南美奥连特盆地白垩系Napo组M ain-M 1亚段沉积体系重建及油气勘探意义*

李发有 班舒悦 王光付 孙建芳 丁 峰 孙 钰 王腾宇徐 海 陈诗望 夏昌盛 郑乃熙 鲍志东

1 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，北京 102206

2 中国石油大学 （北京）地球科学学院，北京 102249

3 油气资源与工程全国重点实验室，中国石油大学 （北京），北京 102249

厄瓜多尔奥连特盆地是南美洲西北部最重要的含油气盆地之一，拥有近300亿桶石油储量（Rivadeneira and Baby， 2004； Vallejoetal.，2017）。油气资源主要富集在白垩系砂岩储集层中，同期，富有机质的泥页岩大规模沉积，为盆地内主要的烃源岩。目前核心的油气勘探开发区是盆地的中部和西部，目标层位是白垩系的Hollin组和Napo组 （U段、T段、Main-M 1亚段砂岩）。

Napo组的Main-M 1亚段砂岩是奥连特盆地的重要储集层，沉积于白垩纪末期，地质年龄为79～74Ma，主要为厚层砂岩。受安第斯造山运动的影响，盆地西部抬升遭受剥蚀，因此该段砂岩仅在盆地中部和东部发育，保留的地质信息有限，且Main-M 1亚段沉积受海陆过渡区复杂水动力控制，沉积条件交错、沉积微相繁多，因此M 1砂岩的沉积环境一直存在争议 （Shanmugametal.，2000；Higgs， 2002； Lee，2004； 陈诗望等，2008a，2008b；张天宇，2019）。

研究区位于奥连特盆地14－17区块中部，随着勘探开发资料的进一步丰富，结合盆地区域地质背景，利用12口井的岩心资料及268口井的测井和录井等资料，通过对岩心的颜色、结构、构造、垂向序列及沉积相分布规律进行总结，构建目的层系沉积体系及沉积演化模式，以期对奥连特盆地上白垩统Napo组油气勘探与开发提供一定的指导，同时也进一步丰富沉积过程混合作用的研究实例。

1 区域地质概况

奥连特盆地位于南美洲板块西北缘，是现今普图马约—奥连特—马拉侬大型前陆盆地系统（POM盆地）的一部分。奥连特盆地整体呈西陡东缓，东侧为前寒武纪亚马逊克拉通 （巴西—圭亚那地盾），西侧毗邻安第斯山脉，轴向呈南北向，由西至东可划分为西部逆冲带、中部前渊带和东部斜坡带三大构造单元，属于强变形的构造活跃区与稳定区之间的过渡带（图1－a）（Mathaloneetal.1995；谢寅符等，2010；马中振等，2014；陈杰等，2021；张健，2023）。

图1 奥连特盆地基础地质特征概况 （据Haq et al.，2014；Vallejo et al.，2019；陈杰等，2022；IHS数据库；有修改）Fig.1 Basic geological characteristics of Oriente Basin（modified from Haq et al.，2014；Vallejo et al.，2019；Chen et al.，2022；IHSDatabase）

图2 奥连特盆地Napo组Main-M 1亚段潮汐三角洲典型岩石学特征Fig.2 Typical petrographic characteristics in tidal delta of the Main-M1 submember of Napo Formation，Oriente Basin

奥连特盆地的沉积充填与其构造演化过程密切相关，其作为一个以新生代弧后前陆变形为主的多期叠合盆地，主要经历了3个构造演化阶段（图1－b；陈杰等，2022），包括：寒武纪—二叠纪的被动大陆边缘盆地演化阶段；晚三叠世—早白垩世的裂陷盆地演化阶段；晚白垩世—新生代的安第斯前陆盆地演化阶段。本次研究的目的层Napo组Main-M1亚段沉积时期即为裂陷盆地向前陆盆地转换的关键构造反转时期。

晚三叠世—早侏罗世随着大西洋的张裂，南美洲板块从冈瓦纳大陆分离，奥连特盆地逐步演化成裂谷盆地 （Bajoletetal.，2022）。中—晚侏罗世主要为非海相沉积，以红层沉积和Chapiza组火山—火山碎屑沉积为特征 （Vallejoetal.，2021）。在经历了1次主要的沉积间断 （130～115Ma）后，白垩纪奥连特盆地进入拗陷期，以热沉降为主，海水从南美洲西北缘方向逐渐侵入，此时盆地以滨浅海沉积为主，沉积序列包括Hollin组和Napo组。

Hollin组为1套厚层石英砂岩，角度不整合覆盖于侏罗系Chapiza组火山岩之上。Napo组为海平面多次升降背景下形成的1套海陆过渡—浅海相沉积，整合覆盖于Hollin组之上，发育4套碎屑岩储集层 （T、U、M 2和M 1砂岩段），其间发育3套分布较稳定的碳酸盐岩地层 （A、B、C灰岩段）（陈杰等，2022）。滨岸沉积的几何形态和重矿物组合、碎屑锆石年代学证据表明其主要来自亚马逊克拉通的西向河流为特征的排水系统 （Martin Gombojav and W inkler，2008；Vallejoetal.，2017；Gutiérrezetal.，2019；Bajoletetal.，2022）。

晚白垩世—新生代，Nazca板块向南美洲板块低角度俯冲，安第斯山脉不断隆升，奥连特盆地发生构造反转，进一步演化成为前陆盆地 （Michaudetal.，2009；Chenetal.，2019）。马斯特里赫特阶Tena组红层在一次重大沉积间断后不整合覆盖于Napo组之上 （陈杰等，2022）。

2 沉积微相类型及特征

根据岩心观察、岩性组合划分、测井相等资料分析，奥连特盆地Napo组Main-M1亚段沉积时期14－17区块主要发育潮汐三角洲—浅海陆棚沉积体系。

2.1 潮汐三角洲

潮汐三角洲沉积体系是河流推进至稳定水体形成的过渡相沉积，河流及波浪作用相对较弱而潮汐作用较强。奥连特盆地Main-M1亚段沉积时期发育典型的潮汐三角洲沉积体系，其中研究区内Main-M1亚段主要发育潮汐三角洲前缘亚相。

潮汐三角洲前缘亚相为三角洲沉积体系的水下主体部分，水动力较强，砂岩沉积物构成三角洲的主体，其微相类型丰富。研究区内潮汐三角洲前缘亚相主要发育水下分流河道、前缘沙坪、前缘沙坝及水下分流河道间沉积微相。

水下分流河道微相其岩性主要为灰色、灰黄色含砾中砂岩、细砂岩及粉砂岩；整体由下至上粒度逐渐变细，砂体厚度变小，单砂体厚度为0.6～1.5m；发育槽状交错层理、楔状交错层理、波状交错层理，可见冲刷面（图3）；测井曲线呈箱型或钟型（图4），GR值及RHOB值均较低，部分井可见叠置箱型曲线，指示叠置水道沉积。以KT－01井为例，在深度2862.1～2854.5m的区域内，GR测井曲线呈光滑箱型，具体特点为曲线顶底变形，相应的岩性为粗砂岩，上下2层均为泥岩及粉砂岩堆积。主要表现了稳定环境下的碎屑物质堆积以及在沉积过程中物源供给相对充足、水流动力较稳的物质快速积累现象，在研究区内这个曲线形态主要代表了水下分流河道中心部位沉积。而以H09井为例，在深度2767.0～2768.8m的范围内，GR测井曲线呈现钟型，岩性也从泥岩逐渐转变为粉砂岩，曲线值大致体现出水流强度逐步减弱，一般代表水下分流河道的侧翼或远端。水下分流河道常与河口坝、前缘沙坪在垂向上呈叠置关系，如SHC－01井Main-M1-1亚段可见河口坝、坝上河及前缘沙坪的叠置序列（图5）。在研究区东部河流作用明显较强，河流冲刷河床底部并沉积砾石和交错层理砂岩，其上粉砂岩发育波状层理，指示潮汐作用相对增强 （彭旸等，2022）。

图3 奥连特盆地Napo组Main-M 1亚段沉积微相典型岩石学特征Fig.3 Typical petrographic characteristics of the Main-M 1 submember of Napo Formation，Oriente Basin

图4 奥连特盆地Napo组Main-M 1亚段测井相图版Fig.4 Logging facies diagram of the Main-M 1 submember of Napo Formation，Oriente Basin

前缘沙坪微相其岩性主要为厚度相对较薄的均匀细砂岩、粉砂岩，单砂体厚度为0.2～0.6m，常发育波状层理、波状交错层理和透镜层理，测井曲线多呈指状 （图4）。

前缘沙坝微相其岩性主要是灰色—深灰色细砂岩、粉砂岩及泥质粉砂岩，单砂体厚度平均为0.71m，常见下细上粗的逆粒序递变层理、波状交错层理及滑塌变形构造（图3－b），测井曲线主要呈漏斗型 （图4）。

水下分流河道间微相其岩性主要为灰黑色泥岩、泥质粉砂岩，整体粒度较细；常见水平层理、波纹层理，生物扰动构造；测井曲线主要呈平直的基线，GR值及RHOB值均较高，反映水动力强度较弱（图4）。

2.2 浅海陆棚

研究区内浅海陆棚沉积体系主要受潮汐作用影响及沿岸流改造。主要发育潮汐水道、潮汐沙坝、潮汐沙坪、潮道间沉积微相。

潮汐水道微相其岩性主要为灰色、灰黑色中砂岩、细砂岩及粉砂岩，单砂体厚度与水下分流河道相比较薄，平均0.87m；发育典型的羽状交错层理、潮汐束、正粒序递变层理（图3－a，3－b，3－c）（彭旸等，2023）；测井曲线形态主要为箱型及钟型 （图4）。

潮汐沙坝微相其岩性主要为灰色—灰黑色中砂岩、细砂岩、粉砂岩及泥质粉砂岩夹泥质条带，单砂体厚度约为0.72m；由于水流力量的增强，从而使得碎屑沉积物的分选性越来越好、粒径也越来越粗，在纵向上构成下细上粗的逆粒序递变层理，同时发育波状层理；测井曲线主要形态为漏斗型（图4）。

潮汐沙坪微相主要为深灰色细砂岩、泥岩及粉砂岩；砂岩厚度相对较薄，约为0.4m，主要发育波状层理、生物扰动构造（图3－d），少量可见羽状交错层理；测井曲线形态主要为指状 （图4）。在垂向上，常见潮汐水道与潮汐沙坪交互发育，在潮汐砂坪上部发育潮汐沙坝。

潮汐水道间微相主要发育灰黑色泥质粉砂岩、泥岩等细粒沉积；发育水平层理、波状层理及生物扰动构造（图3－e）；GR值及RHOB值均较高，测井曲线主要为平直—微曲形。以P－05井为例，在深度为2737.7～2739.5m 的区域中，GR测井曲线值较高且形态近于垂线，反映水动力条件较弱（图4）。

3 沉积体系分析

基于沉积微相分析及200余口井的钻测井资料研究，总结了研究区Napo组Main-M 1亚段时期沉积相展布规律，重建其演化过程。

3.1 沉积相展布特征

根据岩性特征、测井曲线特征，Main-M1亚段可进一步划分为3个小层，由下至上分别为Main-M 1－1，Main-M 1－2，Main-M 1－3小层（图 5）。Main-M 1－1小层在东部主要发育潮汐三角洲前缘亚相，物源方向来自东方，前缘水下分流河道主要呈东西向展布，与岸线近垂直。在浅海陆棚环境中，水动力作用变得更加复杂，潮汐水道主体仍呈东西向展布，但受西侧沿Auca断层的南—北向古隆起影响，沿岸流呈南北向对水道进行改造，部分潮汐水道呈西北—东南向，潮汐沙坝呈北—南向展布，且砂体分布范围较广，但潮汐水道的连通性相对较差。东部的W 油田和KP油田以潮汐三角洲前缘沉积为主，主要发育水下分流河道及分流河道间。到HN油田和HS油田过渡到浅海陆棚的潮汐沙坝和沙坪沉积，再向西过渡到P油田和Auca油田的远端潮汐水道、潮汐水道间沉积。Main-M 1－2区域内主要的沉积相及沉积微相类型变化不大，但潮汐三角洲前缘的范围相对减小，浅海陆棚的范围相对增大，二者界线整体向东推进，水下分流河道及潮汐水道密度相对减小，潮道间面积相对增加。在Main-M 1－3小层沉积时期，潮汐三角洲前缘的面积进一步减小，而浅海陆棚沉积环境范围进一步扩大，二者界线进一步向后推进，潮汐水道间范围扩大，水道面积进一步缩小（图6）。

图6 奥连特盆地Napo组Main-M 1亚段沉积微相展布Fig.6 Distribution of sedimentary m icrofacies in the Main-M 1 submember of Napo Formation，Oriente Basin

3.2 时空演化特征

白垩纪自圭亚那地盾往西至奥连特盆地东部，为地势很缓的斜坡区，在海平面快速下降及缓慢上升期间，大面积的斜坡区内发育海陆过渡相。区域构造演化特征揭示，晚白垩世M 1段沉积时期是安第斯构造带初次隆升的起始阶段，奥连特盆地西部受安第斯造山运动影响逐渐隆升，形成西部较高的缓斜坡、中部较低的洼地、东部较高的缓斜坡的古构造格局，Main-M 1沉积时期Auca油田低幅度构造雏形已经形成。而研究区主体位于西部斜缓坡及中部洼地，主要的构造即为西侧的Auca逆冲断层，沿断层发育南北向古隆起。

白垩纪发育一个较为完整的二级层序，经历了海平面下降—上升—下降完整的沉积旋回，Main-M1亚段沉积时期处于海退背景，但是由于盆地受到安第斯造山运动的影响，整体构造环境由早期的拉张作用向挤压作用转换，致使研究区内海平面呈相对上升的趋势。研究区物源供给充沛，由于受沉积前古地貌影响及海陆过渡环境下交织水动力的控制，不同位置的砂岩厚度和测井响应特征存在的差异较大。

在垂向上，Main-M 1亚段沉积时期由底至顶砂岩厚度逐渐减小，砂岩分布范围缩小，泥质含量逐渐增加（图5）。同时，研究区东部挠曲处的地形坡度进一步变陡，可容空间加大，造成相对厚层的砂岩沉积（图7），如KT－01井，厚度高达15.2m，且发育滑塌沉积（图2－b）。

图7 奥连特盆地Napo组Main-M 1亚段沉积演化剖面Fig.7 Sedimentary evolution profile of the Main-M 1 submember of Napo Formation，Oriente Basin

整体由岸至海即由东至西呈现出潮汐三角洲至浅水陆棚沉积环境的演变。同时由于研究区海平面的相对升高，导致Main-M1的3个小层在垂向上呈水体逐渐变深、三角洲前缘不断向陆地退缩的形式（图5；图6）。

3.3 沉积模式

晚白垩世坎潘期，即Napo组Main-M1亚段沉积时期，Nazca板块向南美洲板块俯冲，奥连特盆地正处于关键的构造反转时期。根据安第斯山脉的古海拔重建，安第斯山北部、厄瓜多尔西部和中部科迪勒拉地区的初始隆升时间被限制于晚白垩世70Ma左右，即Main-M 1亚段沉积时期，盆地西侧的安第斯山脉古海拔为负值 （Boschman，2021），尚未受到剥蚀作用。同时，根据14区块西部及17区块北部的古地貌恢复结果显示，此时研究区整体呈西高东低的古地理格局，在Auca构造带处，古隆起已初步形成。此时盆地物源主要由亚马逊克拉通的RNJ（Rio Negro Jurena）及RO （Rondonan-San Ignacio）构造单元提供，主要的物源方向为东—东南方向 （Vallejoetal.，2017，2021）。

在深入认识安第斯南区的沉积背景、沉积特征及沉积相类型的基础上，建立了奥连特盆地中部Main-M 1亚段潮汐三角洲沉积模式图（图8）。研究区处于水动力复杂的海陆过渡环境中，在奥连特盆地东部，Main-M1沉积时期发育潮汐三角洲沉积环境；盆地西部，沉积地层逐渐变薄，砂体也逐渐减薄，处于浅海陆棚沉积环境。由于构造运动的影响及古地貌的复杂性，Main-M 1沉积时期的水动力条件复杂多变，多种水动力混合交互作用，主要包括河流作用、潮汐作用、波浪作用及沿岸流作用等，同时由于构造运动的活跃，在局部地区 （如H油田）发现事件沉积的响应。

图8 奥连特盆地Main-M1交织水动力潮汐三角洲沉积模式图Fig.8 Sedimentary model of the Main-M 1 hybrid hydrodynam ic tidal delta in Oriente Basin

研究区东部主要发育潮汐三角洲沉积，包括水下分流河道、水下分流河道间及前缘沙坪沉积微相，潮汐三角洲受潮汐作用改造显著，前三角洲基本不发育。西部为浅海陆棚沉积环境，泥质含量相对较高，但由于Auca古隆起起到了一个明显的遮挡作用，东西向的潮汐作用受到阻挡，同时在平行于古隆起的方向即南北向发育沿岸流，受沿岸流影响潮汐沙坝沿Auca构造带呈南北向展布，同时潮汐水道方向也发生偏移，由东侧的东西向展布逐渐向西北偏移，转变为西北—东南向。而由亚马逊克拉通输入的碎屑物质，在海平面相对上升的沉积背景和强烈的水动力作用改造的情况下，广泛分布于盆地的东部，这也导致了Main-M 1砂岩厚度相对较薄。奥连特盆地西部整体为浅海陆棚环境，主要沉积泥页岩，然而在局部受到挤压隆升的地区即古构造高点部位，沉积了少量碳酸盐岩，发育灰坪（图8）。

4 油气勘探意义

奥连特盆地油气成藏受烃源岩、构造、储集层的联合控制。研究区位于盆地中部，尽管构造幅度较低，但是源—储—构造各要素配置好，有利于油气藏的形成。研究区内的油源来自盆地的东北和西北2个主要供烃区，烃源岩为Napo组海相泥岩。区内最重要的断裂系统是Cononaco-Auca-Sacha反转断层带，NNE-SSW 走向，在白垩系中断续分布，几乎贯穿了整个盆地前渊带北部。沿该断层及其共轭分支断层，分布着盆地内4个大规模油田：Auca油田、Sacha油田、Libertador油田和Shushufindi油田。盖层条件也十分优越，Tena组发育厚度大、全盆分布的泥岩，是优质区域盖层。

奥连特盆地前期勘探开发的主要目标为大型构造油气藏，随着开发程度的不断加深，滚动勘探目标从大型构造油气藏逐渐向岩性、构造—岩性隐蔽油藏推进。沉积相对于岩性油气藏的发育起到控制作用，根据已有的勘探成果分析，研究区主要存在2类与岩性有关的油藏：岩性上倾尖灭油藏 （N油田）和泥岩墙上倾遮挡油藏 （K油田），优质储集层的沉积微相主要为潮汐水道及潮汐沙坝。潮汐三角洲—浅海陆棚沉积体系的建立，进一步拓宽了勘探思路，研究区东部的潮汐三角洲前缘水下分流河道及前缘沙坪被认为具有较好的勘探潜力，其中，水下分流河道砂岩厚度相对较大，前缘沙坪分布范围较广，不同成因砂体之间纵向叠覆、横向连片，结合顶面微构造，可以进一步在研究区东部开展勘探。因此，潮汐三角洲—浅海陆棚沉积模式的建立，为下一步的勘探开发提供了指导作用，具有重要的现实意义。

5 结论

1）奥连特盆地白垩系Napo组Main-M1亚段沉积时期，研究区处于水动力复杂的海陆过渡环境中，东部发育潮汐三角洲沉积环境，西部发育浅海陆棚沉积环境。

2）Main-M 1亚段沉积时期，受安第斯造山运动的影响，造成西侧早期的Auca断层再次活动，由早期的正断层反转为逆断层，并形成古隆起，进一步使三角洲前缘的砂体展布向南北向调整。同时由于发育挠曲作用，研究区相对海平面升高，导致Main-M 1的3个小层由下至上砂岩含量逐渐降低，泥岩含量逐渐增多，三角洲向东部减退，而浅海陆棚则不断扩张。

3）研究区内发育岩性油气藏及构造—岩性油气藏，基于对Main-M1亚段沉积时期潮汐三角洲—浅海陆棚沉积体系的认识，拓宽勘探思路，东部的水下分流河道及前缘沙坪也被认为具有一定的岩性油气藏勘探潜力。