北部湾盆地涠西南凹陷流一段强制湖退沉积体的特征及其油气地质意义

裴健翔 ，董贵能，朱　其

[中海石油(中国)有限公司 湛江分公司，广东 湛江 524057]



北部湾盆地涠西南凹陷流一段强制湖退沉积体的特征及其油气地质意义

裴健翔 ，董贵能，朱其

[中海石油(中国)有限公司 湛江分公司，广东 湛江 524057]

北部湾盆地涠西南凹陷始新统流沙港组一段发育一套斜交前积结构地层。利用地质、测井和地震等资料，通过单井相、连井对比和地震相特征等沉积相的综合研究，证实这套地层为强制湖退沉积体。该强制湖退沉积体在单井相上具有自下而上沉积水体明显变浅的特征，在连井对比中表现为多期三角洲纵向叠置横向有序迁移，而地震反射同相轴则表现出明显的斜交前积特征。进一步的研究表明，沉积基底局部构造抬升是流一段发生强制湖退的主控因素。这套强制湖退沉积体的发现不仅解决了涠西南凹陷涠三段和流一段区域地层划分与对比存在的分歧，同时在强制湖退沉积体系域内找到了浊积体、湖底扇和进积三角洲等多类型岩性圈闭，并发现了油气藏，拓展了凹陷找油新领域。

强制湖退；沉积体；流沙港组；涠西南凹陷；北部湾盆地

“强制湖退”这一概念来源于“强制海退”[1]。强制海退属于层序地层学的概念，强制海退沉积体是指在高水位体系域晚期，海平面的下降速度超过了基底构造沉降速度形成的一套地层，在强制海退作用下，所产生的沉积体系域发育一系列进积复合体，是寻找大型油气储集砂体的有利位置[2-4]，易于形成大型岩性圈闭群。强制湖退与强制海退类似，在陆相湖盆中，强制湖退对储层、储盖组合、岩性圈闭都具有控制作用，利用强制湖退概念及在强制湖退沉积体系域中寻找岩性圈闭(油气藏)的勘探方法，很少有学者进行过研究，而且目前为止也很少有实例报道。只有操应长2003年提出强制湖退概念并在理论上分析强制湖退的成因[5]，柳成志等2005年提出松辽盆地姚一段存在强制性水退砂体并指出强制性水退砂体与上下泥岩组合能形成岩性圈闭[6]。以上学者的研究主要集中于从理论上分析其形成条件和成因，缺少对实例的深入解剖，因此有必要结合勘探实例总结强制湖退的识别特征，并深入挖掘其对油气成藏的地质意义。北部湾盆地涠西南凹陷始新统流沙港组一段(流一段)发育一套斜交前积结构地层，目前，这套地层已成为涠西南凹陷进行油气勘探的一个重要层位。笔者在单井相、连井对比和地震相特征等综合研究的基础上，分析其成因机制，证实这套地层为强制湖退沉积体。这一发现不仅解决了涠西南凹陷涠洲组三段(涠三段)和流一段区域地层划分与对比多年存在的分歧，同时为该区找到了一系列岩性圈闭，并发现了油气藏，拓展了涠西南凹陷找油新领域，这对该区岩性圈闭的勘探具有指导作用，同时对于其他地区寻找岩性油气藏也具有借鉴意义。

1　区域地质概况

涠西南凹陷属于北部湾盆地的北部坳陷，是中国南海北部大陆架西部一个重要的富油气凹陷。凹陷东南边缘与企西隆起相接，西北边缘为涠西南断层，西南边缘与海中凹陷相邻，其间被涠西南低凸起相隔(图1)。凹陷内发育3条近北东-南西走向的大型断裂——1号、2号和3号断裂，这3条大断裂控制了整个涠西南凹陷的构造格局。凹陷具有典型的断-坳双层结构，古近纪为断陷湖盆，整体上呈北断南超的箕状断陷构造样式，北部为陡坡，南部为缓坡，东西两侧为凹陷的长轴方向，地层自下至上为古新统长流组、始新

统流沙港组、渐新统涠洲组。新近纪为坳陷结构，沉积了一套海相碎屑岩[7-10]。流沙港组细分为3段，即自下而上为流三段、流二段和流一段，其中，流二段主要沉积半深湖相、深湖相泥岩、页岩和油页岩，是凹陷的主要烃源岩[11]。流一段由于紧邻下伏的流二段烃源岩，所以油源条件得天独厚，是目前涠西南凹陷岩性油气藏勘探的重要层序之一。流一段在凹陷内中西部已有多个岩性油藏的发现，这些岩性油藏在地震剖面上均表现为前积斜交地层。类似的这套前积斜交地层在凹陷内的西侧和东侧均大量发育，表现为不断进积叠加的三角洲沉积体系。这些进积叠加的三角洲沉积体系由强制湖退沉积作用形成，它的发现对于涠西南凹陷流一段岩性油气藏的勘探具有重要意义。

2　强制湖退沉积体的识别

强制湖退沉积体是涠西南凹陷流一段特殊的沉积体系，通过单井相、连井对比和地震相的综合研究，总结出强制湖退沉积体具有下述识别特征。

2.1单井相特征

涠西南凹陷流一段强制湖退沉积体在单井相中表现出自下而上沉积水体明显变浅的特征。首先是泥岩颜色的变化，强制湖退沉积体在单井剖面上，下部泥岩为黑色、深黑色，向上依次变为深灰色、浅灰色，顶部为杂色。在岩性上，下部主要为泥岩、页岩夹薄层粉砂岩，向上变为泥岩、粗砂岩、薄层粉砂岩，并且页岩消失。砂岩含量自下而上变多，其厚度也变大。砂岩所对应的伽马测井曲线主要为漏斗形，少量箱形，具有典型三角洲的垂向演化特征。根据测井曲线和岩性变化，很容易划分出不同期次的三角洲。每期三角洲包含数个短期旋回，早期三角洲包含的短期旋回个数多，而中晚期的三角洲包含的短期旋回个数变少。反映出在强制湖退沉积体系域内，随着湖平面的下降，沉积基准面和可容空间有规律地变化。早期的三角洲砂岩厚度和砂岩百分含量较小，而中晚期的三角洲砂岩厚度和砂岩百分含量都变大(图2)。

图1　涠西南凹陷地理位置及区域构造Fig.1　Location and regional structure map of Weixi’nan Sag

2.2连井对比特征

连井对比反映出强制湖退沉积体中各砂岩储集层在纵向上的相互叠置关系和在横向上的变化规律，在

顺物源方向的连井对比中，强制湖退沉积体发育多期三角洲，三角洲纵向叠置，横向有序迁移(图3)。W1井井点为靠湖岸方向，W5井井点为靠湖心方向。各期三角洲自湖岸向湖心方向依次前积推进。强制湖退沉积三角洲砂体伽马测井曲线主要为箱形或漏斗形，尤其以反映河口坝的漏斗形组合形态占优，而反映分流河道的钟形组合形态少见。同时，在沉积亚相上，强制湖退三角洲缺乏三角洲平原亚相，仅发育三角洲前缘亚相和前三角洲亚相，并且浊积体异常发育。浊积体上下围岩为厚层泥岩或厚层页岩。整体上，三角洲的箱状砂岩被厚层泥岩所夹，各期三角洲砂体都有油藏发现，并且具有不同的油水界面，其砂岩总体上表现出良好的储集性能。

图2　涠西南凹陷W5井流一段单井相Fig.2　Single well facies of the 1st Member of Liushagang Formation in Well W5 in Weixi’nan Sag

图3　涠西南凹陷W1—W2—W3—W4—W5流一段连井对比(剖面位置见图1)Fig.3　Cross-well correlation of the 1st Member of Liushagang Formation between W1-W2-W3-W4-W5 wells in Weixi’nan Sag (see Fig.1 for section location)

2.3地震相特征

2.4沉积相类型发育特征

强制湖退沉积体以发育丰富的浊积体、湖底扇和前积三角洲为特征。首先，在强制湖退沉积时期，由于湖平面快速下降，产生沉积基准面高差，滨岸砂体在波浪侵蚀、地震等因素诱导下，往深湖区滑塌、浊积、再搬运，形成浊积体、湖底扇。在钻井岩心中能观察到丰富滑塌变形构造和鲍玛序列等沉积现象，说明其浊积体、湖底扇广泛存在。涠B-1构造、涠D-2构造、涠E-1构造和涠西南低凸起周缘都存在大量浊积体或湖底扇，且这些浊积体、湖底扇多有油气藏形成，这些油气藏除了其储层物性孔隙度和渗透率值稍低以外，油层厚，圈闭面积大，经油气测试证实其产能高，综合评价为优质油气藏。其次，强制湖退沉积体发育最重要的前积三角洲，在强制湖退作用下，湖平面不断下降，湖岸线不断向湖心方向迁移，形成一系列向湖心进积的三角洲。尤其在涠西南凹陷的长轴方向即东西两端，进积特征最明显。凹陷西端物源比东端物源充足，所以西端形成大型三角洲而东端三角洲较小(图6)。钻井揭示这些三角洲其平原亚相不发育，其原因可能是由于湖平面的强烈下降，基底沉降速度慢于湖平面下降速度，使得河流侵蚀能力增强，先期沉积的顶部地层被剥蚀，造成三角洲平原亚相没有保存下来。在正常情况下，三角洲能保存完整的三角洲平原亚相、前缘亚相及前三角洲亚相系列，当基底沉降速度慢于湖平面下降速度时，形成了这种独特的沉积相组合特征。

图4　涠西南凹陷西部强制湖退沉积体地震相特征(剖面位置见图1中A—B线)Fig.4　Seismic facies characteristics of the deposits of lacustrine forced regression in western Weixi’nan Sag (see line A-B in Fig.1 for section location)

3　强制湖退沉积体的成因机制

陆相断陷湖盆的湖平面升降主要受区域构造运动(沉降和抬升)和古气候的控制[6，12-13]。构造抬升运动将使沉积基底升高，而湖盆的最低水体溢出点不变，即绝对湖平面不变，湖盆具有敞流的性质，此时，相对湖平面由于基底抬升而下降，水深变浅，形成强制湖退[5，12]。当古气候由潮湿变干旱时，湖泊水体蒸发量增大，当蒸发量大于注入量时，将导致湖平面下降，也能形成强制湖退[5，13]。目前还没有足够证据证明涠西南凹陷流一段沉积时期古气候变干旱。但是，构造演化史和应力变化分析表明涠西南凹陷在流一段沉积时期局部发生了构造抬升(表1;图7)。图7南北向剖面反映了涠西南凹陷的构造演化历程：长流组至流二段上层序各沉积时期(古新世至早-中始新世)，湖盆一直为南北向拉张应力，在张裂背景下基底沉降，形成整体上北断南超的箕状断陷充填模式，北部陡坡带地层厚，南部缓坡带地层薄。而流一段至涠洲组沉积时期(始新世末至渐新世)，构造应力处于拉张至挤压的过渡时期。其中，流一段沉积时期(始新世末)应力为南北向拉张、北东-南西向右行扭动，在此南北拉张、东-西扭动的双重背景下，构造运动具有两大特点。一是在南北方向上，受南北向拉张力影响，主要发生构造掀斜作用。北部陡坡带表现为构造沉降，相对湖平面升高，发生沉积充填。南部缓坡带表现为掀斜抬升，相对湖平面降低，导致南部斜坡带流二段上层序地层部分被剥蚀，低凸起区流三段、流二段上层序、流二段下层序地层全部被剥蚀。二是在东西两端，受北东-南西向右行扭动力影响，主要发生基底挤压构造抬升作用。因此，无论是南北方向还是东西方向，局部构造抬升作用是流一段发生强制湖退的主控因素。就整个涠西南凹陷而言，凹陷南部斜坡带主要受构造掀斜影响，构造抬升量相对较小，而凹陷东西两端主要受到基底挤压影响，构造抬升量最大，湖平面下降幅度也最大，因而东西两端长轴方向强制湖退形成的前积斜层最发育。

图6　涠西南凹陷流一段沉积相平面分布Fig.6　Planar distribution of sedimentary facies of the 1st Member of Liushagang Formation ) in Weixi’nan Sag表1　涠西南凹陷构造应力演化Table 1　Tectonic stress evolution of Weixi’nan Sag

4　强制湖退沉积体发现的油气地质意义

4.1强制湖退沉积体的发现解决了涠三段和流一段地层划分与对比存在的分歧

图7　涠西南凹陷构造演化史恢复(剖面位置见图1中E—F线)Fig.7　Tectonic evolution history reconstruction of Weixi’nan Sag(see line E-F in Fig.1 for section location)a.现今地层剖面；b.涠洲组沉积后地层剖面；c.流一段沉积后地层剖面；d.流二段沉积后地层剖面 T0以上.新近系；.流一段；.流二段上层序；.流二段下层序；—T2.流三段—长流组

4.2强制湖退沉积体的发现拓展了找油新领域

多年来，涠西南凹陷的油气勘探主要围绕构造圈闭油气藏开展，随着勘探程度的不断提高，岩性圈闭成为重要的勘探方向。流一段强制湖退沉积体的发现为凹陷拓展了找油新领域。由于强制湖退沉积体属于高水位晚期湖平面下降沉积[14]，强制湖退沉积时期，其湖平面位置较高，地层属于富泥型沉积。由于强制湖退沉积体的这一特殊性，整体上以泥岩沉积为主，为厚层泥岩夹相对较薄的箱状砂岩，厚层泥岩与薄层砂岩有机配合，更易形成岩性圈闭。所以，流一段强制湖退沉积体成为涠西南凹陷岩性圈闭勘探的主要目标，目前已在该套沉积体内找到了浊积体、湖底扇和进积三角洲等多种类型岩性圈闭，并已发现了油气藏。

4.2.1流一段强制湖退体系域内发育丰富的浊积体、湖底扇岩性油气藏

在强制湖退沉积时期，由于湖平面快速下降产生沉积基准面高差，滨岸区三角洲、滩坝等砂体来不及固结成岩，在波浪侵蚀、地震等因素诱导下，往凹陷中央深湖区滑塌再搬运，形成新的浊积体或湖底扇。浊积体、湖底扇处于深湖区，临近烃源，油气富足，且深湖区泥岩厚度大，封盖条件好，利于油气直接运聚成藏。

4.2.2流一段强制湖退体系域内形成多期进积三角洲

进积三角洲具有三大优越成藏条件：①三角洲的前积作用，加上三角洲分流河道在平面上的摆动，形成三角洲砂岩与湖相泥岩组成的砂/泥互层，储盖组合优良。并且，这些优良的储盖组合在三角洲的前端发生构造抬升，形成了一系列砂岩上倾尖灭岩性圈闭(图5)。②强制湖退三角洲以三角洲前缘亚相为主，三角洲前缘亚相砂岩正处于滨湖区，被滨湖区波浪反复淘洗，泥质含量低，砂质纯净，易于形成高孔高渗储层。虽然流一段强制湖退三角洲整体上以泥岩层为主，但是所钻遇的三角洲中砂岩都属于优质储层。③受湖平面下降的控制，三角洲不断向湖中推进，推进至深洼区的三角洲与下伏高位域时期的烃源岩直接接触，更利于油气运移成藏，而且，不同期次三角洲能形成众多的独立圈闭，展示了较大的勘探前景。

5　结论

1) 单井相、连井对比、地震相和沉积相类型发育特征等表明涠西南凹陷流一段发育强制湖退沉积体。

2) 沉积基底局部构造抬升是流一段发生强制湖退的主控因素。

3) 这套强制湖退沉积体的发现不仅解决了涠西南凹陷涠三段、流一段区域地层划分与对比多年存在的分歧，同时，在该套强制湖退沉积体系域内找到了浊积体、湖底扇、进积三角洲等多类型岩性圈闭，并发现了油气藏，拓展了凹陷找油新领域。

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(编辑张亚雄)

Characteristics and petroleum geological significance of lacustrine forced regressive deposits in the 1stMember of Liushagang Formation in Weixi’nan Sag, Beibuwan Basin

Pei Jianxiang,Dong Guineng,Zhu Qi

(ZhanjiangCompanyofCNOOCLtd.,Zhanjiang，Guangdong524057,China)

An oblique progradational sequence occurs in the 1stMember of Liushagang Formation in Weixi’nan Sag,Beibuwan Basin.A comprehensive analysis of single well facies,multi-well correlation,and seismic facies based on geological，logging and seismic data reveals that it belongs to lacustrine forced regressive deposits.It is characterized by obvious upward shallowing in respect of singe well facies,vertical overlapping and lateral sequential migration of multi-phase deltas in multi-well correlation,and significant oblique progradation reflection configuration on seismic profiles.Local uplifting of the basement is the main controlling factor for the development of lacustrine forced regression.The identification of the lacustrine forced regressive deposits helped to eliminate the disputes concerning stratigraphic division and correlation of the 3rdMember of Weizhou Formation and the 1stMember of Liushagang Formation in Weixi’nan sag.Meanwhile,it also led to the recognition of lithologic traps such as turbidite,sublacustrine fan,and progradational delta and the discovery of several reservoirs within the lacustrine forced regression system tracts,thus expanding new domains for oil and gas exploration in this sag.

lacustrine forced regression,deposit,Liushagang Formation,Weixi’nan Sag,Beibuwan Basin

2015-01-22;

2016-06-20。

裴健翔(1970—)，男，教授级高级工程师，油气勘探研究。E-mail:peijx@cnooc.com.cn。

国家“十二五”重点科技攻关项目(2011ZX05025-002) 。

0253-9985(2016)04-0520-08

10.11743/ogg20160408

TE121.3

A