遼西低凸起北段東二下亞段湖底扇沉積特征及成因機制

金小燕，王清斌，黃曉波，趙國祥，于 茜

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遼西低凸起北段東二下亞段湖底扇沉積特征及成因機制

金小燕，王清斌，黃曉波，趙國祥，于 茜

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300452）

遼西低凸起北段JZ20構造區東二下亞段湖底扇巖性主要為中–細粒砂巖，顆粒分選中等，孔隙發育，可分為內扇、中扇和外扇亞相，其中內扇、中扇多為優質儲層，表現為單一水道、辮狀水道的特征，自然伽馬（）曲線表現為微齒化箱形和齒化狀鐘形，地震剖面上表現為下切反射和疊瓦狀反射特征；湖底扇受物源和觸發機制等多因素制約，物源來自古遼河水系的大型辮狀河三角洲前緣砂體，受強烈的正斷層活動、斜坡坡度與湖浪擾動等影響，原始沉積物沿著斜坡向下滑塌，在深湖–半深湖中形成扇形沉積體；遼西低凸起北段湖底扇緊鄰遼中富生烴凹陷、儲蓋組合好、運移通暢，具有較好的勘探潛力。

遼西低凸起；東二下亞段；湖底扇；沉積特征；成因機制

湖底扇是指湖盆中以重力流搬運方式堆積在浪基面以下的扇形沉積體[1–3]。前人研究已取得較好的勘探效果[4–6]，但渤海海域湖底扇埋藏深度大、儲層預測難度大、勘探風險程度高，對其研究程度尚不深入，大多停留在理論、調研等方面，隨著勘探的不斷深入，湖底扇的勘探潛力逐漸引起重視[7–8]。本文以遼西低凸起JZ16–20構造區東二下亞段湖底扇為研究對象，對其沉積特征進行分析，探討湖底扇形成機制，以期對該區下一步的油氣勘探提供依據。

1 地質概況

遼西低凸起位于渤海海域東北部遼東灣地區，北東東向展布，其西以遼西1號、遼西2號斷層為界與遼西凹陷相鄰，向東以緩坡的形式過渡至遼中凹陷[9–10]。研究區整體為依附于遼西低凸起北傾末端而形成的大型鼻狀構造，斷裂發育，JZ20鼻狀構造主要受一條長期活動的北東–南西向邊界大斷層控制，JZ16構造發育一系列 “近梳狀”斷裂體系（圖1），斷裂長期活動。區域沉積相資料表明[10–12]，東二段時期湖泊明顯擴展，沉積類型以深湖–半深湖為主，但在東二下亞段沉積時期，受來自于古遼河水系的大型辮狀河三角洲前緣沉積的影響，研究區在半深湖–深湖相帶內發育因三角洲前緣滑塌作用形成的湖底扇沉積，成為該區主要的含油氣儲層。

圖1 遼西低凸起JZ20、JZ16構造區域位置

2 湖底扇沉積特征

2.1 巖石學特征

錄井、巖心和鏡下薄片鑒定等資料的綜合分析表明，東二下亞段湖底扇儲層巖石類型以巖屑長石砂巖、長石砂巖為主，砂巖粒度級別以中砂、細砂為主，其次為粗粉砂和細粉砂。顆粒分選中等，磨圓度呈次棱–次圓狀，顆粒間接觸關系以點–線接觸為主。鑄體薄片和掃描電鏡鑒定結果顯示，湖底扇儲層內部較疏松，孔隙發育，連通性較好，以原生粒間孔為主，見少量溶蝕粒間孔及溶蝕擴大孔，部分被泥質、碳酸鹽晶體充填。實測孔隙度最大值31.1%，最小值18.6%，平均值22.7%。

2.2 沉積亞相特征

本文綜合利用鉆井、測井、地震資料等將研究區東二下亞段湖底扇劃分為內扇、中扇和外扇等亞相，由內扇到外扇，水動力逐漸減弱且沉積物粒度逐漸變細[13]。

2.2.1 內扇亞相

內扇亞相主要發育在湖底扇底部，表現為單一水道特征，即主水道，橫向延伸較窄，縱向下切較深，巖性以厚層含礫砂巖、細砂巖為主，自然伽馬曲線呈微齒化箱型，幅度高、寬度大、曲線上下值基本一致（圖2），反映了沉積物在沉積過程中物源供應豐富與水動力條件較為穩定情況下快速堆積，底部見沖刷面；地震剖面上表現為下切反射特征（圖2）。已鉆井統計，內扇中砂巖含量為80%～100%，單層最大砂巖厚度17.3 m，測井平均孔隙度為26%，是湖底扇最重要的儲集體。

2.2.2 中扇亞相

中扇亞相辮狀水道發育，厚層砂巖、含礫砂巖與泥巖不等厚互層，垂向上表現由多個由粗到細的正粒序結構相互疊置的特征，反映了多期溝道的疊加沉積；靠近內扇的辮狀水道砂巖單層厚度較大，中扇前緣的辮狀水道特征不明顯，單層厚度較?。蛔匀毁ゑR曲線呈齒化狀鐘形、中高幅（圖2），表明水動力能量相對較高，水體能量向上逐漸減弱；地震剖面上表現為疊瓦狀特征（圖2）。已鉆井統計，中扇砂巖含量為50%～80%，單層最大砂巖厚度8.0m，測井平均孔隙度24.3%，實測平均孔隙度22.7%，最小值18.6%，最大值31.1%。綜合分析認為中扇也是湖底扇重要的儲集體。

2.2.3 外扇亞相

外扇亞相位于中扇辮狀水道逐漸消失的扇體外側，位于湖底扇的最前緣，與正常深水湖泊相鄰，以細粒沉積物為主，沉積環境穩定。巖性主要為厚層泥巖夾薄層粉砂巖，自然伽馬曲線呈低幅度齒化，偶見低幅指狀，幅度較小，反映了較低能量的水流環境；外扇亞相在地震剖面上表現為明顯的近平行–平行反射特征（圖2）。外扇砂巖含量較低，為13.6%，單層最大砂巖厚度3.0 m，測井平均孔隙度23.7%，綜合分析認為，外扇以泥巖沉積為主，發育的細粒沉積砂體以薄層為主，是湖底扇中較差的儲集體。

圖2 JZ20構造湖底扇不同亞相測井–地震響應特征

3 湖底扇形成機制及沉積模式

已有研究成果表明，湖底扇可由碎屑物源區洪泛事件形成的重力流直接注入深水區而成，也可由三角洲前緣等碎屑沉積物順坡滑塌快速堆積而成[2]。綜合遼西低凸起斷裂發育特征、區域沉積特征等分析，認為研究區內湖底扇主要是由碎屑沉積物滑塌堆積而成，受物源供給、觸發機制等因素綜合控制。

3.1 物源供給是湖底扇形成的物質基礎

物源供給控制三角洲沉積體系的發育程度及規模，在一定程度上控制了湖底扇的巖性、物性及發育規模。東二下亞段沉積時期處于裂陷晚期，物源主要來自于盆外長軸方向的古遼河水系，以大規模的辮狀河三角洲沉積為主，大型的沉積砂體很容易地向前延伸至凹陷內部，尤其是辮狀河三角洲前緣砂體主要是以線性物源形式，通過補給水道進行補給，具有補給穩定、供給量大、搬運距離較遠的特點，為湖底扇的形成奠定了良好的物質基礎（圖3）。

3.2 觸發機制是湖底扇形成的重要因素

利用水槽實驗對湖底扇進行物理模擬[14–15]，證實了構造運動、重力、波浪等作用是控制湖底扇發育的重要因素。研究區湖底扇表現出厚度大、分布廣，具有明顯的滑塌成因，強烈的正斷層活動等構造事件、斜坡坡度和湖浪擾動作用等是湖底扇形成的主要原因。

圖3 JZ20–16構造區東二下亞段沉積體系

強烈正斷層活動是該區湖底扇形成的主要觸發機制。研究區位于遼西低凸起北段，受長期活動性大斷裂的影響，控制沉積的同沉積斷層極其發育，主要表現為由北向南，斷層上盤地層厚度大，下盤地層厚度薄，向洼陷內部斷層上盤地層厚度呈明顯的逐漸增厚的特點，形成多級斷階帶（圖4）。這些斷層的發育表明當時的構造運動活躍，強烈的正斷層活動觸發了滑塌重力流的廣泛發育，有利于湖底扇的形成和發育。

斜坡坡度與湖浪擾動作用是研究區湖底扇形成的次要觸發機制。在東二下亞段低位域和湖泛域時期，湖平面逐漸上升，三角洲以退積型沉積模式為主，沉積坡折繼承性發育的同時，坡度逐漸積累；隨著三角洲前緣斜坡坡度的增加，加之處于湖平面相對上升期，很容易遭受湖浪的擾動、沖擊和破壞，導致坡折帶頂部的三角洲前緣富砂沉積物不穩定，容易繼續沿斜坡向低洼處沉積，進而在坡折帶中下部形成規模較大的湖底扇。

圖4 JZ16構造同沉積斷層發育特征（剖面位置見圖1）

3.3 沉積模式

遼西低凸起北段東二下亞段湖底扇主要是由強烈的構造運動引起沉積物沿斜坡滑塌形成，主要沉積特征為：來自于古遼河水系的大型辮狀河三角洲在斜坡上建設性發育，原始的地形斜坡疊加三角洲前緣斜坡，使得三角洲前緣沉積坡折坡度不斷積累加大，進而導致斜坡沉積物的穩定性降低；先期沉積于坡折帶頂部的三角洲前緣富砂沉積物，因松散不具有黏聚性，不穩定性強，在構造運動、波浪擾動等外界因素的觸發下，沿斜坡發生滑塌，并在相對低洼處發生再次沉積并形成扇形沉積物（圖5）。

圖5 遼西低凸起北段東二下亞段湖底扇沉積模式

4 結論

（1）遼西低凸起北段東二下亞段湖底扇的巖性主要為中–細粒砂巖，孔隙發育，物性較好，可細分為內扇、中扇和外扇亞相，其中內扇、中扇為優質儲層，表現為單一水道、辮狀水道的特征；自然伽馬曲線表現為微齒化箱形和齒化狀鐘形，地震剖面上表現為下切反射和疊瓦狀反射特征。

（2）遼西低凸起北段東二下亞段湖底扇受物源和觸發機制等多因素制約，物源主要來自古遼河水系的大型辮狀河三角洲前緣砂體，受強烈的正斷層活動、斜坡坡度與湖浪擾動等影響，原始沉積物沿著斜坡向下滑塌，在深湖–半深湖中形成湖底扇。

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編輯：蒲洪果

2017–10–31

金小燕，工程師，1984年生，2010年畢業于成都理工大學能源學院礦產普查與勘探專業，現從事石油地質與勘探研究。

國家“十二五”重大科技攻關項目（2011ZX05023–002）。

1673–8217（2018）04–0035–04

TE111.3

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