李峰峰,叶禹,2,郭睿,田中元,高盛恩
1 中国石油勘探开发研究院;2 中国石油集团工程技术研究院有限公司
中东地区是中国石油公司开拓海外油气市场、开展国际油气业务合作、快速提高海外油气产量、实现规模发展的首选[1-2]。白垩系—新近系含油气系统是美索不达米亚盆地最重要的含油气系统,盆地内95%的油气发现于白垩系[3-5],中国石油企业在中东合作区块的主力油层主要位于白垩系[6-7]。塞诺曼阶—土伦阶下部发育厚层的碳酸盐岩地层,包括 Ahmadi 组、Ruamila 组和 Mishrif 组,其中 Mishrif组具有独特的沉积环境和成藏要素[8-12],是伊拉克南部油田重要的含油层段[13-14]。前人的研究多侧重于Mishrif 组的储层特征、微观结构和成岩演化,所建立的沉积模式多为概念模式,缺乏对沉积微相的分析,难以支撑储层精细评价和成因分析,而且多针对单个油田,缺乏区域上不同油田间沉积的共性分析和差异对比。本文基于伊拉克东南部4个油田共计12口取心井的碳酸盐岩沉积微相分析,根据岩石学特征和生物相等指示标志判别沉积环境,建立了中东白垩系塞诺曼阶—土伦阶下部沉积模式,为中东巨厚型碳酸盐岩油藏注水开发奠定地质基础。
伊拉克东南部构造上处于美索不达米亚盆地前渊带[15](图 1a),研究区包含 H 油田、M 油田、W 油田和R 油田等4 个油田(图1b)。上白垩统塞诺曼阶—土伦阶下部为一个完整的二级层序(图1c),主体处于全球海平面下降时期,其内部发育5 个三级层序和11个四级层序。塞诺曼早期,伊拉克南部构造幅度较小,以宽缓的缓坡沉积为主;塞诺曼中期,伊拉克中部持续沉降,而南部处于构造隆起,具备浅水、高地、高沉积速率条件[9];塞诺曼晚期—土伦早期,海平面持续下降,随着构造作用的进一步增强,古隆起规模不断扩大,碳酸盐沉积对地貌填平补齐造成地势变化平缓,且由于礁滩发育逐渐形成障壁,造成伊拉克南部与广海的水体交换不畅。
图1 研究区构造位置及上白垩统塞诺曼阶—土伦阶下部综合柱状图(H-2井)Fig.1 Tectonic location of the study area and comprehensive column of the Upper Cretaceous Cenomanian-lower Turonian(Well H-2)
通过对钻井岩心和铸体薄片观察,综合岩石类型、结构特征和生物碎屑(简称生屑)等在研究区识别出28种碳酸盐岩沉积微相(图2)。
泥晶灰岩(MFT1)泥晶结构,岩心呈浅灰色致密状,可见暗色泥质条纹。薄片中表现为均质的泥晶,肉眼难以发现孔隙(图2a)。反映了较深的安静水体环境,沉积能量较低。
含介形虫泥灰岩(MFT2)含粒结构,岩心呈灰色致密状。生屑主要为介形虫,可见少量细粒生屑(图2b)。反映了较深的水体环境,沉积能量较低。
含栗孔虫泥灰岩(MFT3)含粒结构,岩心呈灰白色致密状。生屑主要为栗孔虫,最大粒径可达1 mm(图2c)。反映了较深的水体环境,沉积能量较低。
含海绵骨针泥灰岩(MFT4)粒泥结构,岩心呈浅灰绿色致密状。生屑主要为海绵骨针,含底栖有孔虫,海绵骨针被溶蚀后又被胶结(图2d)。反映了较深的水体环境。
微粒生屑泥晶灰岩(MFT5)粒泥结构,岩心呈浅黄色,可见棕色条纹。生屑粒径较小,通常小于10 μm,颗粒分选较好,分布比较均匀(图2e)。反映了较深的水体环境,水体开阔,但沉积能量较低。
细粒生屑泥晶灰岩(MFT6)粒泥结构,岩心呈白色,可见灰色斑点。生屑粒径通常小于500 μm,可见底栖有孔虫和其他细粒生屑,颗粒分选较好且分布均匀(图2f)。反映了开阔的低能水体环境。
微粒泥晶生屑灰岩(MFT7)泥粒结构,岩心呈深棕色和黄色条纹状。生屑粒径小于10 μm,生屑类型无法识别,颗粒分选较好且分布均匀(图2g)。反映了开阔的水体环境,水体能量较弱。
图2 伊拉克东南部Mishrif组沉积微相(铸体薄片,单偏光)Fig.2 Microfacies of Mishrif Formation in southeastern Iraq(cast thin section,single polarized light)
含海绵骨针生屑泥晶灰岩(MFT8)粒泥结构,岩心呈褐色致密状。海绵骨针粒径可达1 mm,偶见单列有孔虫和栗孔虫,细粒生屑无法识别其类型(图2h)。反映了开阔较深的水体环境,沉积能量较低。
含生屑泥晶灰岩(MFT9)含粒结构,岩心呈浅灰色致密状,可见深灰色条纹。生屑粒径差异较大,介于10~1 000 μm,生屑类型难以确定(图2i)。反映了较深的水体环境,沉积能量较低。
生屑漂浮岩(MFT10)粒泥结构,岩石致密破碎,岩心呈棕色,可见油气显示。生屑以厚壳蛤碎屑和双壳类为主,颗粒粒径较大,分选较差,结构成熟度较低,生屑漂浮于泥晶中(图2j)。反映了局限的低能水体环境。
藻屑泥晶灰岩(MFT11)粒泥结构,岩心呈褐色和白色斑杂状。生屑以绿藻为主,藻屑通常被溶蚀,孔隙中含少量胶结物(图2k)。反映了水体沉积能量较低。
含蜂巢虫泥晶生屑灰岩(MFT12)泥粒结构,岩心呈浅黄色均质状,无颗粒感。蜂巢虫粒径可达2 mm,可见藻类等生屑,颗粒分选较差,其他小粒径生屑类型无法确定(图2l)。反映了局限的水体环境,水体冲刷筛选能力较弱。
细粒有孔虫颗粒灰岩(MFT13)颗粒支撑结构,受胶结作用影响,岩心呈浅灰白色致密状。生屑以细粒有孔虫为主,有孔虫粒径介于100~250 μm,分选较好,粒间被胶结物致密充填(图2m)。反映了水体能量较强的沉积环境。
含栗孔虫泥晶生屑灰岩(MFT14)泥粒结构,岩心呈深褐色,有油气显示。栗孔虫粒径可达2 mm,可见其他细粒颗粒,但生屑类型不能识别(图2n)。反映了局限的水体环境,沉积能量中等。
圆笠虫生屑灰岩(MFT15)颗粒结构,岩石呈黄褐色,颗粒感较强。生屑以圆笠虫生屑为主,含少量棘皮类,生屑泥晶化程度较高,颗粒分选较差,但磨圆较好(图2o)。粒间孔隙发育。反映了较高的沉积能量。
泥晶藻屑灰岩(MFT16)泥粒结构,岩心呈浅褐色,无颗粒感。薄片上可见大量的藻屑,藻屑抗溶蚀能力较低,形成大量的铸模孔,生屑呈长条状,粒径通常大于500 μm,可见其他细粒生屑(图2p)。反映了沉积能量较弱的水体环境。
含棘皮泥晶藻屑灰岩(MFT17)泥粒结构,岩心呈浅棕色,无颗粒感。生屑以藻屑为主,铸模孔发育,含少量棘皮碎屑,棘皮抗溶蚀能力较高,未被溶蚀(图2q)。反映水体环境比较局限,水体沉积能量中等。
含掘穴泥晶生屑灰岩(MFT18)泥粒结构,岩石致密,岩心呈黄绿色和浅白色斑杂状。颗粒破碎程度比较高,粒径较小,生屑类型难以识别,生物潜穴中充填白云石或粗粒碎屑(图2r)。反映了局限的水体环境,沉积能量中等。
泥晶生屑灰岩(MFT19)泥粒结构,岩石呈褐色。生屑主要为底栖有孔虫和双壳类,部分生屑破碎程度比较高,生屑类型无法识别,岩石结构成熟度较低(图2s)。反映了局限的水体环境,沉积能量中等。
似球粒颗粒灰岩(MFT20)颗粒支撑结构,岩心呈浅棕色致密状。似球粒粒径介于100~200 μm,颗粒分选较好,局部含有环边胶结物(图2t)。反映了能量较高的水体环境,水体比较局限。
含掘穴生屑泥晶灰岩(MFT21)岩石呈白色致密状,可见棕色斑点状生物扰动构造。生屑主要为介形虫,潜穴中可见微晶白云石(图2u)。反映了水体较浅但沉积环境能量较低。
有孔虫棘屑颗粒灰岩(MFT22)颗粒支撑结构,岩心呈浅棕色,颗粒感较强,且颗粒比较均匀。生屑以棘皮碎屑为主,可见等轴环边胶结物,其他生屑主要为底栖有孔虫,泥晶化作用较为强烈,颗粒间无泥质(图2v)。反映了能量较高的开阔环境,水体深度较浅。
似球粒生屑灰岩(MFT23)亮晶支撑或颗粒支撑结构,岩石呈黄绿色,可见油气显示,岩心上肉眼可见溶蚀孔隙。生屑以似球粒为主,含少量棘皮碎屑,颗粒粒径小、分选好、结构成熟度高,棘皮周边发育等轴粒状方解石(图2w)。反映了开阔的高能水体环境。
生屑颗粒灰岩(MFT24)颗粒结构,岩心呈深褐色,颗粒感较强,可见溶蚀孔隙。生屑类型较多,主要为双壳类、棘皮类和底栖有孔虫,粒径多大于1 mm,不同生屑溶蚀和胶结程度存在差异(图2x)。反映了开阔的水体环境,沉积能量较高。
厚壳蛤颗粒灰岩(MFT25)颗粒支撑结构,岩心呈深褐色,颗粒感较强。颗粒组分以厚壳蛤碎屑为主,粒径介于200~500 μm,分选较好,其他生屑主要为底栖有孔虫,泥晶化作用强烈(图2y)。反映了较高的沉积能量。
厚壳蛤砾屑灰岩(MFT26)颗粒结构,岩石呈深褐色,岩心呈蜂窝状,可见明显的溶蚀孔隙,生屑以厚壳蛤碎屑为主,生屑粒径变化较大,岩心上厚壳蛤碎屑可大于1 cm。颗粒分选较差,壳体溶蚀孔隙发育(图2z)。反映开阔的水体环境,沉积能量较高。
含鸟眼构造泥晶灰岩(MFT27)泥晶结构,岩心呈灰白色致密状。薄片上可见鸟眼构造和示顶底构造(图2a')。反映了较局限的蒸发环境,且沉积能量较低。
含生屑灰质白云岩(MFT28)细晶结构,岩石呈黄褐色,岩心上可见黄白色条纹。薄片中以细晶白云石为主,可见双壳类或棘皮类等交代残余生屑,含一定比例的泥晶组分(图2b')。反映了局限的水体环境,沉积能量中等。
以 Flügel 缓坡综合沉积模式为依据[16],结合研究区沉积微相特征和生屑类型,建立了伊拉克东南部白垩系塞诺曼阶—土伦阶下部缓坡—弱镶边碳酸盐台地沉积模式(图3),自海向陆沉积环境依次为深水陆棚、深水斜坡、浅水斜坡、礁滩、滩间、潮道、潟湖、台内滩和潮上坪。不同沉积环境的古地理位置、微相组合、水体能量、沉积物组分和结构存在显著差异。
图3 伊拉克东南部上白垩统塞诺曼阶—土伦阶下部缓坡—弱镶边碳酸盐台地沉积模式Fig.3 Sedimentary model of the Upper Cretaceous Cenomanian-lower Turonian gentle ramp-weakly rimmed carbonate platform in southeastern Iraq
(1)深水陆棚
深水陆棚处于外缓坡,整体位于风暴浪基面之下(图3),沉积能量较低,沉积微相包括泥晶灰岩(MFT1)、含介形虫泥灰岩(MFT2),偶见含海绵骨针泥灰岩(MFT4)。深水陆棚水体较深,波浪已不能触及水底,光照不充足,营养物质交换不通畅,底栖生物不宜生存,岩石泥晶含量较高。可见海绵骨针、介形虫等生屑。深水陆棚主要发育在三级层序的海侵体系域晚期或高位体系域早期,塞诺曼阶底部的Ahmadi组发育于深水陆棚。
(2)深水斜坡
深水斜坡位于外缓坡上部和中缓坡下部,靠近深水陆棚一侧,远离正常浪基面,局部处于风暴浪基面之下(图3)。沉积微相包括含栗孔虫泥灰岩(MFT3)、含海绵骨针泥灰岩(MFT4)、微粒生屑泥晶灰岩(MFT5)、微粒泥晶生屑灰岩(MFT7)、含海绵骨针生屑泥晶灰岩(MFT8)、含生屑泥晶灰岩(MFT9)和含掘穴生屑泥晶灰岩(MFT21)。深水斜坡水体深度变化较大,整体水深较大,沉积能量较低,该环境中可遭受风暴作用,颗粒组分以细粒和微粒生屑为主,可见保存较完整的栗孔虫、藻屑、海绵骨针等。深水斜坡主要在三级层序的高位体系域早期发育,Rumaila组和Mishrif组底部发育于深水斜坡。
(3)浅水斜坡
浅水斜坡位于风暴浪基面和正常浪基面之间,靠近正常浪基面(图3)。沉积微相包括微粒泥晶生屑灰岩(MFT7)、藻屑泥晶灰岩(MFT11)、含栗孔虫泥晶生屑灰岩(MFT14)、泥晶藻屑灰岩(MFT16)、含棘皮泥晶藻屑灰岩(MFT17)、有孔虫棘屑颗粒灰岩(MFT22)和似球粒生屑灰岩(MFT23)。浅水斜坡靠近浪基面,水体逐渐变浅,沉积水动力由弱到强,海平面升降旋回对其影响较大,生屑类型较多,颗粒组分含量显著增加。岩石结构包含粒泥结构、泥粒结构和颗粒支撑结构,以藻屑为主的岩石(MFT11、MFT16和MFT17)主要位于浪基面之下,水体能量较弱,藻屑多被海水溶蚀,通过孔隙轮廓可判断其类型,可见少量的棘皮碎屑。以棘屑和似球粒为主的岩石(MFT22 和MFT23)发育于浪基面附近,靠近礁滩体向海一侧,波浪筛选淘洗能力较强,岩石结构成熟度较高。浅水斜坡主要发育在高位体系域晚期。
(4)礁滩
礁滩处于内缓坡,位于正常浪基面附近,水体能量较强(图3)。沉积微相包括似球粒颗粒灰岩(MFT20)、有孔虫棘屑颗粒灰岩(MFT22)、似球粒生屑灰岩(MFT23)、生屑颗粒灰岩(MFT24)、厚壳蛤颗粒灰岩(MFT25)和厚壳蛤砾屑灰岩(MFT26)。浪基面附近水体较浅,光照充足,水体冲刷作用较强,营养物质充足,为造礁生物提供了良好的场所。厚壳蛤是白垩纪最主要的造礁生物,其形成的礁占白垩纪中期生物礁总量的60%以上[17],但白垩纪厚壳蛤内部固结较弱,由于波浪的冲刷和扰动,生物礁会脱落成碎屑[18-19],难以在台地边缘形成陡峭的镶边生物礁,故伊拉克南部白垩纪厚壳蛤生物礁少见,但礁体破碎形成的大量厚壳蛤碎屑成为了滩体的主要物质来源。由于水体强度不同,厚壳蛤碎屑的破碎程度存在显著差异:M 油田Mishrif 组礁滩相岩心易见到厘米级的厚壳蛤碎片(图4a);H 油田Mishrif 组礁滩相岩心呈蜂窝状,厚壳蛤碎屑为黄白色(图4b);W 油田Mishrif 组礁滩相岩心颗粒感较弱,难以观察到厚壳蛤碎屑(图4c);R油田Mishrif组礁滩相发育溶蚀孔洞,厚壳蛤碎片粒径较小(图4d)。由于礁滩古地貌较高,后期易遭受大气淡水溶蚀,故铸体薄片上均见到溶蚀作用形成的次生溶孔。礁滩主要发育在高位体系域晚期或低位体系域,在塞诺曼早期Mishrif 组中部发育程度较高,地层厚度较大,储层物性好,是两伊地区各油田的主要产层段。
(5)滩间和滩翼
滩间位于内缓坡礁滩之间的洼地,随着滩体规模的扩大,滩体的阻挡导致滩体之间的沉积水动力条件比礁滩弱,形成局限的低能环境(图3)。沉积微相包括含生屑泥晶灰岩(MFT9)、生屑漂浮岩(MFT10)、泥晶生屑灰岩(MFT19),偶含生屑颗粒灰岩(MFT24)。滩间泥晶含量较高,但颗粒组分与礁滩类似,可见大粒径的厚壳蛤生屑,粒径可达厘米级(如MFT10)。滩间地势低洼,周缘礁滩溶蚀形成的饱和流体可向其汇聚,导致滩间的胶结作用较强,可见颗粒被致密胶结(如MFT19)。
滩翼位于礁滩体的外缘,沉积微相与滩间类似,向海一侧通常被称为滩前,向陆一侧通常被称为滩后。由于礁滩对波浪的阻挡造成水体能量损耗,因此滩前的水动力强度高于滩后。滩前水体比较开阔,以泥晶生屑灰岩和生屑颗粒灰岩为主,生屑主要为似球粒和棘皮等,颗粒的结构成熟度比较高。而滩后以生屑漂浮岩和生屑泥晶灰岩为主,岩石的结构成熟度较低。
(6)潟湖
潟湖为礁滩向陆一侧的宽广环境,受礁滩体的阻挡,水体环境局限,整体位于正常浪基面之下,水体安静且深度较浅,底栖生物发育(图3)。潟湖沉积微相较多,包括含介形虫泥灰岩(MFT2)、含栗孔虫泥灰岩(MFT3)、细粒生屑泥晶灰岩(MFT6)、含海绵骨针生屑泥晶灰岩(MFT8)、含生屑泥晶灰岩(MFT9)、生屑漂浮岩(MFT10)、含蜂巢虫泥晶生屑灰岩(MFT12)、含栗孔虫泥晶生屑灰岩(MFT14)、含掘穴泥晶生屑灰岩(MFT18)、泥晶生屑灰岩(MFT19)、含掘穴生屑泥晶灰岩(MFT21)、含生屑灰质白云岩(MFT28)。岩石结构包括泥晶结构、粒泥结构和泥粒结构,生屑类型较多,主要包括底栖有孔虫、介形虫、藻屑、双壳类等。不同油田的潟湖相特征不一样:M 油田和H油田Mishrif 组潟湖相岩心上生物扰动现象普遍(图5a,5b),未扰动区呈浅白色致密状,扰动区呈深褐色,含油性较好,铸体薄片见生物潜穴中通常充填白云石,潟湖相储层物性呈现中高孔中低渗,蕴含丰富的油气;在W 油田和R 油田中,潟湖相岩心生物扰动作用较弱,岩心以硬底为主,物性较差,通常发育隔夹层(图5c,5d)。
图5 伊拉克东南部不同油田Mishrif组潟湖相特征(薄片:铸体薄片,单偏光,染色)Fig.5 Characteristics of lagoon of Mishrif Formation in different oilfields in southeastern Iraq(cast thin section,single polarized light,stained)
(7)台内滩
台内滩位于潟湖中的构造隆起,高于正常浪基面,水体能量较强(图3)。沉积微相包括藻屑泥晶灰岩(MFT11)、细粒有孔虫颗粒灰岩(MFT13)、圆笠虫生屑灰岩(MFT15)、含棘皮泥晶藻屑灰岩(MFT17)、泥晶生屑灰岩(MFT19)、似球粒颗粒灰岩(MFT20)、生屑颗粒灰岩(MFT24)。台内滩虽然位于浪基面附近,但由于水体能量被礁滩的阻挡和潟湖的消耗,其水动力强度远低于台缘礁滩。岩心上,台内滩随着颗粒组分含量的增多,岩石的颗粒感增强,局部发生胶结作用,生屑以藻屑、棘皮类、双壳类和底栖有孔虫为主,厚壳蛤类不甚发育,生屑被溶蚀后形成铸模孔或溶蚀孔洞,或又被胶结充填。
(8)潮道
潮道下切能力较强,切割台缘浅滩并延伸至潟湖,还可对台内滩进行切割(图3)。沉积微相包括似球粒颗粒灰岩(MFT20)、有孔虫棘屑颗粒灰岩(MFT22)、似球粒生屑灰岩(MFT23)、生屑颗粒灰岩(MFT24)、厚壳蛤颗粒灰岩(MFT25)。潮道受水体冲刷筛选,颗粒分选和磨圆较好,沉积水动力较强,泥质含量较低。从研究区4个油田资料来看,Mishrif 组潮道特征一致:岩心上均可见明显的冲刷或交错层理,颗粒感较强,生屑包含厚壳蛤碎屑、似球粒、棘皮类、底栖有孔虫等,颗粒的结构成熟度较高,分选较好(图6)。
图6 伊拉克东南部不同油田Mishrif组潮道特征(薄片:铸体薄片,单偏光,染色)Fig.6 Characteristics of tidal channels of Mishrif Formation in different oilfields in southeastern Iraq(cast thin section,single polarized light,stained)
(9)潮上坪
潮上坪位于潟湖向陆一侧边缘,准同生期发生蒸发白云石化作用,岩石的原始结构组分与潟湖类似。沉积微相包括微粒泥晶生屑灰岩(MFT7)、含生屑泥晶灰岩(MFT9)、含鸟眼构造泥晶灰岩(MFT27)和含生屑灰质白云岩(MFT28)。塞诺曼期—土伦早期气候整体温暖湿润,蒸发作用较弱,潮上坪仅在Mishrif组上部潟湖边缘发育,厚度较小。若岩石发生白云石化作用,岩心上可见石膏结核,铸体薄片上可见细粒白云石交代灰质组分,含少量双壳类和棘皮类等残留生屑;若未发生白云石化作用,岩心则呈灰白色致密状,可见示顶底构造和鸟眼构造等沉积构造。
层序旋回对沉积演化具有重要的控制作用。塞诺曼阶—土伦阶下部发育5 个三级层序(SQ1—SQ5),控制了沉积环境的演化与变迁(图7)。伊拉克南部整体处于浅水碳酸盐台地环境,在低位体系域时期,浅水碳酸盐台地不发生沉积,以暴露淋滤和风化剥蚀为主,因此层序地层旋回主要包括海侵体系域和高位体系域。整体来看,SQ1—SQ3以开阔水体为主,沉积环境以深水陆棚、深水斜坡、浅水斜坡、潮道和礁滩沉积为主,而SQ4和SQ5逐渐演化为局限环境,以大面积的潟湖和台内滩为主,局部发育潮道和潮上坪。
图7 伊拉克东南部上白垩统塞诺曼阶—土伦阶下部沉积演化剖面(位置见图1b)Fig.7 Sedimentary evolution profile of the Upper Cretaceous Cenomanian-lower Turonian in southeastern Iraq(location is shown Fig.1b)
SQ1海侵体系域以稳定的深水陆棚沉积为主;高位体系域早期以深水斜坡为主(H-2 井区局部发育潮道),地层分布比较稳定,所有油田均发育;高位体系域晚期,除R-5井区以浅水斜坡为主外,全区整体以礁滩和潮道为主,以H-2 井区和M-2 井区沉积厚度最大。
SQ2海侵体系域,W-1 井区和R-5 井区以深水陆棚为主,H-2井区以浅水斜坡为主,M-2井区则为深水斜坡。高位体系域,随着海平面的下降,R-5井区依次演化为深水斜坡和浅水斜坡;W-1 井区演化为深水斜坡,并在高位体系域晚期演化为礁滩环境,礁滩沉积厚度较大;M-2井区从深水斜坡逐渐演化为厚层的浅水斜坡,并在高位体系域晚期发育礁滩沉积;H-2井区发育两期浅水斜坡—礁滩旋回。
SQ3海侵体系域和高位体系域早期全区以厚层的浅水斜坡为主,仅M-2 井区发育厚层的礁滩沉积。高位体系域晚期全区以厚层的礁滩沉积为主,尤其以H-2 井区和M-2 井区沉积厚度最大,H-2 井区局部发育潮道。
早期礁滩的大规模沉积,形成障壁而阻碍了水体的循环,研究区自SQ4演化为局限沉积环境。海侵体系域和高位体系域早期全区发育大面积的潟湖,M-2 井区局部发育小规模的台内滩。至高位体系域晚期,R-5 井区和W-1 井区发育厚层的台内滩,M-2井区发育潮道,局部发育潮上坪。
SQ5仍以大面积的潟湖为主,台内滩主要受古地貌控制,在不同井区局部发育。层序顶部为土伦阶下部区域不整合面,地层被风化剥蚀厚度较大,高位体系域沉积残存厚度较小,以潟湖沉积为主。
不同油田的沉积演化存在一定的差异,油田内部沉积相平面展布亦存在变化,如M 油田主力产层段Mishrif 组对应SQ2—SQ5,不同层序具有不同的沉积环境和界面特征[20]。M 油田SQ2以向上变浅旋回为主(图7,M-2 井),从外缓坡(深水斜坡)逐渐演化为中缓坡(浅水斜坡),最后过渡为内缓坡(礁滩);平面上沉积环境从自西向东依次为深水斜坡、浅水斜坡和礁滩,不同沉积环境呈指状交叉分布(图8a)。SQ3仍以向上变浅旋回为主,海平面持续下降,礁滩体向西部发生进积,M 油田区以礁滩沉积为主(图7)。受礁滩的阻挡,SQ4演化为局限环境,油田以潟湖为主,构造古隆起发育台内滩;平面上潮道呈东西向展布,切割潟湖和滩体;海平面下降晚期,在潟湖边缘发育潮上坪环境(图8b)。SQ5仍以局限环境为主,高位体系域晚期沉积的地层被剥蚀殆尽,仅残留高水位期沉积;海平面上升并淹没礁滩,潮道不发育,研究区以大面积的潟湖沉积为主,局部台内滩孤立分布(图8c)。
图8 伊拉克M油田Mishrif组典型层段沉积相平面图Fig.8 Sedimentary facies distribution of typical intervals of Mishrif Formation in M oilfield,Iraq
(1)通过28 种碳酸盐岩微相分析,判断伊拉克东南部白垩系塞诺曼阶—土伦阶下部属于碳酸盐缓坡沉积,并识别出潮上坪、台内滩、潟湖、潮道、礁滩、滩间、浅水斜坡、深水斜坡和深水陆棚等9 种沉积环境。基于沉积微相和生物相等指示标志,建立了缓坡—弱镶边碳酸盐台地沉积模式。
(2)塞诺曼期—土伦早期,伊拉克东南部以开阔环境为主,由于礁滩快速大规模沉积并形成障壁,晚期逐渐演化为局限环境。塞诺曼早期水体较深,岩石泥晶含量较高,储层发育程度低;塞诺曼中期发育大规模的礁滩和潮道,岩石颗粒组分含量高,颗粒间泥晶含量低,且发育厚度大,是储层发育的主要沉积环境,发育研究区油气的主要产层段;塞诺曼晚期—土伦早期台内滩发育有利储层,潟湖相岩石泥晶含量较高,但经历复杂的成岩改造后发育大量的次生孔隙,并蕴含了丰富的油气。