西非P油田深水重力流水道岩相特征及组合规律

2019-07-24陈培元唐莎莎王兴龙郭丽娜

石油化工应用 2019年4期

王龙，陈培元，唐莎莎，王兴龙，郭丽娜

（中海油研究总院，北京 100028）

深水重力流是沉积盆地重要的沉积物搬运机制之一，往往能在海底形成规模巨大的碎屑岩沉积和大油气田。深水重力流类型是深水重力流沉积研究的理论基础，前人围绕深水重力流的沉积物浓度、沉积物支撑机制、流态、流变学特征以及综合多种特征的深水重力流分类方案进行了大量的研究，对深水重力流沉积取得了丰富的成果和认识[1，2]。

西非P油田A油组主要发育深水重力流水道沉积，前人对该深水重力流水道的沉积背景、形成机制、发育规模进行过一些研究，对沉积相取得了一些笼统的认识，但在重力流水道的内部特征缺乏精细研究。本文基于大量的岩心观察、岩心扫描与测井资料，对深水重力流水道的岩相类型与岩相组合特征进行了深入的分析解剖，建立了深水重力流水道沉积相序模式，了解深水重力流水道内部沉积特征，可为油田储层特征研究提供一定的支持[3-6]。

1 地质概况

P油田位于西非尼日利亚深水区的OML130区块，油田范围内水深1 300 m～1 400 m。OML130区块位于形成于白垩纪～第三纪时期的西非盆地。盆地的基底为早白垩系裂陷沉积，盆地边缘发育巨厚的中白垩系～第三系沉积。从北到南，西非盆地发育三个区域构造带（见图1），其北侧为拉张构造带，以铲状断层和滚动背斜为主要特征；南侧为挤压构造带，叠瓦状逆冲断层较为发育。P油田位于区域构造转换带上，从下到上主要由三套进积型的岩性地层单元组成，主要含油气储层为中～晚中新世的A油组，为深水重力流水道沉积，物源来自于油田北部的原尼日尔水系。

2 岩相类型与特征

P油田A油组厚30 m～250 m，由含砾砂、砂岩、粉砂岩和泥岩组成，发育的沉积构造包括块状层理、正粒序层理、平行层理、波状层理、板块和槽状交错层理、滑塌变形构造等[7-11]，在对3口井取心段共150 m岩心分析的基础上，将P油田A油组划分为12种岩相类型（见表1）。

2.1 泥岩-粉砂质泥岩及过渡类岩相

岩相1-厚层暗色泥岩相，此类厚度较大，通常在3 m以上，整体表现为质纯、灰黑色，局部存在黄铁矿结核和生物扰动现象。相当于鲍马序列的Te段，为半远洋-远洋悬浮沉积和远源低密度浊流沉积。

岩相2-粉砂质泥岩夹层相，岩性为暗色泥岩夹薄层粉砂质泥岩，粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩透镜体，发育波状层理，偶见生物扰动现象，局部发育小断裂。相当于鲍马序列的Td段，为远源低密度浊流沉积，并在一定程度上受牵引流的影响改造。

岩相3-薄互层粉砂质泥岩相，常与岩相2相邻，厚度较薄，常为粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩条带和透镜体，通常发育小型交错层理和波状交错层理，并发育小断裂。相当于鲍马序列的Tc段，为远源低密度浊流和牵引流复合沉积。

岩相4-薄互层极细砂岩相，岩性为细砂岩和泥质粉砂岩互层，各纹层厚度通常小于0.03 m，发育波状层理、小型交错层理和变形层理。相当于鲍马序列Tc段，为远源低密度浊流和牵引流复合沉积。

岩相5-细砂岩-粉砂质泥岩相，底部为细砂岩夹泥质粉砂岩纹层，向上逐渐过渡为岩相2-粉砂质泥岩，底部发育平行层理、波状层理，粉砂质泥岩发育水平层理。相当于鲍马序列Tc或Td段，为高密度浊流向低密度浊流转化的产物。

图1 尼日尔三角洲南北向剖面图

表1 P油田A油组岩相分类及特征

2.2 细砂-含砾砂岩相

岩相6-细-中粒砂岩相，岩性为中砂岩、细砂岩，富含泥砾和粗石英颗粒，且分布均匀，具有粒序层理和块状层理，在岩心中常见。相当于鲍马序列Ta段，为高密度浊流成因，或是Shanmugam认为的砂质碎屑流成因。

岩相7-薄层细-中粒砂岩相，此类岩相厚度较薄，岩性和岩相6相同，为中砂岩、细砂岩，但沉积构造明显不同，表现为薄层中、细砂岩互层，发育平行层理、斜层理、小断层、局部发育变形构造和泥砾。相当于鲍马序列Tc或Tb段，属于牵引流沉积物。

岩相8-中-含砾砂岩相，在岩心中常见，岩性为中砂岩、粗砂岩、含砾砂岩，多为块状层理，部分具有粒序层理，内部分散分布0.01 m～0.03 m的泥砾，偶见生物碎屑。相当于鲍马序列Ta段，为高密度浊流成因，或是Shanmugam认为的砂质碎屑流成因。

岩相9-薄层中-粗粒砂岩相，厚度通常小于0.1 m左右，岩性和岩相8相同，为中砂岩、粗砂岩，但沉积构造明显不同，表现为薄层中、粗砂岩互层，发育平行层理。相当于鲍马序列Tb段，属于牵引流沉积物。

岩相10-中-粗砾砂岩相，厚度为0.1 m～0.5 m，岩性为中砂岩-含粗砾砂岩、含砾砂岩，多为块状层理，局部正粒序，底部可见冲刷面，内部含有丰富的细砾、中粗砾。属于水道底部的滞留沉积物。相当于鲍马序列Ta段，为高密度浊流成因或是Shanmugam认为的砂质碎屑流成因。

2.3 泥石流和滑塌岩相

岩相11-泥石流岩相，又包括3小类，泥质泥石流相-岩相，岩性为暗色粉砂质泥岩，厚度0.5 m，整体呈块状，内漂浮0.3 cm～0.5 cm的泥砾，反映高泥质含量的泥石流沉积；砂质-泥质泥石流相，岩性为泥质粉砂岩，厚0.5 m～1.0 m，块状沉积构造，内漂浮大量的中粒石英颗粒，泥质和砂质的含量相当，反映砂泥混合的泥石流沉积；砂质泥石流相，泥质细-中砂岩，厚0.3 m～1.5 m，块状内夹杂粗石英颗粒，底部有条带状泥砾呈平行排列，反映高砂质含量的砂质泥石流沉积。

岩相12-滑塌岩相，为滑塌后固结的产物，岩性取决于滑塌物，岩性为泥岩中夹中粒砂岩、粉砂质泥岩、混杂的暗色泥岩和泥质砂质碎屑流，沉积构造为滑塌变形构造，在大块的滑塌物种保持原有的构造，大块滑塌物中仍保存完好的水平层理。是沉积物在不稳定的环境下坍塌、滑动变形的产物。

3 岩相组合规律

岩相组合是指具有成因联系的岩相在垂向上的相互组合，每种岩相组合均反映了相应的沉积过程和沉积环境[11]。通过对P油田A油组取心段的岩相组合分析，共划分为15种岩相组合类型。

3.1 重力流水道主体岩相组合

重力流水道岩相组合是指发育在重力流水道主体的岩相组合（见图2），岩性主要为含砾砂岩、中粗砂岩和细中砂岩，主要发育粒序层理，向上粒度变细，主要形成于碎屑流或高密度浊流环境，具体包括4种岩相组合，分别为岩相 10-8-7、10-8-6-7、10-8-6、8-6 互层组合（见图3）。

岩相10-8-7组合，其中岩相10厚18 cm，岩性为含中砾粗砂岩，正粒序；岩相8厚4 cm，岩性为中粒砂岩；岩相7厚23 cm，岩性为薄层细中粒砂岩。此岩相组合粒度向上变细，中部含泥砾，测井曲线呈钟形，整体为正旋回。相当于鲍马序列的Ta和Tb段。一般指示重力流水道沉积环境，反映由高密度浊流或碎屑流向牵引流过渡的水动力条件。

岩相10-8-6-7组合，其中岩相10厚38 cm，岩性为含砾粗砂岩，正粒序；岩相8厚16 cm，岩性为粗砂岩；岩相6厚6 cm；岩相7厚4 cm，岩性为薄层细-中砂岩。此岩相组合粒度向上变细，底部含泥砾，测井曲线呈箱形、钟形，整体为正旋回。相当于鲍马序列的Ta和Tb段。通常指示重力流水道沉积环境，反映由高密度浊流或碎屑流向牵引流过渡的水动力条件。

岩相10-8-6组合，其中岩相10厚46 cm，岩性为含砾中粗砂岩，正粒序；岩相8厚18 cm，岩性为中砂岩；岩相6厚15 cm，岩性为细到中砂岩。此岩相组合粒度向上变细，测井曲线整体呈钟形，表现为正旋回，相当于鲍马序列的Ta段。通常指示重力流水道沉积环境，反映高密度浊流或碎屑流水动力条件。

岩相8-6互层组合，其中岩相8厚4 cm～30 cm不等，岩性为中、粗砂岩；岩相6厚10 cm～30 cm，岩性为细中砂岩。此岩相组合整体为块状砂岩，粒度向上粗细交替变化，未发育沉积构造，伽马值较低，曲线大致呈箱形，为叠覆冲刷粗砂岩，是高密度浊流沉积作用的产物，常表现为“A，A，A”序列，通常指示重力流水道沉积环境，反映多期次、阵发性的高密度浊流或碎屑流水动力条件。

图2 P油田A油组深水重力流水道不同部位沉积特征

3.2 重力流水道-天然堤岩相组合

重力流水道-天然堤岩相组合主要发育在重力流水道主体外侧，处在水道和天然堤的过渡位置，下部通常为水道沉积，反映高密度浊流或碎屑流的水动力条件，岩性主要为中粗砂岩、中砂岩，发育块状层理；向上逐渐过渡为天然堤沉积，粒度变细，以细砂岩、粉砂岩为主，水动力条件逐渐转化为牵引流和低密度浊流，发育平行层理、小型交错层理、波状层理等（见图2），包括4种岩相组合，分别为岩相8-6-4、8-7-4、9-7、7-4互层组合（见图4）。

岩相8-6-4组合，其中岩相8厚22 cm，岩性为中粗砂岩；岩相6厚15 cm，岩性为细中砂岩；岩相4厚33 cm，岩性为薄层粉砂岩，发育小型平行层理。此岩相组合粒度向上变细，测井曲线呈钟形，整体为正旋回。属于鲍马序列的Ta段、Tb段，属于下部的水道沉积向上部的天然堤沉积过渡，反映由高密度浊流或碎屑流向低密度浊流、牵引流过渡的水动力条件。

图3 P油田A油组重力流水道主体岩相组合

图4 P油田A油组重力流水道-天然堤岩相组合

岩相8-7-4组合，其中岩相8厚3 cm，岩性为中砂岩；岩相7厚39 cm，岩性为细中砂岩，发育小型平行层理；岩相4厚5 cm，岩性为薄层粉细砂岩，发育小型交错层理。此岩相组合粒度向上变细，测井曲线呈钟形，整体为正旋回。相当于鲍马序列的Ta、Tb和Tc段，水域下部的水道沉积向上部的天然堤沉积过渡，反映由高密度浊流或碎屑流向牵引流过渡的水动力条件。

岩相9-7组合，其中岩相9厚6 cm，岩性为薄层中-含细砾砂岩，发育平行层理；岩相7厚39 cm，岩性为中砂岩，发育平行层理，顶部发育波状交错层理。此岩相组合粒度向上变细，测井曲线呈钟形，整体为正旋回，反映高密度浊流和牵引流复合的水动力条件。

岩相7-4组合，其中岩相7厚74 cm，厚层，岩性为中砂岩，发育小型平行层理、小断层；岩相4厚28 cm，岩性为粉细砂岩，发育小型槽状交错层理、水平层理。此岩相组合粒度向上变细，测井曲线呈箱形，整体为正旋回。相当于鲍马序列的Tb和Tc段，反映由高密度浊流向低密度浊流转变的水动力条件。

3.3 重力流水道天然堤-半远洋沉积岩相组合

重力流水道天然堤-半远洋沉积岩相组合主要发育在重力流水道的边缘，包括天然堤以及更外侧的半远洋沉积，向外受重力流水道的影响逐渐减弱。岩性包括细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和暗色泥岩，主要发育水平层理、小型交错层理、波状层理，泥岩中可见生物扰动构造。与前两大类岩相组合不同，此类岩相组合多向上粒度变粗，下部多为半远洋泥岩沉积，通常向上过渡为天然堤沉积，测井曲线多呈漏斗形。具体包括 5 种岩相组合，岩相 5-2-3、4-2-3、4-3-4-3、3-2、1-2组合（见图5）。

岩相5-2-3组合，其中岩相5厚12 cm，岩性为薄层粉细砂岩，发育小型平行层理；岩相2厚36 cm，岩性为粉砂质泥岩，发育水平层理；岩相3厚5 cm，岩性为泥质粉砂岩；此岩相组合粒度向上变细再变粗，伽马值较高，整体为反旋回。各岩相呈逐渐过渡关系，岩相3为岩相2、6的过渡。相当于鲍马序列的Tc和Td段，反映由低密度浊流向牵引流转变的水动力条件。

岩相4-2-3组合，其中岩相4厚10 cm，岩性为泥质细砂岩，发育变形层理；岩相2厚10 cm，岩性为粉砂质泥岩，发育水平层理；岩相3厚5 cm，岩性为泥质粉砂岩。此岩相组合粒度向上变细再变粗，伽马值较高，整体为反旋回，各岩相呈逐渐过渡关系。相当于鲍马序列的Tc和Td段，反映由低密度浊流向牵引流转变的水动力条件。

图5 P油田A油组重力流水道天然堤-半远洋沉积岩相组合

图6 P油田A油组泥石流、滑塌岩相组合

岩相4-3-4-3组合，其中岩相4厚7 cm～16 cm不等，岩性为细砂岩，发育爬升交错层理、波状交错层理、槽状交错层理；岩相3厚18 cm～35 cm不等，岩性为粉砂质泥岩，发育水平层理。此岩相组合粒度向上交替变化，测井曲线呈叠加的钟形，整体为正旋回，相当于鲍马序列的Tc和Td段。反映阵发性多期次的重力流沉积，每一期的水动力条件都是由低密度浊流向牵引流转变。

岩相3-2组合，其中岩相3厚55 cm，岩性为粉砂质泥岩；岩相2厚97 cm，岩性为粉砂质泥岩，含较多的砂质条带，发育波状层理。此岩相组合粒度整体较细，向上变化不大，伽马值较高。相当于鲍马序列Td段，反映由低密度浊流与牵引流复合的水动力条件。

岩相1-2组合，其中岩相1厚5 m，岩性为暗色泥岩，偶见小断层和生物扰动现象，局部可见黄铁矿；岩相2厚60 cm，岩性为泥质粉砂岩，发育小断层和生物扰动构造；伽马值较高，岩相2为泥岩与之上砂岩的过渡，相当于鲍马序列Te段。

3.4 泥石流、滑塌岩相组合

该大类岩相组合包括两类具体的岩相组合，岩相12-13-11泥石流岩相组合、岩相8-12-8滑塌相岩相组合（见图6）。

岩相12-13-11泥石流岩相组合，岩相12厚1 m左右，岩性为砂质泥岩为主；岩相13厚1.2 m左右，岩性为泥质中粗砂岩，含大块泥砾；岩相11厚1.3 m左右，岩性为泥岩，内含石英颗粒和泥砾。伽马值较高，为大段碎屑流沉积物，岩性随碎屑流内砂泥含量的变化而逐渐变化。岩相8-12-8滑塌相岩相组合，岩相8厚0.2 m～5 m，岩性为含砾中粗砂岩，内部含泥砾；滑塌相厚0.5 m，岩性以破碎的粉砂质泥岩为主，并夹杂砂岩。测井曲线变化明显，在滑塌处值较高。

4 深水重力流水道相序模式

基于沉积背景与岩相组合分析，总结了A油组水道沉积的相序模式（见图7）。

图7 P油田A油组深水重力流水道沉积相序模式

该相序模式不包括泥石流相和滑塌相，从下到上可分为A~E共5段，底部A段为具有粒序层理、块状层理的中-粗含砾砂岩，发育在碎屑流或高密度浊流条件下，之上为B段发育平行层理的细-粗砂岩，形成于高度度浊流并伴随一定的牵引流环境，A、B段主要为重力流水道内沉积。C段为发育波状层理、小型槽状交错层理的粉-细砂岩，发育在低密度浊流与牵引流复合的水动力条件下，多出现在重力流水道的天然堤部位；D段为低密度浊流条件下形成的具有水平层理的粉砂质泥岩、粉砂岩，多发育在天然堤外侧与远洋-半远洋沉积的过渡部位；顶部E段为远洋-半远洋悬浮沉积的暗色泥岩。