沉积学报  2018, Vol. 36 Issue (1): 154−165

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罗威, 张道军, 刘新宇, 胡雯燕, 史德锋, 吴仕玖
LUO Wei, ZHANG DaoJun, LIU XinYu, HU WenYan, SHI DeFeng, WU ShiJiu
乌石凹陷南部陡坡带流二段大型储集体发育条件及特征
Large Reservoirs Development Condition and Characteristics of the Second Member of Liushagang Formation in the Southern Steep Slope Zone, Wushi Depression
沉积学报, 2018, 36(1): 154-165
ACTA SEDIMENTOLOGICA SINCA, 2018, 36(1): 154-165
10.3969/j.issn.1000-0550.2018.017

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收稿日期:2017-03-06
收修改稿日期: 2017-04-25
乌石凹陷南部陡坡带流二段大型储集体发育条件及特征
罗威, 张道军, 刘新宇, 胡雯燕, 史德锋, 吴仕玖     
中海石油(中国)有限公司湛江分公司, 广东湛江 524057
摘要: 综合钻井、古生物、地震、薄片等资料,分析了乌石凹陷南部陡坡带大型储集体的发育条件、类型、特征及有利勘探方向。研究结果认为:提出湖平面、物源、断裂及古地貌等耦合控制了断陷湖盆陡坡带大型储集体的发育,其中强烈的湖退事件是发育大型储集体的古湖盆演化基础;充足的物源供给是形成大型储集体的物质保证;显著的断裂聚砂效应和适宜的地貌条件是构建大型储集体的重要汇水机制。大型储集体的主要类型为扇三角洲和辫状河三角洲,其中扇三角洲主要受断面缓坡带及沟谷地貌的控制,沉积上岩性较粗,微相以水下分流河道和水下分流间湾为主;辫状河三角洲主要受转换断阶带、帚状断阶带及相对宽缓地貌的控制,沉积上岩性较细,微相除水下分流河道、水下分流间湾以外,河口坝及远砂坝也较为发育。在此基础上,结合大型储集体的发育特征,明确了乌石凹陷南部陡坡带东段的有利勘探层系为流二段下层序高位域,西段的有利勘探层系为流二段上层序低位及湖侵域;而各大型储集体的前端,由于岩性圈闭、岩性-构造圈闭及构造圈闭等发育,且埋藏浅、靠近生烃中心,还位于油气运聚的优势方向,为有利的勘探区域。
关键词陡坡带     乌石凹陷     储集体     流沙港组     断裂聚砂    
Large Reservoirs Development Condition and Characteristics of the Second Member of Liushagang Formation in the Southern Steep Slope Zone, Wushi Depression
LUO Wei, ZHANG DaoJun, LIU XinYu, HU WenYan, SHI DeFeng, WU ShiJiu     
Zhanjiang Branch of CNOOC Ltd., Zhanjiang, Guangdong 524057, China
Foundation: National Science and Technology Major Project, No.2016ZX05024-002-009
Abstract: Comprehensive analysis of drilling, palaeontology, seismic, sections and other data, the large reservoirs development conditions, types, characteristics and the favorable exploration directions of the southern steep slope zone in Wushi depression was analyze. It proposed that the lake level, provenance, fracture and paleogeomorphology coupling controlled the development of large reservoirs in the steep slope of fault-depressed lacustrine basin. Among them, the strong lake retreat was the basic condition of the Palaeo-lake evolution for developing large reservoirs, the enough supply of provenance was the material guarantee for forming large reservoirs, the significant fracture accumulated sand effect and suitable topography were the important catchment mechanism for constructing large reservoirs.The main types of large reservoirs were fan delta and braided river delta.The fan delta was mainly controlled by the fracture surface gentle slope zone and valley topography, the lithology was relatively coarse, the sedimentary microfacies were mainly underwater distributary channel and subaqueous inter-distributary bay.The braided river delta was mainly controlled by transition fault zone, broom fault zone as well as relatively wide and gentle topography, the lithology was relative fine, the sedimentary microfacies were mainly distributary mouth bar and distal bar, besides underwater distributary channel and subaqueous inter-distributary bay.On this basis and combined with the characteristics of large reservoirs, it suggested that the favorable exploration layer for the eastern part of the southern steep slope zone was the highstand system tracts of lower sequence and for the western part of the southern steep slope zone was the lowstand and transgression systems tracts of upper sequence in the second member of Liushagang, Wushi depression.Due to the front of the large reservoirs lithologic traps, lithological-structural traps and structural traps were developed, and were shallow buried, closed to the hydrocarbon supply center, at the same time located in the dominant direction of oil and gas accumulation, therefore, was the favorable exploration area.
Key words: steep slope zone     Wushi depression     reservoir     Liushagang Formation     fracture accumulated sand    

我国陆相断陷湖盆的勘探表明,陡坡带因具有紧邻生烃中心、圈闭类型多样、油气多期充注、多层系立体复式成藏等诸多有利成藏因素而成为油气重要的富集地带[1-3]。大量的研究表明陡坡带可发育近岸水下扇、扇三角洲、辫状河三角洲、深水浊积扇、坡移浊积扇等多种类型的储集体[4-8],这些储集体在剖面上往往具有明显的分期性。平面上一般认为其相带展布较窄,多表现为顺着断裂带走向呈长条状分布,因此其规模相对较小,有利勘探区域常集中于各类扇体根部的砂砾岩体中,如济阳坳陷、泌阳凹陷、辽河陈家洼陷、冀中束鹿凹陷、华北廊固凹陷、晋县凹陷和松辽盆地的深部等都相继在这一类储集体中取得突破[8-9]。但乌石凹陷的勘探表明,靠近陡坡带的区域其主要目的层流二段埋深大、物性差,因此寻找推进距离较远的大型优质储集体是该区域勘探取得突破的关键因素。在此认识的基础上,近年来以三维地震资料为基础,结合钻井及古生物等资料,重点开展了乌石凹陷南部陡坡带湖盆演化、源汇特征和构造体系等的研究,识别和发现了一批大型扇体,并得到近期钻井的证实。本文主要在此基础上对这些大型储集体的发育条件及类型进行一个系统的总结,以期为乌石凹陷及相似背景下断陷湖盆的油气勘探提供依据。

1 区域地质背景

乌石凹陷位于北部湾盆地南部坳陷带的北侧,为北部湾盆地内的三级构造单元,整体呈近东西向延伸,其北侧隔企西隆起与涠西南凹陷相望,并在中部通过一个鞍部与纪家凹陷相连;南部通过流沙凸起与迈陈凹陷相隔;东部通过一个轴向凹槽与锦和凹陷相通;西部经过一个缓坡与海头北凹陷及海中凹陷相接(图 1)。目前该凹陷仅东部的小部分区域位于陆上,主体被海水淹没,整体表现为东浅西深,其最大水深不足50 m。乌石凹陷的演化经历了古近纪断陷作用和新近纪坳陷作用两个阶段,其间在渐新世末期还经历了一期重要的构造反转[10-11],造成凹陷内地层不同程度的褶皱变形及削蚀。在凹陷的断陷作用阶段可识别出多期张裂幕[12]。第一期张裂大约开始于古新世,凹陷受南东—北西向拉张应力的作用,产生了呈NE走向的控凹边界断层——⑦号断层,局部控制了古新世的沉积;第二期张裂开始于始新世,为凹陷的强烈断陷期,该时期⑦号断层继承活动,同时⑥号断层也开始活动,凹陷在上述两组断裂的活动下发生了左旋扭转拉张,但由于此时⑦号断层活动更为强烈,凹陷的沉积仍主要受控于⑦号断层;第三期张裂开始于渐新世,由于区域左旋扭转拉张应力逐渐加强,⑥号断层活动性增强,⑦号断层活动减弱,从而导致凹陷的沉降中心逐渐迁移至西区。

图 1 乌石凹陷地理位置及地质背景图 Figure 1 Geological map and the location of Wushi depression

乌石凹陷古近系与新近系地层发育,二者呈角度不整合接触关系。古近系作为凹陷的主要沉积地层至上而下分别为涠洲组、流沙港组及长流组。其中,流沙港组主要为始新世沉积,顶、底对应的地震反射层分别为T80和T90,自上而下可分为三段:流一段(T80~T83)主要为灰色、深灰色泥岩与灰色、灰白色粉砂岩、细砂岩不等厚互层,顶部常见杂色泥岩;流二段(T83~T86)上部与下部主要为厚层深灰色泥岩、页岩或油页岩,中部主要为深灰色页岩、泥岩夹灰白、浅灰色细砂岩、粉砂岩及少量含砾细砂岩、粗砂岩等;流三段(T86~T90)主要为灰白色、浅灰色含砾砂岩、粗砂岩及中砂岩等夹深灰色泥岩、页岩,底部常见少量红褐色泥岩。

本文重点研究区域南部陡坡带位于乌石凹陷东区,其与流沙凸起之间以⑦号断层相隔;研究的目的层系流二段为乌石凹陷最为重要的烃源层和勘探目的层。地震反射特征、钻井地层及古生物的研究表明其可进一步划分为两个三级层序。本次识别的大型储集体主要位于下层序高位期及上层序低位和湖侵期,其本身处于泥包砂的环境之中,具有完善的生储盖组合配置及良好的油气成藏条件。目前,该套层系在乌石17-X、乌石16-X及乌石16-Z等多个构造先后获得商业性发现,显示了巨大的勘探潜力。

2 大型储集体发育条件 2.1 强烈的湖退事件

流二段沉积时期为北部湾盆地裂陷作用的鼎盛时期,各控凹断裂强烈活动,受断裂幕式活动影响,各凹陷在流二段中期均出现了一定的湖退现象,但由于各断裂在幕式活动中沉降速率的不同,从而导致不同凹陷湖退规模差异明显。大量钻井孢粉特征的分析表明乌石凹陷相对于邻近的涠西南凹陷,流二段中期湖退更为显著,从而导致了湖盆可容纳空间迅速缩小,并造成滨岸相带的扩大及向湖盆中心的迁移。在钻井古生物上表现为繁盛于滨岸潮湿环境,且个体较大、不易随风漂移的蕨类孢子的含量在流二段下层序高位晚期和上层序低位期出现显著的升高。乌石凹陷从边缘至中心揭示流二段地层较全的WS16-Y-1、WS17-X-4、WS16-X-4等井均可见这一现象,并且越靠近凹陷边缘的钻井表现得越为明显(图 2)。如流二段下层序湖侵期,上述各井蕨类孢子的含量均较低,位于凹陷边缘的WS16-Y-1井其平均含量仅为5.39%,向凹陷中心至WS17-X-4和WS16-X-4井,其平均含量则分别降低为1.60%和0.18%,反映该时期湖盆的范围大、水体较深,各井距离滨岸相带较远;而流二段下层序高位期,各井蕨类孢子的含量明显升高,在WS16-Y-1井其平均含量达14.79%,向凹陷中心至WS17-X-4和WS16-X-4井,其平均含量则分别达16.63%和6.22%,特别是高位晚期表现的尤为明显,表明该时期湖盆显著萎缩,各钻井距离滨岸相带较近。与之相比,邻近的涠西南凹陷流二段中期蕨类孢子含量的变化则不明显,如位于凹陷南斜坡且揭示地层较全的WZ11-X-1和WZ12-X-1井,流二段下层序湖侵期蕨类孢子的平均含量分别为5.66%和2.01%,而高位期的平均含量则分别为4.26%和3.60%,各时期相差并不明显。以上表明与处于同一盆地的涠西南凹陷等相比,乌石凹陷流二段中期存在强烈的湖退事件,从而导致湖盆发生了显著的萎缩。

图 2 乌石与涠西南凹陷流二段蕨类孢子含量特征(钻井位置见图 1) Figure 2 The fern spore's content of the Second member of Liushagang Formation in Wushi and Weixinan depression(wells position shown in Fig. 1)
2.2 充足的物源供给

乌石凹陷南部陡坡带的主要物源区为流沙凸起,相邻迈陈凹陷的勘探表明流二段沉积时期该凸起的物源供给能力较强。目前,迈陈凹陷北斜坡仅有的两口钻遇流二段地层的井均揭示了该时期来自流沙凸起的大型三角洲,其中,WS29-X-1井流二段的主要储集岩石类型为细砂岩,其次为粗砂岩及粉砂岩,其砂体总厚度达333 m,最大单层厚度达25 m,含砂率为39.7%;WS29-Y-1井流二段的主要储集岩石类型为细砂岩,其次为粉砂岩,其砂体总厚度达329 m,最大单层厚度达20 m,含砂率达54.4%。而横过该物源区的地震剖面表明流沙凸起的分水岭基本位于中部(图 3a),这种对称式的结构表明其对乌石凹陷南部陡坡带具有与迈陈凹陷大致相当的物源供给能力。同时顺陡坡带延伸方向在流沙凸起还可见2个大型侵蚀沟谷(图 3b),其中,位于西部的侵蚀沟谷剖面上呈不对称的“V”型,其西侧下切深度约1 250 m;东侧下切深度约1 760 m,宽度约5 km,规模较大,地震解释表明流一段沉积时期其内部即开始被填充,因此流二段沉积时期,该沟谷应已存在,并为陡坡带重要的物源输送通道;而位于东部的侵蚀沟谷剖面上呈近对称的“V”型,下切深度约750 m,宽度约2 km,规模稍小。以上邻区钻井及大型物源通道的发育表明流二段沉积时期流沙凸起对南部陡坡带具有较强的物源供给能力。

图 3 过流沙凸起地震剖面(剖面位置见图 1) Figure 3 The seismic profiles of Liusha uplift(profiles position shown in Fig. 1)
2.3 显著的断裂聚砂效应

基底及流沙港组主要界面和断层的追踪解释表明乌石凹陷南部陡坡带断裂体系复杂,主要控凹断裂⑦号断层可分为东、西两支,其中西支在东段呈北东走向,向西段逐渐转换为近东西走向,并主要向南部物源区派生分支断层,相关派生断层有F1、F2两条;东支整体呈北东走向,主要向凹陷内部派生分支断层,三维地震工区内发育有F3断层(图 4)。根据南部陡坡带断裂平面组合特征及剖面特征,本次共识别了3种断裂聚砂样式,分别为转换断阶带聚砂、帚状断阶带聚砂和断面缓坡带聚砂(图 5)。

图 4 乌石凹陷南部陡坡带基底立体图及断裂展布特征 Figure 4 Basement stereogram and faults distribution of the southern steep slope zone in Wushi depression
图 5 乌石凹陷南部陡坡带断裂聚砂样式 Figure 5 Fracture accumulated sand patterns of the southern steep slope zone in Wushi depression
2.3.1 转换断阶带聚砂

大量研究表明转换断阶带构成的转换斜坡为大型储集体的有利注入位置[13-14],这是因为远离转换带,主断层强烈活动,导致下降盘强烈下降形成深凹,而上升盘相对抬升形成凸起;靠近转换带断裂活动性减弱,上升盘凸起消失,下降盘则相对抬升,从而在转换带附近形成地势较低的宽缓地貌,并成为附近物源水系的有利汇聚地带及进入凹陷的优势通道(图 5)。同时,在注入凹陷的过程中,沉积物还可在转换带内完成分选、搬运及再分配,从而形成优质的储集体。乌石凹陷南部陡坡带断裂展布与发育特征的分析表明,⑦号断层东支和西支侧向衔接的部位在流二段沉积时期即为一个转换断阶带,其在断裂活动性上表现为2条断层向转换带内活动性逐渐减弱;在垂直于⑦号断层的剖面上表现为由两条断层构成的顺向断阶,而在断阶内平行于⑦号断层的剖面上表现为一个缓坡,其内部地层相对连续,上部可见削蚀现象。

2.3.2 帚状断阶带聚砂

帚状构造通常是由旋扭作用形成的一组向一端收敛、向另一端撒开,形如扫帚的断裂体系[15]。乌石凹陷从始新世即开始发生左旋扭转拉张作用,并在渐新世增强,从而造成南部陡坡带从始新世即开始发育帚状构造,其在垂直断裂走向的剖面上表现为一组近平行的同向断阶,常可见内部断块的旋转翘倾现象。在凸起区其控砂的机理为这一系列与凹陷呈小角度斜交的断层往往构成延伸较远的负向沟槽地貌,从而对凸起区的水系及物源起到汇聚作用,并在其两侧有利地形的引导下进入凹陷,从而形成有利的大型储集体(图 5);在凹陷内部其对储集体的影响则不同,主要通过对砂体优势搬运路径的控制,从而影响优质储集体的分配与展布。乌石凹陷南部陡坡带断裂的平面展布与发育特征的分析表明,⑦号断层西段发育一个帚状断阶带,主要由⑦号断层西支及其伴生的F1、F2断层所构成。基底形态的分析认为该帚状断阶带受⑦号断层西支在中段强烈活动导致凸起区相对抬升形成较高正地形的影响,其有利物源注入位置为⑦号断层向西倾没所形成缓坡的尾端。

2.3.3 断面缓坡带聚砂

断面缓坡带为相对于断面陡坡带或断崖带而言[16],其可通过断层古落差和平错的分析来识别。在二者的交会图上断面缓坡带常表现为断层平错的突然增加,而古落差不变或缩小,从而造成两条曲线之间明显的分开现象。在地质意义上,其代表了断面突然变得平缓,在地貌上常表现为一个凹向物源区的沟谷或湖湾,因其在断裂活动初期即为一个地势较低的槽状地形,因此在后期水流的长期作用下,其后端往往形成大型沟谷而成为大型储集体的有利汇聚区域(图 5)。乌石凹陷南部陡坡带⑦号断层古落差和平错的分析表明流二段沉积时期⑦号断层西支ILN3201~ILN4201测线之间与东支ILN5601~ILN6201测线之间均为有利的断面缓坡带聚砂区域(图 6),而⑦号断层东支ILN4801~ILN5201测线之间虽然也存在因古落差明显变小而导致其与平错的分开现象,但由于其位于转换断阶带内部,因此仅影响转换断阶段带内砂体的分配。值得注意的是上述两个有利的断面缓坡带聚砂区域与流沙凸起上的2个大型侵蚀沟谷具有较好的对应关系。

图 6 ⑦ 号断层西支(a)及东支(b)流二段古落差与平错分析图 Figure 6 The paleo fall and heave's diagram about the west(a) and east(b) branch of No.7 fault of the Second member of Liushagang Formation
2.4 适宜的地貌条件

大量的勘探实践及研究表明古地貌也是控制断陷湖盆陡坡带不同类型扇体及其规模的重要因素。如在山高岸陡的地貌背景下,沉积物往往在暴雨、重力等作用下直接被搬运至半深湖—深湖的环境中而形成近岸水下扇[17],其沉积以重力流为主,常见杂基支撑砾岩,碎屑支撑砾岩,砾质砂岩,滑塌岩以及经典浊积岩等,并可见震积岩[18],对应的扇体规模一般较小;在沟谷地貌的背景下,由于沟谷具有一定的汇水区域,但其水流不稳定,瞬时流量变化大,使来自山间的冲积扇直接入湖,从而形成扇三角洲[19-20],其沉积兼具重力流和牵引流的特征,规模与汇水区域、湖底形态等有关,不同区域差别较大;而在相对平缓的地貌背景下,冲积扇往往经过冲积平原的搬运和分选后入湖,由于陡坡带近物源,岸上缓坡常相对较窄,因此这种分选是不充分的,从而形成辫状河三角洲,其沉积常见块状层理,平行层理及大中型交错层理等反映牵引流性质的构造,规模一般相对较大。

3 陡坡带大型储集体类型

通过上述分析认为乌石凹陷流二段中期湖退明显,且陡坡带物源供给充足、断裂聚砂效应显著,并存在沟谷、缓坡等适宜的地貌条件,因此为大型储集体的有利发育时期。本次在断面陡坡带、断面缓坡带、转换断阶带、帚状断阶带及与之伴生的断崖、沟谷、斜坡等构造与地貌条件分析的基础上,结合钻井沉积相与地震相的研究成果,在乌石凹陷南部陡坡带流二段下层序高位期与上层序低位及湖侵期识别了近岸水下扇、扇三角洲及辫状河三角洲等三个类型的储集体(图 7)。其中,近岸水下扇不仅规模较小、且埋深较大,尚无钻井揭示,因此,重点对扇三角洲及辫状河三角洲这两类大型储集体加以论述。

图 7 乌石凹陷南部陡坡带流二段上层序低位及湖侵域(a)与下层序高位域(b)平均正振幅属性分析图 Figure 7 The average positive amplitude analysis of upper sequence's LST&TST(a) and lower sequence's HST(b) of the second member of Liushagang Formation in the southern steep slope zone, Wushi depression
3.1 扇三角洲

扇三角洲的发育受气候、构造及古地貌等多种因素的控制,多分布于相对湿润气候条件下地形高差大的断陷湖盆陡坡带,而具体到本区其主要受断面缓坡带及与之伴生沟谷地貌的控制,为大量来自山间的沉积物在阵发性洪流的作用下以冲积扇的形式冲出谷口,直接进入湖盆所形成,因此,本次在研究区的东部和中部识别的两个扇三角洲在凸起区均可见与之对应的侵蚀沟谷。同时,由于流二段沉积时期乌石凹陷构造活动强烈,气候湿润,因此物源供给充足,并在强烈湖退或较低湖平面的背景下快速进积,从而推进较远,形成大型扇三角洲。如图 7中WS22-X-2井所揭示的扇三角洲,其与研究区西部的大型侵蚀谷对应,研究表明流二段下层序高位期其主要向北推进,最大推进距离可达5.7 km;而上层序低位及湖侵期其主要推进方向向东侧发生了迁移,最远推进距离达6 km。

钻井揭示该扇三角洲前缘以浅灰色粗砂岩、中砂岩、粉砂岩与褐灰色泥岩不等厚互层为特征(图 8)。沉积微相以水下分流河道和水下分流间湾为主,具有反旋回特征的河口坝和远砂坝不发育。其中,水下分流河道自然伽马曲线以箱形或指化箱形为主,钟形较少见,与上、下泥岩多呈突变接触关系,反映了阵发性洪流携带大量泥沙强烈侵蚀及快速堆积的沉积特征;岩石类型主要为浅灰色粗砂岩、中砂岩夹薄层褐灰色泥岩;薄片鉴定表明其主要为长石石英中—粗砂岩;结构成熟度较低,分选中等—差,磨圆呈次棱角—次圆状;主要为颗粒支撑,碎屑颗粒以粗粒为主,中粒次之,少量细粒;长石颗粒溶蚀强烈,多完全溶解形成铸模或生成高岭石等自生黏土矿物;镜下孔隙发育中等,测井平均孔隙度约11.5%,平均渗透率约为48.25×10-3 μm2。水下分流间湾自然伽马曲线多呈低幅齿形或齿化线形,岩石类型主要为褐灰色泥岩夹泥质粉砂岩,由于扇三角洲多为阵发性沉积,因此部分间歇期形成的泥岩往往质地较纯。

图 8 WS22-X-2井扇三角洲沉积及储层特征 Figure 8 The sedimentary and reservoir's characteristics of fan delta in Well WS22-X-2
3.2 辫状河三角洲

辫状河三角洲主要为冲积扇末端或来自冲积平原的辫状河入湖(海)所形成,其离物源区距离介于扇三角洲和正常三角洲之间,二者之间在一定条件下可以相互转化,如伴随着盆地坡度的变小或水位的降低,扇三角洲逐渐向辫状河三角洲演化,而在垂向剖面上常表现为低位期及高位晚期扇三角洲及辫状河三角洲较为发育,而湖侵期及高位早期近岸水下扇及扇三角洲较为发育。此外,相对于扇三角洲,辫状河三角洲受气候的影响较弱,主要受构造及与之相关地貌的控制,具体到本区其主要受转换断阶带、帚状断阶带及相对宽缓地貌的控制。这是因为转换断阶带不仅发育转换斜坡,且在物源区受断层调节作用的影响也为地势较低的宽缓地貌;而帚状断阶带由于位于⑦号断层西倾没端,同样也为陡坡带相对宽缓的区域,因此二者由于相对低缓和开阔的地貌,导致来自山间的冲积扇不能直接进入湖盆,而是经过短距离的搬运后形成辫状河三角洲注入湖盆。同时,由于辫状河分流水道在三角洲平原不受沟谷的约束,因此其横向迁移频繁,这也导致辫状河三角洲横向展布范围明显较扇三角洲大。如图 7中流二段下层序高位期,转换断阶带控制的辫状河三角洲其向北推进距离约5 km,但东西展布范围却达约10 km,同时西部帚状断阶带控制的扇三角洲展布特征也与之相似,向北推进距离约4 km,东西展布范围却达约9 km。

钻井表明辫状河三角洲前缘较扇三角洲前缘岩性偏细,以浅灰色中砂岩、细砂岩与褐灰色泥岩、粉砂质泥岩不等厚互层为特征(图 9),成像测井资料表明其板状交错层理及槽状交错层理发育。沉积微相除水下分流河道、水下分流间湾以外,河口坝及远砂坝也较发育。其中,水下分流河道自然伽马曲线以钟形为主,其次为箱形,多表现为向上变细的沉积序列,与下伏泥岩多呈突变接触关系,而与上覆泥岩多呈渐变接触关系,反映了水下分流河道在不断迁移的过程中对下伏地层的冲刷及侵蚀作用;岩石类型主要为浅灰色中砂岩、细砂岩夹薄层褐灰色泥岩;薄片鉴定表明主要为岩屑石英细—中砂岩;分选中等—好,磨圆呈次棱角—次圆状;主要为颗粒支撑,碎屑颗粒以中粒为主,部分细粒,少量粗粒;岩屑主要为变质岩屑,源岩以云母片岩及云母石英片岩为主;长石以钾长石为主,大部分长石被溶蚀形成长石溶孔或铸模孔;少量泥质呈杂基状产于粒间;镜下孔隙发育较差,以次生溶孔为主,测井平均孔隙度约9.5%。河口坝及远砂坝与水下分流河道相比不仅岩性较细,以细砂岩、中砂岩及泥质粉砂岩为主,而且多表现为向上变浅变粗的沉积序列,对应的自然伽马曲线表现为漏斗形;薄片鉴定表明主要为岩屑石英中—细砂岩及细—粉砂岩,其余特征与水下分流河道砂岩相似;测井平均孔隙度约7.9%。水下分流间湾岩石类型主要为褐灰色泥岩夹泥质粉砂岩,泥岩质地不纯,并可见少量煤屑。

图 9 WS17-Y-3井辫状河三角洲沉积及储层特征 Figure 9 The sedimentary and reservoir's characteristics of braided river delta in Well WS17-Y-3
4 有利勘探方向

勘探实践表明乌石凹陷南部陡坡带油气运移十分活跃,成藏条件优越,勘探潜力较大,当前面临的主要问题为在靠近陡坡带的区域主要勘探目的层流二段埋深较大,物性较差,因此寻找埋藏浅、物性好的大型储集体是该区域下一步勘探并获得优质储量的关键因素。

首先,南部陡坡带流二段有利勘探层系的分析表明,下层序高位期南部陡坡带东段和西段大型储集体虽均有发育,但东段储集体规模更大;而上层序低位及湖侵期南部陡坡带东段储集体规模明显缩小,西段储集体规模则相对较大,并且还可见一个近岸水下扇发育(图 7)。整体而言,流二段由下层序高位期至上层序低位及湖侵期,南部陡坡带优势储集体有逐渐向西迁移的趋势,这可能和凹陷沉降中心逐渐向西迁移过程中导致的南部陡坡带西段物源区与凹陷相对落差逐渐增大,物源供给能力逐渐增强等有关。同时,从流二段储集体的埋深来看,由于后期凹陷中、西区沉降更为迅速,目前也表现为东浅西深的格局。因此综合认为,南部陡坡带东段流二段下层序高位期大型储集体发育,且埋深较浅,为相对有利的勘探层系;而南部陡坡带西段流二段上层序低位及湖侵期大型储集体发育,且相对下层序高位期沉积埋藏较浅,为相对有利的勘探层系。

其次,针对有利勘探区域的分析认为,一方面南部陡坡带发育的扇三角洲及辫状河三角洲等大型储集体在向凹陷内部推进的过程中,砂体经水流的不断搬运和分选在其前端组分和结构更为成熟,从而有利于储层物性的改善;另一方面由于大型储集体的水动力更强,在向凹陷内推进的过程中,其前端会在缓坡带产生一定的爬坡现象,从而形成上倾尖灭型的岩性圈闭;同时对于乌石凹陷,由于⑦号断层铲式拖拽作用的影响,凹陷局部还发生了明显的掀斜作用,从而导致前期形成的储集体前端发生了明显的上倾现象,并在构造作用的影响下形成一系列的构造—岩性型圈闭或构造圈闭,这些圈闭不仅埋藏更浅、靠近生烃中心,且位于油气有利的运移和聚集方向上,为有利的勘探区域(图 10)。

图 10 陡坡带大型储集体前端油气运聚模式图(剖面位置见图 1) Figure 10 Oil and gas migration and accumulation pattern of large reservoirs' front end(profiles position shown in Fig. 1)
5 讨论

乌石凹陷南部陡坡带控制流二段大型储集体发育的湖平面、物源、断裂及古地貌等条件构成了一个完整的“盆”—“源”—“汇”体系,其中强烈的湖退事件是发育大型储集体的古湖盆演化基础,只有在此背景下,陡坡带的各类扇体才能向凹陷中心远距离推进并形成大型储集体,否则其将因快速卸载而成为沿陡坡带呈长条状分布的小规模扇体群;充足的物源供给是形成大型储集体的物质保证,这往往需要面积较大或高差较大的物源区,而古地形高差由于后期的剥蚀而常难以恢复,因此还需结合邻区情况加以判别;显著的断裂聚砂效应和适宜的地貌条件是构建大型储集体的重要汇水机制,否则来自源区的碎屑物将因难以大量汇聚而最终无法形成大型储集体,因此,只有完整的“盆”—“源”—“汇”体系才能在断陷湖盆陡坡带形成大型储集体。在判别凹陷陡坡带能否发育大型储集体的过程中,古湖盆演化及物源供应等背景条件的分析尤为关键,特别是对于湖盆的强烈断陷期,只有完善的背景条件才具有形成大型储集体的潜力,如与乌石凹陷同属于北部湾盆地的涠西南凹陷,流二段由于背景条件的不足在陡坡带仅发育一系列的小型储集体[7]。断裂体系与地貌条件的分析需建立在背景条件分析的基础上,此二者直接控制了沉积物的输送路径及在凹陷的注入口,因此,也是寻找大型储集体具体位置的重要依据。

6 结论

(1) 通过乌石凹陷及邻区钻井、古生物、地震等资料的分析认为湖平面、物源、断裂及古地貌等耦合控制了断陷湖盆陡坡带大型储集体的发育,其中强烈的湖退事件是发育大型储集体的古湖盆演化基础,充足的物源供给是形成大型储集体的物质保证,显著的断裂聚砂效应和适宜的地貌条件是构建大型储集体的重要汇水机制,只有完整的“盆”—“源”—“汇”体系才能在断陷湖盆陡坡带形成大型储集体。

(2) 乌石凹陷南部陡坡带发育的大型储集体主要为扇三角洲和辫状河三角洲,二者在发育的构造背景、地貌条件及沉积特征方面均有差异,其中扇三角洲受断面缓坡带及沟谷地貌的控制,沉积上岩性较粗,微相以水下分流河道和水下分流间湾为主;辫状河三角洲主要受转换断阶带、帚状断阶带等易于形成缓坡背景的构造和地貌的控制,沉积上岩性较细,微相除水下分流河道、水下分流间湾以外,河口坝及远砂坝也较为发育。

(3) 乌石凹陷南部陡坡带的研究表明大型储集体分布广、厚度大、继承性强,其有利勘探层系受埋深等影响,在不同区段表现出明显的差异性;而各大型储集体的前端,受沉积时上倾尖灭或后期构造掀斜等的影响,岩性圈闭、岩性—构造圈闭及构造圈闭等发育,不仅埋藏浅、靠近生烃中心,且位于油气运聚的优势方向,为有利的勘探区域。

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