渤海油田富砂性湖底扇沉积模式及有利勘探目标

2017-06-19王改卫黄晓波代黎明王启明涂丹凤

石油地质与工程 2017年3期

关键词：物源三角洲渤海

王改卫，黄晓波，代黎明，王启明，涂丹凤

(中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津塘沽 300459)

渤海油田富砂性湖底扇沉积模式及有利勘探目标

王改卫，黄晓波，代黎明，王启明，涂丹凤

(中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津塘沽 300459)

通过对渤海油田湖底扇发育特征系统分析，认为渤海油田发育的湖底扇从成因机制上可分为两种沉积模式，一种与早期继承性发育坡折带相关，另一种与同沉积坡折带相关；并对两种模式的湖底扇规模与富砂特征进行了对比。以BZ21区为例,在对古地貌背景和三角洲推进形成同沉积坡折带特征分析的基础上，通过精细地震追踪、复合微相刻画等手段，建立了BZ21区大型湖底扇群沉积模式，精细刻画了各个湖底扇富砂区和富砂边界，并指明BZ21区、BZ19区是隐蔽油气藏勘探的有利目标。

渤海油田；古近系；湖底扇；沉积模式；勘探潜力

随着渤海油田勘探程度的不断提高，湖底扇型岩性目标在渤海油田日益受到重视。近几年在辽中凹陷、渤中凹陷、莱州湾凹陷古近系的东营组、沙河街组发现一批湖底扇型岩性勘探目标(群)，其中辽中凹陷和莱州湾凹陷已有钻井钻遇[1-5]。受制于海域油田钻井少，钻测井、岩心资料有限，现有研究成果多集中在地震响应和成藏条件方面，对湖底扇的成因机制、沉积模式、富砂机理等方面研究成果相对较少。高分辨率三维资料在渤海海域的全面采集，为开展湖底扇的精细研究提供了有力支持。笔者通过对渤海已发现的湖底扇沉积体系发育的古地貌背景、坡折样式、沉积特征的分析和对比，总结渤海油田湖底扇沉积模式及富砂特征；并以BZ21构造为例，对该区湖底扇沉积特征及勘探潜力进行分析。

1 典型湖底扇沉积模式

渤海油田古近系沙河街组和东营组湖底扇较为发育，其中辽中凹陷和莱州湾凹陷研究程度较高，目前已在辽中凹陷的JZ20区和JZ31区获得湖底扇型岩性油气藏发现。通过对渤海油田已发现的湖底扇古地貌背景、物源区特征、坡折带样式等因素的综合分析，认为渤海油田湖底扇主要有两种沉积模式：一种是在早期继承性发育的坡折带下方深水区沉积的湖底扇，另一种是在大型三角洲建造形成的同沉积坡折带前端沉积的湖底扇。

1.1 与继承性坡折带相关的湖底扇沉积模式

这种湖底扇一般发育在凸起边缘断阶带上，物源来自临近凸起，为一次搬运近源沉积。沉积机理为邻近湖盆的凸起剥蚀产生的陆源碎屑在洪泛事件形成的重力流直接越过早期继承性发育的坡折带，在湖盆深水区沉积形成快速堆积的粗碎屑岩沉积体(图1)。其宏观形态为扇形，可分为内扇、中扇和外扇三个亚相。在地震剖面上垂直物源方向为丘状，沿物源方向为楔状或帚状，内部为断续杂乱反射。其主要储集砂体分布在内扇和中扇，砂体富集形态呈水道式的放射状条带，岩性以中粒砂岩以上的粗碎屑沉积物为主，砂体厚度变化大。受湖盆古地貌、沟谷和沉积坡折匹配关系影响,在深湖区沟谷或断凹处堆积成长条形浊积砂体。从此类湖底扇发育的盆地背景看，这类湖底扇一般发育在长条状的断陷湖盆短轴方向。在辽中凹陷JZ27区、JZ31区东营组，莱州湾凹陷KL10油田沙三上段都发育此类湖底扇沉积。渤海油田的辽中凹陷、辽西凹陷、庙西南洼、莱州湾东北洼都具备这样的盆地背景，未来有望发现一批此类湖底扇型岩性圈闭。

图1 相关湖底扇沉积模式

1.2 与同沉积坡折带相关的湖底扇发育模式

此类湖底扇物源一般为长期稳定供给的远源大型区域物源，得益于长期持续的稳定物源供给，继承性发育的大型三角洲沉积体系不断向湖盆推进，形成同沉积坡折建造，在同沉积坡折带上方早期持续堆积的疏松的粗碎屑三角洲前缘沉积体在基准面上升期被改造，发生重力垮塌，在同沉积坡折带前方湖盆中心深水区形成湖底扇沉积(图2)。此类湖底扇与前文提到的湖底扇在物源和沉积位置上都有明显不同，湖底扇物源来源于早期沉积的三角洲前缘沉积，为先期沉积物经改造搬运再沉积的结果。

从沉积位置看，此类湖底扇一般位于湖盆中心、远离物源区的位置，宏观地震反射外形呈透镜状或丘状，内部呈蠕虫状反射，外部常被代表半深湖-深湖相泥岩反射的强振幅高连续地震反射同相轴形成的包络面限定。主要岩性特征是砂质和泥质沉积为独立的块体，具滑动变形构造，湖底扇相砂岩顶底被深湖-半深湖相泥岩覆盖。这类湖底扇没有供给水道，单层砂体厚度较薄，厚度一般在0.5～5 m，单个湖底扇体的规模小。从辽中凹陷和莱州湾凹陷已发现的此类湖底扇沉积规模看，此类湖底扇常呈现多个湖底扇单体或者多期湖底扇透镜体在纵向和横向上叠合连片，形成数十平方千米范围的湖底扇群，各个单体内砂体也常叠合连通形成规模较大的岩性圈闭。由于这类湖底扇一般位于湖盆中心，周围被深湖-半深相泥岩包围，常形成自生自储型隐蔽油气藏。在辽中凹陷JZ16、JZ17、JZ20、JZ22区东营组以及莱州湾凹陷沙三上段、沙三中段发育此类湖底扇沉积[1]。从已发现的此类湖底扇的盆地背景和物源体系看，湖底扇往往发育在断陷湖盆长轴方向，具备持续性供给的大型物源一侧。渤海油田的莱州湾凹陷西南斜坡带，黄河口凹陷西南斜坡带，以及环渤中凹陷都具备这样的条件。

图2 与大型三角洲建造形成的同沉积坡带相关的湖底扇发育模式

2 BZ21区湖底扇发育模式

2.1 地质背景

渤中凹陷是渤海油田独有的最大富烃凹陷，面积约10 000 km2。BZ21区位于其西南部，具凹中隆的构造背景，其东北部为渤中凹陷主洼，成藏条件优越。已钻井在BZ21区东二下段获近50 m油气层的重大勘探发现，构造解释表明气层发育段为岩性气藏，录井揭示东二下段气层发育段岩性特征由厚层灰色、深灰色泥岩夹薄层砂岩、细砂岩构成，具深水沉积特征。初步分析认为，东二下段气层段为湖底扇沉积，具多期纵向叠加特征。

2.2 发育模式

前人研究表明，渤中凹陷西南环在东营组沉积时期发育大型(辫状河)三角洲沉积体系，三角洲规模与海相盆地三角洲相当，物源体系来自古黄河水系，说明研究区物源供给充足。BZ21区靠近物源方向的渤中19-4区发育多期叠加的大型辫状河三角洲，辫状河三角洲沉积体系的地震反射特征为多个前积结构的叠加特征[6]。BZ19-4区持续发育的辫状河三角洲不断向湖盆推进形成同沉积坡折带[7]，BZ21区处于该同沉积坡折带前端的半深湖区。从沉积背景看，BZ21区具备湖底扇发育的有利条件。井震标定表明，BZ21区东二下段油气层发育段地震反射特征为丘状外形，内部呈蠕虫状反射，外部被强振幅高连续地震反射同相轴形成的包络面所限制，为湖底扇的典型地震反映(图3)，与本区典型辫状河三角洲前积型地震反射特征区别明显。钻井揭示东二下段气层发育段岩性由厚层灰色、深灰色泥岩夹不等厚中-粗长石岩屑砂岩、细砂岩及泥质砂岩构成，伽马和双侧向曲线上表现为中幅齿化箱形，自然电位曲线主要为钟形；砂岩发育段上覆和下伏地层均为代表深湖环境的灰色-深灰色厚层泥岩，具重力流沉积特征，应为湖底扇沉积。通过对BZ21区古地貌背景和三角洲发育关系的耦合分析，认为BZ21区湖底扇成因为与大型三角洲建造形成的同沉积坡折带相关的沉积模式。

图3 BZ21区湖底扇地震反射特征

3 与同沉积坡折带相关的湖底扇富砂特征

3.1 与大型三角洲建造形成的同沉积坡折带相关的湖底扇富砂特征

渤海油田已钻探的与大型三角洲建造形成的同沉积坡折带相关的湖底扇一般具有透镜状或者丘状外形，内部呈蠕虫状反射。根据其内部反射特征的不同可进行细分，具有五段式内部地震发射结构，即从丘中心向边缘依次可分为穹顶段、杂乱反射段、较连续反射段、楔形反射段和连续反射段五个部分，常以穹顶段为中心对称分布(图4)，各段对应湖底扇内不同的微相和不同的岩性组合。穹顶段对应内扇微相，是丘状反射体内厚度最大的部分，地震相特征为强弱振幅相间中高频较平行反射，是湖底扇内部砂体最富集的区域，岩性组合为厚层含砾砂岩、中粗砂岩夹薄层暗色泥岩；杂乱反射段对应中扇主体微相，厚度仅次于穹顶段，地震反射特征为强振幅高频断续反射、岩性组合为中厚层粗砂岩与暗色泥岩互层；较连续反射段对应中扇边缘微相，厚度较薄，具中强振幅高频较连续反射特征，岩性组合为中-薄层的细砂岩与暗色泥岩互层；楔形反射段对应中扇远端微相，是丘状体内厚度最薄的部分，地震反射特征为中弱振幅高频断续楔形反射，岩性组合为薄层细砂岩、粉细砂岩与厚层暗色泥岩互层；连续反射段对应外扇微相，地震相特征为强振幅中低频高连续平行反射，是湖底扇丘状体与湖相泥岩的过渡部位，岩性特征为厚层泥岩夹少许薄层粉砂岩沉积。

3.2 BZ21区湖底扇富砂区精细刻画及边界确定

以BZ21区已钻井标定为出发点，对BZ21区地震异常体精细追踪，并与渤海典型湖底扇地震反射特征类比，证实BZ21区湖底扇具备渤海典型丘状大型湖底扇的穹顶段、杂乱反射段、较连续反射段、楔形反射段和连续反射段的地震反射特征(图2)。以BZ21区湖底扇地震特征为基础，在研究区搜索类似地震异常体，最终在研究区共搜索到三个类似的地震异常体。运用宏观地震相组合和多属性分析手段，圈定落实了BZ21区东二下段各个湖底扇的宏观分布。渤海已钻探湖底扇钻井揭示，代表外扇微相沉积的连续反射段，岩性特征为厚层泥岩夹少许薄层粉砂岩沉积，基本上可以作为湖底扇富砂区的边界带。根据这种特征，利用沉积厚度分析、复合地震微相划分等手段[6-10]，以BZ21区各个湖底扇(群)代表内扇至中扇远端微相的穹顶段、杂乱反射段、较连续反射段、楔形10区域作为湖底扇的富砂区，以代表外扇微相沉积的连续反射段作为湖底扇富砂区和湖相泥岩的过渡带，最终精细刻画了渤中21-2构造及围区各个湖底扇富砂区的宏观分布，也较为可靠地圈定了湖底扇岩性圈闭的边界带。

图4 渤海典型湖底扇沉积地震反射特征及相带分布

4 湖底扇有利勘探目标

BZ21区湖底扇呈多期叠置、群状发育的特征，扇富砂区面积约23 km2，BZ21-A井钻遇该湖底扇中扇主体和中扇前缘微相部位砂层，获近50 m油气层，其内扇微相砂体更厚，潜力更大。BZ21-S湖底扇富砂区面积达37 km2，扇体高点与砂体最富集区匹配良好，成藏条件与BZ21湖底扇类似，是未来在本区开展岩性勘探的有利靶区。BZ21-W湖底扇富砂区面积约6 km2，由于它距BZ21较近，可以通过打斜井方式与BZ21湖底扇进行整体评价。BZ19区也发育大型湖底扇沉积，BZ19-2-A井已钻遇该扇体的边部，有一定的油气发现，该湖底扇也是未来隐蔽油气藏勘探的有利目标。