郭書生 高永德 劉 博 梁 豪 蔡 軍

(1.中海石油(中國)有限公司湛江分公司 廣東湛江 524057；2.斯倫貝謝中國地球科學與石油工程研究院 北京 100015)

鶯歌海盆地內波內潮汐與重力流沉積特征及其油氣地質意義*

郭書生1高永德1劉 博2梁 豪1蔡 軍1

(1.中海石油(中國)有限公司湛江分公司 廣東湛江 524057；2.斯倫貝謝中國地球科學與石油工程研究院 北京 100015)

為進一步研究鶯歌海盆地深水沉積中內波內潮汐與重力流沉積特征，將成像測井引入對內波內潮汐和重力流沉積序列的研究中，結合巖心、地震和核磁測井資料建立了內波內潮汐沉積解釋模型，在海底扇(水道和朵葉體)沉積背景下，對內波內潮汐和重力流沉積進行了系統(tǒng)分類，并對不同沉積相背景的儲層物性特征做了定量分析。研究發(fā)現(xiàn)，鶯歌海盆地中央坳陷帶西北部上中新統(tǒng)黃流組一段沉積微相可精細劃分出5種水道類型和3種朵葉類型；內波內潮汐沉積受控于基準面變化，基準面相對較高時或古構造埋深較深時更容易形成該類沉積，從下到上可以形成4個沉積序列：內波內潮汐(改造)沉積(S1)，重力流沉積(S2)，內波內潮汐(改造)沉積(S3)和遠洋泥沉積(S4)。同重力流沉積相比，內波內潮汐形成的儲層物性更好，勘探評價時應優(yōu)先考慮。

鶯歌海盆地；黃流組一段；內波內潮汐；重力流；沉積特征；油氣地質意義

深水牽引流沉積為近年來深水勘探研究的熱點。深水牽引流包括等深流、風驅底流和由水體密度差異形成的內波[1-3]，內潮汐是內波的一種重要類型，在深水區(qū)尤為明顯。Laird[4]在新西蘭泥盆紀地層中發(fā)現(xiàn)了爬升波紋層理，認為平行層理與交錯層理的互層沉積及水流方向分歧變化等特征可以作為深水牽引流的證據(jù)。Klein[5]認為小規(guī)模的沉積構造，如波紋層理、小型交錯層理、泥蓋、脈狀層理、透鏡狀層理和平行層理反映了牽引作用與懸浮作用的“交互沉積”，是在深水潮汐環(huán)境中形成的。其他學者[6-8]在海底峽谷中也發(fā)現(xiàn)了類似的“交互沉積”特征。高振中與Eriksson[9]在美國Appalachian山脈中段奧陶系中鑒別出內潮汐沉積并首次提出了內波內潮汐沉積這一專業(yè)性術語。截至目前，對于內波內潮汐的報道涵蓋了不同年代的地層[10-25]，如鶯歌海盆地上中新統(tǒng)、浙江桐廬上奧陶統(tǒng)、塔里木盆地上奧陶統(tǒng)、贛西北前寒武系及寧夏中奧陶統(tǒng)香山群徐家圈組等，大部分研究主要依據(jù)鉆井取心資料，通過對巖心的觀察和描述總結內波內潮汐的鑒別標志、沉積類型和常見的沉積模式，但這些研究是定性的描述和推斷，很少見到關于內波內潮汐沉積儲層物性定量研究。本文在前人研究基礎上，將成像測井引入到對內波內潮汐和重力流沉積序列的研究中，同時結合巖心、地震和核磁測井資料建立了內波內潮汐沉積解釋模型;在海底扇(水道和朵葉體)沉積背景下，對內波內潮汐和重力流沉積進行了系統(tǒng)分類，并對不同沉積相背景的儲層物性特征做了定量分析，闡述了內波內潮汐沉積的油氣地質意義。

1 地質背景

研究區(qū)位于鶯歌海盆地中央坳陷帶西北部，目標層位為上中新統(tǒng)黃流組一段。DF13A構造位于中央坳陷底辟構造帶西北部，DF13B構造位于DF13A構造西南處，均是發(fā)育在漸新統(tǒng)坳陷底辟背景上的中層巖性圈閉。從古構造埋深分析，DF13A構造部位較高，DF13B構造部位較低(圖1)。2009年勘探評價初期，DF13A構造區(qū)作為主要勘探評價目標，已確定高部位的含氣性；DF13B構造區(qū)則于2012年末開始勘探評價，目的是探明氣藏邊界，落實含氣范圍，擴大探明儲量規(guī)模。這2個構造均是在海底扇背景下沉積的水道和朵葉體，但是水道和朵葉體物性差異較大。另外，DF13B構造區(qū)位于古構造低部位，但是儲層物性遠遠好于DF13A構造區(qū)。

圖1 DF13A區(qū)和DF13B區(qū)相對構造位置Fig.1 Relative tectonic locations of DF13A area and DF13B area

簡單的沉積微相劃分方案并不能充分說明不同微相之間儲層差異的真正原因，因此有必要利用過程沉積學理論建立不同“過程”沉積微相與儲層物性之間的關系，進而闡明影響同一沉積微相不同沉積過程儲層物性差異的真正原因，為下一步的勘探部署和評價提供一定的依據(jù)。

2 內波內潮汐和重力流沉積特征

研究區(qū)發(fā)育一套海底扇背景下的細粒沉積體，前人對沉積相分析時主要集中在海底扇的微相，主要包括水道、朵葉體、席狀砂和天然堤等。Shanmugam[26]稱這種劃分依據(jù)為沉積要素，認為應該先根據(jù)巖心描述已知沉積要素，然后再解釋每一種沉積要素內的沉積過程。實際上，海底扇沉積往往是多種沉積作用和沉積過程的綜合。Dott[27]最早根據(jù)流體流變學對重力流進行了分類。Sanders[28]通過沉積構造來解釋流體力學，提出了過程沉積學的概念。Middleton等[29]組織并收集了過程沉積學相關的論文，隨后和Hampton一起定義了4種沉積物重力流及相應的沉積，分別是濁流、流體流、顆粒流和碎屑流。Stow[30]對過程沉積進行了全面的闡述，包括常規(guī)滑移、滑塌、碎屑流、濁流、內波內潮汐流以及等深流等。Shanmugam[31]又將碎屑流分成泥質碎屑流和砂質碎屑流。

受此啟發(fā)，將沉積過程(砂質碎屑流、濁流、內波內潮汐)與沉積要素(水道、朵葉體)相結合，對研究區(qū)目標層位內波內潮汐和重力流沉積特征進行系統(tǒng)分析。首先，通過詳細的巖心觀察，結合微電阻率成像測井對沉積特征開展研究。成像測井與巖心進行標定后可以對無取心段進行精細沉積構造分析，彌補巖心資料獲取不足的缺點，尤其是提供了傾角矢量，結合不同的傾角模式(藍模式、紅模式和綠模式)和傾角高低可對沉積相進行更深入的分析。其次，綜合地震反射特征、儲層物性(孔隙度和滲透率)建立不同過程沉積微相和儲層物性之間的定量關系，其中儲層物性分析主要依據(jù)與巖心標定后的核磁測井分析結果。

2.1 沉積和儲層特征

2.1.1 內波內潮汐水道

巖性組成為中細砂巖和細砂巖，傾角不穩(wěn)定，可見局部傾角近180°相反，或呈羽狀分布，中低角度，略有變化。沉積構造發(fā)育雙向砂紋層理、泥質條帶、雙泥巖條紋，正旋回。GR曲線呈復合齒化鐘形或箱形，低值，單相厚度1～16 m，地震反射特征為中弱振幅、連續(xù)性差、平行反射。物性特征表現(xiàn)為孔隙度10%～20%(平均17.3%)、滲透率10～150 mD(平均51.8 mD)，儲層分類為Ⅲ～Ⅳ類，是研究區(qū)最好的儲層。該沉積微相主要發(fā)育在DF13B-7、DF13B-8d井Ⅰ氣組頂及DF13B-6、DF13A-7井Ⅱ氣組中，如圖2所示。

2.1.2 內波內潮汐改造水道

巖性組成為細砂巖和粉細砂巖，傾角保留重力流水道充填特征，中低角度紅模式。沉積構造發(fā)育組合層理，見少量低角度沖刷構造。GR曲線呈復合齒化鐘形或箱形，低值，單相厚度1～11 m，地震反射特征為中強振幅、連續(xù)性中等、波狀反射。物性特征表現(xiàn)為孔隙度8.8%～21.1%(平均14.7%)，滲透率3～50 mD(平均15.47 mD)，儲層分類為Ⅲ類，為研究區(qū)較好儲層。該沉積微相主要發(fā)育在DF13B-5、DF13B-4井Ⅰ氣組頂及DF13A-6井Ⅰ氣組頂和Ⅱ氣組中，如圖3所示。

圖2 研究區(qū)目標層位內波內潮汐水道沉積儲層特征Fig.2 Sedimentary reservoir characteristics of internal wave and internal tide channel in the target strata of the study area

2.1.3 砂質碎屑流水道

根據(jù)不同的沉積規(guī)模,砂質碎屑流水道可以分成內扇主水道和中扇分支水道2種。

1) 內扇主水道。巖性組成為細砂巖和極細砂巖，傾角雜亂，中到極高角度或中到高角度紅模式。沉積構造主要為塊狀構造、變形層理、疊合層理、漂浮泥礫、再作用面和底沖刷面。GR曲線呈箱形，砂體厚度60～80 m，地震反射特征表現(xiàn)為頂?shù)字腥跽穹?、內部弱振幅、連續(xù)性中等，可見“V”形或“U”形下切。物性特征表現(xiàn)為孔隙度13%～26%(平均17.8%)，滲透率0.1～10 mD(平均1.85 mD)，儲層分類為Ⅰ類，為研究區(qū)較差儲層。該沉積微相見于DF1-1-14井Ⅰ氣組和DF13B-4井Ⅳ氣組，如圖4所示。

2)中扇分支水道。巖性組成為中細砂巖、細砂巖、粉細砂巖和含泥細砂巖，傾角微亂，中到高角度紅模式。沉積構造可見塊狀構造、變形層理、漂浮泥礫、再作用面、正遞變層理或反遞變層理。GR曲線呈鐘形或漏斗形，單相厚度6～30 m，地震反射特征表現(xiàn)為中強振幅、連續(xù)性中等—差，可見小型“V”或“U”形下切。物性特征表現(xiàn)為孔隙度10%～23%(平均18.4%)，滲透率0.1～100 mD(平均13.43 mD)，儲層分類為Ⅱ—Ⅲ類，為研究區(qū)較好儲層。該沉積微相在研究區(qū)發(fā)育廣泛，多數(shù)井均有分布(除DF1-1-14、DF1-1-12和DF13A-3)，如圖5所示。

2.1.4 濁積水道

巖性組成為細砂巖和粉細砂巖，傾角為中角度紅模式或綠模式。沉積構造主要為底沖刷面、正遞變層理。GR曲線呈鐘形，單相厚度較薄，為1.0～2.5 m，因此地震反射特征較難識別。物性特征表現(xiàn)為孔隙度10.5%～22.6%(平均18.4%)，滲透率0.2～10.0 mD(平均3.64 mD)，儲層分類為Ⅰ—Ⅱ類，為研究區(qū)中等—差儲層。該沉積微相主要發(fā)育在DF1-1-14、DF13A-11井Ⅰ氣組及DF13A-2、DF13B-2、DF13B-6井Ⅱ氣組，如圖6所示。

2.1.5 內波內潮汐朵葉

巖性組成為細砂巖、含泥細砂巖和中細砂巖，傾角為中低角度不穩(wěn)定綠模式或藍模式。沉積構造可見復合層理(波狀和透鏡狀層理)和異化層理。GR曲線呈微齒化漏斗形或弓形，單相厚度1～11m，地震反射特征表現(xiàn)為強振幅、連續(xù)性好、平行反射。物性特征表現(xiàn)為孔隙度9.0%～21.5%(平均16.9%)，滲透率3～100 mD(平均30.76 mD)，儲層分類為Ⅲ—Ⅳ類，為研究區(qū)最好的儲層。該沉積微相在研究區(qū)發(fā)育在DF13A-4、DF13A-11、DF1-1-14、DF13B-2、DF13B-5、DF13B-6井Ⅰ氣組頂及DF13A-7、DF13B-8d井Ⅱ氣組，如圖7所示。

圖5 研究區(qū)目標層位砂質碎屑流分支水道沉積儲層特征Fig.5 Sedimentary reservoir characteristics of sandy debris flow branching channel in the target strata of the study area

圖6 研究區(qū)目標層位濁積水道沉積儲層特征Fig.6 Sedimentary reservoir characteristics of turbidity channel in the target strata of the study area

2.1.6 內波內潮汐改造朵葉

巖性組成為細砂巖和含泥細砂巖，傾角模式中低角度不穩(wěn)定。沉積構造可見異化層理，泥巖條紋被生物擾動，形成尾狀分布。GR曲線形態(tài)不明顯，單相厚度1.7～14.0 m，地震反射特征表現(xiàn)為強振幅、連續(xù)性好、平行反射。物性特征表現(xiàn)為孔隙度9.2%～19.9%(平均16.2%)，滲透率3～80 mD(平均13.60 mD)，儲層分類為Ⅱ—Ⅲ類，為研究區(qū)較好的儲層。該沉積微相在研究區(qū)發(fā)育在DF13B區(qū)2、6、7、8d井Ⅱ氣組頂及DF13A-7、DF13B-5井Ⅰ氣組頂和DF13B-4井Ⅲ氣組，如圖8所示。

2.1.7 砂質碎屑流朵葉

巖性組成為粉細砂巖或細砂巖，傾角為中角度穩(wěn)定綠模式或藍模式。沉積構造可見疊合層理、反遞變層理，底部漸變，頂部突變。GR曲線呈微齒化漏斗形，單相厚度1.5～16.0 m，地震反射特征表現(xiàn)為強振幅、不連續(xù)、分塊反射。物性特征表現(xiàn)為孔隙度7.5%～22.5%(平均18.5%)，滲透率0.5～40.0 mD(平均6.02 mD)，儲層分類為Ⅱ類。該沉積微相在研究區(qū)發(fā)育廣泛，DF13A區(qū)7口井、DF13B區(qū)4口井均可見到，如圖9所示。

通過對比沉積特征和儲層特征可以發(fā)現(xiàn)：研究區(qū)目標層位上述8種沉積微相的孔隙度相差較小(圖10)，而滲透率相差較大(圖11)。其中，5種海底扇水道中物性從高到低排序分別為內波內潮汐水道、內波內潮汐改造水道砂質碎屑流分支水道、濁積水道和砂質碎屑流主水道，3種海底扇朵葉中物性從高到低排序分別為內波內潮汐朵葉、內波內潮汐改造朵葉和砂質碎屑流朵葉。因此可以得出這樣的結論,對于同一種沉積元素(水道或朵葉)，決定其物性差異的原因在于不同的沉積過程(重力流、牽引流或位于兩者之間)，這突破了以往地質工作者在分析沉積相時只考慮沉積要素的這一理念。

圖7 研究區(qū)目標層位內波內潮汐朵葉沉積儲層特征Fig.7 Sedimentary reservoir characteristics of internal wave and internal tide lobes in the target strata of the study area

圖8 研究區(qū)目標層位內波內潮汐改造朵葉沉積儲層特征Fig.8 Sedimentary reservoir characteristics of internal wave and internal tide lobes transformation in the target strata of the study area

圖9 研究區(qū)目標層位砂質碎屑流朵葉沉積儲層特征Fig.9 Sedimentary reservoir characteristics of sandy debris flow lobes in the target strata of the study area

圖10 研究區(qū)目標層位不同沉積微相孔隙度對比Fig.10 Porosity comparison of different processes sedimentary microfacies in the target strata of the study area

圖11 研究區(qū)目標層位不同沉積微相滲透率對比Fig.11 Permeability comparison of different processes sedimentary microfacies in the target strata of the study area

2.2 沉積序列和沉積模式

一套完整的沉積序列通常對應一個完整的基準面變化周期，本文分析并定義了4種沉積序列及其在垂向上的組合關系，如圖12、13所示。

1) 在基準面旋回剛開始下降期，三角洲向海進積，其前緣砂體前端已越過構造坡折帶，由于構造坡折帶的存在，局部地形突然變陡，重力作用使沉積物流體快速順坡向下從而形成了濁流或砂質碎屑流流體，在與上部水體產生的密度差的誘發(fā)下，濁流或砂質碎屑流繼續(xù)向盆地內部流動，在地層坡度變緩的地區(qū)由于流速變慢發(fā)生沉積，形成了細砂級重力流沉積物。由于此時物源供應并不充足，水體深度更適于內波內潮汐流的發(fā)育，內波內潮汐流對重力流沉積物進行淘洗和簸選，形成內波內潮汐水道/朵葉體或內波內潮汐改造水道/朵葉體沉積。將此時形成的沉積序列定義為S1序列。

2) 當基準面進一步下降，三角洲繼續(xù)向海進積，此時重力流沉積發(fā)育更加頻繁，形成的粗碎屑重力流沉積物厚度較大，并且由于粗碎屑重力流具有較強的侵蝕能力，早期沉積的內波內潮汐沉積物(S1序列)逐漸被后期形成的重力流侵蝕掉，當基準面降到最低點時，可能只保留重力流沉積物。將在垂向上位于S1之上形成的重力流沉積定義為S2序列。

圖12 4種沉積序列及其在垂向上的組合關系Fig.12 Sedimentary sequence and their combination relation in vertical direction

圖13 沉積模式Fig.13 Sedimentary model

3) 之后基準面開始上升，物源區(qū)逐漸遠離沉積區(qū)，粗碎屑的注入受到抑制，這時的水體深度有利于形成內波內潮汐。內波內潮汐流得以改造細粒重力流沉積物(S2序列)，形成內波內潮汐水道/朵葉體沉積或內波內潮汐改造水道/朵葉體沉積。將此定義為S3序列。

4) 當基準面進一步上升，三角洲前緣砂體遠離構造坡折帶，這時研究區(qū)基本無細砂級粗碎屑沉積物供應，以淺海-半深海遠洋泥沉積為主，將此定義為S4序列。部分陸架斜坡或水道側壁的沉積物因地震作用或泥底劈活動發(fā)生滑塌，沿早期的水道搬運至研究區(qū)發(fā)生沉積，填平早期的水道，形成泥石流水道沉積。至此，一個完整的基準面變化周期結束。

由此可見，研究區(qū)的沉積相模式可概括為淺海地形受限性海底扇沉積(內波內潮汐與重力流沉積)。

3 油氣地質意義

Hubert[32]曾提出底流在現(xiàn)代海洋中對沉積物再次分配的重要性，Shanmugam[33]也通過實例說明了現(xiàn)代和古代海底峽谷中深水潮汐底流可以對砂質沉積物進行再改造，國內也見關于重力流與內波內潮汐或底流的伴生沉積或交互作用的報道[34]。內波內潮汐為深水牽引流的一種，在海底扇背景下可以對海底扇先期形成的重力流沉積體(砂質碎屑流、泥質碎屑流、滑塌體、泥石流等沉積)進行二次或多次搬運，這種過程勢必會對原先形成的沉積物進行再改造和再分配(再改造可以使沉積物粒度的分選和磨圓更好，再分配則主要是對重力流沉積中泥質成分的再分配)。由于泥質沉積物粒度極細，在牽引流的作用下更易懸浮起來，相當于把泥質沉積物從混合沉積的重力流中淘洗出來，使不均勻的泥質成分再懸浮，從而再次沉積形成泥質條帶、泥質細脈或泥蓋等集中分布的泥質沉積，這樣砂質沉積物就變得更干凈，形成的儲層物性也就更好。因此，內波內潮汐沉積成為深水砂體中的潛力儲層。

在“過程沉積學”理念基礎上，筆者有以下2點新發(fā)現(xiàn)，以期為將來的油氣勘探帶來一些啟示：

1) 以往深水勘探往往針對水道砂體，而實際上即使都是水道砂體，物性差異也非常大，這就給勘探帶來較高的風險。不同的沉積過程形成的水道是導致物性差異的真正原因，因此尋找內波內潮汐(改造)沉積的水道砂體將極大地提高勘探成功率，尋找“高質量”的油氣藏將大大提高地質儲量和油氣田效益。

2) 由于內波內潮汐更易沉積在水體相對較深處(>100 m)，研究區(qū)古水深為100～200 m，而古構造埋深在一定程度上決定了相對古水深，因此在構造高部位(DF13A區(qū))容易發(fā)育重力流沉積，而在構造低部位(DF13B區(qū))內波內潮汐較發(fā)育。在此基礎上，勘探落腳點是否可從構造低部位開始，在構造有利位置尋找較高滲儲層，盡早發(fā)現(xiàn)具有商業(yè)意義的探明儲量。

4 結論

1) 應用“過程沉積學”的理念對研究區(qū)目標層位沉積微相進行了精細劃分，結合沉積特征和儲層特征劃分出5種水道類型和3種朵葉類型。

2) 研究區(qū)目標層位內波內潮汐沉積受控于基準面變化，基準面相對較高時或古構造埋深較深時更容易形成該類沉積，從下到上可以形成4個沉積序列：內波內潮汐(改造)沉積(S1)，重力流沉積(S2)，內波內潮汐(改造)沉積(S3)和遠洋泥沉積(S4)。

3) 同重力流沉積相比，研究區(qū)目標層位內波內潮汐形成的儲層物性更好，滲透率大大提高，因此內波內潮汐沉積是深水砂體中的潛力儲層，勘探評價時應優(yōu)先考慮。

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(編輯：馮 娜)

Sedimentary characteristics of gravity flow and internal wave and internal tide and the significance to petroleum geology in Yinggehai basin

GUO Shusheng1GAO Yongde1LIU Bo2LIANG Hao1CAI Jun1

(1.ZhanjiangBranchofCNOOCLtd.,Zhanjiang,Guangdong524057,China; 2.SchlumbergerChinaPetroleumInstitute(SCPI),Beijing100015,China)

To further study sedimentary characteristics of deep water gravity flow and internal wave and internal tide in Yinggehai basin, borehole image logging is used to study the sedimentary sequences.Integrated with core, seismic and NMR log, the interpretation model of internal wave and internal tide deposition is established.Based on the sedimentary facies of submarine fan (channel and lobe), the deep water gravity flow and internal wave and internal tide deposition are systematically classified and reservoir physical properties of different facies are quantitatively analyzed.Results show that five types of channels and three types of lobes are identified in Huangliu1 Formation, Upper Miocene, northwest of central depression in Yinggehai basin.The internal wave and internal tide deposition is controlled by the change of base level, and this deposition is more easily formed under the condition of relatively higher base level or deeper buried paleo structure.Four sedimentary sequences can be identified vertically from bottom to top: internal wave and internal tide (reworked)deposition (S1), gravity flow deposition (S2), internal wave and internal tide (reworked)deposition (S3), and pelagic shale deposition (S4).Compared with the gravity flow, the physical property of internal wave and internal tide deposition is better and it should be considered prior for exploration evaluation.

Yinggehai basin; Huangliu1 Formation; internal wave and internal tide; gravity flow; sedimentary features; significance in petroleum geology

*“十二五”國家科技重大專項“南海北部深水區(qū)潛在富生烴凹陷評價(編號：2011ZX05025-002)”、中海石油(中國)有限公司綜合科研項目“深水高溫高壓氣藏試井關鍵技術研究(編號：ZYJY2016ZJ04)”部分研究成果。

郭書生，男，高級工程師，資深地質總監(jiān)，1997年畢業(yè)于中國石油大學(華東)礦場地球物理專業(yè)，現(xiàn)主要從事測井、錄井作業(yè)管理及技術研究工作。地址：廣東省湛江市坡頭區(qū)22號信箱(郵編：524057)。E-mail：guoshusheng@cnooc.com.cn。

1673-1506(2017)01-0012-11

10.11935/j.issn.1673-1506.2017.01.002

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TE12

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2016-06-29 改回日期：2016-10-09