渤海油田富砂性湖底扇沉積模式及有利勘探目標(biāo)

王改衛(wèi)，黃曉波，代黎明，王啟明，涂丹鳳

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津塘沽 300459)

渤海油田富砂性湖底扇沉積模式及有利勘探目標(biāo)

王改衛(wèi)，黃曉波，代黎明，王啟明，涂丹鳳

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津塘沽 300459)

通過對(duì)渤海油田湖底扇發(fā)育特征系統(tǒng)分析，認(rèn)為渤海油田發(fā)育的湖底扇從成因機(jī)制上可分為兩種沉積模式，一種與早期繼承性發(fā)育坡折帶相關(guān)，另一種與同沉積坡折帶相關(guān)；并對(duì)兩種模式的湖底扇規(guī)模與富砂特征進(jìn)行了對(duì)比。以BZ21區(qū)為例,在對(duì)古地貌背景和三角洲推進(jìn)形成同沉積坡折帶特征分析的基礎(chǔ)上，通過精細(xì)地震追蹤、復(fù)合微相刻畫等手段，建立了BZ21區(qū)大型湖底扇群沉積模式，精細(xì)刻畫了各個(gè)湖底扇富砂區(qū)和富砂邊界，并指明BZ21區(qū)、BZ19區(qū)是隱蔽油氣藏勘探的有利目標(biāo)。

渤海油田；古近系；湖底扇；沉積模式；勘探潛力

隨著渤海油田勘探程度的不斷提高，湖底扇型巖性目標(biāo)在渤海油田日益受到重視。近幾年在遼中凹陷、渤中凹陷、萊州灣凹陷古近系的東營(yíng)組、沙河街組發(fā)現(xiàn)一批湖底扇型巖性勘探目標(biāo)(群)，其中遼中凹陷和萊州灣凹陷已有鉆井鉆遇[1-5]。受制于海域油田鉆井少，鉆測(cè)井、巖心資料有限，現(xiàn)有研究成果多集中在地震響應(yīng)和成藏條件方面，對(duì)湖底扇的成因機(jī)制、沉積模式、富砂機(jī)理等方面研究成果相對(duì)較少。高分辨率三維資料在渤海海域的全面采集，為開展湖底扇的精細(xì)研究提供了有力支持。筆者通過對(duì)渤海已發(fā)現(xiàn)的湖底扇沉積體系發(fā)育的古地貌背景、坡折樣式、沉積特征的分析和對(duì)比，總結(jié)渤海油田湖底扇沉積模式及富砂特征；并以BZ21構(gòu)造為例，對(duì)該區(qū)湖底扇沉積特征及勘探潛力進(jìn)行分析。

1 典型湖底扇沉積模式

渤海油田古近系沙河街組和東營(yíng)組湖底扇較為發(fā)育，其中遼中凹陷和萊州灣凹陷研究程度較高，目前已在遼中凹陷的JZ20區(qū)和JZ31區(qū)獲得湖底扇型巖性油氣藏發(fā)現(xiàn)。通過對(duì)渤海油田已發(fā)現(xiàn)的湖底扇古地貌背景、物源區(qū)特征、坡折帶樣式等因素的綜合分析，認(rèn)為渤海油田湖底扇主要有兩種沉積模式：一種是在早期繼承性發(fā)育的坡折帶下方深水區(qū)沉積的湖底扇，另一種是在大型三角洲建造形成的同沉積坡折帶前端沉積的湖底扇。

1.1 與繼承性坡折帶相關(guān)的湖底扇沉積模式

這種湖底扇一般發(fā)育在凸起邊緣斷階帶上，物源來自臨近凸起，為一次搬運(yùn)近源沉積。沉積機(jī)理為鄰近湖盆的凸起剝蝕產(chǎn)生的陸源碎屑在洪泛事件形成的重力流直接越過早期繼承性發(fā)育的坡折帶，在湖盆深水區(qū)沉積形成快速堆積的粗碎屑巖沉積體(圖1)。其宏觀形態(tài)為扇形，可分為內(nèi)扇、中扇和外扇三個(gè)亞相。在地震剖面上垂直物源方向?yàn)榍馉?，沿物源方向?yàn)樾罨蛑銧睿瑑?nèi)部為斷續(xù)雜亂反射。其主要儲(chǔ)集砂體分布在內(nèi)扇和中扇，砂體富集形態(tài)呈水道式的放射狀條帶，巖性以中粒砂巖以上的粗碎屑沉積物為主，砂體厚度變化大。受湖盆古地貌、溝谷和沉積坡折匹配關(guān)系影響,在深湖區(qū)溝谷或斷凹處堆積成長(zhǎng)條形濁積砂體。從此類湖底扇發(fā)育的盆地背景看，這類湖底扇一般發(fā)育在長(zhǎng)條狀的斷陷湖盆短軸方向。在遼中凹陷JZ27區(qū)、JZ31區(qū)東營(yíng) 組，萊州灣凹陷KL10油田沙三上段都發(fā)育此類湖底扇沉積。渤海油田的遼中凹陷、遼西凹陷、廟西南洼、萊州灣東北洼都具備這樣的盆地背景，未來有望發(fā)現(xiàn)一批此類湖底扇型巖性圈閉。

圖1 相關(guān)湖底扇沉積模式

1.2 與同沉積坡折帶相關(guān)的湖底扇發(fā)育模式

此類湖底扇物源一般為長(zhǎng)期穩(wěn)定供給的遠(yuǎn)源大型區(qū)域物源，得益于長(zhǎng)期持續(xù)的穩(wěn)定物源供給，繼承性發(fā)育的大型三角洲沉積體系不斷向湖盆推進(jìn)，形成同沉積坡折建造，在同沉積坡折帶上方早期持續(xù)堆積的疏松的粗碎屑三角洲前緣沉積體在基準(zhǔn)面上升期被改造，發(fā)生重力垮塌，在同沉積坡折帶前方湖盆中心深水區(qū)形成湖底扇沉積(圖2)。此類湖底扇與前文提到的湖底扇在物源和沉積位置上都有明顯不同，湖底扇物源來源于早期沉積的三角洲前緣沉積，為先期沉積物經(jīng)改造搬運(yùn)再沉積的結(jié)果。

從沉積位置看，此類湖底扇一般位于湖盆中心、遠(yuǎn)離物源區(qū)的位置，宏觀地震反射外形呈透鏡狀或丘狀，內(nèi)部呈蠕蟲狀反射，外部常被代表半深湖-深湖相泥巖反射的強(qiáng)振幅高連續(xù)地震反射同相軸形成的包絡(luò)面限定。主要巖性特征是砂質(zhì)和泥質(zhì)沉積為獨(dú)立的塊體，具滑動(dòng)變形構(gòu)造，湖底扇相砂巖頂?shù)妆簧詈?半深湖相泥巖覆蓋。這類湖底扇沒有供給水道，單層砂體厚度較薄，厚度一般在0.5～5 m，單個(gè)湖底扇體的規(guī)模小。從遼中凹陷和萊州灣凹陷已發(fā)現(xiàn)的此類湖底扇沉積規(guī)?？?，此類湖底扇常呈現(xiàn)多個(gè)湖底扇單體或者多期湖底扇透鏡體在縱向和橫向上疊合連片，形成數(shù)十平方千米范圍的湖底扇群，各個(gè)單體內(nèi)砂體也常疊合連通形成規(guī)模較大的巖性圈閉。由于這類湖底扇一般位于湖盆中心，周圍被深湖-半深相泥巖包圍，常形成自生自儲(chǔ)型隱蔽油氣藏。在遼中凹陷JZ16、JZ17、JZ20、JZ22區(qū)東營(yíng)組以及萊州灣凹陷沙三上段、沙三中段發(fā)育此類湖底扇沉積[1]。從已發(fā)現(xiàn)的此類湖底扇的盆地背景和物源體系看，湖底扇往往發(fā)育在斷陷湖盆長(zhǎng)軸方向，具備持續(xù)性供給的大型物源一側(cè)。渤海油田的萊州灣凹陷西南斜坡帶，黃河口凹陷西南斜坡帶，以及環(huán)渤中凹陷都具備這樣的條件。

圖2 與大型三角洲建造形成的同沉積坡帶相關(guān)的湖底扇發(fā)育模式

2 BZ21區(qū)湖底扇發(fā)育模式

2.1 地質(zhì)背景

渤中凹陷是渤海油田獨(dú)有的最大富烴凹陷，面積約10 000 km2。BZ21區(qū)位于其西南部，具凹中隆的構(gòu)造背景，其東北部為渤中凹陷主洼，成藏條件優(yōu)越。已鉆井在BZ21區(qū)東二下段獲近50 m油氣層的重大勘探發(fā)現(xiàn)，構(gòu)造解釋表明氣層發(fā)育段為巖性氣藏，錄井揭示東二下段氣層發(fā)育段巖性特征由厚層灰色、深灰色泥巖夾薄層砂巖、細(xì)砂巖構(gòu)成，具深水沉積特征。初步分析認(rèn)為，東二下段氣層段為湖底扇沉積，具多期縱向疊加特征。

2.2 發(fā)育模式

前人研究表明，渤中凹陷西南環(huán)在東營(yíng)組沉積時(shí)期發(fā)育大型(辮狀河)三角洲沉積體系，三角洲規(guī)模與海相盆地三角洲相當(dāng)，物源體系來自古黃河水系，說明研究區(qū)物源供給充足。BZ21區(qū)靠近物源方向的渤中19-4區(qū)發(fā)育多期疊加的大型辮狀河三角洲，辮狀河三角洲沉積體系的地震反射特征為多個(gè)前積結(jié)構(gòu)的疊加特征[6]。BZ19-4區(qū)持續(xù)發(fā)育的辮狀河三角洲不斷向湖盆推進(jìn)形成同沉積坡折帶[7]，BZ21區(qū)處于該同沉積坡折帶前端的半深湖區(qū)。從沉積背景看，BZ21區(qū)具備湖底扇發(fā)育的有利條件。井震標(biāo)定表明，BZ21區(qū)東二下段油氣層發(fā)育段地震反射特征為丘狀外形，內(nèi)部呈蠕蟲狀反射，外部被強(qiáng)振幅高連續(xù)地震反射同相軸形成的包絡(luò)面所限制，為湖底扇的典型地震反映(圖3)，與本區(qū)典型辮狀河三角洲前積型地震反射特征區(qū)別明顯。鉆井揭示東二下段氣層發(fā)育段巖性由厚層灰色、深灰色泥巖夾不等厚中-粗長(zhǎng)石巖屑砂巖、細(xì)砂巖及泥質(zhì)砂巖構(gòu)成，伽馬和雙側(cè)向曲線上表現(xiàn)為中幅齒化箱形，自然電位曲線主要為鐘形；砂巖發(fā)育段上覆和下伏地層均為代表深湖環(huán)境的灰色-深灰色厚層泥巖，具重力流沉積特征，應(yīng)為湖底扇沉積。通過對(duì)BZ21區(qū)古地貌背景和三角洲發(fā)育關(guān)系的耦合分析，認(rèn)為BZ21區(qū)湖底扇成因?yàn)榕c大型三角洲建造形成的同沉積坡折帶相關(guān)的沉積模式。

圖3 BZ21區(qū)湖底扇地震反射特征

3 與同沉積坡折帶相關(guān)的湖底扇富砂特征

3.1 與大型三角洲建造形成的同沉積坡折帶相關(guān)的湖底扇富砂特征

渤海油田已鉆探的與大型三角洲建造形成的同沉積坡折帶相關(guān)的湖底扇一般具有透鏡狀或者丘狀外形，內(nèi)部呈蠕蟲狀反射。根據(jù)其內(nèi)部反射特征的不同可進(jìn)行細(xì)分，具有五段式內(nèi)部地震發(fā)射結(jié)構(gòu)，即從丘中心向邊緣依次可分為穹頂段、雜亂反射段、較連續(xù)反射段、楔形反射段和連續(xù)反射段五個(gè)部分，常以穹頂段為中心對(duì)稱分布(圖4)，各段對(duì)應(yīng)湖底扇內(nèi)不同的微相和不同的巖性組合。穹頂段對(duì)應(yīng)內(nèi)扇微相，是丘狀反射體內(nèi)厚度最大的部分，地震相特征為強(qiáng)弱振幅相間中高頻較平行反射，是湖底扇內(nèi)部砂體最富集的區(qū)域，巖性組合為厚層含礫砂巖、中粗砂巖夾薄層暗色泥巖；雜亂反射段對(duì)應(yīng)中扇主體微相，厚度僅次于穹頂段，地震反射特征為強(qiáng)振幅高頻斷續(xù)反射、巖性組合為中厚層粗砂巖與暗色泥巖互層；較連續(xù)反射段對(duì)應(yīng)中扇邊緣微相，厚度較薄，具中強(qiáng)振幅高頻較連續(xù)反射特征，巖性組合為中-薄層的細(xì)砂巖與暗色泥巖互層；楔形反射段對(duì)應(yīng)中扇遠(yuǎn)端微相，是丘狀體內(nèi)厚度最薄的部分，地震反射特征為中弱振幅高頻斷續(xù)楔形反射，巖性組合為薄層細(xì)砂巖、粉細(xì)砂巖與厚層暗色泥巖互層；連續(xù)反射段對(duì)應(yīng)外扇微相，地震相特征為強(qiáng)振幅中低頻高連續(xù)平行反射，是湖底扇丘狀體與湖相泥巖的過渡部位，巖性特征為厚層泥巖夾少許薄層粉砂巖沉積。

3.2 BZ21區(qū)湖底扇富砂區(qū)精細(xì)刻畫及邊界確定

以BZ21區(qū)已鉆井標(biāo)定為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)BZ21區(qū)地震異常體精細(xì)追蹤，并與渤海典型湖底扇地震反射特征類比，證實(shí)BZ21區(qū)湖底扇具備渤海典型丘狀大型湖底扇的穹頂段、雜亂反射段、較連續(xù)反射段、楔形反射段和連續(xù)反射段的地震反射特征(圖2)。以BZ21區(qū)湖底扇地震特征為基礎(chǔ)，在研究區(qū)搜索類似地震異常體，最終在研究區(qū)共搜索到三個(gè)類似的地震異常體。運(yùn)用宏觀地震相組合和多屬性分析手段，圈定落實(shí)了BZ21區(qū)東二下段各個(gè)湖底扇的宏觀分布。渤海已鉆探湖底扇鉆井揭示，代表外扇微相沉積的連續(xù)反射段，巖性特征為厚層泥巖夾少許薄層粉砂巖沉積，基本上可以作為湖底扇富砂區(qū)的邊界帶。根據(jù)這種特征，利用沉積厚度分析、復(fù)合地震微相劃分等手段[6-10]，以BZ21區(qū)各個(gè)湖底扇(群)代表內(nèi)扇至中扇遠(yuǎn)端微相的穹頂段、雜亂反射段、較連續(xù)反射段、楔形10區(qū)域作為湖底扇的富砂區(qū)，以代表外扇微相沉積的連續(xù)反射段作為湖底扇富砂區(qū)和湖相泥巖的過渡帶，最終精細(xì)刻畫了渤中21-2構(gòu)造及圍區(qū)各個(gè)湖底扇富砂區(qū)的宏觀分布，也較為可靠地圈定了湖底扇巖性圈閉的邊界帶。

圖4 渤海典型湖底扇沉積地震反射特征及相帶分布

4 湖底扇有利勘探目標(biāo)

BZ21區(qū)湖底扇呈多期疊置、群狀發(fā)育的特征，扇富砂區(qū)面積約23 km2，BZ21-A井鉆遇該湖底扇中扇主體和中扇前緣微相部位砂層，獲近50 m油氣層，其內(nèi)扇微相砂體更厚，潛力更大。BZ21-S湖底扇富砂區(qū)面積達(dá)37 km2，扇體高點(diǎn)與砂體最富集區(qū)匹配良好，成藏條件與BZ21湖底扇類似，是未來在本區(qū)開展巖性勘探的有利靶區(qū)。BZ21-W湖底扇富砂區(qū)面積約6 km2，由于它距BZ21較近，可以通過打斜井方式與BZ21湖底扇進(jìn)行整體評(píng)價(jià)。BZ19區(qū)也發(fā)育大型湖底扇沉積，BZ19-2-A井已鉆遇該扇體的邊部，有一定的油氣發(fā)現(xiàn)，該湖底扇也是未來隱蔽油氣藏勘探的有利目標(biāo)。

5 結(jié)論

(1)渤海探區(qū)古近系湖底扇廣泛發(fā)育，從沉積模式上可分為與早期繼承性發(fā)育的坡折帶相關(guān)的湖底扇，以及與大型三角洲建造形成的同沉積坡折相關(guān)的湖底扇。

(2)遼中凹陷、遼西凹陷、廟西南洼、萊州灣東北凹陷都具備發(fā)育與早期繼承性發(fā)育的坡折帶相關(guān)湖底扇的盆地背景；萊州灣凹陷西南斜坡折帶、黃河口凹陷西南環(huán)、以及環(huán)渤中凹陷具備發(fā)育與大型三角洲建造形成的同沉積坡折相關(guān)的湖底扇沉積背景。

(3)通過對(duì)渤海已鉆探的與大型三角洲建造形成的同沉積坡折帶相關(guān)的湖底扇內(nèi)部精細(xì)劃分和對(duì)比，精細(xì)刻畫了BZ21區(qū)各湖底扇富砂區(qū)范圍及巖性圈閉邊界，其中，BZ21、BZ19區(qū)是隱蔽油氣藏勘探的有利目標(biāo)。

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編輯：張 凡

1673-8217(2017)03-0001-04

2016-10-17

王改衛(wèi)，工程師，1981年生，2009年畢業(yè)于同濟(jì)大學(xué)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，現(xiàn)主要從事沉積儲(chǔ)層、油氣地質(zhì)綜合研究工作。

國家十三五重大專項(xiàng)“渤海海域勘探新領(lǐng)域及關(guān)鍵技術(shù)研究”(2016ZX05024-003)資助。

TE1.111.3

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