鶯歌海盆地LD15-1氣田海相砂巖儲層沉積微相分析

王繼成，楊朝強，姜春艷 ，陳英甫，成 濤

（1中海石油（中國）有限公司湛江分公司；2中國海油伊拉克有限公司）

國內(nèi)海相碎屑巖油氣田開發(fā)實踐較少，前人在海相碎屑巖宏觀巖相古地理研究方面有許多有意義的結果，但在精細的相模式研究方面尚有大力加強的空間［1］。南海鶯歌海盆地LD15-1氣田是一個較為典型的海相砂巖氣藏，其儲層的發(fā)育主要受控于海平面變化，即每個氣組的形成均經(jīng)歷了一個海侵海退旋回。在高分辨率層序地層學理論的指導下，筆者建立了LD15-1氣田目的層的等時地層格架，并對各等時地層單元的儲層沉積微相及沉積演化進行了詳細分析。

1 地質概況

南海鶯歌海盆地是華南板塊和印度板塊之間發(fā)育起來的大型新生代裂谷式坳陷沉積盆地，面積約12×104km2，呈不規(guī)則的菱形，北西—南東走向。盆地由三個一級構造單元組成，即鶯東斜坡帶、中央坳陷和鶯西斜坡帶，其中，中央坳陷包括三個二級構造單元：河內(nèi)凹陷、臨高凸起和鶯歌海凹陷（圖1）。鶯歌海凹陷內(nèi)發(fā)育近南北向、呈雁行式排列的大型泥底辟構造，成群成帶分布，統(tǒng)稱“中央底辟帶”。LD15-1氣田位于“中央底辟帶”的南端，是一個泥底辟背斜構造（圖1）。

始新世以來，鶯歌海盆地經(jīng)歷了三個構造演化階段，即始新世—漸新世的張裂階段、中新世的熱沉降階段和上新世以后的裂陷階段，沉積了以海相為主的巨厚地層，最厚可達17000m。地層自上而下可劃分為6個組，分別為第四系樂東組，新近系鶯歌海組、黃流組、梅山組、三亞組和古近系陵水－崖城組，其中，樂東組和鶯歌海組為LD15-1氣田的主要目的層。LD15-1氣田主力氣層段為樂東組三段—鶯歌海組一段（圖2），自上而下共分為Ⅰ、Ⅱ上、Ⅱ下和Ⅲ四個氣組，其中Ⅰ、Ⅱ上和Ⅱ下這三個氣組位于樂東組三段，Ⅲ氣組位于鶯歌海組一段。

區(qū)域地質研究①呂明，李緒深，鐘澤紅，等.鶯瓊盆地層序地層和沉積特征［R］.中海石油（中國）有限公司湛江分公司，2006.②解習農(nóng)，任建業(yè)，劉曉峰，等.鶯歌海盆地北部層序地層研究［R］.中海石油（中國）有限公司湛江分公司，2003.表明，樂東組厚度30～1160m，一段為淺海或濱海相沉積，二、三段為淺海相沉積；鶯歌海組厚度200～2325m，一段為淺?！肷詈Ｏ喑练e，二段為區(qū)域海侵背景下沉積的半深?！獪\海相泥巖，厚逾千米。盆地泥底辟構造帶物源主要來自盆地東北方向的海南隆起區(qū)（圖1），本次重礦物分析資料統(tǒng)計也證實了上述觀點。以LD15-1氣田Ⅲ氣組重礦物分析為例，該氣組儲層段的重礦物中，來自巖漿巖的重礦物占55.0%～68.9%，來自沉積巖的占21.1%～38.1%，而來自變質巖的則僅占2.1%～10.0%，這表明碎屑顆粒主要來自巖漿巖及沉積巖類，來自變質巖類的重礦物所占比例低，這與海南隆起區(qū)母巖的特點基本相近③鶯歌海盆地沉積物源研究［R］.中海石油（中國）有限公司湛江分公司，同濟大學海洋與地球科學學院，2005.。

圖1 鶯歌海盆地LD15-1氣田構造位置

圖2 LD15-1氣田LD15-1-2井鶯歌海組—樂東組沉積微相劃分

關于LD15-1氣田儲層沉積相，前人研究認為它屬內(nèi)—中陸架沉積環(huán)境中由風暴浪為主要動力經(jīng)周期性垂向加積形成的風暴席狀砂巖④樂東15-1氣田儲層特征研究報告［R］.中海石油（中國）有限公司湛江分公司，1994.。其沉積模式為，在風暴期風暴浪把濱岸正常海灘的砂巖沉積物或河流三角洲的砂巖沉積物搬運到內(nèi)—中陸架環(huán)境沉積下來，在此過程中伴隨著沉積物的分選作用和對底床的沖刷作用，隨著風暴浪能量的衰減，形成一次風暴產(chǎn)生的正韻律沉積，雖然其沉積厚度不大但分布較廣，風暴的周期性發(fā)生造就了多期風暴席狀砂體的垂向疊加，從而形成沿岸延伸的席狀砂巖體。

隨著鉆探資料的補充，上述認識值得商榷。首先，自然伽馬測井曲線顯示儲層呈多個反旋回疊加的特征，而風暴沉積作為事件沉積的一種，并不具有周期性旋回的特點；其次，巖心觀察顯示儲層有較多反映淺水沉積的特征 （如沉積構造，含有物等），而內(nèi)－中陸架沉積環(huán)境水體較深，與巖心特征不符。有鑒于此，本次對巖心進行了詳細的觀察描述，補充了對新鉆8口開發(fā)井 （LD15-1-A1井—LD15-1-A8井，圖1b中簡化為A1井—A8井）鉆井、錄井、測井資料的分析，結合新增三維地震資料，建立了全氣田目的層段的高分辨率層序地層格架，并對每個等時地層單元（對應于各個氣組）的沉積微相進行了分析。

2 儲層巖石學特征及沉積微相標志

2.1 儲層巖石成分特征

對鶯歌海盆地LD15-1氣田全部5口探井（圖1b）的739塊巖石薄片資料分氣組進行了統(tǒng)計分析，結果表明，各氣組儲層巖石組分特征基本相近，成分成熟度較高，巖石類型以石英砂巖為主，少量為巖屑石英砂巖。

以Ⅲ氣組為例，儲層碎屑顆粒礦物類型主要為石英，占陸源碎屑顆?？偭康?9.0%，其次為長石，占5.8%，含量最少的是巖屑，為5.2%，巖石類型為石英砂巖。一般來說石英組分占陸源碎屑顆粒組分在75%以上（成分成熟度指數(shù)Q/（F+R）≥3）即為成熟砂巖［2］，而本氣田儲層砂巖的Q/（F+R）值在8以上，表明碎屑顆粒成分成熟度已經(jīng)很高，反映母巖經(jīng)過了充分風化，碎屑經(jīng)過了長距離搬運，具有典型的海相碎屑巖組分特征。

2.2 儲層巖石結構特征

沉積物結構特征主要包括沉積物顆粒的粒度、磨圓度、分選性、支撐結構、膠結類型等，它們是沉積物顆粒搬運方式、搬運距離和沉積水動力條件等的綜合反映［2］。對全氣田的5口探井、8口開發(fā)井共373個砂巖樣品巖石結構特征進行了統(tǒng)計分析（表1），總體上，LD15-1氣田各氣組儲層碎屑顆粒的分選和磨圓都較好，具有中—高的結構成熟度，反映了海相濱淺海砂巖經(jīng)長期淘洗而較純凈的特征。

2.3 儲層粒度分布特征

表1 鶯歌海盆地LD15-1氣田各氣組砂巖結構特征

粒度是鑒別沉積相的重要標志之一。由于不同的沉積環(huán)境有著不同的水動力條件和不同的顆粒搬運方式，所以與此相應的粒度分布特征也不同。

LD15-1氣田Ⅱ下氣組和Ⅲ氣組儲層段典型粒度分析數(shù)據(jù)表明，其概率累積曲線主要為兩段式，以跳躍及懸浮總體為主；而部分樣本的概率累積曲線出現(xiàn)較為典型的雙跳躍現(xiàn)象，即兩條概率累積曲線的斜率稍有差別但均較陡，反映了由于受沖流及回流兩種波浪作用的影響，跳躍總體呈現(xiàn)間歇性沉積的特點。

LD15-1-4井Ⅱ下氣組某樣品的粒度組分直方圖為單峰（圖3），峰值約為43.5%，顯示分選較好，單峰粒度Φ范圍在4～5（Φ=-log2D，D為顆粒的直徑，mm）之間，屬細—粉砂級，表明主要的碎屑組分為粉砂；粒度累積曲線呈“S”形，形態(tài)較陡，也顯示了海相砂巖受波浪淘洗、分選較好的特征。粒度概率累積曲線上，主要為兩段式，由跳躍組分和懸浮組分兩個次總體組成，滾動搬運組分不發(fā)育；出現(xiàn)雙跳躍現(xiàn)象，跳躍總體含量為60%～70%，粒級Φ在2～5之間，較為符合臨濱環(huán)境中等—較弱的水動力條件下砂體受沖流及回流兩種波浪作用影響的沉積特征。

圖3 LD15-1氣田LD15-1-4井Ⅱ下氣組典型粒度分布曲線

2.4 微體古生物化石特征

LD15-1-2井、LD15-1-5井的鈣質超微化石分析表明，儲層段含有較多近岸淺水古生物，沉積環(huán)境屬濱?！獌?nèi)陸架。底棲有孔蟲占60%～95%以上，且以近岸淺水組合為主，屬內(nèi)陸架沉積。LD15-1-4井820～1270m井段的介形蟲主要是生活在水深小于50m的屬種。

2.5 巖心沉積微相標志

巖心觀察顯示（圖4）：（1）儲層發(fā)育中等強度水動力條件的沉積構造，如波狀交錯層理、小型槽狀交錯層理、平行層理等（圖 4a，4b）；（2）儲層段巖心具有反映淺水沉積環(huán)境的強生物擾動構造，包括斜蟲孔、垂直蟲孔等（圖4c）；（3）具有反映淺水沉積特征的沉積物，如炭化植物碎片、炭屑、雙殼類生物碎片（圖4b，4d）等。這些巖心沉積微相標志均反映了研究區(qū)水體較淺、水動力條件中等—較弱、以及距離海岸線較近的臨濱與濱外沉積環(huán)境。

3 單井沉積微相劃分

通過對LD15-1-1、LD15-1-2、LD15-1-3、LD15-1-4這四口井Ⅱ上、Ⅱ下和Ⅲ三個氣組共154.2m巖心的詳細觀察與描述，結合測井曲線、粒度分析、微體古生物化石分析等資料，共識別出一種沉積相（無障壁濱岸相）、兩種亞相（臨濱亞相、濱外亞相）和三種微相（臨濱壩、濱外灘、濱外泥）。以LD15-1-2井為例，每種沉積微相在巖性及測井曲線上都具有明顯不同的特征（圖2）。

3.1 臨濱壩微相

沉積環(huán)境位于平均低潮線至波基面之間的潮下帶，沉積物主要受波浪和潮汐作用影響，水動力條件為中等—較弱；巖性為灰色、綠灰色的粉砂巖、極細砂質粉砂巖和粉砂質極細砂巖。

砂巖中普遍含菱鐵礦，微含海綠石及黃鐵礦；膠結程度較差，巖心松散；單砂體厚度較薄，一般為0.5～1 m；縱向上單砂體呈反旋回疊置；發(fā)育反映中等水動力條件的波狀交錯層理（圖4a，4b）、平行層理等沉積構造。

粒度概率曲線呈兩段式，以跳躍組分為主，發(fā)育兩個跳躍次總體；物性好，孔隙度最高可達35.6%，滲透率最高為 354×10－3μm2， 測井解釋一般為純氣層或純水層。

自然伽馬曲線形態(tài)一般為中—高幅齒化漏斗形或齒化箱形，接觸關系為底漸變、頂突變，或頂、底突變；自然伽馬值在67.8～98.5API之間，平均為82.4API（圖2）。

3.2 濱外灘微相

沉積環(huán)境位于正常天氣波基面附近，水動力較弱，巖性多為灰色粉砂質泥巖和泥質粉砂巖，常含粉砂質夾層，膠結程度中等。

圖4 LD15-1氣田鶯歌海組—樂東組儲層巖心沉積微相標志

常見炭屑、植物碎片及介殼類生物碎片（圖4d），可見中等強度生物擾動（圖4c）；發(fā)育波狀層理、水平層理、透鏡狀層理等沉積構造；粒度概率曲線兩段式，以懸浮組分為主，一般占70%以上，發(fā)育兩個跳躍次總體；物性較差，孔隙度一般小于20%，滲透率較低，含氣性較差，測井解釋一般為差氣層或干層。

自然伽馬曲線形態(tài)一般為低—中幅齒形或齒化線形，接觸關系為頂、底漸變，或底漸變、頂突變；自然伽馬值在75.3～108.2API之間，平均為92.6API（圖2）。

3.3 濱外泥微相

沉積環(huán)境位于正常天氣波基面以下，為陸架淺海環(huán)境，水動力條件較弱，沉積巖性多為深灰色的泥巖、粉砂質泥巖，常含粉砂質夾層，普遍含鈣質，膠結程度中等—好；常見炭屑、植物碎片及白色介殼類生物碎片，含大量有孔蟲化石，弱—中等強度生物擾動，見斜蟲孔及水平蟲孔；發(fā)育水平層理、透鏡狀層理等沉積構造。

自然伽馬曲線形態(tài)一般為低幅齒化線形，接觸關系為頂、底漸變；自然伽馬值在87.2～121.0API之間，平均為 104.15API（圖 2）。

4 連井沉積微相對比

在單井沉積微相劃分基礎上，本文依據(jù)點—線—面的沉積微相研究思路，進行連井沉積微相對比研究，以分析各沉積微相在縱向上及平面上的展布特征。

Ⅲ氣組頂面是LD15-1氣田范圍內(nèi)一個較明顯的海泛面，以該界面作為沉積基準面對氣田范圍內(nèi)近平行物源方向及沿砂體走向的井點進行層拉平沉積微相連井對比（圖5），顯示出了以下沉積特征。

從連井沉積微相對比剖面可見，主力氣組Ⅱ氣組、Ⅲ氣組地層形成階段，經(jīng)歷了兩次完整的海退—海侵旋回。每個旋回，隨著海平面的變化，沉積環(huán)境經(jīng)歷了濱外—臨濱—濱外的演變。在海退階段，沉積亞相由濱外演變?yōu)榕R濱，微相由濱外泥、濱外灘逐漸過渡為臨濱壩；而在海侵階段，沉積環(huán)境又經(jīng)歷了相反的演化過程［3］。其中形成于海平面最低位置附近的海退末期及海侵初期的濱外灘、臨濱壩砂體為氣田的有效儲層，如Ⅲ氣組儲層形成于第一次海退末期，Ⅱ下氣組儲層形成于第二次海退末期，Ⅱ上氣組儲層形成于第二次海侵初期。

沿砂體走向的連井相剖面（圖5a）顯示，由LD15-1-4井至LD15-1-A3井，該方向Ⅱ氣組、Ⅲ氣組的臨濱壩或濱外灘砂體厚度分布均比較穩(wěn)定，臨濱壩砂體厚度約為10～15m，濱外灘砂體厚度約為10～25m；較為符合濱岸灘壩砂體的平面展布規(guī)律［4］。

近平行物源方向的連井相剖面（圖5b）顯示，由LD15-1-5井至LD15-1-A5井，由于距離海南隆起區(qū)物源由近到遠，海退階段形成的臨濱壩砂體儲層逐漸增厚，砂壩沉積向盆地中心方向遷移；而濱外灘沉積在海侵階段形成，該時期濱外灘沉積隨岸線向陸地方向遷移，砂體厚度向岸線方向增厚，這與臨濱壩厚度分布規(guī)律截然相反。

圖5 LD15-1氣田連井沉積微相對比剖面

5 沉積微相平面分布及縱向演化

在上述沉積微相連井對比分析基礎上，本文結合了三維地震最小振幅切片⑤孫月成.LD15-1氣田地球物理研究［R］.中海石油（中國）有限公司湛江分公司，2010.，并參考前人關于濱線砂體平面分布規(guī)律的認識［5］，對LD15-1氣田Ⅲ氣組和Ⅱ上氣組的沉積微相平面分布特征進行了研究。

5.1 沉積微相平面分布特征

總體上各氣組灘壩砂體的展布方向為NW—SE向，與海南隆起區(qū)古岸線方向平行，Ⅱ下氣組、Ⅲ氣組為臨濱壩沉積，砂壩厚度向盆地方向增厚，Ⅱ上氣組為濱外灘沉積，儲層厚度向海南隆起區(qū)岸線方向增厚，向盆地方向減薄。

Ⅲ氣組 為臨濱壩沉積（圖6a），砂體展布方向平行于物源區(qū)岸線走向（NW向），呈席狀展布，砂體走向為北偏西62°⑤?？v向上多期砂體疊置，單期砂體厚度約為0.5～2m之間（圖5a）。從物源向盆地方向，臨濱砂壩厚度逐漸增大（圖5b），氣田含氣范圍位于砂壩主體部位。

Ⅱ上氣組 為濱外灘沉積（圖6b），平面上砂體展布方向近平行于物源區(qū)岸線走向，為北偏西45°⑤?？v向上多期灘砂疊置，單期砂體厚度約為0.5～1m之間（圖5a）。沿走向砂體長度超過18km，延伸出工區(qū)范圍之外。向海南隆起區(qū)岸線方向砂體厚度逐漸增大，向盆地方向減薄，砂體沿NW走向的連續(xù)性明顯好于沿NE方向。

圖6 LD15-1氣田Ⅲ、Ⅱ上氣組沉積微相平面分布圖

5.2 沉積微相縱向演化特征

Ⅲ氣組 沉積初期，水體較深，沉積環(huán)境為濱外亞相，主要為濱外泥微相，沉積物基本以泥巖為主（圖2）。隨著海平面的逐漸下降，沉積環(huán)境由濱外亞相演變?yōu)榕R濱亞相臨濱壩微相，沉積物向上變粗，海退末期沉積了以粉砂巖及泥質粉砂巖為主的儲層；海退結束之后，發(fā)生大規(guī)模海侵，隨著水體深度加大，沉積環(huán)境由臨濱亞相演變?yōu)闉I外亞相的內(nèi)淺海直至外淺海，沉積了數(shù)十米的穩(wěn)定泥巖隔層（圖2），至此，本次海退—海侵旋回結束。

Ⅱ下氣組 形成于Ⅲ氣組沉積之后的又一次海退—海侵旋回，與Ⅲ氣組沉積特征不同之處在于，本次海侵速度比較緩慢，海平面長時期處于較低位置，物源供給比Ⅲ氣組沉積末期要充分，在這些因素的綜合作用下，在Ⅱ下氣組頂部沉積了一套以泥質粉砂巖夾粉砂巖為主的低阻儲層，即Ⅱ上氣組（圖2）。

6 不同沉積微相的天然氣開發(fā)特征

綜上所述，LD15-1氣田共有三個主力產(chǎn)層，其中，Ⅱ上氣組儲層沉積微相為濱外灘，Ⅱ下氣組、Ⅲ氣組儲層沉積微相為臨濱壩。根據(jù)LD15-1氣田不同井的單層測試資料，不同沉積微相具有不同的的產(chǎn)能特征，臨濱壩儲層的產(chǎn)能遠高于濱外灘 （表2）。以LD15-1-3井為例，Ⅲ氣組臨濱壩錄井顯示巖性為粉砂巖，測井解釋氣層厚度為10.2m，孔隙度為23.2%，滲透率為39.9×10-3μm2，DST測試無阻流量為240×104m3/d；Ⅱ上氣組濱外灘錄井顯示巖性為泥質粉砂巖，測井解釋氣層厚度為4.8m，孔隙度為22.5%，滲透率為12.1×10-3μm2，無阻流量僅為25×104m3/d。

平面上處于同一沉積微相但不同部位的井，其產(chǎn)能也不相同（表2），這與沉積過程中的分異作用（儲層厚薄、孔滲性能差異）有關。

表2 LD15-1氣田不同微相的儲層測井解釋參數(shù)與產(chǎn)能統(tǒng)計

7 結 論

（1）鶯歌海盆地LD15-1氣田主力產(chǎn)層的沉積微相類型為臨濱壩與濱外灘，其中，Ⅱ上氣組為濱外灘，Ⅱ下氣組和Ⅲ氣組為臨濱壩；平面上產(chǎn)層沿NW向呈席狀展布，縱向上為多期砂體疊置；濱外灘沉積向NE方向（靠近物源——海南隆起區(qū)）砂巖厚度增大，臨濱壩沉積向SW方向（靠近盆地）砂巖厚度增加。

（2）各氣組儲層物性及產(chǎn)能主要受沉積微相控制，臨濱壩儲層物性較好，產(chǎn)能較高，優(yōu)于濱外灘微相。

［1］ 孫樞.中國沉積學的今后發(fā)展:若干思考與建議［J］.地學前緣，2005，12(2):3-10.

［2］ 何幼斌，王文廣.沉積巖與沉積相［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2007.

［3］ 鄧宏文.高分辨率層序地層學原理及應用［M］.北京:地質出版社，2002.

［4］ 同濟大學海洋地質教研室.海洋地質學［M］.北京:地質出版社，1982.

［5］ REYNOLDS A D.近海砂體的大?。跩］.寧吉澤，譯.國外油氣勘探，1999，11(5):523-541.