涠西南凹陷流一段高位域早期湖底扇沉积特征及有利储层预测*

2022-02-02宫立园胡德胜满晓张璐赵晔

中国海上油气 2022年6期

宫立园胡德胜满晓张璐赵晔

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司广东湛江 524057）

湖底扇由于其独特的外形很早就引发关注，可以说湖底扇的勘探是涠西南凹陷岩性圈闭勘探的开始。流一段沉积时期涠西南凹陷湖底扇非常发育，且具有优越的“源内成藏”条件，截至2022年流一段湖底扇周边已探明储量上千万方，剩余资源潜力大，下步寻找到富集块，即有望推动新平台上产，盘活周边储量，具有很大的勘探价值。早期针对流一段湖底扇，前人在坡折带类型、沉积模式和发育机制等方面做出多项研究，认为涠西南凹陷B洼流一段湖底扇具有“多源汇聚”的特点，“源-汇”体系在不同演化时期存在继承性［1-5］。2021年流一段湖底扇新钻井获单井探明规模新高，但随后连续部署多口井均失利，甚至未钻遇良好储层，表明对流一段湖底扇的成因机制及发育模式认识依然不清。流一段湖底扇被成熟烃源包裹，成藏条件极其优越，关键就是要识别优质储层。近几年随着勘探不断深入，研究逐渐细化，实钻结果也进一步证实流一段各个时期其源汇体系、沉积模式及砂体展布等方面都具有各自的演化特点，非常有必要对流一段湖底扇进行深入研究。本文根据最新钻井的化验分析资料及新处理的三维地震资料，着重对流一段高位域早期湖底扇源-汇与砂体展布等方面进行解剖，建立了新的沉积模式，预测了优质储层发育位置，在此基础上指明下部勘探方向，将为该层系下步勘探提供技术支持。

1 区域背景

涠西南凹陷隶属于北部湾盆地北部坳陷带，具有北断南超的构造格局，是已经被证实的富生烃凹陷。涠西南凹陷北以①号断裂与粤桂隆起相接，南部发育涠西南低凸起和企西隆起，三大物源持续向盆内供源，凹陷内部进一步被②号雁列式断裂分为A洼、B洼两个次级洼陷（图1a）。北部湾盆地始新世为强烈裂陷期，渐新世为裂陷消亡期，在两者之间的流一段（T80—T83）时期经历了完整的湖侵再到湖退的过程。沉积地层自下而上正好对应于层序演化过程中的三个体系域（图1b）：低位域（LST）、湖侵域（TST）及高位域（HST）。流一段独特的沉积构造演化史使其成为涠西南凹陷湖底扇最为发育的层系［4-5］。

流一段三个体系域内形成的湖底扇在地震上反射特征差别较大，容易区分（图1c）：低位域（T82—T83）及湖侵域（T81—T82）湖底扇地震上主要为丘形反射，同时这两个时期形成的湖底扇也是涠西南凹陷最早进行勘探的岩性圈闭，陆续发现多个油田，但后期面临储层物性差、剩余潜力小的问题，亟需向浅层进行拓展；高位域（T80—T81）湖底扇地震上主要有两种反射特征，高位域早期湖底扇（T80A—T81），杂乱、蠕虫状反射，高位域晚期湖底扇（T80—T80A）平行、连续、中—强振幅反射。2017—2020年，针对流一段上层序高位域晚期沉积体系开展了系统研究，提出“斜列入湖、调节控砂”沉积新认识，认为西北和西南物源发育高建设型三角洲直接伸入凹中腹地，三角洲前缘松散沉积物在②号雁列断裂持续活动的触发下大面积整体滑塌，形成多期重力流储集体，并相继钻探9口井，获探明地质储量近千万方，大大提升了流一段高位域湖底扇的勘探潜力［3-5］。

图1 涠西南凹陷区域位置（a）、流沙港组综合柱状图（b）及流一段（T80—T83）湖底扇地震相特征（c）Fig.1 Regional location of the Weixinan sag（a），comprehensive stratigraphic column of Liushagang Formation（b）and seismic facies characteristics of sublacustring fans in Liu-1 member（T80—T83）（c）

针对流一段高位域早期“杂乱反射”地质体今年连续部署三口井，仅W1井成功，随后两口井均未钻遇良好储层，揭示这一套杂乱反射的地质体内部结构非常复杂，储层非均质性强。随着研究程度的不断深入，地质人员逐渐意识到高位域早期湖底扇与高位域晚期湖底扇两者在地震反射、源汇体系及成因机制等方面都有很大的差别，不能进行简单地统一分析，对该湖底扇沉积规律进行更精细、深入的研究，弄清有利储层分布，对解决目前勘探困境具有重要意义。

2 湖底扇沉积标志

2.1 岩心相

B洼流一段湖底扇作为近年来涠西南凹陷的勘探热点取得了丰富的钻井资料。前人研究指出湖盆深水重力流在搬运演化过程中流态会不断发生变化（滑动／滑塌→碎屑流→浊流）［6］。其中碎屑流与浊流这两种流态的频繁相互转化使重力流沉积进一步复杂化。研究区通过多口井的岩心观察精细识别出垮塌带滑动滑塌（图2a、b），到前端碎屑流及浊流等多种典型流态，其中靠近物源端的砂质碎屑流以及高密度浊流都可以沉积卸载形成厚层块状砂岩作为良好储层［7-10］。砂质碎屑流为一种富含砂质块体流搬运的宾汉流体，研究区典型钻井岩心主要表现为厚层块状砂岩（以细砂岩为主，单层厚度多超过十米）、内部均一且顶部广泛发育漂浮状泥砾和泥岩撕裂屑，局部反粒序，顶底面与泥岩呈突变接触［11-12］特征（图2c、d）；高密度浊流为湍流支撑的牛顿流体，典型沉积构造是发育递变层理，这种流态在本次岩心观察中也最为常见（图2e）。此外岩心上也多见混合事件沉积现象，底部为粒序层理发育的厚层块状细砂岩，上部常发育薄层的细粒粉砂岩与泥岩的互层，再到顶部为泥岩，形成浊流-碎屑流-泥岩的组合特点，主要反映浊流向泥质碎屑流的转化和混合沉积过程［13］（图2f、g）。

图2 涠西南凹陷流一段湖底扇岩心照片Fig.2 Core photos of sublaustrine fans of Liu-1 member in the Weixinan sag

2.2 测井相

从流一段高位域早期重力流成因砂体的连井可见，事件性沉积导致相邻井的岩性组合差异大，无韵律规律，缺乏对比性（图3a）。多期次重力流沉积使得岩性组合频繁呈现出砂质碎屑流、高密度浊流成因的厚层细砂岩与低密度浊流薄层泥质粉砂岩和泥质碎屑流粉砂质泥岩互层的特征，各个砂体相互叠置、连通性差。砂质碎屑流成因砂体自然伽马曲线呈箱形，与泥岩界面突变接触，部分呈反粒序的曲线呈漏斗形，研究区W1、W2井较为典型；高密度浊流因含泥质变高，自然伽马曲线为齿化箱形或钟形，对比砂质碎屑流曲线齿化现象更严重（图3a中W4井）。但由于沉积物搬运过程中流态转化快且频繁，单纯依靠测井相来区分砂质碎屑流和高密度浊流成因的砂岩难度较大。此外根据钻后各口井的分析化验资料可见流一段高位域早期湖底扇钻井C-M图平行于基线，无明显分段，也表现出沉积过程中重力流搬运的特征（图3b）。

图3 流一段高位域早期湖底扇连井对比图（a）和C-M图（b）Fig.3 Well connection comparison diagram（a）and C-M diagram（b）of sublacustrine fans ofearly highstand system tract in Liu-1 member

3 高位域湖底扇物源分析

前人研究结果表明陆相湖盆深水重力流沉积的分布主要是受盆地结构、层序结构及物源供给共同控制［14-15］。为进一步理清目标区湖底扇的成因机制，寻找有利储层发育位置，首先要明确其物源方向，本文将从宏观及微观两个方面对流一段上层序高位域早期湖底扇的物源进行刻画。

3.1 宏观分析

1）古地貌及边界类型。流一段沉积时期，涠西南凹陷为一复杂陆相断陷湖盆，经历了神狐运动及珠琼运动Ⅰ幕，属于裂陷扩张阶段的后期，边界①号断裂活动减弱，凹陷内部②号断裂活动加强，沉积-沉降中心由①号断裂下降盘迁移至②号断裂下降盘。湖盆四周发育粤桂、企西等多个隆起区，可以持续向盆内供源，前期构造运动使湖盆周边发育多种边界类型，包括西北物源三角洲-断裂转换坡折、西南物源三角洲-挠曲坡折、东南物源扇三角洲-断阶型坡折，湖盆整体高低起伏，为湖底扇的形成奠定了地貌基础（图4）。

图4 涠西南凹陷流一段古地貌Fig.4 Paleogeomorphology of Liu-1 member in the Weixinan sag

2）古水深。从钻井孢粉分析结果来看，从凹陷边缘到凹陷中心，藻类含量逐渐增加，蕨类含量逐渐降低，凹陷中心钻井藻类含量大幅提升，表明湖盆中心水体加深，为半深湖—深湖相沉积环境［5］。从流一段沉积演化来看，湖盆经历了一个完整的欠补偿到过补偿的过程，流一段下层序到中层序，湖底扇都发育在湖盆边缘，地震呈明显的丘形反射，钻井岩性以厚层箱状砂岩为主，且普遍含砾，反映了近源堆积的特点，到流一段上层序湖底扇主要沉积在凹陷中心水体较深处，特别是流一段高位域早期湖底扇，形成于湖扩到湖退的初始阶段，且位于凹陷中心，沉积水体是流一段湖底扇形成时最深的，地震上表现为杂乱、蠕虫状的反射特征，钻井揭示伽马曲线主要呈漏斗状或指状，发育细砂岩、泥质砂岩为主，砂地比整体偏低（表1）。

表1 涠西南凹陷流一段湖底扇特征对比Table 1 Comparison of characteristics of sublacustrine fans of Liu-1 member in the Weixinan sag

3）源区性质。流一段沉积时期，盆外及盆内水系非常发育，从源区岩性组合特征来看，西南物源经过长距离的搬运，到三角洲前端泥质含量非常高，钻井揭示泥质含量普遍在80%以上，而东南物源扇三角洲源区钻井均钻遇厚层箱状含砾砂岩，物质基础丰厚，且前人研究表明断裂坡折带前端，三角洲极容易滑塌形成重力流沉积［10-13］，通过以上分析初步判断，流一段高位域早期湖底扇物源来自东南物源。

3.2 微观分析

1）重矿特征。重矿组合特征可以有效指示物源方向，本次研究选取锆石+电气石+石榴石+磁铁矿+赤褐铁矿+白钛矿+金红石+锐钛矿8种重矿组合，从重矿分析结果来看流一段上层序沉积时期涠西南凹陷主要发育四大物源体系（图5a）。其中东物源重矿组合以石榴石和赤褐铁矿为主，其次为白钛矿、电气石，西北物源主要是高的赤褐铁矿和白钛矿组合特征，西南物源为赤褐铁矿+石榴石+白钛矿组合特征，而高位域早期湖底扇重矿组合特征与东南物源具有高度相似性，主要是以锆石和白钛矿为主，其次是赤褐铁矿，三角图版进一步表明高位早期湖底扇重矿组合特征落在东南物源内（图5b），母岩类型主要是沉积岩和岩浆岩为主，表明其物源来自东南物源，而高位域晚期湖底扇重矿组合特征落在西北物源和东南物源框内（图5c），表现出混源的特征，反映了物源的一个变化，这主要是由于流一段高位域湖盆逐渐萎缩，三角洲自凹陷边缘向中心逐期进积，物源供给逐渐加强造成的。

图5 涠西南凹陷流一段高位域（T80—T81）重矿物组合特征Fig.5 Features of the heavy mineral assemblage of sublacustrine fans of highstand system tract of Liu-1 member（T80—T81）in the Weixinan sag

2）粒度特征。源汇系统的差异性导致流一段不同时期湖底扇的粒度差别非常明显。从选取的典型井粒度曲线来看（图6），流一段下层序A1井及中层序A5井岩心普遍含砾石，粒度直方图表现为多峰，砂岩平均粒径（Md）1.48 mm，粒度中值（M）为1.39 mm，概率累计曲线为三段式，以滚动搬运组分为主，含量占到67%以上，反映近源堆积的特点；流一段高位域晚期湖底扇W4井粒度直方图表现为多峰，杂基（粒径大小Φ＞8）体积分数15%～20%，砂岩平均粒径（Md）0.06 mm，粒度中值（M）为0.03 mm，概率累计曲线以跳跃及悬浮搬运的两段式为主，其中悬浮组分占比72%以上，未见滚动搬运组分，跳跃组分斜率较低，反映搬运水动力较弱；流一段高位域早期湖底扇W1井粒度直方图表现为多峰，杂基（粒径大小Φ＞8）体积分数普遍大于20%，砂岩平均粒径（Md）0.03 mm，粒度中值（M）为0.02 mm，标准偏差（σ1）为2.41，偏度（SK1）为0.03，峰度（KG）为0.57，砂岩属于分选差，峰度很平坦，近于对称级别，钻井粒度概率累计曲线表现为两段式，其中悬浮组分占比86%以上，且跳跃组分斜率最低，反映水动力条件最弱。另外从靠近南物源到北部远离物源的钻井来看（图6：W1→W3→W6），粒度概率累计曲线从两段式逐渐演化为宽缓上供的单段式，悬浮组分占比逐渐增加，范围由76%变为92%，反映水动力条件逐渐变小，侧面证明流一段高位域早期湖底扇物源是来自东南部隆起区。微观方面分析结果表明，流一段高位域早期湖底扇物源来自东南物源，形成时水动力最低，泥质含量相对于其他时期湖底扇都偏高。

图6 流一段湖底扇典型钻井粒度曲线特征Fig.6 Granular curve characteristics of typical drilling of sublacustrine fans in Liu-1 member

4 高位域湖底扇沉积模式

涠西南凹陷流一段高位域为水体逐渐变浅的过程，高位早期湖盆水体较深，凹陷边缘物源供给能力相对较弱，湖底扇物源主要来自东南物源扇三角洲，在B洼分布局限且集中（图5a），至晚期湖盆萎缩，沉积范围缩小，西北区及西南区发育大规模三角洲沉积体系，向凹陷中心（B洼）进积，前端形成的砂质碎屑流和滑塌浊积体在B洼连片分布。

对于流一段高位域早期湖底扇的成因，前人研究认为是火山、地震等构造运动容易引发边坡失稳造成沉积物垮塌再搬运触发所致［14-18］。从本区断裂活动分析来看，南部主要发育两条控沉积断层（图5a）。F1断层在流一段持续活动，其中上层序活动速率从西往东逐渐增加，最大可达42 m／Ma；F2断层在流一段活动速率普遍高于40 m／Ma，最大可达98 m／Ma（图7a）。两条断层形成断阶型坡折带，东南物源扇三角洲前端在断层活动的触发机制下，极容易发生垮塌再搬运，形成重力流沉积。

综上所述，流一段高位域早期湖底扇物源主要来自东南部扇三角洲，是经断阶型坡折带限流沉积在湖盆水体深处的泥质含量较高的湖底扇（图7b），这是其形成的最基本也是最重要的特点。

图7 涠西南凹陷流一段控沉积断层活动性（a）及高位域早期湖底扇沉积模式（b）Fig.7 Sedimentary controlling faults activity（a）and depositional model（b）of sublacustrine fans of early highstand system tract of Liu-1 member in the Weixinan sag

5 有利储层预测

B洼流一段高位域早期湖底扇相对于流一段其它时期的湖底扇泥岩含量偏高，近物源端的贫泥砂质碎屑流在弱水动力条件搬运下受滑水作用和剪切润湿作用控制，流态不断发生变化［6］，是造成流一段高位域早期湖底扇后续多口井尽管打到“透镜状”朵叶，但未钻遇良好储层的主要原因。这种富含泥质的湖底扇最关键的难题是落实优质储层。

5.1 优质储层发育特征

W1、W2等多口钻井钻遇厚层储层，岩性以细砂岩为主，单砂体储层厚度大，最厚可达40 m，储层埋深3 200～3 500 m，有效储层的孔隙度为13%～15%，渗透率为8～20 m D。镜下鉴定表明孔隙主要是以粒间孔、粒内溶孔为主，长石溶蚀作用发育，有效改善了储层物性。优质储层在地震上通常表现为明显下切特征，具有清晰的透镜体外形，另外顶面地震反射较强，朵叶体内部表现为同相轴杂乱不连续的特征；差储层以W4、A7井为典型，地震上无明显下切，中—高频、较连续、中振幅地震相。A7井钻遇透镜体边部，主要是泥质粉砂岩，储层不发育（表2）。

表2 流一段高位域早期湖底扇优质储层与差储层特征对比Table 2 Comparison between high-quality and poor reservoirs of sublacustrine fans of early highstand system tract in Liu-1 member

5.2 优质储层分布预测

研究区流一段高位域湖底扇钻井揭示从南向北（W1→W7）远离物源区钻遇的砂体厚度越来越小，粒度从细砂岩→粉砂岩→泥质粉砂岩→泥岩（图3a），指示在这种弱水动力条件下形成的相对富泥湖底扇受物源作用控制明显，一定要到近物源区寻找有利储层。前文通过井—震结合识别出多种典型流态沉积类型，其中靠近物源端的砂质碎屑流以及高密度浊流都可以沉积卸载形成厚层块状砂岩，W1与W3井均钻遇这种流态。

另外通过对湖底扇进行地震属性提取和对比分析，湖底扇底面总能量属性图（图8a）及湖底扇沉积期底面构造形态图（图8b）可以很好地指示湖底扇范围，并可以进一步将高位域早期湖底扇分为东、西两支。东、西两条输砂通道在地震上都表现为明显的下切，且西侧支水道下切能力更强，表明其输砂能力更强，已钻井W1井位于东侧支，因此靠近西侧支水道的朵叶更有可能发育厚层优质储层。

图8 涠西南凹陷流一段高位域早期湖底扇底面（T80A）总能量属性（a）和构造形态（b）Fig.8 Total energy（a）and structural form（b）at the bottom of sublacustrine fans of early highstand system tract of Liu-1 member（T80A）in Weixinan sag

根据上述宏观推测+井震结合可以预测优质储层主要是近物源分布。利用新处理三维地震资料，共落实出11个湖底扇朵叶体平行于东南物源展布，其中5个已经钻探，位于物源远端的朵叶钻井W6井证实主要含泥；A7井和W4井钻在东西侧支水道之间的朵叶边缘，储层整体较差，推测该湖底扇朵叶内部发育优质储层概率较大，W1、W5井两个朵叶钻探成功。另外位于西侧支水道的6个朵叶体未钻（图9a），总面积7.8 km2，其中2、5、6朵叶体更近东南物源，且规模相对较大，地震反射特征清楚、下切深度大，朵叶内部反射特征与已钻成功的W1井非常相似（图9b），推测优质储层发育，可考虑优先进行评价。

图9 流一段高位域早期湖底扇潜力块平面分布（a）及地震反射特征（b）Fig.9 Planar distribution（a）and seismic reflection characteristics（b）of sublacustrine fan potential blocks of early highstand system tract in Liu-1 member