珠江口盆地白云北坡砂巖侵入體特征分析

吳 偉，劉惟慶，黃雪峰，舒良峰

(1.河南理工大學(xué)，河南 焦作 454003;2.中海油(中國)有限公司深圳分公司，廣東 廣州 510240)

引 言

砂巖侵入體是砂巖淺埋藏未固結(jié)的情況下，在外力作用和地層水的攪拌作用下失去抗剪強(qiáng)度，形成塑性流體和地層流體異常高壓，砂質(zhì)流體向上或向下順薄弱面侵入其他地層的產(chǎn)物[1-4]。砂巖侵入體的形成機(jī)制與地震成因的地表砂火山類似，該類現(xiàn)象很早就被人們在野外露頭中觀測到，規(guī)模不同的砂巖侵入體在野外已經(jīng)得到證實[5-7]。隨著油氣藏勘探難度的不斷增加和勘探技術(shù)的不斷進(jìn)步，巖性油氣藏勘探的范圍不斷擴(kuò)大，砂巖侵入體逐漸進(jìn)入石油勘探家的視野。在國外深水油氣勘探中，發(fā)現(xiàn)了大量的砂巖侵入體，如北海盆地深水區(qū)域的砂巖侵入體研究已經(jīng)提供了大量的經(jīng)驗認(rèn)識。相關(guān)研究從地震手段入手，從砂巖侵入的幾何形態(tài)、地震識別特征、地層模式以及成因機(jī)制等方面進(jìn)行了總結(jié)[5，8-9]，對其形成過程和形成機(jī)制的探討有助于巖體的識別和預(yù)測，進(jìn)而掌握其分布規(guī)律。中國南海深水盆地也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)砂巖侵入體，經(jīng)歷古近紀(jì)—新近紀(jì)裂谷—被動大陸邊緣演化的珠江口盆地白云凹陷是重要的富烴凹陷，其北坡及番禺低隆起珠江組內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一系列天然氣田，氣層之上發(fā)現(xiàn)了一套地震異常反射體，目前無鉆井揭示其巖石學(xué)特征，有學(xué)者認(rèn)為這是砂巖侵入體的特征反射[9-10]，可能是比較理想的儲集層。從砂體源特征和侵入體幾何特征等方面，解剖白云北坡的砂巖侵入體特征，推測砂巖侵入體的形成機(jī)理及其富烴特征。

1 研究區(qū)地層概況

伴隨著古近紀(jì)—新近紀(jì)南海的裂陷、拉裂、洋殼增生等過程，白云凹陷先后經(jīng)歷了裂陷湖盆、被動大陸邊緣的沉積環(huán)境演化，形成了下部陸相沉積、上部海相沉積的特點。下部陸相沉積中發(fā)育了厚層的文昌組、恩平組等泥質(zhì)有效烴源巖[11-12]，是研究區(qū)的主要油氣來源;白云凹陷上部海相地層中泥巖含量顯著增高，尤其18.5 Ma界面之上巨厚的泥質(zhì)巖充當(dāng)了良好的區(qū)域性蓋層，造成18.5 Ma界面之上缺少油氣源，而18.5 Ma界面之下油氣源十分充足。

珠江組地層為新近系底部的一套地層，時限為16.0～23.8 Ma，頂?shù)讓?yīng)的地震反射界面分別為T6、T4。依據(jù)鉆測井、地震以及微體古生物等資料[13-14]，對白云凹陷珠江組進(jìn)行了三級層序劃分，將其劃分為SQzj1(21.0～23.8 Ma)、SQzj2(17.5～21.0 Ma)、SQzj3(16.5 ～17.5 Ma)、SQzj4(15.5 ～16.5 Ma)等4個三級層序(圖1)，識別和總結(jié)了各級層序界面特征、結(jié)構(gòu)樣式及對比標(biāo)志，建立了研究區(qū)的層序地層系列和等時層序?qū)Ρ雀窦?。白云凹陷發(fā)現(xiàn)了大量的異常反射主要分布在白云北坡SQzj3層序底部。

圖1 層序劃分和沉積充填演化

2 砂巖侵入體特征

砂質(zhì)侵入體是砂體液化后的一種產(chǎn)物。未固結(jié)成巖的砂體在地下水侵入以及動力攪拌的作用下，產(chǎn)生異常高壓并失去抗剪強(qiáng)度形成液化流，液化流可能向上或向下侵入其他地層形成“砂巖椎”或“砂巖墻”，也可能順活動開啟斷裂上涌至地表形成“砂火山”，由此可以劃分為侵入相和溢出相。

圖2 砂巖侵入體地震反射特征

白云北坡SQzj3層序底界面上發(fā)現(xiàn)的砂巖侵入體規(guī)模較大(圖2)，其在地震上表現(xiàn)為振幅異常的地震包絡(luò)異常體，表層為連續(xù)的異常強(qiáng)振幅反射，而包絡(luò)體內(nèi)部為雜亂的弱反射。對17.5 Ma界面連續(xù)追蹤的基礎(chǔ)上，向上80 ms提取均方根振幅RMS屬性，獲取地震異常體的分布范圍(圖2)，異常體為多塊分離體組合而成，從平面上看異常體通常為強(qiáng)振幅及其圍限的雜亂振幅組成，其幾何形態(tài)極不規(guī)則;從剖面上看，這些異常體常發(fā)育在斷裂周圍，局部地區(qū)不發(fā)育斷裂處也有少量異常體存在，但均與下部的SQzj2層序中的陸架邊緣三角洲砂體[14]存在溝通渠道。A1—A2剖面顯示 SQzj2層序低位的砂體與異常體之間存在雜亂反射，與周圍常規(guī)地層反射截然不同，而這些雜亂反射圍繞斷裂分布，推測斷裂為砂體侵入體的主要溝通渠道;溝通渠道所連接的SQzj2層序低位的砂體反射強(qiáng)度明顯減弱、厚度有所減小，說明SQzj2層序陸架邊緣三角洲前緣砂體液化向上侵入而導(dǎo)致源巖減薄;異常體的頂端則為“蘑菇”狀的披覆體，中心為雜亂反射，而周邊為連續(xù)性好的強(qiáng)反射，推測中心雜亂反射為砂體較富集的粗砂卸載區(qū)，而強(qiáng)反射軸為漫溢的細(xì)粒卸載物，據(jù)此推測異常體主要為溢出相的砂巖侵入體;異常體之上地層厚度差別較大，異常體突出部分之上地層厚度較薄，上覆地層上超于異常體之上，說明砂巖侵入體并非侵入相，而是在17.5 Ma溢出至海底的。B1—B2剖面中17.5 Ma層序界面之上發(fā)育2套異常體，異常體與SQzj2層序低位砂體有明顯的溝通渠道，但這些通道并沒有發(fā)育在大斷裂附近。

3 源巖特征

SQzj2層序中的陸架邊緣三角洲前緣砂體是SQzj3層序底部溢出相砂巖侵入體的主要砂體來源，從體系域劃分上屬于該層的低位體系域。

從地震剖面上來看，SQzj2層序低位體系域早期形成于相對海退時期，層序界面SB21.0上可見下切水道發(fā)育，界面之上沉積體的堆積方式以典型的疊瓦狀前積為特征，前積層頂部存在較為明顯的頂超或退覆特征。

從測井曲線上來看，下部較厚層段GR值處于基線位置，DT值整體較高，對應(yīng)錄井為厚層深?！肷詈Ｄ噘|(zhì)沉積和前三角洲泥質(zhì)沉積，厚度為80～200 m;中部為整體厚層漏斗狀GR負(fù)異常，DT值整體降低，錄井顯示為砂體，厚度差別較大，代表沉積中心遷移的三角洲前緣砂體沉積，也就是砂巖侵入的主要源巖，一般厚度為10～40 m。從白云北坡連井剖面上看，低位域早期的陸架邊緣三角洲前緣砂體分布極不均勻，局部厚度可達(dá)上百米，而有些地方僅僅20多米，這可能與沉積環(huán)境中不斷水退相關(guān)，但也不排除與液化砂體流動后差異聚集的相關(guān)聯(lián)系可能。

鉆井取心顯示，儲層巖性為中細(xì)砂巖，鉆井巖心中可見大量的生物鉆孔、生物擾動構(gòu)造，也可以看到具有液化特征的小型構(gòu)造，如前緣砂體內(nèi)部常見強(qiáng)烈變形構(gòu)造，且發(fā)育尺度不大，如小型液化砂錐(圖3g)、侵入脈狀砂體(圖3e、h)、撕裂砂體和撕裂泥巖(圖3h)等，這類砂體代表未固結(jié)、成巖條件下發(fā)生了砂體液化，為大中型砂巖侵入成因相近的小尺度反應(yīng)。形成此類構(gòu)造往往存在頻繁外部擾動動力源，與地震剖面砂巖侵入體的分布位置對比，推測應(yīng)為17.5 Ma左右發(fā)生了頻繁的地震作用所致。

4 砂巖侵入體的油氣勘探潛力

白云北坡的天然氣源十分充足，古近系文昌組和恩平組的巨厚湖相烴源巖為上部儲集層提供了豐富的天然氣，在新近系天然氣鉆探中已經(jīng)得到證實，18.5 Ma界面之下圈閉落實的深海扇系統(tǒng)儲集層均鉆遇天然氣藏，白云北坡21 Ma的陸架邊緣三角洲前緣砂體圈閉(PY35-A井區(qū))以及遠(yuǎn)端荔灣凹陷深海濁流砂體圈閉(LW3-B井區(qū))均鉆遇具有商業(yè)價值的油氣田。

圖3 白云北坡SQzj2層序陸架邊緣三角洲沉積學(xué)特征

砂巖侵入體的垂向和側(cè)向上均被巨厚泥巖封堵，封蓋效率非常高，砂巖侵入體內(nèi)部為液化砂體的堆積，孔滲性能較好，形成了良好的巖性圈閉。而向下常常有斷層和裂縫型砂巖巖墻溝通區(qū)域性廣泛分布的陸架邊緣三角洲前緣砂體，油氣運(yùn)移通道暢通，為油氣運(yùn)聚提供了良好的條件。砂巖侵入體圈閉不僅油氣成藏條件非常好，而且在白云凹陷埋藏較淺且上覆水體較薄，相關(guān)油氣田勘探可以降低成本。

雖然砂巖侵入體圈閉的成藏條件很好，但目前發(fā)現(xiàn)的砂巖侵入體分布比較局限，主要分布在PY36井區(qū)附近(圖4)，較小的目標(biāo)規(guī)模使其不能成為勘探的主力目標(biāo)，但可以作為油氣鉆探的兼探目標(biāo)。

圖4 白云凹陷北坡砂巖侵入體儲層分布預(yù)測

5 結(jié)論

(1)白云北坡珠江組SQzj3層序底部發(fā)育一套溢出相砂巖侵入體，源巖主要是下部SQzj2層序低位體系域的陸架邊緣三角洲前緣砂體，17.5 Ma較強(qiáng)的構(gòu)造活動引發(fā)該套砂體液化并經(jīng)裂縫、斷裂等通道溢出地表形成。

(2)砂巖侵入體由上覆巨厚的泥巖封蓋形成了良好的巖性圈閉，這些圈閉的油氣聚集條件很好，可以作為油氣鉆探的兼探目標(biāo)。

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