乌石东区流沙港组地层断裂控砂机制

杨希冰，谌志远，满勇，胡林，满建，黄晴

（1．中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东 湛江 524057；2．中国石油大学（北京）非常规天然气研究院，北京 102249；3．中国石油大学（北京）非常规油气协同创新中心，北京 102249；4.中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东 青岛 266580）

乌石东区流沙港组地层断裂控砂机制

杨希冰1，谌志远2，3，满勇1，胡林1，满建4，黄晴1

（1．中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东 湛江 524057；2．中国石油大学（北京）非常规天然气研究院，北京 102249；3．中国石油大学（北京）非常规油气协同创新中心，北京 102249；4.中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东 青岛 266580）

综合利用地震、钻井、岩心观察等资料，精细落实乌石东区断裂发育及沉积相展布特征，明确乌石东区断裂与沉积关系，阐述断裂组合控制砂体沉积的模式。研究结果表明，乌石东区流沙港组地层发育同向平行型和反向平行型断裂组合，具体形态相应分别为断沟、断槽、走向斜坡以及断裂坡折。顺断裂走向，砂岩粒度变细、分选变好，靠近断裂下降盘，砂体厚度大、粒度粗，断裂对砂体展布具有明显控制作用。断裂对砂体沉积的控制作用表现为断层活动导致上升盘形成相对凸起，下降盘形成相对低地，砂体从凸起向低地汇聚。同时，沿断裂走向，砂体优先选择断层活动性较弱的位置向低地聚集。

断裂沉积耦合；钻探方向；乌石东区；北部湾盆地

乌石凹陷是北部湾盆地中重要的含油气凹陷。截至2012年底，乌石凹陷内11个构造上共钻探了23口井，其中17口井获得油气发现，发现了2个油田和3个含油构造，勘探成功率较高。从钻遇烃源岩情况来看，乌石凹陷流二段地层发育暗色泥岩和油页岩，结合其沉积相、厚度及热演化，可确定烃源岩基本上集中在凹陷东区，成熟烃源岩面积约540 km2，厚度1～2 km，具有良好的烃源条件。该凹陷油气聚集源控特征明显，勘探应首先围绕烃源发育区展开。

前人对乌石凹陷构造特征及层序地层已经进行了较多研究［1-3］，但在断裂组合对沉积砂体展布的影响方面研究较少。本文落实了乌石东区断裂组合类型，阐述了乌石东区断裂组合对砂体的控制作用，为进一步预测有利储集层提供依据。

1 地质背景

乌石凹陷位于北部湾盆地南部坳陷的东北部，地史上是华南板块向海域的延伸，总面积2 680 km2（见图1）。该凹陷经历了3次张裂运动和裂后热沉降运动:第1次发生在古新世，开始发育北东东向断裂，前人称之为7号断裂，断裂下降盘堆积了古新统长流组冲积相地层；第2次发生在始新世，7号断裂继续活动，而在凹陷的西区开始发育近北西向断裂，前人称之为6号断裂，7号断裂活动强度大于6号断裂，东区沉积了全套始新世流沙港组地层；第3次发生在始新世至渐新世，6号断层大幅度活动，沉积中心迁移至6号断裂下降盘，沉积了巨厚的渐新统涠洲组地层。新近纪之后，凹陷整体进入热沉降阶段，接受海相沉积［1-2］。由此可见，始新世时期，乌石东区断裂作用明显，加之7号断层向北倾，东区整体形成南断北超的构造格局。

图1 乌石凹陷地质背景

2 断裂沉积耦合关系分析

2.1 断裂组合形态

古近纪，乌石东区受区域构造应力作用，产生同向平行型、反向平行型断裂组合，其形成的断沟、断槽、走向斜坡和断裂坡折对供给水系起到汇聚、引导作用，为沉积物输送的优势通道［4-5］。钻探结果表明，乌石东区北部部分区块缺失流二段顶和流一段地层。始新世，乌石东区受北西向拉张应力和北西向左旋扭动应力作用，发育北东、近东西向平行正断层（见图2）。

研究发现，乌石东区流二段和流三段断裂组合方式主要为同向平行型组合和反向平行型，相应地，形态主要有断沟、断槽、走向斜坡以及断裂坡折［4-5］。其中：断沟是在同向平行型断裂组合中，断层下降盘地层依次向上掀斜，形成的两条正断层之间的沟谷形态；走向斜坡是断沟形态的复杂化，是为了调节首尾两条伸展正断层总位移而在断层末端接触带形成的软连接凸起形态，为沉积物优势进入沉积场所的入口；断裂坡折又可看作断沟形态的简单化，是在单条断层倾向上断裂不发育或者发育规模太小，不足以对沉积物产生限制、引导及再分配作用，断裂坡折对沉积物的控制作用主要体现在规模较大的断层引起的地形突变上，往往在断裂下倾方向上沉积湖底扇或盆底扇；断槽为反向平行型断裂组合中，正断层相向倾斜，形成的地堑构造，深度更大，延伸更远，因而其有效性往往更优于断沟。

图2 乌石东区流沙港组断裂展布

始新世，乌石东区的断裂基本都为北东向展布，断沟、断槽、走向斜坡、断裂坡折等构造形态保存较好，被次级断层切割复杂化程度低。具体为：流三段地层沉积时期，乌石17-2区F1，F7，F8号断裂依次向南倾斜，均呈北东向展布，断层之间相互组合形成北东向狭长断沟，为沉积物优势运移区；同时，7号断裂强烈活动，其与F8号断层走向一致，倾向相反，构成典型的断槽形态，同样为沉积物优势沉积区。流二段地层沉积时期，乌石16-9区开始发育北东向F3，F4，F5，F6号断裂，F4，F5，F6南倾，F3北倾，断层两两组合使得F3与F4之间形成断槽，F4，F5，F6之间形成断沟；与此同时，乌石17-2区断裂活动性减弱，并呈现出东西向活动性差异的特点，分别在F7，F8之间和F8南部形成走向斜坡和断裂坡折［6-7］，均为沉积物有利引导区（见图2）。

2.2 沉积相展布

始新世，乌石东区发育三大物源体系，分别为北部的企西隆起，东部的古雷州隆起以及南部的流沙凸起。企西隆起和古雷州隆起为该时期东区的主要物源体系，流沙凸起位于7号断裂上升盘，控制了7号断裂附近的扇三角洲沉积。在构造活动、湖平面相对升降、沉积物来源、气候因素的共同控制下，乌石东区纵向上低位体系域、湖扩体系域、高位体系域相互叠置，平面上三角洲相沉积向湖相沉积演变。地震相分析表明，乌石东区流三段、流二段层序发育有中连续、高—中频、中强振幅地震反射特征，顺断层走向，前积特征明显，流二段上层序和下层序发育不连续、中频、弱振幅地震反射特征。根据地震相与沉积相对应关系，流三段和流二段中层序解释为扇三角洲、三角洲沉积（见图3）。

图3 乌石东区流沙港组沉积充填模式

流三段沉积时期，乌石17-2区以砂砾岩为主，粒度粗、分选差，向西南方向分选变好，为扇三角洲水下分流河道前缘沉积特征。流二段下沉积时期，乌石16-9区岩性为褐灰色泥岩和灰褐色泥岩；流二段上沉积时期，乌石16-9岩性为泥岩和细砂岩，GR曲线呈齿形，反映流二段下和上分别为中深湖和滨浅湖沉积。此外，乌石16-9区流二段中层序地层GR曲线呈现箱型、钟型、漏斗型、锯齿型等特征，为三角洲前缘沉积；乌石16-1区流二段中地层岩心观察，岩性为砂岩与页岩互层，主要沉积环境为中深湖、深湖，可以观察到粒序层理、冲刷面等沉积构造，可见生物扰动化石，推测发育浊积水道，综合解释为湖底扇沉积；乌石17-2区流二段中地层粒度概率曲线以跳跃与悬浮组分为主的两段式为主，反映主要为水下分流河道、河口坝沉积。利用测井曲线特征、岩心实物特征，结合地震剖面阐释的沉积相特征，绘制了流二段和流三段沉积相平面图（见图4）。可以发现：流三段地层沉积时期，地势高差小，湖泊范围有限，主要沉积了扇三角洲沉积体系，地势平缓的北斜坡北部形成了三角洲沉积体系；流二段地层沉积时期，7号断层和北部F1断层活动性加强，断层下降盘落差增大，导致中深湖沉积范围变大，主要沉积了三角洲沉积体系和一期湖底扇沉积体系。

2.3 断裂沉积耦合关系

陆相断陷湖盆中，构造运动控制物源发育，形成构造调节带，控制古地貌格局和古水流发育，进而控制沉积体系分布。断裂组合控砂作用的根本原因在于断层活动以及断裂走向上的断层活动性差异，并由此对沉积物供给水系在盆内的分布起着汇聚、引导或者阻碍的作用。

从图4可以看出，断裂延伸方向和砂体展布方向一致，并且断裂位置和砂体前缘对应关系良好,断裂对沉积的控制作用明显。其中，作为乌石凹陷控凹断裂的7号断层，在始新世时期活动性强，最小断层滑距接近1 000 m，与F8断层形成的断槽为始新世时期乌石东区的沉积中心，发育中深湖相泥岩以及来自流沙凸起的扇三角洲沉积，而对来自北部企西隆起的砂体控制作用较弱。流三段地层沉积时期，乌石17-2区F1，F7，F8同向平行断层依次南倾，形成典型的断沟构造组合样式，控制了扇三角洲水下分流河道的发育范围。流二段地层沉积时期，乌石16-9区F4，F5，F6号断层北东向展布，东南方向倾斜，与F3号断裂倾向相反，构成沟槽断裂组合样式，为沉积物优势注入通道，发育三角洲砂体；同时，乌石17-2区F7号断层西侧活动性强于东侧，F8号断层则是活动性整体减弱，东侧断裂活动性强于西侧，形成走向斜坡和断裂坡折构造样式，从而对乌石17-2区的砂体产生再侵蚀、再搬运、再沉积作用，分别控制砂体在走向斜坡和断裂坡折带形成三角洲和湖底扇沉积［8-10］（见图 4）。

图4 乌石东区流沙港组沉积相展布

钻井实践表明，流三段时期沿乌石17-2区北东—南西断裂走向，砂岩分选变好，粒径变细，厚度变薄。其中：A-1井距离物源较远，粗砂及以上粒级体积分数仍在15%以上，证实了断沟对砂体的有利引导作用。沿北西—南东向（垂直断裂走向），靠近断裂下降盘砂岩厚度大，粒度粗，含量高，下降盘对砂体具有明显的控制作用，进一步阐明了正断层对砂体的控制作用。另外，位于走向斜坡下降盘的A-2井在流二段中层序时期砂体厚度达103 m，具有明显增厚趋势，证实了走向斜坡对沉积砂体的良好引导作用。

3 结论

1）乌石东区发育同向平行型、反向平行型断裂组合，不同组合形态对沉积具有显著控制作用。流三段地层沉积时期，乌石东区发育扇三角洲沉积；流二段地层沉积时期，砂体发育范围变广，扇三角洲沉积逐渐演变为三角洲沉积。

2）乌石东区流三段有利储集层主要分布在乌石17-2区扇三角洲前缘；流二段有利储集层主要分布在乌石16-9区断裂沟、槽控制的砂体发育区及乌石17-2区走向斜坡、断裂坡折控制的储集体优势沉积区。

［1］杨海长，梁建设，胡望水，乌石凹陷构造特征及其对油气成藏的影响［J］.西南石油大学学报（自然科学版），2011，33（3）：41-46.

［2］孙伟，樊太亮，赵志刚，等.乌石凹陷古近系层序地层及沉积体系［J］.天然气工业，2008，28（4）：26-28.

［3］孙伟，樊太亮，赵志刚，等.乌石凹陷古近系层序地层特征及充填演化［J］.吉林大学学报（地球科学版），2008，38（2）：233-239.

［4］MORLEY C K，NELSON R A，PATTON T L，et al.East African rift system and their relevance to hydrocarbon exploration in rifts［J］. AAPG Bulletin，1990，74（8）：1234-1253.

［5］王家豪，王华，肖敦清，等.伸展构造体系中传递带的控砂作用［J］.石油与天然气地质，2008，29（1）：19-25.

［6］陈发景，贾庆素，张洪年.传递带及其在砂体发育中的作用［J］.石油与天然气地质，2004，25（2）：144-148.

［7］潘良云，李明杰，王小善，等.酒泉盆地典型传递带构造特征及控油作用［J］.石油地球物理勘探，2013，48（3）：458-466.

［8］时保宏，黄静，陈柳，等.鄂尔多斯盆地晚三叠世湖盆中部延长组长7储层致密化因素分析［J］.石油实验地质，2016，38（4）：528-535.

［9］曾小明，邹明生，张辉，等.北部湾盆地乌石凹陷东区流沙港组三段储层物性主控因素及分布规律［J］.石油实验地质，2016，38（6）：757-764.

［10］林畅松，郑和荣，任建业，等.渤海湾盆地东营、沾化凹陷早第三系同沉积断裂作用对沉积充填的控制［J］.中国科学：D辑 地球科学，2003，33（11）：1025-1036.

（编辑 赵旭亚）

Sand distribution mechanism of Liushagang Formation in eastern Wushi Area

YANG Xibing1,CHEN Zhiyuan2，3,MAN Yong1,HU Lin1,MAN Jian4,HUANG Qing1
(1.Zhanjiang Branch of CNOOC Ltd.,Zhanjiang 524057,China;2.Unconventional Gas Research Institute,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;3.Unconventional Oil&Gas Cooperative Innovation Center,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;4.School of Geosciences,China University of Petroleum,Qingdao 266580,China)

According to the seismic,drilling,core physical observation data,the characteristics of fracture development and sedimentary facies distributed in eastern Wushi Area were finely implemented,the relationship between faults and sedimentary facies was clarified,and the mode of fault combination controlling sand body deposition was illustrated.The results show that the Liushagang Formation in eastern Wushi Area developed fault combination in which faults are inclined in same or reverse direction,the corresponding specific forms are breaking channel,fault trough,strike slope and slope-break zone;along faults strike,sandstone grain size becomes finer,and sorting becomes better;close to the faults,the thickness of sand body is large and the sand grain size is coarse;the faults has obvious control effect on the distribution of sand body.The mechanism of faults controlling sand body deposition is obvious,fault activity leads to the rise of upward plate,the decline of downthrow plate.Also, along the trend of these faults,sand body that preferentially chooses the weak position converges from the raised to the low.

sedimentary coupling fracture; drilling direction; eastern Wushi Area; Beibuwan Basin

国家科技重大专项课题“南海西部海域低渗油藏勘探开发关键技术”（2016ZX05024-006）

TE122.2+1；P681

A

10.6056/dkyqt201703010

2016-12-19；改回日期：2017-03-15。

杨希冰，男，1972年生，高级工程师，硕士，主要从事油气勘探和油气成藏方面的研究。E-mail：yangxb@cnooc.com.cn。

谌志远，男，1993年生，在读博士研究生，主要从事油气勘探和油气成藏方面的研究。E-mail：1121543011@qq.com。

杨希冰，谌志远，满勇，等.乌石东区流沙港组地层断裂控砂机制［J］.断块油气田，2017，24（3）：342-345.

YANG Xibing，CHEN Zhiyuan，MAN Yong，et al.Sand distribution mechanism of Liushagang Formation in eastern Wushi Area［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2017，24（3）：342-345.