吳 偉，劉惟慶，黃雪峰，舒良峰

(1.河南理工大學(xué)，河南 焦作 454003;2.中海油(中國(guó))有限公司深圳分公司，廣東 廣州 510240)

引 言

砂巖侵入體是砂巖淺埋藏未固結(jié)的情況下，在外力作用和地層水的攪拌作用下失去抗剪強(qiáng)度，形成塑性流體和地層流體異常高壓，砂質(zhì)流體向上或向下順薄弱面侵入其他地層的產(chǎn)物[1-4]。砂巖侵入體的形成機(jī)制與地震成因的地表砂火山類(lèi)似，該類(lèi)現(xiàn)象很早就被人們?cè)谝巴饴额^中觀測(cè)到，規(guī)模不同的砂巖侵入體在野外已經(jīng)得到證實(shí)[5-7]。隨著油氣藏勘探難度的不斷增加和勘探技術(shù)的不斷進(jìn)步，巖性油氣藏勘探的范圍不斷擴(kuò)大，砂巖侵入體逐漸進(jìn)入石油勘探家的視野。在國(guó)外深水油氣勘探中，發(fā)現(xiàn)了大量的砂巖侵入體，如北海盆地深水區(qū)域的砂巖侵入體研究已經(jīng)提供了大量的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)識(shí)。相關(guān)研究從地震手段入手，從砂巖侵入的幾何形態(tài)、地震識(shí)別特征、地層模式以及成因機(jī)制等方面進(jìn)行了總結(jié)[5，8-9]，對(duì)其形成過(guò)程和形成機(jī)制的探討有助于巖體的識(shí)別和預(yù)測(cè)，進(jìn)而掌握其分布規(guī)律。中國(guó)南海深水盆地也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)砂巖侵入體，經(jīng)歷古近紀(jì)—新近紀(jì)裂谷—被動(dòng)大陸邊緣演化的珠江口盆地白云凹陷是重要的富烴凹陷，其北坡及番禺低隆起珠江組內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一系列天然氣田，氣層之上發(fā)現(xiàn)了一套地震異常反射體，目前無(wú)鉆井揭示其巖石學(xué)特征，有學(xué)者認(rèn)為這是砂巖侵入體的特征反射[9-10]，可能是比較理想的儲(chǔ)集層。從砂體源特征和侵入體幾何特征等方面，解剖白云北坡的砂巖侵入體特征，推測(cè)砂巖侵入體的形成機(jī)理及其富烴特征。

1 研究區(qū)地層概況

伴隨著古近紀(jì)—新近紀(jì)南海的裂陷、拉裂、洋殼增生等過(guò)程，白云凹陷先后經(jīng)歷了裂陷湖盆、被動(dòng)大陸邊緣的沉積環(huán)境演化，形成了下部陸相沉積、上部海相沉積的特點(diǎn)。下部陸相沉積中發(fā)育了厚層的文昌組、恩平組等泥質(zhì)有效烴源巖[11-12]，是研究區(qū)的主要油氣來(lái)源;白云凹陷上部海相地層中泥巖含量顯著增高，尤其18.5 Ma界面之上巨厚的泥質(zhì)巖充當(dāng)了良好的區(qū)域性蓋層，造成18.5 Ma界面之上缺少油氣源，而18.5 Ma界面之下油氣源十分充足。

珠江組地層為新近系底部的一套地層，時(shí)限為16.0～23.8 Ma，頂?shù)讓?duì)應(yīng)的地震反射界面分別為T(mén)6、T4。依據(jù)鉆測(cè)井、地震以及微體古生物等資料[13-14]，對(duì)白云凹陷珠江組進(jìn)行了三級(jí)層序劃分，將其劃分為SQzj1(21.0～23.8 Ma)、SQzj2(17.5～21.0 Ma)、SQzj3(16.5 ～17.5 Ma)、SQzj4(15.5 ～16.5 Ma)等4個(gè)三級(jí)層序(圖1)，識(shí)別和總結(jié)了各級(jí)層序界面特征、結(jié)構(gòu)樣式及對(duì)比標(biāo)志，建立了研究區(qū)的層序地層系列和等時(shí)層序?qū)Ρ雀窦?。白云凹陷發(fā)現(xiàn)了大量的異常反射主要分布在白云北坡SQzj3層序底部。

圖1 層序劃分和沉積充填演化

2 砂巖侵入體特征

砂質(zhì)侵入體是砂體液化后的一種產(chǎn)物。未固結(jié)成巖的砂體在地下水侵入以及動(dòng)力攪拌的作用下，產(chǎn)生異常高壓并失去抗剪強(qiáng)度形成液化流，液化流可能向上或向下侵入其他地層形成“砂巖椎”或“砂巖墻”，也可能順活動(dòng)開(kāi)啟斷裂上涌至地表形成“砂火山”，由此可以劃分為侵入相和溢出相。

圖2 砂巖侵入體地震反射特征

白云北坡SQzj3層序底界面上發(fā)現(xiàn)的砂巖侵入體規(guī)模較大(圖2)，其在地震上表現(xiàn)為振幅異常的地震包絡(luò)異常體，表層為連續(xù)的異常強(qiáng)振幅反射，而包絡(luò)體內(nèi)部為雜亂的弱反射。對(duì)17.5 Ma界面連續(xù)追蹤的基礎(chǔ)上，向上80 ms提取均方根振幅RMS屬性，獲取地震異常體的分布范圍(圖2)，異常體為多塊分離體組合而成，從平面上看異常體通常為強(qiáng)振幅及其圍限的雜亂振幅組成，其幾何形態(tài)極不規(guī)則;從剖面上看，這些異常體常發(fā)育在斷裂周?chē)植康貐^(qū)不發(fā)育斷裂處也有少量異常體存在，但均與下部的SQzj2層序中的陸架邊緣三角洲砂體[14]存在溝通渠道。A1—A2剖面顯示 SQzj2層序低位的砂體與異常體之間存在雜亂反射，與周?chē)Ｒ?guī)地層反射截然不同，而這些雜亂反射圍繞斷裂分布，推測(cè)斷裂為砂體侵入體的主要溝通渠道;溝通渠道所連接的SQzj2層序低位的砂體反射強(qiáng)度明顯減弱、厚度有所減小，說(shuō)明SQzj2層序陸架邊緣三角洲前緣砂體液化向上侵入而導(dǎo)致源巖減薄;異常體的頂端則為“蘑菇”狀的披覆體，中心為雜亂反射，而周邊為連續(xù)性好的強(qiáng)反射，推測(cè)中心雜亂反射為砂體較富集的粗砂卸載區(qū)，而強(qiáng)反射軸為漫溢的細(xì)粒卸載物，據(jù)此推測(cè)異常體主要為溢出相的砂巖侵入體;異常體之上地層厚度差別較大，異常體突出部分之上地層厚度較薄，上覆地層上超于異常體之上，說(shuō)明砂巖侵入體并非侵入相，而是在17.5 Ma溢出至海底的。B1—B2剖面中17.5 Ma層序界面之上發(fā)育2套異常體，異常體與SQzj2層序低位砂體有明顯的溝通渠道，但這些通道并沒(méi)有發(fā)育在大斷裂附近。

3 源巖特征

SQzj2層序中的陸架邊緣三角洲前緣砂體是SQzj3層序底部溢出相砂巖侵入體的主要砂體來(lái)源，從體系域劃分上屬于該層的低位體系域。

從地震剖面上來(lái)看，SQzj2層序低位體系域早期形成于相對(duì)海退時(shí)期，層序界面SB21.0上可見(jiàn)下切水道發(fā)育，界面之上沉積體的堆積方式以典型的疊瓦狀前積為特征，前積層頂部存在較為明顯的頂超或退覆特征。

從測(cè)井曲線(xiàn)上來(lái)看，下部較厚層段GR值處于基線(xiàn)位置，DT值整體較高，對(duì)應(yīng)錄井為厚層深海—半深海泥質(zhì)沉積和前三角洲泥質(zhì)沉積，厚度為80～200 m;中部為整體厚層漏斗狀GR負(fù)異常，DT值整體降低，錄井顯示為砂體，厚度差別較大，代表沉積中心遷移的三角洲前緣砂體沉積，也就是砂巖侵入的主要源巖，一般厚度為10～40 m。從白云北坡連井剖面上看，低位域早期的陸架邊緣三角洲前緣砂體分布極不均勻，局部厚度可達(dá)上百米，而有些地方僅僅20多米，這可能與沉積環(huán)境中不斷水退相關(guān)，但也不排除與液化砂體流動(dòng)后差異聚集的相關(guān)聯(lián)系可能。

鉆井取心顯示，儲(chǔ)層巖性為中細(xì)砂巖，鉆井巖心中可見(jiàn)大量的生物鉆孔、生物擾動(dòng)構(gòu)造，也可以看到具有液化特征的小型構(gòu)造，如前緣砂體內(nèi)部常見(jiàn)強(qiáng)烈變形構(gòu)造，且發(fā)育尺度不大，如小型液化砂錐(圖3g)、侵入脈狀砂體(圖3e、h)、撕裂砂體和撕裂泥巖(圖3h)等，這類(lèi)砂體代表未固結(jié)、成巖條件下發(fā)生了砂體液化，為大中型砂巖侵入成因相近的小尺度反應(yīng)。形成此類(lèi)構(gòu)造往往存在頻繁外部擾動(dòng)動(dòng)力源，與地震剖面砂巖侵入體的分布位置對(duì)比，推測(cè)應(yīng)為17.5 Ma左右發(fā)生了頻繁的地震作用所致。

4 砂巖侵入體的油氣勘探潛力

白云北坡的天然氣源十分充足，古近系文昌組和恩平組的巨厚湖相烴源巖為上部?jī)?chǔ)集層提供了豐富的天然氣，在新近系天然氣鉆探中已經(jīng)得到證實(shí)，18.5 Ma界面之下圈閉落實(shí)的深海扇系統(tǒng)儲(chǔ)集層均鉆遇天然氣藏，白云北坡21 Ma的陸架邊緣三角洲前緣砂體圈閉(PY35-A井區(qū))以及遠(yuǎn)端荔灣凹陷深海濁流砂體圈閉(LW3-B井區(qū))均鉆遇具有商業(yè)價(jià)值的油氣田。

圖3 白云北坡SQzj2層序陸架邊緣三角洲沉積學(xué)特征

砂巖侵入體的垂向和側(cè)向上均被巨厚泥巖封堵，封蓋效率非常高，砂巖侵入體內(nèi)部為液化砂體的堆積，孔滲性能較好，形成了良好的巖性圈閉。而向下常常有斷層和裂縫型砂巖巖墻溝通區(qū)域性廣泛分布的陸架邊緣三角洲前緣砂體，油氣運(yùn)移通道暢通，為油氣運(yùn)聚提供了良好的條件。砂巖侵入體圈閉不僅油氣成藏條件非常好，而且在白云凹陷埋藏較淺且上覆水體較薄，相關(guān)油氣田勘探可以降低成本。

雖然砂巖侵入體圈閉的成藏條件很好，但目前發(fā)現(xiàn)的砂巖侵入體分布比較局限，主要分布在PY36井區(qū)附近(圖4)，較小的目標(biāo)規(guī)模使其不能成為勘探的主力目標(biāo)，但可以作為油氣鉆探的兼探目標(biāo)。

圖4 白云凹陷北坡砂巖侵入體儲(chǔ)層分布預(yù)測(cè)

5 結(jié)論

(1)白云北坡珠江組SQzj3層序底部發(fā)育一套溢出相砂巖侵入體，源巖主要是下部SQzj2層序低位體系域的陸架邊緣三角洲前緣砂體，17.5 Ma較強(qiáng)的構(gòu)造活動(dòng)引發(fā)該套砂體液化并經(jīng)裂縫、斷裂等通道溢出地表形成。

(2)砂巖侵入體由上覆巨厚的泥巖封蓋形成了良好的巖性圈閉，這些圈閉的油氣聚集條件很好，可以作為油氣鉆探的兼探目標(biāo)。

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