渤海油田富砂性湖底扇沉積模式及有利勘探目標

王改衛，黃曉波，代黎明，王啟明，涂丹鳳

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津塘沽 300459)

渤海油田富砂性湖底扇沉積模式及有利勘探目標

王改衛，黃曉波，代黎明，王啟明，涂丹鳳

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津塘沽 300459)

通過對渤海油田湖底扇發育特征系統分析，認為渤海油田發育的湖底扇從成因機制上可分為兩種沉積模式，一種與早期繼承性發育坡折帶相關，另一種與同沉積坡折帶相關；并對兩種模式的湖底扇規模與富砂特征進行了對比。以BZ21區為例,在對古地貌背景和三角洲推進形成同沉積坡折帶特征分析的基礎上，通過精細地震追蹤、復合微相刻畫等手段，建立了BZ21區大型湖底扇群沉積模式，精細刻畫了各個湖底扇富砂區和富砂邊界，并指明BZ21區、BZ19區是隱蔽油氣藏勘探的有利目標。

渤海油田；古近系；湖底扇；沉積模式；勘探潛力

隨著渤海油田勘探程度的不斷提高，湖底扇型巖性目標在渤海油田日益受到重視。近幾年在遼中凹陷、渤中凹陷、萊州灣凹陷古近系的東營組、沙河街組發現一批湖底扇型巖性勘探目標(群)，其中遼中凹陷和萊州灣凹陷已有鉆井鉆遇[1-5]。受制于海域油田鉆井少，鉆測井、巖心資料有限，現有研究成果多集中在地震響應和成藏條件方面，對湖底扇的成因機制、沉積模式、富砂機理等方面研究成果相對較少。高分辨率三維資料在渤海海域的全面采集，為開展湖底扇的精細研究提供了有力支持。筆者通過對渤海已發現的湖底扇沉積體系發育的古地貌背景、坡折樣式、沉積特征的分析和對比，總結渤海油田湖底扇沉積模式及富砂特征；并以BZ21構造為例，對該區湖底扇沉積特征及勘探潛力進行分析。

1 典型湖底扇沉積模式

渤海油田古近系沙河街組和東營組湖底扇較為發育，其中遼中凹陷和萊州灣凹陷研究程度較高，目前已在遼中凹陷的JZ20區和JZ31區獲得湖底扇型巖性油氣藏發現。通過對渤海油田已發現的湖底扇古地貌背景、物源區特征、坡折帶樣式等因素的綜合分析，認為渤海油田湖底扇主要有兩種沉積模式：一種是在早期繼承性發育的坡折帶下方深水區沉積的湖底扇，另一種是在大型三角洲建造形成的同沉積坡折帶前端沉積的湖底扇。

1.1 與繼承性坡折帶相關的湖底扇沉積模式

這種湖底扇一般發育在凸起邊緣斷階帶上，物源來自臨近凸起，為一次搬運近源沉積。沉積機理為鄰近湖盆的凸起剝蝕產生的陸源碎屑在洪泛事件形成的重力流直接越過早期繼承性發育的坡折帶，在湖盆深水區沉積形成快速堆積的粗碎屑巖沉積體(圖1)。其宏觀形態為扇形，可分為內扇、中扇和外扇三個亞相。在地震剖面上垂直物源方向為丘狀，沿物源方向為楔狀或帚狀，內部為斷續雜亂反射。其主要儲集砂體分布在內扇和中扇，砂體富集形態呈水道式的放射狀條帶，巖性以中粒砂巖以上的粗碎屑沉積物為主，砂體厚度變化大。受湖盆古地貌、溝谷和沉積坡折匹配關系影響,在深湖區溝谷或斷凹處堆積成長條形濁積砂體。從此類湖底扇發育的盆地背景看，這類湖底扇一般發育在長條狀的斷陷湖盆短軸方向。在遼中凹陷JZ27區、JZ31區東營 組，萊州灣凹陷KL10油田沙三上段都發育此類湖底扇沉積。渤海油田的遼中凹陷、遼西凹陷、廟西南洼、萊州灣東北洼都具備這樣的盆地背景，未來有望發現一批此類湖底扇型巖性圈閉。

圖1 相關湖底扇沉積模式

1.2 與同沉積坡折帶相關的湖底扇發育模式

此類湖底扇物源一般為長期穩定供給的遠源大型區域物源，得益于長期持續的穩定物源供給，繼承性發育的大型三角洲沉積體系不斷向湖盆推進，形成同沉積坡折建造，在同沉積坡折帶上方早期持續堆積的疏松的粗碎屑三角洲前緣沉積體在基準面上升期被改造，發生重力垮塌，在同沉積坡折帶前方湖盆中心深水區形成湖底扇沉積(圖2)。此類湖底扇與前文提到的湖底扇在物源和沉積位置上都有明顯不同，湖底扇物源來源于早期沉積的三角洲前緣沉積，為先期沉積物經改造搬運再沉積的結果。

從沉積位置看，此類湖底扇一般位于湖盆中心、遠離物源區的位置，宏觀地震反射外形呈透鏡狀或丘狀，內部呈蠕蟲狀反射，外部常被代表半深湖-深湖相泥巖反射的強振幅高連續地震反射同相軸形成的包絡面限定。主要巖性特征是砂質和泥質沉積為獨立的塊體，具滑動變形構造，湖底扇相砂巖頂底被深湖-半深湖相泥巖覆蓋。這類湖底扇沒有供給水道，單層砂體厚度較薄，厚度一般在0.5～5 m，單個湖底扇體的規模小。從遼中凹陷和萊州灣凹陷已發現的此類湖底扇沉積規模看，此類湖底扇常呈現多個湖底扇單體或者多期湖底扇透鏡體在縱向和橫向上疊合連片，形成數十平方千米范圍的湖底扇群，各個單體內砂體也常疊合連通形成規模較大的巖性圈閉。由于這類湖底扇一般位于湖盆中心，周圍被深湖-半深相泥巖包圍，常形成自生自儲型隱蔽油氣藏。在遼中凹陷JZ16、JZ17、JZ20、JZ22區東營組以及萊州灣凹陷沙三上段、沙三中段發育此類湖底扇沉積[1]。從已發現的此類湖底扇的盆地背景和物源體系看，湖底扇往往發育在斷陷湖盆長軸方向，具備持續性供給的大型物源一側。渤海油田的萊州灣凹陷西南斜坡帶，黃河口凹陷西南斜坡帶，以及環渤中凹陷都具備這樣的條件。

圖2 與大型三角洲建造形成的同沉積坡帶相關的湖底扇發育模式

2 BZ21區湖底扇發育模式

2.1 地質背景

渤中凹陷是渤海油田獨有的最大富烴凹陷，面積約10 000 km2。BZ21區位于其西南部，具凹中隆的構造背景，其東北部為渤中凹陷主洼，成藏條件優越。已鉆井在BZ21區東二下段獲近50 m油氣層的重大勘探發現，構造解釋表明氣層發育段為巖性氣藏，錄井揭示東二下段氣層發育段巖性特征由厚層灰色、深灰色泥巖夾薄層砂巖、細砂巖構成，具深水沉積特征。初步分析認為，東二下段氣層段為湖底扇沉積，具多期縱向疊加特征。

2.2 發育模式

前人研究表明，渤中凹陷西南環在東營組沉積時期發育大型(辮狀河)三角洲沉積體系，三角洲規模與海相盆地三角洲相當，物源體系來自古黃河水系，說明研究區物源供給充足。BZ21區靠近物源方向的渤中19-4區發育多期疊加的大型辮狀河三角洲，辮狀河三角洲沉積體系的地震反射特征為多個前積結構的疊加特征[6]。BZ19-4區持續發育的辮狀河三角洲不斷向湖盆推進形成同沉積坡折帶[7]，BZ21區處于該同沉積坡折帶前端的半深湖區。從沉積背景看，BZ21區具備湖底扇發育的有利條件。井震標定表明，BZ21區東二下段油氣層發育段地震反射特征為丘狀外形，內部呈蠕蟲狀反射，外部被強振幅高連續地震反射同相軸形成的包絡面所限制，為湖底扇的典型地震反映(圖3)，與本區典型辮狀河三角洲前積型地震反射特征區別明顯。鉆井揭示東二下段氣層發育段巖性由厚層灰色、深灰色泥巖夾不等厚中-粗長石巖屑砂巖、細砂巖及泥質砂巖構成，伽馬和雙側向曲線上表現為中幅齒化箱形，自然電位曲線主要為鐘形；砂巖發育段上覆和下伏地層均為代表深湖環境的灰色-深灰色厚層泥巖，具重力流沉積特征，應為湖底扇沉積。通過對BZ21區古地貌背景和三角洲發育關系的耦合分析，認為BZ21區湖底扇成因為與大型三角洲建造形成的同沉積坡折帶相關的沉積模式。

圖3 BZ21區湖底扇地震反射特征

3 與同沉積坡折帶相關的湖底扇富砂特征

3.1 與大型三角洲建造形成的同沉積坡折帶相關的湖底扇富砂特征

渤海油田已鉆探的與大型三角洲建造形成的同沉積坡折帶相關的湖底扇一般具有透鏡狀或者丘狀外形，內部呈蠕蟲狀反射。根據其內部反射特征的不同可進行細分，具有五段式內部地震發射結構，即從丘中心向邊緣依次可分為穹頂段、雜亂反射段、較連續反射段、楔形反射段和連續反射段五個部分，常以穹頂段為中心對稱分布(圖4)，各段對應湖底扇內不同的微相和不同的巖性組合。穹頂段對應內扇微相，是丘狀反射體內厚度最大的部分，地震相特征為強弱振幅相間中高頻較平行反射，是湖底扇內部砂體最富集的區域，巖性組合為厚層含礫砂巖、中粗砂巖夾薄層暗色泥巖；雜亂反射段對應中扇主體微相，厚度僅次于穹頂段，地震反射特征為強振幅高頻斷續反射、巖性組合為中厚層粗砂巖與暗色泥巖互層；較連續反射段對應中扇邊緣微相，厚度較薄，具中強振幅高頻較連續反射特征，巖性組合為中-薄層的細砂巖與暗色泥巖互層；楔形反射段對應中扇遠端微相，是丘狀體內厚度最薄的部分，地震反射特征為中弱振幅高頻斷續楔形反射，巖性組合為薄層細砂巖、粉細砂巖與厚層暗色泥巖互層；連續反射段對應外扇微相，地震相特征為強振幅中低頻高連續平行反射，是湖底扇丘狀體與湖相泥巖的過渡部位，巖性特征為厚層泥巖夾少許薄層粉砂巖沉積。

3.2 BZ21區湖底扇富砂區精細刻畫及邊界確定

以BZ21區已鉆井標定為出發點，對BZ21區地震異常體精細追蹤，并與渤海典型湖底扇地震反射特征類比，證實BZ21區湖底扇具備渤海典型丘狀大型湖底扇的穹頂段、雜亂反射段、較連續反射段、楔形反射段和連續反射段的地震反射特征(圖2)。以BZ21區湖底扇地震特征為基礎，在研究區搜索類似地震異常體，最終在研究區共搜索到三個類似的地震異常體。運用宏觀地震相組合和多屬性分析手段，圈定落實了BZ21區東二下段各個湖底扇的宏觀分布。渤海已鉆探湖底扇鉆井揭示，代表外扇微相沉積的連續反射段，巖性特征為厚層泥巖夾少許薄層粉砂巖沉積，基本上可以作為湖底扇富砂區的邊界帶。根據這種特征，利用沉積厚度分析、復合地震微相劃分等手段[6-10]，以BZ21區各個湖底扇(群)代表內扇至中扇遠端微相的穹頂段、雜亂反射段、較連續反射段、楔形10區域作為湖底扇的富砂區，以代表外扇微相沉積的連續反射段作為湖底扇富砂區和湖相泥巖的過渡帶，最終精細刻畫了渤中21-2構造及圍區各個湖底扇富砂區的宏觀分布，也較為可靠地圈定了湖底扇巖性圈閉的邊界帶。

圖4 渤海典型湖底扇沉積地震反射特征及相帶分布

4 湖底扇有利勘探目標

BZ21區湖底扇呈多期疊置、群狀發育的特征，扇富砂區面積約23 km2，BZ21-A井鉆遇該湖底扇中扇主體和中扇前緣微相部位砂層，獲近50 m油氣層，其內扇微相砂體更厚，潛力更大。BZ21-S湖底扇富砂區面積達37 km2，扇體高點與砂體最富集區匹配良好，成藏條件與BZ21湖底扇類似，是未來在本區開展巖性勘探的有利靶區。BZ21-W湖底扇富砂區面積約6 km2，由于它距BZ21較近，可以通過打斜井方式與BZ21湖底扇進行整體評價。BZ19區也發育大型湖底扇沉積，BZ19-2-A井已鉆遇該扇體的邊部，有一定的油氣發現，該湖底扇也是未來隱蔽油氣藏勘探的有利目標。

5 結論

(1)渤海探區古近系湖底扇廣泛發育，從沉積模式上可分為與早期繼承性發育的坡折帶相關的湖底扇，以及與大型三角洲建造形成的同沉積坡折相關的湖底扇。

(2)遼中凹陷、遼西凹陷、廟西南洼、萊州灣東北凹陷都具備發育與早期繼承性發育的坡折帶相關湖底扇的盆地背景；萊州灣凹陷西南斜坡折帶、黃河口凹陷西南環、以及環渤中凹陷具備發育與大型三角洲建造形成的同沉積坡折相關的湖底扇沉積背景。

(3)通過對渤海已鉆探的與大型三角洲建造形成的同沉積坡折帶相關的湖底扇內部精細劃分和對比，精細刻畫了BZ21區各湖底扇富砂區范圍及巖性圈閉邊界，其中，BZ21、BZ19區是隱蔽油氣藏勘探的有利目標。

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編輯：張 凡

1673-8217(2017)03-0001-04

2016-10-17

王改衛，工程師，1981年生，2009年畢業于同濟大學礦產普查與勘探專業，現主要從事沉積儲層、油氣地質綜合研究工作。

國家十三五重大專項“渤海海域勘探新領域及關鍵技術研究”(2016ZX05024-003)資助。

TE1.111.3

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