层序地层学被广泛应用于油气勘探与开发中，对于划分盆地内部地层、明确沉积体系时空展布、研究盆地构造-沉积演化、实现精细地层对比意义重大。层序地层学强调的是不同级别地层格架的等时性，对沉积地层的表征更加细致和系统。层序格架控制下的岩性-地层圈闭预测越来越受到石油勘探界的重视^[1]。

苏丹Muglad盆地面积约15万km²。中石油介入该盆地油气勘探开发近20年^[2]，取得了丰硕的成果和认识。目前，国内外学者主要围绕构造解析和油藏描述这2个方面开展研究^[3-6]，指出盆地内多个构造转换带对油气成藏意义重大^[5-6]，而对层序沉积研究相对薄弱，尤其是转换带对目标优选的影响等方面研究更少。吴因业等^[7]较早地将Muglad盆地划分为3个三级层序，并建立层序内部沉积模式，探讨沉积体系分布与生储盖组合的关系；杨俊生等^[8]将Fula凹陷分为7个三级层序，并利用地震相等分析手段讨论了沉积相的分布特征。目前，Fula凹陷的勘探工作主要围绕构造圈闭展开，勘探开发以中浅层Bentiu组河流相砂岩为主要目标，兼顾深层Abu Gabra组的湖泊和三角洲相。随着岩性-地层油气勘探工作的逐步开展，以下2个方面研究日趋关键：层序地层格架的统一和岩性-地层勘探目标的优选。目前存在的问题包括：Muglad盆地其他凹陷Abu Gabra组均划分出5个三级层序，与Fula凹陷不一致；Fula凹陷中央转换带油气地质意义不明确；岩性-地层油气藏有利目标有待进一步提出。因此，利用更新的井、震资料对研究区层序地层进行划分，讨论中央转换带和层序发育的关系，预测岩性-地层油气藏勘探有利目标，提升Fula凹陷深部Abu Gabra组的地质认识及储量评价和动用，以期为该凹陷的油气勘探开发提供依据。

Muglad盆地地处非洲中部，是在前寒武系基底上沉积充填形成的中新生代裂谷盆地。盆地形成和演化受控于板块运动，具有多期次多旋回特点，与渤海湾等主动裂谷盆地发育的断-坳旋回不同，Muglad盆地中新生代发育多期断-坳旋回，形成独特的沉积面貌^[2-8]。

Fula凹陷位于Muglad盆地东北部[图 1（a）]，总体为南北向分布，西侧发育控凹断裂，东侧发育规模相对较小的Fula东断层，地层逐渐向东北部尖灭，东南部为槽状负向构造并与凹陷外部连通，西南部由于Fula南断裂的后期活动与Kaikang凹陷分隔开来[图 1（b）]。Fula凹陷自西南向东北依次划分为西南部断阶缓坡带、南部次凹、西部陡坡带、中央断裂带、东部斜坡带、北部次凹和东北部断阶缓坡带等7个次级构造单元。

图 1

Fig. 1

下载eps/tif图 图 1 Fula凹陷地理位置、构造单元与Abu Gabra组层序格架 Fig. 1 Location, tectonic subdivision and sequence framework of Abu Gabra Formation in Fula Sag

自Muglad盆地形成以来，Fula凹陷经历了3次断-坳构造旋回，沉积了陆相地层。Abu Gabra组沉积于第1次断陷旋回，该旋回发生最早，规模最大，在Abu Gabra组形成了巨厚的三角洲—湖泊沉积。该时期凹陷快速沉降，内部构造活动频繁，对沉积体系的分布和砂体的聚集起到了控制作用^[5]。

层序地层研究的核心是不整合面识别和等时对比^[9]。本次研究主要依靠钻井和测井及地震数据来识别各三级层序边界，进而建立层序地层格架[图 1（c）]。Fula凹陷共有90口井钻遇Abu Gabra组，二维和三维地震资料覆盖全凹陷，地震数据品质相对较好。研究选取了自然伽马、声波时差、微电极和微梯度以及自然电位等多种测井曲线。

测井数据分辨率高、纵向连续性好^[10]。由于钻遇深部的井数有限，单井层序划分主要集中于浅层。Fula凹陷SQa2和SQa4主要为湖泊相沉积，此时三角洲砂体均发生不同程度的退积。SQa2上覆的SQa3，以及SQa4上覆的SQa5沉积时期，湖平面短时间下降，砂体进积，三角洲规模扩大，直接覆盖在原先沉积的湖泊相泥岩之上，形成了一定规模的岩性、岩相变化面。多井对比发现，该岩性、岩相变化面可覆盖50%以上的凹陷面积，据此可以识别出单井层序界面。除了录井资料，本次研究更多地依赖测井资料来识别层序边界。以Fula-4井为例，在SB5界面之下的SQa4，GR曲线镜像细窄，COND曲线较为平直，R_d/R_s曲线基本重合，DT曲线呈高值，而界面之上的SQa5，GR曲线镜像较宽，COND曲线齿化明显，R_d/R_s曲线多处不重合，DT曲线呈相对低值（图 2）。

图 2

Fig. 2

下载eps/tif图 图 2 Fula凹陷Abu Gabra组层序界面测井响应特征（Fula-4井） Fig. 2 Logging response characteristics of sequence boundary of Abu Gabra Formation in Fula Sag(well Fula-4)

准层序组在测井曲线上表现为退积型、进积型、加积型、退积—进积对称型、退积—进积不对称型等多种叠置方式，这往往意味着湖平面升降变化和沉积旋回的改变，因此可以用来描述不同层序特征，进而划分出不同的层序界面。以Fula-4井为例，在SB5界面之上的SQa5，GR曲线自下而上表现为反旋回—正旋回—反旋回特征，指示了三角洲的进积—退积—进积的过程，进而可划分出低位体系域（LST）、湖侵体系域（TST）、高位体系域（HST），而界面之下的SQa4，GR曲线自下而上几乎不发生太大改变，是沉积物不断加积的结果，可划分出TST和HST，而LST难以识别（图 2）。

地震资料具有横向识别地层及确定地层空间组合关系的优势（图 3）。常用的地震层序边界识别方法包括以下2种：① 通过同相轴的特殊终止关系进行识别。层序界面（或不整合面）常常表现为强反射，界面之上多为上超和下超，之下多为削截和顶超，亦可出现整一的接触关系。在靠近盆地边缘处，地震反射终止关系容易识别，常表现为上超、下超和削截。盆地中心以整一接触关系为主。例如，Abu Gabra组上部层序SQa5顶界面为一套区域性的不整合界面，可以清楚看到地震反射同相轴沿此界面上超，而SQa4东部底界面之上低角度下超现象明显。Abu Gabra组底界面为整个湖盆范围内展布的构造不整合面，界面之上为沉积层，界面之下为凹陷基底，地震反射同相轴多处发生削截现象（图 3）。② 根据地震反射同相轴的属性（振幅、频率和连续性）差异对层序界面进行识别。大规模的剥蚀或湖平面急剧上涨，往往可形成岩性突变面。根据不同岩性和岩相在地震剖面上的响应特征，可将层序界面识别出来（图 3），尤其在深部地震反射品质变差，以及在凹陷中部地层多整合或假整合接触的情况下，上超和下削现象不明显。例如，在凹陷东部断阶带，SQa1和SQa2地震品质相对较差，地层接触关系表现为近整合接触，但从振幅属性来看，SQa1地震反射同相轴振幅较强，SQa2地震反射同相轴振幅较弱，据此可以较为准确地识别出假整合面，进而划分出层序边界。

图 3

Fig. 3

下载eps/tif图 图 3 Fula凹陷Abu Gabra组层序界面地震反射特征 Fig. 3 Seismic reflection characteristics of sequence boundary of Abu Gabra Formation in Fula Sag

通过地震层序划分、单井层序划分和井震结合标定，将Muglad盆地Fula凹陷Abu Gabra组划分为5个三级层序，自下而上命名为SQa1，SQa2，SQa3，SQa4和SQa5 [参见图 1（c）]，分别对应于AG5段、AG4段、AG3段、AG2段和AG1段。

Fula凹陷勘探程度不高，缺少可靠的时深转换关系。另外，Fula凹陷断裂发育，井上地层往往受断裂错断而缺失，无法有效表征地层展布特征，因而同时采用井、震数据，并用地震资料控制横向趋势，钻井资料控制纵向厚度，两者结合促使研究更加严谨。

筛选出地层发育完整的井，统计井上单个三级层序的厚度，将厚度值投点到平面上[图 4（a）]，本着“井上控制数值，地震指示趋势”的原则，编制三级层序厚度平面图。以SQa4和SQa5（[图 4（a）~（b）]为例，展示不同三级层序厚度的平面展布特征和沉降中心的演化及迁移规律。

图 4

Fig. 4

下载eps/tif图 图 4 Fula凹陷中央构造转换带与层序厚度平面分布 Fig. 4 Central transfer zone in Fula Sag and sequences thickness distribution

SQa4在Fula凹陷中南部地层厚度可达1 300 m，东北部地层较薄，最薄处小于100 m，地层厚度差异明显[图 4（a）]；SQa5地层为Abu Gabra组最薄，西南部地层较厚（达1 100 m），东北部地层较薄（最薄处小于100 m），与SQa4不同，该层序地层厚度平缓变化，东西向与南北向差异较小[图 4（b）]。

Muglad盆地发育多个构造转换带，Fula凹陷中央转换带便是其中之一。Fula凹陷正断层总体为北部倾向东北，南部倾向西南，这些正断层向中央断裂带延伸，或相交，或消失，这就形成了调节性质的构造转换带[参见图 1（b）]。

构造转换带的概念比较复杂，漆家福^[11]、Morley等^[12]、Faulds等^[13]在不同场合给予构造转换带不同的内涵。上文所述的中央构造转换带从形态和分布特征上类似于“对向叠覆型”（2条正断层存在一定宽度的叠置且彼此上盘连接），它既对Fula凹陷的层序和沉积起控制作用，也是油气成藏的主要区域^[6]。

Abu Gabra组平均厚度4 500 m，约占凹陷全部沉积地层厚度的68% ^[4]，可见该断陷旋回规模巨大，而Fula凹陷中央构造转换带则在该时期形成，后期经历轻微改造。

中央转换带北部，Muglad盆地西断东超，西侧控凹断裂切穿基底，以板式或铲式为主，东侧为简单缓坡。在北部次凹内SQa1~SQa5地层厚度大，向西受断层错断突然中止，向东地层厚度减薄，直至上倾尖灭。

在中央转换带中部，盆地形态和北部类似，西侧控凹断裂的持续活动使得坡脚处地层厚度不断增大，向东减薄。中段受同向断层和反向断层限制，发育类似洼陷的双断式负向构造，地层厚度略有增大。往东反向二级断层下盘抬升，东侧大断层上盘下降，形成了一个东断西超的“小洼陷”。

受中央构造转换带的影响，Fula凹陷南部不再是简单的箕状结构，西侧断层控凹作用依然明显，东侧反向断层组持续发育，形成了断阶带，总体已由北部箕状断陷变为地堑式或双断式层序构型。

Fula凹陷西部地形陡峭，形成断崖，东北部和东部断阶带地貌相对宽缓，表现为平台状古低凸起，中部及中南部为深凹区，通过东南部槽状负向构造与外界连通[图 5（a）]。中央转换带对古地貌的影响主要体现在3个方面：① 近北西—南东向的转换带正断层，在东北部和东部断阶带上形成了凹凸不平的地貌，相对低势区基本沿转换带断层平行分布，地层厚度相对增大，同时也是砂体堆积聚集的有利区带[图 5（b）]；② 南部次凹受西部断裂和中央转换带的双重影响，沉降幅度较大，形成地势最低区域，沉积物流均存在向该区域运移的趋势；③ 中央转换带北段正断层（包括相关次级断层）上升盘的旋转和位移形成了多个翘倾断块，阻挡了东北物源推进的路线，引导沉积物向南进积，即北部次凹和南部次凹内的沉积物基本不来自东北部物源。

图 5

Fig. 5

下载eps/tif图 图 5 Fula凹陷Abu Gabra组AG1段古地貌 Fig. 5 Schematic diagram showing paleogeomorphology of AG1 member of Abu Gabra Formation in Fula Sag

前期研究表明，Fula凹陷在Abu Gabra组沉积期发育断陷湖盆沉积体系^[14]，但对沉积分布和中央转换带发育之间的关系认识不足。

中央构造转换带以北，Fula凹陷结构近于简单的箕状断陷（图 6），且离中央构造转换带越远，箕状断陷特征越明显。受中央构造转换带的影响，东北部物源向西南方向搬运和沉积，铲式同沉积断层对沉积物流起到了限制和引导作用，沉积物流被断层上升盘阻挡在断层上盘并向南转弯，通过断层消减处搬运出去。因此，北部次凹的砂砾岩只能来源于西部的扇三角洲和湖底扇。

图 6

Fig. 6

下载eps/tif图 图 6 Fula凹陷Abu Gabra组岩性-地层油气藏有利勘探目标预测 Fig. 6 Prediction of potential lithologic and stratigraphic exploration targets of Abu Gabra Formation in Fula Sag

过中央构造转换带，断层活动性逐渐减弱（图 6），这使得沉积物多处于浅水、相对低能、地形相对平坦的环境中，东北部物源受构造转换带的影响向西南搬运，至此沉积物搬运距离已经很远，以缓坡三角洲（辫状河三角洲或曲流河三角洲）外前缘沉积为主；中央构造转换带向西，地势快速降低，地层厚度增大，以滨浅湖—半深湖沉积为主，西侧陡坡带下降盘为扇三角洲沉积^[15]。

中央构造转换带以南，层序构型以双断式或地堑式为主（图 6）。受西部控凹断层下降盘和中央构造转换带南部反向断层下降盘的联合影响，南部次凹沉降幅度最大，处于欠补偿状态，这有利于烃源岩的发育。西部物源规模较小，扇三角洲砂体厚度较薄，延伸距离较近，因而南部次凹的浊积体可能来源于东部。东部断阶带早期缺乏物源供给，发育滨浅湖相沉积，正断层上升盘高点处多发育滩坝，至SQa5时期，自东向西的新生物源携带大量砂砾向前推进，经断阶式坡折带向北或向西延伸，在形成辫状河三角洲的同时中央转换带西侧易形成浊积体。

Abu Gabra组沉降中心位于Fula凹陷西南部，为一继承性沉降中心，从SQa1到SQa5，沉降中心厚度虽然发生了变化，但位置几乎没有改变，不同三级层序自下而上地层逐渐减薄。从图 4可以看出，Fula凹陷整体走向为近南北向，但Abu Gabra组走向却略有偏转，为近北西—南东向，这一分布特征显然同样受北西—南东方向分布的中央构造转换带断层组的影响。将中央转换带断层尖灭点之间的区域视为原点，顺时针将Fula凹陷划分为4个区域[参见图 4]，其中Ⅰ区位于中央转换带北段东侧，为正断层下降盘所在区域，覆盖东北部断阶缓坡带和东部缓坡带北部地区，地层厚度最薄，但由于受中央转换带的影响，正断层面东侧地层厚度略有增大；Ⅱ区位于中央转换带南段东侧，基本覆盖东部缓坡带，由于Fula东正断层活动程度较中央转换带北段断层大，Ⅱ区地层厚度较Ⅰ区有所增大；Ⅲ区所在位置既是西侧陡坡带下降盘，也是中央构造转换带南段正断层下降盘，两组断裂位移叠加，沉降幅度和地层厚度最大；Ⅳ区地处中央转换带北段西侧，大致对应北部次凹，地层厚度较南部次凹有所减小，除受西部控凹断裂活动差异影响外，转换带北段西侧断块上升抵消了一部分位移。

Fula凹陷分为多个工区[参见图 1（b）]，其中Moga区、Fula区、Keyi-FW区以及Jake区分别位于图 4中的Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅳ区，围绕中央转换带分布。Ⅰ区沉积体砂岩百分含量较高（体积分数平均值> 0.4），Ⅱ区砂岩百分含量次之（体积分数平均值约为0.3），而Ⅲ区砂岩百分含量最低（体积分数平均值为0.15）。Ⅰ区位于缓坡带，地势平缓，沉积了稳定的厚层砂砾岩；Ⅱ区由于中央转换带南段的影响，沉降速率和幅度远不及受东部边界断裂控制的Baleela区（东南部凹槽），A/S值略小；Ⅲ区受两侧同生正断层的影响，沉降速率和A/S值均较大，沉积区长期处于“饥饿”状态，以发育厚层湖相泥页岩为主。

中央转换带使Fula凹陷总体呈现“南北分段，东西分带”的特点（参见图 6）。西部Jake-Keyi区主要发育扇三角洲沉积，储层以近源堆积的砂砾岩为主；中部主要为滨浅湖沉积，向西南方向湖水深度增加，发育半深湖—深湖相泥岩，该区是Fula凹陷重要的烃源岩所在区，湖相泥岩中发育滩坝和重力流成因的砂体；东部Moga-Fula-Baleela区主要发育三角洲沉积，储层以远源搬运的砂岩为主。

岩性油气藏勘探目标优选必须着眼“源-储关系”^[16-17]。Fula凹陷烃源岩和储集层分布特征可以概括为“中部生烃、两侧储集”，而凹陷中央的构造转换带对油气富集的控制作用表现在对“源-储关系”的控制上，进而造成了岩性油气藏勘探的特殊性。从源岩条件而言，转换带的调整导致南部次凹的可容空间远远大于北部次凹，这有利于优质烃源岩的发育。从储集条件而言，转换带的调整使得Jake区保持适中的可容空间，砂泥互层可形成良好的生储组合。由于转换带形成的台地状低隆起，使Moga三角洲砂岩广泛分布，砂地比较大，岩性或断裂的侧向封堵性不及砂岩含量更低的Fula和Jake区。如前所述，浊积岩储集层的形成和分布与转换带密切相关，它发育于烃源岩之中，具有良好的油气地质条件。中央转换带使Fula凹陷形成了相对独特的岩性油气藏勘探格局，其他断陷湖盆中油气藏发育条件普遍呈现“南北”差异，或“东西”差异^[18]，Fula凹陷则表现为“东南、西北”油气藏发育条件优，“东北、西南”油气藏发育条件次的交错特点（参见图 6）。

（1）将Fula凹陷Abu Gabra组划分为5个三级层序，自下而上命名为SQa1，SQa2，SQa3，SQa4和SQa5，分别对应于AG5，AG4，AG3，AG2和AG1段。Fula凹陷Abu Gabra组层序地层总体为西南厚、东北薄，反映了沉降中心所具有的继承性。纵向上，自下而上层序厚度逐渐减薄，反映了构造沉降幅度的减弱过程。

（2）Fula凹陷中部发育中央构造转换带，其主要由二级同沉积断裂组成，形成于Abu Gabra组沉积期，影响了盆地的结构、古地貌、沉积分布、层序厚度以及层序内部充填等。

（3）受中央转换带的影响，Fula凹陷Abu Gabra组整体呈现“南北分段，东西分带”的特点。岩性油气藏勘探目标包括中央转换带北段西侧扇三角洲与浊积岩和东侧三角洲，以及转换带南段东侧的滩坝、辫状河三角洲与其前端的浊积岩。