。地层东西向厚度发育基本一致，仅东部存在局部突起(图9)。

6沉积演化

Carabobo区内Morichal段地层的沉积相带以海岸地区的辫状河三角洲平原亚相沉积为主。沉积物源主要来自南部圭亚那地盾和北部隆起。不同的沉积时期，由于受构造作用的强弱、可容空间的变化和沉积物源供给程度的不同，各时期内沉积微相的发育规模、平面形态和沉积特征亦有所不同[15-16]。

图7　CES-2-0取心井综合柱状图Fig.7　Synthetic standard well column of CES-2-0

图8　研究区南北向沉积微相连井剖面Fig.8　South- north directional microfacies interwell profile in the study area

图9　研究区东西向沉积微相连井剖面Fig.9　East-west directional microfacies interwell profile in the study area

6.1O-13层沉积时期

O-13层沉积时，即Morichal段地层沉积的早期。该时期处于工区沉积作用开始阶段，由于板块构造作用强烈，地形坡度大，重油带南部隆起的圭亚那地盾为目标区提供了丰富的沉积物源，加之古河流流量大、水动力作用强，为辫状河的垂向加积和侧向迁移提供了有利条件。河流所携带的大量粗粒沉积物在工区内卸载、沉积，而细粒沉积物被搬运到前陆凹陷沉积。同时，由于受到地形地貌因素的影响，沉积物在该时期内以填平补缺作用为主(图10)。

6.2O-12层沉积时期

O-12层沉积时，即Morichal段地层沉积的中期。该时期由于构造作用的减弱，加之盆地处于北部海平面上升的初期，工区的可容空间逐渐增大，沉积物源丰富，工区内辫状河道大规模发育，形成 “满区皆砂”的特征。泛滥平原、溢岸决口扇仅在部分区域小范围发育(图10)。

6.3O-11层沉积时期

O-11层沉积时，即Morichal段地层沉积的末期。该时期由于构造作用的影响基本消失，加之处于海平面上升后的高水位阶段，可容空间持续增加，使得O-11地层辫状河砂体发育的规模有所减小，其溢岸决口扇和泛滥平原的沉积规模较O-12层更大(图10)。

图10　Morichal段油层组沉积演化特征Fig.10　Sedimentary evolution features of Morichal reservoir

7沉积演化对储层的控制作用

研究区Morichal段油层组的沉积相主要为辫状河三角洲相，主要发育三角洲平原亚相，微相有辫状河道、心滩、溢岸决口扇和泛滥平原。辫状河道和心滩砂体厚、规模大，碎屑颗粒较粗，分选较好，孔喉半径大，其物性较溢岸决口扇及泛滥平原好，是研究区内优质储集体。此外，由于储层内主要发育疏松砂岩相，地层埋深较浅，成岩作用对储层发育的影响较弱。因此，研究区内的沉积微相在空间上的演化和展布规律对目的层的储集体分布起到了主控作用。目的层内的沉积微相展布和演化特征表明，O-12层为目的层内最优质的储集层，O-13 与O-11层次之。

8结论与认识

(1)奥里诺科重油带Carabobo油区M区块Morichal段油层组主要发育辫状河三角洲平原亚相沉积，该亚相可以进一步划分为辫状河道、心滩、溢岸决口扇和泛滥平原沉积微相。

(2)Morichal段油层组发育的O-11、O-12和O-13储集层中的砂体广泛发育，其中辫状河道和心滩为主要的成因砂体，其展布规律受古地貌形态和沉积微相的控制；平面上呈带状或片状展布，垂向上紧密交错叠置，其骨架砂体是油层内发育的有利储集体。

(3)由于早期古地貌形态影响和后期沉积水体的加深，Morichal段油层组中O-12层的储集砂体最为发育，无论在砂体厚度和展布规模上都优于O-13层与O-11层。

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责任编辑：田美娥

DOI：10.3969/j.issn.1673-064X.2016.01.007中图分类号：TE122.3

文章编号：1673-064X(2016)01-0045-08

文献标识码：A

收稿日期：2015-08-17

基金项目：国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”(编号：2011ZX05032)

作者简介：陈浩(1990-)，男，硕士研究生，主要从事石油地质研究。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