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CSPG Bulletin

Abstract


Bulletin of Canadian Petroleum Geology
Vol. 41 (1993), No. 4. (December), Pages 389-406

Overpressures and Hydrocarbon Migration in the Hibernia-Nautilus Area of the Jeanne d'Arc Basin, Offshore Newfoundland

Mark A. Williamson, Kevin Desroches, Scott King

ABSTRACT

The Jeanne d'Arc Basin preserves over 20 km of Mesozoic-Cenozoic predominantly clastic sediments. In common with other Canadian frontier basins, a significant portion of these sediments are overpressured. At the Hibernia oil field, discovered in 1979, these abnormal pressures are capped by the Fortune Bay Shale and approach the overburden pressure. Hydrocarbon pools at Hibernia largely occur above this overpressured zone. In the adjacent Nautilus Fault block (downthrown), the top to the overpressures is at similar depths, however, stratigraphically they are sealed by the younger Nautilus Shale. The origin of the overlying hydrocarbons has been shown to be the Egret Member source rock of Type II kerogen.

Through an investigation of the interplay among sedimentation, compaction, seal development and thermal history of basin sediments we have derived models of formation pore pressure and hydrocarbon generation history of the Hibernia-Nautilus area. Pressure models are derived through a transient diffusion formulation executed through the combination of Darcy's law with the continuity equation to conserve total fluid mass.

The modelled excess pressure and hydrocarbon generation histories for cap and source rock lithologies are able to reproduce measured, present-day maturity, temperature and pressure depth profiles. For the Nautilus Fault block, excess pressures are likely due to the combined effects of compaction disequilibrium and hydrocarbon generation. Excess pressuring occurred from 80-40 Ma resulting in extensive seal fracturing/migration events. We postulate that these events were responsible for charging the adjacent Hibernia block which, at that time, had no hydrocarbon generation and little excess pressuring activity. Such activity in the Hibernia block developed during the last 15-20 Ma and is currently permitting leakage of mature hydrocarbons into Hibernia's reservoirs. Hydrocarbon generation ceased in the adjacent Nautilus block as the source rock was fully depleted at 35-40 Ma. Sedimentation rates are likely responsible for present-day overpressures at this location.

RESUME

Le bassin Jeanne-d'Arc contient pres de 20 km de sediments surtout clastiques datant de l'ere mesozoique a cenozoique. Tout comme dans les autres bassins canadiens frontaliers, une partie importante de ces sediments sont dans un etat de surpression. Au champ petrolifere Hibernia, decouvert en 1979, ces pressions anormales sont obturees par les shales de Fortune Bay et sont presque geostatiques. Les gisements d'hydrocarbures a Hibernia se presentent surtout au-dessus de cette zone de surpression. Dans le bloc faille (affaise) Nautilus adjacent, la zone sommitale de surpression est situee a des profondeurs similaires; toutefois; stratigrafiquement elles sont scellees par le shale Nautilus plus jeune. Il a ete demontre que l'origine des hydrocarbures sus-jacents provient de la roche mere kerogene de Type II du Membre Egret.

A l'aide d'une etude de l'interaction de la sedimentation, de la compaction, du developpement des couches impermeables et de l'histoire thermique des sediments du bassin nous avons tire des modeles de pression interstitielle ainsi qu'une histoire de la generation des hydrocarbures dans la region d'Hibernia-Nautilus. Les modeles de pression sont tires d'une formule de diffusion electrique executee en combinant la loi de Darcy et l'equation de continuite pour conserver la masse totale de fluide.

Les modeles de surpression et de generation d'hydrocarbures pour les etudes lithologiques des roches scellantes et des roches meres peuvent reproduire les profiles de maturite courante, de temperature et de pression. Dans le bloc faille Nautilus, les pressions excedentaires sont probablement causees par une combinaison des effets du desiquilibre de compaction ainsi que de la generation d'hydrocarbures. La pression excedentaire s'est produite il y a 80-40 Ma et a resulte en evenements de migration/fracturation des roches impermeables. Nous suggerons comme principe que ces

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evenements sont responsables du remplissage du bloc adjacent Hibernia qui, a cette epoque, ne generait aucun hydrocarbure et presentait peu d'activites de surpression. Ce type d'activites s'est developpe dans le bloc Hibernia pendant les derniers 15-20 Ma et permet aujourd'hui la fuite d'hydrocarbures matures dans les reservoirs d'Hibernia. La generation d'hydrocarbures de la roche mere a cessee dans le bloc Nautilus adjacent il y a 35-40 Ma. Les taux de sedimentation sont probablement responsables des surpressions courantes de ce site.

Traduit par Marie Louise Tomas


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