南海莺歌海盆地黄流组海底扇储层构型特征*

李亚茹 李 华 杨朝强 周 伟 王 玉 刘圣乾 何幼斌

1 长江大学地球科学学院，湖北武汉 430100 2 中海石油(中国)有限公司海南分公司，海南海口 570312

近年来，对海底扇储层构型研究时，主要对深海海底扇构型要素水道和朵叶的类型及特征、构型级次划分方案、不同级次构型分布模式及成因机理和控制因素展开研究，揭示了单砂体分布样式、定量规模及叠置关系等(Mutti and Normark，1987；Lambetal.，2003；Kolia，2007；Clark and Cartwright，2009；赵晓明等，2012，2019；Celmaetal.，2014；林煜等，2014；Kondetal.，2015；McArthuretal.，2016；张文彪等，2017；蔺鹏，2018；Zhangetal.，2018；张佳佳和吴胜和，2019；张磊夫和李易隆，2020)，而对于浅海海底扇构型要素类型及特征、构型模式研究较少(钟泽红等，2015；黄银涛，2016)。

南海莺歌海盆地东方X气田黄流组高温高压气藏是中国海上开发的首个高温高压气藏，具有良好的储集层物性，中新统黄流组一段是东方X气田的主力储集层。该气田发育浅海海底扇沉积，前人多是从层序地层学、沉积学、地震沉积学等角度出发，对该气田内部地层分布特征、沉积特征、沉积演化及控制因素展开研究(李华等，2011；刘峰等，2015；黄银涛，2016；王玉等，2019；岳绍飞等，2020)，其成果有效地促进了该区的油气勘探。然而随着气田的逐步开发，大量动态资料表明研究区海底扇水道相互切割频繁，砂体内部叠置连通性不易识别，极大地阻碍了有利储集层的精细预测，从而影响了该区气田勘探开发的进程。

为此，作者综合利用岩心、钻井、测井、三维地震和地震波阻抗反演成果等资料，通过对黄流组一段Ⅱb气组浅海海底扇的微相组合、小层微相复合体、单一微相3个级次的储层构型研究，构建储集层内部砂体叠置样式及储层构型模式，探究影响浅海海底扇储层构型发育的控制因素，为类似的储层构型研究提供参考。该工作的开展不仅可以加深对于海底扇储层构型单元特征、内部砂体叠置样式及主控因素的认识，还可为油气勘探提供地质依据。

1 区域地质概况

莺歌海盆地位于海南岛与印支半岛之间，总体呈NW-SE走向，发育在南海北部大陆架，是一个新生代转换—伸展型含油气盆地(刘峰等，2015)。盆地分为莺东斜坡带、中央坳陷、莺西斜坡带和河内坳陷带等4个一级构造单元，东方X气田位于中央底辟带西北部(图1)。自新生代以来，盆地构造演化分为裂陷期和裂后期2个阶段，裂后期进一步分为热沉降期(中新世)和加速沉降期(上新世)，热沉降期构造活动趋于平静，沉降范围扩大，主要发育滨浅海、三角洲及海底扇沉积(黄银涛，2016；许璐，2018)。

盆地从下至上发育中新统三亚组、梅山组和黄流组，上新统莺歌海组及第四系乐东组(廖计华等，2018)。黄流组分为2段，王华等(2015)将黄流组一段整体划分为1个三级层序SQHL1，黄流组一段的底界面为S31、顶界面为S30和初始海泛面为S301，下部低位体系域(S301-S31)内部自下而上划分为4个准层序组PSS4、PSS3、PSS2和PSS1。目的层位为准层序组PSS3的Ⅱb气组，根据岩性变化及旋回特征等标志将Ⅱb气组自下而上划分为3个小层：PS4、PS5和PS6(表 1)。

表1 南海莺歌海盆地东方X气田黄流组一段低位域层序划分Table 1 Sequence division of the lowerstand systems tract of Member 1 of Huangliu Formation of Dongfang X Gas Field in Yinggehai Basin，South China Sea

2 研究材料与方法

研究区钻井数量少，仅8口井，且井距大。因此，仅利用钻井信息对井间储层构型单元进行精细预测存在较大的困难。所以，通过地震波形指示反演技术，能够识别出厚度10 m左右的砂体，提高砂体识别精度和分析储集层内部砂体叠置连通关系的能力。通过对比反演井旁地震道与实际波阻抗曲线、盲井验证、反演数据连井剖面进行正演模拟等手段进行反演符合率验证，反演结果具有较高的可靠性。

3 储层构型特征

3.1 储层构型级次划分

储层构型级次的划分为构型研究的前提，既可以系统性地对储集层进行表征，又可以利用不同级次表征的结果相互约束和验证，达到更好地表征储集层的目的(秦国省等，2015)。研究区东方X气田黄流组一段的单一微相与张佳佳和吴胜和(2019)的7级构型单元水道/朵叶复合体类似，且考虑储集层分布特征对油田开发生产的影响，确定了气组微相组合为5级构型单元、小层微相复合体为6级构型单元、单一微相为7级构型单元的构型级次划分方案，进而对研究区黄流组一段海底扇内部砂体叠置及连通规律进行研究，以期提高气藏采收率(表 2)。

表3 南海莺歌海盆地东方X气田黄流组一段海底扇构型单元特征Table 3 Architecture unit characteristics of submarine fan in the Member 1 of Huangliu Formation of Dongfang X Gas Field in Yinggehai Basin，South China Sea

表2 南海莺歌海盆地东方X气田黄流组一段海底扇储层构型级次划分Table 2 Reservoir architecture classification of submarine fan in the Member 1 of Huangliu Formation of Dongfang X Gas Field in Yinggehai Basin，South China Sea

3.2 构型单元类型及特征

构型单元精细研究是其砂体构型研究的基础(Xianetal.，2017；Liuetal.，2020)，因此在构型单元研究基础上讨论储层构型特征，才能更准确地把握砂体构型的叠置连通规律。基于单井、测井和地震剖面对研究区构型单元特征研究，发现该区黄流组一段发育海底扇沉积，发育中扇亚相水道沉积、堤岸沉积、席状砂及扇缘砂构型单元，各构型单元特征如下(表 3；图2)。

Sm：块状层理砂岩；Sp：平行层理砂岩；Sg：递变层理砂岩；SOD岩性突变面；Sd：变形层理砂岩；Sr：沙纹层理砂岩；Sy：含泥砾砂岩；Sh：均匀状构造砂岩；Sc：含泥屑砂岩图2 南海莺歌海盆地东方X气田黄流组一段海底扇构型单元类型及特征Fig.2 Architecture unit types and characteristics of submarine fan in the Member 1 of Huangliu Formation of Dongfang X Gas Field in Yinggehai Basin，South China Sea

图3 南海莺歌海盆地东方X气田黄流组一段Ⅱb气组地震属性(RMS)(a)、厚度等值线(b)、波阻抗分布(c)与构型单元平面展布(d)Fig.3 Seismic attribute (RMS)(a)，thickness contour(b)，impedance distribution(c)and plane distribution of architecture unit(d)of the Ⅱb gas group of Member 1 of Huangliu Formation of Dongfang X Gas Field in Yinggehai Basin，South China Sea

a—水道沉积地震反演结果；b—水道沉积剖面构型；c—水道和堤岸沉积组合地震反演结果；d—水道和堤岸沉积组合剖面构型图4 南海莺歌海盆地东方X气田黄流组一段Ⅱb气组单井构型解剖图(剖面位置见图3-d)Fig.4 Single well architecture anatomy of the Ⅱb gas group of Member 1 of Huangliu Formation of Dongfang X Gas Field in Yinggehai Basin，South China Sea(see Fig.3-d for profile location)

堤岸沉积常发育在水道沉积的两侧，岩性主要为粉砂岩、粉—细砂岩，粒度比水道沉积细；测井曲线呈现齿化箱形与钟形；地震反射剖面上为楔形、中等—好连续、中等—强反射特征，与水道沉积构成“海鸥翼状”(图2-d，2-e，2-f)，规模较水道沉积大。

扇缘砂发育于海底扇的边缘，岩性主要为粉砂岩，发育水平层理，测井曲线显示箱形和齿化箱形；地震剖面上显示出中等—差连续、弱反射特征(图2-j，2-k，2-l)，单一扇缘砂宽度513～1712 m，厚度12～31 m，宽厚比19.4～60.2。

3.3 构型单元平面展布特征

PSS3时期广泛发育NW-SE向水道和堤岸，水道集中发育在北西和中部地区，2个大的水道带，分为2期发育(图3-d)。第一期，北西地区地层较厚，蓝江物源细粒物质沉降下来，发育水道沉积和堤岸沉积，堤岸切叠水道；水道沉积充填后顺物源向中心低洼处沉积，在中部最厚区沉积大型水道带，延伸至B-11井附近，内部5个水道叠置关系复杂，在西南、东北和东南也发育有3个水道和堤岸；第一期的水道沉积充填后溢出，顺物源向东南沉积，形成第二期水道沉积和堤岸沉积。A2井发育堤岸沉积，B-4井附近发育W-E向的水道和堤岸，规模较大，东南的NW-SW向水道和堤岸是由第一期的东北方向的水道和堤岸顺物源方向沉积充填形成。外侧以发育席状砂为主，常见细砂岩、粉砂岩，海底扇边缘发育扇缘砂构型单元。

3.4 储集层内部砂体叠置样式

依据上述拟定的构型级次划分方案，在井-震联合标定和构型单元解释的基础上，利用井-震结合的方法，开展了研究区黄流组一段海底扇储层构型表征。

由构型单元研究可知，C-14井黄流组一段发育水道沉积、A2井黄流组一段发育堤岸沉积，以C-14井和A2井为例，进行单井构型研究。结合构型单元平面展布和地震反演剖面综合分析，C-14井在Ⅱb气组钻遇1厚层砂，厚86.2 m，测井曲线显示箱形，地震反演剖面上水道沉积内砂体呈层状充填式，顶部见少量垂向切叠式，水道沉积与溢出的席状砂砂体波阻抗值明显不同，表明为不同套砂体，砂体断开不连通；席状砂呈楔状，多期垂向加积，连续性好；席状砂与边部扇缘砂弱连通(图4-a，4-b)。A2井在Ⅱb气组钻遇1较厚层细砂岩，厚15.7 m，向上岩性变细、为泥质粉砂岩；测井曲线显示箱形、钟形、漏斗形，地震反演剖面上水道沉积内砂体呈层状充填式，两侧的堤岸沉积侧向切叠，堤岸沉积与席状砂弱联通(图4-c，4-d)。

a—B-11井—C-14井地震反演结果；b—B-11井—C-14井剖面构型图图5 南海莺歌海盆地东方X气田黄流组一段Ⅱb气组连井构型解剖图(剖面位置见图3-d)Fig.5 Architecture anatomy of well connection configuration of the Ⅱb gas group of Member 1 of Huangliu Formation of Dongfang X Gas Field in Yinggehai Basin，South China Sea(see Fig.3-d for profile location)

基于沉积微相的精细刻画，综合考虑构型单元、砂体构型级次划分、测井和地震反演振幅反射特征对砂体储层构型叠置样式进行分类，建立了东方X气田中新统黄流组一段Ⅱb气组储集层内部砂体叠置样式。水道沉积内砂体发育层状充填和垂向切叠2种垂向叠置样式，以层状充填为主；堤岸沉积内部砂体为侧向切叠式；席状砂和扇缘砂内部砂体也以层状充填式为主(图6)。

图6 南海莺歌海盆地东方X气田黄流组一段Ⅱb气组储集层内部砂体叠置样式Fig.6 Aggradation of reservoir internal sand bodies in the Ⅱb gas group of Member 1 of Huangliu Formation of Dongfang X Gas Field in Yinggehai Basin，South China Sea

作者主要考虑到以下因素：(1)沉积背景方面，研究区莺歌海盆地东方X气田中新统黄流组一段Ⅱb气组为海底扇的中扇远端—下扇亚相，重力流能量较弱，沉积物较细，以水道沉积和堤岸沉积为主，水道侵蚀能力较弱，以充填、沉积作用为主；(2)仅在PS6时期，因水道充填将满、要消亡时，出现了小水道垂向切叠；(3)野外露头中，鄂尔多斯盆地西缘奥陶系拉什仲组垂向加积型水道沉积，以层状充填为主(李华等，2018；李华和何幼斌，2020)。因此，尽管在理论上还存在水道内部的次级水道斜切及拼接情况，但本次仍采用水道沉积内部层状充填样式进行储层构型特征研究。

4 储层构型的主要控制因素

储层构型控制因素多样(Clark and Cartwright，2009；Gongetal.，2016a，2016b；陈宇航等，2017；梁晓伟等，2021)，研究区储层构型主要受控于物源供给、地形坡度及重力流流体能量的强弱。

4.1 物源供给

物源可影响构型单元发育的规模及位置，晚中新世黄流组一段沉积时期，研究区整体处于相对稳定的浅海环境，西北部的蓝江三角洲前缘滑塌供源，沿坡折带由沟槽向陆架内的坳陷运移。中央坳陷的西北部靠近物源，重力流能量相对较强，此时以水道沉积发育为主，水道沉积两侧的堤岸沉积较少发育，且此时水道沉积规模较大；远离物源区，随着重力流能量的逐渐减弱，此时以堤岸沉积、席状砂和扇缘砂发育为主，水道沉积规模较小。水道沉积在近物源区与远物源区的宽度与深度之间均呈负相关幂函数关系，但二者的变化规律不尽相同(公式(1)，(2)；图7)。近物源区水道沉积多为窄厚型，远物源区水道沉积多为宽薄型，且有利于堤岸沉积构型单元的发育。顺物源方向发育水道沉积—堤岸沉积—席状砂—扇缘砂构型单元，以层状充填和垂向切叠式—层状充填、垂向切叠和侧向切叠式—层状充填式—层状充填式内部砂体叠置样式为主要特征。

y1=465.01x1-0.366，R2=0.7257

(1)

y2=831.99x2-0.545，R2=0.6506

(2)

式中：y1和y2分别为近物源区水道沉积的厚度和远物源区水道沉积的厚度，单位为m；x1和x2分别为近物源区水道沉积的宽度和远物源

图7 南海莺歌海盆地东方X气田黄流组一段Ⅱb气组水道沉积宽度与厚度的关系Fig.7 Relationship between width and thickness of channel in the Ⅱb gas group of Member 1 of Huangliu Formation of Dongfang X Gas Field in Yinggehai Basin，South China Sea

R

2

图8 南海莺歌海盆地东方X气田黄流组一段Ⅱb气组水道沉积与堤岸沉积宽度、厚度与坡度的关系Fig.8 Relationship between width，thickness and slope gradients of channel and levee in the Ⅱb gas group of Member 1 of Huangliu Formation of Dongfang X Gas Field in Yinggehai Basin，South China Sea

4.2 地形坡度

地形坡度与构型单元的演化密切相关。研究区地形坡度为0.1°～2.9°，0.1°～1.8°为缓坡区，1.8°～2.9°为陡坡区。堤岸沉积、席状砂和扇缘砂在缓坡区较为发育，堤岸沉积坡度与厚度呈正相关性、与宽度呈负相关性。席状砂和扇缘砂坡度极小，小于0.3°，堤岸沉积坡度0.3°～1.8°。水道沉积多发育在陡坡区，沉积厚度较大但宽度较小，厚度随坡度的增加而增加，而宽度随坡度的增加而减小(图8)。

4.3 重力流能量

研究区中新统黄流组一段重力流能量较弱，侵蚀过路极少。水道沉积由于重力流能量相对较强，以充填、沉积作用为主，迁移及相互侵蚀、切割特征较少见，内部重力流流态较为稳定，沉积物浓度较低，通常内部砂体以层状充填式为主。而对于堤岸沉积来说，由于重力流能量减弱，以侧向切叠式为主。席状砂和扇缘砂也主要以层状充填式为主，但单期砂体厚度较小，表明重力流能量已经达到最弱。重力流能量较强时，侵蚀能力强，水道内部次级水道相互侵蚀、切割，水道沉积内部砂体以下切式为主(赵晓明等，2012；李华和何幼斌，2020)，该类型水道常见于鄂尔多斯盆地和琼东南盆地等深水环境中，水道底部可见明显的侵蚀特征，整体迁移不明显，沉积物粒度较粗(Khan and Arnott，2011)。

5 储层构型模式

莺歌海盆地东方X气田中新统黄流组一段Ⅱb气组发育浅海陆架背景下的海底扇，主要发育水道沉积、堤岸沉积、席状砂和扇缘砂构型单元。受物源供给、地形坡度及重力流流体能量强弱的影响，其构型特征自西北向东南存在差异。

在西北近物源位置，发育第一期水道沉积，规模较大，发育一大型水道带，水道带内部砂体连续且呈层状充填式；在远物源位置，发育第二期水道沉积，且规模减小，堤岸沉积、席状砂、扇缘砂规模增大。堤岸沉积内部砂体为侧向切叠叠置样式，水道沉积与堤岸沉积组合内部砂体为层状充填、垂向切叠和侧向切叠的叠置样式，席状砂和扇缘砂微相内部砂体也呈层状充填。综合上述认识，最终建立了东方X气田中新统黄流组一段Ⅱb气组的储层构型模式(图9)。

图9 南海莺歌海盆地东方X气田黄流组一段Ⅱb气组储层构型模式Fig.9 Reservoir architecture model of the Ⅱb gas group of Member 1 of Huangliu Formation of Dongfang X Gas Field in Yinggehai Basin，South China Sea

6 结论

1)南海莺歌海盆地东方X气田黄流组一段Ⅱb气组海底扇储集层共发育4种构型单元，分别是水道沉积、堤岸沉积、席状砂和扇缘砂。水道沉积地震反射剖面上显示U形、V形和W形，中等连续，强反射特征；堤岸沉积测井曲线呈现齿化箱形与钟形，地震反射剖面上为楔形、中等—好连续、中等—强反射特征；席状砂测井曲线呈齿化箱形和指形，地震剖面上为席状、平行—亚平行、强反射特征；扇缘砂以粉砂岩为主，测井曲线显示箱形和齿化箱形，地震剖面具中等—差连续、弱反射特征。

2)Ⅱb气组以水道沉积及席状砂发育为主，分2期发育，水道沉积整体呈NW-SE向展布。第一期以大型水道带发育为主，第二期堤岸沉积较为发育，外侧以发育席状砂为主，扇缘砂发育在海底扇边缘。

3)储集层内部砂体有3种叠置模式。水道沉积内部砂体以层状充填式为主，垂向切叠式少见；堤岸沉积内部砂体为侧向切叠式，席状砂和扇缘砂也为层状充填式。

4)储层构型受控于物源供给、地形坡度及重力流能量。研究区地形坡度为0.1°～2.9°，靠近物源时重力流能量相对较强，坡度较大，以水道沉积发育为主；远离物源区重力流能量减弱，坡度较小，以堤岸沉积、席状砂和扇缘砂发育为主。

致谢感谢中海石油(中国)有限公司海南分公司全体项目组成员给予的大力帮助！感谢审稿专家及编辑老师提出的宝贵的修改意见和建议！