中非BG盆地下白垩统Kubla组高分辨率层序地层学

任　伟, 刘　峰, 欧阳雪琪, 王　亮, 郑荣才

(1.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；2.中国石油 玉门油田分公司 勘探开发研究院，甘肃 酒泉 735019)

中非BG盆地下白垩统Kubla组高分辨率层序地层学

任伟1, 刘峰2, 欧阳雪琪1, 王亮2, 郑荣才1

(1.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；2.中国石油 玉门油田分公司 勘探开发研究院，甘肃 酒泉 735019)

[摘要]预测中非BG盆地R区块Kubla组地层砂体在横向、纵向上的重点聚集区，确定有利油气聚集的重点层位。以BG盆地的区域地质、沉积相类型、钻井岩心和测井资料为基础，以高分辨率层序地层学理论及技术方法为指导，采用多级次基准面旋回层序划分和等时对比方案，对R区块Kubla组沉积-层序进行精细分析，识别出长期、中期、短期3个级次的基准面旋回层序，重点对短期和中期旋回层序的划分方式、层序类型和组合叠加式样进行了讨论。确定向上“变深”的非对称型和对称型旋回为各级次旋回层序的主要结构类型。以中期旋回层序为等时地层格架、短期旋回层序作为等时地层单元，建立起R区块Kubla组高分辨率等时地层格架。中期上升半旋回底部和下降半旋回顶部砂体的横向连通性较好，垂向上MSC3上升半旋回底部以及MSC2下降半旋回顶部砂体发育较好，是油气富集的有利层位。

[关键词]扇三角洲；高分辨率层序；等时对比; 储层预测；Kubla组；中非

图1　中非BG盆地区域构造位置图Fig.1　Map showing location and regional structure of Bongor Basin(据路玉林(2009)修改)

随着对含油气盆地的层序地层组合特征更为复杂和精细的要求，传统的层序地层学理论已经不能满足石油地质勘探开发工作的需求。高分辨率层序地层学理论以其更为精确的技术手段、准确的预测效果受到石油工作者的重视，并在中国广泛分布的中、新生代陆相含油气盆地的油气勘探开发领域取得了显著的经济效益。近几年众多学者的相关研究成果也进一步证实了该理论体系和技术方法，与 P.R.Vail(1987)的典型层序地层学理论[1]相比较，对于陆相盆地而言更为适用。以钻井岩心、测井为研究基础，结合地震资料，把高分辨率层序地层学理论作为指导思想，以位于中非与西非裂谷系交汇部位的BG盆地R区块为例，研究下白垩统Kubla组的高分辨率层序地层学特征及其意义。

1区域地质概况

BG盆地(Bongor Basin)位于非洲大陆中部偏西的中非裂谷系与西非裂谷系交汇处(图1)，主体部分为中-新生代陆内反转裂谷盆地，主要受中非裂谷系剪切带走滑拉张作用的影响。盆地整体呈近东西走向，长约280 km，宽约40～80 km，面积约1.8×104km2，盆内主要发育陆源碎屑岩地层[2]。

BG盆地的形成和演化主要受到泛非运动、冈瓦纳古大陆解体、大西洋开启、中非剪切走滑和红海张裂等运动的多期次构造运动的叠加影响。其中，发生在晚白垩世的桑顿期挤压事件对于BG盆地的形成和演化过程起到了关键作用，这一事件主要由非洲板块以及欧亚板块的强烈碰撞引发，进一步导致BG盆地发生强烈反转。BG盆地的沉积充填体发育有下、中、上3个构造层：下构造层为泛非运动时期形成的古老基底，钻井岩心等资料显示为花岗岩以及花岗片麻岩。中构造层形成于冈瓦纳古大陆解体以及大西洋开启后，沉积物源主要来自盆地张裂过程中所填充的白垩系陆相碎屑。岩性以砂岩和泥岩的交替互层为主，其中的下白垩统Kubla组具备优越的油气生、储、盖组合条件，为BG盆地最重要的含油气层位，本文研究的目的层即为该层位；而上白垩统剥蚀严重，仅局部地区有所保存。上构造层形成于新生代拗陷期，地层厚度相对下、中构造层较薄，下部地层与中构造层呈构造不整合接触关系。

由于R区块的Kubla组形成于BG盆地的断-拗转换期，沉积相主要表现为扇三角洲相和湖泊相(图2)。由于R区块白垩纪早期盆地处于较强构造活动期，沉积物供给充沛，沉积速率高于沉降速率。早期扇三角洲相的粗碎屑物质填充作用强烈，在盆地内形成明显的上超面和由盆地中心向斜坡带方向进积的、以砾岩和含砾粗砂岩为主的、厚度迅速向盆地方向减薄的大规模楔状充填体；中期构造活动减弱，大量注入盆地的物质为中-细碎屑，砂、泥岩广泛发育，Kubla组中部为扇三角洲相和湖泊相的中-薄层状中-细砂岩以及中-厚层泥岩互层；晚期构造活动重新加强，注入盆地的碎屑物质有再次增多、变粗的趋势，形成Kubla组上部扇三角洲相的厚层块状含砾中-粗砂岩，局部为中-厚层中-细砂岩与薄-中层泥岩的互层组合[2,3]。

图2　R4-1井Kubla组沉积相与高分辨率层序地层综合柱状图Fig.2　 Comprehensive column of sedimentary facies and high resolution sequence of Kubla Formation in Well R4-1

2高分辨率层序特征及层序地层格架

2.1基准面旋回划分

所谓的沉积层序，是指以底、顶不整合面(或相关整合面)为界的、成因上相联系和叠置有序的、且能反映水进、水退(或基准面升、降)过程的沉积组合。在由上升和下降2个半旋回单元所组成的一个完整的基准面旋回层序中，具等时对比意义的重点位置有2个：其一为基准面下降折向上升的转换面，代表了不同成因和沉积类型的构造分界面、沉积不整合面、侵蚀冲刷面及岩性和岩相转换面等，具有层序界面性质；其二是基准面由上升转向下降的转换面，往往为湖泛面，湖泛面相对层序界面有更为重要的等时对比意义[4-7]。通过对R区块地震、沉积和层序资料整理，可在Kubla组中识别出长期、中期、短期3个级别的层序界面及相应的湖泛面，进一步划分出不同级次的基准面旋回层序。

2.1.1层序界面

以Cross(1994)提出的高分辨率层序地层学理论为指导[8，9]，依据基准面旋回的间断性、等时性、统一性为界面识别和层序划分原则，界面发育情况、规模及厚度、沉积演化序列为基础资料，对Kubla组进行精细划分，共识别出3类基准面旋回层序界面(图3)，其中主要以底冲刷面发育广泛为特征。表1综合了不同规模、产出形式、成因类型的界面主要识别标志，长期、中期、短期基准面旋回层序的级次划分方案，以及此3个级次的层序与Vail层序分类的对比关系[5，10]。

根据研究区及周边的地震资料，对Kubla组进行地震层序划分，结合钻、测井资料和井-震对比关系(图4)，把在沉积时期形成的在规模上和时间尺度上的不同进一步形成的侵蚀冲刷面或沉积相、岩性变化转换面作为划分基准面旋回层序界面的依据，可从R区块Kubla组中识别出2个长期、4个中期、19个短期基准面旋回层序(图2)。

图3　R区块岩心中的层序界面Fig.3　Sequence stratigraphic interfaces of cores in R Block(A)灰色粗-中、细粒砂岩,具有正粒序结构,底为冲刷面,R4-1井,深度1 482.52 m; (B)灰色细砾岩,底部见沿大型冲刷面发育的滑塌面,R4-1井,深度1 575.45 m; (C)灰色粗-中、细粒砂岩,具正粒序,底为冲刷面，R1-2井,深度1 061.76 m; (D)灰褐色油浸含细砾粗-中、细粒砂岩,具正粒序,底为冲刷面,其下为含油细粒砂岩,R1-2井,深度1 063.12 m

界面级别成因类型控制的基准面旋回级次与Vail层序分类的对比界面的主要识别标志Ⅲ类区域性构造演化阶段中幕式变化的次级构造活动强度与周期性长期基准面旋回Ⅲ类古暴露面、大型底冲刷面或侵蚀间断面、岩性和岩相的突变面,测井相的转换面和突变面,地震剖面的削蚀、削截面和上超或下超覆面Ⅳ类受偏心率周期控制的气候波动和基准面升、降与物质供给变化中期基准面旋回Ⅳ类间歇暴露面,较大规模底冲刷面,岩性、岩相突变面或均变面,测井相的转换面、突变面。地震剖面难以识别Ⅴ类受斜率周期控制的气候波动和基准面升、降与A/S值变化短期基准面旋回Ⅴ类间歇暴露面、小型底冲刷面和非沉积作用间断面。测井相表现为旋回性进积和退积组合之间的转换面

图4　R区块Kubla组地震剖面和井-震对比关系图Fig.4　Seismic and well-seismic correlation diagram of Kubla Formation in R Block

2.1.2湖泛面

湖泛面是持续湖进过程中湖水位连续上升到最高点后折向下降前形成的界面[5]。对应的湖泛面沉积期，湖水位相对最高、湖域面积和体积都最大，而沉积速率相对为最低、沉积环境最为稳定。由于此时的沉积物补给量最小、补给物粒度最细，通常由具较深水还原环境意义的暗色泥岩或泥灰岩组成。同样在Kubla组中的不同级次的湖泛面位置也具有上述特征，即主要位于泥岩段、具有低电阻率、高伽马、高声波时差等。湖泛面在层序地层划分和等时地层对比时往往作为最重要的区域等时对比标志。

2.1.3基准面旋回层序划分

根据Cross所提出的长、中、短期3级次基准面旋回层序划分方案以及后人对方案的补充完善，对R区块Kubla组的基准面旋回层序进行识别划分，可识别出2个长期、4个中期、19个短期基准面旋回层序。

2.2各级次基准面旋回层序特征

2.2.1短期基准面旋回层序(SSC)

在Kubla组沉积时期，R区块主要处在扇三角洲-湖泊沉积体系中，在垂向剖面上沉积微相整体变化不大，小规模的基准面升降频繁，可识别出19个短期基准面旋回层序。成因类型有所差异的界面所限定的短期旋回层序，往往具有不同的基准面旋回结构，出现在不同的沉积相带或同一相带不同位置的亚相或微相内[11]。在短周期的旋回层序中，以基准面升降过程的沉积演化序列组合、沉积微相组合特征、可容纳空间的大小与沉积物补给量比值关系(即A/S)为依据，可将Kubla组短期基准面旋回层序划分出2大类和5亚类短期旋回结构类型。

a.向上“变深”的非对称型旋回(简称A型)：此类旋回各类沉积环境中均可发育，但在R区块Kubla组沉积期尤其在扇三角洲相的分流河道微相沉积区发育较多。表现特征主要为：(1)层序的下降半旋回被侵蚀冲刷，发育冲刷面，上升半旋回沉积记录保留相对完整；(2)层序的底界面表现为冲刷面，沉积序列上表现为向上“变深”，在测井曲线上表现为箱型或钟型；(3)此类型旋回反映物源补给充足，主要分布在近物源区位置；(4)根据A/S比值变化以及岩性组合特征，可进一步分为2种亚类型(图5)，即低可容纳空间型(A1型)和高可容纳空间型(A2型)。A1型在岩相上主要表现为底冲刷面与多层砂体连续叠置，在沉积相上主要表现为分流河道微相，岩性组合表现为水道化砂体彼此叠置，沉积物补给量充足，A/S≪1。沉积物组分中粒度较细的部分在冲刷作用中被大量带走，而水下分流河道底部粗粒砂体大量保留下来。A2型层序沉积序列相较于A1型砂体粒度更细，横向连通性较差，多发育在水下分流河道下切作用较弱的扇三角洲前缘中下游地区，沉积物补给量不断减少且A/S≤1，底部冲刷面发育，保留部分为上升半旋回晚期发育的细粒组分。

图5　向上变深的非对称型短期旋回Fig.5　Up-deepening non-symmetric short-time cycles

b.对称型旋回(简称C型)：层序中保存有较为完整的基准面上升和下降2个半旋回，形成于沉积物供给率等于或略小于可容纳空间增长率的弱补偿或欠补偿沉积环境中，沉积序列上表现为向上变深复变浅的对称结构，湖泛面为对称轴。根据上升半旋回和下降半旋回的沉积相组合、沉积厚度对比关系作为依据，可进一步细分为3种亚类型(图6)：①以上升半旋回为主的不完全对称型(C1型，图6-A),表现为基准面上升半旋回沉积厚度远大于下降半旋回，反映了湖泛面在沉积期缓慢上升到快速下降的沉积过程。在扇三角洲沉积体系中，自下而上，底部发育冲刷面，水下分流河道-水下天然堤-分流间湾-水下天然堤-河口坝组成特征沉积序列，顶部多为整合面，偶有弱冲刷面发育。退积期沉积作用强烈，经过短暂加积后进入快速的进积期，沉积时间较短，多发育于水下分流河道与水下天然堤交替区(图6)。②近完全-完全对称型(C2型，图6-B),表现为基准面上升半旋回沉积厚度近似等于下降半旋回沉积厚度(图6)。表明就沉积时期而言，湖泛面表现为缓慢上升到缓慢下降的过程，这种短期基准面旋回层序类型广泛发育在扇三角洲前缘亚相中。③以下降半旋回厚度为主的不完全对称型(C3型，图6-C)：表现为下降半旋回沉积厚度远大于上升半旋回，与C1型层序相反。在扇三角洲沉积体系中，自下而上，底、顶界面均为弱冲刷面或整合界面，薄层水下分流河道-分流间湾-水下决口扇-河口坝组成特征沉积序列(图6)。

图6　对称型短期基准面旋回层序Fig.6　Symmetric short-time cyclic sequences

在C型层序中，C2型最为发育，C1型次之，C3型极少发育。

2.2.2中期基准面旋回层序(MSC)

与Vail的IV级层序对应，Kubla组的中期基准面旋回层序由4～5个短期基准面旋回层序叠置构成(图4)，进积、加积、退积结构均有发育，组合为一整套完整的基准面升降演化结构。在Kubla组沉积期，R区块为扇三角洲与湖泊组合区域，水下分流河道沉积微相发育广泛，主要发育高可容空间、上升半旋回为主的不完全对称型中期基准面旋回层序，其次发育近完全-完全对称型层序，下降半旋回为主的不完全对称型层序基本不发育。其中上升半旋回整体表现为退积、加积组合特征，包含的短期基准面旋回层序类型主要为C1型和C2型；而下降半旋回则整体表现为加积、进积组合特征，包含的短期基准面旋回层序类型主要为C2型、C3型。

2.2.3长期基准面旋回层序(LSC)

与Vail的III级层序相对应，Kubla组的长期基准面旋回层序由1～2个中期基准面旋回层序叠置组成。对应的沉积时期为较大规模的完整的一次湖进-湖退沉积，为地震资料中能识别的最小层序级别。综合已有的测井和地震资料，结合层序界面在区域上的实际发育情况和分析中期基准面旋回层序的叠加式样，自下而上可划分出LSC1、LSC2 二个长期旋回层序，分别代表BG盆地R区块下白垩统Kubla组沉积期2次大的湖平面升降过程。

LSC1由MSC1、MSC2组合叠加而成，底界面发育为大规模冲刷侵蚀面，顶界面为整合面，部分地区有弱冲刷面发育。下部岩性主要由易于识别的粗砂岩-细砾岩组成，对区域地层对比有重要作用。上升半旋回由完整的MSC1以及MSC2的上升半旋回所构成，对应于盆地的扩张期；代表了湖泊自开始形成时期直至迅速扩张至第一次出现最大湖泛面这一过程，沉积厚度大。下降半旋回仅由MSC2的下降半旋回部分构成，对应于湖泊的收缩期，代表了湖泊在经历快速扩张之后湖平面开始缓慢下降进入缓慢收缩阶段，沉积厚度小。

LSC2由MSC3、MSC4组合叠加而成，顶界面与上覆地层呈不整合接触。在这一沉积时期，盆地内的湖泊再次达到最大湖泛面。上升半旋回对应于盆地缓慢湖进期，下降半旋回对应于盆地的快速湖退期，表现出上升半旋回沉积厚度远大于下降半旋回沉积厚度的特点。整体反映出LSC1期内由湖退到湖进转换速度相对较慢，下降半旋回受快速湖退影响，导致沉积厚度较小。

2.2.4地层格架

以基准面旋回等时对比法则为依据[12-14]，在单井沉积相、层序发育状况及区域等时对比的基础上建立等时地层格架，以长期旋回层序界面和湖泛面为等时地层对比的优选位置，以中期旋回层序界面为等时对比格架，短期旋回层序为等时对比地层单元，建立高时间精度的等时地层格架(图7)，将单井简单的一维岩相信息转化为三维岩相信息，并在地层格架中对相当于短期旋回层序级别的砂体进行追踪对比。从图7的砂体横向连通展布图中，可发现砂体在MSC2下降半旋回以及MSC3上升半旋回内的水下分流河道微相中横向连通性较好且沉积厚度相对较大，岩性以砂岩夹泥岩为主，部分水道砂体连续叠置，分布范围广，横向连通性好，因此为最有利储集砂体发育的层位。而发育于其他中期旋回中的砂体薄且少，而分流间湾泥岩发育广泛，不利于储集砂体发育。

3层序-岩相古地理特征与砂体预测

以沉积相和高分辨率层序作为基础所编制的层序-岩相古地理图是现阶段油气勘探工作者预测砂体最为直接有效的技术手段，参考地层厚度、砂体厚度、砂体比例等数据，进一步划分出沉积微相[15-17]。加入物源分析等资料，重建Kubla组沉积期的古地貌，还原Kubla组的砂体展布特征(图7)作为砂体和储层预测的依据。其中MSC2下降半旋回以及MSC3上升半旋回的砂体发育情况最好，因此本文绘制出对应层位的层序-岩相古地理图(图8)。

图7　R地区Kubla组高分辨率层序地层格架Fig.7　High resolution sequence stratigraphic framework of Kubla Formation in R Block

图8　R地区Kubla组MSC2晚期、MSC3早期半旋回岩相古地理图Fig.8　Lithofacies and paleogeography maps for half middle-term cycle of later MSC2 and early MSC3 of Kubla Formation in R Block(A)MSC2晚期(湖退相域); (B)MSC3早期(湖进相域)

3.1MSC2下降半旋回岩相古地理特征和砂体预测

MSC2晚期(湖退)：随着湖平面的快速下降，可容纳空间的缩减迅速。由于物源较为充足，尽管地层厚度相对较薄，但这一沉积时期的砂地比相对较大，砂体在平面上分布面积相对不大。同时，由于基准面抬升造成的河道强烈下切，水下分流河道沉积范围进一步收缩，主要发育在R区块的北东向，纵向连通性较好，呈鸟足状展布(图8-A)。岩性主要为中-粗砂岩，夹少量粉砂岩。在研究区的南西部，以滨-浅湖亚相的泥页岩和扇三角洲前缘远砂坝和河口坝的粉-细砂岩组成，远离物源区，砂体厚度相对北东部较薄。

3.2MSC3上升半旋回岩相古地理特征和砂体预测

MSC3早期(湖进)：随着湖平面的缓慢上升，深度不断增加，可容纳空间逐渐增大，河道沉积充填作用不断加快。与MSC2下降半旋回沉积时期相比，下切侵蚀作用减弱，水下分流河道和分流间湾发育广泛，使得这一沉积时期的沉积厚度相对较大且平面上砂体展布范围也相对较大，扇三角洲前缘亚相的沉积范围增加，水下天然堤及河口坝沉积规模也有所增加(图8-B)。沉积序列整体表现为退积-弱进积组合特征。位于R区块的北东向的水下分流河道微相较MSC2下降半旋回更为发育，岩性主要为细-中砂岩，夹少量粉砂岩、泥岩；R区块的南西部，以滨-浅湖相的泥页岩和扇三角洲前缘远砂坝和河口坝的粉-细砂岩组成，可见少量粉-细砂岩透镜体。

4结 论

a.根据R区块钻井、测井、地震等相关资料，识别出Kubla组发育2个长期(LSC)、4个中期(MSC)、19个短期(SSC)旋回层序。

b.对各期次基准面旋回进行分类，细分出向上“变深”非对称型(A型)和对称型(C型)2种旋回结构；依据基准面升、降过程中的沉积旋回演化序列及上、下半旋回相域的沉积厚度和对比关系，将短期旋回层序细分为5个亚类型。

c.短期旋回层序以发育近完全-完全对称型结构为主，有利储层发育的位置主要出现在上升半旋回相域的中、下部，而中部的湖泛期和下降相域分别是隔层和差储层发育位置；中、长期旋回层序以发育上升半旋回为主的不完全对称型结构为主，中期上升半旋回底部和下降半旋回顶部砂体的横向连通性较好，有利储层发育的位置也主要出现在上升半旋回相域的中、下部，部分储层发育在下降相域的上部，而最大湖泛期为盖层或烃源岩主要发育位置。

d. Kubla组中储层发育有利区域为MSC3早期中下部的水下分流河道微相以及MSC2晚期中部的河口坝微相对应的砂体沉积区，这些砂体与前三角洲泥互层叠加，对于油气成藏有重要保障，是油气勘探开发的重点层位。

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High resolution sequence stratigraphy of Lower Cretaceous Kubla Formation in Bongor Basin, Middle Africa

REN Wei1, LIU Feng2, OUYANG Xue-qi1, WANG Liang2, ZHENG Rong-cai1

1.StateKeyLaboratoryofOil&GasReservoirGeologyandExploitation,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;2.ResearchInstituteofExplorationandDevelopment,YumenOilfieldCompanyofPetroChina,Jiuquan735019,China

Abstract:This research is trying to predict the major area of sand bodies and find a better block where the gas is easy to reservoir so as to provide a theoretical basis on reservoir prediction and development program. Based on comprehensive analysis of the regional geological, sedimentary facies, drilling well data, logging data in the Bongor Basin of Africa, combined with the knowledge of high-resolution sequence stratigraphy theory, methods, and with the definition of difference kinds of base level cyclic sequence and isochronous stratigraphy, the Kubla Formation in R Block is divided into long-term, mid-term, short-term base level cyclic sequences. Emphasis is put on the discussion of division，sequence types and combination of the short-term and mid-term base level cyclic sequences. It shows that asymmetric upward-deepening and symmetric base level cycles are the main types in R block. High-resolution sequence stratigraphy isochronous stratigraphic framework of the Kubla Formation is established by making the short-term base level cycle as isochronous stratigraphic unit and the mid-term base level cycles as isochronous stratigraphic framework. Bottom of rising half cycle and top of falling half cycle have a good connectivity. Sand bodies on bottom of MSC3 rising half cycle and top of MSC2 falling half cycle is enriched and is the better formation for gas accumulation.

Key words:fan delta; high-resolution sequence; isochronous contrast; reservoir prediction; Kubla Formation; Africa

DOI:10.3969/j.issn.1671-9727.2016.03.11

[文章编号]1671-9727(2016)03-0344-10

[收稿日期]2015-04-15。

[基金项目]江西省重点研究项目。

[通信作者]郑荣才(1950-),男,教授,博士生导师,研究方向:沉积学、石油地质学,E-mail：zhengrc@cdut.edu.cn。

[分类号]P534.53; TE121.34

[文献标志码]A

[第一作者] 任伟(1990-)，男，硕士研究生，沉积学专业, E-mail：renwei6031@163.com。