斷陷湖盆深水沉積地質(zhì)特征與斜坡區(qū)勘探發(fā)現(xiàn)
——以渤海灣盆地歧口凹陷板橋—歧北斜坡區(qū)沙河街組為例

趙賢正，蒲秀剛，周立宏，時戰(zhàn)楠，韓文中, 2，張偉（. 中國石油大港油田公司，天津 300280；2. 中國石油大學(xué)（華東），山東青島 266580）

斷陷湖盆深水沉積地質(zhì)特征與斜坡區(qū)勘探發(fā)現(xiàn)
——以渤海灣盆地歧口凹陷板橋—歧北斜坡區(qū)沙河街組為例

趙賢正1，蒲秀剛1，周立宏1，時戰(zhàn)楠1，韓文中1, 2，張偉1
（1. 中國石油大港油田公司，天津 300280；2. 中國石油大學(xué)（華東），山東青島 266580）

基于地震、測錄井、試油、巖心及分析化驗資料，以渤海灣盆地歧口凹陷板橋—歧北斜坡區(qū)古近系沙河街組一段下亞段濱Ⅰ油層組為對象，開展層序劃分、深水沉積相特征及模式分析，研究深水重力流規(guī)模性發(fā)育原因、儲集層物性特征及主控因素，提出深水區(qū)有利儲集相帶的劃分標(biāo)準(zhǔn)和預(yù)測方法。研究表明沙一下亞段濱Ⅰ油層組自下而上可劃分為 3個厚度在百米之內(nèi)的五級層序；斜坡深水區(qū)沉積了一套遠(yuǎn)岸水下扇型重力流沉積，發(fā)育主水道、分支水道、水道側(cè)緣、水道間泥及無水道區(qū)濁積席狀砂等微相類型，空間上具有區(qū)域性多期多級的繼承性和建設(shè)性發(fā)育特征，為扇三角洲—遠(yuǎn)岸水下扇—深湖相沉積序列，每一次重力流事件形成的遠(yuǎn)岸水下扇都可以劃分為內(nèi)扇、中扇和外扇3個亞相類型。以含砂率較高的扇三角洲前緣主砂體作為供給物源的“跨相搬運”砂體可形成優(yōu)質(zhì)儲集層，孔隙度平均為15.1%、滲透率幾何平均值為5.1×10-3μm2。明確了遠(yuǎn)岸水下扇主水道及分支水道分布區(qū)是最有利的勘探區(qū)域。圖11表2參43

深水沉積；斜坡區(qū)；砂質(zhì)碎屑流；水下扇；巖性油氣藏；沙河街組；斷陷湖盆；歧口凹陷；渤海灣盆地

引用：趙賢正, 蒲秀剛, 周立宏, 等. 斷陷湖盆深水沉積地質(zhì)特征與斜坡區(qū)勘探發(fā)現(xiàn): 以渤海灣盆地歧口凹陷板橋—歧北斜坡區(qū)沙河街組為例[J]. 石油勘探與開發(fā), 2017, 44(2): 165-176.

ZHAO Xianzheng, PU Xiugang, ZHOU Lihong, et al. Geologic characteristics of deep water deposits and exploration discoveries in slope zones of fault lake basin: A case study of Shahejie Formation in Banqiao-Qibei slope, Qikou sag, Bohai Bay Basin[J]. Petroleum Exploration and Development, 2017, 44(2): 165-176.

0 引言

隨著油氣勘探開發(fā)及沉積學(xué)研究的深入，深水重力流沉積已成為地質(zhì)學(xué)家和勘探家關(guān)注的重點。自20世紀(jì)50年代濁流理論建立以來，隨著高精度三維地震的應(yīng)用、典型露頭剖面解剖、水槽試驗、數(shù)值模擬以及大量鉆井取心的觀察，對重力流沉積的概念、類型細(xì)分、觸發(fā)機(jī)制、沉積模式等有了更深入的研究[1-14]，同時也促進(jìn)了深水沉積勘探成功率的大幅提高，但相對河流及三角洲沉積，重力流沉積砂體的勘探程度依然較低，剩余儲量大，為（135～200）×108t[15]，是油氣儲量增長的潛力領(lǐng)域。

渤海灣盆地黃驊坳陷歧口凹陷板橋—歧北斜坡區(qū)古近系沙河街組一段下亞段（沙一下亞段）碎屑巖區(qū)域性分布、發(fā)育塊狀砂體且埋藏較深（3 700～4 200 m）。隨著該區(qū)bs37井濱Ⅰ中砂層組獲得日產(chǎn)油百余噸、日產(chǎn)氣近2×104m3的重大突破，該套中深層油氣儲集層正日益成為油氣勘探的重點領(lǐng)域。前人對該區(qū)沙一下亞段已做過一些研究工作[16-26]，如黃傳炎等[19]建立了沙一下亞段斷控重力流的沉積模式，蒲秀剛等[20]認(rèn)為沙一下亞段砂質(zhì)碎屑流可形成大規(guī)模重力流型沉積致密油。但仍存在如重力流厚層砂體形成機(jī)制、油氣高產(chǎn)原因及有利儲集體分布特征等諸多問題亟待解決。本文基于42口井700 m巖心觀察、430口井鉆井資料、247口井596層試油資料及206口井5 216塊普通薄片觀察、39口井429塊鑄體薄片、177口井2 835個樣品點物性資料及4口井29個樣品點壓汞數(shù)據(jù)等資料，以板橋—歧北斜坡區(qū)沙一下亞段濱Ⅰ油層組為例，在五級層序劃分的基礎(chǔ)上，結(jié)合地質(zhì)-地震資料，從古地貌、物源體系、沉積體系特征及有利儲集相帶預(yù)測等方面展開分析和討論，以期為斜坡區(qū)巖性油氣藏精細(xì)化勘探與井位部署提供認(rèn)識支撐。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景與層序格架

1.1 地質(zhì)背景

歧口凹陷位于黃驊坳陷中北部，是古近系開闊型陸內(nèi)伸展斷陷湖盆，具有多凹多坡的特點，斜坡是地層-巖性油氣藏發(fā)育的主要場所[20,27-28]。板橋—歧北斜坡區(qū)位于歧口凹陷中部，工區(qū)面積1 400 km2，西部以板橋陡坡帶緊鄰滄縣隆起，東部緊鄰歧口主凹，北部毗鄰北塘斜坡，向南逐漸過渡到歧北緩坡帶（見圖1）。

沙一下亞段主要發(fā)育于裂陷Ⅱ幕，該時期滄東斷裂與濱海斷裂系之間翹傾活動持續(xù)發(fā)育，同時疊加北部海河斷裂強烈活動，造成該區(qū)斜坡變陡，湖盆進(jìn)一步深陷擴(kuò)張，水體也逐漸加深，成為沙河街組最大湖泛期的沉積，沉積厚度上千米，其中砂體累計厚度為250～430 m[20,23]，與深水優(yōu)質(zhì)烴源巖大面積緊密接觸，具備良好的先天成藏優(yōu)勢。

圖1 歧口凹陷斜坡構(gòu)造示意圖

三維古地貌分析[24,29-32]顯示濱Ⅰ油層組古地貌整體表現(xiàn)為西高東低、凹隆相間的構(gòu)造格局，該時期板橋—歧北斜坡區(qū)整體屬于深水區(qū)域，板橋低斜坡區(qū)深洼區(qū)最大水深230 m，坡度最大為5.5°，bs8—bs76井區(qū)一帶水深一般為50 m，歧北斜坡區(qū)為相對淺水區(qū)，binsh22井區(qū)水深僅為10 m左右（見圖2）。在前人研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)地震屬性、砂巖平面分布規(guī)律及輕重礦物特征可知，板橋—歧北斜坡區(qū)濱Ⅰ油層組物源供給主要來自西部滄縣物源，其次為北部燕山物源和南部港西凸起物源，其中西部滄縣物源又可以細(xì)分為葛沽、小站和增福臺等3個子物源（見圖2），總體具有“多物源、強輸入”的特征。

1.2 五級層序格架

應(yīng)用經(jīng)典層序地層學(xué)和高分辨率層序地層學(xué)的理論和方法，通過基準(zhǔn)面識別和旋回劃分，將沙一下亞段自下而上劃分為濱Ⅰ、板4、板3及板2共4個油層組，其中濱Ⅰ油層組自下而上可細(xì)分 LSC3SQ⑥、LSC3SQ⑦、LSC3SQ⑧共3個五級層序。五級旋回厚度一般為40～100 m，較四級旋回的研究精度提高了近一倍，更利于沉積微相識別、砂層組追蹤與巖性圈閉精細(xì)刻畫。

圖2 板橋—歧北斜坡區(qū)濱Ⅰ油層組模擬古地貌

2 深水沉積特征及模式

筆者曾于2012年針對歧口凹陷西南緣沙一下亞段開展了古地貌、沉積背景及10余口井巖心相、測井相及粒度分析，結(jié)果表明歧北斜坡大范圍發(fā)育重力流沉積[20]。中、低斜坡區(qū)水深一般大于50 m，gs30、gs35、gs69等井巖心多見水平層理暗色泥巖，指示了該區(qū)處于半深湖—深湖沉積環(huán)境；gs22、gs47、qd3-1等井取心段發(fā)育塊狀砂巖，夾持于大段暗色泥巖中，同時可見變形構(gòu)造、砂巖侵入、泥巖碎片、泥巖漂礫等現(xiàn)象，為重力流沉積的典型特征。與此相似，板橋—歧北斜坡區(qū)濱I油層組是在物源供給充分、深水斜坡背景下沉積的一套巖性組合，水深一般大于70 m，坡度一般大于2°，具備形成重力流沉積的古地理背景。

在牽引流占主導(dǎo)的環(huán)境中可見重力流沉積，同樣在重力流占主導(dǎo)的環(huán)境中也存在牽引流沉積，如遠(yuǎn)岸水下扇發(fā)育多期水道，水道擺動疊加形成扇體形態(tài)，主水道砂體厚，若事件性能量偏弱且持續(xù)時間較長，往往具有牽引流的一些特征，會導(dǎo)致沉積特征與扇三角洲有相似之處，因此深水沉積需要綜合區(qū)域沉積背景、測錄井、巖心相、薄片相、沉積相序等信息進(jìn)行判斷。

2.1 巖石學(xué)特征

板橋—歧北斜坡區(qū)主要發(fā)育長石砂巖、巖屑長石砂巖及少量長石巖屑砂巖，總體具有成分成熟度低的特征，石英含量一般為17%～61%，平均為40.1%；長石含量一般為21.2%～59.4%，平均為45.5%；巖屑含量一般為8.2%～43.5%，平均為14.4%。

宏觀的塊狀砂巖在薄片下常表現(xiàn)為較強的非均質(zhì)性，粒級上從粉細(xì)砂至粗砂均有分布，較粗的碎屑顆粒常呈斑狀分布。bs1505井是工區(qū)一口重點取心井，該井沙一下亞段塊狀砂巖目測以細(xì)砂巖為主，但鏡下巖石類型主要為巖屑長石不等粒砂巖。顆粒分選較差，磨圓主要為次圓—次尖，泥級雜基含量低，顆粒支撐（見圖3）。粒度概率曲線則呈寬緩微上拱弧形，各點之間無明顯分段，反映粒度分布比較分散、顆粒分選較差、呈快速沉降的重力流沉積典型特征[20]。

2.2 深水沉積相標(biāo)志

2.2.1 巖心沉積相標(biāo)志

研究區(qū)濱Ⅰ油層組42口取心井巖心的觀察表明，濱Ⅰ油層組巖心具有重力流沉積的典型特征[33]：①具塊狀層理與泥巖漂礫，在塊狀砂巖中可見不規(guī)則圓形或棱角狀懸浮泥礫，直徑多為1～2 cm，部分呈撕裂狀；②發(fā)育滑塌變形構(gòu)造，可見因滑塌造成的階梯狀同沉積小斷層，斷距為0.5～2.0 cm，同時可見上部地層沿斜坡滑動滑塌而形成的滑塌面，滑塌面傾角為 30°～50°，上下巖性呈突變接觸；③常見具有底沖刷面或侵蝕模-槽模的粒序?qū)永?；④具巖性突變面，中細(xì)砂巖與下部暗色泥巖或粉砂質(zhì)泥巖突變接觸，接觸面相對平直光滑；⑤準(zhǔn)同生變形構(gòu)造多樣，可見重荷模構(gòu)造、火焰狀構(gòu)造、砂球砂枕構(gòu)造等（見圖3）。

2.2.2 測井相標(biāo)志

遠(yuǎn)岸水下扇是（扇）三角洲前緣或近岸水下扇沉積物在觸發(fā)機(jī)制作用下經(jīng)滑動、滑塌轉(zhuǎn)化為碎屑流及濁流并順斜坡搬運，最終在深水區(qū)卸載形成的不規(guī)則扇形及條帶狀堆積物的綜合沉積體，主要為碎屑流和濁流共同作用的產(chǎn)物[20]。識別出主水道、分支水道、水道側(cè)緣、水道間泥及無水道區(qū)濁積席狀砂等微相類型[20]，在巖性組合、砂體厚度、測錄井特征上具有一定差異，整體表現(xiàn)為低砂巖百分比的“泥包砂”特點（見表1）。砂巖底界面常以突變方式與下部泥巖接觸，測井曲線表現(xiàn)為近平直的泥巖基線夾砂巖箱形、鐘形曲線（多齒化）的組合，泥巖為深灰色—灰黑色（見圖3），是深水環(huán)境的良好指示標(biāo)志，此類巖性組合中的砂巖往往是深水環(huán)境下的重力流沉積[34-36]。

2.3 沉積體系及演化

2.3.1 沉積亞相特征

綜合分析表明，板橋—歧北斜坡區(qū)濱Ⅰ油層組為扇三角洲—遠(yuǎn)岸水下扇—深湖相沉積序列，遠(yuǎn)岸水下扇由扇三角洲衍生而來，在扇三角洲發(fā)育的向湖盆方向往往可以找到與其共生的遠(yuǎn)岸水下扇，同時遠(yuǎn)岸水下扇可衍生出次一級遠(yuǎn)岸水下扇，其側(cè)緣為湖相泥巖或泥質(zhì)灰?guī)r沉積（見圖4）。每一次重力流事件形成的遠(yuǎn)岸水下扇都可以劃分為內(nèi)扇、中扇和外扇 3個亞相類型。

圖3 板橋斜坡區(qū)bs1505井濱I油層組巖心及薄片沉積構(gòu)造現(xiàn)象

表1 板橋—歧北斜坡區(qū)沙一下亞段濱Ⅰ油層組遠(yuǎn)岸水下扇沉積微相、巖性與測井響應(yīng)特征

2.3.1.1 內(nèi)扇亞相

內(nèi)扇亞相是緊靠扇三角洲前緣物源區(qū)的根部單元，微相類型主要為主水道，其次為水道側(cè)緣及水道間泥（見表1）。主水道是遠(yuǎn)岸水下扇的沉積格架“葉脈”部分，是為中扇及外扇亞相輸送碎屑物質(zhì)的主干溝道，偶見牽引流特征沉積構(gòu)造（見圖5a）。內(nèi)扇主水道以砂質(zhì)碎屑流成因的塊狀砂巖為主（見圖5b），垂向上表現(xiàn)為多期塊狀砂巖疊置，累計砂體厚度多大于10 m，疊覆砂巖內(nèi)部可見泥巖漂礫、巖性突變面等沉積現(xiàn)象，巖性以中、厚層中細(xì)砂巖為主，測井相表現(xiàn)為（齒化）箱形或鐘形；在塊狀砂巖的頂部或底部偶爾可見包卷構(gòu)造、滑塌構(gòu)造等重力流沉積構(gòu)造現(xiàn)象。同時主水道砂巖中間常夾雜少量水道側(cè)緣泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及水道間泥巖等。

2.3.1.2 中扇亞相

中扇亞相主要是從主水道開始大量分叉到水道末梢之間的部分，微相類型主要為分支水道、水道側(cè)緣，其次為主水道末端、無水道區(qū)濁積席狀砂和水道間泥（見表1）。分支水道是主水道的水下延伸，仍以砂質(zhì)碎屑流成因的塊狀砂巖為主（見圖5c），垂向上呈現(xiàn)出疊覆性，單砂體規(guī)模相對變小，累計砂體厚度多為5～10 m，巖性以中層細(xì)砂巖為主，測井相以（齒化）鐘形及箱形為主。水道側(cè)緣主要為主水道或分支水道的溢堤沉積，疊置砂體厚度為3～5 m，巖性主要為粉細(xì)砂巖，向上漸變?yōu)榉凵皫r、泥質(zhì)粉砂巖及泥巖等，測井相主要呈低平齒化指狀，以濁流成因為主[37]。無水道區(qū)濁積席狀砂主要沉積于中扇分支水道間部分，地形相對平坦開闊，沉積物具有薄而廣的分布特征，以濁流成因為主，由下部粉砂巖向上漸變?yōu)槟噘|(zhì)粉砂巖，疊合砂體厚度一般小于 3 m，測井相多呈指狀[20]。水道間為分支水道之間的沉積部分，巖性主要為暗色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖等，是半深湖—深湖相懸浮沉積，測井相具低平—微齒化特征。

圖4 板橋—歧北斜坡區(qū)沙一下亞段濱Ⅰ油層組中段LSC3SQ⑦沉積體系圖

圖5 板橋—歧北斜坡區(qū)沙一下亞段濱Ⅰ油層組中段巖心典型沉積構(gòu)造現(xiàn)象

2.3.1.3 外扇亞相

外扇亞相是遠(yuǎn)岸水下扇水道末梢的外圍沉積部分，包括分支水道的末梢、前緣和側(cè)緣區(qū)域，該位置水下分支水道基本消失，微相主要為無水道區(qū)濁積席狀砂（見表1）。外扇亞相無水道區(qū)濁積席狀砂是中扇亞相無水道區(qū)濁積席狀砂的延伸，具有相似的沉積特征，是被進(jìn)一步稀釋的濁流沉積物，巖性以粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，并呈現(xiàn)遞變正粒序特征（見圖5d），該細(xì)粒砂體呈薄砂條形式被深水厚層泥巖包裹。

2.3.2 沉積體系演化

總體上，沿滄東斷層下降盤湖盆邊緣分布的扇三角洲具有“小范圍、裙帶狀、漸萎縮”的發(fā)育演化特征，而遠(yuǎn)岸水下扇具有“大面積、多期次、多級別”的發(fā)育演化特征，扇三角洲—遠(yuǎn)岸水下扇繼承性、建設(shè)性發(fā)育，其中重力流扇體始終是該區(qū)的主要沉積體，西部葛沽、小站與增幅臺多級朵葉體在繼承中分異—集中發(fā)育。LSC3SQ⑥沉積期，西部物源沿滄東斷層下降盤濱淺湖區(qū)發(fā)育裙帶狀分布的數(shù)個短軸扇三角洲，并衍生出多個遠(yuǎn)岸水下扇朵葉體，以北部葛沽物源形成的朵葉體面積最大，北部燕山物源扇三角洲朵體往南延伸距離遠(yuǎn)，波及至馬棚口附近；LSC3SQ⑦沉積期，湖盆邊緣扇三角洲裙帶漸漸退化、分異—集中，其前緣往后退縮，逐步演變?yōu)榘肷詈詈^(qū)多期疊置的遠(yuǎn)岸水下扇扇體，同時扇體再次滑動、滑塌，形成了二級遠(yuǎn)岸水下扇扇體；LSC3SQ⑧沉積期，水體進(jìn)一步加深，葛沽物源在深湖背景下發(fā)育了近岸的重力流扇體（近岸水下扇）以及往南推進(jìn)的遠(yuǎn)岸水下扇扇體，并分化為東西兩個二級朵葉體。西部小站扇三角洲—遠(yuǎn)岸水下扇沉積體系為典型的建設(shè)性長軸物源體系，重力流砂體沿水下斷槽能越過港西傾末端波及到歧北斷層以南。沿現(xiàn)今海岸線分布的北部燕山遠(yuǎn)岸水下扇也為建設(shè)性水下扇，自北向南呈條帶狀延伸較遠(yuǎn)距離。馬棚口地區(qū)發(fā)育源自埕寧隆起東部物源的遠(yuǎn)岸水下扇沉積，扇體呈東西向延伸，未波及到板橋斜坡區(qū)。圍繞港西凸起北端發(fā)育多個以牽引流沉積為主體的小型三角洲，因物源供應(yīng)能力較弱，沒有形成規(guī)模性的重力流沉積。

2.4 深水沉積模式

根據(jù)濱Ⅰ油層組物源體系平面展布規(guī)律與垂向沉積演化規(guī)律，重建了研究區(qū)“充沛物源供給、多級扇體衍生、多期扇體疊置”的遠(yuǎn)岸水下扇沉積模式（見圖6）。

圖6 板橋—歧北斜坡區(qū)沙一下亞段濱Ⅰ油層組遠(yuǎn)岸水下扇沉積模式圖（Es2—沙河街組二段）

物源分布及供給：來自西部滄縣隆起和北部燕山的物源提供了充沛的陸源碎屑，是板橋—歧北斜坡區(qū)重力流沉積的主要貢獻(xiàn)者，其中西部滄縣隆起發(fā)育多個碎屑注入口，對工區(qū)影響最大，其次為北部燕山物源，波及范圍在東側(cè)區(qū)域，影響相對較小。

扇三角洲—遠(yuǎn)岸水下扇沉積體系平面展布樣式和垂向疊置關(guān)系：在西部物源強力推進(jìn)下，沿著滄東斷層下降盤形成了數(shù)個裙帶狀分布的短軸扇三角洲朵體，這些朵體因快速沉積達(dá)到了自然休止角或在其他外界觸發(fā)機(jī)制（地震、洪水、海嘯、火山噴發(fā)等）的作用下，快速滑塌形成一級遠(yuǎn)岸水下扇，一級遠(yuǎn)岸水下扇沉積物達(dá)到了自然休止角或在其他外界觸發(fā)機(jī)制的誘發(fā)作用下，也會順小角度斜坡滑塌，形成二級遠(yuǎn)岸水下扇，同理還可能形成三級遠(yuǎn)岸水下扇，在平面上，不同世代扇體逐級衍生出來，形成典型的高建設(shè)性遠(yuǎn)岸水下扇；縱向上，多期次遠(yuǎn)岸水下扇呈連續(xù)式疊置發(fā)育，形成厚層疊覆扇體。

2.5 深水重力流規(guī)模性發(fā)育原因

傳統(tǒng)觀點認(rèn)為，重力流沉積為事件性沉積，難以形成大規(guī)模發(fā)育的沉積格局，平面上多呈小面積透鏡狀孤立展布。通過本次研究認(rèn)為，古氣候條件、物源條件、觸發(fā)機(jī)制、地形條件及構(gòu)造演化特征等多因素耦合，形成了板橋—歧北斜坡區(qū)面積達(dá)500 km2、砂體平均厚度近300 m的重力流沉積。其中“高強度物源供應(yīng)、滑水機(jī)制支撐、有利深水地形坡度”是能夠形成規(guī)模性重力流沉積的3大要素。

高強度物源供應(yīng)是基礎(chǔ)。在古近系溫暖濕潤的氣候條件下，西部滄縣隆起物源和北部燕山物源為板橋—歧北斜坡區(qū)提供了高強度、充沛的富砂陸源碎屑物質(zhì)，為該地區(qū)大規(guī)模發(fā)育重力流奠定了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。在滄東斷層的持續(xù)活動下，西部湖盆邊緣斜坡逐漸變陡，扇三角洲向前推進(jìn)能力不斷加強，富足的陸源碎屑物質(zhì)形成的厚層扇三角洲前緣沉積物將為深水重力流大規(guī)模發(fā)育提供非常有利的物質(zhì)條件，隨著前緣斜坡沉積物的不斷堆積，產(chǎn)生向下滑動的重力勢能逐漸積累，當(dāng)達(dá)到了自然休止角或遇到外界觸發(fā)機(jī)制（地震、洪水、海嘯、火山噴發(fā)等）作用時，將導(dǎo)致這些快速堆積的未固結(jié)—半固結(jié)沉積物因重力失穩(wěn)而突然滑塌。

滑水機(jī)制是保證[5,13,38]。“滑水”現(xiàn)象最早由Mohrig[5,38]在水槽實驗中發(fā)現(xiàn)，由于基質(zhì)具有較強內(nèi)聚力，從而阻止了水體對基質(zhì)的稀釋作用，其底部被限制的水體就如同一層起潤滑作用的水膜一樣，能夠有效地減小重力流所受到的拖拽阻力，使得重力流能夠以較小阻力進(jìn)行長距離、弱侵蝕滑動，這為深水重力流能夠長距離、低角度滑動提供了有力而合理的解釋。因此“滑水”現(xiàn)象是西部滄縣隆起及北部燕山褶皺帶的重力流（主要是砂質(zhì)碎屑流）能夠沿水下斜坡滑動形成多期次、大范圍、長距離遠(yuǎn)岸水下扇扇體的重要保證。國外曾經(jīng)報道，砂質(zhì)碎屑流可以沿低角度斜坡搬運幾十甚至幾百千米[11,39]。

有利深水地形坡度是關(guān)鍵[39-40]。持續(xù)的構(gòu)造活動為重力流的發(fā)育提供了有利的深水地形坡度，沙一下亞段沉積時期，板橋斜坡具備向東傾斜的低角度緩坡，濱海地區(qū)的斜坡具有向南傾斜的低角度緩坡，適當(dāng)?shù)钠露燃瓤梢允钩练e物產(chǎn)生不穩(wěn)定性而易滑塌，又可以為重力流的持續(xù)、長距離搬運提供穩(wěn)定的能量補給。有一定坡度且寬緩的深水地形，是重力流能夠向前不斷推進(jìn)、大面積展布的關(guān)鍵因素，控制著重力流沉積體系的空間分布格局。

3 深水沉積儲集層特征

3.1 砂體分布特征

通過多井自然伽馬與井旁道90°相位轉(zhuǎn)換的地震振幅相關(guān)關(guān)系及砂巖厚度-相對地震振幅交會分析可知，砂巖厚度與地震振幅具有較好的正相關(guān)性，振幅越大砂體厚度相對越大（見圖7）。以LSC3SQ⑦為例，砂體厚度較大的區(qū)域主要分布在葛沽物源一級遠(yuǎn)岸水下扇內(nèi)扇帶bs37—bs56—bs39井區(qū)、增福臺物源扇三角洲至一級遠(yuǎn)岸水下扇內(nèi)扇和中扇帶z8—bins62井區(qū)及小站物源一級遠(yuǎn)岸水下扇內(nèi)扇和中扇帶 bs18—b855 —bs33井區(qū)，其次為北部燕山遠(yuǎn)岸水下扇的內(nèi)扇和中扇帶的局部區(qū)域；而葛沽、小站扇三角洲及遠(yuǎn)岸水下扇外扇帶砂體厚度較?。ㄒ妶D8）。

圖7 砂巖厚度與地震振幅相關(guān)關(guān)系圖

圖8 板橋—歧北斜坡區(qū)LSC3SQ⑦砂體厚度分布圖

3.2 儲集層物性特征及主控因素

3.2.1 儲集層物性特征

板橋—歧北斜坡區(qū)濱Ⅰ油層組遠(yuǎn)岸水下扇砂體雖然埋深普遍大于3 500 m，但卻具有相對較好的儲集性能（見圖9），孔隙度最高可達(dá)23.6%，平均值為15.1%；滲透率幾何平均值為5.1×10-3μm2。但不同微相砂體的儲集性能存在明顯差異，主水道物性尤其是滲透性能較好，孔隙度平均值為 20.1%，滲透率幾何平均值為120×10-3μm2，其次為分支水道，孔隙度平均值為15.2%，滲透率幾何平均值為2.3×10-3μm2；無水道區(qū)濁積席狀砂物性相對較差，孔隙度平均值為9.1%，滲透率幾何平均值為0.3×10-3μm2。在構(gòu)造、成巖等條件相似的環(huán)境中，沉積微相是控制砂體儲集性能的內(nèi)在因素，主水道主要為砂質(zhì)碎屑流成因，砂巖呈厚層塊狀，泥質(zhì)含量較低、粒度相對較粗，儲集物性較好；分支水道仍是以砂質(zhì)碎屑流成因為主，但濁流成因砂體的比例增加，造成砂體泥質(zhì)含量升高、粒度變細(xì)、物性變差；而無水道區(qū)濁積席狀砂主要是濁流成因，形成的砂體具有相對高的泥質(zhì)含量、更細(xì)的粒度，故而物性較差，但亦可形成致密油氣富集[20]。

圖9 板橋—歧北斜坡區(qū)濱Ⅰ油層組遠(yuǎn)岸水下扇不同沉積微相孔滲關(guān)系圖

3.2.2 優(yōu)質(zhì)儲集層主控因素

儲集物性除了受到壓實、膠結(jié)等成巖作用以及顆粒成分、粒度分布等沉積作用外，遠(yuǎn)岸水下扇砂體的來源及成因方式對深水優(yōu)質(zhì)砂體的形成起到了先天性決定作用。過去多認(rèn)為深水重力流砂體因與深水泥巖混雜沉積而難以形成優(yōu)質(zhì)儲集層，通過本次研究，認(rèn)識到由于重力流砂體特殊的成因方式，使得在深層仍可以形成優(yōu)質(zhì)儲集層。

板橋—歧北斜坡區(qū)重力流砂體的輸送特征主要有兩種形式[41]：一是按照正常相序滑塌搬運的“順相搬運”，以扇三角洲前緣遠(yuǎn)端遠(yuǎn)砂壩、席狀砂部分作為扇體的直接物源，該類物源屬于物性較差、含砂率較低的砂泥混合型，孔隙度主要為 5.8%～16.4%，平均為9.1%，滲透率為（0.08～6.30）×10-3μm2，平均0.95× 10-3μm2，其在滑動滑塌過程中沒有充足的機(jī)會進(jìn)行砂泥分異，所以以這種方式滑塌而形成的遠(yuǎn)岸水下扇，多是粒度較細(xì)、泥質(zhì)含量較高、物性較差的薄砂層，稱之為Ⅰ型遠(yuǎn)岸水下扇；二是超越牽引流相序滑塌搬運的“跨相搬運”，以儲集物性較好、含砂率較高的扇三角洲前緣水下分流河道或者河口壩作為直接物源，這類砂體孔隙度主要為8.2%～28.4%，平均17.6%，滲透率為（0.16～635）×10-3μm2，平均9.2×10-3μm2，所以無論是“整體固結(jié)”塊體式直接滑動滑塌的早期階段還是經(jīng)過較長距離的滑動而局部轉(zhuǎn)化為濁流的后期階段，都將會形成砂體較厚、粒度較粗、泥質(zhì)含量較低且儲集物性較好的優(yōu)質(zhì)儲集層，以“跨相搬運”方式輸送砂體所形成的扇體稱之為Ⅱ型遠(yuǎn)岸水下扇，該類遠(yuǎn)岸水下扇是深水環(huán)境優(yōu)質(zhì)儲集層的主要發(fā)育區(qū)。

板橋—歧北地區(qū)主要發(fā)育砂質(zhì)碎屑流和濁流兩種重力流類型，其中砂質(zhì)碎屑流以厚層塊狀砂體并呈層流形式進(jìn)行搬運和沉積，在搬運過程中，這種砂質(zhì)塑性塊體內(nèi)在的黏附力能夠有效阻擋深水泥質(zhì)雜基等物質(zhì)的混入，同時其快速沉積特點還能夠滯緩成巖演化而保留較好的儲集性能。

因此，作為物源區(qū)的扇三角洲前緣沉積物物性及巖性特征、砂體輸送特征及搬運方式是控制重力流砂體儲集性能的關(guān)鍵因素[42-43]。當(dāng)物性較好的扇三角洲前緣水下分流河道或河口壩砂體“跨相搬運”且以砂質(zhì)碎屑流塑性塊體方式搬運并快速沉積到深水區(qū)時，即可形成深水優(yōu)質(zhì)儲集層。

4 深水區(qū)有利儲集相帶評價預(yù)測

4.1 有利儲集相帶劃分標(biāo)準(zhǔn)

評價砂體儲集能力的參數(shù)主要有孔隙度、滲透率、砂巖有效厚度、砂巖分布面積等，4個主要因素相互匹配、相互補償，如相對較小的孔隙度可通過厚砂層進(jìn)行補償，孔隙度、砂巖有效厚度和砂巖分布面積反映了砂體儲集空間的大小，滲透率反映了砂體的滲流能力，但平面預(yù)測存在一定難度，而埋深則反映了砂巖油藏在目前技術(shù)條件的是否經(jīng)濟(jì)可采，也是劃分有利儲集相帶需要考慮的重要因素之一，故本文主要選擇孔隙度、砂巖有效厚度、埋深3個評價參數(shù)（見表2）。

表2 板橋—歧北斜坡區(qū)濱Ⅰ油層組有利儲集相帶劃分標(biāo)準(zhǔn)

為方便不同單位或量級的指標(biāo)能夠進(jìn)行比較和加權(quán)，首先對數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱標(biāo)準(zhǔn)化處理，本文選擇離差標(biāo)準(zhǔn)化法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行線性變換，使各數(shù)據(jù)落到區(qū)間[0,1]，設(shè)孔隙度、砂巖有效厚度、埋深的權(quán)重依次為0.8、0.5、0.3，計算綜合評價指數(shù)EI：

式中 EI——綜合評價指數(shù)，無因次；φ′——標(biāo)準(zhǔn)化孔隙度，無因次；H′——標(biāo)準(zhǔn)化砂巖有效厚度，無因次；D′——標(biāo)準(zhǔn)化埋深，無因次。

4.2 有利儲集相帶綜合預(yù)測

本文通過上述 3要素疊合評價預(yù)測了板橋—歧北斜坡區(qū)濱Ⅰ油層組有利儲集相帶。以 LSC3SQ⑦為例（見圖10），其中Ⅰ類儲集相帶是最有利的勘探區(qū)，主要分布在葛沽物源一級遠(yuǎn)岸水下扇內(nèi)扇帶，微相類型主要為主水道，有效面積約為40 km2；Ⅱ1類主要分布在葛沽物源一級遠(yuǎn)岸水下扇內(nèi)扇邊緣、中扇帶及小站物源二級遠(yuǎn)岸水下扇內(nèi)扇、中扇帶，微相類型主要為主水道和分支水道，有效面積約為60 km2；Ⅱ2類主要分布在增福臺物源一級遠(yuǎn)岸水下扇內(nèi)扇、中扇帶，小站物源一級遠(yuǎn)岸水下扇內(nèi)扇、中扇帶以及北部燕山遠(yuǎn)岸水下扇的內(nèi)扇和中扇帶，微相類型主要為主水道和分支水道，有效面積約為65 km2；Ⅲ類主要分布于埋深相對較大（大于4 000 m）的遠(yuǎn)岸水下扇內(nèi)扇、中扇帶及部分外扇帶，微相類型包括主水道、分支水道及無水道區(qū)濁積席狀砂等；Ⅳ類主要分布在遠(yuǎn)岸水下扇外扇帶—湖相沉積區(qū)，以泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主。

圖10 板橋—歧北斜坡區(qū)LSC3SQ⑦有利儲集相帶評價圖

5 深水斜坡區(qū)油氣勘探實踐

5.1 勘探發(fā)現(xiàn)

根據(jù)優(yōu)勢相及有利儲集層評價認(rèn)識，重點針對Ⅰ類和Ⅱ類有利儲集相帶區(qū)部署20余口探井，其中bs37、bs41×1、bs1505等10余口井獲得工業(yè)油流，達(dá)到百噸以上的高產(chǎn)井有5口，最高自噴日產(chǎn)量達(dá)150余噸，日產(chǎn)氣15×104m3。經(jīng)證實，板橋—歧北斜坡區(qū)濱Ⅰ油層組存在多套含油氣層系，多分布在遠(yuǎn)岸水下扇主水道和分支水道微相區(qū)，形成了大規(guī)模富集高產(chǎn)的上傾尖滅巖性油氣藏，預(yù)計新增控制儲量在千萬噸以上，展示了該區(qū)濱Ⅰ油層組以重力流沉積成因為主的巖性油氣藏具有良好的勘探前景。勘探實踐亦表明，遠(yuǎn)岸水下扇遠(yuǎn)端以物性相對較差的無水道區(qū)濁積席狀砂為主的大片區(qū)域，形成了規(guī)?？捎^的致密油氣[20]。

5.2 油氣成藏特征

研究區(qū)濱Ⅰ油層組已發(fā)現(xiàn)油層為輕質(zhì)油藏，地層壓力系數(shù) 1.16～1.18，為正常壓力系統(tǒng)，原油密度為0.80～0.83 g/cm3，屬于輕質(zhì)油，原油黏度為1.57～3.67 mPa·s，為低黏油。沙一下亞段主要發(fā)育下生上儲型油氣藏（見圖11），油氣母源為下伏沙三段厚層優(yōu)質(zhì)烴源巖，沙一下亞段烴源巖為補充，縱向斷層為油氣輸送有效通道，蓋層為區(qū)域性分布的沙一段中厚層泥巖。沙一下亞段遠(yuǎn)岸水下扇砂體具有其獨特的成藏優(yōu)越性，一是重力流的大規(guī)模發(fā)育為形成大范圍深水優(yōu)質(zhì)儲集層奠定了基礎(chǔ)，Ⅱ型遠(yuǎn)岸水下扇形成了多套厚度大、物性優(yōu)的儲集層；二是遠(yuǎn)岸水下扇砂體位于浪基面以下深水環(huán)境，該環(huán)境中水動力較弱，已形成的砂體不易被破壞，同時深水暗色泥巖厚度較大，封蓋性能良好，優(yōu)質(zhì)儲集層與暗色泥巖縱向上相互疊置，形成了多套配置良好的油氣成藏組合。

圖11 板橋斜坡區(qū)油氣成藏模式圖

6 結(jié)論

板橋—歧北斜坡區(qū)沙一下亞段濱Ⅰ油層組具有西高東低、凹隆相間的構(gòu)造格局，物源主要來自西部滄縣隆起，空間上形成了大規(guī)模、多級別、多期次的扇三角洲—遠(yuǎn)岸水下扇沉積體系，遠(yuǎn)岸水下扇具有“充沛物源供給、多級扇體衍生、多期扇體疊置”的沉積特征；深層深水沉積砂體可形成優(yōu)質(zhì)儲集層，“物源類型、輸送機(jī)制、沉積微相”等要素耦合是控制深水優(yōu)質(zhì)儲集層發(fā)育的關(guān)鍵，以含砂率較高的扇三角洲前緣水下分流河道或河口壩微相砂體作為二次物源，呈“跨相”方式輸送并以厚層塑性塊體形式搬運所形成的遠(yuǎn)岸水下扇內(nèi)扇、中扇主水道或分支水道微相，是深水沉積有利的勘探區(qū)；根據(jù)孔隙度、砂巖有效厚度、埋深 3個評價參數(shù)建立綜合評價指數(shù)，減少了人為因素影響，評價Ⅰ—Ⅱ類有利勘探區(qū)165 km2?？碧綄嵺`證實，沙一下亞段深水斜坡區(qū)遠(yuǎn)岸水下扇砂體具有獨特的成藏優(yōu)越性，深水遠(yuǎn)岸水下扇主水道和分支水道存在多套含油層系，在斜坡區(qū)形成了規(guī)模較大的上傾尖滅巖性油氣藏，而遠(yuǎn)岸水下扇無水道區(qū)濁積席狀砂可形成一定潛力的致密油氣。

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（編輯 魏瑋 王大銳）

Geologic characteristics of deep water deposits and exploration discoveries in slope zones of fault lake basin: A case study of Paleogene Shahejie Formation in Banqiao-Qibei slope, Qikou sag, Bohai Bay Basin

ZHAO Xianzheng1, PU Xiugang1, ZHOU Lihong1, SHI Zhannan1, HAN Wenzhong1, 2, ZHANG Wei1
(1. PetroChina Dagang Oilfield Company, Tianjin 300280, China; 2. China University of Petroleum (East China), Qingdao 266580, China)

Based on seismic, logging, formation testing, core and lab test data, this study analyzed the sequence division, facies features of deep water deposits and modes, development of large-scale gravity flow, reservoir physical properties and their main controlling factors, and proposed a classification standard and prediction method of favorable exploration areas in deep water area of the Bin1 oil layers of the lower sub-member of the first member of Paleogene Shahejie Formation in Banqiao-Qibei slope zone of Qikou sag, Bohai Bay Basin. The Bin1 oil layers can be divided into three fifth-order sequences, each less than 100 m thick; a set of gravity flow deposits were formed under deep water background in the slope zone, which contains sedimentary micro-facies such as main channel, distributary channel, channel margin, inter-channel mudstone, and turbidite sand sheet in areas without channels, and, in space, has inherited and constructive development features of multistages. It is a sedimentary sequence of fan delta - distal subaqueous fan - deep lake, and every distal subaqueous fan formed by gravity flow can be divided into inner-, middle- and outer fans. The cross-facies transported sands which are sourced from higher-sand-content major sands of delta front can form high quality reservoirs with an average porosity of 15.1% and geometric average permeability of 5.1×10-3μm2. The main channel and distributary channel of distal subaqueous fan are the most favorable exploration zones.

deep water deposit; slope zone; sandy debris flow; subaqueous fan; lithologic reservoir; Shahejie Formation; fault lake basin; Qikou sag; Bohai Bay Basin

中國石油重大科技專項“大港油區(qū)大油氣田勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究”（2014E-06）

TE122.1

A

1000-0747(2017)02-0165-12

10.11698/PED.2017.02.01

趙賢正（1962-），男，浙江義烏人，博士，中國石油大港油田公司教授級高級工程師，主要從事油氣勘探、煤層氣勘探開發(fā)綜合研究與生產(chǎn)管理工作。地址：天津市大港油田公司三號院，大港油田公司機(jī)關(guān)，郵政編碼：300280。E-mail: xzzhao@petrochina.com.cn

2016-06-08

2017-02-20