乍得Doseo盆地白垩系层序地层与沉积体系

刘为付



乍得Doseo盆地白垩系层序地层与沉积体系

刘为付

(东北石油大学地球科学学院，黑龙江大庆，163318)

利用层序地层学理论，综合分析地震和钻井资料，对乍得 Doseo盆地白垩系地层层序界面特征、沉积类型、沉积体系分布及生储盖组合进行系统分析。研究结果表明：研究区识别出6个层序界面，划分为2个二级层序，5个三级层序；三级层序内依准层序组叠置样式，可细分为低位体系域、湖侵体系域和高位体系域。沉积类型主要有5种类型，即滨浅湖、三角洲、辫状三角洲、冲积河流及半深湖—深湖。沉积演化形成4种沉积体系，即分布广泛的湖泊沉积体系、盆地南缘三角洲沉积体系、盆地北缘辫状三角洲沉积体系及早期SQ1层序和晚期SQ5 层序中发育的冲积河流沉积体系，前三者主要分布在SQ2，SQ3和SQ4层序中，构造活动及古地貌控制沉积体系的分布。生储盖组合可分为顶生式、正常式和自生自储式，SQ2，SQ3和SQ4层序能形成有利生储盖组合，预测有利生油区和储集区，湖侵期的暗色泥岩是最有利生油区，低位期和高位期的砂体是有利储集区。

乍得；Doseo盆地；白垩系；层序地层；沉积体系

乍得H区块是我国在非洲获得的重要勘探区块之一，勘探风险较大[1]。Doseo盆地是H区块的一部分，虽然该盆地油气勘探始于20世纪70年代，Conoco，Exxon和Cliveden等石油公司先后对该盆地进行过油气勘探，但未获得较大突破，评价后都进行了转让。Doseo盆地虽然经过多年的油气勘探，但现仅有近 3 000 km二维地震测线和少量探井，勘探程度较低，地震测网稀品质差，没有可供参考的前人地层、沉积及成藏等方面的研究资料，对生储盖组合分布规律及成藏条件了解不多。但钻井资料揭示，油气在白垩系地层中均有显示，表明该盆地具有广阔的勘探前景。中国石油天然气集团公司进入该区块后，为了加速该地区的油气勘探步伐、提高油气勘探效益，立项研究该地区层序地层及沉积体系特征，预测储集层有利发育区。本文作者利用Doseo盆地白垩系地层现有的地质资料，依据地震反射特征划分三级层序，以层序为单元，进行地震属性分析，作出各层序地震相分布图及地层厚度图，利用钻井岩性组合，分析准层序组样式，划分体系域，建立地震和钻井统一的层序地层格架。根据地震相分析，并与钻井揭示的沉积相对比，解释地震相代表沉积相意义，作出以三级层序为单元的沉积相展布图，分析沉积体系在三级层序中发育状况、分布规律以及控制因素，预测有利生油区和储集区，为该区进一步高风险勘探提供理论支撑，同时也为非洲白垩系层序地层和沉积体系研究提供实例。

1 地质概况

Doseo盆地位于乍得南部(图1)，是1个中—新生代盆地，受中非剪切带伸展与扭动应力场的影响[2−5]，盆地经历了早白垩世裂谷期—晚白垩世断裂褶皱期(构造转换作用)—古近纪收缩隆升期的演化。盆地基底由前寒武结晶岩构成，在片麻岩中测定的绝对年龄为540 Ma[6]，其上沉积了1套由河流—三角洲—湖泊组成的白垩系和古近系碎屑岩地层。受连续的断裂、沉降、沉积作用的影响，形成了粗细相间变化较大的3套沉积地层旋回序列(表1)。早白垩世第1旋回序列，沉积地层主要由河流—三角洲沉积的厚层砂岩与薄层泥岩互层，以及湖泊—三角洲沉积的细粒砂岩与泥岩互层组成的交替变化的旋回，形成1个向上由粗—细—粗序列。晚白垩世第2旋回序列，沉积地层主要由湖泊—三角洲沉积的细粒砂岩与泥岩互层，以及辫状河—三角洲沉积的厚层砂岩与泥岩互层组成的旋回，形成向上变粗的序列。古近系第3旋回序列，沉积地层主要由河流—三角洲沉积的砂泥岩互层，以及冲积平原沉积的厚层砂岩组成的旋回，形成向上变细再变粗的序列。白垩系是本文研究目的层，目前 Doseo盆地层序地层及沉积方面的研究还是空白，没有可供参考的前人研究成果，基于本区油气勘探现状，本文作者综合目前现有的地震和钻井资料，对Doseo盆地白垩系层序地层及沉积特征分析研究，预测有利的油气勘探区。

图1 Doseo盆地区域构造位置

表1 Doseo盆地白垩系地层层序划分

Table 1 Sequence stratigraphic scheme of Cretaceous in Doseo Basin

2 层序地层

建立地层格架是层序地层分析的目的[7−8]，结合地震和钻井资料识别层序界面，划分层序[9−10]，上超、顶超和削截是地震剖面上较为典型的层序界面标志；另外地震相在纵向上的变化也可为层序界面识别的标志，加积、退积、进积的转换面是钻井上层序界面的标志[11−12]。Doseo盆地白垩系地层识别出6个层序界面，自下而上为 SB1，SB2，…，SB6，其中SB1，SB4和SB6为区域不整合面，据此划分为 2个二级层序，5个三级层序，三级层序自下而上为 SQ1，SQ2，…，SQ5层序(表1)。

2.1 层序界面识别

乍得 Doseo盆地有3个区域不整合面，分别为底部裂谷期不整合面(SB1)，上下白垩统不整合面(SB4)和白垩系与古近系不整合面(SB6)，地震上和钻井上的特征都较为明显。地震上3个界面的顶超、削截及上超标志明显，易于识别。图2所示为Doseo盆地白垩系层序界面地震反射特征(do431测线)。从图2可见：SB1和 SB4界面在盆地斜坡带，一系列上超终止在地震剖面上较明显，向盆地方向逐渐变为整一接触，而SB6界面之下为明显的顶超反射标志，地震剖面上易于识别。钻井上3个界面有明显的岩性、电性突变(进积到退积的转换)，沉积相序不连续，存在相的缺失，如 Kita井(图3)，在 SB4处是明显的岩性、电性突变面，界面处由半深湖—深湖沉积组成的进积准层序组被辫状三角洲前缘沉积组成的退积准层序组所超覆，期间存在相变，界面特征明显，较易识别。

图2 Doseo盆地白垩系层序界面地震反射特征(do431测线)

图3 Kita井SQ4层序关键界面特征

此外，在 SB1，SB4和 SB6之间还有3个层序界面(SB2，SB3和 SB5)，地震剖面上识别较容易，而在钻井上难度较大，工作中主要通过地震剖面识别。地震剖面上，SB2，SB3和 SB5层序界面，在盆地边缘附近常见削截和上超现象，如do363地震剖面，SB5界面之下为削截，界面之上为上超(图4(a))。但在盆地坳陷部位，反映盆地边缘的地震现象消失，不过可通过地震相的差异进行界面识别，如 do402地震剖面，SB5界面之下地震反射特征表现为弱振幅中差连续亚平行席状(图4(b))，反映河流沉积特征，界面之上则为中振幅好连续平行席状(图4(b))，反映浅湖—半深湖沉积特征。此外，层序中地震相在纵向上的变化也可作为层序界面识别的标志，下部2个层序SQ1和SQ2，由于埋藏较深地震反射质量较差，横向追踪难度较大，但可通过地震相在2个层序中的差异加以区别，如 do691地震剖面，SQ1层序为杂乱地震相，而SQ 2层序为平行地震相(图4(c))，根据2个层序中地震相差别，可进行划分对比下部2个层序。钻井上识别SB2，SB3和 SB5较困难，工作中利用地震剖面进行追踪，通过钻井合成地震记录，将地震剖面上的层序界面位置标定到钻井资料上，确定钻井上的界面位置。

(a) 削截、上超和顶超地震反射；(b) 好连续和差连续地震反射；(c) 平行和杂乱地震反射

2.2 湖泛面识别

湖泛面是三级层序内划分体系域的关键界 面[13−14]，依据首次湖泛面和最大湖泛面划分低位体系域、湖侵体系域和高位体系域[15−16]。由于本区地震资料分辨率低，首次湖泛面和最大湖泛面识别难度较大，工作中主要依据钻井资料进行识别，首次湖泛面和最大湖泛面与暗色泥岩段相对应。

首次湖泛面是盆地湖平面开始上升，在低位期进积作用最大时形成的进积面，位于准层序组转换界限处(图3)。在盆地不同位置，首次湖泛面识别有所不同，在相对较深的水体中，首次湖泛面位于加积向退积准层序组转换界面处(图3)。在盆地边缘，剥蚀区可被湖侵沉积覆盖，出现层序界面与首次湖泛面重合现象。

最大湖泛面在钻井上识别主要通过分析体系域变化进行界定，其位置在退积向进积准层序组转换处，如图5所示。从图5可见：Kiwe井SQ3层序最大湖泛面，其下为由 3个退积准层序组构成的湖侵体系域，其上为由 4个进积准层序组构成的高位体系域，最大湖泛面位于湖侵体系域的退积准层序组向高位体系域的进积准层序组转换的位置，在该界面岩电特征变化明显，界面之下湖侵域沉积以泥岩为主，深灰色，夹细砂岩，砂层个数少；其上的高位域沉积以砂岩为主，砂层个数增多，测井曲线前者呈指状，后者为锯齿状。

图5 Doseo 盆地Kiwe井SQ3层序最大湖泛滥面特征

2.3 层序划分

结合地震和钻井资料，地震在横向上追踪具有优势，钻井在纵向上分辨率高，充分利用各自的优势，二者相互标定，达到地震和钻井在层序划分上的一 致[17−18]。地震资料追踪三级层序界面，以不整合面为基础划分三级层序；据钻井资料分析体系域，以湖泛面为标志根据沉积旋回的变化划分体系域。由于本区地震资料年代久远，品质差，研究中选用130条相对较好的地震剖面进行统一处理，使其解释参数相对一致，进行层序追踪，在此基础上分析提取地震参数，划分地震相，为进一步研究沉积体系分布奠定基础。

地震和钻井资料结合通过合成记录和时深转换来实现。工作中利用合成地震记录对钻井进行标定，通过测井曲线的时深转换，可对比各种层序地层界面，实现钻井与地震层序划分的统一。

3 沉积类型及沉积体系分布

3.1 沉积类型

钻井资料结合地震相分析研究表明，Doseo盆地白垩系地层沉积类型包括河流、三角洲、辫状三角洲和湖泊沉积(表2)，其中三角洲和辫状三角洲沉积是本区主要类型，也是研究的重点，下面讨论三角洲和辫状三角洲沉积特征。

表2 Doseo盆地白垩系沉积类型及分布

Table 2 Sedimentary types and distribution of Cretaceous in Doseo Basin

3.1.1 三角洲沉积

三角洲沉积在Doseo盆地南缘是主要沉积类型，但在不同三级层序中分布范围有所不同，SQ2，SQ3和SQ4层序中分布广泛，SQ1和SQ5层序中分布较为局限。Kiwe井三角洲沉积较为典型，SQ3层序高位域三角洲前缘沉积由5个准层序组构成(4个进积、1个退积)(图6)；在岩性上，由砂泥岩组成，砂岩以粉细砂岩为主，分选和磨圆显示经历较长距离搬运特征，下部准层序组砂岩数量少粒度细，反映三角洲前缘远砂坝沉积特征，上部3个进积准层序组砂岩数量较多，粒度变粗，反映三角洲前缘近岸沉积特征(水下分流河道与分流间湾)，泥岩颜色反映水下沉积特征；测井曲线上，自然伽马表现为钟形、箱形、锯齿形和指状，曲线特征与岩性变化吻合较好，反映了砂泥岩的特征；地震上，表现为中强振幅中连续，层序底部常见上超现象，反映较强水动力条件快速进积的特征。

图6 Doseo盆地Kiwe井三角洲前缘特征

3.1.2 辫状三角洲沉积

辫状三角洲在Doseo盆地北缘是主要沉积类型，SQ2，SQ3和SQ4层序中分布较广，SQ1和SQ5层序分布较为局限。辫状三角沉积在岩性、电性及地震特征与三角洲沉积存在明显差异，如 Keni井SQ3层序辫状三角洲前缘沉积(图7)，岩性主要由砂泥岩组成，砂泥厚度比为2:1，粗砂岩厚度较大，泥岩呈深灰色薄层，该区进积准层序组，泥岩数量少，以砂岩为主，反映辫状三角洲前缘水道沉积特征；自然伽马曲线呈齿化箱形，泥岩段出现明显的高值尖峰，该尖峰段一般为准层序组界线；地震剖面上发育前积反射，向盆地方向的下超终止点一般代表辫状三角洲的前积边界[19]，在盆地边缘的近岸方向，由于受构造影响，表现不连续短轴杂乱反射，反映高能、水体动荡的粗碎屑沉积特点。

图7 Doseo盆地Keni井层序辫状三角洲特征

3.2 沉积体系分布

对乍得 Doseo盆地白垩系地层钻井和地震资料进行综合分析，结合区域地质资料，确定了5个三级层序的沉积体系及分布。湖泊沉积体系在各层序中均有发育，三角洲沉积体系分布在盆地南缘，辫状三角洲沉积体系分布盆地北缘，冲积­—河流沉积体系在湖盆收缩期发育。上述4个沉积体系在各层序间的发育，既有区别，也有联系。从图8和图9可见：SQ1层序沉积期快速堆积的冲积—河流沉积体系遍布全区，仅是到了SQ1层序沉积晚期。随着湖泊的扩张，发育小型湖相—三角洲沉积体系，但分布局限。SQ2，SQ3和SQ4层序沉积期湖泊扩张，受古构造和古地理格局控制，盆地北缘广泛发育辫状三角洲—湖泊沉积体系，盆地南缘则发育三角洲—湖泊沉积体系。随着盆地沉降速度加快，湖泊沉积范围不断扩大，辫状河三角洲沉积体系与三角洲沉积体系在盆地北部和南部逐渐占据主导地位。辫状三角洲沉积体系和三角洲沉积体系与冲积—河流沉积体系彼此消长，冲积—河流沉积向陆源方向退积，分布局限在盆地边缘。SQ5层序沉积期，区域构造隆升，快速堆积的冲积—河流沉积体系范围逐渐增大，并占据主导地位。乍得Doseo盆地白垩纪沉积期，是1个湖泊由扩张到收缩，由统一到分隔的过程，水体由浅变深再变浅，湖泊面积由小到大再逐渐缩小的过程，古地貌控制了沉积体系的展布，不同阶段构造作用的差异性控制了沉积演化。

图8 Doseo盆地层序地层沉积时空演化

图9 Doseo盆地Kasi井—Aoule井层序地层与沉积相

4 层序格架内生储盖组合分析

乍得 Doseo盆地白垩系地层沉积，湖盆收缩—扩张—逐渐收缩的过程中形成的三级旋回层序对生储盖组合的形成及分布具有明显的控制作用，生储盖组合在三级旋回层序的不同阶段发育程度变化较大。湖盆收缩期不利生储盖组合的形成，如SQ5层序和SQ1层序，虽然储集砂体发育，但缺乏生油和盖层条件，有利的生储盖组合不易形成。湖盆扩张期是形成有利生储盖组合最佳时期，如SQ2，SQ3和SQ4层序，在湖侵期半深湖—深湖沉积的大套暗色泥岩是有利的生油层，同时也是良好的盖层，在层序的低位期和高位期三角洲和辫状三角洲沉积的砂体是有利的储集层，尤其是邻近生油凹陷中心部位的储集砂体更有利。Doseo盆地白垩系地层有利生储盖组合可划分为正常式、顶生式及自生自储式3种类型，在三级层序中发育可分为3套。

第1套SQ2层序生储盖组合，形成的主要类型是正常式和顶生式，低位和高位体系域形成的砂体(三角洲或辫状三角洲沉积)，是有利储集层；湖侵体系域形成的暗色泥岩是有利生油层，同时也是优质盖层 (表1)。

第2套 SQ3层序的生储盖组合，除具有SQ2层序生储盖组合类型外，湖侵期辫状三角洲或三角洲前缘席状砂与半深湖泥岩互层交错形成自生自储式生储盖组合(表1)。

第3套SQ4层序顶生式生储盖组合，低位体系域形成砂体是有利的储集层，位于储集层之上湖侵期形成的暗色泥岩是有利生油层和盖层(表1)。

从三级层序沉积分布与变化关系出发[20]，对乍得 Doseo盆地的SQ2，SQ3和SQ4层序有利生油区和储集区进行预测，将各层序的预测结果叠加，得到了 Doseo盆地的SQ2，SQ3和SQ4层序综合评价图(图10)，3个层序中湖侵期形成的暗色泥岩是最有利生油区，低位期和高位期形成的砂体是有利的储集层，特别是邻近半深湖沉积的三角洲前缘和辫状三角洲前缘砂体最为有利，目前钻遇的油气主要分布在这些砂体中。

图10 Doseo盆地有利生油区与有利储集区

5 结论

1) 综合分析地震、钻井及测井资料，在对界面识别基础上，将Doseo盆地白垩系地层划分出2个二级层序和5个三级层序，低位体系域、湖侵体系域和高位体系域在三级层序中可根据准层序组样式进行 划分。

2) 研究区主要发育冲积河流、三角洲、辫状三角洲、滨浅湖和半深湖—深湖沉积，沉积体系的分布主要受构造活动及古地貌控制。湖泊沉积体系分布广泛，在各层序中均有分布；三角洲沉积体系和辫状三角洲沉积体系主要分布在盆地南缘和盆地北缘，在SQ2，SQ3 和 SQ4层序中发育；冲积河流沉积体系在白垩系的早期和晚期发育，主要分布在SQ1和 SQ5层序中。

3) 有利生储盖组合分布在SQ2，SQ3和SQ4层序，生储盖组合可划分为正常式、顶生式及自生自储式3种类型，SQ2层序发育正常式和顶生式，SQ3层序自生自储式较为典型，SQ4层序以顶生式为主。最有利生油区为湖侵期的暗色泥岩，有利储集区为低位期和高位期的辫状三角洲前缘砂体以及三角洲前缘 砂体。

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(编辑 刘锦伟)

Cretaceous sequence stratigraphy and depositional system in Doseo Basin, Chad

LIU Weifu

(School of Geosciences, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China)

Combining the theory of sequence stratigraphy with the seismic and drilling data, the sequence boundary characteristics, the sedimentary types, the sedimentary system and the source-reservoir-cap assemblages of Cretaceous strata in Doseo Basin of Chad were systematically studied. The results show that 6 sequence boundaries are identified in the study area, which are divided into 2 second-order sequences and 5 third-order sequences. Based on the superimposed patterns of the parasequence sets, each of the third-order sequence is subdivided into the lowstand system tract, the transgressive system tract and the highstand system tract. The distribution of sedimentary facies and the prediction of sedimentary system are achieved in the third-order sequence. 5 types of sedimentary facies are recognized, namely, shore-shallow lake, delta, braided delta, fluvial deposit and semi-deep lake-deep lake facies. 4 chief sedimentary systems are established, i.e: lake sedimentary system widely distributed in each third-order sequence, delta sedimentary system distribution in the south of the basin, braided delta sedimentary system distribution in the north, and alluvial river sedimentary system distributed in the early sequence SQ1 and the late sequence SQ5, and the first three systems are main developed in sequence SQ2, SQ3 and SQ4. The distribution and evolution of the sedimentary systems are controlled by tectonic activity and palaeogeomorphology. According to the disposal relationship of source-reservoir-cap rocks, three types of associations are divided: the type with source rocks in the upper and reservoirs below; the type with source rocks below and reservoirs in the upper; the type with self-sourced reservoirs. The favorable source-reservoir-cap rocks are distributed in sequence SQ2, SQ3 and SQ4, and the most favorable source area and reservoir area are predicted: the source area is developed in the dark mudstone of the transgressive system tract; the reservoir area is developed in the sand bodies of the lowstand system tract and the highstand system tract.

Chad; Doseo Basin; Cretaceous; sequence stratigraphy; sedimentary system

10.11817/j.issn.1672-7207.2016.06.022

P539.2；P618.13

A

1672−7207(2016)06−1981−09

2015−06−23；

2015−08−09

东北石油大学培育基金资助项目(XN2014119)；国家自然科学基金资助项目(U1262106)(Project(XN2014119) supported by the Cultivation Foundation of Northeast Petroleum University; Project(U1262106) supported by the National Natural Science Foundation of China)

刘为付，博士(后)，从事沉积学和层序地层学研究；E-mail：liuwfdq@163.com