Depositional, stratigraphic and structural controls on the geometry of Montney Formation reservoirs: Lower Triassic, northeast British Columbia, northwest Alberta

Abstract The Lower Triassic Montney Formation is a world-class unconventional hydrocarbon reservoir that spans the border of northeast British Columbia and northwest Alberta. Integrated sedimentological and ichnological analyses suggest that the Montney Formation was deposited in a predominantly prodeltaic setting that was commonly influenced by both river flood and storm processes. Riverine processes include the local occurrence of normally- and inversely-graded siltstone and sandstone interbeds, interpreted as the record of sediment-laden hyperpycnal flows. Episodic storms are recorded by the local occurrence of hummocky cross-stratified interbeds, as well as normally graded, parallel and wave-ripple laminated beds, which are commonly draped by structureless carbonaceous mudstones. These mudstone drapes represent river-flood-derived fluid muds that collapsed from hypopycnal plumes following the passage of the storms and suggest the intimate linkage between storms and heightened fluvial discharge. The basin in which the Montney Formation was deposited began as three sub-basins, northern, central and southern, each of which experienced different patterns of subsidence and uplift that varied both spatially and temporally during sedimentation. Subsidence of the northern sub-basin was compartmentalized by deep seated faults that provided accommodation for the basal sequence of the Montney Formation, Sequence 1. Subsequent fault movement resulted in reduced accommodation in the northern sub-basin and accelerated subsidence in the central sub-basin, providing accommodation for deposition of Sequence 2, the basal sequence in the central sub-basin. The northern sub-basin remained paleotopographically elevated throughout deposition of Sequence 2 and early Sequence 3 successions, and these younger units did not extend beyond the northern limit of the central sub-basin. During subsequent deposition of the late Sequences 3 and Sequence 4 successions, compartmentalization between the north and central sub-basin was greatly reduced and these intervals were deposited relatively more uniformly along-strike. The unconventional and conventional reservoirs in both the northern and central sub-basins occur at the scale of systems tracts within the four depositional sequences of the Montney Formation. Reconstructing the depositional history of the component systems tracts of Sequence 1 through early Sequence 3 reveals the dynamic interplay between syndepositional tectonism, fluctuating relative sea-level and deltaic depositional processes in controlling the character, geometry and distribution of prolific Montney Formation reservoirs. The recognition of these key geological controls enhances predictability in this valuable resource and may be applicable to other fine-grained reservoirs elsewhere. Résumé Considéré comme un réservoir d’hydrocarbures non conventionnel de classe mondiale, la Formation de Montney du Trias inférieur s’étend de la bordure du Nord-Est de la Colombie-Britannique et du Nord-Ouest de l’Alberta. Les analyses sédimentaires et ichnologiques intégrées nous donnent à penser que la Formation de Montney s’est formée dans un contexte prodeltaïque prédominant influencé par les débordements de rivières et les tempêtes. Les processus fluviaux incluent l’occurrence locale d’interstratification de siltstone et de grès classés normalement et inversement, ce que l’on interprète comme des indices de courants hyperpycnaux à haute densité de sédiments. Des tempêtes épisodiques sont révélées par la présence locale d’interlits bosselés interstratifiés, en plus de lits feuilletés à motifs de rives de plages classés normalement et parallèlement, lesquels sont généralement nappés de mudstone carboné amorphe. Indiquant un lien étroit entre les tempêtes et les décharges fluviales élevées, ces nappes de mudstone représentent des fluides boueux d’eau de rivière en crue qui se sont effondrés d’un panache hypopycnal suivant le passage de tempêtes. Le bassin dans lequel la Formation de Montney s’est formée consistait au début en trois sous-bassins, soit ceux du nord, du centre et du sud, chacun d’eux ayant subi, sur les plans de l’espace et du temps, durant la sédimentation, différentes formes de subsidence et de soulèvement. La subsidence du sous-bassin nord était cloisonnée par de profondes failles fournissant l’espace disponible pour la séquence basale de la Formation de Montney, la Séquence 1. Les mouvements de failles ultérieurs ont réduit l’espace disponible du sous-bassin nord et accéléré la subsidence du sous-bassin central fournissant ainsi un espace disponible pour le dépôt de la Séquence 2, la séquence basale du sous-bassin central. Sur le plan paléotopographique, le sous-bassin nord est resté élevé durant tous les dépôts successifs de la Séquence 2 et de la Séquence 3 précoce, et ces unités plus jeunes ne se sont pas prolongées au-delà de la limite nord du sous-bassin central. Durant les dépôts successifs ultérieurs des Séquences 3 et 4, le cloisonnement entre les sous-bassins nord et central s’est vu réduit considérablement et ces intervalles ont été déposés de manière relativement plus uniforme, parallèlement à la direction. Les réservoirs conventionnels et non conventionnels dans les sous-bassins nord et central se manifestent à l’échelle des cortèges sédimentaires, à même les quatre séquences de dépôts de la Formation de Montney. La reconstruction de l’évolution sédimentaire des cortèges sédimentaires de la Séquence 1 à la Séquence 3 précoce révèle le dynamisme de l’action réciproque entre le tectonisme synsédimentaire, la fluctuation du niveau marin relatif et le processus sédimentaire deltaïque qui régissent le caractère, la géométrie et la répartition des réservoirs prolifiques de la Formation de Montney. La reconnaissance de ces mécanismes clés qui régissent la géologie permet de rehausser la prévisabilité de cette ressource de valeur et peut s’appliquer à d’autres gisements à grains fins ailleurs. Michel Ory

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