西非P油田深水重力流水道巖相特征及組合規(guī)律

王 龍，陳培元，唐莎莎，王興龍，郭麗娜

（中海油研究總院，北京 100028）

深水重力流是沉積盆地重要的沉積物搬運機制之一，往往能在海底形成規(guī)模巨大的碎屑巖沉積和大油氣田。深水重力流類型是深水重力流沉積研究的理論基礎(chǔ)，前人圍繞深水重力流的沉積物濃度、沉積物支撐機制、流態(tài)、流變學(xué)特征以及綜合多種特征的深水重力流分類方案進行了大量的研究，對深水重力流沉積取得了豐富的成果和認識[1，2]。

西非P油田A油組主要發(fā)育深水重力流水道沉積，前人對該深水重力流水道的沉積背景、形成機制、發(fā)育規(guī)模進行過一些研究，對沉積相取得了一些籠統(tǒng)的認識，但在重力流水道的內(nèi)部特征缺乏精細研究。本文基于大量的巖心觀察、巖心掃描與測井資料，對深水重力流水道的巖相類型與巖相組合特征進行了深入的分析解剖，建立了深水重力流水道沉積相序模式，了解深水重力流水道內(nèi)部沉積特征，可為油田儲層特征研究提供一定的支持[3-6]。

1 地質(zhì)概況

P油田位于西非尼日利亞深水區(qū)的OML130區(qū)塊，油田范圍內(nèi)水深1 300 m～1 400 m。OML130區(qū)塊位于形成于白堊紀(jì)～第三紀(jì)時期的西非盆地。盆地的基底為早白堊系裂陷沉積，盆地邊緣發(fā)育巨厚的中白堊系～第三系沉積。從北到南，西非盆地發(fā)育三個區(qū)域構(gòu)造帶（見圖1），其北側(cè)為拉張構(gòu)造帶，以鏟狀斷層和滾動背斜為主要特征；南側(cè)為擠壓構(gòu)造帶，疊瓦狀逆沖斷層較為發(fā)育。P油田位于區(qū)域構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶上，從下到上主要由三套進積型的巖性地層單元組成，主要含油氣儲層為中～晚中新世的A油組，為深水重力流水道沉積，物源來自于油田北部的原尼日爾水系。

2 巖相類型與特征

P油田A油組厚30 m～250 m，由含礫砂、砂巖、粉砂巖和泥巖組成，發(fā)育的沉積構(gòu)造包括塊狀層理、正粒序?qū)永?、平行層理、波狀層理、板塊和槽狀交錯層理、滑塌變形構(gòu)造等[7-11]，在對3口井取心段共150 m巖心分析的基礎(chǔ)上，將P油田A油組劃分為12種巖相類型（見表1）。

2.1 泥巖-粉砂質(zhì)泥巖及過渡類巖相

巖相1-厚層暗色泥巖相，此類厚度較大，通常在3 m以上，整體表現(xiàn)為質(zhì)純、灰黑色，局部存在黃鐵礦結(jié)核和生物擾動現(xiàn)象。相當(dāng)于鮑馬序列的Te段，為半遠洋-遠洋懸浮沉積和遠源低密度濁流沉積。

巖相2-粉砂質(zhì)泥巖夾層相，巖性為暗色泥巖夾薄層粉砂質(zhì)泥巖，粉砂質(zhì)泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖透鏡體，發(fā)育波狀層理，偶見生物擾動現(xiàn)象，局部發(fā)育小斷裂。相當(dāng)于鮑馬序列的Td段，為遠源低密度濁流沉積，并在一定程度上受牽引流的影響改造。

巖相3-薄互層粉砂質(zhì)泥巖相，常與巖相2相鄰，厚度較薄，常為粉砂質(zhì)泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖條帶和透鏡體，通常發(fā)育小型交錯層理和波狀交錯層理，并發(fā)育小斷裂。相當(dāng)于鮑馬序列的Tc段，為遠源低密度濁流和牽引流復(fù)合沉積。

巖相4-薄互層極細砂巖相，巖性為細砂巖和泥質(zhì)粉砂巖互層，各紋層厚度通常小于0.03 m，發(fā)育波狀層理、小型交錯層理和變形層理。相當(dāng)于鮑馬序列Tc段，為遠源低密度濁流和牽引流復(fù)合沉積。

巖相5-細砂巖-粉砂質(zhì)泥巖相，底部為細砂巖夾泥質(zhì)粉砂巖紋層，向上逐漸過渡為巖相2-粉砂質(zhì)泥巖，底部發(fā)育平行層理、波狀層理，粉砂質(zhì)泥巖發(fā)育水平層理。相當(dāng)于鮑馬序列Tc或Td段，為高密度濁流向低密度濁流轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物。

圖1 尼日爾三角洲南北向剖面圖

表1 P油田A油組巖相分類及特征

2.2 細砂-含礫砂巖相

巖相6-細-中粒砂巖相，巖性為中砂巖、細砂巖，富含泥礫和粗石英顆粒，且分布均勻，具有粒序?qū)永砗蛪K狀層理，在巖心中常見。相當(dāng)于鮑馬序列Ta段，為高密度濁流成因，或是Shanmugam認為的砂質(zhì)碎屑流成因。

巖相7-薄層細-中粒砂巖相，此類巖相厚度較薄，巖性和巖相6相同，為中砂巖、細砂巖，但沉積構(gòu)造明顯不同，表現(xiàn)為薄層中、細砂巖互層，發(fā)育平行層理、斜層理、小斷層、局部發(fā)育變形構(gòu)造和泥礫。相當(dāng)于鮑馬序列Tc或Tb段，屬于牽引流沉積物。

巖相8-中-含礫砂巖相，在巖心中常見，巖性為中砂巖、粗砂巖、含礫砂巖，多為塊狀層理，部分具有粒序?qū)永?，?nèi)部分散分布0.01 m～0.03 m的泥礫，偶見生物碎屑。相當(dāng)于鮑馬序列Ta段，為高密度濁流成因，或是Shanmugam認為的砂質(zhì)碎屑流成因。

巖相9-薄層中-粗粒砂巖相，厚度通常小于0.1 m左右，巖性和巖相8相同，為中砂巖、粗砂巖，但沉積構(gòu)造明顯不同，表現(xiàn)為薄層中、粗砂巖互層，發(fā)育平行層理。相當(dāng)于鮑馬序列Tb段，屬于牽引流沉積物。

巖相10-中-粗礫砂巖相，厚度為0.1 m～0.5 m，巖性為中砂巖-含粗礫砂巖、含礫砂巖，多為塊狀層理，局部正粒序，底部可見沖刷面，內(nèi)部含有豐富的細礫、中粗礫。屬于水道底部的滯留沉積物。相當(dāng)于鮑馬序列Ta段，為高密度濁流成因或是Shanmugam認為的砂質(zhì)碎屑流成因。

2.3 泥石流和滑塌巖相

巖相11-泥石流巖相，又包括3小類，泥質(zhì)泥石流相-巖相，巖性為暗色粉砂質(zhì)泥巖，厚度0.5 m，整體呈塊狀，內(nèi)漂浮0.3 cm～0.5 cm的泥礫，反映高泥質(zhì)含量的泥石流沉積；砂質(zhì)-泥質(zhì)泥石流相，巖性為泥質(zhì)粉砂巖，厚0.5 m～1.0 m，塊狀沉積構(gòu)造，內(nèi)漂浮大量的中粒石英顆粒，泥質(zhì)和砂質(zhì)的含量相當(dāng)，反映砂泥混合的泥石流沉積；砂質(zhì)泥石流相，泥質(zhì)細-中砂巖，厚0.3 m～1.5 m，塊狀內(nèi)夾雜粗石英顆粒，底部有條帶狀泥礫呈平行排列，反映高砂質(zhì)含量的砂質(zhì)泥石流沉積。

巖相12-滑塌巖相，為滑塌后固結(jié)的產(chǎn)物，巖性取決于滑塌物，巖性為泥巖中夾中粒砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、混雜的暗色泥巖和泥質(zhì)砂質(zhì)碎屑流，沉積構(gòu)造為滑塌變形構(gòu)造，在大塊的滑塌物種保持原有的構(gòu)造，大塊滑塌物中仍保存完好的水平層理。是沉積物在不穩(wěn)定的環(huán)境下坍塌、滑動變形的產(chǎn)物。

3 巖相組合規(guī)律

巖相組合是指具有成因聯(lián)系的巖相在垂向上的相互組合，每種巖相組合均反映了相應(yīng)的沉積過程和沉積環(huán)境[11]。通過對P油田A油組取心段的巖相組合分析，共劃分為15種巖相組合類型。

3.1 重力流水道主體巖相組合

重力流水道巖相組合是指發(fā)育在重力流水道主體的巖相組合（見圖2），巖性主要為含礫砂巖、中粗砂巖和細中砂巖，主要發(fā)育粒序?qū)永?，向上粒度變細，主要形成于碎屑流或高密度濁流環(huán)境，具體包括4種巖相組合，分別為巖相 10-8-7、10-8-6-7、10-8-6、8-6 互層組合（見圖3）。

巖相10-8-7組合，其中巖相10厚18 cm，巖性為含中礫粗砂巖，正粒序；巖相8厚4 cm，巖性為中粒砂巖；巖相7厚23 cm，巖性為薄層細中粒砂巖。此巖相組合粒度向上變細，中部含泥礫，測井曲線呈鐘形，整體為正旋回。相當(dāng)于鮑馬序列的Ta和Tb段。一般指示重力流水道沉積環(huán)境，反映由高密度濁流或碎屑流向牽引流過渡的水動力條件。

巖相10-8-6-7組合，其中巖相10厚38 cm，巖性為含礫粗砂巖，正粒序；巖相8厚16 cm，巖性為粗砂巖；巖相6厚6 cm；巖相7厚4 cm，巖性為薄層細-中砂巖。此巖相組合粒度向上變細，底部含泥礫，測井曲線呈箱形、鐘形，整體為正旋回。相當(dāng)于鮑馬序列的Ta和Tb段。通常指示重力流水道沉積環(huán)境，反映由高密度濁流或碎屑流向牽引流過渡的水動力條件。

巖相10-8-6組合，其中巖相10厚46 cm，巖性為含礫中粗砂巖，正粒序；巖相8厚18 cm，巖性為中砂巖；巖相6厚15 cm，巖性為細到中砂巖。此巖相組合粒度向上變細，測井曲線整體呈鐘形，表現(xiàn)為正旋回，相當(dāng)于鮑馬序列的Ta段。通常指示重力流水道沉積環(huán)境，反映高密度濁流或碎屑流水動力條件。

巖相8-6互層組合，其中巖相8厚4 cm～30 cm不等，巖性為中、粗砂巖；巖相6厚10 cm～30 cm，巖性為細中砂巖。此巖相組合整體為塊狀砂巖，粒度向上粗細交替變化，未發(fā)育沉積構(gòu)造，伽馬值較低，曲線大致呈箱形，為疊覆沖刷粗砂巖，是高密度濁流沉積作用的產(chǎn)物，常表現(xiàn)為“A，A，A”序列，通常指示重力流水道沉積環(huán)境，反映多期次、陣發(fā)性的高密度濁流或碎屑流水動力條件。

圖2 P油田A油組深水重力流水道不同部位沉積特征

3.2 重力流水道-天然堤巖相組合

重力流水道-天然堤巖相組合主要發(fā)育在重力流水道主體外側(cè)，處在水道和天然堤的過渡位置，下部通常為水道沉積，反映高密度濁流或碎屑流的水動力條件，巖性主要為中粗砂巖、中砂巖，發(fā)育塊狀層理；向上逐漸過渡為天然堤沉積，粒度變細，以細砂巖、粉砂巖為主，水動力條件逐漸轉(zhuǎn)化為牽引流和低密度濁流，發(fā)育平行層理、小型交錯層理、波狀層理等（見圖2），包括4種巖相組合，分別為巖相8-6-4、8-7-4、9-7、7-4互層組合（見圖4）。

巖相8-6-4組合，其中巖相8厚22 cm，巖性為中粗砂巖；巖相6厚15 cm，巖性為細中砂巖；巖相4厚33 cm，巖性為薄層粉砂巖，發(fā)育小型平行層理。此巖相組合粒度向上變細，測井曲線呈鐘形，整體為正旋回。屬于鮑馬序列的Ta段、Tb段，屬于下部的水道沉積向上部的天然堤沉積過渡，反映由高密度濁流或碎屑流向低密度濁流、牽引流過渡的水動力條件。

圖3 P油田A油組重力流水道主體巖相組合

圖4 P油田A油組重力流水道-天然堤巖相組合

巖相8-7-4組合，其中巖相8厚3 cm，巖性為中砂巖；巖相7厚39 cm，巖性為細中砂巖，發(fā)育小型平行層理；巖相4厚5 cm，巖性為薄層粉細砂巖，發(fā)育小型交錯層理。此巖相組合粒度向上變細，測井曲線呈鐘形，整體為正旋回。相當(dāng)于鮑馬序列的Ta、Tb和Tc段，水域下部的水道沉積向上部的天然堤沉積過渡，反映由高密度濁流或碎屑流向牽引流過渡的水動力條件。

巖相9-7組合，其中巖相9厚6 cm，巖性為薄層中-含細礫砂巖，發(fā)育平行層理；巖相7厚39 cm，巖性為中砂巖，發(fā)育平行層理，頂部發(fā)育波狀交錯層理。此巖相組合粒度向上變細，測井曲線呈鐘形，整體為正旋回，反映高密度濁流和牽引流復(fù)合的水動力條件。

巖相7-4組合，其中巖相7厚74 cm，厚層，巖性為中砂巖，發(fā)育小型平行層理、小斷層；巖相4厚28 cm，巖性為粉細砂巖，發(fā)育小型槽狀交錯層理、水平層理。此巖相組合粒度向上變細，測井曲線呈箱形，整體為正旋回。相當(dāng)于鮑馬序列的Tb和Tc段，反映由高密度濁流向低密度濁流轉(zhuǎn)變的水動力條件。

3.3 重力流水道天然堤-半遠洋沉積巖相組合

重力流水道天然堤-半遠洋沉積巖相組合主要發(fā)育在重力流水道的邊緣，包括天然堤以及更外側(cè)的半遠洋沉積，向外受重力流水道的影響逐漸減弱。巖性包括細砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和暗色泥巖，主要發(fā)育水平層理、小型交錯層理、波狀層理，泥巖中可見生物擾動構(gòu)造。與前兩大類巖相組合不同，此類巖相組合多向上粒度變粗，下部多為半遠洋泥巖沉積，通常向上過渡為天然堤沉積，測井曲線多呈漏斗形。具體包括 5 種巖相組合，巖相 5-2-3、4-2-3、4-3-4-3、3-2、1-2組合（見圖5）。

巖相5-2-3組合，其中巖相5厚12 cm，巖性為薄層粉細砂巖，發(fā)育小型平行層理；巖相2厚36 cm，巖性為粉砂質(zhì)泥巖，發(fā)育水平層理；巖相3厚5 cm，巖性為泥質(zhì)粉砂巖；此巖相組合粒度向上變細再變粗，伽馬值較高，整體為反旋回。各巖相呈逐漸過渡關(guān)系，巖相3為巖相2、6的過渡。相當(dāng)于鮑馬序列的Tc和Td段，反映由低密度濁流向牽引流轉(zhuǎn)變的水動力條件。

巖相4-2-3組合，其中巖相4厚10 cm，巖性為泥質(zhì)細砂巖，發(fā)育變形層理；巖相2厚10 cm，巖性為粉砂質(zhì)泥巖，發(fā)育水平層理；巖相3厚5 cm，巖性為泥質(zhì)粉砂巖。此巖相組合粒度向上變細再變粗，伽馬值較高，整體為反旋回，各巖相呈逐漸過渡關(guān)系。相當(dāng)于鮑馬序列的Tc和Td段，反映由低密度濁流向牽引流轉(zhuǎn)變的水動力條件。

圖5 P油田A油組重力流水道天然堤-半遠洋沉積巖相組合

圖6 P油田A油組泥石流、滑塌巖相組合

巖相4-3-4-3組合，其中巖相4厚7 cm～16 cm不等，巖性為細砂巖，發(fā)育爬升交錯層理、波狀交錯層理、槽狀交錯層理；巖相3厚18 cm～35 cm不等，巖性為粉砂質(zhì)泥巖，發(fā)育水平層理。此巖相組合粒度向上交替變化，測井曲線呈疊加的鐘形，整體為正旋回，相當(dāng)于鮑馬序列的Tc和Td段。反映陣發(fā)性多期次的重力流沉積，每一期的水動力條件都是由低密度濁流向牽引流轉(zhuǎn)變。

巖相3-2組合，其中巖相3厚55 cm，巖性為粉砂質(zhì)泥巖；巖相2厚97 cm，巖性為粉砂質(zhì)泥巖，含較多的砂質(zhì)條帶，發(fā)育波狀層理。此巖相組合粒度整體較細，向上變化不大，伽馬值較高。相當(dāng)于鮑馬序列Td段，反映由低密度濁流與牽引流復(fù)合的水動力條件。

巖相1-2組合，其中巖相1厚5 m，巖性為暗色泥巖，偶見小斷層和生物擾動現(xiàn)象，局部可見黃鐵礦；巖相2厚60 cm，巖性為泥質(zhì)粉砂巖，發(fā)育小斷層和生物擾動構(gòu)造；伽馬值較高，巖相2為泥巖與之上砂巖的過渡，相當(dāng)于鮑馬序列Te段。

3.4 泥石流、滑塌巖相組合

該大類巖相組合包括兩類具體的巖相組合，巖相12-13-11泥石流巖相組合、巖相8-12-8滑塌相巖相組合（見圖6）。

巖相12-13-11泥石流巖相組合，巖相12厚1 m左右，巖性為砂質(zhì)泥巖為主；巖相13厚1.2 m左右，巖性為泥質(zhì)中粗砂巖，含大塊泥礫；巖相11厚1.3 m左右，巖性為泥巖，內(nèi)含石英顆粒和泥礫。伽馬值較高，為大段碎屑流沉積物，巖性隨碎屑流內(nèi)砂泥含量的變化而逐漸變化。巖相8-12-8滑塌相巖相組合，巖相8厚0.2 m～5 m，巖性為含礫中粗砂巖，內(nèi)部含泥礫；滑塌相厚0.5 m，巖性以破碎的粉砂質(zhì)泥巖為主，并夾雜砂巖。測井曲線變化明顯，在滑塌處值較高。

4 深水重力流水道相序模式

基于沉積背景與巖相組合分析，總結(jié)了A油組水道沉積的相序模式（見圖7）。

圖7 P油田A油組深水重力流水道沉積相序模式

該相序模式不包括泥石流相和滑塌相，從下到上可分為A~E共5段，底部A段為具有粒序?qū)永怼K狀層理的中-粗含礫砂巖，發(fā)育在碎屑流或高密度濁流條件下，之上為B段發(fā)育平行層理的細-粗砂巖，形成于高度度濁流并伴隨一定的牽引流環(huán)境，A、B段主要為重力流水道內(nèi)沉積。C段為發(fā)育波狀層理、小型槽狀交錯層理的粉-細砂巖，發(fā)育在低密度濁流與牽引流復(fù)合的水動力條件下，多出現(xiàn)在重力流水道的天然堤部位；D段為低密度濁流條件下形成的具有水平層理的粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，多發(fā)育在天然堤外側(cè)與遠洋-半遠洋沉積的過渡部位；頂部E段為遠洋-半遠洋懸浮沉積的暗色泥巖。

5 結(jié)論

（1）西非P油田A段發(fā)育深水重力流水道沉積，可劃分為3大類巖相（泥巖-粉砂質(zhì)泥巖及過渡類相，細砂-含礫砂巖相，泥石流和滑塌巖相）12小類巖相，不同類型巖相的沉積特征與成因環(huán)境不同。

（2）基于巖心縱向的沉積旋回特征，A段重力流水道主要發(fā)育4大類15小類巖相組合，4大類巖相組合分別為重力流水道巖相組合、重力流水道-天然堤巖相組合、重力流水道天然堤-半遠洋沉積巖相組合、泥石流與滑塌巖相組合。

（3）根據(jù)巖相組合的認識，總結(jié)了P油田A油組重力流水道沉積相序模式，下部為重力流水道沉積，向上依次過渡為天然堤、遠洋-半遠洋沉積。