北部湾盆地涠西南凹陷富砾型和富砂型湖底扇沉积特征差异分析

张 辉，曾小明，黄冬梅，陈晓武，莫冯阳，吴碧波

(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富砾型和富砂型湖底扇沉积特征差异分析

张 辉，曾小明，黄冬梅，陈晓武，莫冯阳，吴碧波

(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在流沙港组一段湖底扇中发现了储量较大的油气资源，为了查找出不同油田湖底扇开发效果差别较大的原因，依据岩心、分析化验资料、测井和地震资料，将研究区湖底扇划分为富砾型和富砂型2种湖底扇，并从岩石学特征、粒度、沉积构造和砂体厚度等沉积特征进行了对比分析。研究认为，古地貌和物源供给类型是造成其沉积特征差异的主要原因。同时总结出了2种湖底扇的沉积模式，重力滑塌是富砂型湖底扇主要的触发机制，构造运动是富砾型湖底扇主要的触发机制。2种湖底扇都具有良好的生储盖组合，但富砾型湖底扇由于物性较差，勘探有利方向是寻找次生孔隙发育带；富砂型湖底扇由于储层物性较好，勘探有利方向是寻找有效圈闭。

沉积特征；湖底扇；流沙港组；涠西南凹陷；北部湾盆地

湖底扇这一概念是由海底扇引伸出来的，并且得到了广泛的推广和应用，主要是指陆相湖盆三角洲前缘或者滨岸浅水区尚未完全固结的碎屑沉积物，受地震、洪水和构造运动等因素触发，在重力作用驱动下沿斜坡进入湖泊深水区而形成扇状沉积物[1]，其沉积模式也主要参考Walker提出的海底扇模式[2]。湖底扇在我国陆相断陷和拗陷湖盆广泛发育[3-4]，在湖盆中心发现的很多岩性油气藏都与湖底扇有关[5-6]，同时也是各大油气田未来主要的储量和产量增长点。目前国内外多数学者对湖底扇采用Reading对海底扇的分类方法[7-8]，首先将其分为点物源海底扇、多物源海底扇及线物源海底扇3大类，然后每一类再进一步分为富泥型、砂泥型、富砂型、富砾型4个小类。以往文献中提到的湖底扇多数为在陡坡带形成的富砾型湖底扇[9-10]，近几年在松辽盆地和鄂尔多斯盆地的缓坡随着南海北部湾盆地涠西南凹陷勘探持续深入，在湖盆中心多个含油气构造的古近系流沙港组一段(以下简称流一段)都钻遇了湖底扇[13]，并且油气储量规模较大，但各油田湖底扇储层连通性、测试产能、注水受效程度、油田开发效果差异较大，前人对湖盆中心发育的湖底扇也缺乏科学分类和沉积特征总结。本文通过调研国内外湖底扇分类方案，同时结合研究区湖底扇特征，将涠西南凹陷流一段发育的湖底扇划分为富砾型和富砂型湖底扇，并从宏观和微观2个方面总结这2种类型湖底扇的沉积特征差异，分析成藏规律，以期指导下一步的油气勘探开发方向。

1 区域地质概况

涠西南凹陷位于我国南海北部陆缘北部湾盆地的北部，是一个富生烃凹陷，面积约为3 800 km2[14](图1)，属于典型的“北断南超、下断上拗”箕状断陷湖盆[15]。其中断陷期为陆相沉积环境，沉积了长流组、流沙港组和涠洲组古近系地层。其沉积、构造特征、油气成藏规律与我国其他陆相断陷湖盆很类似[16]。研究目的层段流一段沉积时期，处在湖盆断陷期，构造活动较频繁和强烈；湖盆中心水体较深，并且物源供给充足，这两者都为湖底扇的发育提供了必要的条件。同时通过钻井也证实了在湖盆的长轴和短轴方向都发育湖底扇沉积[17-18]，并且油气成藏概率大，发现了多个油田，部分湖底扇储层开发效果较好。

2 沉积特征对比

研究区富砾型湖底扇主要发育在湖盆短轴方向，而富砂型湖底扇主要分布在湖盆长轴方向。由于其物源、古地貌和沉积机制不同，导致其沉积特征具有明显的差异性。

2.1岩石学特征

通过对研究区目的层段3口钻井42块岩心和壁心薄片资料统计分析，表明富砾型湖底扇岩性以灰色砂砾岩和含砾砂岩为主，砂岩岩石类型主要为岩屑砂岩，单晶石英体积占9.5%～50.0%，平均为28.7%；长石体积占4.5%～14.0%，平均为7.8%；岩屑(包括多晶石英)体积占21.0%～73.0%，平均为48.9%。颗粒磨圆为次圆—次棱角状，分选差，岩石结构和成分成熟度都较低，表明其搬运距离短、近源快速沉积。

而富砂型湖底扇岩性以灰色粉细砂岩为主，砂岩岩石类型主要为岩屑质石英砂岩，单晶石英体积占33.5%～57.5%，平均为42.6%；长石体积占3.5%～9.5%，平均为5.8%；岩屑(不包括多晶石英)体积占8.0%～12.5%，平均为10.0%。颗粒磨圆为次棱—次圆状，分选好—中等，成熟度中等，表明其搬运距离长、远源沉积。

图1 北部湾盆地涠西南凹陷流一段上层序沉积相

2.2粒度特征

岩石的粒度分布和分选性是判别沉积环境和水动力条件的良好标志，富砾型和富砂型湖底扇的沉积环境和水动力条件都不一样，岩石粒度特征也必然有所不同。从粒度累积概率曲线(图2)可看出，2种湖底扇都是以跳跃—悬浮两段式为主，悬浮段斜率较小，组分以悬浮组分为主，约占50%～70%，但跳跃段和悬浮段交点富砾型湖底扇要比富砂型湖底扇大。同时C-M图上表现为数据点与C=M基线平行，即以递变悬浮总体为主，说明流体性质主要为重力流，但富砾型湖底扇粒度区间跨度大，表明粗粒沉积物和细粒沉积物有一定程度的混杂堆积，分选磨圆差，快速沉积特征；而富砂型湖底扇粒度区间跨度小，沉积物分选磨圆较好，沉积速率更慢。

2.3物性和孔喉特征

富砾型湖底扇由于埋藏深度较大，达到了2 800～3 400 m，原生孔隙保存下来的较少。通过铸体薄片观察，表明其孔隙类型以铸模孔为主，其次为原生粒间孔和粒间溶孔(图3a)。通过3口钻井65块岩心和壁心样品实验分析得到其孔隙度为8.8%～15.3%，平均12.1%；渗透率主要为(0.1～22.5)×10-3μm2，平均1.9×10-3μm2，主要表现为低孔低—特低渗储层特征。由于孔喉结构比较复杂，导致孔渗关系较差。成岩阶段处在中成岩B期，压实率达到了63%～75%，表现为强压实弱胶结成岩相(表1)。虽然溶蚀作用可以改善孔隙结构，但多为死孔隙，孔隙配位数较小，分布在0.3～1.0之间；喉道半径较小，中值半径分布在0.120～0.481 μm，平均为0.231 μm。

富砂型湖底扇埋藏深度中等，在2 100～2 400 m之间，孔隙类型以原生粒间孔为主，次为铸模孔和粒间溶孔(图3b)。通过研究区56块岩心和壁心物性实验分析得到其孔隙度为11.7%～21.4%，平均18.7%；渗透率主要为(4.0～295.2)×10-3μm2，平均72.0×10-3μm2，主要表现为中孔中低渗储层特征。储层处在中成岩A2期，表现为中等压实中等胶结(表1)；孔隙连通性较好，孔隙配位数分布在1.4～1.6之间；喉道半径较大，中值半径为0.572～4.477 μm，平均1.892 μm。

图2 北部湾盆地涠西南凹陷富砾型和富砂型湖底扇粒度特征对比

图3 北部湾盆地涠西南凹陷富砾型和富砂型湖底扇储层铸体薄片对比

2.4沉积构造

虽然湖底扇都主要是由重力流形成，但是不同类型湖底扇在沉积构造上还是有差异的。富砾型湖底扇岩性主要为灰色砂砾岩和含砾砂岩，沉积构造上正粒序、同生断层等变形构造、直立的“漂砾”和泥砾、鲍玛序列等重力流特征构造发育(表1、图4a)，牵引流构造不明显，说明其构造活动较强、砂泥混杂堆积、沉积速度快。而富砂型湖底扇岩性以粉细砂岩为主，岩心上既可观察到块状层理、负载和球枕构造、鲍玛序列等重力流特征构造，还可见波状层理和平行层理等牵引流构造(表1、图4b)。原因在于富砂型湖底扇地形比富砾型湖底扇相对来说更缓，并且沉积速率也更慢，因此其岩心上滑塌变形程度更低，并且带有前端三角洲牵引流沉积构造特征。

表1 北部湾盆地涠西南凹陷富砾型和富砂型湖底扇沉积特征对比

图4 北部湾盆地涠西南凹陷富砾型和富砂型湖底扇岩心特征对比

2.5砂体厚度和展布

富砾型湖底扇单层砂体厚度通常分布在20～50 m，单期湖底扇平面沉积范围较窄，但垂向叠置现象明显，呈现出“小而厚”的特征；而富砂型湖底扇单层砂体厚度通常分布在20 m左右，测井上表现为高幅箱状特征(表1)，单期湖底扇平面沉积范围较广，垂向上叠置现象较少，并且紧挨着前端的三角洲分布，呈现出“大而薄”的特征。

3 沉积特征差异成因分析和沉积模式

2种湖底扇沉积特征差异的根源在于沉积环境不同，主要体现在古地貌和物源供给类型等方面；同时由于其构造环境也不一样，导致其沉积模式也有所差异。

3.1古地貌和物源供给类型

大规模的湖底扇沉积通常与构造快速沉降、坡折、断裂和充足的物源供给有关[19]。其中充沛的物源供给是形成富砾型和富砂型湖底扇的必要条件，同时物源供给类型也决定了湖底扇的沉积物成分。而古地貌决定了物源供给类型，平缓的古地貌对应的物源供给类型通常为分选磨圆较好的细粒沉积物，地形陡的古地貌通常对应的物源供给类型是分选磨圆较差的粗粒沉积物[20]。

流一段沉积时期，在湖盆短轴方向形成的富砾型湖底扇，由于处在陡坡带，相对应的物源供给类型为砂砾岩近源扇三角洲，断裂发育，扇三角洲沉积物沿着断裂和陡坡，快速滑塌沉积形成富砾型湖底扇[16]；在湖盆长轴方向形成的富砂型湖底扇，由于处在缓坡带，造就了物源供给类型为粉细砂岩远源三角洲，因此形成的湖底扇的岩性也为粉细砂岩(图5)。

3.2触发机制和沉积模式

湖底扇沉积属于事件性沉积，起因于一定的触发机制。富砾型湖底扇由于处在湖盆陡坡带，构造运动较强，断距达260 m，断层的生长指数平均为1.3，触发机制主要为构造运动，具有阵发性、供给量中等、搬运距离短、堆积迅速的特点(图5)。而在缓坡带沉积的富砂型湖底扇，断层活动较弱，没有明显的断距，断距多小于30 m，但是由于来自西部的物源供给充足，发育多期三角洲沉积，斜坡上的三角洲前积体会一期一期往前沉积，同时规模会慢慢变大，当其厚度和重量增加到超过其稳定休止角的极限值时，在重力作用下，沉积物向半深和深湖方向滑塌沉积；重力滑塌是其主要的触发机制[21]，具有物源补给稳定、供给量大、搬运距离远、堆积速度中等的特点(图5)。

图5 北部湾盆地涠西南凹陷富砾型和富砂型湖底扇形成过程示意

富砂型湖底扇在湖盆长轴方向，由于地形相对更缓，由西向东推进的高建设性三角洲前缘砂体整体滑塌进入半深和深湖形成湖底扇，常发育于高位体系域中；富砾型湖底扇在湖盆短轴方向，地形较陡，前端扇三角洲沉积物沿着断裂和陡坡快速滑塌沉积，在低位体系域、湖侵体系域和高位体系域都可发育(图5)。

4 成藏规律及有利勘探方向

涠西南凹陷流一段发育的富砾型和富砂型湖底扇，都形成于水体较深的半深湖、深湖环境中，湖底扇砂体被湖相泥岩包围，并且下伏地层就是流二段巨厚的油页岩烃源岩，具有良好的生储盖空间组合关系，容易形成岩性和构造+岩性油藏。涠西南凹陷近几年的钻井成果也证实了这个观点，发现了较多的油藏。涠西南凹陷B洼流二段巨厚的油页岩为优质烃源岩，生烃量大[22]，其有机碳的质量分数平均值可达2.75%，氯仿沥青“A”平均值为0.379 6%，热解生烃潜量(S1+S2)平均值为11.03 mg/g[23]。

涠西南凹陷流一段B洼发育的富砾型湖底扇由于靠近生烃凹陷中心，油气充注强度大，同时由于断层的断距较大，断层两侧多为砂泥对接，断层侧封能力强，成藏概率大，钻遇了较厚的油层。但由于埋深达到了2 800～3 400 m，压实作用强烈，处在中成岩B期，物性普遍较差，储层物性是其成藏关键因素(物性差的储层为干层，物性好的储层多为油层，井上见水少)。因此勘探的有利方向是寻找次生孔隙发育带、异常高压带或者湖底扇高部位的扇三角洲前端的岩性体。按照这种思路对井位进行优化，发现了一些相对优质储层。富砂型湖底扇由于埋深更浅(2 100～2 400 m)，压实作用更弱，储层的物性较好；油气先通过沟源断裂垂向运移，然后通过砂体横向运移到湖底扇砂体成藏，油藏类型多为构造+岩性油藏，并且油气充足强度也较大，断层的侧封能力是其成藏关键因素，因此勘探的有利方向是寻找有效圈闭。按照这种思路，通过滚动勘探，在富砂型湖底扇中发现了较大的储量。

5 结论

(1)涠西南凹陷流一段发育富砾型和富砂型湖底扇2种不同的湖底扇，在沉积特征上存在比较明显的差异。富砾型湖底扇岩性以砂砾岩和含砾砂岩为主，分选磨圆较差；重力流特征构造发育，单层砂体厚度大，呈现“小而厚”的特征；物性表现为低孔低—特低渗特征，是导致其开发效果不理想的主要原因。富砂型湖底扇岩性以粉细砂岩为主，分选磨圆较好；重力流和牵引流沉积构造都发育，单层砂体厚度较小，呈现“大而薄”的特征；物性表现为中孔中低渗特征，油田的开发效果较好。

(2)古地貌和物源供给类型是造成沉积特征差异的主要原因。富砾型湖底扇形成于地形较陡、断裂和坡折发育的古地貌中，沉积物供给类型是湖盆短轴方向陡坡带形成的粗粒扇三角洲，触发机制主要为构造运动。富砂型湖底扇形成于地形更平缓的古地貌中，沉积物供给类型是湖盆长轴方向缓坡带形成的粉细砂岩正常三角洲，触发机制主要为重力滑塌。同时建立了富砾型和富砂型湖底扇沉积模式。

(3)2种湖底扇砂体都具有良好的生储盖组合，但其成藏的主控因素有所不同。富砾型湖底扇储层物性的好坏是其成藏关键，勘探的有利方向是寻找次生孔隙发育带或异常高压带；而富砂型湖底扇由于储层物性较好，圈闭的有效性是其成藏关键，勘探的有利方向是寻找有效圈闭。

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(编辑徐文明)

Differencesofsedimentarycharacteristicsofsublacustrinefansbetweenconglomerate-richandsand-richtypesintheWeixinanSag,BeibuGulfBasin

Zhang Hui, Zeng Xiaoming, Huang Dongmei, Chen Xiaowu, Mo Fengyang, Wu Bibo

(ZhanjiangBranch,CNOOCLtd,Zhanjiang,Guangdong524057,China)

Large oil and gas resources have been found in sublacustrine fans of the 1st member of Liushagang Formation in the Weixinan Sag, Beibu Gulf Basin. The sublacustrine fans in the study area were divided into conglomerate-rich and sand-rich types through the analyses of assay, core, logging and seismic data in order to clarify the reasons for different development effects of sublacustrine fans in different fields. The main reasons for different sedimentary characteristics include ancient landforms and provenance supply. Two kinds of sedimentary models of sublacustrine fans were summarized. Gravity slumping was the main trigger mechanism for sand-rich sublacustrine fans while tectonic movement was the main trigger mechanism for conglomerate-rich sublacustrine fans. Both had a good source-reservoir-caprock assemblage. However, due to poor physical properties, the favorable exploration direction for conglomerate-rich sublacustrine fans was to find secondary porosity development zones. Sand-rich sublacustrine fans were suitable to host effective traps due to better physical properties.

sedimentary characteristics; sublacustrine fan; Liushagang Formation; Weixinan Sag; Beibu Gulf Basin

1001-6112(2017)05-0633-07

10.11781/sysydz201705633

TE121.3

：A

2017-04-10；

：2017-07-24。

张辉1979—)，男，高级工程师，从事油气田评价和开发研究。E-mail：zhanghui4@cnooc.com.cn。

国家重大科技专项“南海西部海域低渗油藏勘探开发关键技术”(2016ZX05024-006)资助。

带也发现了较多的富砂型湖底扇[11-12]，2种湖底扇在沉积特征和成因机制方面存在较大的差异，油气的成藏规律也不一样。