渤海辽中中洼东三段湖底扇沉积模式及储层展布特征

贾海松，杨宏飞，张 汶，谢 君，沈孝秀

(中海石油(中国)有限公司天津分公司 渤海石油研究院，天津 300459)

引 言

作为陆相湖盆重要的沉积砂体类型之一，深水重力流沉积湖底扇砂体是目前岩性油气藏勘探的主要对象，在渤海湾盆地、松辽盆地、二连盆地等均有发现，且油气勘探取得重要突破。前人关于湖底扇砂体的研究成果主要集中在湖底扇沉积机制、沉积特征、沉积模式、扇体边界刻画等方面[1-7]。随着渤海油田勘探程度的日益提高，构造圈闭的目标呈减少趋势，岩性目标的发现比例逐年增加，湖底扇型岩性圈闭已成为古近系勘探的热点领域[8-12]。湖底扇是陆相湖盆三角洲前缘或者滨岸浅水区由重力流搬运并沉积在浪基面之下的碎屑岩体。本次研究目标区为辽中中洼斜坡带，隶属于辽西凸起斜坡区，区内发育湖底扇重力流沉积体，旅大A构造为辽中中洼斜坡带的重点评价区块，钻井已证实其含油气性并展现了良好的油气资源潜力和新领域勘探价值。本文基于钻井、取芯、测井、分析化验以及三维地震资料，系统总结了辽中中洼斜坡带东三段湖底扇的沉积特征、地震相特征以及储层展布特征，建立湖底扇发育的沉积模式，可为后续湖底扇勘探提供类比依据及预测方法。

辽中中洼斜坡带旅大A构造湖底扇沉积埋深3 200～3 400 m，主要发育在东三段沉积的中期，钻井揭示，砂体比较发育，单层厚度5～30 m，砂地比高达50%以上，具有纵向上叠置、横向上连片的发育特点，属于富砂型湖底扇沉积。受地震资料品质及钻井资料的限制，前人对该区沉积模式、储层发育特征及展布规律等研究的较少。近年来，针对该目标区重新对三维地震资料进行了叠前深度偏移处理，地震资料品质得到明显提升，并且该区新钻探井录取了取芯、取样、测试等资料，为本次储层研究及预测奠定了丰富的资料基础。

1 区域地质概况

旅大A构造位于辽中中洼西部斜坡带，整体受边界伸展断层控制，深层发育构造脊，成藏背景优越。东三段沉积时期，西部盆外的燕山物源水系发育大型富砂辫状河三角洲，物源供给充足，在多种地质触发机制下，三角洲前缘沉积砂体发生滑塌，并经过近距离搬运，形成纵向叠置的湖底扇沉积(图1)。辽中中洼沙三段和东三段半深湖-深湖相烃源岩为辽中凹陷的主要生油层系，且多为好—优质烃源岩，成熟度高，处于生油高峰—生凝析气阶段[13-14]。

图1 旅大A构造东三段沉积古地貌Fig.1 Paleogeomorphic map of Ed3 sedimentation of LD A structure

钻井揭示研究区油气层厚度67～125 m，油气层测试均获得高产，测试产油241 m3/d，产气44 895 m3/d，展示良好的油气资源潜力。东三段岩性组合为褐灰色泥岩与浅灰色砂岩呈不等厚互层，有效储层测井解释平均孔隙度19.2%，平均渗透率168.6 μm2，属于中孔中渗储层。东三段储层厚度大、物性较好，储层横向展布稳定，是比较理想的油气储集层段。从电性特征看，自然伽马曲线在泥岩处为相对高值，细砂岩、中砂岩处于相对低值；自然电位曲线整体较平直；电阻率在细砂岩、中砂岩处为高值，泥岩段曲线整体较平直。

2 沉积模式

2.1 形成条件

湖底扇的形成需要有一定的触发机制、充足的物源供给以及良好的保存条件。物源供给控制着辫状河三角洲的规模大小，是控制湖底扇发育的决定性因素[15]。东三段沉积时期，西部盆外的燕山物源水系发育大型辫状河三角洲，虽然受到辽西低凸起的遮挡，但低凸起之间存在多个物源通道，砂体能进入辽中凹陷，在斜坡带位置卸载沉积，进而形成湖底扇。综合研究认为，旅大A构造物源供给能力充足，因而形成厚度和规模比较大的湖底扇沉积，并且垂向上多期叠置。

沉积坡折导致的地形地貌变化是形成斜坡扇的重要条件，进而控制湖底扇卸载位置与扇体沉积边界。旅大A构造湖底扇发育在斜坡的中下部，原生角度2°～4°(图2)，有利于湖底扇卸载沉积。按照古地貌特征，把坡折带由陡变缓的坡脚位置作为分界点，结合坡折断层发育情况，将辽中中洼斜坡带划分为三角洲前缘砂体远端带、滑动滑塌陡坡带、朵叶缓坡带，旅大A构造钻井主要位于朵叶缓坡带，是湖底扇沉积的主体。

图2 旅大A构造东三段湖底扇地层倾角等值线Fig.2 Stratigraphic dip isoline map of sublacustrine fan in Ed3 of LD A structure

断裂坡折带虽然不直接控制湖底扇发育，但可对湖底扇体进行调节和再分配。反向断裂坡折带起到限流阻砂作用，下降盘厚度明显厚于上升盘。顺相断裂坡折带起输砂聚砂作用，上下两盘厚度差异相对较小。东三段沉积时期，辽中凹陷湖盆处于拗陷期，湖盆水体较深，有利于湖底扇后期保存[16]。

2.2 沉积特征

分析已钻井录井与壁心等资料，认为研究区东三段湖底扇发育在厚层泥岩中，顶、底泥岩厚度均超过300 m，泥岩颜色为褐灰色，局部含粉砂，灰质较重。A2井取芯段岩性以灰色中细砂岩为主，块状构造，底部可见2 cm×4.5 cm黄褐色砾石及灰褐色泥砾，反映出整体快速冻结固结的特点，分选较好，泥质含量低，伴随少量泥质撕裂线，可见棕黄-深灰色泥质纹层，正韵律为主，少量反韵律(图3)。

图3 旅大A构造A2井取芯段综合图Fig.3 Comprehensive diagram of coring segment of well A2 in LD A structure

从A2井取芯段C-M图可以看出，部分数据点位于PQ段，反映以悬浮搬运为主，但含有少量滚动搬运组分，且数据点整体平行于C=M基线，反映浊流的沉积特征(图4)。因此，研究区既有牵引流特征又有浊流特征，处于砂质碎屑流与浊流的过渡带[17]。

图4 旅大A构造A2井粒度分析C—M图Fig.4 C-M diagram of well A2 in LD A structure

2.3 沉积模式

深湖-半深湖重力流砂体的形成需要足够的水深、 有效的物源供给以及一定的坡度地貌和触发机制[18]。研究区东三段沉积时期处于湖平面快速上升阶段，泥岩以褐灰色为主，局部发育少量砂岩，为半深湖的沉积环境，且该沉积时期的古地貌为向北东方向下倾并存在多级坡脚的水下沟谷，下倾方向存在沟槽，这是主要的动力加速通道和沉积物卸载场所。

物源条件是重力流砂体形成的关键要素，并且物源的充足程度直接影响重力流砂体的发育形态和规模大小。研究区东三段沉积时期，西部盆外的燕山物源水系发育大型状河三角洲，存在多个物源通道，砂体能进入辽中凹陷，在斜坡带位置卸载沉积，进而形成湖底扇。该区钻井揭示砂体厚度较大，粒度以中细砂岩为主，偶见砾石，反映水动力条件及物源供给充足。湖底扇砂体为块状整体搬运体系，为厚层块状砂岩沉积，其砂岩顶底面与泥岩呈突变接触，在岩心中见到多期块状砂岩纵向叠置发育，砂岩中常见泥砾或泥岩碎屑，具有典型的砂质碎屑流沉积特征(图5)。

图5 旅大A构造湖底扇砂体沉积特征及识别标志Fig.5 Sedimentary characteristics and identification marks of sublacustrine fan in LD A structure

综合分析沉积环境及旋回变化特征，利用岩心、测井、地震等信息，结合经典湖底扇沉积模式及重力流沉积理论，系统总结了辽中中洼斜坡带旅大A构造东三段砂体的沉积特征及模式，结合古地貌特征、物源条件及触发机制，认为研究区东三段为富砂型湖底扇沉积，主要分为辫状河三角洲前缘砂体远端带、滑动滑塌陡坡带、朵叶缓坡带等沉积单元。根据流变学特征、岩性组合、搬运距离，将湖底扇砂体主体沉积部位朵叶缓坡带又细分为朵叶碎屑流沉积、朵叶前端浊流沉积(图6)。辫状河三角洲前缘砂体远端带为扇体的临近物源区，滑动滑塌陡坡带是在外界触发机制下，在坡脚较大的位置，将辫状河三角洲前缘砂体进行再搬运，以粗碎屑和细碎屑混杂堆积为主，而再往前推进，斜坡带中下部朵叶缓坡带沉积砂体粗碎屑与细碎屑分异相对明显，主要发育以砂质碎屑流为主的沟道，是研究区主要砂体沉积相带，砂体沉积厚度较大，纵向多期叠置。由于地形坡度变缓，重力流速度降低，朵叶体远端浊流卸载沉积朵叶状砂体，平面呈朵叶状，纵向呈丘状，粒度相对较细，以细砂岩、粉砂岩为主。总体看，辽西低凸起为物源区，大量碎屑沉积物沿北东方向搬运入湖，在坡折带下倾方向卸载沉积[15]。

图6 研究区东三段湖底扇沉积模式Fig.6 Sedimentary model map of sublacustrine fan in Ed3 of the study area

测井响应特征方面，辫状河三角洲前缘砂体远端带多为厚层含砾砂岩或中粗砂岩，顶底多呈突变接触或顶突变底渐变，测井曲线为高幅齿化箱型；滑动滑塌陡坡带通常为纯净的厚层块状砂岩，与顶底泥岩呈突变接触，测井曲线为典型的高幅箱型，自下而上整体呈现正韵律；朵叶缓坡带多为薄层砂泥互层，整体向上粒度变细，通常与上覆地层为渐变接触，与下伏地层呈突变接触，测井曲线通常为中低幅的尖指状。

3 储层展布特征

3.1 地震相特征

研究区湖底扇地震相主要有两种类型，一类是单轴型强振幅反射，一类是丘状复合型弱振幅反射(图7)。钻井揭示，单轴型强反射沉积储层以块状厚砂层为主，单层最大厚度可达32.3 m，与上下围岩的阻抗及速度存在明显差异，地震相表现为强反射特征；丘状复合型弱振幅反射沉积储层为厚层砂岩夹薄层泥岩的岩性组合，砂体单层厚度较小，泥质含量相对较高，地震相表现为较弱振幅反射特征。三角洲前缘砂体在外力机制出发下发生滑动滑塌，在相对平坦的湖底快速卸载、堆积，形成丘状地貌，这是重力流沉积最直接的证据[19]。

图7 旅大A构造东三段湖底扇地震相特征Fig.7 Seismic facies characteristics of sublacustrine fan in Ed3 of LD A structure

3.2 储层展布特征

研究区湖底扇砂体沉积主要发生在东三段中期，湖底扇砂体的顶底面在地震上可追踪对比，解释了顶面T3LA和底面T3L，根据钻井揭示情况并结合地震资料，共分为四期砂体，由上至下分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ砂体(图8)。A2井钻遇的主力砂体为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ砂体，单层厚度大，油气充注能力较强，230 m井段内未见水，该井钻遇的气层厚度为66 m，油层厚度为58 m，储层孔隙度为18%～23%，物性较好，展示了良好的成藏潜力。

图8 旅大A构造东三段湖底扇油藏剖面Fig.8 Reservoir profile of sublacustrine fan in Ed3 of LD A structure

研究区钻井相对较少，而且东三段埋深超过3 000 m，地震资料品质受到一定影响。本次研究在地震沉积学理论指导下，针对湖底扇储层进行地震属性优选，认为通过对原始地震资料进行90°相移处理，建立等时地层切片，提取振幅属性，井震结合可以有效刻画出湖底扇砂体的平面分布规律。根据地质分层及地震层位，采用地层切片技术建立等时的细分单元，在扇体砂层组顶面T3LA和底面T3L之间内插出10个等时地层切片，选取不同的地层切片进行地震属性提取和储层平面展布特征研究。以A2井Ⅱ、Ⅲ砂体为例，在对应的地层切片向下开30 ms时窗，提取最小振幅属性，其中，红色部分为振幅低值区，蓝色部分代表振幅高值区，A1井和A2井均钻遇湖底扇朵叶主体部位，储层发育，有良好的油气发现，可以有效刻画优势储层发育的平面分布范围(图9)。另外，方差体地震属性可以有效区分地层的不连续变化，A2井Ⅱ、Ⅲ砂体厚度较大，与上下背景半深湖泥岩存在明显的阻抗差异，因此，提取方差体属性也可以有效刻画砂体展布范围[16,20-22]。

图9 旅大A构造东三段湖底扇最小振幅属性Fig.9 Minimum amplitude attribute map of sublacustrine fan in Ed3 of LD A structure

4 结 论

(1)旅大A构造东三段发育湖底扇沉积，主要分为辫状河三角洲前缘砂体远端带、滑动滑塌陡坡带、朵叶缓坡带等沉积单元。

(2)通过对原始地震资料进相移处理，建立等时地层切片，提取最小振幅属性，井震结合可以有效刻画出湖底扇砂体的平面分布规律。