潿西南凹陷淺水三角洲前緣砂體類型及分布模式*

（中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司 廣東湛江 524057）

淺水三角洲是一類發(fā)育于地形坡度較緩、沉積水體較淺的湖（海）盆中的三角洲[1-2]，由于其中蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源，使得該類沉積體已成為當(dāng)今油氣勘探開發(fā)研究的熱點(diǎn)。松遼、鄂爾多斯、渤海灣等國(guó)內(nèi)多個(gè)陸相湖盆中均發(fā)育淺水三角洲沉積[1-6]，有學(xué)者以野外露頭和現(xiàn)代沉積為樣本也開展了淺水三角洲研究[6-10]，討論的熱點(diǎn)集中在淺水三角洲的概念與形成條件、分類與主要沉積特征、沉積模式與沉積構(gòu)型等[2-12]，并取得了一些重要進(jìn)展。由于研究對(duì)象地質(zhì)條件的差異，淺水三角洲沉積特征亦不同，目前在砂體類型、沉積構(gòu)型及沉積模式等領(lǐng)域仍存在諸多分歧，客觀反映了淺水三角洲沉積特征的復(fù)雜性。

20世紀(jì)90年代末，北部灣盆地的潿西南凹陷發(fā)現(xiàn)了淺水三角洲沉積，并在其前緣儲(chǔ)層中發(fā)現(xiàn)了規(guī)模油氣聚集。潿西南凹陷的淺水三角洲前緣發(fā)育大套厚層正韻律復(fù)合水道，厚度最大可達(dá)40多米，復(fù)合水道間被小規(guī)模分流間灣分隔，幾乎不發(fā)育河口壩，與其他斷陷湖盆淺水三角洲前緣沉積有一定差異。筆者以該凹陷淺水三角洲為例，開展了儲(chǔ)層砂體類型、宏觀分布及構(gòu)型模式研究，總結(jié)了淺水三角洲的沉積模式，為該類油藏的開發(fā)及剩余油挖潛提供借鑒，同時(shí)希冀能豐富對(duì)淺水三角洲沉積的認(rèn)識(shí)。

1 淺水三角洲發(fā)育的地質(zhì)背景及依據(jù)

潿西南凹陷古近世時(shí)期為一陸相斷陷湖盆，經(jīng)歷了由初始擴(kuò)張、鼎盛到萎縮的過程[13]，發(fā)育了河流、三角洲、湖泊等陸源碎屑沉積。受3期構(gòu)造張裂活動(dòng)影響，凹陷內(nèi)部斷層十分發(fā)育，把古近系地層分割為大量規(guī)模不等的斷塊。潿西南凹陷古近系由下及上依次發(fā)育長(zhǎng)流組、流沙港組和潿洲組，其中流沙港組和潿洲組又各自細(xì)分為3段。在始新世末到漸新世初期，凹陷第2期張裂活動(dòng)減弱，湖水變淺，在潿洲組三段的凹陷長(zhǎng)軸北東、南西方向的緩坡區(qū)沉積了大型的淺水三角洲，與斷層一起形成了斷塊及斷塊-巖性復(fù)合油氣藏[14]。

潿西南凹陷已發(fā)現(xiàn)油田多數(shù)分布在凹陷中部，儲(chǔ)層段主要發(fā)育湖泊三角洲，以具水下沉積特征的三角洲前緣為主。多年的滾動(dòng)勘探開發(fā)實(shí)踐揭示的沉積認(rèn)識(shí)表明，潿西南凹陷在潿洲組三段發(fā)育大型淺水三角洲前緣沉積，其主要依據(jù)如下：①以褐灰色、灰白色巖屑石英砂巖和長(zhǎng)石質(zhì)巖屑石英砂巖為主，粒級(jí)為細(xì)砂-粗砂，水道底部可見灰褐色砂礫巖，成分成熟度中等偏低，細(xì)粒沉積物中可見碳屑，為近源沉積；②泥巖以雜色、灰色為主，指示弱還原環(huán)境，未見典型暴露標(biāo)志，泥巖中可見生物擾動(dòng)和藻類化石，以粒面球藻為主，可見盤星藻屬，總體上屬水下環(huán)境[15]；③砂巖的概率粒度曲線以反映跳躍和懸浮次總體的兩段式為主，砂礫巖可見三段式或多段式，表明以牽引流沉積為主；④正粒序?yàn)橹?，近源端水道底部發(fā)育砂礫巖沉積，常見沖刷、充填構(gòu)造，大型槽狀、板狀等交錯(cuò)層理常見，單期水道厚度可達(dá)7m以上，頂部的紋理層常含碳屑，由于水道的頻繁遷移擺動(dòng)，單期水道間的泥巖隔夾層保存情況不一，總體反映了較強(qiáng)的水動(dòng)力特征；⑤前積體由物源區(qū)向湖心方向增厚，反射結(jié)構(gòu)以亞平行、不連續(xù)反射為主，沉積中心同相軸連續(xù)性變差，同樣反映了較強(qiáng)水動(dòng)力作用特征。本文的主要研究對(duì)象潿洲W油田就位于該凹陷東部淺水三角洲前緣的主體區(qū)。

2 砂體類型及特征

潿洲組三段淺水三角洲前緣儲(chǔ)層巖性粒級(jí)跨度較大，基于巖心描述劃分了12種巖石相（表1），主要巖性為細(xì)砂巖、粉細(xì)砂巖和中砂巖，層理類型豐富，儲(chǔ)層砂體常見層理類型有槽狀交錯(cuò)層理、板狀交錯(cuò)層理、平行層理、塊狀層理以及波狀層理等。發(fā)育水下分流河道、前緣席狀砂及分流間灣沉積，骨架砂體主要為水下分流河道，河口壩極不發(fā)育。

研究區(qū)三角洲前緣水下分流河道總體以細(xì)砂巖和中砂巖為主，近源區(qū)局部發(fā)育砂礫巖、粗砂巖，遠(yuǎn)源區(qū)發(fā)育粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。分流河道垂向上一般由多個(gè)正韻律疊合而成，常見類型1、類型2和類型3三種巖石相組合（圖1），單韻律層（單期水道）厚度一般在1～5 m；發(fā)育槽狀、板狀等交錯(cuò)層理、平行層理等，底部常見沖刷面，局部可見泥礫，正韻律頂部的紋理層偶見碳屑，泥質(zhì)細(xì)粒沉積可見變形構(gòu)造。受水道遷移擺動(dòng)、A/S比值等的綜合影響，單期水道間的細(xì)粒隔夾層保存情況差異大。內(nèi)前緣水深較淺、水動(dòng)力較強(qiáng)，兩期水道間細(xì)粒隔夾層保存條件差，常表現(xiàn)為巖性間斷，反映了晚期水道對(duì)早期水道頂部細(xì)粒沉積較強(qiáng)的沖刷改造作用。外前緣水體加深、水動(dòng)力減弱，細(xì)粒隔夾層多能較好地保存下來，但橫向可對(duì)比性較差。分流河道的自然伽馬曲線（GR）主要有箱形和鐘形，復(fù)合水道多由復(fù)合箱形及箱形-鐘形復(fù)合形組成，微齒化，砂體間自然伽馬曲線回返特征與泥質(zhì)等細(xì)粒隔夾層的厚度緊密相關(guān)，孔隙度曲線對(duì)細(xì)粒隔夾層的識(shí)別更為敏感，表現(xiàn)為明顯正韻律特征，局部反韻律多為受下伏水道頂部細(xì)粒沉積物或沖刷面處分選較差的影響，極少數(shù)可能為殘留河口壩成因。

表1 潿西南凹陷淺水三角洲前緣巖相類型Table1 Types of lithofacies in shallow-water delta front in Weixinan sag

圖1 潿西南凹陷淺水三角洲前緣巖相組合分布特征Fig.1 Distribution characteristics of lithofacies assemblages of shallow-water delta front in Weixinan sag

前緣席狀砂和分流間灣是研究區(qū)三角洲前緣另外2種主要的微相類型，二者均以粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，懸浮次總體占比大。前緣席狀砂位于三角洲前緣水體較深位置，剖面上分布在湖相背景下的細(xì)粒沉積中，表現(xiàn)為“泥包砂”特點(diǎn)，以細(xì)砂巖、粉砂巖為主，常見類型5和類型6兩種巖石相組合（圖1），單韻律層厚度較小，一般小于1 m，發(fā)育小型遞變層理、波狀層理及水平層理等，泥巖顏色較深，以深灰色、灰黑色為主。分流間灣剖面上主要分布在單期水道間，巖性比席狀砂更細(xì)，以泥質(zhì)粉砂巖為主，主要發(fā)育塊狀層理、沙紋層理、水平層理等，單層厚度小，一般在幾厘米到幾十厘米之間（很少超過50 cm），可見生物擾動(dòng)現(xiàn)象，泥巖層可見揉皺變形構(gòu)造及泥礫。前緣席狀砂和分流間灣自然伽馬曲線均為指形或復(fù)合指形。

通過對(duì)潿西南凹陷東部潿三段淺水三角洲前緣內(nèi)部潿洲W油田及周邊5個(gè)油田共10口取心井390.64 m巖心及99口鉆井測(cè)井相的分析，發(fā)現(xiàn)其主要油氣儲(chǔ)集體為水下分流河道，極少發(fā)育反韻律、漏斗形的河口壩沉積，前緣席狀砂和分流間灣儲(chǔ)層厚度較薄，發(fā)育規(guī)模較小。

3 砂體表征方法及分布模式

近年來，部分學(xué)者以渤海油田河流相儲(chǔ)層為例，開展了我國(guó)近海油田儲(chǔ)層構(gòu)型研究的探索[16-17]。受井網(wǎng)密度限制，海上稀井網(wǎng)（井距多大于350 m）油田儲(chǔ)層構(gòu)型的研究尺度為地震可識(shí)別的復(fù)合砂體[17-18]?；跐髂习枷菰谏a(chǎn)油田資料，提出了“井-震結(jié)合定邊界、動(dòng)-靜結(jié)合定連通、地質(zhì)知識(shí)庫(kù)為約束”的復(fù)合砂體表征方法，并以鉆井相對(duì)較多、斷裂系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單的潿洲W油田為例，開展了復(fù)合砂體構(gòu)型研究，總結(jié)了砂體分布模式。

3.1 復(fù)合砂體刻畫方法

1）井-震結(jié)合定邊界。

基于井鉆遇復(fù)合砂體特征，利用“厚-薄-厚”、高程差、河道間沉積等砂體邊界識(shí)別標(biāo)志[19-20]初步確定復(fù)合砂體的分布（圖2a），在排除斷層的前提下，結(jié)合井間地震相特點(diǎn)，綜合確定井間復(fù)合砂體的分布范圍及接觸關(guān)系。地震同相軸的蠕變、相變、拉伸及變形等均可能為復(fù)合砂體側(cè)向邊界的標(biāo)志（圖2b）。油藏內(nèi)部可能發(fā)育的小斷層、調(diào)諧效應(yīng)等產(chǎn)生的假象會(huì)導(dǎo)致解釋結(jié)果多解，且會(huì)影響砂體間連通性認(rèn)識(shí)，需在多井對(duì)比主導(dǎo)下結(jié)合物源、沉積模式及動(dòng)態(tài)連通性認(rèn)識(shí)修正表征結(jié)果。另外對(duì)于薄互層砂巖油藏則要探索其他研究手段。

2）動(dòng)-靜結(jié)合定連通。

油田生產(chǎn)動(dòng)態(tài)為不同復(fù)合砂體間連通性研究提供了重要資料支撐，如生產(chǎn)井生產(chǎn)特征、注采井受效與否、地層壓力保持情況以及生產(chǎn)測(cè)試信息等均可直接或間接應(yīng)用于復(fù)合砂體間連通程度的判斷。生產(chǎn)實(shí)踐表明，對(duì)于注水開發(fā)油田，布署在不同復(fù)合砂體上的注采井間連通性受砂體疊置及物性的綜合影響。如圖3注采剖面由A2井補(bǔ)充能量聯(lián)合開發(fā)，A8井生產(chǎn)測(cè)井（圖4）表明：G砂層（74.4 mD）與F1砂層（76.0 mD）和H1砂層（106.2 mD）滲透率相差不大，但產(chǎn)能極低，表明A8與B7井在G砂層連通性不好。

3）地質(zhì)知識(shí)庫(kù)為約束。

三角洲前緣野外露頭[10，21]及密井網(wǎng)儲(chǔ)層[19]地質(zhì)知識(shí)庫(kù)研究表明不同成因砂體均具有其特定的發(fā)育規(guī)模，單一水道的寬度一般在幾百米，厚度在幾米，寬厚比變化較大。在沉積過程中，水道遷移擺動(dòng)會(huì)不同程度的改造前一期水道，且可容納空間越小，改造程度越強(qiáng)烈。W油田復(fù)合水道一般由多個(gè)單一水道嵌合而成（圖5），其寬度及厚度均相應(yīng)要大于單一水道的規(guī)模。參考露頭與密井網(wǎng)知識(shí)庫(kù)，綜合井、地震、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)等資料建立多井復(fù)合砂體對(duì)比剖面，結(jié)合儲(chǔ)層預(yù)測(cè)刻畫了復(fù)合砂體分布，研究表明油田復(fù)合水道的寬度多數(shù)在幾百米到一千多米，寬度較大的水道多數(shù)為側(cè)向疊置的辮狀、交織條帶狀水道復(fù)合體。

圖2 W油田B7—A5井復(fù)合砂體對(duì)比及對(duì)應(yīng)的地震反射剖面圖Fig.2 Compound sand-body architecture and corresponding seismic reflection profile of Well B7—A5 in W oilfield

圖3 W油田B32—A2井復(fù)合砂體對(duì)比剖面圖Fig.3 Compound sand-body architecture profile distribution of Well B32—A2 in W oilfield

圖4 W油田A8井各產(chǎn)層滲透率及米采油指數(shù)分布直方圖Fig.4 Histogram of permeability and productivity index per meter in each layer of Well A8 in W oilfield

圖5 復(fù)合砂體內(nèi)部結(jié)構(gòu)及鉆井響應(yīng)Fig.5 Internal structure of compound sand-body and well logging response

3.2 砂體疊置模式

基于對(duì)比剖面砂體相互間的接觸關(guān)系，總結(jié)了研究區(qū)淺水三角洲前緣6種疊置模式（圖6）。在低可容納空間（A）、沉積物供給速度（S）較快的情況下，砂體間呈高密度緊密接觸，連續(xù)性好，隨著A/S比值的增大，砂體漸趨于離散接觸，連續(xù)性變差。

圖6 研究區(qū)淺水三角洲前緣砂體構(gòu)型樣式Fig.6 Sand body architecture style of shallow-water delta front of the study area

3.2.1 側(cè)向疊置模式

1）切疊式。低可容納空間下水道頻繁改道導(dǎo)致早期沉積的水道一側(cè)被晚期水道強(qiáng)烈下切侵蝕，分流河道已不復(fù)原始沉積形態(tài)，水道間泥巖被不同程度的沖蝕改造，砂體橫向連續(xù)性好（圖6a）。復(fù)合水道砂體粒度較粗，厚度一般較大，內(nèi)部局部殘留了以?shī)A層形式存在的泥質(zhì)沉積，分布不穩(wěn)定。測(cè)井相呈微齒化的復(fù)合箱形、箱形-鐘形。

2）側(cè)疊式。隨著水體加深，河道的側(cè)向遷移能力減弱，不同水道間側(cè)向疊置，頂面距離短期洪泛面可存在高程差，砂體橫向連續(xù)，但疊置區(qū)細(xì)粒沉積物及泥巖夾層的存在導(dǎo)致砂體連通性更為復(fù)雜（圖6b）。復(fù)合水道砂體粒度變細(xì)，砂體厚度變化大。測(cè)井相同樣為復(fù)合箱形及箱形-鐘形的復(fù)合型。

3）孤立式。在較大可容納空間下，河道水動(dòng)力減弱，相應(yīng)地側(cè)向侵蝕、遷移能力也大為減弱，水道之間被穩(wěn)定分布的分流間灣分隔，砂體橫向不連續(xù)（圖6c）。復(fù)合河道砂體細(xì)粒組分占比大，前緣席狀砂以粉細(xì)砂巖為主，砂體厚度差異大。復(fù)合河道測(cè)井相主要為鐘形、箱形-鐘形，前緣席狀砂為指形或復(fù)合指形。

3.2.2 垂向疊置模式

1）深切式。低可容納空間下晚期水道強(qiáng)烈的下切侵蝕導(dǎo)致早期水道頂部細(xì)粒沉積物幾乎被剝蝕殆盡，復(fù)合正韻律水道內(nèi)常見巖性間斷，只有最晚期水道保留了完整的巖相組合。自然伽馬曲線無回返（或小幅回返），孔隙度測(cè)井曲線回返處指示水道間物性界面，下切程度較高的單期水道間界面識(shí)別難度大（圖6d）。

2）垂疊式。指晚期水道對(duì)早期水道下切侵蝕不強(qiáng)的疊置樣式，水道之間的泥巖夾層得以有效保存，但厚度較小，橫向連續(xù)性差，兩期水道垂向上可存在流體交換，河道間沉積和短期湖面上升沉積的前三角洲泥巖均可形成該類型夾層。自然伽馬曲線和孔隙度測(cè)井曲線均表現(xiàn)為明顯回返（圖6e）。

3）分隔式。在水深相對(duì)較大的三角洲外前緣，可容納空間較大，分流河道有限的下切能力很難對(duì)早期河道頂部的泥質(zhì)沉積物形成有效破壞，水道間被相對(duì)穩(wěn)定的泥巖隔層分隔。自然伽馬曲線回返至接近泥巖基線位置，孔隙度測(cè)井曲線在下限以上表現(xiàn)為明顯間斷（圖6f）。

3.3 砂體平面分布

潿西南凹陷潿三段淺水三角洲前緣垂向以加積為主，平面延伸范圍在16～28 km，三角洲前緣被后期斷裂活動(dòng)產(chǎn)生的斷層分割成多個(gè)斷塊，加之鉆井稀少，砂體平面分布統(tǒng)一認(rèn)識(shí)難度大。開發(fā)井相對(duì)較多的W油田位于淺水三角洲前緣的主體區(qū)，緣于充足的物源供給，油田表現(xiàn)為富砂特點(diǎn)，砂體厚度較大，長(zhǎng)寬比大。橫向表現(xiàn)為中間厚、兩翼變薄的特點(diǎn)，順物源方向水道延伸距離遠(yuǎn)，河道頻繁的改道、分叉，各層復(fù)合水道平面上呈辮狀、交織條帶狀分布（圖7）。分叉處側(cè)疊式水道間砂體連續(xù)，連通性較復(fù)雜，而孤立分布的復(fù)合水道間發(fā)育的小規(guī)模分流間灣隔斷了復(fù)合水道砂體橫向的連續(xù)性。

圖7 W油田W3-7小層復(fù)合砂體厚度及平面分布圖Fig.7 Compound sand-body thickness and plane distribution of W3-7 unit in W oilfield

4 沉積模式

通過對(duì)潿洲W油田及周邊復(fù)合砂體的精細(xì)解剖，建立了潿西南凹陷淺水三角洲沉積模式（圖8）。潿三段沉積時(shí)期，潿西南凹陷斷層活動(dòng)減弱，湖盆呈現(xiàn)大且淺的特點(diǎn)。早期構(gòu)造活動(dòng)產(chǎn)生的復(fù)雜地貌被物源區(qū)豐富的陸源碎屑填平，凹陷緩坡區(qū)發(fā)育的大型淺水三角洲向凹陷中心推進(jìn)，占據(jù)了凹陷50%左右的面積。受湖平面周期性升降控制，三角洲沉積體垂向以加積為主，地層呈砂泥互層，砂巖厚度較大。平面上由多個(gè)沉積朵葉構(gòu)成，三角洲前緣分布范圍廣，內(nèi)部以水下分流河道為主，向凹陷中心延伸遠(yuǎn)，且頻繁地改道、分叉，河道間發(fā)育小規(guī)模的分流間灣。內(nèi)前緣巖性較粗，分選差，砂體分布較集中，泥質(zhì)夾層厚度薄、分布穩(wěn)定性差，外前緣水道巖性變細(xì)，分選相對(duì)較好，厚層砂體間被穩(wěn)定的前三角洲泥巖分隔，為下伏分流水道儲(chǔ)集體提供了良好的蓋層，水道前端主要發(fā)育席狀砂沉積，幾乎不發(fā)育河口壩。前三角洲局部發(fā)育細(xì)粒、滑塌性質(zhì)的濁流沉積。

圖8 潿西南凹陷潿三段淺水三角洲沉積模式Fig.8 Dimensional model of shallow-water delta in the third Member of Weizhou Formaiton，Weixinan sag

5 結(jié)論

1）潿西南凹陷潿洲組三段發(fā)育淺水三角洲沉積，識(shí)別出12種巖相、6種巖相組合，油氣主要儲(chǔ)集空間由復(fù)合正韻律的水下分流河道組成，復(fù)合砂體厚度及發(fā)育規(guī)模較大，前緣席狀砂及分流間灣厚度薄，砂體發(fā)育規(guī)模較小，幾乎不發(fā)育反韻律的河口壩沉積。

2）利用海上稀井網(wǎng)構(gòu)型表征方法精細(xì)解剖了復(fù)合砂體分布，并總結(jié)了砂體分布模式。剖面上砂體由橫向上的切疊式、側(cè)疊式和孤立式及垂向上的深切式、垂疊式和分隔式等6種構(gòu)型樣式組成，平面上砂體以辮狀、交織條帶狀的復(fù)合水道為主，水道間發(fā)育小規(guī)模分流間灣。

3）建立了潿西南凹陷淺水三角洲沉積模式，受湖平面周期性變化，水下分流河道表現(xiàn)為垂向加積、側(cè)向遷移擺動(dòng)的特點(diǎn)，前緣席狀砂多為孤立式分布，砂體發(fā)育規(guī)模及切割疊置程度受A/S比值控制，研究成果豐富了對(duì)淺水三角洲前緣沉積認(rèn)識(shí)。