ABSTRACT

The burial-diagenetic trends of illite/smectite (I/S) mixed-layer clays in the Beaufort-Mackenzie Basin have been established from detailed studies of 215 core and drill-cutting samples from 22 exploratory wells onshore and offshore.

Illitization in the Beaufort-Mackenzie Basin is characterized by four types of I/S: random, a mixture of random and ordered, R1-ordered, and R>1-ordered I/S. In general, the proportion of I-layers increases with depth, while the dominant type of I/S changes from random to R>1-ordered I/S. The increase of I-content is fast and shows a parabolic trend with respect to depth in the interval of random I/S, whereas it is slow and linear in the range of ordered I/S.

Temperature appears to be the important control for the illitization reaction, while geopressure, lithology, and other geological variables contribute substantially to local variations in I/S composition. A temperature of more than 50°C is the threshold temperature for activation of the illitization reaction. The transitions from random to R1, and from R1 to R>1-ordered I/S occur at 70°-110°C and 110°-140°C, respectively.

Illitization in geopressure zones and sandy intervals appears to be more advanced than in normally pressured sections and shales, respectively. Accelerated I/S diagenesis in geopressured environments is probably related to higher water/rock ratios compared to normally pressured condition. The same reasoning may apply to sandy sections because of their greater porosity and permeability.

Hydrocarbon occurrence in the Beaufort-Mackenzie Basin appears to be related to I/S diagenesis. Hydrocarbon reservoirs are located above or in the top portion of the active illitization zone within the interval of random I/S interval, but rarely below the depth where ordered I/S appears. Smectite-water derived from I/S diagenesis may have played a role in the emplacement of hydrocarbons.

RESUME

Les tendances diagenetiques et d'enfouissement des argiles en couches mixtes d'illite/smectite (I/S) du bassin de Beaufort/Mackenzie ont ete etablies a partir d'etudes detaillees de 215 echantillons de carottes et de debris de forage, provenant de 22 puits d'exploration terrestres et sous-marins.

Dans le bassin de Beaufort/Mackenzie, l'illitisation est caracterisee par quatre types d'I/S: aleatoire, un melange d'aleatoire et ordonne, R1-ordonne et R>1-ordonne. En general, la proportion de couches d'I augmente avec la profondeur alors que le type dominant d'I/S change d'aleatoire a R>1-ordonne. L'augmentation du contenu en I est rapide et montre une tendance parabolique par rapport a la profondeur dans l'intervalle a I/S aleatoire alors que l'augmentation est lente et lineaire dans le cas de l'intervalle a I/S ordonne.

La temperature semble etre un controle important de la reaction d'illitisation alors que la geopression, la lithologie et d'autres variables geologiques contribuent de facon substantielle aux variations locales en composition d'I/S. La temperature seuil de l'activation de la reaction d'illitisation est de plus de 50°C. Les transitions d'I/S R1, et d'I/S R1 a R>1-ordonne se presentent respectivement a 70°-110°C et 110°-140°C.

L'illitisation dans les zones de geopression et les intervalles greseux apparait comme plus avancee que dans les coupes et shales normalement pressurises. La diagenese acceleree de l'I/S dans les environnements geopressurises est probablement reliee a des rapports eau/roche plus eleves en comparaison des conditions de pression normale. Le meme raisonnement peut s'appliquer au coupes greseuses car elle montrent de plus grandes porosites et permeabilites.

Dans le bassin de Beaufort-Mackenzie, les indices d'hydrocarbures apparaissent relies a la diagenese de l'I/S. Les reservoirs d'hydrocarbures sont situes au-dessus et au sommet de la zone active d'illitisation, a l'interieur de l'intervalle d'I/S aleatoire mais rarement en-dessous de la profondeur ou l'I/S ordonnee apparait. Les eaux a smectite derivees de la diagenese de l'I/S pourraient avoir joue un role dans la mise en place des hydrocarbures.

Traduit par Lynn Gagnon.

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