ABSTRACT

About 97,400 km² of the coastal and offshore areas of the Beaufort-Mackenzie Basin were studied in the region from 68° to 71° N, and 130° to 137°30 W, using information from 1206 formation waters, 633 drill-stem tests, and bottomhole temperature measurements from 82 wells, supplemented by examination of sonic and density logs from 113 wells. Following data processing to remove erroneous data and calculate new parameters, the information is presented as salinity-depth and trilinear plots of major ions for the formation waters, pressure vs. depth plots, and eight regional cross-sections for the hydrostatic and geopressure regimes.

Salinity of formation waters ranges up to 46,000 mg/l at depths to 4 km and shows evidence of extensive flushing by meteoric waters. Statistical multi-response permutation procedures demonstrate that, despite this deep flushing, it is also possible to distinguish formation waters from geopressure zones that have had their composition modified by the membrane effects of shales. The pressure vs. depth plots and cross-sections show up to three geopressure zones in some wells, but the top of the main geopressure zone lies at depths of about 2 km beneath Richards Island and increases in depth basinward to approximately 5 km. Further, the top of the main geopressure zone lies in a position about 2 km beneath the base of the Iperk sequence throughout the study area. This contrasts with the isotherms, which are depth related.

It is suggested that the main geopressure zone was already in existence sometime during the middle of the Tertiary, with its top lying at about 2 km depth. Basinal uplift and erosion in the period from 6 to 5 Ma was associated with extensive influx of meteoric water, which biodegraded the earlier formed hydrocarbons. Pliocene to Recent sediments of the Iperk sequence were deposited during a major basinal downwarp, with up to 3.5 km being deposited far offshore. The geothermal regime has been able to adjust to this downwarping but the pre-Pliocene geopressure zone has not, and as a result still lies about 2 km below the base of the Iperk sequence. Hydrocarbons in the Mackenzie Bay and Kugmallit sequences (Miocene and Oligocene, respectively) occur above the main geopressure zone. Throughout most of the basin the shale-rich Richards sequence (Eocene) is characterized by the presence within it of the top of the main geopressure zone, and hydrocarbons are associated with this top in a few wells. Although most hydrocarbons in the Reindeer sequence (Eocene-Paleocene) occur in the middle and upper portions, there is no clear relation with the position of the top of the main geopressure zone.

For the explorationist, there is probably no invariant rule with respect to the relation of hydrocarbons and geopressure zones. The relation of hydrocarbon position to stratigraphy and lithology is equally important as is an understanding of how successive periods of deposition and erosion may have affected the position of geopressure zones.

RESUME

Approximativement 97 400 km² des regions cotieres et extracotiares du bassin Beaufort-Mackenzie ont ete etudies, entre 68° et 71°N, et 130° et 137°30O, en utilisant 1206 analyses d'eau de formation, 633 essais aux tiges, et des mesures de temperatures du fond de 82 puits, et des donnees supplementaires provenant de l'examen des diagrammes acoustiques et de densite de 113 puits. Suite au traitement des donnees, afin d'eliminer les donnees erronees et de calculer de nouveaux parametres, l'information est presentee sous forme de graphiques salinite-profondeur et trilineaires des ions importants des eaux de formation, de graphiques de la pression versus la profondeur, et de huit coupes transversales regionales illustrant les differents regimes hydrostatiques et geostatiques.

Les valeurs de salinite vont jusqu'a 46 000 mg/l a des profondeurs allant jusqu'a 4 km, et demontrent qu'il y a eu un balayage considerable par des eaux meteoriques. Des methodes statistiques de permutation a reponses multiples demontrent que, malgre ce balayage considerable, il est aussi possible de distinguer les eaux de formation de zones

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geostatiques dont la composition a ete modifiee par l'effet de membrane des schistes argileux. Les graphiques de la pression versus la profondeur et les coupes transversales demontrent qu'il existe jusqu'a trois zones geostatiques dans certains puits, mais le haut de la zone geostatique principale se trouve approximativement a 2 km en-dessous de l'ile de Richards et augmente en profondeur en direction du bassin jusqu'a peu pres 5 km. En plus, le haut de la zone de pression geostatique principale se situe approximativement a 2 km sous la base de la sequence Iperk a la grandeur de la region etudiee. Ceci offre un contraste avec les isothermes, qui sont lies a la profondeur.

Il est ici propose que la zone geostatique principale existait deja vers le milieu du Tertiaire, son sommet etant situe approximativement a 2 km de profondeur. Le soulevement et l'erosion du bassin durant la periode entre 6 a 5 Ma ont ete associes a un afflux important d'eau meteorique, qui biodegrada les hydrocarbures formes plus tot. Les sediments du Pliocene au Recent de la sequence Iperk ont ete deposes durant un abaissement important du bassin, allant a une epaisseur de 3,5 km deposee loin au large du rivage. Le regime geothermique a reussi a s'ajuster a cet abaissement mais pas la zone geostatique pre-Pliocene cette derniere et par consequent se trouve toujours approximativement a 2 km sous la base de la sequence Iperk. Les hydrocarbures des sequences Mackenzie Bay et Kugmallit (Miocene et Oligocene, respectivement) se trouvent au-dessus de la zone geostatique principale. A la grandeur de la majeure partie du bassin la sequence Richards (Eocene), riche en schistes argileux, est caracterisee par la presence en son sein du haut de la zone geostatique principale, et des hydrocarbures sont associes avec ce sommet dans quelques puits. Quoique la plupart des hydrocarbures dans la sequence Reindeer (Eocene-Paleocene) se trouvent dans les parties moyennes et superieures, il n'existe pas de rapport clair avec la position du haut de la zone geostatique principale.

Pour l'explorationiste il n'existe probablement pas de regle invariable qui a trait au rapport entre les hydrocarbures et les zones geostatiques. Le rapport entre la situation des hydrocarbures vis-a-vis la stratigraphie et la lithologie est aussi important que la comprehension de l'effet possible sur la position des zones geostatiques des periodes successives de sedimentation et d'erosion.

Traduit par Marc Charest