下刚果盆地下白垩统Albian阶碳酸盐台地地震沉积学

于 水, 文华国, 刘 冉, 郝立华, 郝立业, 程 涛

(1.中海石油(中国)有限公司 北京研究中心，北京 100028；2.油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学)，成都 610059)

下刚果盆地下白垩统Albian阶碳酸盐台地地震沉积学

于 水1, 文华国2, 刘 冉2, 郝立华1, 郝立业1, 程 涛1

(1.中海石油(中国)有限公司 北京研究中心，北京 100028；2.油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学)，成都 610059)

在构造-沉积模式理论指导下，综合利用钻井岩心、测井和三维地震资料，探讨下刚果盆地下白垩统Albian阶碳酸盐岩沉积体系的地震沉积学特征及有利储层发育相带的空间展布和演化规律，为有利区块预测和勘探目标优选提供地质依据。结果表明：下刚果盆地 A区块及邻区Albian阶可归纳出3种混积相和6种亚相及更多的微相类型；在建立混积相沉积模式的基础上，确定了滩体生长期次、方向和古地貌高，明确了A区块及邻区块重点层段滩体发育演化规律，精细恢复了SQ2和SQ3层序沉积演化史，识别出各层序内部演化特征和有利储层发育相带分布规律。提出了井震一体化多尺度融合研究思路，系统建立了下刚果盆地Albian阶三维沉积动态演化模式，论证了“台沟控带、台缘控滩、滩控储层”的优势相带和储层发育机理。

地震沉积学；优势相带预测；破裂碳酸盐台地；Albian阶；下白垩统；下刚果盆地

图1 下刚果盆地和研究区位置图Fig.1 Location of the study area in Lower Congo Basin(底图据李国玉等(2005)，略有修改)

西非被动大陆边缘盆地是世界重要的含油气区，也是当今世界深水海域油气勘探的三大热点区域和油气储量新的增长亮点之一[1-8]。但目前对西非被动大陆边缘盆地Albian阶碳酸盐岩油气藏的勘探开发程度仍很低，基础地质研究非常薄弱，尤其是在沉积相类型、构造-沉积格局和演化特征及有利相带预测等方面都面临诸多理论和技术难点，严重制约了西非被动大陆边缘盆地的油气勘探工程。下刚果盆地(图1)为西非被动大陆边缘中段的次级含盐盆地[9]，该盆地具备巨大的油气勘探潜力[5-6]，但盆地构造及沉积演化特征非常复杂，不仅盆地内构造破碎，由被动大陆边缘拉张、破裂活动形成多个各自独立的孤立台地[10]，而且受下伏盐岩层塑性流动影响，孤立台地存在横向偏转特点，增加了孤立台地相带分布规律的复杂性，对有利储层发育相带预测的技术难度极大。本项研究以下刚果盆地A区块为主要研究对象，针对下刚果盆地Albian阶碳酸盐岩沉积体系研究难题，采用井震一体化多尺度融合研究思路，充分利用钻井岩心、测井和地震资料，尤其是三维地震资料研究沉积体系的地震沉积学特征及有利储层发育相带的空间展布和演化规律，为储层预测和勘探目标优选提供基础地质资料。

1 沉积-层序特征及沉积相模式

自21世纪以来，地震沉积学方法逐渐被认可并推广应用，其核心内容是利用地震资料的空间分辨率较纵向分辨率更高的优势[11-12]，在层序地层格架内采用等时地层切片技术描述高频层序沉积体系特征，已经证实其效果非常明显[13-14]，为少井或无井地区的沉积相研究和有利相带预测提供了研究思路和技术支撑平台。在盆地构造、沉积、层序等特征已有研究成果的基础上[10]，根据钻井地震精细层序标定、地震反射结构分析，识别地震相类型，建立地震相-沉积相转换模式模型是进行地震沉积学研究的基础[11-12]。针对下刚果盆地A区块及东侧的MOHM油田和北部的NKSM区块Albian阶碳酸盐岩地层发育的基本特征，首先利用已揭露Albian阶的MOHM油田钻井岩心和测井资料，分析和划分沉积相类型，建立不同沉积-层序演化模式；在此基础上，利用地震切片和地震属性技术，刻画体系域或小尺度的准层序组，乃至准层序级的地震沉积学特征及有利相带时空分布规律，进一步编制沉积-层序岩相古地理图，为深入解剖各孤立台地相带展布规律，进行有利相带几何结构、沉积演化、偏转方向的精细刻画，以及勘探目标的预测和优选提供技术支撑。

1.1 沉积相和层序地层特征简述

下刚果盆地A区块及邻区Albian阶主要为一套碳酸盐岩与陆源砂和泥的间断式与掺合式交替发育的混积型台地相沉积体系[15-18]，其中碳酸盐岩以灰岩为主，包括鲕粒灰岩、云质灰岩等，次为白云岩和灰质白云岩，少见生屑灰岩；掺合式混积岩以砂质灰岩为主，其次为泥质灰岩和灰质泥岩；间断式混积的陆源碎屑岩包括砂岩、粉砂岩和粉砂质泥岩等。在沉积相特征上，可从A区块及邻区Albian阶中识别出混积缓坡、混积台地、混积陆棚3种混积相类型，以及包括浅水缓坡、深水缓坡、开阔台地、台地边缘、浅水陆棚、深水陆棚在内的6种亚相及更多的微相类型(图2)，其中混积开阔台地、混积台地边缘中的砂质浅滩和鲕粒滩最有利于储层发育。在垂向剖面上，可划分为5个Ⅲ级层序[7]，自下而上分别命名为SQ1、SQ2、SQ3、SQ4和SQ5(图2)。其中SQ1～SQ4层序为Ⅱ型层序，主要由海侵和高位2个体系域组成；SQ5为低位体系域不发育的Ⅰ型层序，由海侵和高位3个体系域组成。目前已发现的Albian阶气藏主要位于SQ2、SQ3层序，层序内碳酸盐岩储层的优势相带主要为破裂混积台地边缘浅滩，其次为台内浅滩，储层岩性主要为含砂质的鲕粒灰岩。

1.2 沉积-层序演化模式

西非被动大陆边缘裂谷盆地的演化主要经历了前裂谷阶段(P2-J2)、同裂谷阶段(J3-K1)、过渡阶段(K1)和后裂谷漂移阶段(K1末-Q)[1]，下刚果盆地A区块及邻区下白垩统Albian阶的沉积作用和相带展布受控于后裂谷漂移构造阶段的同生铲状断层和盐岩滑脱构造活动[14]。利用钻井录井、测井资料以及地震资料进行系统的沉积相分析，结合区域构造地质背景和综合西非被动大陆边缘裂谷盆地在Albian阶的构造演化特征，建立了下刚果盆地Albian阶沉积相-层序地层演化模式(图3)，可划分出5个构造-沉积演化期。从整体上看，Albian阶经历了由混积缓坡→混积台地→破裂的混积台地→混积陆棚→深海盆地(深水扇)的大规模海侵，对应5个Ⅲ级层序，可细分为5个区域性海侵-海退旋回。其中：SQ1时期，盆地大部分区域仍然保持了未被海水淹没的早期暴露剥蚀状态；至SQ2时期，由于受南大西洋的扩张影响，导致海水大量涌入，盆地几乎所有的区域都被海水淹没，进入周缘混积台地沉积阶段，台地边缘和台内高部位以接受浅滩沉积为主；SQ3时期，受南大西洋大规模扩张和形成相关盐构造与断裂拉张活动影响，西非海岸地层向西掀斜，产生重力滑脱和顺下伏盐岩下滑，原来的沉积格局发生拉裂而形成破裂混积台地，台地边缘和台内高部位继续接受浅滩沉积，使得滩体厚度和规模更大，因而是最有利储层发育的时期； SQ4时期，随着海水的进一步侵入，表现为台地逐渐淹没转化为较深水的混积陆棚细碎屑岩沉积时期，部分地区进入深海盆地沉积区；至SQ5初期，受海平面先大幅度下降、后快速上升事件的影响，盆地范围进一步扩大且加深为深海盆地，来自滨岸带及三角洲的陆源碎屑沉积物顺西非大陆斜坡带上的下切沟谷迅速注入深海盆地，形成较大规模的深水扇沉积体系。

图2 下刚果盆地M-1井Albian阶沉积-层序综合柱状图Fig.2 Comprehensive column of sedimentary facies and sequence stratigraphy of Albian from Well M-1

图3 下刚果盆地Albian阶沉积相和沉积模式示意图Fig.3 Sedimentary facies and evolution model of Albian in Lower Congo Basin

2 地震相及滩体结构特征

2.1 地震相划分及地震相-沉积相转换模式

地震动力学的振幅、频率等属性及几何反射结构特征，往往是海相碳酸盐岩地层叠加样式、沉积相类型,乃至储层识别的重要途径，不同沉积体系内部地震相位特征、振幅强弱、频率高低、反射结构等特征均存在多样性。地震相研究方法的核心问题，在于首先识别出综合地震相位、振幅、频率、结构特征的典型地震相；其次通过井震精细标定或正演模型，结合沉积背景，建立地震相与沉积相的对应关系；最后通过层序格架内各类地震相横向分布特征，对各类典型沉积相进行预测。在常规地震剖面中建立地震相与每一类沉积相或沉积体系的对应关系是很难实现的，而在油气勘探过程中，沉积相的预测往往是以优势相为主要目标的，因此，地震相的划分思路不是以所有沉积体系为单元，而是以某个典型的优势沉积相为主要目标。

在地震资料综合分析、模型正演基础上，综合考虑地震反射外部形态、内部结构、振幅、频率等要素，在A区块和邻区划分出6类地震相类型，可与2类沉积体系中的6个典型相组合类型相对应(图4)。

图4 下刚果盆地Albianjia阶古地理略图Fig.4 Geographic sketch of Albian Stage in Lower Congo basin

Ⅰ类地震相：低频、强振幅、斜交-前积或发散相带，往往对应于台地边缘外侧相带：鲕滩+白云石化浅滩夹滩间或风暴流沉积的砂岩夹层。

Ⅱ类地震相：低频、强振幅、亚平行-平行相带，往往对应于台地边缘内侧相带：鲕滩+白云石化浅滩夹滩间或风暴流沉积的砂岩夹层。

Ⅲ类地震相：中高频、中强振幅、斜交-前积或发散相带，往往对应于台地边缘外侧相带：鲕滩+白云石化浅滩夹滩间或风暴流沉积的砂岩夹层。

Ⅳ类地震相：中高频、中强振幅、亚平行-平行相带，往往对应于鲕滩夹滩间或潮下白云石化浅滩，但也可以是鲕滩夹滩间，也可以是白云石化浅滩，存在多解性。

Ⅴ类地震相：弱振幅、斜交-前积或发散相带，往往对应于潮下泥夹鲕滩、斜坡灰泥。

Ⅵ类地震相：弱振幅、亚平行-平行相带，往往对应于潮下泥夹鲕滩。

地震相与沉积体系及岩相不完全具有一一对应的关系，在通常情况下，强振幅、斜交相带的多解性相对较小，而弱反射多解性相对较大，可能发育滩相，也可能发育潮下相带，但该类反射储层发育程度普遍较低。综合分析认为Ⅰ-Ⅳ类相带为有利相带，其中最有利台地边缘滩相储层发育的地震相以Ⅰ类为主，Ⅲ类次之，而Ⅱ类、Ⅳ类地震相主要发育于混积开阔台地，较有利于储层发育的台内滩相主要以Ⅱ类为特征，Ⅳ类次之。

2.2 体系域优势地震相、滩体结构空间刻画

通过全三维地震层序界面精细解释，针对下刚果盆地A区块及邻区识别出2个区域性大型台沟和多个破裂台地内次级台沟，平面上表现为2个大型拉张空白区和多个小型拉张空白带。为描述方便，针对2个Ⅰ级台沟进行了编号(图4)，其中，Ⅰ号台沟位于东偏北部的2个相邻的MOHM油田与NKSM区块之间，向南东变宽；Ⅱ号台沟位于A区块与MOHM区块之间，向南东与Ⅰ号台沟汇合，分别控制了MOHM和A区块内2个正向构造带分布。同时，在A区块存在5～7个次级台沟，将A区块分割成若干个破裂台地。在此基础上，进一步根据三维地震反射结构、振幅强弱、频率高低进行了各体系域优势地震相识别，结合破裂台地边界编制A区块及邻区优势地震相图。如上所述，最优势相带为低频、强振幅、斜交-前积或发散相带，往往对应于破裂台地边缘外侧相带；其次为中高频、中强振幅、亚平行-平行相带，主要对应于破裂台地内部鲕滩夹滩间或潮下相带。

由于研究区沉积-构造演化过程复杂，构造拉张、盐构造滑脱上拱，SQ2层序沉积期的大型陆架周缘台地在SQ3层序沉积期被破裂成多个孤立台地过程中，并存在孤立台地原地偏转现象，导致台地边缘滩体进积展布方向的改变。与此同时，不同孤立台地由于可容纳空间差异，滩相带沉积的期次和规模亦存在差异。如何描述滩体展布方向和发育期次及规模，是沉积体系分析的重要方向，也是本项目地震沉积学研究的重要内容，三维地震资料所蕴含的丰富信息为此创造了条件。在地震剖面上，滩体期次的识别主要以地震斜交相位个数为依据，通过井震标定，一个地震相位的纵向时间厚度对应沉积厚度30～50 m。从MOHM地区已钻井岩性及典型特征上看，该区块钻井揭露的滩体可划分为2～3期滩发育旋回，地震剖面上该层段也存在2～3个地震相位，一期滩基本可对应一个地震相位，如M-2井SQ3层序发育2期滩，地震剖面上可见钻遇了2个斜交反射相位。因此，借助地震相位个数描述滩发育的宏观期次，地震相位进积和发散方向，在优势地震相编图基础上叠加了滩体期次及生长方向，精细编制和描述孤立台地滩体的结构和原地偏转、生长和演化方向。

由于盐构造隆升及旋转，导致存在多个与滩相沉积体系伴生的局部斜坡带，滩体继承性生长，同一构造带不同滩体具有不同的生长期次及进积方向。以MOHM区块为例，M-1、M-2井虽然位于同一构造区带，但受盐拱顶隆、偏转控滩机理控制[10]，SQ3层序中2个鲕粒滩体方向并不一致，如M-2井滩体前积方向主要是SSW向，而M-1井滩体前积方向主要为SSE向；M-2井为3期前积滩体叠置，滩体发育程度(厚度、物性)较M-1井略好，M-1井为2期前积滩叠加。A区块马构造同样存在这一典型特征(图5)。受盐拱顶隆、次级台沟分布影响，北部第二期滩向NW方向进积，南部第二期滩体向SE方向进积。

据SQ3层序TST的优势地震相图(图6)，斜交反射相带主要发育于A区块及MOHM区块，累计发育有18个滩体，9个滩体具有斜交-强振幅特征，较SQ2层序HST滩相发育程度略微增加，滩体规模有所加大。SQ3层序HST滩体个数减少，累计发育10个滩体，但滩体规模明显扩大，斜交-强振幅优势相带主要发育区位于A区块西部马构造及MOHM区块。从滩体分布规律来看，具有“台沟控带、台缘控滩”的特征，Ⅰ、Ⅱ号台沟控制了MOHM及A区块两大NW走向的正向构造带的分布；构造带内次级台沟对孤立台地边缘滩相带的发育与滩体进积方向具有控制作用，甚至导致部分滩体平面具有明显的偏转特征；此外，厚度较大的多期叠置滩体主要发育于靠近台沟的台地边缘。

2.3 地层切片滩体发育纵向演化特征

地层切片技术是地震沉积学高频层序沉积相分析的核心之所在[8]，也是沉积演化分析的重要手段。因其具有揭示纵向沉积演化的高分辨能力，被广泛应用于高精度沉积-层序特征的研究[9]。

图5 “马”区SQ3-HST滩体3个方向地震结构剖面特征Fig.5 Characteristics of seismic structural profiles in three directions of SQ3-HST beach in "Horse" area

图6 A区块及邻区Albian阶SQ3-TST(A)及HST(B)优势地震相及滩体结构图Fig.6 SQ3-TST (A) and HST (B) dominant seismic facies and beach structure in Block A and its adjacent area of Albian Stage

地层切片是沿2个等时界面间等比例内插出的一系列层面进行切片来研究沉积体系和沉积相平面展布的新技术，这一技术对于厚度横向变化极大的本区而言尤为重要。通过90°相位转换、分频处理、地层切片、井-震对比和岩心刻度等工作，利用地层切片技术精细恢复SQ2和SQ3层序沉积演化史，以钻井垂向沉积演化分析为依据，通过等时地震均方根振幅切片特征分析，识别了各层序内部沉积演化规律。

通过层序顶底地震层位精细解释、层序时间厚度求取及劈分、层序顶层位时间与劈分时间厚度累加确定切片位置，沿层制作均方根振幅切片，剖析纵向上各层序内部滩相带纵向沉积演化规律。通过精细标定及模型正演，滩相带往往为强振幅区。切片分析进行了10等分精细描述(图7)，切片产状和层序顶底产状一致，纵向等厚横向渐变，避免了按照层顶或底采用等时窗方法生成切片必然出现的穿时问题。地层切片对应的时间单元为准层序或准层序组。

3 沉积-层序演化特征

在地震沉积学综合分析基础上，结合测井解释的垂向演化序列和地层切片技术，并通过等时地震均方根振幅切片特征分析，精细恢复了SQ2和SQ3层序沉积演化特征，识别出各层序内部的沉积相沉积格局和演化规律，形成“台沟控带，台缘控滩”的优势沉积相带发育机理的新认识，落实了各体系域优势相带时空分布特点。

3.1 SQ2层序沉积相格局和演化特点

该层序TST早期(图7中的SQ2-1～SQ2-3)，沉积范围较为局限，主要为毗邻古陆发育的混积型周缘碳酸盐台地，自东北向西南出现混积开阔台地、台地边缘及前缘斜坡相带的沉积格局，在振幅切片上具有明显的斜交前积反射特征，其中台地边缘、台内鲕滩和砂质浅滩相带发育程度较高，主要分布于A区块西部的马构造、狮构造及MOHM区快的M-1井区；TST晚期及HST早中期(图7中的SQ2-4～SQ2-7)，沉积范围逐渐扩大，但滩相发育程度逐渐降低，面积缩小且厚度减薄；至该层序HST晚期(图7中的SQ2-8～SQ2-10)，出现自西南向东北依次发育台地边缘相带和前缘斜坡相带，混积台地边缘相带中的滩相沉积再次进入高强度发育期(图8-A)，广泛分布于马构造和NKSM、MOHM区块，其中NKSM井区以发育白云石化的混积砂质鲕滩为主，伴生有少量砂质浅滩沉积，MOHM区块以砂质浅滩与鲕滩交替发育的复合浅滩沉积为主，单个滩体的面积和厚度都较大。

图7 各切片在过A区块与MOHM区块NE向地震剖面上的位置Fig.7 Position of each slice of NE seismic section across Block A and Block MOHM

图8 A区块及邻区Albian阶SQ2-10、SQ3-10振幅切片Fig.8 The amplitude slice of Albian Stage SQ2-10, SQ3-10 in Block A and its adjacent area

3.2 SQ3层序沉积相格局和演化特点

该层序TST早期(图7中的SQ3-1～SQ3-3)，受区域构造拉张和大陆边缘盆地强烈破裂的影响, A区块及邻区由周缘台地转化为孤立台地，伴随海平面大幅度上升和可容纳空间增长速率远大于沉积物堆积速率，相对前期沉积范围逐渐扩大和水体加深，出现台沟与孤立台地交替展布的沉积格局，从台沟向台内，在多个方向上都依次发育有深水盆地(台沟)相带、前缘斜坡相带、混积台地边缘相带和混积开阔台地相带的展布规律。孤立台地的边缘浅滩相带发育程度较低，仅在NKSM油田发育有少量台缘鲕粒，MOHM油田发育有少量台缘砂质浅滩，例外的是在M-1井区伴生有较罕见的生屑滩，A区块发育有少量台缘砂质鲕粒复合滩，主体以发育台内复合浅滩和潮下静水泥微相沉积为主。TST晚期及HST早期(图8中的SQ3-4～SQ3-7)，台缘和台内滩相带发育程度进一步降低，仅在A区块西侧台缘滩相相对较发育，为砂质鲕粒复合滩相沉积；至该层序HST晚期(图7中的SQ3-8～SQ3-10)，在保持从台沟向台内多个方向上依次发育深水盆地(台沟)、前缘斜坡、混积台地边缘和混积开阔台地相带展布格局的基础上，混积台地边缘滩相带发育程度明显增强，以A区块西部及MOHM区块、NKSM区块普遍发育有大规模的台缘和台内砂质鲕粒复合滩为特征(图8-B)，单个滩体的面积和厚度都为Albian阶的最大值，因而SQ3层序的HST晚期也为整个下刚果盆地Albian阶最有利储层发育的时期。

3.3 沉积相动态演化模式

基于上述综合地震沉积学研究结果，提出下刚果盆地Albian阶三维沉积动态演化模式(图9)。该模式演示了A区块及邻区Albian阶碳酸盐台地的形成和演化过程及“台沟控带、台缘控滩、滩控储层”的储层发育机理，在指导A区块西部马构造台缘砂质鲕粒复合滩相的储层预测钻井工程中取得成功，预测的储集岩类型准确，厚度符合率在90%以上。

图9 下刚果盆地Albian阶三维沉积动态演化模式图Fig.9 Block diagram showing sedimentary dynamic evolution model of Albian Stage in Lower Congo Basin

4 结 论

a.下刚果盆地 A区块及邻区Albian阶可归纳出3种混积相和6种亚相及更多的微相类型，建立了混积相模式，为地震沉积学研究奠定了基础。

b.在建立井震一体化期次划分、反射结构识别与表征方法及典型地震相组合划分的基础上，以地震剖面与厚度相结合的技术方法识别滩相结构，确定了滩体生长期次、方向和古地貌高，明确了A区块及邻区块重点层段滩体发育演化规律。

c.在地震相、沉积相、古地貌分析的基础上，明确了构造-沉积层序演化史，进一步论证了“台沟控带、台缘控滩、滩控储层”的储层发育机理新认识。

d.基于地层切片技术，以钻井垂向沉积演化分析为依据，通过等时地震均方根振幅切片分析，精细恢复SQ2和SQ3层序沉积演化史，识别出各层序内部演化特征和有利储层发育相带的分布规律。

e.提出井震一体化多尺度融合研究思路，提出宏观的地震相带外形、内幕结构、高频层序地震切片配套识别与表征技术，创新了拉张构造背景下破裂台地地震沉积学研究的思路和技术方法。

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Study on seismic sedimentology of the Lower Cretaceous Albian Stage carbonate platform in the Lower Congo Basin

YU Shui1, WEN Huaguo2, LIU Ran2, HAO Lihua1, HAO Liye1, CHENG Tao1

1.China National Offshore Oil (China) Co., Ltd, Beijing Research Center, Beijing 100028, China;2.State Key Laboratory of Oil & Gas Reservoir Geology and Exploitation, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China

Data of drilling cores, logging and three dimensional seismic data are used to discuss the characteristics of seismic geology, spatial distribution of favorable reservoir and evolution regularity of the carbonate sedimentary system in Lower Cretaceous Albian Stage in Lower Congo Basin, so as to provide geological evidence for the prediction and selection of exploration targets. It shows that the Block A and its adjacent area in Albian Stage, Lower Congo Basin can be classified into 3 kinds of hybrid facies, 6 kinds of subfacies and even more kinds of microfacies. On the basis of establishment of sedimentary model of hybrid facies, the growth period, direction and paleotopography height of beach body are determined, the development and evolution rules of the beach body in the key section of Block A and adjacent area are clarified, the sedimentary evolution history of SQ2 and SQ3 sequence is finely reconstructed and the evolution characteristics of each sequence and the distribution rules of favorable reservoir facies belt are recognized. Accordingly, a research system of comprehensive multi scale combination is proposed and the 3D dynamic sedimentary evolution model of Albian Stage in the Lower Congo Basin is established.It reveals that the platform gully controls the belt, platform margin controls the beach and beach controls reservoir is the reservoir development mechanism in the area.

seismic sedimentology; prediction of dominant facies belt; fractured carbonate platform; Albian Stage; Lower Cretaceous; Lower Congo Basin

10.3969/j.issn.1671-9727.2017.04.07

1671-9727(2017)04-0442-10

2016-12-25。

国家科技重大专项(2011ZX05030-003-02, 2016ZX05032-001-004)。

于水(1963-)，男，高级工程师，从事石油地质勘探与科研工作, E-mail:yushui@cnooc.com.cn。

TE122.24; P631.4

A