潿西南凹陷南部斜坡帶中段流一段湖底扇沉積特征研究及油氣勘探

嚴(yán) 恒,王麗君,方小宇,李 茂,姜 平

(中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

潿西南凹陷南部斜坡帶中段流一段湖底扇沉積特征研究及油氣勘探

嚴(yán) 恒,王麗君,方小宇,李 茂,姜 平

(中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

潿西南凹陷為典型的箕狀斷陷盆地，廣泛發(fā)育與湖底扇有關(guān)的巖性油氣藏，本文以其中一個(gè)最為典型的湖底扇油氣藏為例，從巖心、測井、地震多方面對湖底扇的巖石學(xué)特征、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征進(jìn)行了分析，認(rèn)為流一段湖底扇比較發(fā)育，具有濁流沉積所形成的不同段數(shù)的鮑瑪序列，在沉積結(jié)構(gòu)上具有典型濁流沉積的粒度分布特征和沉積構(gòu)造現(xiàn)象，另外在測井曲線和地震反射特征上也具有明顯的濁流沉積響應(yīng)。在此基礎(chǔ)上分析了湖底扇的成因機(jī)制與分布規(guī)律，認(rèn)為豐富的物源供給、一定的觸發(fā)機(jī)制和較為發(fā)育的斷裂坡折帶的存在是該區(qū)湖底扇形成的重要條件。該區(qū)湖底扇沉積于中深湖環(huán)境中，封堵條件好，同時(shí)鄰近生油洼陷，能夠形成利于油氣聚集的巖性圈閉，是勘探的有利目標(biāo)。

湖底扇 沉積特征 斷裂坡折帶 巖性油氣藏勘探 潿西南凹陷

湖底扇一詞最早來源于眾多學(xué)者對Walker等提出的海底扇的研究，是指湖盆深水環(huán)境中由重力流搬運(yùn)并沉積于浪基面以下的碎屑巖扇體，為典型的重力流沉積[1-2]。湖底扇在潿西南凹陷廣泛分布，最近幾年已經(jīng)成功發(fā)現(xiàn)了4個(gè)與湖底扇砂體有關(guān)的巖性油氣藏，而且發(fā)育的層位都是流一段，說明潿西南凹陷流一段具有良好的巖性油氣藏勘探前景[3-6]。本文以其中的一個(gè)最為典型的湖底扇巖性油氣藏為例，綜合巖心、測井、地震等方面的資料,探討湖底扇沉積特征、形成機(jī)制及發(fā)育規(guī)律,分析湖底扇沉積對油氣勘探的意義，旨在為潿西南凹陷巖性油氣藏勘探提供可供參考的范例[7]。

1 研究區(qū)概況

潿西南凹陷位于北部灣盆地北部拗陷，為北斷南超的箕狀半地塹，呈北東向展布，面積約3 800 km2[4-6,8]。研究區(qū)位于潿西南凹陷的2號斷裂帶的南緣，南部斜坡中段，鄰近生油洼陷B洼沉積中心(圖1)。該區(qū)流一段地層是在流二段主裂陷期后形成，沉積特征以富泥沉積為主，物源主要來自南部斜坡帶潿洲12-2的扇三角洲，流一段地層可以分為三段，分別為流一上,流一中，流一下(對應(yīng)的地震反射頂面分別為T80、T81、T82)。流一段構(gòu)造總體形態(tài)表現(xiàn)為南高北低，西、東向主要為巖性尖滅，圈閉類型為構(gòu)造背景下的巖性圈閉[4,6]。

圖1 研究區(qū)位置

2 湖底扇沉積特征研究

根據(jù)湖底扇的基本概念，可以看出其最重要的識別標(biāo)志為沉積環(huán)境，其次是沉積物的搬運(yùn)方式[7,9]。利用大量的巖心觀察以及分析化驗(yàn)資料,對該區(qū)湖底扇的沉積特征進(jìn)行了深入研究，主要包括巖石學(xué)特征、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征以及測井相和地震相特征，基本弄清了流一段湖底扇平面分布規(guī)律，在此基礎(chǔ)上對湖底扇的形成機(jī)制進(jìn)行了分析[7]。

2.1巖石學(xué)特征

據(jù)鉆井巖心分析，認(rèn)為研究區(qū)流一段主要發(fā)育巖屑砂巖和長石質(zhì)巖屑砂巖(圖2)，其中陸源碎屑以多晶石英為主，平均含量36.90%，單晶石英含量次之30.80%，巖屑含量為6.5%、長石含量較低，為4%。成分成熟度較高，結(jié)構(gòu)成熟度中等。

圖2 流一段巖石學(xué)特征

圖3 流一段湖底扇砂巖典型沉積特征

鉆井巖心可見湖底扇砂巖體典型重力流濁積巖特征，可以見到不同段數(shù)的鮑馬序列，但不同的鉆井由于其位置不同，導(dǎo)致所揭示的濁積巖特征也不同(圖3)。由于晚期濁流對早期沉積的侵蝕作用以及多期濁流的相互疊加,構(gòu)成了多期次不完整的鮑馬序列[7]。在x-3井鉆井取心深度(3 181.56～3 181.91 m)中，巖心上部為泥質(zhì)紋層細(xì)砂巖、細(xì)砂巖，發(fā)育波狀層理，下部為含礫細(xì)砂巖，顆粒次棱角—次圓狀，分選較差，膠結(jié)較致密，呈現(xiàn)正韻律層理，底部含礫粗砂巖與下伏泥巖呈沖刷接觸，在該巖心上可以看到“A-B-C”段的鮑瑪序列(圖3a)。而在其鉆井取心段(3 185.88～3 186.15 m)中，巖心頂部為灰色細(xì)砂巖，發(fā)育波狀層理，下部為含礫砂巖，顆粒次棱角—次圓狀,分選較差，膠結(jié)較致密，呈現(xiàn)正韻律層理。該巖心上可以看到“A-C”段的鮑瑪序列(圖3b)。在另一口取心井x-2井取心段(3 178.66～3 180.56 m)中，巖心上部為灰色細(xì)砂巖，中部為粉砂巖、細(xì)砂巖，發(fā)育平行層理，下部為灰色中粗砂巖，呈正韻律層理，顆粒次棱角—次圓狀,分選較差，膠結(jié)較致密，可以見到“A-B-A”段相疊加的的鮑瑪序列(圖3c)。在其鉆井取心段(3 188.74～3 190.43 m)中，巖心上部為深灰色泥巖，中部為粉砂巖、細(xì)砂巖，發(fā)育平行層理，下部為灰色中粗砂巖，呈正韻律層理，顆粒次棱角—次圓狀,分選較差，膠結(jié)較致密，可以見到“A-B-E”段的鮑瑪序列(圖3d)。

圖4 流一段湖底扇砂巖粒度概率分布曲線

圖5 流一段湖底扇砂巖典型C-M圖

2.2結(jié)構(gòu)特征

巖心粒度分析資料反映了重力流的沉積作用，流一段粒度概率曲線以兩段式為主，包含跳躍總體和懸浮總體，其中懸浮總體含量大，交截點(diǎn)在1.5φ甚至0φ以下(圖4)，為重力流沉積特征的反映。C-M圖中樣品點(diǎn)平行于C=M基線分布，表現(xiàn)為典型的濁積巖特征:隨著水流強(qiáng)度的減弱,C和M值減小,反映了遞變懸浮的特點(diǎn)[7]，說明流一段具有明顯的濁流沉積特征(圖5)。引入薩胡指數(shù)來判別沉積環(huán)境，根據(jù)x-1井20塊和x-2井40塊粒度資料進(jìn)行計(jì)算，樣品的薩胡指數(shù)(Y)值的范圍為：2.389 2～9.097 7，平均值為6.068，由此判斷潿洲x油田流一段屬于濁流沉積環(huán)境。

2.3沉積構(gòu)造特征

從巖心沉積構(gòu)造上看，由x-2井取得的巖心中，可觀察到在砂層底部具沖刷面、底部遞變粒序?qū)永怼⒒梢虻淖冃螛?gòu)造、小型同生斷層構(gòu)造、漂浮礫石、以及泥巖撕裂屑和植物炭屑等特征(圖6)，這些沉積構(gòu)造特征都很好的反映了湖底扇濁流沉積特征。

圖6 研究區(qū)流一段湖底扇砂巖典型沉積構(gòu)造特征

2.4湖底扇測井相及地震相特征

從砂體對比剖面中可以看出，湖底扇砂體上下均為中深湖相泥巖，具有很好的封蓋條件，砂巖、砂礫巖中薄層的泥巖夾層較多,自然伽馬曲線呈箱形、鐘形、指形等特征[7],不同的曲線形態(tài)反映了不同的沉積微相，同時(shí)從曲線特征中也能看出湖底扇砂巖體泥質(zhì)含量高、孔滲性較差[9],每期湖底扇砂體具有向上變細(xì)的層序特征，而且湖底扇砂體主要發(fā)育在流一上和流一下，流一中主要發(fā)育中深湖相泥巖，砂巖為薄層狀，伽馬曲線呈鋸齒狀特征(圖7)。

從地震響應(yīng)特征上看，地震反射特征為丘形地震相，內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)呈丘形雜亂充填，左右兩側(cè)地層與丘狀體界面呈上超接觸[10]，丘狀體上部的地層形成披蓋(圖8)。

圖7 研究區(qū)流一段湖底扇砂巖連井沉積相剖面及測井曲線特征

圖8 研究區(qū)流一段湖底扇砂巖典型地震相剖面

2.5湖底扇平面分布規(guī)律

參考Walker提出海底扇相模式，將研究區(qū)流一段湖底扇根據(jù)沉積特征劃分為：內(nèi)扇、中扇、外扇三個(gè)亞相，其中中扇亞相最為發(fā)育，外扇次之，內(nèi)扇最差[11-12]。

從上面分析可知，流一下發(fā)育湖底扇沉積，物源從東南(偏南)方向搬運(yùn)至研究區(qū)，砂體在x-1、x-2井區(qū)最發(fā)育，以厚層塊狀砂巖、含礫砂巖為主。砂巖厚度大，橫向從x-1井向x-2井展布，分布穩(wěn)定。由于離物源較遠(yuǎn)，埋藏較深，x-3井湖底扇砂體不發(fā)育(圖9)。另外，從最大振幅屬性平面圖上也可以得到湖底扇在平面上的大致分布范圍，湖底扇主要表現(xiàn)為高值黃色—紅色區(qū)域，具有明顯的發(fā)育邊界[2]，低值藍(lán)色區(qū)域?yàn)楹嗄鄮r沉積(圖10)。x-1、x-2、x-3井位于湖底扇發(fā)育的紅色區(qū)域，與鉆探結(jié)果相一致。流一上也發(fā)育湖底扇沉積，物源方向向東偏移，x-3井區(qū)砂體與x-1、x-2井區(qū)砂體為不同期次湖底扇沉積的結(jié)果(圖11)。x-3井區(qū)砂體厚度大，達(dá)到72 m，推測為多次湖底扇沉積疊加的結(jié)果。

圖9 研究區(qū)流一下沉積相平面

圖10 研究區(qū)流一下最大振幅屬性平面

圖11 研究區(qū)流一上沉積相平面

2.6湖底扇成因機(jī)制

湖底扇的形成需要一定的觸發(fā)機(jī)制、充足的物源供給條件及良好的保存條件[2,12-15]。在流一段沉積時(shí)期，潿西南凹陷經(jīng)歷了流二段主裂陷期強(qiáng)烈的拉張作用后開始減弱，此時(shí)沉積物供給速率大于可容納空間的增加速率，以東南潿洲12-2構(gòu)造為物源提供的沉積物向盆地中心發(fā)生進(jìn)積作用，發(fā)育湖底扇沉積體系，開始形成具有下切水道特征的內(nèi)扇．隨著湖平面進(jìn)一步下降，陸源碎屑物持續(xù)向湖盆中心進(jìn)積[2]，東南部潿洲12-2物源體系繼續(xù)為湖底扇運(yùn)送大量的碎屑物，在一定觸發(fā)機(jī)制的作用下，形成的扇三角洲前緣砂體沉積物在坡折帶處發(fā)生滑塌，并在坡折帶的下部沉積下來形成湖底扇(圖12)。

圖12 流一段湖底扇沉積模式

該區(qū)流一段湖底扇形成時(shí)所需的觸發(fā)機(jī)制主要為構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。其證據(jù)為:①在南北向的地震剖面上可見很多向北傾斜的斷層，這些斷層都切穿流一段地層(圖13);②通過巖心觀察,在流一段的砂泥巖地層中發(fā)現(xiàn)了明顯錯(cuò)斷現(xiàn)象,這些砂泥巖錯(cuò)斷現(xiàn)象與伸展性斷層的形成密切相關(guān)。另外，本區(qū)可見一系列近東西向斷層所形成的階梯狀斷裂坡折帶，坡折帶中斷層的反復(fù)活動(dòng)造成斜坡的不穩(wěn)定,沉積物重力流常在鄰近的活動(dòng)斷層處堆積，斷裂坡折帶離岸的遠(yuǎn)近決定了補(bǔ)給水道的延伸距離和湖底扇的分布位置，本區(qū)的坡折帶離岸較近,平面距離小于1 km[16]。因此,補(bǔ)給水道的延伸距離相對較短,導(dǎo)致湖底扇內(nèi)扇亞相不是很發(fā)育，形成離岸較近的湖底扇砂巖體。

由于研究區(qū)處于深水區(qū)，沉積物以泥巖為主，湖底扇砂體沉積后被包裹在流一段湖相泥巖中，具有很好的側(cè)向封堵條件，后期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對該區(qū)影響較小，所形成的湖底扇砂體能很好的保存下來。

圖13 流一段斷裂坡折帶地震剖面

3 油氣勘探

研究區(qū)流一段湖底扇分布面積約為45 km2,湖底扇砂巖體形成于中深湖的沉積環(huán)境，周圍被湖相泥巖所包裹，生儲蓋等條件配置良好,油氣也易于運(yùn)移至這些巖性圈閉之中聚集成藏[7]：①下部流二段廣泛發(fā)育厚層優(yōu)質(zhì)烴源巖，溝源斷裂的存在為油氣向圈閉運(yùn)移提供了可靠的通道；②湖底扇的儲層砂巖被湖相泥巖所包圍,砂泥巖空間配置關(guān)系良好,具良好的圈閉條件；③湖底扇中扇亞相中發(fā)育的辮狀溝道砂巖沉積,單層厚度較大,以砂質(zhì)濁流為主要搬運(yùn)方式,泥質(zhì)雜基含量相對較低,分選較好,所以其儲集空間較發(fā)育,儲集性能較好,是最有利的儲集相帶[16]，同時(shí)其儲層物性也是湖底扇中最好的，巖心實(shí)測結(jié)果表明，x-1井中扇辮狀溝道微相孔隙度呈單峰分布，孔隙度分布在2.16%～17.72%，平均值14.5%；滲透率分布在(0.01～32.94)×10-3μm2，平均值15×10-3μm2。

通過鉆探實(shí)踐，已經(jīng)在該區(qū)流一段湖底扇中發(fā)現(xiàn)了油氣藏，其中x-2井對流一上儲層進(jìn)行了DST測試，5.56 mm油嘴獲得日產(chǎn)66 m3的原油，在流一下也進(jìn)行了DST測試，9.53 mm油嘴獲得了日產(chǎn)70 m3的原油，展現(xiàn)了潿西南凹陷流一段巖性油氣藏良好的勘探前景。

4 結(jié)論

(1)研究區(qū)流一段湖底扇物源主要來自東南部潿洲12-2構(gòu)造的扇三角洲，湖底扇砂體在流一上和流一下廣泛發(fā)育，流一中主要為泥巖沉積，湖底扇砂體呈扇形朵葉狀分布，可分為內(nèi)扇、中扇、外扇三個(gè)亞相，其中中扇亞相物性最好，砂體頂?shù)锥急缓嗄鄮r所包裹，具備很好的聚油條件，勘探潛力較大，是有利的勘探目標(biāo)。

(2)流一段湖底扇的成因主要是重力流沉積，形成過程受近東西向分布的斷裂坡折帶控制，形成觸發(fā)機(jī)制主要是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成后保存在中深湖相泥巖中，水體較深，后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對它影響較小，具有很好的保存條件。

(3)通過對該區(qū)湖底扇的剖析，分析了湖底扇的沉積特征，確定了湖底扇識別的各種標(biāo)志，弄清了湖底扇的成因機(jī)制及分布規(guī)律，為潿西南凹陷流一段巖性油氣藏勘探積累了經(jīng)驗(yàn)。

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(編輯 曹征遠(yuǎn))

Sedimentary characteristics of sublacustrine fan in the first member of LiushagangFormation in middle section of southern slope in Weixinan Depression

Yan Heng,Wang Lijun,Fang Xiaoyu,Li Mao,Jiang Ping

(ZhanjiangBranchofCNOOC(China),Zhanjiang524057,China)

Weixinan Depression is a typical halfgraben basin，which is widely developed lithologic reservoirs related to sublacustrine fan.Taking a typical sublacustrine fan reservoir as an example，the petrological characteristics and structural characteristics of the sublacustrine fan were analyzed from the aspects of core，logging，seism，etc.The results indicated that the sublacustrine fan of the first member of Liushagang Formation was relatively developed，having Bouma sequences of different segment numbers formed from turbidity sediment and the granularity distribution characteristics and structure of typical turbidity sediment.Besides，the logging curves and seismic reflection characteristics have obvious turbidity deposit response.On this basis，it was analyzed the formation mechanism and distribution law of the sublacustrine fan.The analysis results indicated that main conditions of the sublacustrine fan formation include rich source supply，some certain triggering mechanisms，and the existence of relative developed faulted slope-break zone.Meanwhile，the fan with good sealing condition was deposited in mid-depth lake environment，and close to source sag.The fan is beneficial to forming the lithologic trap of hydrocarbon accumulation，which is a favorable exploration target.

sublacustrine fan；sedimentary characteristics；faulted slope-break zone；exploration of lithologic reservoir；Weixinan Depression

10.16181/j.cnki.fzyqc.2015.04.002

TE121.3

A

2014-12-27；改回日期2015-03-18。

嚴(yán)恒(1983—)，工程師，主要從事目標(biāo)評價(jià)與儲層地質(zhì)建模工作。電話：0759-3912702，E-mail：yanheng@cnooc.com.cn。

國家重大專項(xiàng)《近海大中型油氣田形成條件及勘探技術(shù)》(2008zx05023-02-003)。