剛果扇X區(qū)塊中新統(tǒng)重力流水道儲層分布特征*

劉亞雷 馬 嫡 柳永杰 聶志勐 李 斐 任宇澤

(1. 恒泰艾普石油天然氣技術服務股份有限公司 北京 100094； 2. 中國海洋石油國際有限公司 北京 100027)

剛果扇X區(qū)塊中新統(tǒng)重力流水道儲層分布特征*

劉亞雷1馬 嫡1柳永杰2聶志勐2李 斐2任宇澤1

(1. 恒泰艾普石油天然氣技術服務股份有限公司 北京 100094； 2. 中國海洋石油國際有限公司 北京 100027)

重力流水道儲層分布一直是深海扇研究的熱點和難點。以剛果扇中新統(tǒng)深海扇為例，以巖心、測井、三維地震資料為基礎，將地質(zhì)與地球物理技術相結合，識別出了下切溝谷、侵蝕水道、疊置復合水道、遷移水道、孤立水道和朵葉體等6種重力流水道；利用地震反射剖面和振幅屬性切片精細刻畫了不同重力流水道的結構特征和平面特征；通過擬聲波阻抗反演技術，清晰揭示了不同重力流水道富砂儲層分布位置及特征，認為富砂儲層主要發(fā)育于疊置復合水道、遷移水道上部，孤立水道兩側天然堤內(nèi)部以及朵葉體中部。上述重力流水道內(nèi)部儲層分布特征研究認識對于深海扇重力流水道油氣圈閉的成因分析和預測具有重要指導意義。

剛果扇；中新統(tǒng)；重力流水道；儲層分布

近20年來，深水油氣勘探取得了重要進展,在墨西哥灣、西非、巴西及我國南海發(fā)現(xiàn)了一大批油氣田[1-6]。其中，在下剛果盆地發(fā)現(xiàn)了世界上第二大規(guī)模的深水扇——剛果扇，它是以剛果河為源頭，通過東西走向的大型切谷輸送至盆地內(nèi)，自始新統(tǒng)至中新統(tǒng)逐漸向北遷移、向海推進[2-4]。隨著勘探技術的不斷進步，下剛果盆地勘探重點逐漸由陸上轉移到了深水區(qū)，已獲得的高產(chǎn)工業(yè)油氣流主要分布在漸新統(tǒng)及中新統(tǒng)的深水重力流水道濁積砂巖儲層中[2-5]。研究發(fā)現(xiàn)，剛果扇深海重力流水道形成于復雜的侵蝕-過路-充填過程，水道內(nèi)部主要發(fā)育了滑動、滑塌、碎屑流、顆粒流、液化流、濁流等不同類型的重力流沉積物，充填的巖石類型和結構復雜多樣[5-6]。

本文以剛果扇X區(qū)塊中新統(tǒng)深海扇為例，在深水沉積學和層序地層學理論指導下，以巖心、測井、三維地震資料為基礎，將地質(zhì)與地球物理技術相結合，分析和識別重力流水道發(fā)育類型與平面分布樣式。通過重力流流體流變學特征和沉積學特征分析，分別研究不同類型重力流水道內(nèi)砂體分布特征，建立重力流水道砂體分布模式，結合已發(fā)現(xiàn)油氣分布聚集規(guī)律，分析有利油氣圈閉的形成和分布，進而指導深海扇重力流水道儲層預測和油氣勘探。

1 地質(zhì)背景

下剛果盆地是西非沿海盆地群中段盆地之一(圖1)，是發(fā)育于早白堊世南大西洋與非洲大陸分離形成的一系列裂谷漂移充填之上的被動大陸邊緣盆地[7-11]。同西非海岸其它盆地類似，下剛果盆地主要經(jīng)歷了裂谷階段、過渡階段和被動大陸邊緣階段等3個階段。漸新世以來，全球海平面降低，古剛果河復活，沉積物負載沿古剛果河向盆地內(nèi)部搬運和沉積，形成了巨大的剛果扇體系，東西延伸800 km，面積達30萬km2，疊置在下剛果盆地之上。自早漸新世至今，剛果扇持續(xù)向海進積，發(fā)育多期深海扇體，并伴隨多期大型下切充填過程。

圖1 下剛果盆地及X區(qū)塊位置

在下剛果盆地，中生代晚侏羅世—新生代地層發(fā)育，以Aptian階鹽巖為界，可分為鹽下層序、鹽巖層序和鹽上層序等3個充填序列。剛果扇盆地地層屬鹽上層序，地層發(fā)育齊全，古近系、新近系各組地層皆能鉆遇，沉積環(huán)境主要為開闊海，扇端靠陸一側發(fā)育河流—三角洲沉積(圖2)，深海沉積中夾濁積水道砂體，該套濁積砂體是下剛果—剛果扇盆地鹽上層序最重要的儲層和產(chǎn)層。

圖2 剛果扇古近系—新近系地層柱狀圖

X區(qū)塊位于下剛果盆地的較深水區(qū)域(圖1)，現(xiàn)今水深350～1 200 m，平均900 m左右。該區(qū)塊內(nèi)共鉆井13口(含取心井2口)，三維地震資料全覆蓋，油氣發(fā)現(xiàn)主要集中于漸新統(tǒng)和中新統(tǒng)陸架斜坡下部和深海平原上的重力流水道砂體內(nèi)。

2 重力流水道類型與特征

鉆井揭示，剛果扇盆地油氣主要富集于長期基準面旋回及短期基準面旋回上部富砂濁積體，包括水道復合體上部和遠端朵葉體。因此，首先對中新統(tǒng)進行長期基準旋回劃分，共劃分出A、B、C等3個長期旋回，這3期扇體整體呈向海進積的基準面下降旋回特征[12]，各期扇體及其內(nèi)部次級旋回(短期：A1、A2、B1、B2、C1、C2等)都表現(xiàn)為向陸退積的短期基準面旋回上升特征(圖3)。

圖3 剛果扇A-A′剖面中新統(tǒng)地層旋回對比(剖面位置見圖1)

重力流沉積巖包括滑塌體以及碎屑流、顆粒流、液化流和濁流沉積巖[13-15]。重力流水道充填特征明顯，內(nèi)部沉積物包括重力流塊體搬運，滑塌沉積、碎屑流/顆粒流沉積，濁流沉積及深海懸浮泥質(zhì)沉積等，其垂向序列自下而上逐漸變細。重力流沉積發(fā)育的水道類型、內(nèi)部充填特征和疊加樣式取決于水道所處深海扇體位置[13,16-17]。

綜合巖心、測井分析，在研究區(qū)識別出多種重力流沉積巖，包括滑塌體以及碎屑流、顆粒流沉積和濁流沉積等；結合地震相特征，對研究區(qū)主要深水扇沉積單元類型及特征進行了識別，在中新統(tǒng)識別出了下切溝谷、侵蝕水道、疊置復合水道、遷移水道、孤立水道、朵葉體等6種深海扇重力流水道，它們具有不同的地震剖面和平面特征(圖4、5)。

2.1 下切溝谷

下切溝谷發(fā)育于海平面相對較低時期，剖面上呈U形，劇烈下切，切深在500 m以上，最寬可達6 km。切谷內(nèi)部表現(xiàn)為整體雜亂或空白反射背景下的透鏡狀或充填型反射特征(圖5a)。雖然區(qū)內(nèi)沒有井鉆遇下切溝谷，但地震反射特征分析表明其內(nèi)部發(fā)育塊體搬運(滑塌)，頂部多個水道復合體被限制在其內(nèi)部，水道復合體多數(shù)具有下切的特征，說明下切溝谷內(nèi)部沉積物具有較強的流體能量(圖4a1～a3)。

2.2 侵蝕水道

侵蝕水道由重力流早期滑塌體向下侵蝕形成，內(nèi)部充填塊狀搬運和滑塌復合體，巖性在垂向上呈有規(guī)律的變化：底部多為砂泥巖基質(zhì)下混雜的塊狀粗砂、礫石、泥礫，局部發(fā)育塊體搬運沉積；中部以塊狀細砂至粗砂、砂礫巖為主，多含礫級外源碎屑顆粒；頂部少量發(fā)育泥質(zhì)粉砂巖夾薄層砂巖。侵蝕水道發(fā)育正粒序遞變層理、斜層理、平行層理、粗顆粒定向排列等沉積構造，GR測井曲線表現(xiàn)為高至中幅度箱形或齒化箱形(圖6)。

侵蝕水道下切規(guī)模相對下切溝谷明顯較小，一般寬度在2 km以內(nèi)，切深小于120 m，兩側天然堤漫溢體系不發(fā)育，平面上較為順直，彎度較小(圖5b)。地震剖面上，底部存在雜亂或空白的振幅反射，內(nèi)部表現(xiàn)為空白反射背景下的透鏡狀或充填型強振、差連續(xù)、高頻反射特征(圖4b)。

注：a-下切溝谷；b-侵蝕水道；c-疊置復合水道；d-遷移水道；e-孤立水道；f-朵葉體。

圖4 X區(qū)塊內(nèi)不同類型重力流水道地震反射剖面

Fig.4 Seismic reflection sections of different gravity flow channels in Block X

注：a-下切溝谷；b-侵蝕水道；c-疊置復合水道；d-遷移水道；e-孤立水道；f-朵葉體。

圖5 X區(qū)塊內(nèi)不同類型重力流水道振幅屬性切片

Fig.5 RMS attribute slices of different gravity flow channels in Block X

圖6 X區(qū)塊內(nèi)L井C期扇體重力流水道類型巖相特征

2.3 疊置復合水道

疊置復合水道底部為厚度較大的塊狀砂巖，可達幾十米(圖6)，向上變?yōu)闈崃髂噘|(zhì)粉砂巖夾碎屑流成因的薄層砂巖為主，局部發(fā)育礫級外源碎屑顆粒，巖心見明顯的變形相關構造。GR測井曲線表現(xiàn)為中至低幅度箱形或齒形特征(圖6)。疊置復合水道表現(xiàn)為水道主體限定于底部侵蝕水道邊界內(nèi)或兩側天然堤漫溢沉積范圍內(nèi)，中上部發(fā)育遷移水道及天然堤等，整體厚度小于2 110 m；平面彎曲度較小，寬度一般小于2.5 km(圖5c)。地震剖面上呈現(xiàn)透鏡狀，其上覆于侵蝕水道之上，或直接發(fā)育于深海泥巖之上；上部接觸孤立(廢棄)水道。疊置復合水道主體為強振幅、亞平行或雜亂的低頻、差連續(xù)反射特征，強振幅在垂向上相互融合，出現(xiàn)重復的充填和切割，呈明顯的加積特征(圖4c1～c3)。

2.4 遷移水道

遷移水道底部充填部分碎屑流、顆粒流沉積厚層砂巖段，上部充填細粒濁積砂巖，內(nèi)部見多期夾層泥質(zhì)，向上逐漸變細為粉砂巖及泥巖，GR測井曲線表現(xiàn)為中至高幅度的齒化箱形、鐘形特征(圖6)。遷移水道介于侵蝕水道和疊置水道之間，其水道主體在地震剖面表現(xiàn)為明顯的透鏡狀或充填型反射特征，水道多期遷移形成臺階狀底部形態(tài)(圖4d1～d3)；水道內(nèi)部充填濁流沉積，其形態(tài)類似于曲流河點壩沉積，水道平面上彎曲度較大，水道外溢岸沉積較少(圖5d)。遷移水道發(fā)育受控于重力流能量、彎曲度、水道下切規(guī)模及后期天然堤溢岸沉積的加積高度，本身較少孤立出現(xiàn)，多見發(fā)育于疊置復合水道上部，頂部演化為孤立(廢棄)水道。

2.5 孤立水道

孤立水道(又稱廢棄水道)發(fā)育于深海扇遠端或扇體發(fā)育的晚期，隨著沉積物供給的減少和流體能量的減弱，含泥量較高的低密度濁流占據(jù)主導地位；巖性主要為細砂巖、粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖，頂?shù)淄蛔兘佑|，GR測井曲線多為微齒化鐘形(圖6)。孤立水道主要發(fā)育于深海扇水道復合體的頂部或扇體遠端，屬于深海扇復合水道發(fā)育廢棄階段的產(chǎn)物，剖面成U形，厚度約10～25 m；兩側天然堤發(fā)育富砂濁流沉積，水道內(nèi)部充填深海懸浮泥質(zhì)沉積(圖4e1～e3)。地震剖面上呈連續(xù)性較好的中—強振幅透鏡狀反射，內(nèi)部結構均一，底部下切U形或V形；平面彎曲度中等，寬度多小于800 m；水道內(nèi)部振幅較弱，為泥質(zhì)沉積；水道兩側天然堤振幅較強，為富砂沉積(圖5e)。

2.6 朵葉體

朵葉體主要為深海扇體遠端低密度濁流沉積，部分為重力流水道溢岸沉積；巖性多見泥質(zhì)粉砂巖中夾分米級厚度的細砂巖、粉砂巖薄層，整體含砂量中等，發(fā)育大量粒序層理及砂質(zhì)包卷層理；GR測井曲線為中至低等幅度指形或齒形(圖6)。地震剖面上顯示平行—亞平行、中—強連續(xù)透鏡狀反射特征(圖4f)，扇體中部反射振幅較強，含砂量高，厚度約5～10 m；平面呈扇形朵葉狀，寬度可達數(shù)千米(圖5f)。

3 重力流水道儲層分布預測

測井約束下的波阻抗反演是一項重要的儲層預測技術，它綜合了地震、地質(zhì)和測井等各種信息，反演結果更加可靠[18]。例如，擬聲波構建技術是將對巖性變化敏感的其他非聲波測井曲線中的高頻信息(如電阻率、自然電位、自然伽馬等)融合到聲波曲線的低頻信息(即地層背景速度)中，將其轉換成具有聲波量綱的擬聲波曲線，既能反映地層速度和波阻抗的變化，又能反映地層巖性的細微差別[19-20]。對研究區(qū)鉆遇目的層段的L井進行擬聲波曲線重構，利用伽馬曲線的高頻信息和聲波曲線的低頻趨勢進行擬合，構建具有聲波量綱的擬聲波曲線，進而進行波阻抗反演。從該井擬聲波阻抗與原始聲波阻抗的交會圖可以看出，砂巖(藍色)和泥巖(紅色)分界較為清楚，擬聲波阻抗較原始聲波阻抗能夠很好地識別砂、泥巖(圖7)。

圖7 X區(qū)塊內(nèi)L井GR擬聲波阻抗與原始聲波阻抗交會圖

研究區(qū)過L井擬聲波阻抗剖面清晰展示了重力流水道內(nèi)砂泥巖分布特征，同時也刻畫了不同水道類型的剖面結構和特征(圖8)，具體表現(xiàn)為：①疊置復合水道內(nèi)部，其底部充填厚層滑塌體和碎屑流泥質(zhì)沉積，呈低阻抗特征，上部發(fā)育濁流高阻抗富砂沉積(圖8，a區(qū))，內(nèi)部夾薄層泥巖；水道平面遷移較少，砂體主要發(fā)育于水道侵蝕邊界內(nèi)部。②遷移水道(圖8，b區(qū))，其底部充填較少滑塌體及碎屑流泥質(zhì)沉積，上部發(fā)育濁流高阻抗砂巖，砂體分布范圍較寬，并呈階梯狀分布；水道平面遷移范圍大，砂體富集于水道上部邊界所限范圍內(nèi)。③孤立水道厚度較小且多呈孤立出現(xiàn)(圖8，c區(qū))，部分見連續(xù)疊置遷移特征；底部發(fā)育泥質(zhì)沉積，上部發(fā)育呈翼狀的濁流水道沉積，砂體主要富集于水道天然堤內(nèi)，廢棄階段水道內(nèi)部充填泥質(zhì)沉積。④朵葉體發(fā)育于濁流遠端，砂體主要富集在朵葉體中部，且多為砂泥薄互層沉積。

研究區(qū)鉆井揭示，油氣主要富集于長期基準面旋回及短期基準面旋回上部富砂濁積體，包括水道復合體上部和遠端朵葉體。伽馬擬聲波阻抗反演和RMS屬性分析結果顯示，強振幅高阻抗地震反射單元為深海泥質(zhì)沉積所包圍的富砂濁積體是油氣聚集的有利圈閉發(fā)育位置。

圖8 X區(qū)塊內(nèi)過L井GR擬聲波阻抗剖面

4 結論

1) 利用地震反射剖面和振幅屬性切片資料在剛果扇X區(qū)塊中新統(tǒng)識別出了下切溝谷、侵蝕水道、疊置復合水道、遷移水道、孤立水道和朵葉體等6種重力流水道。

2) 利用擬聲波阻抗反演技術在研究區(qū)清晰地識別出了不同重力流水道富砂儲層的分布位置及特征。剛果扇X區(qū)塊富砂優(yōu)質(zhì)儲層主要發(fā)育于疊置復合水道、遷移水道上部，孤立水道兩側天然堤內(nèi)部以及朵葉體中部。

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(編輯：馮 娜)

Reservoir distribution characteristics of Miocene gravity flow channel in Block X of Congo fan

Liu Yalei1Ma Di1Liu Yongjie2Nie Zhimeng2Li Fei2Ren Yuze1

(1.LandOceanEnergyServicesCo.,Ltd.,Beijing100094,China;2.CNOOCInternationalLtd.,Beijing100027,China)

Reservoir distribution of gravity flow channel has been a hotspot and difficulty in the research of deep water deposition. Taking the Miocene Congo fan as an example, such six main reservoir depositions as canyon, erosive channel, complex channel, migrated channel, isolated channel and lobe are identified based on the core, logging and 3D seismic data. The structure characteristics and planar features of different types of gravity flow channels are described with seismic reflection profiling and seismic attribute slice. The reservoir distribution and characteristics of different gravity flow channels are clearly revealed with pseudo-acoustic impedance inversion and results show that the sand-rich reservoirs develop at the upper part of composite and isolated channels, the inner of the levees by two sides of the isolated channel and lobes. The reservoir types and distribution characteristics of gravity flow channel in deep water fan can provide an important guide for trap analysis and prediction.

Congo fan; Miocene; gravity flow channel; reservoir distribution

*中國海洋石油總公司前瞻性區(qū)域研究課題“西非深水鹽下成藏條件分析與勘探區(qū)帶優(yōu)選(編號：1021-2013-EM-PS-0025)”部分研究成果。

劉亞雷，男，工程師，2013年畢業(yè)于中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所礦物學、巖石學、礦床學專業(yè)，獲博士學位，主要從事區(qū)域構造和石油地質(zhì)學等方面的研究工作。地址：北京市海淀區(qū)豐秀中路3號院4號樓(郵編：100094)。E-mail：liuyalei@ldocean.com.cn。

1673-1506(2016)04-0016-08

10.11935/j.issn.1673-1506.2016.04.003

TE121

A

2015-12-14 改回日期：2016-02-29

劉亞雷,馬嫡,柳永杰，等.剛果扇X區(qū)塊中新統(tǒng)重力流水道儲層分布特征[J].中國海上油氣，2016,28(4)：16-23.

Liu Yalei,Ma Di,Liu Yongjie,et al.Reservoir distribution characteristics of Miocene gravity flow channel in Block X of Congo fan[J].China Offshore Oil and Gas,2016,28(4):16-23.