南苏门答腊盆地J区中新统进积三角洲成因砂体叠置样式

郝睿林，黄文辉，胡广成，刘景彦，祝厚勤

（1.中国地质大学（北京）能源学院，北京 100083；2.中国石油勘探开发研究院，北京 100083）

印度尼西亚南苏门答腊盆地北部J区油气资源丰富，是盆地3个主力油气区之一，已在渐新统、中新统发现7个油气田、3个含油气构造［1-2］，仍具有进一步发现油气资源的前景［3］，区内大型构造圈闭已基本勘探落实，主要勘探战略目标将从构造油气藏转向地层-岩性油气藏［3-6］。J区中新统进积三角洲水下分流河道及河口坝为有利储集体［7-9］。不同湖盆类型进积三角洲的成因单元有一定差异。断陷湖盆进积三角洲主要发育三角洲前缘水下分流河道及河口坝砂体［10-11］，而坳陷湖盆进积三角洲则以三角洲前缘水下分流河道为主［12］。这些研究主要涉及进积三角洲的宏观沉积特征［13］，尚未深入揭示各类成因砂体的空间展布、结构及演化。目前，已有学者根据砂体接触关系或者成因，建立了辫状河三角洲和浅水三角洲砂体叠置模式［14-16］；或者应用正演-反演方法识别河流相砂体配置模式［17］。但这些砂体叠置模式没有综合考虑砂体的沉积动力学背景、成因类型、建筑结构及空间演化规律，对高精度地震储层预测的指导性不明显。

为此，笔者基于高精度层序地层学理论，综合研究区区域地质背景、岩石相类型、测井响应及地震相特征，描述目的层高频成因地层单元特征，识别进积三角洲的成因单元类型，表征各成因单元的空间分布，分析其演化规律，建立反映进积三角洲砂体结构的沉积模式；根据砂体的成因类型和接触关系，提出进积三角洲砂体成因-结构分类方法，总结进积三角洲不同沉积时期成因砂体叠置样式、空间演化，指出砂体结构模式约束下提高地震储层预测精度的方法，以期为该区地层-岩性油气藏勘探提供技术支持。

1 区域地质背景

J区位于南苏门答腊盆地，面积为1 643 km2，呈西断东超的箕状断陷盆地结构［18］，先后经历断陷发育期、断拗过渡期、拗陷发育期、构造反转期等4个构造演化阶段［19-20］，包括西部隆起、中部凹陷和东部斜坡（图1）。西部隆起发育断背斜圈闭和构造-岩性圈闭；中部凹陷BETARA和GERAGAI凹陷提供J区最主要的油源；东部斜坡发育岩性圈闭、低幅度构造圈闭和断块圈闭［19］。

图1 J区构造纲要（据文献［4］修改）Fig.1 Structure outline of Block J（Modified according to Reference［4］）

J区前古近系为花岗岩基岩，中新统发育Batu Raja组、Intra-Gumai组、Gumai组、Air Benakat组和Muara Enim组，古近系Lahat组湖相泥岩是南苏门答腊盆地主要烃源岩［21-22］。始新统—中新统可分为SQ1—SQ7共7个三级层序［23］。SQ4发育浅海及进积三角洲沉积体系［9］，岩性为滨浅海相厚层灰色泥岩、三角洲相砂岩，地层厚度约为400 m（图2）。

2 高精度成因地层分析

高精度成因地层分析是在三级层序基础上，基于精细露头、岩心、测井和地震信息，识别描述四级和五级层序的空间展布［24-25］。四级层序相当于四级沉积旋回，与高频海/湖平面变化、物源供给和构造升降的叠加有关。五级层序大致与准层序相对应，代表一次单一的进积到退积的沉积单元［26］。

研究区平行于物源方向的地震剖面（图3）显示，目的层有底部下超和前积反射结构，揭示沉积体向浅海推进；最大海泛面（MFS）的同相轴连续性好；三级层序顶界面（SB5）见上超反射结构。

SQ4高位体系域可识别出SSQ1—SSQ3共3个四级层序、10个五级层序（图4），四级层序界面同相轴相对连续，反映3期进积三角洲沉积。高频层序界面附近的测井曲线幅度和形态差异较大，呈突变接触关系［26-27］。

3 进积三角洲成因单元展布

3.1 成因单元类型

研究区进积三角洲发育水下分流河道、河口坝、席状砂、分流河道间和前三角洲泥等成因单元（图4）。

图2 J区地层综合柱状图（据文献［9］修改）Fig.2 Stratigraphic composite histogram of Block J（Modified according to Reference［9］）

图3 WN-9—WN-2井平行物源方向四级层序地震剖面特征Fig.3 Well WN-9-WN-2 seismic section characteristics of the fourth-order sequence in direction parallel to provenance

水下分流河道是三角洲平原分流河道在三角洲前缘水下的延伸。主要岩性为板状交错层理中细砂岩、含砾砂岩，纵向上呈正粒序沉积序列。GR和SP曲线呈中幅箱形、钟形、齿化复合钟形或箱形［28］。

河口坝处于水下分流河道的河口处，是三角洲入海后因流速降低和波浪的簸选作用而形成，呈现下细上粗的反粒序［29］。岩性主要为中—厚层细砂岩和粉砂岩，发育楔形交错层理、平行层理、S形前积纹理和水平层理等沉积构造［30-31］。GR和SP曲线呈顶部突变、底部渐变的漏斗形，略有齿化。

图4 J区WN-2井SQ4高位体系域进积三角洲沉积演化柱状图Fig.4 Sedimentary evolution histogram of progradational delta in high-stand systems tract of SQ4 of Well WN-2 in Block J

席状砂分布于三角洲前缘远端，是远砂坝、河口坝沉积物经海浪或湖浪改造后沉积形成［32］。分布面积较广，粒度较细，岩性主要为薄层粉砂岩和泥质粉砂岩，局部存在泥质薄层。GR和SP曲线呈中低幅指状。

分流河道间是介于各分流河道之间的区域，与浅海连通。沉积物粒度较细，主要岩性为泥岩或泥质粉砂岩。GR和SP曲线较为平直，幅度较低，有时曲线略齿化。

前三角洲泥是前三角洲的主要成因单元，岩性为泥岩、粉砂质泥岩，沉积物颗粒细。GR和SP曲线基本呈平直状，电阻率较低而声波时差较大［33］。

3.2 成因单元平面展布

从SSQ1到SSQ3沉积时期，席状砂的占比逐渐减少，河口坝、水下分流河道的占比逐渐增多，三角洲的平面展布范围逐渐增大，呈现自东向西进积的特点。

SSQ1沉积时期前三角洲的厚度较大，以粉砂质泥岩为主；三角洲前缘发育薄层席状砂、河口坝。南、北2个朵叶体互不相接，北部朵叶体规模较小，南部朵叶体的规模相对较大，单个河口坝及水下分流河道砂体的厚度为10 m左右（图5a）。SSQ2沉积时期前三角洲发育薄层泥岩；三角洲前缘以河口坝、水下分流河道沉积为主，可见河口坝叠置复合体，地层厚度较大。南、北2个朵叶体向海进积，北部朵叶体发育多个河口坝；南部朵叶体水下分流河道砂体叠置形成复合砂体（图5b）。SSQ3沉积时期前三角洲厚度较小；三角洲前缘仍以河口坝、水下分流河道为主，且出现水下分流河道与河口坝叠置砂体。南、北2个朵叶体均继续向浅海推进，平面展布范围达到最大（图5c）。

3.3 沉积模式

J区SQ4进积三角洲沉积模式反映各成因单元的几何形态、展布规模逐步向浅海扩大推进的特点（图6）。在垂直物源方向，分流河道砂体呈顶平底凸形，而河口坝砂体呈底平顶凸形。初期主要发育薄层席状砂，小规模分流河道、河口坝砂体。后期，分流河道及河口坝砂体的规模逐渐增大、数量逐渐增多，出现了分流河道-分流河道、分流河道-河口坝复合砂体。在平行物源方向，初期小规模席状砂、分流河道砂体的分布范围小，更靠近物源。后期，分流河道及河口坝砂体向浅海推进，平面展布规模变大，三角洲前缘及前三角洲的范围逐渐向浅海扩展。

4 成因砂体叠置样式

4.1 砂体类型

图5 J区SQ4各四级层序成因单元平面分布Fig.5 Planar distribution of the fourth-order sedimentary genetic units of SQ4 in Block J

图6 J区SQ4进积三角洲沉积演化模式Fig.6 Sedimentary evolution mode of SQ4 progradational delta in Block J

辫状河三角洲、浅水三角洲、河流成因砂体叠置类型侧重于砂体描述，虽然考虑了砂体的接触关系、形态、成因机制等因素［14-17］，但没有系统考虑砂体的沉积动力学背景、成因机制和建筑结构的耦合关系，无法深入认识不同成因-结构砂体的类型、形态及空间分布。按砂体成因-结构划分，J区SQ4进积三角洲砂体可分为单成因孤立砂体、双成因叠加砂体和多成因切叠砂体3种，并可进一步细分为14类（表1）。

单成因孤立砂体是在可容纳空间相对较大（高A/S值）条件下，单一成因砂体被有成因联系的泥岩包围而形成。研究区发育席状砂、河口坝及水下分流河道3类单成因孤立砂体（图7a，7b），平均砂体厚度分别为1.1，5.0和7.1 m；单成因孤立砂体平均厚度为4.4 m。A/S值较高［34］导致这种砂体厚度薄，呈透镜状、树枝状［35］，砂体连续性中等-低，属于低孔低渗透—中孔中渗透储层［36］。

双成因叠加砂体是指在可容纳空间有所减小（中等A/S值）的条件下，2种相同或不同成因砂体直接拼接、且后期砂体未冲刷侵蚀前期砂体而形成。研究区主要发育席状砂-席状砂、河口坝-河口坝、水下分流河道-河口坝、水下分流河道-水下分流河道4类双成因叠加砂体（图7a，7d），平均砂体厚度分别为2.6，7.8，13.3和18.6 m；双成因叠加砂体平均厚度为10.6 m。在A/S值中等的沉积背景下［34］，这种复合砂体内部存在厚度不等且物性较差的低渗透层，砂体呈朵叶状、条带状，连续性中等［35］。储层质量变化大，涵盖低孔低渗透、中孔中渗透及高孔高渗透［36］。

多成因切叠砂体是指在可容纳空间较小（低A/S值）条件下，多个相同或不同成因砂体纵横向叠置、且后期砂体不同程度冲刷侵蚀前期砂体而形成。研究区发育席状砂-席状砂-席状砂、河口坝-河口坝-席状砂、水下分流河道-河口坝-河口坝、水下分流河道-河口坝-席状砂、河口坝-河口坝-河口坝、水下分流河道-水下分流河道-河口坝、水下分流河道-水下分流河道-水下分流河道7类多成因切叠砂体（图7b，7c），平均砂体厚度为4.2～53 m；多成因切叠砂体平均厚度为21.9 m。低A/S值沉积背景导致这类复合砂体内部基本不发育低渗透层，砂体呈叶片状、朵叶状及宽带状等，连续性中等-高［35］。储层类型包括高孔高渗透、中孔中渗透和低孔低渗透等多种［36］。

4.2 砂体叠置样式

J区SQ4进积三角洲从沉积初期到后期整体呈单成因孤立砂体-双成因叠加砂体-多成因切叠砂体叠置样式（图8）。SSQ1沉积时期可容纳空间相对较大，A/S值高，主要发育小规模席状砂、水下分流河道、河口坝等单成因孤立砂体，向上出现少量双成因叠加砂体［34］。泥岩相对较发育，呈现“泥包砂”沉积序列。单成因孤立砂体占比达73.3%，其中席状砂单成因孤立砂体占53.3%，为主要砂体类型（图9a）；双成因叠加砂体占比为20%，相对较少（图9b）。SSQ2沉积时期可容纳空间有所减小，A/S值中等，水下分流河道、河口坝砂体直接覆盖或低幅度侵蚀下伏砂体［34］。砂体叠置样式从下部的单成因孤立砂体逐渐向上演化为双成因叠加砂体。双成因叠加砂体占比为50%，相对占优（图9b），其中席状砂-席状砂双成因叠加砂体占比达20%；单成因孤立砂体占比为30%（图9a）。SSQ3沉积时期可容纳空间相对最小，A/S值低，后期水下分流河道、河口坝砂体冲刷侵蚀下伏水下分流河道、河口坝砂体，形成多成因砂体纵向切割叠置、横向搭接、展布范围较广的复合砂体［34］。砂体叠置样式从下部的双成因叠加砂体逐渐向上演化为多成因切叠砂体。SSQ3沉积时期以多成因切叠砂体为主，占比为63.1%，但各类多成因切叠砂体占比相对分散（图9c）；双成因叠加砂体占比仅为21%（图9b）。

表1 J区SQ4进积三角洲砂体成因-结构类型与圈闭类型Table1 Genetic-architecture and trap types of sandbodies in SQ4 progradational delta in Block J

图7 J区SQ4进积三角洲不同成因-结构砂体地球物理响应Fig.7 Geophysical responses of sandbodies with different genetic-architecture in SQ4 progradational delta in Block J

图8 J区SQ4进积三角洲砂体叠置样式Fig.8 Superimposed patterns of genetic sandbody in SQ4 progradational delta in Block J

图9 J区SQ4进积三角洲不同成因-结构砂体分布Fig.9 Distribution ratio of different genetic-architecture sandbody in SQ4 progradational delta in Block J

4.3 砂体叠置样式约束下的储层预测

进积三角洲沉积初期（SSQ1），单成因孤立砂岩较薄而泥岩较厚。在砂体叠置样式约束下，首先可以应用地震沉积学小时窗地层切片、地震属性优选来预测薄层砂体边界［37-39］，通过精度更高的叠前地震同步反演联合多点地质统计反演［40-41］、优势频段内分频属性融合［42-43］以及BP神经网络［44］、多元线性回归［45］等方法，再结合储层成因结构模式，可以对薄层砂体（2～6 m）边界进行精细刻画。在此基础上，根据频率等特征地震属性与砂体厚度的关系［46］，可以对砂体厚度分布进行预测。进积三角洲沉积初期发育的薄层透镜状、朵叶状、树枝状砂体在封闭性断层及周围泥岩侧向封堵下，形成砂体上倾尖灭岩性圈闭、多层薄砂反向断块-岩性圈闭［47］。

进积三角洲沉积中期（SSQ2），双成因叠加砂体与泥岩互层。在砂体叠置样式约束下，可以应用地震沉积学地层切片［37-38］、地震分频拓频［42-43］、多点地质统计反演［41］等方法精准预测砂体边界，再结合特征地震属性与砂体厚度的关系［46］，可以更精准预测砂体的厚度。这一沉积时期发育的朵叶状、条带状砂体在封闭性断层和泥岩侧向封堵下，形成具有一定规模的多层反向断块-岩性圈闭［48］。

进积三角洲沉积后期（SSQ3），多成因切叠砂体厚度大，泥岩较薄，储层从低孔低渗透变化到高孔高渗透，差异较大。在这种砂体叠置样式和储层非均质变化约束下，应用叠前弹性参数反演等技术，获取与储层物性及岩性敏感的拉梅系数、泊松比、密度、纵横波速度比等多种弹性参数，再结合叠前/叠后地震联合反演等技术，可以精细预测优势储层的边界、厚度等特征［49-50］。这一沉积时期层序顶部不整合面、复杂断层和侧向泥岩的封堵可形成多层断块-地层不整合圈闭、块状地层不整合圈闭、多层复杂断块-岩性圈闭等［51］。

5 结论

J区中新统三级层序SQ4高位体系域包括3个四级层序和10个五级层序。SQ4进积三角洲沉积体系平面上分为南、北2个朵叶体，发育水下分流河道、河口坝、席状砂、分流河道间和前三角洲泥等成因单元，水下分流河道与河口坝是主要的砂体成因单元。进积三角洲沉积初期的可容纳空间较大，发育小规模席状砂、水下分流河道单成因孤立砂体，可形成规模较小的上倾尖灭岩性圈闭、多层薄砂反向断块-岩性圈闭；沉积中期的可容纳空间减小，水下分流河道、河口坝砂体较发育，砂体叠置样式以双成因叠加砂体为主，能形成一定规模的多层反向断块-岩性圈闭；沉积后期的可容纳空间最小，砂体叠置样式以多成因切叠砂体为主、双成因叠加砂体为辅，可形成较大规模的多层复杂断块-岩性圈闭、块状地层不整合圈闭，是重点勘探目标。