霍多莫爾構(gòu)造帶湖底扇沉積特征及地質(zhì)意義

安 平

（大慶油田海拉爾石油勘探開發(fā)指揮部，內(nèi)蒙古呼倫貝爾021000）

湖底扇是指三角洲前緣尚未完全固結(jié)的沉積物，受到一定因素（地震、火山噴發(fā)等）觸發(fā)，在重力驅(qū)動下沿坡折帶滑塌進(jìn)入深水湖盆所形成的粗粒沉積體系[1-5]。自湖底扇概念被提出以來，國外學(xué)者針對不同地區(qū)、不同類型湖底扇的成因、沉積特征開展了大量的研究[6-11]，在我國的陸相斷陷盆地內(nèi)，湖底扇沉積體系同樣廣泛發(fā)育，在渤海灣、鄂爾多斯、松遼、二連等盆地都已見大量國內(nèi)學(xué)者關(guān)于湖底扇的研究和探討[12-14]?；舳嗄獱枠?gòu)造帶為海拉爾盆地貝爾凹陷內(nèi)的一個油氣高產(chǎn)富集區(qū)帶，主要含油層段位于南屯組一段，從巖心觀察來看具有明顯的湖底扇沉積特征，但目前對這一湖底扇沉積體的空間展布特征尚無清晰認(rèn)識，極大地制約了油氣的進(jìn)一步勘探。本研究綜合應(yīng)用了巖芯、錄井、測井、地震等方面資料，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化特征，從巖石相類型、相標(biāo)志識別等方面闡述了霍多莫爾構(gòu)造帶湖底扇的沉積特征，并進(jìn)一步結(jié)合實驗數(shù)據(jù)和試油資料對油氣富集規(guī)律進(jìn)行了分析，以期能對接下來的勘探工作具有一定的借鑒意義。

1 地質(zhì)背景

霍多莫爾構(gòu)造帶位于海拉爾盆地內(nèi)最大的富油氣凹陷—貝爾凹陷的西北部，是一個受多期構(gòu)造改造作用后形成的凹中隆起帶（見圖1），它北接貝西斜坡帶，南與蘇德爾特構(gòu)造帶相連，西側(cè)毗鄰貝西次凹，東側(cè)與巴彥塔拉構(gòu)造帶相接?；舳嗄獱枠?gòu)造帶自下而上發(fā)育有侏羅系火山巖基底、下白堊統(tǒng)銅缽廟組、下白堊統(tǒng)南屯組、下白堊統(tǒng)大磨拐河組、下白堊統(tǒng)伊敏組、上白堊統(tǒng)青元崗組以及第四紀(jì)地層，其中南屯組為勘探的主要目的層，可進(jìn)一步細(xì)分為南一段和南二段。湖底扇沉積體系發(fā)育在南一段沉積時期，多口井已見到了較好的油氣顯示，更有H3-3井獲得了382 t/d的高產(chǎn)工業(yè)油流，勘探前景廣闊。

圖1 霍多莫爾構(gòu)造帶區(qū)域地理位置Fig.1 Regional geographic location of the Hordomor tectonic belt

2 湖底扇特征

2.1 沉積特征

通過對霍多莫爾構(gòu)造帶10余口取芯井的巖芯資料進(jìn)行精細(xì)觀察描述并取樣，開展全巖X衍射實驗分析，發(fā)現(xiàn)霍多莫爾構(gòu)造帶湖底扇沉積的巖石類型以碎屑巖為主，從泥巖到砂礫巖都較為發(fā)育，其中泥巖占14%、粉砂巖占16%、砂巖占45%、礫巖占25%，且砂巖呈現(xiàn)以巖屑砂巖為主的特征（石英組分占4%～31%，巖屑組分占65%～95%、長石占5%～35%），成份成熟度偏低，反映出霍多莫爾構(gòu)造帶湖底扇在近物源處發(fā)生滑塌、快速堆積而成的沉積特點（見圖2）。

圖2 霍多莫爾構(gòu)造帶湖底扇沉積碎屑巖分類三角圖Fig.2 Classification triangle map of clastic rocks of sublacustrine fan in Houdomoer structural belt

在巖芯觀察描述過程中，識別出了多種類型的變形構(gòu)造（見圖3），包括包卷構(gòu)造、滑塌變形構(gòu)造、泥巖撕裂屑、球枕構(gòu)造、液化構(gòu)造、重荷模構(gòu)造和火焰構(gòu)造，這些沉積構(gòu)造是判斷湖底扇沉積的重要證據(jù)。其中包卷構(gòu)造的主要特點是在單一層內(nèi)發(fā)生的揉皺現(xiàn)象，并不涉及相鄰層，包卷層理雖然紋層扭曲復(fù)雜但是連續(xù)并無錯斷，一般扭曲的紋層在單層頂部被上層切截，向底部則是形態(tài)逐漸歸于正常。沉積層內(nèi)發(fā)生液化、而后液化層內(nèi)發(fā)生的橫向流動，或沉積物再排出孔隙水時都可能形成包卷層理（圖3（a））；滑塌變形構(gòu)造是斜坡上未徹底固結(jié)的沉積物由于發(fā)生滑動從而形成的各類變形構(gòu)造以及不規(guī)則扭曲，這種構(gòu)造一般與重力流的快速堆積伴生，巖性混雜是其明顯的標(biāo)志（圖3（b））；泥巖撕裂屑主要是具備柔性或塑性、湖盆內(nèi)準(zhǔn)同生沉積物（泥質(zhì)）的碎塊，可進(jìn)一步細(xì)分為不規(guī)則狀以及長條狀兩種類型，前者主要分布在砂質(zhì)碎屑流中，后者則分布在粉砂質(zhì)或泥質(zhì)碎屑流中（圖3（c））；球枕構(gòu)造指周圍被泥巖包裹住的砂質(zhì)球體，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為球枕構(gòu)造主要是由于地層震動導(dǎo)致了砂層發(fā)生斷裂并陷入下伏泥巖中形成的（圖3（d））；液化構(gòu)造是在重力、負(fù)載壓力或地層震動的影響下，粉砂、細(xì)沙等快速堆積所形成的產(chǎn)物。隨著外力的作用，原顆粒支撐所承受的壓力被傳遞至孔隙流體中，從而使孔隙壓力大大增加，顆粒間的摩擦力減小并液化，在很小的切向力作用下發(fā)生流動。這種流動雖然是局部的，但仍可以對沉積構(gòu)造產(chǎn)生強(qiáng)烈的改造（見圖3（e））；重荷模構(gòu)造、火焰構(gòu)造一般同時出現(xiàn)，成因是下伏富含孔隙水的具有很強(qiáng)塑性的軟泥在承受上覆砂層時由于受到不均勻的載荷壓力從而導(dǎo)致砂巖層陷入下伏泥巖層中，就形成了重荷模構(gòu)造，同時泥巖層呈火焰形或舌形穿插至上覆砂巖層內(nèi)，形成了火焰構(gòu)造（見圖3（f））。

圖3 霍多莫爾構(gòu)造帶湖底扇主要沉積構(gòu)造特征Fig.3 The main sedimentary structural characteristics of the sublacustrine fan in the Huodomoer structural belt

另外通過對取芯層段開展粒度分析，得到了粒度累計概率曲線和C-M圖版（見圖4）。從圖4中可以看出，本區(qū)湖底扇沉積的粒度概率曲線主要呈一段式節(jié)點不清晰的弧形曲線，C-M圖則呈與基線近似平行分布的特征，說明本區(qū)湖底扇沉積主要發(fā)育懸浮搬運組分，滾動、跳躍組分欠發(fā)育，各粒級巖石都較為發(fā)育、粒級分布廣但分選較差，這些都是典型的重力流沉積特征，反映了霍多莫爾構(gòu)造帶湖底扇水動力強(qiáng)、能量高、遷移迅速的沉積特點。

2.2 地震相和測井相特征

在地震反射剖面中，霍多莫爾構(gòu)造帶湖底扇沉積的地震反射特征明顯不同于臨近的扇三角洲沉積體系，具備清晰的識別特點：本區(qū)湖底扇沉積在地震反射剖面中主要呈丘狀或透鏡狀形態(tài)，具下凹上拱、不連續(xù)或較連續(xù)、中振幅或強(qiáng)振幅的地震反射同向軸特征，在順物源方向上整體常由中間向兩側(cè)逐漸減薄直至尖滅（見圖4）。與此同時，本區(qū)湖底扇沉積在測井資料中也具備獨有的巖電對應(yīng)關(guān)系，例如中扇辮狀溝道微相多發(fā)育大套砂礫巖夾暗色泥巖且礫石的分選和磨圓較差，在測井曲線中則反應(yīng)為高電阻-低伽馬的鐘或箱型結(jié)構(gòu)。中扇辮狀溝道間微相巖性上多由暗色泥巖、粉細(xì)砂巖、砂礫巖不等厚互層組成，在測井曲線中反應(yīng)為低-中伽馬、中-高電阻的鐘或漏斗型結(jié)構(gòu)（見圖4）。通過地震和測井資料，可以彌補(bǔ)巖芯資料有限的劣勢，更全面更系統(tǒng)的表征研究區(qū)的湖底扇沉積特征。

3 湖底扇沉積相類型及平面展布特征

研究綜合應(yīng)用巖芯、地震、錄井、測井等方面的資料，以井點處的單井巖心相、錄井相、測井相研究為基礎(chǔ)，在無井區(qū)域以“井-震”結(jié)合為橋源，以地震屬性為主、結(jié)合砂地比、古地貌、重礦物等特征，精細(xì)刻畫了霍多莫爾構(gòu)造帶湖底扇沉積的空間展布形態(tài)。認(rèn)為霍多莫爾構(gòu)造帶的湖底扇沉積主要發(fā)育在南一段沉積中期，在平面上可劃分為內(nèi)扇、中扇、外扇三個亞相，每個亞相可進(jìn)一步細(xì)分為若干個微相。

圖4 霍多莫爾構(gòu)造帶湖底扇沉積特征綜合圖Fig.4 Comprehensive map of sedimentary characteristics of sublacustrine fan in the Houdomoer structural belt

湖底扇內(nèi)扇亞相平面展布范圍有限，主要發(fā)育在霍多莫爾構(gòu)造帶東部靠近斷裂坡折帶處，可以進(jìn)一步識別出內(nèi)扇主溝道微相和內(nèi)扇溝道間微相。其中內(nèi)扇主溝道微相是構(gòu)成內(nèi)扇亞相的骨架砂體，它常由顆粒支撐的厚層砂礫巖構(gòu)成，礫石的成份較復(fù)雜且分選和磨圓都較差，主要呈塊狀構(gòu)造，無明顯層理。內(nèi)扇溝道間微相是漫溢到內(nèi)扇主溝道外的泥巖、粉砂巖等組成的細(xì)粒沉積體，多發(fā)育有水平、變形、波狀等弱水動力層理。內(nèi)扇亞相由多個內(nèi)扇主溝道微相與內(nèi)扇溝道間微相相互疊加組成，在電性上整體呈低伽馬-高電阻的箱型或微幅齒化箱型特征。湖底扇中扇亞相分布范圍較廣泛，發(fā)育多只大規(guī)模、形態(tài)好的辮狀溝道是中扇亞相的典型特點，在中扇亞相中可以進(jìn)一步識別出中扇辮狀溝道微相和中扇辮狀溝道間微相，其中中扇辮狀溝道微相主要由厚層砂巖、砂礫巖、礫巖和薄層暗色泥巖組成，可見塊狀層理、大型交錯層理、變形層理、鮑瑪序列等沉積構(gòu)造，在電性上中扇辮狀溝道微相常呈低-中低伽馬、中高-高電阻的鐘型或箱型特征。中扇辮狀溝道間微相主要由細(xì)粒巖，多為粉砂巖和暗色泥巖互層構(gòu)成，可識別出小型交錯層理、波狀層理、變形層理等沉積構(gòu)造，電性上表現(xiàn)為高伽馬、低電阻、低幅嚴(yán)重齒化的鐘型或漏斗型特征。湖底扇外扇亞相在本區(qū)不易識別，僅在H12等井區(qū)識別出外扇濁積砂微相，巖性上由厚層暗色泥巖夾薄層砂巖組成，可見變形層理、水平層理、波狀層理、重荷模等沉積構(gòu)造，電性上表現(xiàn)為低電阻、高伽馬、低幅齒化的指型或漏斗型特征(見圖5、6)。

4 湖底扇沉積油氣地質(zhì)意義

湖底扇沉積通常緊鄰深湖相泥巖，源儲緊鄰、成藏條件非常優(yōu)越。由于湖底扇砂體被包裹在大套湖湘泥巖內(nèi)，蓋層封閉能力同樣優(yōu)越。因此，制約湖底扇沉積成藏與否的主控因素常為儲層的物性特征?；舳嗄獱枠?gòu)造帶湖底扇沉積具有類似的特點，研究區(qū)湖底扇體主要發(fā)育在南一段沉積中期，下接南屯組內(nèi)最好的烴源巖層段。從有機(jī)質(zhì)類型、有機(jī)質(zhì)豐度、游離烴+裂解烴含量等指標(biāo)來看，緊鄰湖底扇沉積的烴源巖層段暗色泥巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ型和Ⅱ1型為主，TOC平均2.3%，最大可達(dá)7.21%，S1+S2平均 11.96 mg/g，最大達(dá) 46.64 mg/g，具有較好的含油性特征。并且Ro介于0.75～1.20，為成熟烴源巖且處于大量排烴期，烴源巖生成的油氣從下方和側(cè)面向湖底扇砂體內(nèi)充注，通常受斷層遮擋形成斷層-巖性油氣藏或直接被周圍的泥巖封堵形成透鏡體形式的巖性油氣藏。

圖5 霍多莫爾構(gòu)造帶湖底扇沉積微相識別圖版Fig.5 Sedimentary microfacies identification plate of sublacustrine fan in Houdomoer structural belt

通過對霍多莫爾構(gòu)造帶10余口取芯井139塊不同微相的巖芯樣品測得的物性數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)（見圖7），在湖底扇沉積體系中不同沉積微相的儲集能力具有較大的差異。其中湖底扇中扇辮狀溝道微相孔隙度多大于15%，滲透率多大于1 mD，主要發(fā)育中-高孔、中-高滲的優(yōu)質(zhì)儲層，明顯好于其他類型微相，是最有利的儲集相帶類型；湖底扇內(nèi)扇主溝道微相次之，孔隙度多介于8%～12%，為較有利儲層；湖底扇外扇濁積砂微相儲集能力較差，孔隙度介于4%～10%，滲透率小于1 mD；湖底扇內(nèi)扇主溝道間微相和中扇辮狀溝道間微相孔隙度小于8%，滲透率小于0.1 mD，多為無效儲層。油氣勘探實踐同樣證實，高產(chǎn)井多位于湖底扇中扇辮狀溝道微相內(nèi)，勘探前景廣闊。

圖6 霍多莫爾構(gòu)造帶南一段沉積時期地震多屬性融合圖及沉積相圖Fig.6 Seismic multi-attribute fusion map and sedimentary facies map of Nanyiduan period in Houdomoer structural belt

圖7 湖底扇沉積不同類型微相的物性特征Fig.7 Physical characteristics of different types of microfacies in sublacustrine fan sediments

5 結(jié) 論

（1）綜合巖芯、錄井、測井以及地震等方面資料，認(rèn)為霍多莫爾構(gòu)造帶在南一段沉積中期發(fā)育有典型的湖底扇沉積體系，并識別出了內(nèi)扇、中扇、外扇三大類亞相以及內(nèi)扇主溝道、中扇辮狀溝道、外扇濁積巖等五類沉積微相。

（2）霍多莫爾構(gòu)造帶湖底扇沉積向下緊鄰南屯組最好的烴源巖層段，油氣從下方和側(cè)面向湖底扇砂體內(nèi)充注，通常受斷層遮擋形成斷層-巖性油氣藏或直接被周圍的泥巖封堵形成透鏡體形式的巖性油氣藏，油氣成藏與否主要受控于儲層的物性特征。

（3）湖底扇沉積體系中不同沉積微相的儲集能力具有較大的差異。其中中扇辮狀溝道微相是最有利的儲集相帶類型，內(nèi)扇主溝道微相次之，為較有利儲層。油氣勘探實踐同樣證實，高產(chǎn)井多位于中扇辮狀溝道微相內(nèi)，勘探前景廣闊。