Abstract

Thick Spathian deposits of the Lower Triassic Montney Formation are preserved in northeastern British Columbia and west-central Alberta, where they hold massive amounts of unconventional resources. Understanding the internal architecture of these marine deposits at basin-scale can provide a framework to better predict the distribution of source-rocks, reservoirs and seals within this petroleum system and to investigate their control on hydrocarbon generation and migration pathways. Ultimately, this high resolution stratigraphic framework can be used to investigate the impact of geological heterogeneities on well performance at the regional scale.

In northeastern British Columbia, the Spathian deposits consist mainly of offshore and offshore transition sediments forming a wedge prograding from northeast to southwest. This wedge is punctuated by major marine flooding surfaces bounding parasequence sets that can be correlated regionally owing to their characteristic gamma ray logs signature and to the high density of well and core control. The regional correlation of these parasequence sets, based on over 1450 wells, reveals well-defined clinoform morphologies characterized by topset, foreset and bottomset geometries along a proximal-distal depositional profile. The facies analysis and the characteristic dimensions of these morphologies are consistent with deposition in a predominantly siliciclastic shoreface to shelf setting and marks a significant contrast to the ramp setting of hybrid clastic-carbonate lithologies which prevailed during the Griesbachian to Smithian. The stratigraphic architecture is analogous to “subaqueous shelf-prism clinoforms” that have been described on numerous present-day and ancient continental shelves. Subaqueous shelf-prism clinoforms typically display a sigmoidal shape in the dip direction and along-shore-elongated depositional thick in plan-view. This geometry results from the interaction of clastic sediment input with shelf hydrodynamic processes such as storm generated waves and sediment gravity flows, as well as nearshore and offshore bottom currents. Consequently, the topset, foreset and bottomset of these clinoforms are characterized by different depositional facies that can be predicted and mapped at basin-scale, over hundreds of kilometres.

In the Spathian depositional system of Western Canada, clinoform bottomset facies are mainly a product of suspension deposition, hemipelagic sedimentation and mineral precipitation. These facies form the main source-rock intervals within the Montney Formation, due to anoxic conditions and lower sedimentation rates resulting in better preservation of organic matter. Clinoform foresets result from traction transport processes of coarser siliciclastics and higher sedimentation rates, forming thick, mostly organic-lean intervals with better reservoir quality. Foreset deposits form the thickest part of the Spathian parasequence sets and are the main targets of horizontal drilling and multistage fracturing. Clinoform topsets mainly consist of shoreface to offshore transition deposits and are poorly preserved due to the erosion under the top Montney unconformity. The distribution of the depositional thick in map view and along a strike-oriented regional cross-section suggest that these deposits were influenced by major structural elements at basin scale. The regional flooding surfaces bounding the parasequence sets might form extensive permeability barriers that potentially control up-dip migration of hydrocarbons within the Montney petroleum system.

Résumé

D’importantes quantités d’hydrocarbures non conventionnels sont préservées dans les dépôts épais du sous-étage Spathien du Trias inférieur de la Formation de Montney dans le Nord-Est de la Colombie-Britannique et le Centre-Ouest de l’Alberta. Comprendre l’architecture interne de ces dépôts marins à l’échelle du bassin peut nous aider à mieux prévoir la répartition des roches mères, des réservoirs et des étanchéités de ce système pétrolifère et d’examiner dans quelle mesure ils régissent la genèse, et les voies de migration des hydrocarbures. Enfin, nous pouvons utiliser ce cadre stratigraphique à haute résolution pour analyser l’effet des hétérogénéités géologiques sur le rendement des puits à l’échelle régionale.

Dans le Nord-Est de la Colombie-Britannique, les dépôts du Spathien se composent essentiellement de sédiments extracôtiers et extracôtiers transitionnels formant un prisme progradant du nord-est vers le sud-est. Ce prisme sédimentaire est ponctué par des surfaces d’inondation marine limitant des groupements de paraséquences, qui peuvent être corrélées à l’échelle régionale grace leur signature caractéristique sur le Gamma Ray et à la grande densité d’informations de puits et de carottes. Basée sur plus de 1450 puits, la corrélation régionale de ces groupements de paraséquence révèle des morphologies de clinoformes bien définies caractérisées par la géométrie des couches sommitales, frontales et basales orientée selon un profil de sédimentation proximal-distal. L’analyse des faciès et les dimensions caractéristiques de ces morphologies concordent avec la sédimentation dans un environnement d’avant-plages et de plate-formes à prédominance silicoclastique et présentent un contraste important par rapport à celui de rampes aux lithologies hybrides de clastite-carbonate qui prévalaient du Griesbachien au Smithien. L’architecture stratigraphique est analogue aux « clinoformes de prismes de dépôts de plate- forme subaquatiques » que l’on a décrits sur de nombreuses plates-formes continentales contemporaines et anciennes. Les clinoformes de prismes de dépôts de plate-forme subaquatiques présentent généralement une forme sigmoïdale dans le sens une forme allongée parallèle au rivage en carte. Cette géométrie résulte de l’interaction de sédiments clastiques avec des processus hydrodynamiques de plateforme, incluant les vagues de tempête, les écoulements sédimentaires par gravité et les courants de fond littoraux et extracôtiers. Par conséquent, les couches sommitales, frontales et basales de ces clinoformes se caractérisent par différents faciès sédimentaires que l’on peut prévoir et cartographier à l’échelle du bassin sur des centaines de kilomètres.

Dans le système de sédimentation du sous-étage Spathien du Canada occidental, les faciès de clinoformes basaux sont surtout le produit de la précipitation minérale, de la sédimentation par suspension et de la sédimentation hémipélagique. Ces facies forment les principaux intervalles de roche-mère déposés dans la Formation de Montney, en raison des conditions anoxiques et des faibles taux de sédimentation ayant conduit à une meilleure préservation de la matière organique. Les faciès de clinoformes frontaux sont le résultat des processus de transport par traction de sédiments silicoclastiques plus grossiers avec des taux de sédimentation plus élevés, conduisant à des dépôts épais, généralement pauvre en matière organique et formant des réservoir de meilleure qualité. Les dépôts frontaux représentent les groupements de paraséquence du Spathien les plus épais et sont les principales cibles du forage horizontal et de la fracturation hydraulique multi-étapes. Mal préservés en raison de l’érosion sous la discordance au sommet de la Formation de Montney, les clinoformes sommitaux se composent essentiellement de dépôts allant de l’avant-plage à la zone transitionnelle extracôtière. La répartition de l’épaisseur sédimentaire en mode carte et le long d’une coupe régionale perpendiculaire à l’axe proximal-distal suggère que ces dépôts ont été influencés par des éléments structuraux majeurs à l’échelle du bassin. Les surfaces d’inondation régionales qui limitent les groupements de paraséquence pourraient former de vastes barrières de perméabilité et régir potentiellement la migration en amont- pendage des hydrocarbures du système pétrolifère de Montney.

Michel Ory

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