張 輝，曾小明，黃冬梅，陳曉武，莫馮陽，吳碧波

(中海石油(中國)有限公司 湛江分公司，廣東 湛江 524057)

北部灣盆地潿西南凹陷富礫型和富砂型湖底扇沉積特征差異分析

張 輝，曾小明，黃冬梅，陳曉武，莫馮陽，吳碧波

(中海石油(中國)有限公司 湛江分公司，廣東 湛江 524057)

北部灣盆地潿西南凹陷在流沙港組一段湖底扇中發(fā)現(xiàn)了儲量較大的油氣資源，為了查找出不同油田湖底扇開發(fā)效果差別較大的原因，依據巖心、分析化驗資料、測井和地震資料，將研究區(qū)湖底扇劃分為富礫型和富砂型2種湖底扇，并從巖石學特征、粒度、沉積構造和砂體厚度等沉積特征進行了對比分析。研究認為，古地貌和物源供給類型是造成其沉積特征差異的主要原因。同時總結出了2種湖底扇的沉積模式，重力滑塌是富砂型湖底扇主要的觸發(fā)機制，構造運動是富礫型湖底扇主要的觸發(fā)機制。2種湖底扇都具有良好的生儲蓋組合，但富礫型湖底扇由于物性較差，勘探有利方向是尋找次生孔隙發(fā)育帶；富砂型湖底扇由于儲層物性較好，勘探有利方向是尋找有效圈閉。

沉積特征；湖底扇；流沙港組；潿西南凹陷；北部灣盆地

湖底扇這一概念是由海底扇引伸出來的，并且得到了廣泛的推廣和應用，主要是指陸相湖盆三角洲前緣或者濱岸淺水區(qū)尚未完全固結的碎屑沉積物，受地震、洪水和構造運動等因素觸發(fā)，在重力作用驅動下沿斜坡進入湖泊深水區(qū)而形成扇狀沉積物[1]，其沉積模式也主要參考Walker提出的海底扇模式[2]。湖底扇在我國陸相斷陷和拗陷湖盆廣泛發(fā)育[3-4]，在湖盆中心發(fā)現(xiàn)的很多巖性油氣藏都與湖底扇有關[5-6]，同時也是各大油氣田未來主要的儲量和產量增長點。目前國內外多數(shù)學者對湖底扇采用Reading對海底扇的分類方法[7-8]，首先將其分為點物源海底扇、多物源海底扇及線物源海底扇3大類，然后每一類再進一步分為富泥型、砂泥型、富砂型、富礫型4個小類。以往文獻中提到的湖底扇多數(shù)為在陡坡帶形成的富礫型湖底扇[9-10]，近幾年在松遼盆地和鄂爾多斯盆地的緩坡隨著南海北部灣盆地潿西南凹陷勘探持續(xù)深入，在湖盆中心多個含油氣構造的古近系流沙港組一段(以下簡稱流一段)都鉆遇了湖底扇[13]，并且油氣儲量規(guī)模較大，但各油田湖底扇儲層連通性、測試產能、注水受效程度、油田開發(fā)效果差異較大，前人對湖盆中心發(fā)育的湖底扇也缺乏科學分類和沉積特征總結。本文通過調研國內外湖底扇分類方案，同時結合研究區(qū)湖底扇特征，將潿西南凹陷流一段發(fā)育的湖底扇劃分為富礫型和富砂型湖底扇，并從宏觀和微觀2個方面總結這2種類型湖底扇的沉積特征差異，分析成藏規(guī)律，以期指導下一步的油氣勘探開發(fā)方向。

1 區(qū)域地質概況

潿西南凹陷位于我國南海北部陸緣北部灣盆地的北部，是一個富生烴凹陷，面積約為3 800 km2[14](圖1)，屬于典型的“北斷南超、下斷上拗”箕狀斷陷湖盆[15]。其中斷陷期為陸相沉積環(huán)境，沉積了長流組、流沙港組和潿洲組古近系地層。其沉積、構造特征、油氣成藏規(guī)律與我國其他陸相斷陷湖盆很類似[16]。研究目的層段流一段沉積時期，處在湖盆斷陷期，構造活動較頻繁和強烈；湖盆中心水體較深，并且物源供給充足，這兩者都為湖底扇的發(fā)育提供了必要的條件。同時通過鉆井也證實了在湖盆的長軸和短軸方向都發(fā)育湖底扇沉積[17-18]，并且油氣成藏概率大，發(fā)現(xiàn)了多個油田，部分湖底扇儲層開發(fā)效果較好。

2 沉積特征對比

研究區(qū)富礫型湖底扇主要發(fā)育在湖盆短軸方向，而富砂型湖底扇主要分布在湖盆長軸方向。由于其物源、古地貌和沉積機制不同，導致其沉積特征具有明顯的差異性。

2.1巖石學特征

通過對研究區(qū)目的層段3口鉆井42塊巖心和壁心薄片資料統(tǒng)計分析，表明富礫型湖底扇巖性以灰色砂礫巖和含礫砂巖為主，砂巖巖石類型主要為巖屑砂巖，單晶石英體積占9.5%～50.0%，平均為28.7%；長石體積占4.5%～14.0%，平均為7.8%；巖屑(包括多晶石英)體積占21.0%～73.0%，平均為48.9%。顆粒磨圓為次圓—次棱角狀，分選差，巖石結構和成分成熟度都較低，表明其搬運距離短、近源快速沉積。

而富砂型湖底扇巖性以灰色粉細砂巖為主，砂巖巖石類型主要為巖屑質石英砂巖，單晶石英體積占33.5%～57.5%，平均為42.6%；長石體積占3.5%～9.5%，平均為5.8%；巖屑(不包括多晶石英)體積占8.0%～12.5%，平均為10.0%。顆粒磨圓為次棱—次圓狀，分選好—中等，成熟度中等，表明其搬運距離長、遠源沉積。

圖1 北部灣盆地潿西南凹陷流一段上層序沉積相

2.2粒度特征

巖石的粒度分布和分選性是判別沉積環(huán)境和水動力條件的良好標志，富礫型和富砂型湖底扇的沉積環(huán)境和水動力條件都不一樣，巖石粒度特征也必然有所不同。從粒度累積概率曲線(圖2)可看出，2種湖底扇都是以跳躍—懸浮兩段式為主，懸浮段斜率較小，組分以懸浮組分為主，約占50%～70%，但跳躍段和懸浮段交點富礫型湖底扇要比富砂型湖底扇大。同時C-M圖上表現(xiàn)為數(shù)據點與C=M基線平行，即以遞變懸浮總體為主，說明流體性質主要為重力流，但富礫型湖底扇粒度區(qū)間跨度大，表明粗粒沉積物和細粒沉積物有一定程度的混雜堆積，分選磨圓差，快速沉積特征；而富砂型湖底扇粒度區(qū)間跨度小，沉積物分選磨圓較好，沉積速率更慢。

2.3物性和孔喉特征

富礫型湖底扇由于埋藏深度較大，達到了2 800～3 400 m，原生孔隙保存下來的較少。通過鑄體薄片觀察，表明其孔隙類型以鑄?？诪橹?，其次為原生粒間孔和粒間溶孔(圖3a)。通過3口鉆井65塊巖心和壁心樣品實驗分析得到其孔隙度為8.8%～15.3%，平均12.1%；滲透率主要為(0.1～22.5)×10-3μm2，平均1.9×10-3μm2，主要表現(xiàn)為低孔低—特低滲儲層特征。由于孔喉結構比較復雜，導致孔滲關系較差。成巖階段處在中成巖B期，壓實率達到了63%～75%，表現(xiàn)為強壓實弱膠結成巖相(表1)。雖然溶蝕作用可以改善孔隙結構，但多為死孔隙，孔隙配位數(shù)較小，分布在0.3～1.0之間；喉道半徑較小，中值半徑分布在0.120～0.481 μm，平均為0.231 μm。

富砂型湖底扇埋藏深度中等，在2 100～2 400 m之間，孔隙類型以原生粒間孔為主，次為鑄?？缀土ｉg溶孔(圖3b)。通過研究區(qū)56塊巖心和壁心物性實驗分析得到其孔隙度為11.7%～21.4%，平均18.7%；滲透率主要為(4.0～295.2)×10-3μm2，平均72.0×10-3μm2，主要表現(xiàn)為中孔中低滲儲層特征。儲層處在中成巖A2期，表現(xiàn)為中等壓實中等膠結(表1)；孔隙連通性較好，孔隙配位數(shù)分布在1.4～1.6之間；喉道半徑較大，中值半徑為0.572～4.477 μm，平均1.892 μm。

圖2 北部灣盆地潿西南凹陷富礫型和富砂型湖底扇粒度特征對比

圖3 北部灣盆地潿西南凹陷富礫型和富砂型湖底扇儲層鑄體薄片對比

2.4沉積構造

雖然湖底扇都主要是由重力流形成，但是不同類型湖底扇在沉積構造上還是有差異的。富礫型湖底扇巖性主要為灰色砂礫巖和含礫砂巖，沉積構造上正粒序、同生斷層等變形構造、直立的“漂礫”和泥礫、鮑瑪序列等重力流特征構造發(fā)育(表1、圖4a)，牽引流構造不明顯，說明其構造活動較強、砂泥混雜堆積、沉積速度快。而富砂型湖底扇巖性以粉細砂巖為主，巖心上既可觀察到塊狀層理、負載和球枕構造、鮑瑪序列等重力流特征構造，還可見波狀層理和平行層理等牽引流構造(表1、圖4b)。原因在于富砂型湖底扇地形比富礫型湖底扇相對來說更緩，并且沉積速率也更慢，因此其巖心上滑塌變形程度更低，并且?guī)в星岸巳侵逘恳鞒练e構造特征。

表1 北部灣盆地潿西南凹陷富礫型和富砂型湖底扇沉積特征對比

圖4 北部灣盆地潿西南凹陷富礫型和富砂型湖底扇巖心特征對比

2.5砂體厚度和展布

富礫型湖底扇單層砂體厚度通常分布在20～50 m，單期湖底扇平面沉積范圍較窄，但垂向疊置現(xiàn)象明顯，呈現(xiàn)出“小而厚”的特征；而富砂型湖底扇單層砂體厚度通常分布在20 m左右，測井上表現(xiàn)為高幅箱狀特征(表1)，單期湖底扇平面沉積范圍較廣，垂向上疊置現(xiàn)象較少，并且緊挨著前端的三角洲分布，呈現(xiàn)出“大而薄”的特征。

3 沉積特征差異成因分析和沉積模式

2種湖底扇沉積特征差異的根源在于沉積環(huán)境不同，主要體現(xiàn)在古地貌和物源供給類型等方面；同時由于其構造環(huán)境也不一樣，導致其沉積模式也有所差異。

3.1古地貌和物源供給類型

大規(guī)模的湖底扇沉積通常與構造快速沉降、坡折、斷裂和充足的物源供給有關[19]。其中充沛的物源供給是形成富礫型和富砂型湖底扇的必要條件，同時物源供給類型也決定了湖底扇的沉積物成分。而古地貌決定了物源供給類型，平緩的古地貌對應的物源供給類型通常為分選磨圓較好的細粒沉積物，地形陡的古地貌通常對應的物源供給類型是分選磨圓較差的粗粒沉積物[20]。

流一段沉積時期，在湖盆短軸方向形成的富礫型湖底扇，由于處在陡坡帶，相對應的物源供給類型為砂礫巖近源扇三角洲，斷裂發(fā)育，扇三角洲沉積物沿著斷裂和陡坡，快速滑塌沉積形成富礫型湖底扇[16]；在湖盆長軸方向形成的富砂型湖底扇，由于處在緩坡帶，造就了物源供給類型為粉細砂巖遠源三角洲，因此形成的湖底扇的巖性也為粉細砂巖(圖5)。

3.2觸發(fā)機制和沉積模式

湖底扇沉積屬于事件性沉積，起因于一定的觸發(fā)機制。富礫型湖底扇由于處在湖盆陡坡帶，構造運動較強，斷距達260 m，斷層的生長指數(shù)平均為1.3，觸發(fā)機制主要為構造運動，具有陣發(fā)性、供給量中等、搬運距離短、堆積迅速的特點(圖5)。而在緩坡帶沉積的富砂型湖底扇，斷層活動較弱，沒有明顯的斷距，斷距多小于30 m，但是由于來自西部的物源供給充足，發(fā)育多期三角洲沉積，斜坡上的三角洲前積體會一期一期往前沉積，同時規(guī)模會慢慢變大，當其厚度和重量增加到超過其穩(wěn)定休止角的極限值時，在重力作用下，沉積物向半深和深湖方向滑塌沉積；重力滑塌是其主要的觸發(fā)機制[21]，具有物源補給穩(wěn)定、供給量大、搬運距離遠、堆積速度中等的特點(圖5)。

圖5 北部灣盆地潿西南凹陷富礫型和富砂型湖底扇形成過程示意

富砂型湖底扇在湖盆長軸方向，由于地形相對更緩，由西向東推進的高建設性三角洲前緣砂體整體滑塌進入半深和深湖形成湖底扇，常發(fā)育于高位體系域中；富礫型湖底扇在湖盆短軸方向，地形較陡，前端扇三角洲沉積物沿著斷裂和陡坡快速滑塌沉積，在低位體系域、湖侵體系域和高位體系域都可發(fā)育(圖5)。

4 成藏規(guī)律及有利勘探方向

潿西南凹陷流一段發(fā)育的富礫型和富砂型湖底扇，都形成于水體較深的半深湖、深湖環(huán)境中，湖底扇砂體被湖相泥巖包圍，并且下伏地層就是流二段巨厚的油頁巖烴源巖，具有良好的生儲蓋空間組合關系，容易形成巖性和構造+巖性油藏。潿西南凹陷近幾年的鉆井成果也證實了這個觀點，發(fā)現(xiàn)了較多的油藏。潿西南凹陷B洼流二段巨厚的油頁巖為優(yōu)質烴源巖，生烴量大[22]，其有機碳的質量分數(shù)平均值可達2.75%，氯仿瀝青“A”平均值為0.379 6%，熱解生烴潛量(S1+S2)平均值為11.03 mg/g[23]。

潿西南凹陷流一段B洼發(fā)育的富礫型湖底扇由于靠近生烴凹陷中心，油氣充注強度大，同時由于斷層的斷距較大，斷層兩側多為砂泥對接，斷層側封能力強，成藏概率大，鉆遇了較厚的油層。但由于埋深達到了2 800～3 400 m，壓實作用強烈，處在中成巖B期，物性普遍較差，儲層物性是其成藏關鍵因素(物性差的儲層為干層，物性好的儲層多為油層，井上見水少)。因此勘探的有利方向是尋找次生孔隙發(fā)育帶、異常高壓帶或者湖底扇高部位的扇三角洲前端的巖性體。按照這種思路對井位進行優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)了一些相對優(yōu)質儲層。富砂型湖底扇由于埋深更淺(2 100～2 400 m)，壓實作用更弱，儲層的物性較好；油氣先通過溝源斷裂垂向運移，然后通過砂體橫向運移到湖底扇砂體成藏，油藏類型多為構造+巖性油藏，并且油氣充足強度也較大，斷層的側封能力是其成藏關鍵因素，因此勘探的有利方向是尋找有效圈閉。按照這種思路，通過滾動勘探，在富砂型湖底扇中發(fā)現(xiàn)了較大的儲量。

5 結論

(1)潿西南凹陷流一段發(fā)育富礫型和富砂型湖底扇2種不同的湖底扇，在沉積特征上存在比較明顯的差異。富礫型湖底扇巖性以砂礫巖和含礫砂巖為主，分選磨圓較差；重力流特征構造發(fā)育，單層砂體厚度大，呈現(xiàn)“小而厚”的特征；物性表現(xiàn)為低孔低—特低滲特征，是導致其開發(fā)效果不理想的主要原因。富砂型湖底扇巖性以粉細砂巖為主，分選磨圓較好；重力流和牽引流沉積構造都發(fā)育，單層砂體厚度較小，呈現(xiàn)“大而薄”的特征；物性表現(xiàn)為中孔中低滲特征，油田的開發(fā)效果較好。

(2)古地貌和物源供給類型是造成沉積特征差異的主要原因。富礫型湖底扇形成于地形較陡、斷裂和坡折發(fā)育的古地貌中，沉積物供給類型是湖盆短軸方向陡坡帶形成的粗粒扇三角洲，觸發(fā)機制主要為構造運動。富砂型湖底扇形成于地形更平緩的古地貌中，沉積物供給類型是湖盆長軸方向緩坡帶形成的粉細砂巖正常三角洲，觸發(fā)機制主要為重力滑塌。同時建立了富礫型和富砂型湖底扇沉積模式。

(3)2種湖底扇砂體都具有良好的生儲蓋組合，但其成藏的主控因素有所不同。富礫型湖底扇儲層物性的好壞是其成藏關鍵，勘探的有利方向是尋找次生孔隙發(fā)育帶或異常高壓帶；而富砂型湖底扇由于儲層物性較好，圈閉的有效性是其成藏關鍵，勘探的有利方向是尋找有效圈閉。

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(編輯徐文明)

Differencesofsedimentarycharacteristicsofsublacustrinefansbetweenconglomerate-richandsand-richtypesintheWeixinanSag,BeibuGulfBasin

Zhang Hui, Zeng Xiaoming, Huang Dongmei, Chen Xiaowu, Mo Fengyang, Wu Bibo

(ZhanjiangBranch,CNOOCLtd,Zhanjiang,Guangdong524057,China)

Large oil and gas resources have been found in sublacustrine fans of the 1st member of Liushagang Formation in the Weixinan Sag, Beibu Gulf Basin. The sublacustrine fans in the study area were divided into conglomerate-rich and sand-rich types through the analyses of assay, core, logging and seismic data in order to clarify the reasons for different development effects of sublacustrine fans in different fields. The main reasons for different sedimentary characteristics include ancient landforms and provenance supply. Two kinds of sedimentary models of sublacustrine fans were summarized. Gravity slumping was the main trigger mechanism for sand-rich sublacustrine fans while tectonic movement was the main trigger mechanism for conglomerate-rich sublacustrine fans. Both had a good source-reservoir-caprock assemblage. However, due to poor physical properties, the favorable exploration direction for conglomerate-rich sublacustrine fans was to find secondary porosity development zones. Sand-rich sublacustrine fans were suitable to host effective traps due to better physical properties.

sedimentary characteristics; sublacustrine fan; Liushagang Formation; Weixinan Sag; Beibu Gulf Basin

1001-6112(2017)05-0633-07

10.11781/sysydz201705633

TE121.3

：A

2017-04-10；

：2017-07-24。

張輝1979—)，男，高級工程師，從事油氣田評價和開發(fā)研究。E-mail：zhanghui4@cnooc.com.cn。

國家重大科技專項“南海西部海域低滲油藏勘探開發(fā)關鍵技術”(2016ZX05024-006)資助。

帶也發(fā)現(xiàn)了較多的富砂型湖底扇[11-12]，2種湖底扇在沉積特征和成因機制方面存在較大的差異，油氣的成藏規(guī)律也不一樣。