Muglad盆地Unity凹陷及邻区AG2段沉积相与沉积模式分析*

喻志骅 刘计国 张光亚 黄彤飞 王彦奇

（中国石油勘探开发研究院 北京100083）

近年来，在我国东营凹陷（隋风贵，2003；孙龙德，2003；鄢继华等，2005；刘鑫金等，2012；王永诗等，2016；符武才等，2021）、板桥凹陷（侯宇光等，2010）、辽河西部凹陷（付辉等，2012）等断陷盆地中岩性—地层油气藏的勘探均取得了突破。勘探实践表明，在富油气凹陷内，加强沉积体系研究，有助于寻找有利砂体，进而指导岩性—地层油气藏勘探。Unity凹陷作为Muglad盆地东部坳陷的一个已被证实富油气凹陷，目前在中、上成藏组合均已进行了大规模的勘探（张亚敏，2002；童晓光等，2004；窦立荣等，2006a，2006b；张亚敏，2008；张光亚等，2019），发现了Unity油田和Toma-S油田2个亿吨级油田和Munga油田5千万吨级油田。随着勘探程度的不断提高，未钻探的大于1 km2的构造圈闭越来越少，因此亟需转向主力烃源岩层系所在的下组合（下白垩统Abu Gabra组，以下简称AG组），探索岩性—地层油气藏等新领域。目前Unity凹陷AG组岩性—地层圈闭依旧处于勘探初期，尚未开展针对性的工作，而同处于Muglad盆地内的Sufyan凹陷（张亚敏，2007；黄彤飞等，2017，2019；王宇喆等，2017；袁圣强等，2019）、Fula凹陷（薛良清等，2004；吴冬等，2015；王营等，2019；王彦奇等，2019，2021；陈诚等，2020）AG组2段（下文简称AG2）的岩性—地层油气藏均取得了一定的进展，Bamboo凹陷亦出现较好的岩性—地层油气藏勘探苗头。因此，本文拟通过研究Unity凹陷AG2段沉积相与沉积模式，明确有利砂体展布特征，为有利岩性—地层油气藏形成条件分析、有利区评价和目标优选提供认识基础，对开拓勘探新领域具有重要的意义。

前人针对Muglad盆地其他凹陷AG组沉积相及沉积模式的研究已取得了一些进展与成果。陈诚等（2016）通过水槽实验模拟提出在Fula凹陷西部AG组发育了多个扇三角洲和浅水三角洲；王宇喆等（2017）、袁圣强等（2019）开展了Sufyan凹陷AG组沉积方面的研究。但针对Unity凹陷，迄今尚未见到AG组沉积方面的系统研究成果，导致对该区AG组油气富集规律认识不清，制约了对研究区AG组的进一步勘探开发。

本文以Unity凹陷及东部Toor凸起为研究对象，以凹陷内或临近凸起中钻遇AG组的7口井录井、测井资料为基础，通过测井相、地震相等对Unity凹陷AG2段沉积相进行系统分析研究，揭示沉积相展布特征，建立沉积模式，以期对该区岩性—地层油气藏的勘探提供认识基础。

1 研究区概况

Unity凹陷地处南苏丹境内，位于Muglad盆地东南部，属于Muglad盆地东部坳陷的一个二级构造单元。其构造位置介于Azraq-Heglig-Unity凸起与东部Toor凸起之间，北部与Bamboo凹陷相邻。该凹陷呈近北西—南东走向，具有“北窄南宽”的形态特征。Unity凹陷是已被证实富油气凹陷，发现了包括Unity油田等在内的2个亿吨级油田，是Muglad盆地重要的油气富集区（图1）。

图1 Muglad盆地构造单元划分及研究区位置图（据张光亚等，2019修改）Fig.1 Sketch map showing the structural units of Muglad Basin and study area（modified after Zhang et al.，2019）

Muglad盆地白垩系自下而上发育AG组、Bentiu组和Darfur群3套地层（图2）。在白垩纪沉积时期，Unity凹陷演化与Muglad盆地整体保持一致，经历了第一断坳演化旋回与第二断坳演化旋回。AG组沉积时期为早白垩世断陷期，构造活动强烈，基底快速沉降，Bentiu组沉积时期为早白垩世—晚白垩世坳陷期，构造活动相对稳定，沉积了大套的辫状河砂岩；上白垩统Darfur群根据岩性特征，自下而上可划为Aradeiba组、Zarqa组、Ghazal组和Baraka组，其沉积时期为晚白垩世断陷期，基底沉降较快，同沉积断层再次活动（张光亚等，2019）。

图2 Muglad盆地地层综合柱状图（据张光亚等，2019修改）Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of Muglad Basin（modified from Zhang et al.，2019）

AG组可进一步细分为5个段，AG5段形成于凹陷形成的初期，上下岩性分异明显，上部以泥岩为主，下部以砂岩为主；AG4段、AG3段与AG2段均以泥岩为主，其中夹三角洲沉积时形成的砂岩层，AG2段发育的大套暗色泥岩是主要的烃源岩层；AG1段为砂岩段，与上覆Bentiu组呈不整合接触（张光亚等，2019）。

早白垩世伴随着非洲—南美泛大陆裂开，在原始大西洋扩张及沿中非剪切带走滑—拉张以及非洲板块内部差异运动的作用下（张光亚等，2022），在中南非地块与东北非地块的离散边缘，Muglad盆地开始形成并发生强烈的断陷作用，发育大量的同沉积断层，断层样式以高角度的旋转平面正断层为主，剖面组合样式多为Y型和多米诺型。该时期盆地基底的快速沉降使得盆地可容空间迅速增大，水体变深，随着大量沉积物卸载，后期可容空间逐渐减小；到早白垩世晚期，构造相对稳定，断陷盆地逐渐转化为坳陷盆地。在晚白垩世，非洲大陆持续向NW-NNW方向的漂移，Muglad盆地再次进入断陷发育阶段，正断层继承性发育。经历3个裂谷演化旋回，Unity凹陷南、北部均表现出“西断东超”的裂谷盆地构造特征（图3）。

图3 Muglad盆地Unity凹陷南、北部典型地质剖面图（据童晓光等，2004修改；剖面位置见图1）Fig.3 Typical section crossing northern and southern Unity Sag of Muglad Basin（modified from Tong et al.，2004；profile shown in Fig.1）

2 沉积相类型

通过对研究区录井资料详细分析，结合测井资料、地震剖面反射特征等综合研究，在Unity凹陷AG2段识别出三角洲相、滨浅湖相及冲积扇相3种沉积相。

2.1 单井相分析

通过对Unity凹陷东部的ET地区ET-6井、ET-N1井与M地区M-11井AG组进行单井沉积相分析（图4，图5），揭示出该两个地区的AG组均发育三角洲相和湖泊相，其中AG2段以发育三角洲相为主，而西部Unity地区AG2段沉积则以泥岩为主，主要发育湖泊相。

图4 ET地区钻井AG组单井相分析（左为ET-6井；右为ET-N1井）Fig.4 Single well facies analysis diagram of AG Formation in ET area（left.well ET-6；right.well ET-N1）

图5 M地区M-11井AG组单井相分析（岩性图例见图4）Fig.5 Single well（well M-11）facies analysis diagram of AG Formation in M area（lithology legend shown in Fig.4）

在三角洲相中，以三角洲前缘亚相的水下分流河道微相与水下分流间湾微相为主（表1）。

表1 研究区典型测井相匹配表Table 1 Typical logging and sedimentary facies of the study area

水下分流河道微相：发育中、厚层砂岩，以长石砂岩与碎屑长石砂岩为主，粒度主要集中在中、细粒，纵向上与上部粉砂岩呈正韵律，主要发育平行层理、块状层理、槽状交错层理，粉砂岩发育波状层理或平行层理。自然电位与自然伽马呈微齿、平滑中-高幅度漏斗型或多层漏斗型。

水下分流间湾微相：发育于分流河道之间的低洼地区或废弃的三角洲朵体下陷地区。在平面上多与湖相泥岩相连，水体一般较深，常形成于富有机质的滞留还原环境。岩性主要为暗色富含有机质泥、泥炭或褐煤沉积，少见薄的粉砂岩夹层。以泥岩沉积为主，可见砂岩透镜体。自然电位呈低幅度微齿状平直曲线和自然伽马曲线形态呈高幅度微齿状平直曲线。

2.2 地震相分析

研究区内钻遇AG组井少，但具有相对丰富的地震资料。地震剖面反映了地层波阻抗的变化特征，因此地震反射波组的振幅强弱、波形的连续性及构型等特性在一定程度上可以反映沉积相的空间展布特征。

综合研究区钻井揭示的地层岩石特性及沉积相分析，明确了研究区AG2段主要发育以下3种沉积相及其地震相特征（表2）。

表2 典型地震相与沉积相的对应关系Table 2 Relationship between typical seismic facies and sedimentary facies

（1）湖泊相：研究区以滨浅湖为主，发育在凹陷的西部区域，岩性以深灰色泥岩为主，横向变化较小，在地震剖面上表现为中-高振幅、中-高连续的平行或亚平行反射为主（图6，图9中区域c，图10中区域e）。

图6 湖泊相典型地震剖面（剖面位置见图1）Fig.6 Typical seismic section showing lacustrine facies（profle shown in Fig.1）

（2）三角洲相：发育于凹陷的东部区域。地震剖面上主要表现为中-强振幅、中-强连续的前积反射（图7）或呈现中-低振幅、中-弱连续的杂乱反射（图9中区域b，图10中区域d）。钻井揭示该地区三角洲前缘亚相以砂泥互层组合为特征，主要发育三角洲前缘亚相的水下分流河道与水下分流间湾两个微相，具进积组合序列。砂岩以灰白色、中粒为主，分选中等，是储层发育的主要沉积相区。

图7 三角洲相典型地震剖面（剖面位置见图1）Fig.7 Typical seismic sections showing delta facies（profile shown in Fig.1）

（3）冲积扇相：主要发育于Toor凸起与Unity凹陷相邻的M地区，推测其主要分布于M地区南部。在地震剖面上，多表现为前积反射特征（图8，图9中区域a），目前在此相带尚无钻遇AG组层位的井揭示。

图8 冲积扇相典型地震剖面（剖面位置见图1）Fig.8 Typical seismic cross-section of alluvial-fan（profile shown in Fig.1）

通过分析位于研究区南、北两侧的两条近东西向地震剖面地震相特征（图9，图10）可发现，位于凹陷东侧的ET地区与M地区的大部分地区主要发育三角洲相，已钻井主要分布在这两个地区（图9）；在M南部地区无钻井揭示AG组，从地震剖面上可看出其具有较明显的冲积扇相的地震相特征（图9中区域a）。凹陷西侧包括U油田区域、EH地区及EN地区地震主要体现为平行/亚平行反射（图9中区域c，图10中区域e），反映的是湖泊相中的滨浅湖亚相，而更靠西的Khairat地区呈现中-强振幅、中-高连续的波状反射，是典型的较深湖沉积相特征。

图10 Unity凹陷北部典型地震剖面（剖面位置见图1）Fig.10 Typical seismic section crossing the northern Unity Sag（profile shown in Fig.1）

3 沉积相展布与沉积模式

3.1 沉积相展布

根据前人研究成果（Fritz et al.，2013），结合本研究表明，研究区物源来自于东部Toor凸起附近沉积于Unity凹陷。通过研究区钻井沉积相、典型地震剖面地震相特征分析，并对整个研究区域的二维资料进行地震相解释与统计（图11中区域a），明确了Unity凹陷及邻区的沉积相平面展布特征（图11中区域b）。在AG2段沉积期间，在Unity凹陷及其相邻的东部斜坡带共发育3个三角洲，最北部的扇三角洲在区内分布范围较小，是Bamboo凹陷南部扇三角洲的一部分，向南分别是辫状河三角洲和扇三角洲，在扇三角洲向物源方向还发育了冲积扇。在Unity凹陷西部及其相邻西部地区，AG2段沉积期主要发育滨浅湖相及半深湖相。

图11 Unity凹陷及邻区的AG2段地震相及沉积相平面展布Fig.11 Seismic facies and sedimentray facies of the second member of AG Formation in Unity Sag and adjacent area

3.2 沉积模式

基于对研究区AG2段沉积时期沉积相及其展布特征的系统研究，结合区域构造背景，建立了Unity凹陷及邻区的沉积模式（图12）。

图12 Unity凹陷及邻区AG2段沉积模式示意图Fig.12 Sedimentray mode of the second member of AG Formation in Unity Sag and adjacent area

AG2段沉积时期，研究区湖泊水体分布较广，东部物源区能够提供充足的物源，基底沉积较为稳定，北部斜坡相对平缓，河流能量差异不大，沉积以三角洲前缘亚相为主；南部斜坡相对较陡，呈现冲积扇—三角洲的变化规律。随着三角洲沉积物堆积，沉积前端不断向湖心靠近，湖盆逐渐被填平，湖泊水体整体变浅，碎屑物质的筛选能力逐渐增强，河流作用逐渐减弱，但物源依旧充足，三角洲沉积的范围逐步扩大，使得沉积斜坡逐渐变缓，水下分流河道沉积分支数量逐渐增加，形成砂体沉积厚度较为一致的情况。平面上连片分布，形状朵状，相带变化呈渐变规律，无明显的突变特征。

4 结论与展望

（1）Muglad盆地Unity凹陷及邻区AG组可划分出5个三级层序。依据其水平面的升降与岩性特征变化分析认为，主力烃源岩发育层系AG2段是一套以黑灰色泥岩为主、夹薄层砂岩的地层，具备形成岩性地层油气藏的良好条件。

（2）Unity凹陷AG2段沉积相主要由三角洲、湖泊相两种沉积相类型组成，Toor凸起与Unity凹陷相邻地区还发育了冲积扇相，物源均来自东部物源区，凹陷及其东侧地区主要发育辫状河三角洲相、扇三角洲，研究区西部以滨浅湖、半深湖等湖泊相为主。

（3）Unity凹陷及邻区AG2段发育的三角洲相是砂岩储层发育的有利相带，是岩性—地层油气藏形成的有利区域，可作为下一步重点勘探区域。

在勘探开发的30多年中，大量研究主要集中在Bentiu组及Aradeiba组的河流—三角洲砂体储层中，并发现大量的油气，说明Unity凹陷成藏系统的烃源岩具有较好的生烃条件，而本次通过对研究区的AG2段沉积相分析，认为研究区在AG2组仍然存在潜在的成藏有利区。一方面，AG2组作为主力烃源岩层中具有优势的生烃条件，AG2段的三角洲相砂体可为油气藏提供储层空间，且AG2组的砂泥岩互层的岩性构成为油气成藏提供了较好的盖层条件，是形成岩性—地层油气藏的有利条件；另一方面，位于Unity凹陷北部，与之具有相似成藏条件的Bamboo凹陷已经在钻井中证实AG组成藏的可行性，因此今后可加大Unity凹陷的AG组储层的研究工作，以此完成油气勘探的进一步突破。