珠江口盆地白云北坡砂岩侵入体特征分析

吴 伟，刘惟庆，黄雪峰，舒良峰

(1.河南理工大学，河南 焦作 454003;2.中海油(中国)有限公司深圳分公司，广东 广州 510240)

引 言

砂岩侵入体是砂岩浅埋藏未固结的情况下，在外力作用和地层水的搅拌作用下失去抗剪强度，形成塑性流体和地层流体异常高压，砂质流体向上或向下顺薄弱面侵入其他地层的产物[1-4]。砂岩侵入体的形成机制与地震成因的地表砂火山类似，该类现象很早就被人们在野外露头中观测到，规模不同的砂岩侵入体在野外已经得到证实[5-7]。随着油气藏勘探难度的不断增加和勘探技术的不断进步，岩性油气藏勘探的范围不断扩大，砂岩侵入体逐渐进入石油勘探家的视野。在国外深水油气勘探中，发现了大量的砂岩侵入体，如北海盆地深水区域的砂岩侵入体研究已经提供了大量的经验认识。相关研究从地震手段入手，从砂岩侵入的几何形态、地震识别特征、地层模式以及成因机制等方面进行了总结[5，8-9]，对其形成过程和形成机制的探讨有助于岩体的识别和预测，进而掌握其分布规律。中国南海深水盆地也已经发现砂岩侵入体，经历古近纪—新近纪裂谷—被动大陆边缘演化的珠江口盆地白云凹陷是重要的富烃凹陷，其北坡及番禺低隆起珠江组内发现了一系列天然气田，气层之上发现了一套地震异常反射体，目前无钻井揭示其岩石学特征，有学者认为这是砂岩侵入体的特征反射[9-10]，可能是比较理想的储集层。从砂体源特征和侵入体几何特征等方面，解剖白云北坡的砂岩侵入体特征，推测砂岩侵入体的形成机理及其富烃特征。

1 研究区地层概况

伴随着古近纪—新近纪南海的裂陷、拉裂、洋壳增生等过程，白云凹陷先后经历了裂陷湖盆、被动大陆边缘的沉积环境演化，形成了下部陆相沉积、上部海相沉积的特点。下部陆相沉积中发育了厚层的文昌组、恩平组等泥质有效烃源岩[11-12]，是研究区的主要油气来源;白云凹陷上部海相地层中泥岩含量显著增高，尤其18.5 Ma界面之上巨厚的泥质岩充当了良好的区域性盖层，造成18.5 Ma界面之上缺少油气源，而18.5 Ma界面之下油气源十分充足。

珠江组地层为新近系底部的一套地层，时限为16.0～23.8 Ma，顶底对应的地震反射界面分别为T6、T4。依据钻测井、地震以及微体古生物等资料[13-14]，对白云凹陷珠江组进行了三级层序划分，将其划分为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个三级层序(图1)，识别和总结了各级层序界面特征、结构样式及对比标志，建立了研究区的层序地层系列和等时层序对比格架。白云凹陷发现了大量的异常反射主要分布在白云北坡SQzj3层序底部。

图1 层序划分和沉积充填演化

2 砂岩侵入体特征

砂质侵入体是砂体液化后的一种产物。未固结成岩的砂体在地下水侵入以及动力搅拌的作用下，产生异常高压并失去抗剪强度形成液化流，液化流可能向上或向下侵入其他地层形成“砂岩椎”或“砂岩墙”，也可能顺活动开启断裂上涌至地表形成“砂火山”，由此可以划分为侵入相和溢出相。

图2 砂岩侵入体地震反射特征

白云北坡SQzj3层序底界面上发现的砂岩侵入体规模较大(图2)，其在地震上表现为振幅异常的地震包络异常体，表层为连续的异常强振幅反射，而包络体内部为杂乱的弱反射。对17.5 Ma界面连续追踪的基础上，向上80 ms提取均方根振幅RMS属性，获取地震异常体的分布范围(图2)，异常体为多块分离体组合而成，从平面上看异常体通常为强振幅及其围限的杂乱振幅组成，其几何形态极不规则;从剖面上看，这些异常体常发育在断裂周围，局部地区不发育断裂处也有少量异常体存在，但均与下部的SQzj2层序中的陆架边缘三角洲砂体[14]存在沟通渠道。A1—A2剖面显示 SQzj2层序低位的砂体与异常体之间存在杂乱反射，与周围常规地层反射截然不同，而这些杂乱反射围绕断裂分布，推测断裂为砂体侵入体的主要沟通渠道;沟通渠道所连接的SQzj2层序低位的砂体反射强度明显减弱、厚度有所减小，说明SQzj2层序陆架边缘三角洲前缘砂体液化向上侵入而导致源岩减薄;异常体的顶端则为“蘑菇”状的披覆体，中心为杂乱反射，而周边为连续性好的强反射，推测中心杂乱反射为砂体较富集的粗砂卸载区，而强反射轴为漫溢的细粒卸载物，据此推测异常体主要为溢出相的砂岩侵入体;异常体之上地层厚度差别较大，异常体突出部分之上地层厚度较薄，上覆地层上超于异常体之上，说明砂岩侵入体并非侵入相，而是在17.5 Ma溢出至海底的。B1—B2剖面中17.5 Ma层序界面之上发育2套异常体，异常体与SQzj2层序低位砂体有明显的沟通渠道，但这些通道并没有发育在大断裂附近。

3 源岩特征

SQzj2层序中的陆架边缘三角洲前缘砂体是SQzj3层序底部溢出相砂岩侵入体的主要砂体来源，从体系域划分上属于该层的低位体系域。

从地震剖面上来看，SQzj2层序低位体系域早期形成于相对海退时期，层序界面SB21.0上可见下切水道发育，界面之上沉积体的堆积方式以典型的叠瓦状前积为特征，前积层顶部存在较为明显的顶超或退覆特征。

从测井曲线上来看，下部较厚层段GR值处于基线位置，DT值整体较高，对应录井为厚层深海—半深海泥质沉积和前三角洲泥质沉积，厚度为80～200 m;中部为整体厚层漏斗状GR负异常，DT值整体降低，录井显示为砂体，厚度差别较大，代表沉积中心迁移的三角洲前缘砂体沉积，也就是砂岩侵入的主要源岩，一般厚度为10～40 m。从白云北坡连井剖面上看，低位域早期的陆架边缘三角洲前缘砂体分布极不均匀，局部厚度可达上百米，而有些地方仅仅20多米，这可能与沉积环境中不断水退相关，但也不排除与液化砂体流动后差异聚集的相关联系可能。

钻井取心显示，储层岩性为中细砂岩，钻井岩心中可见大量的生物钻孔、生物扰动构造，也可以看到具有液化特征的小型构造，如前缘砂体内部常见强烈变形构造，且发育尺度不大，如小型液化砂锥(图3g)、侵入脉状砂体(图3e、h)、撕裂砂体和撕裂泥岩(图3h)等，这类砂体代表未固结、成岩条件下发生了砂体液化，为大中型砂岩侵入成因相近的小尺度反应。形成此类构造往往存在频繁外部扰动动力源，与地震剖面砂岩侵入体的分布位置对比，推测应为17.5 Ma左右发生了频繁的地震作用所致。

4 砂岩侵入体的油气勘探潜力

白云北坡的天然气源十分充足，古近系文昌组和恩平组的巨厚湖相烃源岩为上部储集层提供了丰富的天然气，在新近系天然气钻探中已经得到证实，18.5 Ma界面之下圈闭落实的深海扇系统储集层均钻遇天然气藏，白云北坡21 Ma的陆架边缘三角洲前缘砂体圈闭(PY35-A井区)以及远端荔湾凹陷深海浊流砂体圈闭(LW3-B井区)均钻遇具有商业价值的油气田。

图3 白云北坡SQzj2层序陆架边缘三角洲沉积学特征

砂岩侵入体的垂向和侧向上均被巨厚泥岩封堵，封盖效率非常高，砂岩侵入体内部为液化砂体的堆积，孔渗性能较好，形成了良好的岩性圈闭。而向下常常有断层和裂缝型砂岩岩墙沟通区域性广泛分布的陆架边缘三角洲前缘砂体，油气运移通道畅通，为油气运聚提供了良好的条件。砂岩侵入体圈闭不仅油气成藏条件非常好，而且在白云凹陷埋藏较浅且上覆水体较薄，相关油气田勘探可以降低成本。

虽然砂岩侵入体圈闭的成藏条件很好，但目前发现的砂岩侵入体分布比较局限，主要分布在PY36井区附近(图4)，较小的目标规模使其不能成为勘探的主力目标，但可以作为油气钻探的兼探目标。

图4 白云凹陷北坡砂岩侵入体储层分布预测

5 结论

(1)白云北坡珠江组SQzj3层序底部发育一套溢出相砂岩侵入体，源岩主要是下部SQzj2层序低位体系域的陆架边缘三角洲前缘砂体，17.5 Ma较强的构造活动引发该套砂体液化并经裂缝、断裂等通道溢出地表形成。

(2)砂岩侵入体由上覆巨厚的泥岩封盖形成了良好的岩性圈闭，这些圈闭的油气聚集条件很好，可以作为油气钻探的兼探目标。

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