陳 波 段冬平 劉英輝 丁 芳 陳 晨

(中海石油(中國)有限公司上海分公司 上海 200335)

東海盆地西湖凹陷漸新統(tǒng)花港組沉積時期物源供給充足，以北部虎皮礁隆起為主要物源區(qū)，且長時間處于穩(wěn)定供給狀態(tài)，西部海礁凸起和東部釣魚島隆起物源供給有限，古水流方向為近南北向[1]。前人對該時期沉積體系研究的主流觀點認為花港組主要發(fā)育河流、三角洲沉積體系[2-4]，但這些觀點均是基于單井基礎(chǔ)資料分析所得，對沉積體展布形態(tài)、范圍及規(guī)模缺乏系統(tǒng)的定量化表征，且水道砂體的強非均質(zhì)性導(dǎo)致對本區(qū)砂體平面展布規(guī)律刻畫不足，縱向切疊關(guān)系認識不清，使得開發(fā)井鉆探及調(diào)整井優(yōu)化難度加大，不利于油氣田的穩(wěn)產(chǎn)和滾動挖潛。

地震沉積學(xué)方法是研究沉積體形態(tài)、建立沉積體系演化模式的重要研究方法之一[5-9]，尤其適應(yīng)于海上工區(qū)范圍廣闊和單井基礎(chǔ)資料匱乏的情況，具有較好的實用性。在過去20年，科研工作者不斷探索地震沉積學(xué)的技術(shù)方法和應(yīng)用對象[10]，在三角洲、曲流河、碳酸鹽巖等沉積體刻畫上取得了顯著成果，在濁積扇、重力流等沉積體研究中也得到了成功應(yīng)用[11-14]。本次研究以地震沉積學(xué)方法為指導(dǎo)，系統(tǒng)研究了黃巖區(qū)花港組上段沉積相類型，建立了縱向演化規(guī)律，定量表征水道類沉積體展布范圍及縱橫向發(fā)育規(guī)模，指出了有利相帶的類型、發(fā)育規(guī)模和發(fā)育位置，為氣田內(nèi)部挖潛和綜合調(diào)整提供了參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

東海盆地是我國海上重要的含油氣盆地之一，經(jīng)過40余年的勘探開發(fā)取得了顯著成果。西湖凹陷位于東海陸架盆地中段的浙東拗陷東部，凹陷整體呈NNE向展布，是一個新生代斷-坳復(fù)合型盆地，經(jīng)歷了早期斷陷、中期拗陷和晚期整體沉降等3個階段[15]。

黃巖區(qū)位于西湖凹陷中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶中南部，為NE—SW向背斜構(gòu)造，地層較平緩，面積約1 400 km2(圖1)。研究區(qū)自下而上發(fā)育新生界古近系、新近系及第四系，漸新統(tǒng)花港組是主要的儲集層和產(chǎn)層。研究區(qū)處在勘探開發(fā)初期，目前已有鉆井20余口，但主要分布在幾個局部構(gòu)造高點上，開發(fā)井網(wǎng)極不規(guī)則、密度小，平均井距在2 km以上，開發(fā)區(qū)外幾乎無井分布，這些因素加大了井間砂體刻畫的難度。

圖1 研究區(qū)地理位置與井位分布Fig .1 Location of the study area and well location

2 層序地層格架特征

研究區(qū)在漸新統(tǒng)花港組沉積時期進入拗陷期，層序地層發(fā)育樣式受氣候及湖平面變化影響較大。前人采用Vail經(jīng)典層序地層學(xué)分析方法，通過識別湖/海泛面及其在巖心、測井、地震等資料上的典型反映，結(jié)合西湖凹陷構(gòu)造演化規(guī)律，將黃巖區(qū)漸新統(tǒng)花港組劃分為2個三級層序(即SQ1、SQ2)[16-20]，其中SQ1相當(dāng)于花港組下段，SQ2相當(dāng)于花港組上段(圖2)。

SQ1層序沉積時期，研究區(qū)經(jīng)歷凹陷斷陷后進入拗陷沉積、凹陷擴張階段，具有多期海平面升降過程，在層序結(jié)構(gòu)中發(fā)育低位體系域(LST)、水進體系域(TST)和高位體系域(HST)；地震剖面上可見最大湖泛面反射結(jié)構(gòu)，具有下超現(xiàn)象，水體總體較淺，發(fā)育三角洲、濱淺湖沉積。SQ2層序沉積時期，研究區(qū)構(gòu)造活動相對減弱，斷層不發(fā)育，層序結(jié)構(gòu)以低位體系域(LST)、水進體系域(TST)為主，高位體系域(HST)為輔，層序頂界面與上覆地層呈平行整合接觸，發(fā)育多套穩(wěn)定的泥巖；地震剖面上頂界面具有強振幅、中強連續(xù)反射特征。

層序SQ2為本次研究的目的層段，通過井點砂泥巖發(fā)育特征及巖相組合關(guān)系可進一步細分為5個砂層組(圖2)。

圖2 研究區(qū)高分辨率層序地層劃分圖(剖面位置見圖1)Fig .2 High-resolution sequence division of the study area(see Fig.1 for profile location)

3 河道砂體沉積特征及地震沉積學(xué)解釋

3.1 河道砂體沉積特征

研究區(qū)花港組砂巖類型多樣，層理特征豐富，可見反映強水動力環(huán)境的沖刷面(圖3a、c、f)，其中分流河道沉積形成的沖刷面上下圍巖呈不規(guī)則形狀接觸(圖3f)，下部為深灰色含泥質(zhì)紋層泥質(zhì)粉細砂巖，上部為灰白色中粗砂巖，中間夾2～4 cm厚礫石沉積，礫石直徑0.3～1.0 cm(圖3h)，呈疊瓦狀定向排列，分選較差，具一定磨圓，向上粒度變細；水動力相對較弱的河流形成的沖刷面表現(xiàn)為鋸齒狀接觸(圖3a、c)，與分流河道形成的沖刷面相比，界面之上粒度變粗含扁平狀泥礫，但未見較大礫石，且泥質(zhì)含量增加并發(fā)育變形現(xiàn)象。巖心樣品中還可見塊狀泥巖撕裂屑，最厚處約1.2 cm(圖3f、g)，均反映沉積時期較強水動力環(huán)境。辮狀河沉積巖心上層理不發(fā)育，為大套厚層塊狀砂巖，粒度較粗，以灰白色中粗砂巖為主，部分巖心段內(nèi)部可見平行層理，表明該沉積時期水體能量較強且沉積物供給穩(wěn)定(圖3d、e)。曲流河沉積水動力相對較弱，泥質(zhì)含量增加、粒度變細，發(fā)育弱水動力條件下形成的爬升層理、泥質(zhì)紋層等層理類型(圖3b、c)。

(a)小型沖刷面，泥礫沉積，X1井，3 290.6 m；(b)波狀紋層，爬升層理，泥質(zhì)粉細砂巖，X1井，3 297.4 m；(c)底部粗砂巖相變?yōu)槟鄮r，具小型沖刷面，向上見平行層理、爬升層理，X1井，3 297.66 m；(d)塊狀砂巖，大型交錯層理，內(nèi)部見泥巖撕裂屑，X1井，3 424.9 m；(e)泥質(zhì)紋層，平行層理，中細砂巖，X1井，3 420.2 m；(f)不規(guī)則沖刷面，粗粒沉積，Y2井，3 527.6 m；(g)泥巖撕裂屑，粉砂巖，Y2井，3 528.7 m；(h)礫石沉積，具定向排列，磨圓較差，Y2井，3 526.3 m。

圖3 研究區(qū)花港組典型巖心相特征

Fig .3 Typical litholofacies of Huagang Formation in Huangyan area

粒度分析統(tǒng)計表明研究區(qū)花港組上段整體以兩段式為主，具少量三段式。其中，滾動次總體總量較少且在5%以內(nèi)，反映了粒度整體偏細的特征；跳躍次總體為主，分選中等偏好，整體表現(xiàn)為牽引流沉積特征。

3.2 90°相位轉(zhuǎn)換分析

地震沉積學(xué)是將地震巖性學(xué)和地震地貌學(xué)兩者有機結(jié)合的一門科學(xué)，除了能夠有效識別厚層砂體之外，對常規(guī)方法無法識別的薄層砂體也能夠清晰的識別和表征，其主要研究內(nèi)容包括地質(zhì)體的巖性和規(guī)模兩個方面，主要通過地震數(shù)據(jù)體和巖性數(shù)據(jù)體建立巖性-波阻抗之間的對應(yīng)關(guān)系，從而開展沉積相解釋。目前較為常用的技術(shù)有90°相位轉(zhuǎn)換以及等時地層切片技術(shù)[21-25]。

90°相位轉(zhuǎn)換的目的是建立薄層砂巖與同相軸之間的對應(yīng)關(guān)系。研究區(qū)原始地震數(shù)據(jù)為0°相位，厚層砂巖(30 m左右)和地震同相軸之間具有良好的對應(yīng)關(guān)系，井震標(biāo)定指示厚層砂巖頂面對應(yīng)較連續(xù)、中強反射波谷相位；而薄層砂巖(<10 m)與地震同相軸之間無明顯對應(yīng)關(guān)系，但通過90°相位調(diào)整，薄層砂體(圖4中箭頭指示位置)響應(yīng)幾乎都對應(yīng)于波谷相位，泥巖對應(yīng)波峰相位，因此地震反射同相軸就具有了地質(zhì)意義。

圖4 90°相位轉(zhuǎn)換地震剖面圖Fig .4 Seismic profile by 90°phase transition

3.3 河道砂體地震沉積學(xué)解釋

在巖心特征分析的基礎(chǔ)上，從測井曲線特征出發(fā)，結(jié)合地震相剖面，對研究區(qū)花港組不同類型水道砂體展布特征進行分析。

3.3.1曲流河砂體

曲流河砂體主要發(fā)育于H1、H2、H4層，為SQ2海侵期沉積產(chǎn)物，該時期河道坡度較緩，流量穩(wěn)定，發(fā)育河床、堤岸、河漫等亞相。邊灘沉積是曲流河的主要砂體類型，巖性以中細砂巖為主，層理類型多為槽狀、板狀或者平行層理，分選磨圓中等，自下而上常出現(xiàn)由粗至細的正韻律特征(圖3a、5a)；邊灘頂部常發(fā)育堤岸沉積，以小型爬升層理為主，常見黑色泥質(zhì)紋層向一側(cè)逐漸爬升(圖3b、c)，表明水體能量較弱，水平面緩慢升降，泥質(zhì)沉積物緩慢沉降而成。地震剖面表現(xiàn)為中—強反射、較連續(xù)的波谷響應(yīng)特征，由多個頂平底凸、串珠狀分布的透鏡體組成(圖5b)，垂直河道方向為孤立狀強反射透鏡體，向兩側(cè)河道側(cè)緣位置同相軸反射強度明顯減弱或相變?yōu)椴ǚ澹瑢?yīng)河道邊部及河道間沉積，表現(xiàn)在平面上為邊界清晰、較順直的河道形態(tài)，變?nèi)趸蛳嘧兾恢脼楹拥肋叢炕蚝拥劳饩?圖5c)。

以H2層為例，該層砂巖欠發(fā)育，地層厚度150 m左右，已鉆井中河道主體及側(cè)緣均有鉆遇(圖6a)，砂巖厚度10～30 m，砂地比0.10～0.26，自然伽馬曲線表現(xiàn)為底部突變的箱形，向上漸變?yōu)殓娦危瑸樗畡恿Τ掷m(xù)減弱的表現(xiàn)。地層切片顯示H2層為一條近南北向展布長條狀河道形態(tài)，北部彎曲度較小，向南彎曲度增大(圖6a)，已鉆井實際鉆遇該條河道的主體及側(cè)緣，河道寬0.2～1.2 km，河道主體砂厚約30 m，河道側(cè)緣砂厚約2～8 m，寬厚比為25∶1～40∶1。

3.3.2辮狀河心灘砂體

辮狀河心灘砂體主要發(fā)育于SQ2海退期，以H3層為典型代表，發(fā)育于辨狀河道內(nèi)，已鉆井發(fā)育1～4期均厚30 m的厚層砂巖，單井累計砂厚達83～124 m，砂地比在0.6左右。巖性以泥礫中細砂巖為主(圖3d)，分選磨圓好，中上部發(fā)育塊狀層理、平行層理(圖3e)、板狀交錯層理等強水動力產(chǎn)物，頂部常見波狀交錯層理，內(nèi)部可見厚度0.1～0.5 cm不等的黑色泥(炭)質(zhì)紋層，指示沉積時間期周期性變化中憩水期產(chǎn)物，反映單期沉積心灘頂部水動力變?nèi)醯奶卣?；測井相以微齒化箱形為主(圖5d)，反映垂向多期河道疊加，存在一定的非均質(zhì)性。辮狀水道為心灘間沉積產(chǎn)物，是水流流動的主要通道，底部存在明顯沖刷面、礫石發(fā)育，常見扁平狀泥巖撕裂屑，多具定向排列，表明沉積時期水動力較強，向上粒度變細、泥質(zhì)含量增高，測井曲線呈鐘形，具典型正韻律特征；地震剖面上表現(xiàn)為連續(xù)、中強反射波谷特征(圖5e)，X1、X2井點處砂巖發(fā)育，位于反射強度高的連續(xù)波谷內(nèi)(圖6b)，X3井點底部發(fā)育薄層砂巖，向上以泥巖為主，位于連續(xù)性變差、反射強度低的波谷內(nèi)，河道外兩側(cè)表現(xiàn)為波谷相變?yōu)椴ǚ逄卣?，整體為透鏡體形態(tài)。該相變位置表現(xiàn)在平面上為清晰順直的河道邊界(圖5f)，與井點所處位置高度吻合。

地層切片顯示H3層為長條狀近南北向展布的河道形態(tài)(圖6b)，北部和中部彎曲度較小，河道規(guī)模較小，邊界清晰，向南彎曲度逐漸增大，整體為順直型，河道寬度0.8～2.0 km，砂巖厚度20～40 m，寬厚比40∶1～50∶1。河道北部及南部西側(cè)發(fā)育若干條寬度不足200 m的小型河道匯入主河道內(nèi)，指示該時期除主物源來自北側(cè)外，同時有西側(cè)的局部物源；南部東側(cè)發(fā)育一條近東西向、彎曲度約1.52的曲流河，邊灘清晰可見。辮狀河道內(nèi)見橢圓狀、菱形狀、窄長條狀分布的強振幅區(qū)域，為典型辮狀河心灘沉積響應(yīng)。

3.3.3三角洲平原分流河道砂體

三角洲平原分流河道砂體發(fā)育于SQ2海侵早期，地形平緩，沉積物供給充足，以H5層為典型代表，地層厚度65 m左右，儲層全區(qū)發(fā)育，砂巖厚度15～30 m不等，砂地比0.33～0.57。巖性以中細砂巖為主，泥質(zhì)隔夾層發(fā)育。研究區(qū)內(nèi)河道期次較多，多呈條帶狀展布；分流河道底部可見多個明顯沖刷面，向上發(fā)育大套砂巖，以塊狀層理為主，表明沉積物供給充足，短時間內(nèi)沉積量較大。測井曲線以箱形為主，頂?shù)拙蛔?，反映了強水動力特征；相比辮狀河砂體，其曲線內(nèi)部齒化現(xiàn)象嚴(yán)重(圖5g)，泥質(zhì)含量較高，反映了河流頻繁改道后導(dǎo)致水體能量減弱，細粒沉積物增多的現(xiàn)象；部分井點發(fā)育一套厚度2～8 m不等的泥質(zhì)隔夾層，將砂體分隔為1～2期厚度約15 m的砂巖復(fù)合體，在地震剖面上表現(xiàn)為2個較連續(xù)、強反射波谷夾1個不連續(xù)、弱反射波峰，整體為一復(fù)波特征(圖5h)。其中下部的波谷呈透鏡狀，寬度僅300～600 m，部分井點未鉆遇，如XA5井僅鉆遇上部砂巖，地震剖面表現(xiàn)為鉆遇上部強反射波谷，下部的波谷在井點位置相變?yōu)椴ǚ?，表明H5層早期河道規(guī)模較小，后被泥質(zhì)沉積覆蓋，中晚期河道逐漸發(fā)育，切割或部分切割早期泥質(zhì)沉積，末期廢棄河道同樣清晰可見，表現(xiàn)為寬度200 m左右的窄長條展布的弱反射波峰特征(圖5i)。

H5層地層切片提取的屬性主要反映上部砂體展布特征，表現(xiàn)為邊界清晰、寬度不一、相互切疊的長條狀河道沉積，該時期河道規(guī)模不斷擴大，除了來自北側(cè)穩(wěn)定的物源持續(xù)供給外，西側(cè)同樣發(fā)育較多的窄長條小型河道不斷提供沉積物，整體寬度0.5～3.5 km不等(圖5i、6c)，寬厚比為30∶1～100∶1。

圖5 黃巖區(qū)花港組上段不同河道類型典型識別特征Fig .5 Typical identification features of different river channel types in upper Huagang Formation in Huangyan area

圖6 黃巖區(qū)花港組上段典型地層切片及沉積相解釋Fig .6 Typical stratal slices and corresponding sedimentary facies charts of upper Huagang Formation in Huangyan area

4 沉積演化規(guī)律

研究區(qū)花港組上段自下而上由H5層三角洲平原逐漸向H4層三角洲前緣、H3層辮狀河、H2—H1層曲流河沉積體系演化(圖7)，垂向演化受控于海平面升降、物源供給量和古地貌形態(tài)。

SQ2沉積早期海平面處于低位，古地形平緩，物源供給充沛，A/S<1，發(fā)育大套厚層砂巖，巖性以中細粒砂巖為主，分選中等，發(fā)育三角洲平原分流河道沉積，單期砂巖均厚15 m，河道寬度0.5～3.5 km，改道頻繁，整體為自北向南展布；隨著海平面升高，沉積范圍減小，粒度變細，泥質(zhì)含量增加，砂體厚度較薄，一般小于5 m，表現(xiàn)為砂泥互層或泥包砂特點，河道寬度較窄，為120～280 m，大部分為自北向南展布，存在近東西向河道；隨后海平面快速下降，處于較低位置，地形平緩，物源供給充足，A/S<1，以辮狀河沉積為主，河道寬度為0.2～2.0 km，邊界清晰，彎曲度低，發(fā)育3～5期單砂體，單期砂厚20～40 m不等，發(fā)育順河道、窄長條狀心灘，心灘規(guī)模平均長2.28 km、寬0.82 km，面積1.88 km2；然后海平面降至低點并逐漸上升，物源供給不充分，巖性粒度變細，以含泥質(zhì)粉細砂巖為主，發(fā)育曲流河沉積，河道寬度為0.5～1.2 km，砂巖厚度為8～30 m，北部地形較陡，河流形態(tài)以順直型為主，向南地形變緩，河道彎曲度增大；最后海平面上升至最大海泛面，物源供給匱乏，地層以發(fā)育泥巖為主，表現(xiàn)為泥包砂特征，整體為一套反韻律沉積，砂巖單層厚度普遍小于10 m，一般以5 m左右為主，發(fā)育小型曲流河沉積，河道寬度<100 m，自西北向東南方向流動，彎曲度大、改道頻繁、相互切疊。

由此可見，研究區(qū)花港組上段曲流河砂體分布在三級層序SQ2海侵體系域內(nèi)，部分?jǐn)鄬訑嘀猎撎?，其頂部泥巖可提供良好的遮擋，已有鉆井揭示較高的含氣概率(80%以上)，但由于其砂體厚度薄，分布無規(guī)律，很難作為優(yōu)質(zhì)儲層；但辮狀河心灘和三角洲平原分流河道砂體主要分布在SQ2海退體系域內(nèi)，相比曲流河砂體物性更好，縱向砂體之間具較厚泥巖，可形成良好遮擋層，是下一步挖潛的主要方向。

圖7 黃巖區(qū)花港組上段垂向沉積演化Fig .7 Vertical sedimentary evolution of upper Huagang Formation in Huangyan area

5 結(jié)論

1) 西湖凹陷黃巖區(qū)花港組為河流相沉積體系，花港組上段SQ2沉積時期垂向自下而上由三角洲平原分流河道、三角洲前緣逐漸向辮狀河、曲流河沉積體系演化，垂向演化主要受控于海平面變化、物源供給和古地貌形態(tài)。

2) 研究區(qū)低位體系域下發(fā)育的辮狀河心灘和三角洲平原分流河道砂體厚度大、分布范圍廣，在全區(qū)穩(wěn)定發(fā)育，可以作為優(yōu)質(zhì)儲層，是下一步挖潛的主要方向。

3) 研究區(qū)內(nèi)較連續(xù)、強反射波谷同相軸多對應(yīng)砂巖發(fā)育位置或主河道位置，不連續(xù)、弱連續(xù)、弱反射波谷同相軸多對應(yīng)井點砂巖厚度薄或河道邊部位置，可作為后續(xù)調(diào)整挖潛的參考標(biāo)志。