荔灣3-1井區(qū)珠江組深水扇高分辨率層序分析及應(yīng)用①

王昌勇 楊寶泉 高博禹 胡曉慶 朱國(guó)金 鄭榮才

(1.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院 成都 610059;2.中國(guó)海洋石油總公司研究總院 北京 100027)

荔灣3-1井區(qū)珠江組深水扇高分辨率層序分析及應(yīng)用①

王昌勇1楊寶泉2高博禹2胡曉慶2朱國(guó)金2鄭榮才1

(1.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院 成都 610059;2.中國(guó)海洋石油總公司研究總院 北京 100027)

以高分辨率層序分析為指導(dǎo)思想,以巖芯和測(cè)井分析為基礎(chǔ),結(jié)合地震資料對(duì)荔灣3-1井區(qū)珠江組下部深水扇沉積層序界面和海泛面成因類型進(jìn)行綜合研究,探討了深水扇短期旋回結(jié)構(gòu)類型和分布規(guī)律,建立了主要產(chǎn)層時(shí)間-地層格架,并對(duì)地層格架中的小層砂體進(jìn)行劈分和等時(shí)追蹤對(duì)比,討論了不同基準(zhǔn)面旋回條件下儲(chǔ)層發(fā)育特征。通過層序-巖相古地理編圖,結(jié)合GR約束反演,刻畫了不同發(fā)育階段深水扇砂體展布特征,建立了深水扇水道砂體的時(shí)空間展布模式,對(duì)今后深水扇型油藏的砂體預(yù)測(cè)具有重要借鑒意義。

深水扇 高分辨率層序 層序結(jié)構(gòu) 珠江組 白云凹陷 荔灣井區(qū)

0 引言

圖1 荔灣3-1井區(qū)構(gòu)造位置圖(據(jù)龐雄等,2007)Fig.1 Regional geology of Liwan 3-1 area

近年來,在國(guó)內(nèi)外多個(gè)地區(qū)深水扇沉積體系中發(fā)現(xiàn)了商業(yè)性油氣藏,深水扇型油氣藏逐漸成為油氣勘探的一個(gè)新領(lǐng)域[1～4],我國(guó)南海北部珠江口盆地白云凹陷的荔灣3-1井區(qū)珠江組下部即發(fā)育此類深水扇型油氣藏(圖1),但該深水扇研究程度較低,儲(chǔ)層分布規(guī)律尚處于探索階段,砂體展布預(yù)測(cè)主要依賴于地震資料解釋。高昂的鉆采費(fèi)用要求砂體預(yù)測(cè)需要達(dá)到很高精度,但由于地震資料分辨率的局限性,很難達(dá)到精確描述砂體三維形態(tài)的目的,迫切需要綜合鉆井、測(cè)井資料對(duì)小層砂體進(jìn)行精細(xì)刻畫,基于此目的,本次研究綜合井、震資料對(duì)荔灣3-1井區(qū)珠江組深水扇沉積進(jìn)行高分辨率層序地層分析。

1 層序界面的識(shí)別

高分辨率層序地層分析中的“界面”主要包括兩種類型:其一為層序的頂?shù)捉缑?即層序界面),其二為層序內(nèi)部海平面由升到降的轉(zhuǎn)折面(即海泛面)[5]。本次研究首先根據(jù)地震剖面特征、測(cè)井曲線形態(tài)及巖芯資料,在珠江組下部地層中識(shí)別出2個(gè)對(duì)應(yīng)于構(gòu)造幕式活動(dòng)變化的Ⅲ類層序界面[6]及1個(gè)最大海泛面,以此作為全區(qū)宏觀層序劃分和對(duì)比依據(jù),結(jié)合測(cè)井解釋和巖芯資料,將珠江組下部深水扇沉積劃分為1個(gè)長(zhǎng)期旋回、3個(gè)中期和5個(gè)短期旋回層序(分別相當(dāng)于Vail提出的Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)和Ⅴ級(jí)層序,表1),確定產(chǎn)層為MSC1中期旋回層序。

1.1 界面測(cè)井曲線特征及識(shí)別標(biāo)志

LSC1長(zhǎng)期旋回層序界面底界(亦即珠江組與珠海組分界)位于箱型或鐘型GR曲線底部,表現(xiàn)為大型沖刷面,該界面對(duì)應(yīng)于距今23.8 Ma的白云運(yùn)動(dòng)[7],之下一般為珠海組前陸架邊緣三角洲泥巖[8],之上為珠江組深水扇水道砂巖;LSC1長(zhǎng)期旋回層序界面頂界位于GR曲線指狀低值與齒狀較高值轉(zhuǎn)折處,表現(xiàn)為相關(guān)整合面,該界面為深水扇與盆地相變面,之下發(fā)育低密度濁流沉積的粉砂巖,之上為大套含抱球蟲灰質(zhì)泥巖;長(zhǎng)期旋回層序最大海泛面LMFS表現(xiàn)為測(cè)井曲線單向脈動(dòng)性移動(dòng)達(dá)低幅極限位置后折向增高的轉(zhuǎn)換點(diǎn)位置,位于大段高GR泥巖中上部(圖2)。

表1 荔灣3-1井區(qū)珠江組高分辨率層序劃分方案Table1 High-resolution sequence stratigraphic division of Zhujiang Formation of Liwan 3-1 area

1.2 界面地震剖面特征及其識(shí)別標(biāo)志

根據(jù)地震合成記錄標(biāo)定結(jié)果,珠江組與珠海組分界的LSC1長(zhǎng)期旋回層序底界在地震剖面上表現(xiàn)為強(qiáng)連續(xù)反射第二相位,為典型標(biāo)準(zhǔn)反射層和易于連續(xù)穩(wěn)定追蹤的反射界面。位于珠江組內(nèi)部的LSC1長(zhǎng)期旋回層序頂界在地震剖面上具有中強(qiáng)反射的單一相位特征,橫向連續(xù)性雖然不太好,但特征明顯,可穩(wěn)定追蹤,是典型的地震層序界面(圖3)。

2 層序基本類型及其分布規(guī)律

由于受不同成因類型的界面控制,荔灣3-1井區(qū)珠江組下部地層基準(zhǔn)面旋回層序發(fā)育2種基本結(jié)構(gòu)類型,分別反映不同的沉積環(huán)境和水動(dòng)力條件。

2.1 向上“變深”非對(duì)稱型旋回結(jié)構(gòu)(A型)

此類層序只在短期旋回層序中發(fā)育,其頂、底界面均為規(guī)模較大的沖刷面,層序內(nèi)僅保留基準(zhǔn)面上升半旋回沉積記錄,層序主體主要為水道化的細(xì)-粗粒砂巖構(gòu)成,與粉砂巖和泥巖組成向上變細(xì)“加深”的沉積序列(圖2)。此類層序一般形成于A/S<1的過補(bǔ)償條件下(其中A為可容空間增量,S為沉積物通量,下同),可細(xì)分為A/S?1低可容納空間(A1型)和A/S<1的高可容納空間(A2型)2種亞類型[9]。

2.2 對(duì)稱型旋回結(jié)構(gòu)(C型)

圖2 荔灣3-1井區(qū)珠江組下部短期旋回層序的基本類型(LW3-1-D井)Fig.2 Structure types of the short term cycle sequence of the Lower Zhujiang Formation in LW3-1 area

此類層序形成于沉積物供給速率等于或小于可容納空間增長(zhǎng)率(A/S≥1)的弱補(bǔ)償至欠補(bǔ)償條件下[9],主要由細(xì)砂巖、粉砂巖及泥巖組成向上變細(xì)復(fù)變粗的沉積旋回,為一個(gè)相對(duì)完整的海侵海退序列,在短期旋回層序中最為常見。C型短期旋回層序界面多為小型沖刷面,少量為相關(guān)整合面,由海泛面將層序劈分為基準(zhǔn)面上升和下降兩個(gè)半旋回,按上升與下降半旋回厚度變化,可細(xì)分為以上升半旋回為主的不完全對(duì)稱型(C1型)、上升半旋回與下降半旋回近于相等的對(duì)稱型(C2型)和下降半旋回為主的不完全對(duì)稱型(C3型)3個(gè)亞類型(圖2)。

圖3 LW3-1-B、LW3-1-D井層序界面地震剖面特征Fig.3 Seismic profile with sequence boundary ofWell LW3-1-B&LW3-1-D

圖4 荔灣3-1井區(qū)珠江組深水扇中期和短期旋回層序結(jié)構(gòu)類型、疊加樣式和分布模式Fig.4 Distribution,structure and stacking pattern correlation of themiddle-short term cycle sequence of Zhujiang Formation in Liwan3-1area

2.3 不同結(jié)構(gòu)類型層序分布模式

荔灣3-1井區(qū)珠江組中,不同結(jié)構(gòu)類型的短期旋回層序分布具有特定的規(guī)律性(圖4),區(qū)域上明顯受基準(zhǔn)面上升期有效可容納空間向物源方向溯源遷移,而下降期間則向盆地方向順源遷移的雙向變化過程和有效可容納空間變化機(jī)制控制。中新世珠江組沉積期,荔灣3-1井區(qū)位于深水扇中扇附近,其不同結(jié)構(gòu)特征的短期旋回層序分布有如下幾個(gè)基本特點(diǎn):

①A型短期旋回層序主要分布在水道活動(dòng)區(qū),C型短期旋回層序主要分布在水道間漫溢沉積區(qū);

②在主水道下部以砂質(zhì)碎屑流沉積為主,下切侵蝕強(qiáng)烈和充填快速,以發(fā)育A1型短期旋回層序結(jié)構(gòu),在分支水道或水道側(cè)翼,流體能量減弱、沉積速率降低,主要發(fā)育A2型短期旋回層序結(jié)構(gòu);

③從主水道向分支水道及水道間漫溢方向,短期旋回層序的結(jié)構(gòu)類型呈現(xiàn)出A1型-A2型-C1型-C2型-C3型變化規(guī)律(圖4),層序結(jié)構(gòu)的垂向演化同樣存在這一特征(圖2)。

深水扇沉積體系中短期旋回層序結(jié)構(gòu)以A1型、A2型、C1型及C2型為主,缺少B型層序結(jié)構(gòu)類型,反映深水扇沉積物供給通量較為充足。位于大陸斜坡之上的峽谷是沉積物堆積的主要場(chǎng)所,基準(zhǔn)面上升時(shí)期大量砂質(zhì)沉積物快速堆積充填峽谷,而基準(zhǔn)面下降期大量沉積物則被搬運(yùn)至更深海域,在研究區(qū)缺失或僅留下少量沉積記錄。同時(shí),扇體內(nèi)部短期旋回層序的垂向演化序列具有向上A/S值逐漸增大的特征,說明這一沉積時(shí)期相對(duì)海平面逐漸升高,深水扇有向岸遷移的趨勢(shì)。

3 層序地層格架

層序地層格架,系指將同時(shí)代形成的巖層有序地納入相關(guān)年代的時(shí)間-地層對(duì)比格架中,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行等時(shí)地層對(duì)比和描述地層疊置樣式的地層學(xué)研究方法[10],在時(shí)間-地層格架中所標(biāo)定的巖層具有同步沉積演化序列,能為有利層位及有利相帶預(yù)測(cè)提供可靠的地質(zhì)模型。

3.1 等時(shí)地層格架

圖5 荔灣3-1井區(qū)珠江組下部層序等時(shí)地層格架及砂體分布Fig.5 Sequence stratigraphic framework of the Lower Zhujiang Formation in LW3-1 area and isochronous correlation of small sand-body layers

按地層基準(zhǔn)面原理將小層砂體納入各短期時(shí)間尺度發(fā)現(xiàn):LW3-1-A及LW3-1-C井明顯缺失珠海組末期沉積記錄,在珠江組內(nèi)部LW3-1-B及LW3-1-D井各短期下降半旋回沉積記錄有不同程度的缺失(圖5),反映珠江組深水扇發(fā)育的不同時(shí)期,水道活動(dòng)區(qū)不斷發(fā)生遷移,深水扇發(fā)育初期,靠近盆地一側(cè)的LW 3-1-A及LW3-1-C井附近為主水道活動(dòng)區(qū),下伏珠海組晚期沉積因遭受珠江組早期低位扇強(qiáng)烈侵蝕而缺失,深水扇發(fā)育中、晚期,主水道活動(dòng)區(qū)遷移至更靠物源的LW3-1-B及LW3-1-D井附近,導(dǎo)致水道中主要發(fā)育A型短期旋回層序。

3.2 地層格架中的儲(chǔ)層發(fā)育特征

通過層序地層對(duì)比及GR約束地震反演成果發(fā)現(xiàn),研究區(qū)珠江組深水扇沉積砂體主要分布在中期旋回層序MSC1上升半旋回相域,其中LW3-1-A及LW3-1-C井砂體主要發(fā)育在SSC1上升半旋回相域, LW3-1-B及 LW3-1-D井砂體主要發(fā)育在 SSC2和SSC3上升半旋回相域,基準(zhǔn)面下降半旋回相域幾乎不發(fā)育砂體(圖5)。上述特征表明:

①當(dāng)基準(zhǔn)面呈初始上升狀態(tài)時(shí),深水扇水道沉積最為活躍,以發(fā)育向盆地低部位下超、向高部位上超的主動(dòng)進(jìn)積序列為特征,非常有利于儲(chǔ)集砂體的發(fā)育;

②伴隨海平面上升幅度逐漸加大靠近最大海泛面附近、有效可容納空間向物源方向遷移,深水扇向物源方向退縮,沉積物變細(xì),形成向上變細(xì)的退積序列,此時(shí)水道容易發(fā)生改道,泥質(zhì)隔層增多,當(dāng)海平面上升至中期海泛面后,為深水扇提供物源的陸架邊緣三角洲前緣將向岸退積越過坡折,導(dǎo)致深水扇水道突然消失,但來自前三角洲的物源仍能以低密度濁流的形式搬運(yùn)到研究區(qū);

圖6 砂體平面展布特征圖(A。波阻抗屬性圖;B。振幅屬性圖;C.GR反演砂體圖;D。珠江組下部深水扇沉積相圖及砂體等厚圖,虛線框?yàn)閳DE、F范圍;E.SSC1砂體等厚圖;F.SSC2+3砂體等厚圖)Fig.6 Sandstone distribution of deepwater fan(A.wave impedance attributemap;B.amplitude attributemap;C.sand body distribution by GR inversion;D.Sedimentary distribution and isolinemap of deepwater fan of Lower Zhujiang Formation,the dashed correspond to range of figure B&C;B.Isolinemap of SSC1;C.Isolinemap of SSC2&SSC 3)

③可容納空間變化對(duì)深水扇沉積的影響極為明顯,伴隨海平面的下降和有效可容納空間向盆地方向的遷移,研究區(qū)深水扇水道中的沉積物隨重力流搬運(yùn)至更深海域,此時(shí)荔灣3-1井區(qū)以南可能為更為有利的儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。

由此可見,對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)面升降過程的可容納空間變化機(jī)制,是控制深水扇沉積體系短期基準(zhǔn)面旋回結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)層有序分布的主要因素。

4 沉積層序編圖及砂體預(yù)測(cè)

4.1 層序-沉積相編圖

以層序地層對(duì)比為依據(jù),選取深水扇水道主要發(fā)育的MSC1上升半旋回相域?yàn)榫巿D單元,主要根據(jù)三維地震資料解釋和GR約束地震反演成果對(duì)珠江組下部深水扇砂體進(jìn)行了預(yù)測(cè),結(jié)果顯示:砂巖發(fā)育區(qū)具有強(qiáng)波谷振幅和低波阻抗屬性的特征(圖6A、圖6B),地震三維工區(qū)內(nèi)砂體主要呈北西-南東向或近南北向展布,研究區(qū)北部為水道砂體主要發(fā)育區(qū),南部主要為大陸斜坡相泥巖發(fā)育區(qū)(圖6D),大部分區(qū)域砂巖累積厚度大于20 m(圖6C、圖6D)。

通過層序地層對(duì)比發(fā)現(xiàn)荔灣3-1井區(qū)珠江組下部深水扇水道主要由兩個(gè)砂體構(gòu)成,其中砂體Ⅰ發(fā)育于短期旋回SSC1之中,砂體Ⅱ則橫跨SSC2和SSC3兩個(gè)短期旋回層序,以此,本次研究選取SSC1、SSC2 +3為編圖單元,以區(qū)內(nèi)4口鉆井鉆遇厚度為依據(jù),以地震反演預(yù)測(cè)的深水扇水道形態(tài)(圖6D)為指導(dǎo),結(jié)合層序地層格架和小層砂體對(duì)比成果,分別編制研究區(qū)兩個(gè)主要小層砂體的厚度等值線圖。編圖發(fā)現(xiàn):研究區(qū)水道砂體分為兩支,其中砂體Ⅰ厚度較小,一般不超過10 m,近南北向砂體厚度相對(duì)較大(圖6E);砂體Ⅱ厚度可達(dá)30 m,北西-南東向砂體最為發(fā)育(圖6F)。

4.2 砂體預(yù)測(cè)

根據(jù)砂體厚度平面分布特征,結(jié)合層序地層對(duì)比成果,對(duì)小層砂體進(jìn)行刻畫和描述,并預(yù)測(cè)其時(shí)空分布規(guī)律。層序地層對(duì)比發(fā)現(xiàn):LW3-1-C及LW3-1-A井明顯缺失部分珠海組末期沉積記錄,而LW3-1-B及LW3-1-D井無明顯的地層缺失(圖5),反映LW3-1-C及LW3-1-A井位于下切能力最強(qiáng)的主水道附近,結(jié)合砂體厚度分布特征(圖6E),確定SSC1沉積時(shí)期LW3-1-A井位于主水道中央,LW3-1-C井位于主水道側(cè)翼,LW3-1-B及LW3-1-D井位于分支水道側(cè)緣或水道間漫溢,主水道過LW3-1-A井呈近南北向分布,砂體具有向北減薄上超和向南加厚下超的特點(diǎn)(圖7)。同時(shí),通過層序?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn):僅LW3-1-B井SSC1短期旋回層序發(fā)育A型層序,明顯缺失基準(zhǔn)面下降半旋回沉積記錄(圖5),結(jié)合砂體厚度分布特征(圖6F),確定SSC2～SSC3沉積時(shí)期LW3-1-B井位于主水道中央,LW3-1-D井位于主水道側(cè)翼,LW3-1-A井位于分支水道側(cè)緣,LW3-1-C井位于水道間,主水道過LW3-1-B及LW3-1-D井呈北西-南東向展布,砂體Ⅱ具有向北西上超和向西、向北逐漸增厚的特征(圖7)。

圖7 深水扇水道砂體三維形態(tài)Fig.7 3D configuration of deepwater fan channel sand body

荔灣3-1井區(qū)深水扇水道砂體時(shí)空分布的三維形態(tài)(圖7),與Vail[11]提出的深水扇沉積模式極為相似,砂體Ⅰ相當(dāng)于盆底扇水道砂體,推測(cè)在LW3-1-A井以南還有較遠(yuǎn)距離延伸,砂體Ⅱ相當(dāng)于斜坡扇水道砂體,預(yù)測(cè)在LW3-1-B井向西北的溯源方向,砂體的規(guī)模更大。

5 結(jié)語

實(shí)踐證明,高分辨率層序地層分析在陸相小層砂體對(duì)比和有利儲(chǔ)層相帶預(yù)測(cè)方面已經(jīng)取得了豐碩成果。而本次研究表明:結(jié)合地震資料、測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)及巖芯資料對(duì)海相深水扇沉積進(jìn)行高分辨率層序地層學(xué)分析同樣有很好的效果。根據(jù)短期旋回層序基本類型的分布規(guī)律,可以確定不同時(shí)期主水道位置,同時(shí)在時(shí)間-地層格架內(nèi),可以對(duì)小層砂體進(jìn)行對(duì)比和追蹤,描述砂體在不同時(shí)間和空間的分布特征,并預(yù)測(cè)有利儲(chǔ)層發(fā)育相帶。

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High-Resolution Sequence Stratigraphy Analysis and Application in Deepwater Fan of Zhujiang Formation,Liwan3-1 Area

WANG Chang-yong1YANG Bao-quan2GAO Bo-yu2HU Xiao-qing2ZHU Guo-jin2ZHENG Rong-cai
(1.Institute of Sedimentary Geology,Chengdu University of Technology,Chengdu 610059; 2.Research Institute,CNOOC,Beijing 100027)

Through the comprehensive analysis of cores,well logs and seismic interpretation data,and under the guidance of the theory and technology of the high-resolution sequence stratigraphy,the characteristics of the different grade sequence interface and marine flooding surface in the Lower Zhujiang Formation Miocene in Liwan3-1 Block are studied.In this paper,the sequence structure and distribution of the short sequence of deep water fan are discussed, and the sequence and time stratigraphic framework ofmain reservoir is established.The small sand body layers in stratigraphic framework of the Zhujiang Formation in the study area are isochronously correlated and wedged,and the reservoir developmental features of different base-level cycles are discussed.It indicates that the canyon on the continental slope is an activity location of sedimentary process.The canyon was filled by sandy silt quickly in base-level ascending phase.A majority of sedimentwas carried tomuch deeper sea area than the study area,and only little sedi-ment preserved or even caused stratigraphic lacuna in the study area.The A/S value(the change of the accommodation space to sediment supply ratios)of short sequence increasing in a vertical direction,and it indicates that deepwater fan wasmoving towards to shore land.Themoving of themain channel of deepwater fan is an important reason for the stratigraphic lacuna under the channel.The deposit in the deepwater fan channel ismost active in base-level initial ascending phase,characteristics as active progradation sequence that have downlap and onlap,and itwill be beneficial to develop reservoir sand bodies.Effective accommodation space and deepwater fan moving towards to the source area accompany with sea level rising to themaximum flooding surface.It developed retrogradation sequence in this period and argillic layers grow in number because of the channelmoving frequently.Variation of the accommodation space corresponding to base-level ascending or descending is the major factor that control short base-level cycle types and reservoir distribution in deep water fan system.Accompanying with sea level descending and effective accommodation spacemoving towards to the deep-sea plain,sediment in the deepwater fan channel in the study areawas carried to deeper sea area by gravity current,and itwould bemore beneficial to develop reservoir sand bodies to the south of Liwan 3-1 area.The results of GR inversion indicate that sandstone characteristics as strong wave trough amplitude and low wave impedance attribute.The sandbodys stretch in N-Sor NW-SE directions.The channel sandbody developed in the northland of the study area while themudstone of continental slope developed in the southland.The sand body distribution of deep water fan in different stage is described by sequence-lithofacies paleogeographic mapping and GR inversion,and the temporal and spatial distribution model of channel sand body of deep water fan have been established.The results are useful in predicting sand body of deep water fan reservoir.

deep water fan;high-resolution sequence stratigraphy;sequence structure;Zhujiang Formation;Baiyun Sag;Liwan area

王昌勇 男 1981年出生 博士后 沉積學(xué)及石油地質(zhì) E-mail:qisiwoye_2001@163。com

P539.2

A

1000-0550(2011)06-1122-08

①國(guó)家重大專項(xiàng)(編號(hào):2008ZX05056-02-02)資助。

2010-10-23;收修改稿日期:2011-01-10