珠江口盆地白云凹陷深水重力流優(yōu)質砂巖儲集層特征及識別方法

陳亮，龐雄，劉軍，韓晉陽，馮軒，胡璉，鄭金云，彭光榮

（中國海洋石油南海東部石油管理局）

珠江口盆地白云凹陷深水重力流優(yōu)質砂巖儲集層特征及識別方法

陳亮，龐雄，劉軍，韓晉陽，馮軒，胡璉，鄭金云，彭光榮

（中國海洋石油南海東部石油管理局）

根據(jù)最新的三維地震資料及鉆測井資料，立足于深水沉積學理論，研究珠江口盆地白云凹陷深水重力流優(yōu)質砂巖儲集層特征及識別方法。白云凹陷深水區(qū)的油氣發(fā)現(xiàn)主要來自深水重力流優(yōu)質砂巖儲集層，包括水道復合體、扇朵葉及水道-天然堤復合體砂巖。分析各類優(yōu)質深水儲集體的供源背景、輸送通道、沉積體內幕結構、沉積過程、沉積流態(tài)發(fā)現(xiàn)，3類優(yōu)質深水砂巖儲集層的發(fā)育主要受控于物源區(qū)（陸架邊緣）的沉積物組成：富砂物源背景下，陸架坡折下方易形成砂質碎屑流，發(fā)育水道復合體及席狀扇朵葉體砂巖等優(yōu)質儲集層，可通過條帶狀地震下切、丘狀外形、振幅異常等特征進行識別，利用單砂體平面追蹤，結合砂巖波形識別及地震屬性分析等方法綜合描述砂巖儲集層分布；砂泥混合為主物源背景下，陸架坡折下方易形成砂泥混合的重力流，重力流對內部砂泥的分異作用是儲集層發(fā)育的關鍵，在形成了水道-天然堤復合體沉積情況下，優(yōu)質砂巖儲集層分布于水道內或下方的朵葉體，可根據(jù)地震下切、振幅異常、地震線描、波形識別等方法綜合分析儲集層分布。圖11參23

珠江口盆地；白云凹陷；深水重力流沉積；優(yōu)質砂巖儲集層；優(yōu)質儲集層識別

1 研究區(qū)概況及問題提出

白云凹陷是珠江口盆地南部的巨型凹陷（見圖1），位于南海北部陸緣的陸坡區(qū)，水深200～3 000 m，凹陷面積超過20 000 km2，新生界厚度超過11 000 m。白云凹陷在裂陷期之后持續(xù)強烈沉降[1-2]，沉積環(huán)境演變?yōu)殛懫律钏h(huán)境，發(fā)育巨型的珠江深水扇系統(tǒng)[1-5]。白云深水區(qū)泛指白云凹陷陸坡深水區(qū)[5]。

過去30多年來，深水區(qū)持續(xù)重大油氣發(fā)現(xiàn)受到了石油工業(yè)界的高度關注。由于深水區(qū)油氣勘探高昂的勘探成本以及深水重力流沉積的復雜性[3-11]，使得深水區(qū)優(yōu)質儲集層的識別成為世界深水研究的前沿及深水

油氣勘探的關鍵。近10年來，針對珠江深水扇系統(tǒng)已建立起中新統(tǒng)珠江組—韓江組的層序地層格架[1]，揭示了陸架三角洲與深水重力流沉積體系的展布關系，明確了陸架邊緣三角洲和陸坡重力流砂巖的區(qū)域分布，同時也識別出了一系列的深水扇[4-5]。但是這種區(qū)域性的研究難以滿足油氣勘探對目標儲集層精細預測的需求，白云深水區(qū)近幾年的勘探實踐也表明，深水扇不等于砂巖儲集層。本文立足于深水沉積學理論，結合白云深水區(qū)近年的勘探實踐，對白云深水區(qū)的優(yōu)質儲集層發(fā)育特征及識別方法進行了總結。

圖1 珠江口盆地白云凹陷構造位置

2 白云深水區(qū)優(yōu)質砂巖儲集層類型

國外深水勘探實踐表明，深水區(qū)儲集層主要以深水重力流成因儲集層為主[8-9]。目前在白云深水區(qū)已發(fā)現(xiàn)的優(yōu)質砂巖儲集層主要有3類：深水扇朵葉體砂巖、重力流水道復合體砂巖和水道-天然堤復合體內的水道砂巖。第1類優(yōu)質儲集層如DW1氣田，其68%的天然氣地質儲量來自深水陸坡重力流水道扇朵葉體砂巖儲集層，據(jù)巖心資料，深水扇朵葉體砂巖孔隙度為19%～27%，滲透率高達3 000×10?3μm2，為中—高孔高滲儲集層（見圖2a、2b）。該類優(yōu)質儲集層為高密度濁流沉積，塊狀結構為主，無明顯層理結構，砂層中發(fā)育大量與濁流相關的沖刷面（見圖2c、2d），表明該盆底扇儲集層主要為水道砂和非限制濁流席狀砂體復合而成[12-14]。第2類優(yōu)質儲集層如DX2氣田的深水陸坡重力流水道復合體砂巖儲集層，其儲量占DX2氣田的90%以上，據(jù)巖心資料，重力流水道復合體砂巖孔隙度為17%～24%，滲透率為1 000×10?3μm2，為中孔高滲儲集層（見圖2e、2f）。該類儲集層沿物源方向上表現(xiàn)為連續(xù)強振幅反射，沿垂直物源方向上表現(xiàn)為弱下切特征，砂體的平面展布表現(xiàn)為沿物源方向的條帶狀特征；巖心資料揭示，儲集層以重力流水道沉積為主，可見明顯的沖刷面，砂巖中見大量泥質“漂礫”（見圖2g、2h），表明與低密度濁流、坍塌及砂質碎屑流有關[15]。第3類優(yōu)質儲集層為水道-天然堤復合體中的水道砂巖，水道-天然堤復合體在地震剖面上表現(xiàn)為丘狀反射外形，內部具水道切割、疊置特征，優(yōu)質儲集層有限分布在水道內。根據(jù)鉆測井資料，天然堤相表現(xiàn)為砂泥頻繁互層、指狀伽馬曲線特征，水道相表現(xiàn)為塊狀砂巖結構，夾撕裂狀泥礫，具沖刷面特征，伽馬曲線通常呈箱狀。

3 優(yōu)質儲集層發(fā)育特征

國外深水研究表明，深水區(qū)砂巖儲集層的發(fā)育受控于陸架邊緣物源區(qū)的物質組成[6-8]。白云深水區(qū)具有

穩(wěn)定供源的古珠江大河和寬陸架背景，周期性海平面變化及構造-沉積作用控制的陸架坡折變遷共同控制了深水區(qū)的物源供給，進而控制了深水區(qū)的儲集層發(fā)育[15-17]。自距今23.8 Ma時白云凹陷演變?yōu)殛懫律钏练e環(huán)境以來，珠江口盆地共發(fā)生了6次海平面升降，其中距今13.8 Ma和距今21.0 Ma時期兩次大規(guī)模的海平面下降，使古珠江三角洲推進到白云凹陷北坡陸架邊緣，形成了白云深水區(qū)最為富砂的物源背景（見圖3），

進而形成了白云深水區(qū)深水重力流最為發(fā)育的兩個層序：SQ13.8和SQ21.0[1]。目前白云深水區(qū)的鉆井也證實優(yōu)質深水重力流儲集層主要集中在這兩個層序[4]。

圖2 DW1氣田重力流水道扇朵葉體儲集層及DX2氣田重力流水道復合體儲集層特征

圖3 白云深水區(qū)距今12.5～23.8 Ma時期陸架邊緣物源背景及含砂率統(tǒng)計（剖面位置見圖1）

根據(jù)白云凹陷北坡陸架邊緣沉積物的組成，將白云深水區(qū)優(yōu)質儲集層的供源背景分為富砂物源背景和砂泥混合物源背景。位于陸架邊緣的鉆井揭示（見圖3），SB21.0層序界面上下，陸架邊緣以陸架邊緣三角洲和濱岸塊狀砂巖沉積為主，地層含砂率較高，形成了深水區(qū)富砂的物源背景；而在SB13.8層序界面上下，陸架邊緣以砂泥互層的陸架邊緣三角洲沉積為主，地層含砂率相對較低，形成了深水區(qū)砂泥混合的物源背景。這兩種不同類型的物源背景控制了深水區(qū)不同類型深水儲集體的發(fā)育、分布，不同物源背景下優(yōu)質儲集層的發(fā)育機制、分布特征、沉積物的輸送通道、深水扇的內部結構存在明顯差異。

3.1 優(yōu)質儲集層分布

最近十幾年的勘探成果表明，距今18.5～21.0 Ma期間，白云深水區(qū)在富砂的物源背景下，主要發(fā)育水道復合體及深水扇朵葉體兩類深水沉積體，在上陸坡以發(fā)育沿物源方向的條帶狀水道復合體為主，而在下陸坡及盆底以發(fā)育水道及其分支末端的深水扇朵葉體為主。在富砂物源背景下，無論是上陸坡的水道復合體，還是下陸坡及盆底的深水扇朵葉體都是優(yōu)質的砂巖儲集層[12-14]（見圖4）。而在距今12.5～13.8 Ma時期，白云深水區(qū)處于砂泥混合的物源背景下，上陸坡區(qū)主要發(fā)育水道-天然堤復合體，下陸坡及盆底主要發(fā)育扇朵葉體，但優(yōu)質儲集層的發(fā)育主要出現(xiàn)在水道-天然堤復合體的水道中，水道末端的扇朵葉體以泥質為主，幾乎不發(fā)育優(yōu)質儲集層。

圖4 白云凹陷東部富砂物源背景下優(yōu)質儲集層分布（GR—自然伽馬；ρ—密度）

上述不同物源背景下優(yōu)質儲集層的類型及分布差異，用重力流的流變過程及沉積機理易于解釋。重力流由事件型的觸發(fā)機制啟動，在上陸坡由于坡度較陡而不斷加速，該階段以侵蝕下切作用為主，隨著陸坡坡底坡度變緩而減速，同時，被不斷混進的海水稀釋、液化，砂泥逐步分異，大量細粒沉積物以低密度濁流的形式被旋起，在主水道高密度濁流的兩側和后方沉積，形成了淤高的天然堤和水道砂巖之上的細粒沉積，

隨著重力流稀釋，密度進一步降低，沉積體逐漸攤平，能量逐漸衰竭后，常在水道末端形成朵葉狀扇體[18]，因此，在上陸坡以發(fā)育條帶狀水道復合體或水道-天然堤復合體為主，下陸坡及盆底以發(fā)育扇朵葉為主[8-10]。

從重力流的流變過程來看，重力流作為一種突發(fā)性的事件流和密度流，在其流動過程中由初始的滑動、滑塌、變形形成粗細混雜的碎屑流，到流動過程中不斷被混進的海水稀釋、液化、黏性降低、流態(tài)發(fā)生變化，由碎屑流逐漸轉變?yōu)榱藵崃鱗15-16]。物源區(qū)的物質組成是形成優(yōu)質儲集層的基礎[7-9]，如果物源區(qū)為高含砂率的三角洲或濱岸沉積，該物源背景下的重力流無論處于重力流發(fā)育早期的滑動滑塌階段，還是處于由碎屑流轉化為濁流階段，沉積下來的都是以砂質為主的沉積體，都能形成優(yōu)質的砂巖儲集層。如白云深水區(qū)東部在距今21.0 Ma時的重力流，陸架區(qū)為富砂的陸架邊緣三角洲和濱岸沉積，陸架坡折下方的DX2氣田發(fā)育高孔滲的砂質碎屑流優(yōu)質儲集層，在該富砂背景下，水道末端的深水扇朵葉體也是優(yōu)質的砂巖儲集層。而砂泥混合的重力流則需要經(jīng)歷砂泥分異過程才能析出優(yōu)質砂巖儲集層，未經(jīng)分異的水道復合體及來不及分異就“凍結”的扇朵葉都難以形成優(yōu)質儲集層，如白云深水區(qū)距今13.8 Ma時期發(fā)育的重力流，陸架坡折上方的物源區(qū)以砂泥混合為主，陸架坡折下方的深水區(qū)發(fā)育下切水道及水道-天然堤復合體，未見砂泥分異標志的下切水道以碎屑流充填為主，不發(fā)育優(yōu)質儲集層，而能識別出砂泥分異標志（天然堤）的水道-天然堤復合體，則能在與天然堤伴生的水道中識別出優(yōu)質儲集層。

圖5 富砂物源背景下重力流輸送通道特征（剖面位置見圖4）

3.2 優(yōu)質儲集層的供源通道

不同物源背景下，重力流在進行沉積物搬運過程中形成的輸送通道也具有明顯不同的特征[19]。對比不同物源背景下不同類型優(yōu)質儲集層與物源區(qū)之間輸送通道發(fā)現(xiàn)，富砂物源背景下，位于深水扇朵葉體和水道復合體上方與物源區(qū)之間的供源水道，在沿垂直物源方向的地震剖面上通常表現(xiàn)為短軸狀不連續(xù)強反射，微弱下切或不具下切特征，供源水道以低波阻抗特征的砂質充填為主（見圖5）。而在砂泥混合的物源背景下，位于水道-天然堤復合體上方與物源區(qū)之間的下切水道通常規(guī)模比較大，在地震剖面上通常表現(xiàn)為“U”形大規(guī)模下切，“U”形下切內部常以弱及空白反射為主，表明以泥質充填為主（見圖6）。這種不同類型優(yōu)質儲集層物源輸送通道地震響應的差異，主要是由不同類型物源背景下形成的重力流物質組成差異造成的。重力流形成早期通常表現(xiàn)為碎屑流形式，富砂物源背景下重力流通常以砂質碎屑流為主，而在砂泥物源背景下重力流通常以富泥型碎屑流為主。富泥型碎屑流中富含黏土或灰泥基質，密度高、黏度大[20]，因此下切侵蝕能力強，在重力流搬運過程中形成的下切水道規(guī)模較大，且對后續(xù)重力流的限制能力較強，易形成峽谷；而砂質碎屑流泥質含量低，常具顆粒支撐，密度相對較小、黏度低[20]，屈服強度低，因此侵蝕能力較弱，在重力流搬運過程中形成的下切水道規(guī)模較小，對后續(xù)的重力流限制作用較弱。

3.3 優(yōu)質儲集層的沉積內幕結構

對白云深水區(qū)不同類型深水扇沉積內幕結構進行解剖，結果表明不同物源背景下深水扇的內幕結構存在明顯差異。在富砂物源背景下，扇朵葉體通常具丘

狀外形、三面收斂及下超特征，核心部位厚度大，地震剖面上表現(xiàn)為強振幅、連續(xù)反射，幾個較強同相軸相互疊置，向扇體邊緣振幅逐漸減弱（見圖7），巖心以塊狀砂巖為主，常見反映水道特征的沖刷面（見圖2d）；水道復合體常沿物源方向呈條帶狀展布，地震剖面上表現(xiàn)為連續(xù)強反射，垂直物源方向呈下切結構，斷軸狀強反射，不發(fā)育“鷗翼”狀兩側收斂的天然堤。而在砂泥混合物源背景下，水道-天然堤復合體的內幕結構最為復雜，常具丘狀外形，但內部為復雜的水道下切、相互切割特征，水道平面分布不連續(xù)，條帶特征不明顯，垂直物源方向局部能見到向兩翼收斂的“鷗翼”狀特征天然堤[19]（見圖8）。

圖6 砂泥混合物源背景下重力流輸送通道特征

圖7 富砂物源背景下扇朵葉體結構特征

圖8 砂泥混合物源背景下水道-天然堤復合體內部結構特征

這種內幕結構的差異，同樣是由于重力流搬運過程中重力流的物質組成差異造成的。富砂物源背景下，重力流組分以砂質為主，泥質含量少，由于密度相對較小，黏度低，下切能量相對較弱，水道不容易改道遷移，且重力流混入海水稀釋后幾乎不發(fā)育天然堤；而砂泥物源背景下，重力流組分以砂泥混合為主，由于密度相對較大，黏度高，因此侵蝕能力強，不同期次水道間切割改造頻繁，且重力流混入海水后易發(fā)生分異，在水道兩側淤高形成天然堤[21-23]。

4 白云深水區(qū)優(yōu)質儲集層識別

4.1 富砂物源背景下優(yōu)質儲集層識別

重力流的流動過程、沉積物的搬運機制及白云深水區(qū)優(yōu)質儲集層的分布規(guī)律揭示，在富砂物源背景下，以碎屑流形式存在的水道復合體及以濁流為主的扇朵葉體都是優(yōu)質砂巖儲集層。識別這兩類優(yōu)質儲集層的關鍵在于基于這兩類儲集體的形態(tài)特征和砂巖彈性特征，利用“層序+扇外形+扇內幕結構+反射波形+地震屬性識別”的技術序列進行識別：首先要明確陸架邊緣層序界面以下高位體系域的沉積巖相分布特征，即物源區(qū)的物質組成；其次，利用單砂體追蹤的方法，根據(jù)不同類型地震屬性的平面特征（如沿物源方向條帶或朵葉狀外形），對陸坡區(qū)及盆底區(qū)的水道或朵葉體進行識別，如圖4中位于陸架坡折下方的條帶狀及朵葉狀地震屬性異常體；最后，利用一系列地球物理手段進一步驗證條帶狀水道復合體和朵葉狀朵葉體的巖性、沉積相，例如，根據(jù)不同巖性組合的地震波形特征及深水區(qū)已證實不同類型砂巖或不同相帶砂體的波形特征，建立優(yōu)質砂體的識別標志（見圖9），在深水區(qū)，富泥背景下深水扇砂體及水道復合體砂體在不受上下鈣質層影響下，砂層的地震反射主要為頂?shù)酌娓缮嫘纬傻膹秃喜?，砂層頂對應波谷，砂層底對應波峰，呈右下傾對稱波形，扇朵葉的地震波形在橫向上呈連續(xù)漸變，水道復合體地震波形在橫向上呈突變特征（見圖10）。同時根據(jù)波阻抗、密度等多屬性反演結果，對待鉆目標的巖性特征進行判斷，建立不同巖性組合的反射波形正演，最終對優(yōu)質砂巖儲集層進行識別。

圖9 白云深水區(qū)優(yōu)質砂巖儲集層波形識別標志

圖10 白云深水區(qū)優(yōu)質砂巖儲集層波形特征

4.2 砂泥物源背景下優(yōu)質儲集層識別

砂泥物源背景下形成的重力流在流動早期以砂泥混合的碎屑流為主，需要經(jīng)過重力流的流態(tài)變化和砂泥分異過程才能發(fā)育具有優(yōu)質儲集層的砂巖沉積。因此，在砂泥物源背景下，對優(yōu)質儲集層識別的關鍵在于

識別砂泥分異的標志——天然堤，砂泥混合的重力流在流動過程中不斷被混進的海水稀釋、液化、黏性降低、流態(tài)發(fā)生變化，砂泥逐步分異，從而形成了淤高的天然堤和水道砂，天然堤的出現(xiàn)標志著砂泥的分異及優(yōu)質砂巖儲集層的析出。因此，基于砂泥分異這一關鍵，在“源”-“渠”-“匯”層序脈絡關系確定的基礎上[5-6]，精細解剖水道-天然堤復合體的內幕結構，利用“線描+波形識別+屬性反演”相互約束的方法可以對水道相優(yōu)質砂巖儲集層進行識別。例如，DY3氣田儲集體為砂泥物源背景下陸架坡折下陸坡區(qū)的斜坡扇體，在自然伽馬曲線、成像測井和密集井壁取心等資料上，均表現(xiàn)出細砂巖—粉砂巖與泥巖頻繁間互的特征，判斷該井鉆遇斜坡扇水道-天然堤系統(tǒng)內的天然堤。細砂巖—粉砂巖與泥巖薄互層表明重力流攜帶的砂泥已經(jīng)分異，據(jù)此推斷，在水動力條件更高的下切水道內發(fā)育粗粒的砂巖沉積。對該類深水沉積體優(yōu)質儲集層的雕刻，可以通過地震線描的方法，根據(jù)天然堤獨特的“鷗翼狀”外形和水道下切特征，對扇體內的水道和天然堤進行區(qū)分，通過密度反演對砂質充填水道和泥質充填水道進行刻畫（見圖11）；通過對扇體進行精細的線描、波形分析及多屬性反演分析，以及對復雜扇體內部結構進行精細解剖，最終可以較為客觀地刻畫出優(yōu)質儲集層。

圖11 砂泥物源背景下“線描+波形識別+屬性反演相互約束”識別優(yōu)質儲集層

5 結論

白云深水區(qū)的優(yōu)質儲集層主要為深水重力流砂巖沉積，發(fā)育扇朵葉體、水道復合體及水道-天然堤復合體3類優(yōu)質砂巖儲集層。白云深水區(qū)優(yōu)質儲集層的特征及分布規(guī)律主要受陸架邊緣物源區(qū)的物質組成控制：富砂物源背景下，陸架坡折下方易形成砂質碎屑流，發(fā)育水道復合體及席狀扇朵葉體砂巖等優(yōu)質儲集層；砂泥混合的物源背景下，陸架坡折下方易形成砂泥混合的重力流，重力流對內部砂泥的分異作用是發(fā)育優(yōu)質儲集層的關鍵，在形成了水道-天然堤復合體沉積的情況下，優(yōu)質砂巖儲集層分布于水道內或下方的朵葉體。富砂物源背景下，根據(jù)水道復合體及扇朵葉體的形態(tài)特征和砂巖彈性特征，利用“層序+扇外形+扇內幕結構+反射波形+地震屬性識別”的技術序列進行識別；砂泥物源背景下，優(yōu)質儲集層識別的關鍵在于識別砂泥分

異的標志——天然堤，精細解剖水道-天然堤復合體的內幕結構，利用“線描+波形識別+屬性反演”相互約束的方法對水道相優(yōu)質砂巖儲集層進行識別和描述。

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（編輯 黃昌武）

Characteristics and identification of high quality deep-water gravity flow sandstone reservoirs in Baiyun sag,Pearl River Mouth Basin,South China Sea

Chen Liang,Pang Xiong,Liu Jun,Han Jinyang,Feng Xuan,Hu Lian,Zheng Jinyun,Peng Guangrong
(CNOOC Nanhai East Petroleum Bureau,Guangzhou 510240,China)

The characteristics and identification methods of high quality deep-water gravity flow sandstone reservoirs in Baiyun sag of the Pearl River Mouth Basin are examined based on three-dimensional seismic and drilling data,and deep water sedimentary theory.The oil and gas discovered in the deep water of the Baiyun sag are dominantly from high quality gravity flow sandstones,including channel complexes,sheets,and channel-levee complexes.The analyses of the sediment supply,feeding channel,internal architecture of sedimentary bodies,depositional process and flow regime show that the development of three types of high quality reservoirs are controlled by sediment composition of the provenance (continental margin): Under the background of rich sand provenance,sandy debris flow is likely to form,giving rise to high quality reservoirs like channel complexes and sheets down dip the shelf-slope break.These reservoirs can be identified by seismic reflections such as incised valley,mound shape,and amplitude anomaly,and described by combining single sand body tracking with waveform recognition of sands and seismic attribute analysis.Under the background of sand-mud mixed provenance,gravity flow deposits are to occur below the shelf-slope break,where sedimentation differentiation is the key to the formation of high quality reservoirs.In the case that channel-levee complex is formed,high quality sandstone reservoirs,usually in the channel or the fan lobe below,can be identified and described by seismic features like U-shaped erosion on seismic profile,amplitude anomaly,bird-wing shaped seismic reflection,and waveform recognition.

Pearl River Mouth Basin; Baiyun sag; deep-water gravity flow deposit; high quality sandstone reservoir; high quality reservoir identification

國家科技重大專項（2011ZX05025-003）

TE122.2

A

1000-0747(2015)04-0463-09

10.11698/PED.2015.04.07

陳亮（1980-），男，湖北十堰人，博士，中海石油（中國）有限公司深圳分公司工程師，主要從事珠江口盆地深水油氣勘探研究。地址：廣東省廣州市海珠區(qū)江南大道中168號，海洋石油大廈1619室，郵政編碼：510240。E-mail: chenliang7@cnooc.com.cn

2014-11-13

2015-05-28