珠江口盆地陆丰13东洼文二段沉积特征及其对油气成藏的影响*

贺 勇 张向涛 雷永昌 邱欣卫 谢世文 佘清华

(中海石油(中国)有限公司深圳分公司 深圳 518054)

三角洲是油气富集成藏的有利相带之一，是各石油公司油气勘探的重要领域。在断陷湖盆中，三角洲主要发育于短轴方向缓坡带和长轴方向走向斜坡带。前人对缓坡带三角洲做了很多研究工作[1-8]，对该类三角洲的沉积体系划分、沉积结构及成因、沉积模式及控砂控藏机制等进行了较为充分和系统的探讨，但目前对走向斜坡带三角洲沉积特征及沉积模式的研究还相对较薄弱。

研究表明，陆丰凹陷具有油气远景资源量多、勘探潜力大的特征，但目前其南部成熟区浅层新近系条件优越的构造圈闭所剩无几，研究与勘探重点已逐渐由浅层新近系转向深层古近系[9-17]。近几年，随着陆丰地区首个古近系商业性油田群的发现，掀起了新一轮古近系油气勘探热潮。文二段是陆丰凹陷南部地区重点勘探层段，其油气储量规模大，测试产能高，具有很大的勘探潜力，但目前对于陆丰地区文二段沉积方面的研究还相对比较薄弱，制约了对优质储层展布规律和油气成藏特征的认识。本文主要通过井壁心观察、薄片鉴定分析、粒度分析，结合测井、录井资料及三维地震资料，对陆丰13东洼走向斜坡带文二段沉积特征及沉积模式进行了深入分析，并探讨了沉积作用对油气成藏的影响，以期为陆丰地区古近系油气勘探目标选择提供一定的参考依据。

1 区域地质概况

珠江口盆地位于我国南海北部，是一个在准被动大陆边缘基础上演化而来的新生代含油气盆地[18-21]。陆丰凹陷位于珠江口盆地东北部，面积约7 760 km2，区内的陆丰13洼、15洼均为已证实的富生烃洼陷，其中陆丰13洼可进一步细分为陆丰13东洼和陆丰13西洼。研究区位于陆丰13东洼，东接陆丰东低凸起与陆丰15洼，北邻陆丰中低凸起，西靠陆丰13西洼，南望惠陆低凸起(图1)。研究表明，陆丰13东洼在始新世为断陷湖盆，发育陆相湖盆沉积，沉积有文昌组与恩平组，其中文昌组自下而上可细分为文六段、文五段、文四段、文三段、文二段和文一段等地层单元，主要发育湖泊、辫状河三角洲及扇三角洲沉积。由于研究区地理位置受陆丰中低凸起、陆丰东低凸起和惠陆低凸起所限，因此文昌组物源主要由这3个低凸起提供，其中裂陷高峰期沉积的文四段泥岩发育，有机质含量高，为陆丰13东洼主力烃源岩；而裂陷初始期与裂陷萎缩期沉积的文五段和文二段砂体较为发育，储盖组合良好，是该区重要的勘探层系[12,16]。

图1 陆丰13东洼区域位置图

2 沉积特征分析

2.1 岩石学特征

研究区文二段岩性主要包括(含砾)粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩及深灰色泥岩，呈不等厚互层状，其中大部分中、细砂岩分选中等—好，(含砾)粗砂分选则相对较差，部分层段见泥砾、石英砾，砾石直径一般介于2～5 mm。砂岩矿物岩石组分以石英为主，其次为岩屑和长石，见暗色矿物，部分被泥质或钙质胶结。井壁心薄片鉴定分析表明，砂岩碎屑组分石英含量74.0%～89.5%(平均值为84.6%)，岩屑含量7%～23%(平均值为12.4%)，长石含量1%～4%(平均值为3%)。总体而言，研究区文二段砂岩以岩屑石英砂岩为主，搬运距离较远，具有较高的成分成熟度和结构成熟度(图2)。

图2 研究区文二段砂岩碎屑成分三角投点图

2.2 沉积构造特征

研究区大部分井没有取岩心，因此尝试通过高分辨率成像测井资料，根据纹层、细层、层系等的成像特征及倾角数据，并结合井壁心、常规测录井及邻区相同层位具有同样沉积背景与沉积构造的岩心等资料，对研究区文二段沉积构造进行研究，识别出了块状构造、交错层理、平行层理、变形层理、水平层理、冲刷面等沉积构造类型(图3)，指示其沉积环境主要为河流和湖泊共同作用下的过渡环境，属于辫状河三角洲沉积体系。文二段下部主要为泥岩、粉砂质泥岩与(泥质)粉砂岩、细砂岩互层沉积，砂岩厚度较薄，含砂率低，沉积水动力相对较弱，沉积物粒度较细，主要发育水平层理、层状构造，局部受滑塌作用等影响，可见变形层理，呈“包卷”状。文二段上部主要为(含砾)粗砂岩、中砂岩、细砂岩与泥岩互层沉积，砂体厚度相对较厚，含砂率高，沉积水动力相对较强，沉积物粒度较粗，可见交错层理、平行层理、变形层理、块状构造及冲刷面。冲刷面主要发育于厚层箱状砂体底部，与下伏地层为侵蚀接触关系，冲刷面之下为细粒沉积物，冲刷面之上为含砾粗砂岩，砾石主要为泥砾和石英砾，向上逐步演变为中-粗砂岩、细砂岩、泥岩。

图3 研究区文二段典型沉积构造类型

2.3 测井曲线形态及地震剖面反射特征

研究区文二段自然伽马测井曲线形态特征多样，主要包括指型、(齿化)钟型、箱型、(齿化)漏斗型、齿型及其组合形态。不同的自然伽马测井曲线形态特征往往指示了不同的沉积环境和沉积微相类型，对研究和划分沉积相、沉积微相等具有重要意义。在三角洲沉积体系中，自然伽马测井曲线形态为指型，一般指示三角洲前缘薄层席状砂沉积；自然伽马测井曲线形态为钟型、箱型，主要指示具有正韵律沉积特征的河道和水下分流河道沉积；自然伽马测井曲线形态为漏斗型，主要反映具有反韵律沉积特征的三角洲前缘河口坝沉积；而自然伽马测井曲线形态为齿型，则反映薄层砂泥岩交互出现的特征。文二段地震反射特征主要表现为中—低频、中等—较好连续性、中—强振幅，在顺物源地震剖面上可见典型进积型三角洲地震反射特征，即发育多期次明显的前积结构，其前积层发育，顶积层和底积层相对不发育，前积层分别以顶超和下超方式终止于顶底界面(图4)。

图4 研究区顺物源方向地震剖面典型前积结构(剖面位置见图1)

2.4 主要沉积相类型

通过对多口井的岩石学特征、沉积构造特征、粒度特征、测井曲线特征、地震剖面反射特征等资料的综合分析，研究区文二段沉积相主要为辫状河三角洲，可划分为辫状河三角洲平原、辫状河三角洲前缘、前三角洲等3个亚相。其中辫状河三角洲前缘亚相在研究区最为发育，其次是前三角洲，并可进一步细分为水下分流河道、水下分流间湾、河口坝、席状砂、前三角洲泥和浊积砂岩等沉积微相。

2.4.1辫状河三角洲前缘

文二段辫状河三角洲前缘亚相在研究区最为发育，主要由水下分流河道、水下分流间湾、河口坝、席状砂等沉积微相构成(图5)。

图5 研究区F-1-1井文二段三角洲前缘沉积序列

1)水下分流河道是分流河道汇入沉积水体后在水下的自然延伸，其水动力条件和沉积物特征与分流河道具有一定相似性，在三角洲前缘亚相中分布较为广泛。文二段水下分流河道岩性以(含砾)粗砂岩、中砂岩、细砂岩为主，局部见砾石，下部砂岩粒度粗，上部砂岩粒度细，具有正粒序沉积特征；自然伽马测井曲线特征主要表现为钟型和箱型；砂岩底部发育冲刷面，砂体内部见平行层理、交错层理、变形层理和块状构造，反映了较强的水动力环境。

2)文二段水下分流间湾沉积物粒度细，主要为泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩等细粒沉积物不等厚互层出现；自然伽马测井曲线多呈齿型；沉积构造以水平层理为主，可见块状构造及滑塌变形构造。

3)文二段河口坝岩性以中、细砂岩为主，其次为粗砂，一般单砂体底部粒度较细，顶部粒度较粗，具有向上粒度变粗的反粒序沉积特征；自然伽马测井曲线具有底部渐变、顶部突变的特征，呈漏斗型或齿化漏斗型；砂岩内部可见平行层理、交错层理等沉积构造。

4)研究区文二段席状砂岩性主要以中、细砂岩为主，其次为粉砂岩，单砂体厚度较薄，是水下分流河道或河口坝遭受波浪改造的产物，分选磨圆较好；席状砂常与分流间湾泥、前三角洲泥互层出现；自然伽马测井曲线形态呈指型。

2.4.2前三角洲

钻井揭示，研究区文二段前三角洲亚相岩性主要为细砂岩、(泥质)粉砂岩、(粉砂质)泥岩，砂泥岩质地均不太纯，可划分为前三角洲泥、浊积砂(重力流沉积)等沉积微相(图6)。自然伽马测井曲线多呈微齿型，可见水平层理、块状构造及变形层理等沉积构造。

图6 研究区F-1-1井文二段前三角洲沉积序列

2.5 沉积相展布特征

受控于北部控洼断裂活动和古地貌的共同作用，研究区文二段物源主要来自于洼陷东部走向斜坡带，其次为洼陷北部陆丰中低凸起，具备发育大型辫状河三角洲的背景和条件(图7)。文二段沉积于弱断陷期，断层活动减弱导致沉积中心开始远离断层边界，陆丰13东洼东侧的低凸起成为了最重要物源，而且汇水面积扩大致使其供源能力增强，长轴走向斜坡水系占据主导地位[22]。钻井揭示，陆丰中低凸起区基底岩性主要为花岗岩；而陆丰东低凸起区基底岩性包括花岗岩和中生界砂泥互层沉积岩，母源条件较好，且物源区面积广，搬运距离较远，物源通道以较为宽缓的U型沟谷为主，聚砂输砂能力较强。

图7 陆丰13东洼文二段沉积相图

利用顺物源方向及垂直物源方向地震剖面，结合厚度图及已钻井资料，可将研究区文二段自下而上、自东向西划分为3个期次的前积朵叶体，每一期次的前积朵叶体均由多个次一级的前积体组成；研究区东部文二段主要发育辫状河三角洲平原与辫状河三角洲前缘亚相，向西逐渐演变为前三角洲亚相及滨浅湖相(图7)。分析认为，研究区文二段沉积主要受洼陷东部走向斜坡带多个物源通道的共同控制，同时也受到辫状河三角洲进积作用的影响。沉积主体在第一、二期朵叶体沉积期主要分布于东部的A-1-1、C-1-1及D-1-1井区，故该区域第一、二期朵叶体中砂体较为发育；随着辫状河三角洲不断向湖盆方向进积，沉积主体在第三期朵叶体沉积期迁移至G-1-1、F-1-1井区，故该区域第三期朵叶体中砂体发育。研究区文二段储集砂体主要为具有正韵律的水下分流河道砂体、具有反韵律河口坝砂体和薄层席状砂(图7、图8)。

图8 研究区文二段连井对比剖面图

2.6 沉积模式

通过对区域构造背景、地震资料、测井资料、录井资料、井壁心及相关分析化验资料等的综合分析，认为研究区文二段沉积于裂陷Ⅰ幕晚期，随着裂陷作用的减弱，湖盆沉积水体逐渐变浅，而东部走向斜坡带物源通道发育，物质供应充分；在构造和沉积作用共同控制下，湖盆可容空间变小，辫状河三角洲沿着走向斜坡带不断向湖盆中心进积，在自东向西的顺物源方向地震剖面上可以识别出多期次前积朵叶体，整体上具有向上粒度逐渐变粗的特征。由于同一期次三角洲前缘不同朵叶体的进积速度和影响范围一般会有所差异，而且在河流和湖浪的共同作用下，三角洲前缘朵叶体在进积的同时也会发生侧向迁移和改造，因此同一期次的不同朵叶体也会在交汇区域发生叠置，该交汇区域优质砂体一般较为发育。平面上，研究区自东向西依次发育辫状河三角洲平原相、辫状河三角洲前缘相、前三角洲和滨浅湖相，岩性逐渐由中、厚层(含砾)粗砂岩、中砂岩、细砂岩与泥岩互层过渡到薄层细砂岩、(泥质)粉砂岩与(粉砂质)泥岩互层，水动力条件也逐渐由河流作用为主转变为河流与湖浪共同作用，最终前三角洲基本不受河流作用的影响(图9)。

图9 陆丰13东洼文二段沉积模式

3 沉积特征对油气成藏的影响分析

3.1 对储盖组合的影响

多口钻井揭示，研究区文二段发育良好的储盖组合，首次在该层段取得商业性油气发现并获得很好的产能；该层段辫状河三角洲沉积体系中砂泥岩互层沉积发育，能形成良好的储盖组合，并容易捕获油气成藏。研究区文二段储层主要为辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体与河口坝砂体，其次为席状砂，岩性主要是粗砂岩、中砂岩和细砂岩；在河流和波浪等水动力单独或共同作用下，砂岩的分选和磨圆相对较好，结构成熟度和成分成熟度都较高，储层物性较好。薄片分析表明，研究区文二段储层石英含量高，孔隙类型以粒间孔为主，见溶蚀孔隙；颗粒之间以点-线接触、线接触为主；填隙物较少，胶结作用较弱，主要处于中成岩A1期(图10)。井壁取心实测物性数据显示，研究区文二段砂岩储层孔隙度主要介于12%～20%，渗透率主要介于1～300 mD，物性较好。另外，在研究区文二段辫状河三角洲及湖泊沉积体系中，多个相带均发育有可作为盖层的泥岩，如三角洲平原泥、沼泽泥、三角洲前缘分流间湾泥、前三角洲泥及湖相泥岩，由于湖泊水位的不断升降而导致三角洲的频繁进积或退积，这些泥岩常与三角洲前缘水下分流河道砂体、河口坝砂体及席状砂常交互叠置出现，易形成良好的储盖组合。

图10 研究区文二段砂岩显微照片

3.2 对油气层发育和分布的影响

研究区文二段油气成藏有两个重要的控制因素，一是沟通烃源岩与圈闭的断裂体系，二是沉积作用控制下的文二段砂体展布，这里主要对文二段砂体展布对油气成藏的影响进行分析。上述分析表明，研究区文二段自下而上、自东向西可划分为3个期次的前积朵叶体，每一期次的前积朵叶体均由多个次一级的前积体组成，而且在物源通道、沉积体系及前积作用的共同影响和控制下，沉积过程中各期次前积朵叶体的沉积主体位置不断发生着迁移和变化，进而影响每一期次砂体的展布，并最终控制油层的发育和分布，对油气成藏产生影响。

分析发现，研究区文二段第一、二期朵叶体沉积主体主要分布在东部的A-1-1、C-1-1及D-1-1井区，致使该区域第一、二期朵叶体中砂体较为发育，钻井揭示砂体累计厚度分别达39.9、44.8 m，并在这两期朵叶体中发现了W10和W20油层，油层孔隙度15.1%～16.5%，渗透率25.6～49.8 mD，孔隙类型以粒间孔为主，见次生溶孔；而第三期朵叶体在该区域沉积厚度较薄，砂体不太发育，未钻遇W30油层。随着辫状河三角洲不断向湖盆方向进积，第三期朵叶体沉积主体迁移到了G-1-1、F-1-1井区，致使该区域第三期朵叶体砂体发育，钻井揭示砂体累计厚度可达64.5 m，并在第三期朵叶体中发现了W30油层，油层孔隙度14.3%～16.0%，渗透率12～123 mD，孔隙类型以粒间孔为主，胶结物少；而第一、二期朵叶体在该区域则主要发育泥岩，并未钻遇W10和W20油层(图8、图11)。因此，实钻结果证实研究区文二段沉积时期的沉积特征对后期油气成藏具有重要影响，对油气层的发育和分布具有控制作用。

图11 研究区文二段油层分布示意图

4 结论

1)在走向斜坡控制下，研究区文二段沉积受东部物源影响最大，其次为北部物源，主要发育进积型辫状河三角洲相，其中进积型辫状河三角洲前缘是油气成藏有利位置，储层主要是辫状河三角洲前缘水下分流河道砂与河口坝砂体，其次是席状砂，砂岩岩性以岩屑石英砂岩为主，具有较高的成分成熟度和结构成熟度。

2)研究区东部文二段主要发育辫状河三角洲平原与辫状河三角洲前缘亚相，向西逐渐演变为前三角洲亚相及滨浅湖相，岩性也逐渐由中、厚层(含砾)粗砂岩、中砂岩、细砂岩与泥岩互层过渡到薄层细砂岩、(泥质)粉砂岩与(粉砂质)泥岩互层，辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体、河口坝砂体及席状砂常与三角洲平原泥、沼泽泥、三角洲前缘分流间湾泥、前三角洲泥及湖相泥岩交互叠置出现，易形成良好的储盖组合。

3)研究区文二段自下而上、自东向西可划分为3个期次的前积朵叶体，每一期次的前积朵叶体均由多个次一级的前积体组成，而且在物源通道、沉积体系及前积作用的共同影响和控制下，沉积过程中各期次前积朵叶体的沉积主体位置不断发生着迁移和变化，进而影响每一期次砂体的展布，并最终控制油层的发育和分布，对油气成藏产生影响。