西湖凹陷H構(gòu)造群及周邊花港組沉積環(huán)境及砂體刻畫

何 苗，侯國偉，秦蘭芝，陸 嫣，謝晶晶

(中海石油(中國)有限公司 上海分公司，上海 200335)

0 引 言

西湖凹陷是東海陸架盆地中面積最大的沉積凹陷，海底平緩，油氣資源豐富[1-4]。近年來位于中央反轉(zhuǎn)帶中南部的H氣田及其周邊作為重要的勘探開發(fā)目標區(qū)塊一直備受關注，發(fā)育重要的儲蓋組合，具有油氣潛力[5-10]。一直以來，對于西湖凹陷中南部區(qū)域沉積方面的認識尚有待商榷。早期1997年中國地質(zhì)大學(北京)武法東、陸永潮教授認定為總體是濱岸湖泊三角洲-河流沉積[11]，但近年得出了諸多不同的認識[12-15]，長江大學胡明毅教授認為在凹陷西部邊緣發(fā)育扇三角洲，南部以河流-三角洲為主[16-17]，中國地質(zhì)大學(北京)于興河教授認為是河流-河流三角洲-潮控河口灣-碎屑濱岸沉積[18]，中海油研究總院也提出湖泊、三角洲、河流的沉積觀點[19]。而對于某個沉積單元的高精度砂體構(gòu)型及刻畫的研究一直是科研中的難題，西湖凹陷河流相砂體的垂向疊置和展布規(guī)律方面也有待深入研究。自20世紀80年代ALLEN和MIALL完整地提出了河流相儲層構(gòu)型要素分析法之后[20-21]，國內(nèi)專家也對曲流河河道砂壩砂體進行了詳細的剖析，確立了砂壩內(nèi)部疊置以及展布特征[22-23]；不僅在曲流河砂體方面，在辮狀河方面也進行了砂體的詳細刻畫，并重點針對心灘進行了砂體構(gòu)型研究[24]；此外，其他專家也利用不同的方法對河流相河道砂體拼接以及疊置方式進行了精細描述[25-29]。

為了更好地尋找有利勘探區(qū)帶以及富砂層位，致力于解決以下三類地質(zhì)問題：(1)砂體來源及水動力條件的不確定問題；(2)具體沉積環(huán)境及微相認識的不確定問題；(3)河道砂體組合及展布的不確定問題。隨著西湖凹陷多個氣田的深入勘探和研究，資料不斷更新，在研究區(qū)開展細致的沉積環(huán)境研究以及砂體刻畫工作具有重要指導作用。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

東海陸架盆地位于歐亞板塊東南緣，處于華南板塊之上，是西太平洋構(gòu)造體系的一部分[30-33]。西湖凹陷位于東海盆地東部，為一北東走向的狹長形新生代沉積凹陷，西側(cè)為虎皮礁隆起、海礁隆起，東側(cè)與釣魚島隆褶帶毗鄰，南端與基隆坳陷接壤，北部與福江凹陷相鄰。西湖凹陷和大部分中國東部中、新生代斷陷盆地一樣，具有典型的“東西分帶、南北分塊”構(gòu)造特征和“兩洼夾一隆”的構(gòu)造格局，凹陷發(fā)育經(jīng)歷了斷陷、拗陷和區(qū)域沉降3個演化階段[2,33-34]。

H構(gòu)造群及周邊地理上位于上海市東南方，構(gòu)造上位于西湖凹陷中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶擠壓背斜傾沒端裙邊構(gòu)造群(圖1)，表現(xiàn)為低幅斷背斜-斷塊型構(gòu)造。在中央反轉(zhuǎn)帶中南部區(qū)域大型反轉(zhuǎn)擠壓背景下，研究區(qū)處于大背斜翼部，以背斜、斷背斜、斷鼻為主，是有利成藏部位，圈閉類型好，周邊有多個氣田毗鄰發(fā)現(xiàn)(圖1)。

西湖凹陷漸新統(tǒng)花港組主要由陸相沉積環(huán)境的湖泊、河流、三角洲沉積體系組成?；ǜ劢M巖性由下部粗砂巖、上部灰色泥巖為特征的下粗上細兩個旋回組成。西湖凹陷中南部花下段包括H6-H12 7個砂層組，主要以淺灰色細-中粒巖屑長石砂巖、長石巖屑砂巖為主?；ǜ劢M厚層砂體連續(xù)分布，砂體粒度粗，電測曲線表現(xiàn)為鐘形、箱形，砂地比在23.2%～50.78%之間，具備有利的儲層條件。

2 花港組沉積環(huán)境

2.1 古流向分析

H構(gòu)造群及周邊東部和西部沉積環(huán)境一致，自西北向東南，地震前積反射特征較為明顯，表現(xiàn)為疊瓦狀地震反射特征，反映地勢平緩、水動力條件適中的沉積環(huán)境，但也看到頂部相反方向的疊瓦狀地震反射特征(圖2)，反映物源來自北部。

圖1 研究區(qū)位置圖Fig.1 Location of the study area

圖2 西湖凹陷B-A氣田地震剖面Fig.2 Seismic profile of B-A gas field of Xihu Depression

圖3 A3井FMI測井分析Fig.3 FMI logging analysis of well A3

研究區(qū)古水流方向具有多個方向，造成了砂體來源的多向性特征。成像測井資料表明，H構(gòu)造群厚層砂巖發(fā)育，具有塊狀層理、小型交錯層理特征，為水道頻繁遷移改道形成，發(fā)育沖刷面，是多期河道疊加沖刷形成，儲層展布及古水流方向以西北向、西南向為主，少量正東和正北向水流，結(jié)果表明總體受到西向水流影響相對明顯(圖3)。

2.2 組分及粒度分析

花港組發(fā)育長石巖屑質(zhì)石英砂巖，長石、巖屑質(zhì)含量不多，巖石顆粒結(jié)構(gòu)成熟度中等，分選、磨圓較好(圖4)。巖石組分特征表明研究區(qū)發(fā)育于構(gòu)造條件相對穩(wěn)定的環(huán)境內(nèi)，搬運距離長，經(jīng)受了長期的基準面夷平作用以及風化作用。

圖4 A1井巖石組分及鏡下照片F(xiàn)ig.4 Rock components and microscopic photos of well A1

沉積顆粒平均粒度MZ∈(2φ，3φ)分布不對稱，偏度SK>1，具極正偏，峰度∈(1.11，3)，呈尖銳-很尖銳特征，斜率大，說明沉積物粒度整體偏細，顆粒受改造作用非常明顯，經(jīng)歷了遠物源和長距離的搬運。從粒度分析結(jié)果可以看出，概率密度曲線多以跳躍-懸浮式搬運為主，基本呈“二段式”，顆粒分選好，水動力條件中等，具有河流相特征(圖5)。

圖5 A3井顆粒概率密度曲線Fig.5 Grains probability density curves of well A3

圖6 A1井單井分析Fig.6 Single well analysis of well A1

2.3 古生物分析

從古生物資料中得知，西湖凹陷花港組除了含有豐富的孢粉化石外，少見其他門類化石。孢粉組合為櫟粉—三瓣粉—松粉，反映比較濕潤的北亞熱帶古氣候[34]。個別井中發(fā)現(xiàn)少量淡水輪藻化石，還有一些井中發(fā)現(xiàn)海相溝鞭藻、鈣質(zhì)超微化石和個別有孔蟲化石[34]。對這些海相化石存在較大爭議，據(jù)中國地質(zhì)科學院王乃文等從生態(tài)相容性、生物組合性和埋藏學分析后認為，其屬殘余群落或再沉積化石，因此花港組的生物組合反映的仍為淡水環(huán)境[35]。

2.4 沉積微相分析

本次在前人區(qū)域研究和鄰區(qū)沉積相研究成果的基礎上，以鉆井取心資料為基礎，充分利用錄井、測井、分析化驗、地震反射特征等資料，對H構(gòu)造群及周邊沉積相及微相進行了研究，認為研究區(qū)自北向南發(fā)育具有辮狀河過渡特征的網(wǎng)狀河沉積。沉積物中富含泥巖等泥質(zhì)沉積，可見不明顯的正韻律；砂體呈多物源、多方向、多河道交織狀；砂泥巖互層尤其明顯，認為是河道擺動和網(wǎng)狀疊置的結(jié)果，具有網(wǎng)狀河沉積特征。

H構(gòu)造群及周邊花港組網(wǎng)狀河可劃分為河道充填、河道邊緣、河道間(泛濫平原)3類亞相，垂向上為一系列正韻律的組合(圖6)，并進一步根據(jù)巖性、結(jié)構(gòu)差異將河道充填亞相劃分為網(wǎng)狀水道、交錯壩、縱向砂壩3個微相；河道邊緣發(fā)育天然堤微相，河道間亞相可劃分為河漫灘和河漫沼澤2個微相(圖6)。

網(wǎng)狀水道中可見具沖刷面的底礫巖，通常以細-粗砂巖或厚層粉砂巖為主，泥質(zhì)含量少，可見板狀、槽狀交錯層理(圖7)；GR曲線呈中-高幅值漏斗形-箱形，微齒化，頂?shù)淄蛔兘佑|，齒中線呈外收斂式(圖6和表1)。

交錯壩形成于河流水動力減弱時的低彎度河道中，沉積為對稱的河道沉積單元，沉積厚層交錯層理的細-粗砂巖?？v向砂壩為平行于水流方向形成的砂體，常見于各個河流相中，為具有斜層理、平行層理的薄-中層粗砂巖。縱向砂壩常見水動力較強環(huán)境下形成的平行層理和斜層理(圖7)。GR曲線縱向砂壩和交錯壩均呈高幅值，交錯壩更偏齒化卵形，縱向砂壩更傾向于微齒化的箱形，交錯壩頂?shù)淄蛔兘佑|，齒中線呈外收斂式，縱向砂壩呈漸變接觸，齒中線近平行(圖6和表1)。

a.淺灰色平行層理、斜層理細砂巖，縱向砂壩; b.灰色粉砂巖夾深灰色波狀紋層條帶，天然堤; c.生物鉆孔，生物遺跡，天然堤; d.淺灰色水平層理粉砂巖，天然堤; e.淺灰色交錯層理細砂巖，網(wǎng)狀河道; f.淺灰色波狀紋層、交錯層理細砂巖，網(wǎng)狀河道圖7 A2井巖心照片及取心井描述Fig.7 Core photos and description of well A2

天然堤發(fā)育在河道兩側(cè)，通常為極薄層砂泥巖互層，可見生物擾動、蟲跡，常見泥質(zhì)波紋條帶和小型交錯層理(圖7)。GR曲線呈中-低幅值齒形-指形，齒化，頂?shù)淄蛔兘佑|，齒中線呈內(nèi)收斂式(表1)。河漫灘和河漫沼澤沉積物最細，均以泥巖為主，河漫沼澤以含炭屑泥巖為主，夾一套或多套煤層。GR曲線均為低幅值，河漫灘多呈指形，齒化，上下多突變接觸，齒中線呈內(nèi)收斂式；由于含煤層會導致測井曲線值的突變，河漫沼澤呈現(xiàn)齒形、齒形-指形多種形態(tài)，頂?shù)淄蛔兘佑|，齒中線呈外收斂式(圖6和表1)。

3 河道砂體刻畫

3.1河道砂體解剖依據(jù)

河道砂體刻畫是指對河道砂體的空間組合型式及平面展布規(guī)律進行的精細描述。根據(jù)垂向上河道砂體之間的垂向疊置關系，可將河道砂體劃分為三大類空間組合型式，即：切疊型、對接型和孤立型。切疊型是指河道砂體不僅在側(cè)向上拼合而且在垂向上層層疊置，表現(xiàn)為由多個正韻律相互疊加構(gòu)成的復合韻律。對接型是指河道砂體之間僅有側(cè)向上的拼接而缺乏垂向上的疊置，泥質(zhì)隔夾層普遍存在。孤立型是指河道砂體呈孤立型，河道砂體之間通常距離較遠，砂體之間互不連通。根據(jù)河道砂體相互疊置位置及泥質(zhì)隔夾層分布方式的差異，可將切疊型進一步劃分為完全切疊式、不完全切疊式和交錯式；將對接型進一步劃分為單邊對接式、多邊對接式、似對接式(圖8)。

圖9 河道砂體的地質(zhì)解剖Fig.9 Geological dissection of sandbodies

圖10 河道砂體的地震解剖Fig.10 Seismic dissection of sandbodies

以GR曲線作為劃分依據(jù)，結(jié)合巖性柱、巖性特征，將GR值小于90 API、呈箱形或鐘形的曲線部分識別為河道砂體，并在小層劃分與對比的基礎上進行河道砂體的對比，使H構(gòu)造群及周邊的河道砂體垂向與橫向分布特征得到一定的認識。

3.2 河道砂體解剖成果

H構(gòu)造群及周邊花港組局部層位河道砂體十分發(fā)育，且河道砂體具有發(fā)育不均、砂體連續(xù)性較好、橫向變化較快的特點。從地質(zhì)勘探角度出發(fā)，根據(jù)地層的繼承性、區(qū)域穩(wěn)定性以及在測錄井資料中辨識特征顯著等特點，從地質(zhì)上對H構(gòu)造群花港組河道砂體進行精細解剖，認為花下段厚砂體發(fā)育，砂體多呈單邊對接式(H8a)、不完全切疊式和交錯式(H8c)以及多邊對接式和完全切疊式(H11b)拼接，對應的河道砂體平面形態(tài)也根據(jù)砂體拼接模式的不同分別呈現(xiàn)出帶狀砂體、交織帶狀砂體和網(wǎng)狀砂體的展布特征(圖9)。

在基于地震反演模型的河道砂體解剖案例中同樣可以識別出多套砂體，并對其疊置方式進行刻畫，結(jié)合地質(zhì)上的砂體解剖，認為H構(gòu)造群花港組河道砂體具有多種空間組合型式，包括：花下段單邊對接式(H8b)、完全切疊式和交錯式(H10b，H11a)拼接；花上段多邊對接式(H3a)和單邊對接式和不完全切疊式(H3b)拼接(圖10)。

圖11 H8微相遷移模式Fig.11 Microfacies migration mode of H8

圖12 H8-H11河道砂體展布Fig.12 Sandbody distributions of H8-H11

3.3 河道砂體平面展布

在河道砂體展布研究中，為了突出河道砂體在平面上的分布規(guī)律，本次研究將H構(gòu)造群網(wǎng)狀河沉積以河道砂體為中心劃分為河道砂體、砂壩、砂體側(cè)緣以及河道間4個沉積單元。在西湖凹陷中南部沉積大背景基礎上，首先從井點上對河道砂體形態(tài)及其規(guī)模進行具體識別，然后通過連井剖面，從砂體遷移特征出發(fā)，結(jié)合平面展布特征，并將地震剖面和井間距介入考慮范疇，從“點-線-面”多因素考慮，綜合對河道砂體疊置關系和平面展布進行分析。

本次研究以H構(gòu)造群H8層為例，H8層位于深層，該層位砂體發(fā)育三套，厚度大但分布范圍局限，大多為15～30 m，最大可達50 m。厚度中心位于西南角，河道砂體、河道邊緣發(fā)育，河道分支多，呈條帶狀展布。其中，H8c沉積時期河道砂主要來源于東北，只有一個來源于西北向分支，均朝著正南、東南、西南方向搬運；H8b沉積時期河道砂主要來源于北北西、東北向，大多朝著正南方向搬運；H8a沉積時期河道砂主要來源于東北、西北，朝著東南、西南方向搬運，河道變窄變少，河道砂范圍局限(圖11)。H8砂體多為中-厚層細砂巖，從北到南(軸向)底部砂體變化相對均勻平緩，連通性較好，上部橫向變化相對較快，砂體之間連通性較差，河道砂側(cè)向和垂向拼接，河道邊緣和河道廣泛發(fā)育(圖11)。砂體GR曲線多以高幅值箱形為主；砂體大多呈單邊對接式、多邊對接式和交錯式接觸特征?？傮w氣層發(fā)育。

從VP/VS屬性切片中看出，由深層到超深層，H8—H11,沉積中心一直位于西南角部位(圖12)，河道砂體厚度總體覆蓋范圍逐漸變廣，河道砂體展布也從H8的條帶狀河道砂體和廣泛發(fā)育的河道間沉積逐漸演化為H10和H11層位明顯的近連片狀-交織網(wǎng)狀河道砂體，表現(xiàn)出花下段從H8到H11整體上緩慢湖侵的過程(圖12)。

4 討 論

由于西湖凹陷北部的地質(zhì)條件與南部有較大差異，南部上第三系比北部粗，北部漸-中新統(tǒng)沉積厚度大、巖性偏細、煤層發(fā)育，這可能導致南北烴源巖潛力的差異，因此對西湖凹陷中南部地層沉積環(huán)境以及精細河道砂體對比及砂體組合研究有著重要的意義。H構(gòu)造群及其周邊河道砂體來源具有多向性。西湖凹陷花港組整體具有“軸向水系”特征，不排除局部區(qū)塊可能出現(xiàn)“多向水系”匯流的情況。H構(gòu)造群及周邊區(qū)域主體上具備自東北、西北搬運至正南方向的物源，區(qū)域小層沉積時期仍然是多個方向的河道砂不斷匯聚與分叉的過程。

H11和H8沉積時期砂體最為發(fā)育，為形成厚層儲集體提供了有利的條件。H構(gòu)造群花下段深層-超深層河道砂體厚度大，尤其H11層位砂體十分發(fā)育且分布范圍廣，H8、H10層位也發(fā)育一定厚砂體，具備一定勘探潛力。然而究竟成藏與否，還與砂體孔隙度、滲透率以及斷裂發(fā)育相關，需要進一步的研究。此外，西湖凹陷南部地區(qū)環(huán)境十分穩(wěn)定，花港組地形平緩，在網(wǎng)狀水道入湖區(qū)帶(H構(gòu)造群南部)具有一定勘探潛力。

5 結(jié) 論

以H構(gòu)造群及其周邊地區(qū)為例，通過對前人研究成果、測井、巖心、地震資料的分析，結(jié)合多種研究方法，對研究區(qū)沉積環(huán)境進行了再認識，并進一步劃分微相，進而對其中厚層砂體的空間組合型式和平面走向變遷進行了精細描述，得出了以下結(jié)論。

(1)通過古水流向、水動力等古背景研究發(fā)現(xiàn)H構(gòu)造群發(fā)育于構(gòu)造穩(wěn)定的中等水動力環(huán)境下，受北部軸向物源影響，位于“多向水系匯流”的部位。

(2)在中南部花下段地層及沉積特征研究的基礎上，認為H構(gòu)造群及周邊花港組總體為網(wǎng)狀河沉積，可將網(wǎng)狀河相劃分為3亞相6微相，其中富砂微相為網(wǎng)狀水道、交錯壩及縱向砂壩。

(3)砂體垂向疊置關系以單邊對接式、多邊對接式、不完全切疊式為主；并且以單砂體規(guī)模、形態(tài)、遷移特征、地震等為依據(jù)精細識別出河道砂走向變遷，認為河道砂體形態(tài)以帶狀、交織帶狀和網(wǎng)狀為主，越往深部砂體越厚、規(guī)模越大。

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