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丽水凹陷远岸水下扇体识别及特征分析
王红岩     
中国海洋石油有限公司上海分公司研究院, 上海 200030
摘要: 在丽水凹陷西次凹西部斜坡带发育多条坡折断层,它们控制了古新统明月峰组下段远岸水下扇体的发育。钻井揭示该区水下扇体具有沉积厚度大、物性好、含油气性活跃的特征。储层特征描述、分布范围预测对寻找本区岩性油气藏具有重要意义。本文通过对明月峰组沉积初期古地貌恢复,总结了坡折断层对扇体发育的影响作用。坡折断层上升盘发育孤立型和复合型水道;坡折断层下降盘发育扇体主体,扇中水道微相为优势相带,岩性以灰色细砂岩为主,存在反映垮塌变形的泄水、泥质火焰等沉积构造,测井相表现为低伽马、高自然电位异常,地震相为强振幅、低频、断续反射。同时,利用地震沉积学技术完成了本区3期次扇体分布范围识别,说明自早期到晚期扇体具有从北往南逐渐迁移的特征。
关键词: 远岸水下扇    丽水凹陷    明月峰组    地震沉积学    
Characteristic Analysis and Identification of Far Shore Underwater Fan in Lishui Depression
Wang Hongyan     
Shanghai Branch Institute, CNOOC Co, Ltd, Shanghai 200030, China
Supported by National Science and Technology Major Project(2016ZX05027-001-006)
Abstract: Several slope-breaks are developed on the western slope of the west subsag in Lishui depression, which control the development of distal underwater fans in the lower part of the Paleocene Mingyuefeng Formation. Drilling reveals that the underwater fans are characterized by large sedimentary thickness, good physical properties, and active hydrocarbon-bearing. The description of reservoir characteristics and prediction of distribution range are of great significance to the exploration of lithologic reservoirs in this area. Through analysis of the paleo-geomorphology in the early stage of Mingyuefeng Formation, the effects of slope-breaks on fan development are summarized. Isolated and compound channels are developed in the upthrow block; while the main fan bodies are developed in the downthrow wall of slope break faults. The microfacies of the fan channel is the dominant facies. The main lithology is gray fine sandstone. There are sedimentary structures reflecting collapse, such as water escaping structure and flaming structure. The logging facies are characterized by low gamma and high spontaneous potential anomalies, and the seismic facies are characterized by strong amplitude, low frequency and intermittent reflection. At the same time, the distribution range of three fan stages in this area is identified by using seismic sedimentology technology. From early to late stage, the fans have gradually migrated from north to south, which points out the direction for future exploration in this area.
Key words: far-shore underwater fan    Lishui sag    Mingyuefeng Formation    seismic sedimentology    

0 引言

远岸水下扇是相对近岸水下扇而言的。远岸水下扇主要发育于低位体系域,由辫状河三角洲、扇三角洲或正常三角洲前缘沉积物在一定触发机制下,发生顺坡滑动、滑塌,最终在深水区卸载形成的不规则扇形条带状堆积物,主要为碎屑流和浊流共同作用的产物[1-3]。远岸水下扇在搬运和展布方面明显受控于构造坡折带和古水道,是一种经远距离搬运后沉积于地形相对较缓的斜坡或湖盆底部的深水浊积岩体[4]。碎屑流及浊流的扇状沉积体粒度较细,以中、细砂岩沉积为主;滑塌浊积扇多为湖盆中孤立型扇状重力流沉积,以细、粉砂岩为主[5]

近年在实际勘探中,对于该种类型沉积体的勘探取得了不错的效果[3]。例如:在渤海湾盆地歧口凹陷板桥—歧北斜坡区古近系沙河街组一段碎屑岩层段,针对远岸水下扇主水道和分支水道微相部署20余口探井。其中,10余口井获得工业油流,达到百吨以上的高产井有5口,最高自喷日产量约达150 t,日产气15×104 m3,预计新增控制储量在千万吨以上。而丽水凹陷西次凹明月峰组下段也广泛发育远岸水下扇体,目前已经钻探多口工业油流井。其中,A气田1井,在明月峰组下段细砂岩地层测试获高产气流,油产量18.5 m3/d,气产量27.9×104 m3/d,展示了该区以重力流沉积成因为主的岩性油气藏具有良好的勘探前景。本文通过对远岸水下扇体沉积背景、沉积特征、发育期次等进行研究,以期为该区油气勘探突破提供参考。

1 区域地质概况

丽水凹陷位于东海陆架盆地西部坳陷带的西南部,西邻闽浙隆起区,北接椒江凹陷,东南为雁荡低凸起,它是在中生代残留盆地基础上发育起来的具有典型的新生代东断西超特点的凹陷,整体呈NE—SW走向,面积约1.4万km2。凹陷分为4个构造单元:丽水西次凹、丽水东次凹、灵峰凸起和丽水南次凹,本次研究范围为丽水西次凹(图 1a)。

a.丽水凹陷构造地质特征;b.丽水凹陷地质剖面(剖面位置如图a中黑线)。 图 1 丽水凹陷构造地质特征 Fig. 1 Structural geological characteristics of Lishui depression

目前钻遇的沉积地层为侏罗系、白垩系石门潭组、古近系、新近系及第四系。古近系由古新统月桂峰组(E1y)、灵峰组(E1l)、明月峰组(E1m)和始新统瓯江组(E2o)、温州组(E2w)组成,新近系由中新统、上新统组成,第四系由更新统组成,缺失始新统上部、渐新统和全新统。其中,古新统月桂峰组、灵峰组及明月峰组为主要的勘探研究对象(图 1b)。

盆地的形成演化共经历了裂陷期、断陷期、断-拗转换期、拗陷-反转期和区域沉降期等5个阶段。晚白垩世时期,盆地初始裂陷,发育石门潭组;古新世早期进入断陷阶段,发育月桂峰组、灵峰组,最大沉积厚度达到4.6 km;古新世晚期进入断-拗转换期,沉积了约2 km厚的明月峰组,其中明下段低位域远岸水下扇体多发育在斜坡与凹陷的过渡带,且沿着三级控带断裂线性展布;始新世早期盆地进入拗陷期,沉积约1.7 km厚的瓯江组、温州组;始新世晚期,盆地反转抬升,经历了约16 Ma的沉积间断,缺失渐新统;到中新世晚期,整个盆地处于应力松弛状态,进入了区域沉降期,继续接受沉积[6-10]

2 远岸水下扇体沉积古地貌分析

明月峰组沉积初期古地貌(图 2)绘制方法如下:首先,利用该区明月峰组残余地层厚度图与剥蚀地层厚度图得到原始地层沉积厚度;然后,利用钻井拟合出的压实曲线,对明月峰组进行压实校正,得到压实前的地层厚度,该厚度基本代表明月峰组沉积初期的古地貌。从图 2中可以看出:古新统明月峰组沉积初期,盆地地貌呈现为西高东低、北高南低的格局,具有东西分带的结构特征,以边界坡折断层为界,自西向东发育西部斜坡带、西部凹陷带。坡折断层自南往北由多条顺向正断层组成,走向呈现为NNE向20°,倾向为SEE向110°,倾角约30°,延伸长度约70 km。坡折断层上升盘发育2个大型的沟谷群。其中,北部沟谷发育于西部斜坡带的缓坡地段,规模较大,南北宽约5 km,东西长15 km;南部沟谷发育于西部斜坡带的陡坡地段,规模相对较小,南北宽约2 km,东西长约13 km。

图 2 研究区古新统明月峰组沉积初期古地貌图 Fig. 2 Palaeogeomorphological maps of Early Paleocene Mingyuefeng Formation in the study area

通过对南部主要水下扇体发育区的坡折断层断距古落差统计(图 3)发现:早期,断层北部最大古落差达到80 m,断层南部最大古落差达到50 m,断层北部(点10—19)比南部更加活跃;晚期,断层北部最大古落差约20 m,断层南部最大古落差达到160 m,断层南部(点1—9)比北部活跃。说明坡折断层呈现为分期、分段发育特征,这影响了水下扇体沉积演化过程,导致早期扇体主要分布于坡折断层北部、晚期主要分布于坡折断层南部(图 2图 3)。

图 3 研究区明月峰组沉积初期坡折断层古落差统计 Fig. 3 Fault throw of slope-break in early stage of Mingyuefeng Formation in the study area
3 远岸水下扇体沉积特征 3.1 岩性特征

远岸水下扇是海平面快速下降时期在水下坡折区下方及较深水区进积形成的碎屑沉积体系。其分为扇根、扇中及扇端亚相,扇根发育相对近物源的粗碎屑沉积,扇中为主要的砂体沉积区域,扇端多发育泥质粉砂岩及泥岩沉积。本文着重分析水下扇扇中沉积亚相,扇中亚相中主要发育水道及水道间沉积。

1) 水道沉积。岩性表现为灰色细—中砂岩夹粉砂岩,由下至上为正韵律。水道中存在冲刷充填构造(含泥岩撕裂片和贝壳层),冲刷面上下岩性粗细明显不同,发育块状层理、平行层理及波状层理(图 4a),可见快速堆积形成的泄水构造(图 4b)、泥质火焰构造(图 4c)和褶曲构造(图 4d)。砂岩的递变层理和逃逸构造均反映出垮塌形成的悬浮沉积物的快速沉积特征,滑塌构造保存完好,说明滑塌后再沉积时未被完全改造;灰黑色泥岩撕裂片反映出物源来自于水下侵蚀区域;泥岩纹层反映出沉积环境为深水区[6](图 4)。

a.平行、波状层理,井1,2 585 m;b.泄水构造,井3,2 742 m;c.泥质火焰构造,井2,2 258 m;d.褶曲构造,井1,2 587 m。 图 4 研究区远岸水下扇岩心特征 Fig. 4 Well core characteristics of far-shore underwater fan in the study area

2) 水道间沉积。岩性主要为薄层状细砂岩、粉砂岩夹灰黑色泥岩。泥岩与含贝壳碎片、炭屑的砂岩互层存在,为水道迁移过程中废弃水道与泥质的混合沉积。沉积构造为小规模波状交错层理、水平纹理、生物扰动构造。深灰色—灰黑色泥岩反映沉积环境水体较深。

3.2 测井相特征

利用工区内已钻井的自然伽马、自然电位测井曲线,通过对曲线组合形态、幅度、顶底接触关系、光滑程度、齿中线等基本要素的分析,总结了本区明月峰组下段远岸水下扇储层测井相特征[11]。扇体发育区整体表现为低砂岩的“泥包砂”特点,砂岩底界面常以突变方式与下部泥岩接触,测井曲线表现为近平直的泥岩基线夹砂岩箱形、钟形曲线(多齿化)的组合(图 5)。

Vsp.自然电位;GR.自然伽马。 图 5 研究区远岸水下扇测井相特征 Fig. 5 Log facies characteristics of far-shore underwater fan in the study area

1) 扇根主沟道为发育于坡折断层下降盘的下切沟道。岩石类型以细砂岩、粉砂岩、中砂岩、含砾砂岩与灰色泥岩、粉砂质泥岩互层为主。扇根水道测井曲线以低伽马、自然电位正异常(盐水泥浆)为特征,曲线形态为低幅、钟形—箱形、齿形。扇根水道间测井曲线以高伽马、低自然电位为特征,曲线形态为低齿状、漏斗形。

2) 扇中亚相发育于坡折断层下降盘,为扇体朵叶主体,主要包含水道、水道间微相。

① 水道。岩石类型以细砂岩为主,夹少量粉砂岩、泥质粉砂岩,由下至上显示为正韵律。测井曲线以低伽马、自然电位正高异常为特征,曲线形态以中—高幅、钟形—箱形和齿化—微齿化为特征。

② 水道间。岩石类型主要为灰绿色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩,由下至上显示为反韵律。测井曲线以中—高伽马、自然电位中低负异常为特征,曲线形态以中—高幅、漏斗形和齿化为特征。

3.3 地震相特征

西部斜坡带坡折断层上升盘发育多个沟谷,作为远岸水下扇体的物源通道,由于充填结构的差异,沟谷呈现为不同的地震响应,大体分为平行、侧积、杂乱3种充填样式。从切过沟谷地震横剖面上看,3种充填样式外部包络都表现为“顶平底凸丘状体状”,而内部反射结构有所差异。平行式多为孤立型水道,内部为空白反射,地震响应呈现为低频、中振幅、弱连续反射特征(图 6a);侧积型水道,内部反射呈单边侧积状,地震响应为低频、中振幅、断续反射(图 6b);杂乱型多为复合型水道(图 6c),可以看出4期水道复合叠加,晚期水道叠加在早期水道之上并对其有改造破坏作用,地震响应为低频、弱振幅、杂乱状反射。

a.孤立型水道(测线1);b.侧积型水道(测线2);c.杂乱复合型水道(测线3)。 图 6 研究区远岸水下扇沟谷地震相特征 Fig. 6 Seismic facies characteristics of gully in the study area

远岸水下扇体沿着坡折断层下降盘呈现为裙带状分布,通过切取多个扇体地震剖面,总结扇体地震相特征。整体上,横切扇体剖面呈现为两边薄中间厚的“丘状体”状,纵切扇体的剖面呈现为“楔状体”状。扇体边界为低频、强振幅、连续波峰反射(红色);扇体内部为低频、强振幅、连续波谷反射(黑色),同时夹杂多个中—低频、中—强振幅、断续波峰反射轴(图 7)。

a.扇体横剖面(测线4);b.扇体纵剖面(测线5)。 图 7 研究区远岸水下扇扇中地震相特征 Fig. 7 Seismic facies characteristics of middle fan in the study area
4 远岸水下扇体沉积期次划分

水下扇体沉积期次划分主要利用地震沉积学技术。地震沉积学是继地震地层学和层序地层学之后出现的一个新的学科领域[12-13],近年来,地震沉积学在国内外含油气盆地勘探中得到了广泛应用,特别是在指导浅水三角洲、扇三角洲、曲流河等沉积体系的勘探开发中发挥了重要作用。本文利用地层切片技术完成了远岸水下扇体沉积演化特征分析工作。地层切片是在两个地震同相轴之间对地震道线性采样而成,切片位置随地层横向厚度变化而调整,从而改进了地质等时界面的提取,用多切片或切片动态演示的方式研究地震地貌特征随时间的变化。

古新统明月峰组可划分为低位体系域(LST)、水进体系域(TST)、高位体系域(HST)。低位体系域,由于海平面的快速下降,在浊流作用下大量的砂泥质沉积从斜坡下移或坍塌,运移至斜坡下方并以朵形铺开,形成多期次相互叠置的扇体。在构造坡折断层上升盘,以下切谷充填为特征;在构造坡折断层下降盘发育多个朵叶状扇体,表现为向陆方向的上超和向盆地方向的下超(图 8)。通过拾取等时地层切片,沿层提取均方根能量地震属性,分析扇体发育期次,识别出有利储层分布区(图 9)。

图 8 研究区明月峰组层序划分剖面 Fig. 8 Sequence division profile of Mingyuefeng Formation in the study area
a.早期远岸水下扇展布;b.中期远岸水下扇展布;c.晚期远岸水下扇展布。①为扇体1;②为扇体2;③为扇体3。 图 9 研究区明月峰组远岸水下扇发育演化图 Fig. 9 Development of far-shore underwater fan of Mingyuefeng Formation in the study area

研究区扇体早期发育特征(图 9a)显示:红色、黄色区域的能量团较强,代表粗碎屑沉积体发育区,指示了远岸水下扇体分布区域;蓝色区域的能量团较弱,代表细碎屑沉积体发育区。图 9a还可以看出,沿着坡折带自北往南至少发育3个扇体,扇体2发育规模最大,扇体3次之,扇体1最小。坡折断层上升盘发育沟谷,显示为强能量反射特征;坡折断层下降盘发育扇体主体,反射能量呈现强弱相间格局,强能量团代表扇中水道、砂坝微相的砂体反射,弱能量团代表水道间微相的泥岩反射。

研究区扇体中期发育特征(图 9b)显示:北部扇体1发育规模开始萎缩;中南部扇体2、扇体3发育规模变大,沉积体系继续向盆地中心进积,砂体多期叠置呈现为连片发育特征。

从研究区扇体晚期发育特征(图 9c)可以看出:北部扇体1基本停止发育;中部扇体2发育规模开始萎缩,分布范围基本沿着坡折断层近源沉积;南部扇体3发育规模进一步加大,砂体分布延伸到工区的东南部,呈现为连片发育特征。

5 结论

1) 丽水凹陷西部斜坡带古新统明月峰组下段发育多套水下扇体。扇中亚相发育水道、水道间沉积微相,其中水道微相为本区优势相带。

2) 扇中水道微相岩性以灰色细砂岩为主,存在反映垮塌变形的泄水、泥质火焰等沉积构造;测井相以低伽马、自然电位正高异常为特征,曲线形态表现为中—高幅、钟形—箱形,齿化—微齿化特征。

3) 坡折断层上升盘多为远岸水下扇体沟谷发育区,按照充填特征差异,水道内部可见平行、侧积、杂乱3种充填样式,对应于孤立型和复合型水道。坡折断层下降盘为远岸水下扇主体发育区,扇体横向呈现为“丘状体”状,扇体纵向呈现为“楔状体”状。

4) 利用地层切片技术划分出3期次扇体。受坡折断层分段、分期差异活动影响,扇体从早期到晚期具有自北往南逐渐迁移的特征。

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http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.20180021
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王红岩
Wang Hongyan
丽水凹陷远岸水下扇体识别及特征分析
Characteristic Analysis and Identification of Far Shore Underwater Fan in Lishui Depression
吉林大学学报(地球科学版), 2019, 49(4): 924-931
Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2019, 49(4): 924-931.
http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.20180021

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收稿日期: 2018-01-31

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