南美奧連特盆地白堊系Napo組M ain-M 1亞段沉積體系重建及油氣勘探意義*

李發有 班舒悅 王光付 孫建芳 丁 峰 孫 鈺 王騰宇徐 海 陳詩望 夏昌盛 鄭乃熙 鮑志東

1 中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院，北京 102206

2 中國石油大學 （北京）地球科學學院，北京 102249

3 油氣資源與工程全國重點實驗室，中國石油大學 （北京），北京 102249

厄瓜多爾奧連特盆地是南美洲西北部最重要的含油氣盆地之一，擁有近300億桶石油儲量（Rivadeneira and Baby， 2004； Vallejoetal.，2017）。油氣資源主要富集在白堊系砂巖儲集層中，同期，富有機質的泥頁巖大規模沉積，為盆地內主要的烴源巖。目前核心的油氣勘探開發區是盆地的中部和西部，目標層位是白堊系的Hollin組和Napo組 （U段、T段、Main-M 1亞段砂巖）。

Napo組的Main-M 1亞段砂巖是奧連特盆地的重要儲集層，沉積于白堊紀末期，地質年齡為79～74Ma，主要為厚層砂巖。受安第斯造山運動的影響，盆地西部抬升遭受剝蝕，因此該段砂巖僅在盆地中部和東部發育，保留的地質信息有限，且Main-M 1亞段沉積受海陸過渡區復雜水動力控制，沉積條件交錯、沉積微相繁多，因此M 1砂巖的沉積環境一直存在爭議 （Shanmugametal.，2000；Higgs， 2002； Lee，2004； 陳詩望等，2008a，2008b；張天宇，2019）。

研究區位于奧連特盆地14－17區塊中部，隨著勘探開發資料的進一步豐富，結合盆地區域地質背景，利用12口井的巖心資料及268口井的測井和錄井等資料，通過對巖心的顏色、結構、構造、垂向序列及沉積相分布規律進行總結，構建目的層系沉積體系及沉積演化模式，以期對奧連特盆地上白堊統Napo組油氣勘探與開發提供一定的指導，同時也進一步豐富沉積過程混合作用的研究實例。

1 區域地質概況

奧連特盆地位于南美洲板塊西北緣，是現今普圖馬約—奧連特—馬拉儂大型前陸盆地系統（POM盆地）的一部分。奧連特盆地整體呈西陡東緩，東側為前寒武紀亞馬遜克拉通 （巴西—圭亞那地盾），西側毗鄰安第斯山脈，軸向呈南北向，由西至東可劃分為西部逆沖帶、中部前淵帶和東部斜坡帶三大構造單元，屬于強變形的構造活躍區與穩定區之間的過渡帶（圖1－a）（Mathaloneetal.1995；謝寅符等，2010；馬中振等，2014；陳杰等，2021；張健，2023）。

圖1 奧連特盆地基礎地質特征概況 （據Haq et al.，2014；Vallejo et al.，2019；陳杰等，2022；IHS數據庫；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）

圖2 奧連特盆地Napo組Main-M 1亞段潮汐三角洲典型巖石學特征Fig.2 Typical petrographic characteristics in tidal delta of the Main-M1 submember of Napo Formation，Oriente Basin

奧連特盆地的沉積充填與其構造演化過程密切相關，其作為一個以新生代弧后前陸變形為主的多期疊合盆地，主要經歷了3個構造演化階段（圖1－b；陳杰等，2022），包括：寒武紀—二疊紀的被動大陸邊緣盆地演化階段；晚三疊世—早白堊世的裂陷盆地演化階段；晚白堊世—新生代的安第斯前陸盆地演化階段。本次研究的目的層Napo組Main-M1亞段沉積時期即為裂陷盆地向前陸盆地轉換的關鍵構造反轉時期。

晚三疊世—早侏羅世隨著大西洋的張裂，南美洲板塊從岡瓦納大陸分離，奧連特盆地逐步演化成裂谷盆地 （Bajoletetal.，2022）。中—晚侏羅世主要為非海相沉積，以紅層沉積和Chapiza組火山—火山碎屑沉積為特征 （Vallejoetal.，2021）。在經歷了1次主要的沉積間斷 （130～115Ma）后，白堊紀奧連特盆地進入拗陷期，以熱沉降為主，海水從南美洲西北緣方向逐漸侵入，此時盆地以濱淺海沉積為主，沉積序列包括Hollin組和Napo組。

Hollin組為1套厚層石英砂巖，角度不整合覆蓋于侏羅系Chapiza組火山巖之上。Napo組為海平面多次升降背景下形成的1套海陸過渡—淺海相沉積，整合覆蓋于Hollin組之上，發育4套碎屑巖儲集層 （T、U、M 2和M 1砂巖段），其間發育3套分布較穩定的碳酸鹽巖地層 （A、B、C灰巖段）（陳杰等，2022）。濱岸沉積的幾何形態和重礦物組合、碎屑鋯石年代學證據表明其主要來自亞馬遜克拉通的西向河流為特征的排水系統 （Martin Gombojav and W inkler，2008；Vallejoetal.，2017；Gutiérrezetal.，2019；Bajoletetal.，2022）。

晚白堊世—新生代，Nazca板塊向南美洲板塊低角度俯沖，安第斯山脈不斷隆升，奧連特盆地發生構造反轉，進一步演化成為前陸盆地 （Michaudetal.，2009；Chenetal.，2019）。馬斯特里赫特階Tena組紅層在一次重大沉積間斷后不整合覆蓋于Napo組之上 （陳杰等，2022）。

2 沉積微相類型及特征

根據巖心觀察、巖性組合劃分、測井相等資料分析，奧連特盆地Napo組Main-M1亞段沉積時期14－17區塊主要發育潮汐三角洲—淺海陸棚沉積體系。

2.1 潮汐三角洲

潮汐三角洲沉積體系是河流推進至穩定水體形成的過渡相沉積，河流及波浪作用相對較弱而潮汐作用較強。奧連特盆地Main-M1亞段沉積時期發育典型的潮汐三角洲沉積體系，其中研究區內Main-M1亞段主要發育潮汐三角洲前緣亞相。

潮汐三角洲前緣亞相為三角洲沉積體系的水下主體部分，水動力較強，砂巖沉積物構成三角洲的主體，其微相類型豐富。研究區內潮汐三角洲前緣亞相主要發育水下分流河道、前緣沙坪、前緣沙壩及水下分流河道間沉積微相。

水下分流河道微相其巖性主要為灰色、灰黃色含礫中砂巖、細砂巖及粉砂巖；整體由下至上粒度逐漸變細，砂體厚度變小，單砂體厚度為0.6～1.5m；發育槽狀交錯層理、楔狀交錯層理、波狀交錯層理，可見沖刷面（圖3）；測井曲線呈箱型或鐘型（圖4），GR值及RHOB值均較低，部分井可見疊置箱型曲線，指示疊置水道沉積。以KT－01井為例，在深度2862.1～2854.5m的區域內，GR測井曲線呈光滑箱型，具體特點為曲線頂底變形，相應的巖性為粗砂巖，上下2層均為泥巖及粉砂巖堆積。主要表現了穩定環境下的碎屑物質堆積以及在沉積過程中物源供給相對充足、水流動力較穩的物質快速積累現象，在研究區內這個曲線形態主要代表了水下分流河道中心部位沉積。而以H09井為例，在深度2767.0～2768.8m的范圍內，GR測井曲線呈現鐘型，巖性也從泥巖逐漸轉變為粉砂巖，曲線值大致體現出水流強度逐步減弱，一般代表水下分流河道的側翼或遠端。水下分流河道常與河口壩、前緣沙坪在垂向上呈疊置關系，如SHC－01井Main-M1-1亞段可見河口壩、壩上河及前緣沙坪的疊置序列（圖5）。在研究區東部河流作用明顯較強，河流沖刷河床底部并沉積礫石和交錯層理砂巖，其上粉砂巖發育波狀層理，指示潮汐作用相對增強 （彭旸等，2022）。

圖3 奧連特盆地Napo組Main-M 1亞段沉積微相典型巖石學特征Fig.3 Typical petrographic characteristics of the Main-M 1 submember of Napo Formation，Oriente Basin

圖4 奧連特盆地Napo組Main-M 1亞段測井相圖版Fig.4 Logging facies diagram of the Main-M 1 submember of Napo Formation，Oriente Basin

前緣沙坪微相其巖性主要為厚度相對較薄的均勻細砂巖、粉砂巖，單砂體厚度為0.2～0.6m，常發育波狀層理、波狀交錯層理和透鏡層理，測井曲線多呈指狀 （圖4）。

前緣沙壩微相其巖性主要是灰色—深灰色細砂巖、粉砂巖及泥質粉砂巖，單砂體厚度平均為0.71m，常見下細上粗的逆粒序遞變層理、波狀交錯層理及滑塌變形構造（圖3－b），測井曲線主要呈漏斗型 （圖4）。

水下分流河道間微相其巖性主要為灰黑色泥巖、泥質粉砂巖，整體粒度較細；常見水平層理、波紋層理，生物擾動構造；測井曲線主要呈平直的基線，GR值及RHOB值均較高，反映水動力強度較弱（圖4）。

2.2 淺海陸棚

研究區內淺海陸棚沉積體系主要受潮汐作用影響及沿岸流改造。主要發育潮汐水道、潮汐沙壩、潮汐沙坪、潮道間沉積微相。

潮汐水道微相其巖性主要為灰色、灰黑色中砂巖、細砂巖及粉砂巖，單砂體厚度與水下分流河道相比較薄，平均0.87m；發育典型的羽狀交錯層理、潮汐束、正粒序遞變層理（圖3－a，3－b，3－c）（彭旸等，2023）；測井曲線形態主要為箱型及鐘型 （圖4）。

潮汐沙壩微相其巖性主要為灰色—灰黑色中砂巖、細砂巖、粉砂巖及泥質粉砂巖夾泥質條帶，單砂體厚度約為0.72m；由于水流力量的增強，從而使得碎屑沉積物的分選性越來越好、粒徑也越來越粗，在縱向上構成下細上粗的逆粒序遞變層理，同時發育波狀層理；測井曲線主要形態為漏斗型（圖4）。

潮汐沙坪微相主要為深灰色細砂巖、泥巖及粉砂巖；砂巖厚度相對較薄，約為0.4m，主要發育波狀層理、生物擾動構造（圖3－d），少量可見羽狀交錯層理；測井曲線形態主要為指狀 （圖4）。在垂向上，常見潮汐水道與潮汐沙坪交互發育，在潮汐砂坪上部發育潮汐沙壩。

潮汐水道間微相主要發育灰黑色泥質粉砂巖、泥巖等細粒沉積；發育水平層理、波狀層理及生物擾動構造（圖3－e）；GR值及RHOB值均較高，測井曲線主要為平直—微曲形。以P－05井為例，在深度為2737.7～2739.5m 的區域中，GR測井曲線值較高且形態近于垂線，反映水動力條件較弱（圖4）。

3 沉積體系分析

基于沉積微相分析及200余口井的鉆測井資料研究，總結了研究區Napo組Main-M 1亞段時期沉積相展布規律，重建其演化過程。

3.1 沉積相展布特征

根據巖性特征、測井曲線特征，Main-M1亞段可進一步劃分為3個小層，由下至上分別為Main-M 1－1，Main-M 1－2，Main-M 1－3小層（圖 5）。Main-M 1－1小層在東部主要發育潮汐三角洲前緣亞相，物源方向來自東方，前緣水下分流河道主要呈東西向展布，與岸線近垂直。在淺海陸棚環境中，水動力作用變得更加復雜，潮汐水道主體仍呈東西向展布，但受西側沿Auca斷層的南—北向古隆起影響，沿岸流呈南北向對水道進行改造，部分潮汐水道呈西北—東南向，潮汐沙壩呈北—南向展布，且砂體分布范圍較廣，但潮汐水道的連通性相對較差。東部的W 油田和KP油田以潮汐三角洲前緣沉積為主，主要發育水下分流河道及分流河道間。到HN油田和HS油田過渡到淺海陸棚的潮汐沙壩和沙坪沉積，再向西過渡到P油田和Auca油田的遠端潮汐水道、潮汐水道間沉積。Main-M 1－2區域內主要的沉積相及沉積微相類型變化不大，但潮汐三角洲前緣的范圍相對減小，淺海陸棚的范圍相對增大，二者界線整體向東推進，水下分流河道及潮汐水道密度相對減小，潮道間面積相對增加。在Main-M 1－3小層沉積時期，潮汐三角洲前緣的面積進一步減小，而淺海陸棚沉積環境范圍進一步擴大，二者界線進一步向后推進，潮汐水道間范圍擴大，水道面積進一步縮?。▓D6）。

圖6 奧連特盆地Napo組Main-M 1亞段沉積微相展布Fig.6 Distribution of sedimentary m icrofacies in the Main-M 1 submember of Napo Formation，Oriente Basin

3.2 時空演化特征

白堊紀自圭亞那地盾往西至奧連特盆地東部，為地勢很緩的斜坡區，在海平面快速下降及緩慢上升期間，大面積的斜坡區內發育海陸過渡相。區域構造演化特征揭示，晚白堊世M 1段沉積時期是安第斯構造帶初次隆升的起始階段，奧連特盆地西部受安第斯造山運動影響逐漸隆升，形成西部較高的緩斜坡、中部較低的洼地、東部較高的緩斜坡的古構造格局，Main-M 1沉積時期Auca油田低幅度構造雛形已經形成。而研究區主體位于西部斜緩坡及中部洼地，主要的構造即為西側的Auca逆沖斷層，沿斷層發育南北向古隆起。

白堊紀發育一個較為完整的二級層序，經歷了海平面下降—上升—下降完整的沉積旋回，Main-M1亞段沉積時期處于海退背景，但是由于盆地受到安第斯造山運動的影響，整體構造環境由早期的拉張作用向擠壓作用轉換，致使研究區內海平面呈相對上升的趨勢。研究區物源供給充沛，由于受沉積前古地貌影響及海陸過渡環境下交織水動力的控制，不同位置的砂巖厚度和測井響應特征存在的差異較大。

在垂向上，Main-M 1亞段沉積時期由底至頂砂巖厚度逐漸減小，砂巖分布范圍縮小，泥質含量逐漸增加（圖5）。同時，研究區東部撓曲處的地形坡度進一步變陡，可容空間加大，造成相對厚層的砂巖沉積（圖7），如KT－01井，厚度高達15.2m，且發育滑塌沉積（圖2－b）。

圖7 奧連特盆地Napo組Main-M 1亞段沉積演化剖面Fig.7 Sedimentary evolution profile of the Main-M 1 submember of Napo Formation，Oriente Basin

整體由岸至海即由東至西呈現出潮汐三角洲至淺水陸棚沉積環境的演變。同時由于研究區海平面的相對升高，導致Main-M1的3個小層在垂向上呈水體逐漸變深、三角洲前緣不斷向陸地退縮的形式（圖5；圖6）。

3.3 沉積模式

晚白堊世坎潘期，即Napo組Main-M1亞段沉積時期，Nazca板塊向南美洲板塊俯沖，奧連特盆地正處于關鍵的構造反轉時期。根據安第斯山脈的古海拔重建，安第斯山北部、厄瓜多爾西部和中部科迪勒拉地區的初始隆升時間被限制于晚白堊世70Ma左右，即Main-M 1亞段沉積時期，盆地西側的安第斯山脈古海拔為負值 （Boschman，2021），尚未受到剝蝕作用。同時，根據14區塊西部及17區塊北部的古地貌恢復結果顯示，此時研究區整體呈西高東低的古地理格局，在Auca構造帶處，古隆起已初步形成。此時盆地物源主要由亞馬遜克拉通的RNJ（Rio Negro Jurena）及RO （Rondonan-San Ignacio）構造單元提供，主要的物源方向為東—東南方向 （Vallejoetal.，2017，2021）。

在深入認識安第斯南區的沉積背景、沉積特征及沉積相類型的基礎上，建立了奧連特盆地中部Main-M 1亞段潮汐三角洲沉積模式圖（圖8）。研究區處于水動力復雜的海陸過渡環境中，在奧連特盆地東部，Main-M1沉積時期發育潮汐三角洲沉積環境；盆地西部，沉積地層逐漸變薄，砂體也逐漸減薄，處于淺海陸棚沉積環境。由于構造運動的影響及古地貌的復雜性，Main-M 1沉積時期的水動力條件復雜多變，多種水動力混合交互作用，主要包括河流作用、潮汐作用、波浪作用及沿岸流作用等，同時由于構造運動的活躍，在局部地區 （如H油田）發現事件沉積的響應。

圖8 奧連特盆地Main-M1交織水動力潮汐三角洲沉積模式圖Fig.8 Sedimentary model of the Main-M 1 hybrid hydrodynam ic tidal delta in Oriente Basin

研究區東部主要發育潮汐三角洲沉積，包括水下分流河道、水下分流河道間及前緣沙坪沉積微相，潮汐三角洲受潮汐作用改造顯著，前三角洲基本不發育。西部為淺海陸棚沉積環境，泥質含量相對較高，但由于Auca古隆起起到了一個明顯的遮擋作用，東西向的潮汐作用受到阻擋，同時在平行于古隆起的方向即南北向發育沿岸流，受沿岸流影響潮汐沙壩沿Auca構造帶呈南北向展布，同時潮汐水道方向也發生偏移，由東側的東西向展布逐漸向西北偏移，轉變為西北—東南向。而由亞馬遜克拉通輸入的碎屑物質，在海平面相對上升的沉積背景和強烈的水動力作用改造的情況下，廣泛分布于盆地的東部，這也導致了Main-M 1砂巖厚度相對較薄。奧連特盆地西部整體為淺海陸棚環境，主要沉積泥頁巖，然而在局部受到擠壓隆升的地區即古構造高點部位，沉積了少量碳酸鹽巖，發育灰坪（圖8）。

4 油氣勘探意義

奧連特盆地油氣成藏受烴源巖、構造、儲集層的聯合控制。研究區位于盆地中部，盡管構造幅度較低，但是源—儲—構造各要素配置好，有利于油氣藏的形成。研究區內的油源來自盆地的東北和西北2個主要供烴區，烴源巖為Napo組海相泥巖。區內最重要的斷裂系統是Cononaco-Auca-Sacha反轉斷層帶，NNE-SSW 走向，在白堊系中斷續分布，幾乎貫穿了整個盆地前淵帶北部。沿該斷層及其共軛分支斷層，分布著盆地內4個大規模油田：Auca油田、Sacha油田、Libertador油田和Shushufindi油田。蓋層條件也十分優越，Tena組發育厚度大、全盆分布的泥巖，是優質區域蓋層。

奧連特盆地前期勘探開發的主要目標為大型構造油氣藏，隨著開發程度的不斷加深，滾動勘探目標從大型構造油氣藏逐漸向巖性、構造—巖性隱蔽油藏推進。沉積相對于巖性油氣藏的發育起到控制作用，根據已有的勘探成果分析，研究區主要存在2類與巖性有關的油藏：巖性上傾尖滅油藏 （N油田）和泥巖墻上傾遮擋油藏 （K油田），優質儲集層的沉積微相主要為潮汐水道及潮汐沙壩。潮汐三角洲—淺海陸棚沉積體系的建立，進一步拓寬了勘探思路，研究區東部的潮汐三角洲前緣水下分流河道及前緣沙坪被認為具有較好的勘探潛力，其中，水下分流河道砂巖厚度相對較大，前緣沙坪分布范圍較廣，不同成因砂體之間縱向疊覆、橫向連片，結合頂面微構造，可以進一步在研究區東部開展勘探。因此，潮汐三角洲—淺海陸棚沉積模式的建立，為下一步的勘探開發提供了指導作用，具有重要的現實意義。

5 結論

1）奧連特盆地白堊系Napo組Main-M1亞段沉積時期，研究區處于水動力復雜的海陸過渡環境中，東部發育潮汐三角洲沉積環境，西部發育淺海陸棚沉積環境。

2）Main-M 1亞段沉積時期，受安第斯造山運動的影響，造成西側早期的Auca斷層再次活動，由早期的正斷層反轉為逆斷層，并形成古隆起，進一步使三角洲前緣的砂體展布向南北向調整。同時由于發育撓曲作用，研究區相對海平面升高，導致Main-M 1的3個小層由下至上砂巖含量逐漸降低，泥巖含量逐漸增多，三角洲向東部減退，而淺海陸棚則不斷擴張。

3）研究區內發育巖性油氣藏及構造—巖性油氣藏，基于對Main-M1亞段沉積時期潮汐三角洲—淺海陸棚沉積體系的認識，拓寬勘探思路，東部的水下分流河道及前緣沙坪也被認為具有一定的巖性油氣藏勘探潛力。