渤中25-1油田沙三段重力流沉積模式及油氣地質(zhì)意義

徐偉，李正宇，劉藝萌，劉軍釗，王啟明

中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459

0 引言

經(jīng)典的濁流理論與海底扇(濁積扇)模式長期影響著沉積學(xué)家對沉積物重力流(以下簡稱重力流)的認(rèn)識，深水砂巖通常被解釋為濁積巖[1-8]?；谀M實(shí)驗(yàn)、剖面的詳細(xì)描述和對沉積作用過程的精細(xì)研究，眾多沉積學(xué)家開始質(zhì)疑對“鮑馬序列”的傳統(tǒng)解釋，并相繼提出了復(fù)雜的深水沉積過程與砂質(zhì)碎屑流的概念[9-10]，代表了目前深水沉積研究的最新進(jìn)展。國內(nèi)石油勘探部門將上述理論認(rèn)識廣泛運(yùn)用于鄂爾多斯盆地[11-12]、渤海灣盆地[13-14]、松遼盆地[15-16]等重力流沉積模式的研究中，在深水區(qū)含油砂體的分布預(yù)測中發(fā)揮了重要作用，為油氣勘探部署提供了科學(xué)依據(jù)。

渤中25-1油田位于渤海海域南部，古近系沙三段為主力油層段之一，前人研究認(rèn)為沙三段時(shí)期研究區(qū)整體發(fā)育濁積扇沉積。但勘探結(jié)果表明，沙三段砂體發(fā)育程度、儲層物性差異較大，開發(fā)過程中也存在儲量控制程度低、不同井區(qū)產(chǎn)能差異大的問題，傳統(tǒng)上較為簡單的湖底扇模式已難以解釋上述差異性特征的成因，需進(jìn)一步對重力流成因類型進(jìn)行識別劃分，對其富砂機(jī)制進(jìn)行精細(xì)的分析。本次研究綜合重力流沉積理論最新進(jìn)展，系統(tǒng)研究了渤中25-1油田沙三段重力流類型、沉積特征、巖相組合以及砂體空間展布特征，建立了重力流沉積過程與發(fā)育模式，明確了優(yōu)質(zhì)重力流儲層類型，以期深化、完善該區(qū)重力流認(rèn)識，并為渤海海域深水砂巖儲層勘探與開發(fā)提供參考與借鑒。

1 深水重力流沉積理論發(fā)展概況

與三角洲、河流沉積相研究相比，深水重力流研究起步較晚。Johnson[17]首次提出了“濁流”(Turbidity current)的概念，認(rèn)為其是一種富含懸浮固體顆粒高密度水流，其密度大于周圍海水，在重力驅(qū)動(dòng)下順坡向下流動(dòng)。Kuenen提出海底峽谷可能由高密度流侵蝕形成，并發(fā)表“濁流形成粒序?qū)永怼币晃?，代表了重力流理論研究的開端[1]。20世紀(jì)50到70年代，不斷有學(xué)者提出深水沉積模式，鮑馬序列(Bouma，1962)被認(rèn)為是濁流乃至所有重力流的產(chǎn)物[18]，Walker[19]將Normark的現(xiàn)代扇模式[20]和Mutti的古代海底扇概念[21]結(jié)合起來，提出的海底扇(濁積扇)模式具備一定的預(yù)測能力，一度在油氣勘探中受到重視。由于過分強(qiáng)調(diào)濁流及其沉積物，缺乏對水動(dòng)力機(jī)理的考慮，眾多學(xué)者認(rèn)為濁流可涵蓋所有重力流類型[1-8]。

隨著對深水沉積認(rèn)識的深入，逐漸有學(xué)者開始質(zhì)疑傳統(tǒng)的“鮑馬序列”解釋和海底扇模式，并指出重力流沉積是極其復(fù)雜的過程。源于Bagnold的密度分層流實(shí)驗(yàn)，Sanders[22]首次明確地區(qū)分了層態(tài)碎屑流和紊態(tài)濁流，并強(qiáng)調(diào)“濁積巖”應(yīng)該嚴(yán)格定義為由濁流的紊態(tài)懸浮作用形成，而沉積物重力流應(yīng)包括顆粒流、碎屑流、液化流、濁流等多種類型[9]?；谠缙诒徽J(rèn)為是濁流沉積的沃希托山多個(gè)深水沉積露頭的詳細(xì)考察，Shanmugam[23]建立了具有深遠(yuǎn)意義的深水沉積過程并完善了砂質(zhì)碎屑流(Sandy debris flows)的概念。隨后，Shanmugam[24-25]在對鮑馬序列的標(biāo)準(zhǔn)剖面—法國阿爾卑斯山脈的Annot砂巖剖面進(jìn)行重新詳查后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)典的鮑馬序列中發(fā)育反遞變、泥礫、礫石囊、透鏡狀砂巖以及波狀層理等，這實(shí)質(zhì)上是砂質(zhì)碎屑流與底流改造而成的產(chǎn)物，而非濁流。大量的模擬實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了砂質(zhì)碎屑流與濁流在流態(tài)以及沉積特征上的明顯區(qū)別，砂質(zhì)碎屑流是層流，而濁流是紊流，只有正粒序?qū)永聿攀氰b別濁流的標(biāo)志[23-27]。對于建立在濁積巖相組合基礎(chǔ)上的海底扇模式，Shanmugametal.通過對密西西比扇[28]和Jackfork群[23]多個(gè)露頭的重新解釋，認(rèn)為其均為砂質(zhì)碎屑流沉積，由此對以往所識別的大量濁積扇提出了質(zhì)疑，而海底扇模式也由于其局限性而逐漸被研究人員、甚至提出者Walker本人所棄用[29]。

盡管以Shanmugam為代表的沉積學(xué)家提出的沉積物重力流新認(rèn)識不可避免的存在著爭議與缺陷[12,30]，但已代表了現(xiàn)階段對深水重力流沉積現(xiàn)象較為科學(xué)與合理的解釋。本文基于國內(nèi)外研究最新進(jìn)展，總結(jié)出了不同類型的深水沉積及相應(yīng)的鑒別標(biāo)志(表1)[10-12,14,31-32]，為深化研究區(qū)重力流認(rèn)識提供理論依據(jù)與實(shí)際支撐。

2 渤中25-1構(gòu)造重力流沉積

2.1 區(qū)域地質(zhì)概況

渤中凹陷是新生代裂陷盆地，其構(gòu)造演化經(jīng)歷了多幕裂陷及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的疊加復(fù)合，具有斷陷與拗陷疊置的結(jié)構(gòu)特征。古近紀(jì)為盆地?cái)嘞莅l(fā)育期，經(jīng)歷初始裂陷期、強(qiáng)烈裂陷期、裂陷擴(kuò)張期、抬升消亡期等4個(gè)演化階段，分別對應(yīng)孔店組—沙四段、沙三段、沙一二段、東營組沉積時(shí)期[33-36]。

渤中25-1油田位于渤海海域西南部渤中凹陷、黃河口凹陷以及沙南凹陷分界處的隆起構(gòu)造帶上，其東臨渤南凸起，西靠埕北低凸起，西南邊與長堤凸起相接(圖1)。沙三段沉積時(shí)期，渤中凹陷經(jīng)歷強(qiáng)裂陷期，研究區(qū)處于半深湖—深湖環(huán)境，整體湖相泥巖背景下發(fā)育湖底扇沉積[37]。沙三段沉積末期受早喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)影響，構(gòu)造強(qiáng)烈抬升，地層遭受剝蝕，并導(dǎo)致現(xiàn)今構(gòu)造較高[38-39]。研究區(qū)共鉆探BZ25-1-1、BZ25-1-2、BZ25-1-3、BZ25-1-4、BZ25-1-5等5口探井，古近系依次揭示孔店組(T8)、沙三段(T6)、沙一二段(T5)、東營組(T3)地層，在沙三段均鉆遇湖底扇沉積，取芯長度分別為10.1 m、25.05 m、38.43 m、21.2 m、93.63 m，共計(jì)188.41 m，具有渤海海域最典型的重力流巖芯資料，為精細(xì)沉積研究奠定了基礎(chǔ)。

表1 深水沉積類型及綜合判別標(biāo)志Table 1 Types and synthetic identification criteria of deep-water deposition

圖1 渤中25-1油田區(qū)域位置圖Fig.1 Regional location of BZ 25-1 oil field

2.2 重力流類型及沉積特征

2.2.1 滑塌重力流

除洪水密度流直接入?；蛉牒猓蠖鄶?shù)斜坡帶沉積物必須達(dá)到一定的厚度和重量，再經(jīng)滑動(dòng)—滑塌等觸發(fā)機(jī)制，才能形成大規(guī)模沉積物重力流?；侵竷?nèi)部連貫的沉積物沿下凹滑動(dòng)面運(yùn)移，經(jīng)旋轉(zhuǎn)變形而造成內(nèi)部形變的運(yùn)動(dòng)過程，代表旋轉(zhuǎn)剪切運(yùn)動(dòng)，一般發(fā)育在坡脊以及斜坡部位[40]。

研究區(qū)內(nèi)滑塌重力流沉積物粒度一般較粗，以含礫粗砂巖、粗砂巖為主，見少量細(xì)砂巖。BZ25-1-4、BZ25-1-5井巖芯中可見明顯的砂巖變形構(gòu)造，主要表現(xiàn)為扭曲層理以及疊瓦狀變形層理(圖2a，b)。滑塌過程中的剪切作用會在滑塌體內(nèi)部形成較為發(fā)育的微斷層和二次滑動(dòng)面(圖2c，d)，也可以破碎內(nèi)源的泥巖層，形成少量的泥巖撕裂屑(圖2a，b，c)，但泥巖碎屑并非是滑塌重力流獨(dú)有的標(biāo)志。此外，由于沉積物的液化作用與裂隙的存在，滑塌重力流中還可發(fā)育碎屑注入構(gòu)造[41]，在研究區(qū)表現(xiàn)為砂巖不整合且高角度注入泥巖基質(zhì)中(圖2e)。

2.2.2 砂質(zhì)碎屑流

砂質(zhì)碎屑流具有塑性流變性質(zhì)和多種沉積物復(fù)合支撐機(jī)制，能搬運(yùn)各種粒度的碎屑顆粒，其沉積物的粒度(泥—砂—礫)變化范圍也較大，且碎屑流是通過凍結(jié)(Freezing)方式整體沉降的，所以，比重、粒度、形狀和硬度相差較大的石英顆粒和泥質(zhì)撕裂屑等碎屑顆粒能混雜地漂浮于泥—砂中。研究區(qū)BZ25-1-4、BZ25-1-1井沙三段主要發(fā)育砂質(zhì)碎屑流沉積，巖性以中、粗砂巖為主，具備以下典型沉積特征：

(1) 塊狀砂巖頂部發(fā)育漂浮狀泥巖碎屑。砂質(zhì)碎屑流具有塑性層流的流體性質(zhì)，以整體凝結(jié)的方式沉積，沉積物內(nèi)部少見沉積構(gòu)造，整體為均質(zhì)的塊狀砂巖，并且由于碰撞支撐與浮力作用，頂部一般可見與層面近于平行的板狀泥巖碎屑(圖2f)。

(2) 砂巖中發(fā)育層狀泥巖撕裂屑、砂巖碎屑。研究區(qū)砂質(zhì)碎屑流中可見大量由半固結(jié)的泥巖破碎形成的板條狀泥巖撕裂屑定向排列，一般與層面平行或低角度斜交，也可見半固結(jié)的砂巖經(jīng)液化、破碎作用呈團(tuán)塊狀出現(xiàn)(圖2g～j)，反映了砂質(zhì)碎屑流顯著的剪切作用與層狀流動(dòng)特征，以上也是碎屑流沉積最直接的證據(jù)。分散壓力、基質(zhì)強(qiáng)度、受阻沉降、浮力的共同作用可能是漂浮碎屑的成因[23]。

(3) 砂巖中發(fā)育漂浮的泥礫、石英顆粒。不同于深灰色的泥巖撕裂屑，研究區(qū)還發(fā)育紫紅色泥礫(圖2i，j)，反映其形成于偏氧化環(huán)境，由分流河道攜帶至三角洲前緣沉積后，再經(jīng)滑動(dòng)、滑塌作用，沉積于前緣斜坡或半深湖—深湖環(huán)境的砂質(zhì)碎屑流中。碎屑流常發(fā)育細(xì)礫級的石英顆粒，漂浮于砂巖基質(zhì)中(圖2i，j)，表明了碎屑流體的強(qiáng)度與顆粒受阻沉降的特征。

圖2 渤中25-1構(gòu)造重力流巖芯沉積特征Fig.2 Sedimentary characteristics of gravity flows cores in BZ25-1 area

(4)可發(fā)育逆—正粒序。研究區(qū)可見典型的逆—正粒序特征(圖2k)，分散壓力是反遞變形成的主要機(jī)制[23]，顆粒間的碰撞作用驅(qū)動(dòng)大顆粒向小剪切速率的區(qū)域移動(dòng)，沉降受阻和上浮力的共同作用也為反遞變的形成提供了一定的動(dòng)力，而碎屑流強(qiáng)度的減弱是其上覆正遞變的成因。因此，逆—正粒序反映了塑性碎屑流的沉積特征。

2.2.3 濁流

濁流具有牛頓流變性質(zhì)和單一的紊流支撐機(jī)制，只能搬運(yùn)以泥、粉—細(xì)砂為主的細(xì)粒沉積物，呈懸浮狀態(tài)的沉積物通過無阻礙沉降形成單一的正粒序是濁流最典型的鑒別特征，并且不會出現(xiàn)漂浮的石英顆粒和泥質(zhì)撕裂屑等碎屑顆粒。

研究區(qū)BZ25-1-2、BZ25-1-3井沙三段重力流類型以濁流為主，正粒序較為發(fā)育，一般由細(xì)砂巖向上過度為泥巖，單期厚度較薄，整體呈現(xiàn)薄互層狀(圖2l～p)。此外，發(fā)育滑水效應(yīng)的層狀碎屑流一般不易侵蝕湖底[42]，而具有紊流狀態(tài)的濁流容易侵蝕泥質(zhì)深水沉積物而形成沖刷面，在巖芯上表現(xiàn)為砂巖底部與泥巖頂部的突變接觸(圖2l～p)，并且由于超負(fù)載或差異負(fù)載作用可形成負(fù)載構(gòu)造，似火焰狀構(gòu)造等準(zhǔn)同生變形構(gòu)造(圖2m，n)。

2.3 重力流巖相組合特征與沉積環(huán)境

巖相類型是沉積物重力流沉積過程的物質(zhì)反映，依據(jù)巖相組合可以確定不同的重力流組合類型、沉積環(huán)境以及流體轉(zhuǎn)化關(guān)系。研究表明，渤中25-1油田沙三段深水沉積物共發(fā)育5種典型巖相組合，其沉積環(huán)境各有不同。

2.3.1 湖相細(xì)粒沉積與滑塌重力流組合(MS)

該巖相組合以深灰色泥巖沉積為主，可見辮狀河三角洲前緣的薄層細(xì)砂巖，表明發(fā)育于深水斜坡的坡脊環(huán)境。深灰色泥巖中局部見滑塌作用形成的砂巖注入構(gòu)造，偶見發(fā)育變形層理與泥巖碎屑的滑塌重力流沉積，厚度<2 m，GR曲線呈箱型特征(圖3a)。

2.3.2 砂質(zhì)碎屑流與滑塌重力流組合(DS)

該巖相組合主要發(fā)育砂質(zhì)碎屑流沉積，巖性以塊狀含礫粗砂巖、粗砂巖為主，正粒序不明顯，見泥巖撕裂屑與砂質(zhì)碎屑團(tuán)塊，單層厚度在0.5～0.8 m之間，GR曲線呈箱型特征(圖3b)。組合中亦發(fā)育一定程度的滑塌重力流沉積，巖性以塊狀砂巖為主，發(fā)育變形層理、微斷層、泥巖碎屑、砂質(zhì)碎屑等沉積構(gòu)造，單層厚度<0.5 m(圖3b)。以上巖相特征表明該組合發(fā)育于深水斜坡部位。

2.3.3 砂質(zhì)碎屑流與濁流組合(DT)

該巖相組合以厚層砂質(zhì)碎屑流沉積為典型特征，表明發(fā)育于下斜坡—坡腳部位，即碎屑流沉積的主體部位，為沉積物的主要卸載區(qū)，巖性以塊狀含礫粗砂巖、粗砂巖為主，基本不發(fā)育正粒序，巖石中見泥巖撕裂屑與砂質(zhì)碎屑團(tuán)塊，單層厚度在0.6～2.4 m之間，GR曲線呈典型的箱型特征(圖3c)。組合中偶見薄層細(xì)砂巖—泥巖正粒序濁流沉積，單期厚度約0.4 m，GR曲線呈漏斗型特征(圖3c)。

圖3 渤中25-1構(gòu)造重力流巖相組合特征Fig.3 Lithofacies combinations of gravity flows in BZ25-1 area

2.3.4 濁流與砂質(zhì)碎屑流組合(TD)

該巖相組合具有顯著的濁流沉積特征，表明其發(fā)育于砂質(zhì)碎屑流前端向盆地的延伸部位，構(gòu)成典型的細(xì)砂巖—泥巖正粒序特征，無明顯沉積構(gòu)造，單期厚度0.2～0.6 m，垂向上表現(xiàn)為濁流事件的多期疊置，GR曲線呈典型的漏斗型特征(圖3d)。在濁流為主的沉積環(huán)境中，偶有薄層砂質(zhì)碎屑流沉積發(fā)育，巖性以含泥巖碎屑、砂質(zhì)碎屑的粗砂巖為主，單層厚度<0.3 m(圖3d)。

2.3.5 湖相細(xì)粒沉積與濁流組合(MT)

該巖相以深湖相泥巖沉積為主，發(fā)育于盆地平原部位，可發(fā)育正粒序濁流沉積，單層厚度0.1～0.3 m(圖3e)，極少發(fā)育薄層砂質(zhì)碎屑流沉積，單期厚度0.2 m(圖3e)。

2.4 重力流砂體展布特征

2.4.1 砂體橫向展布特征

在以上重力流巖相組合特征分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合錄井巖性及測井曲線特征，對研究區(qū)5口探井及13口開發(fā)井沙三段重力流發(fā)育類型及砂體橫向展布特征進(jìn)行了識別與對比。BZ25-1-5井主要發(fā)育MS巖相組合，以湖相細(xì)粒沉積為主，GR曲線以低幅齒狀為特征(圖4、表2)，圍區(qū)開發(fā)井C33(圖4)、C13、C11，C25具有相同的曲線特征；BZ25-1-4井重力流類型以砂質(zhì)碎屑流為主，其GR曲線以典型的箱型、齒化箱型為特征(圖4、表2)，圍區(qū)開發(fā)井A4(圖4)、A15、A17、A2均具有相似的曲線特征；BZ25-1-1井主重力流類型以砂質(zhì)碎屑流為主，為砂質(zhì)碎屑流沉積的主體部位，其GR曲線以齒化箱型為特征(圖4、表2)，圍區(qū)開發(fā)井A5(圖4)、A11、A12均具有相似的曲線特征；BZ25-1-2、BZ25-1-3井均主要發(fā)育TD組合，濁流沉積的GR曲線呈漏斗型，由于泥巖發(fā)育程度較高，GR曲線整體表現(xiàn)為低幅齒化特征(圖4、表2)，圍區(qū)開發(fā)井A20(圖4)、A22具有相似的曲線特征。

巖相組合特征、沉積環(huán)境以及砂體橫向?qū)Ρ忍卣鞯木C合分析表明，研究區(qū)沙三段時(shí)期自深水斜坡至盆地平原具有“滑塌—砂質(zhì)碎屑流—濁流”的重力流沉積過程與砂體橫向展布特征，BZ25-1-5井區(qū)發(fā)育少量滑塌重力流砂體，BZ25-1-4/1井區(qū)主要發(fā)育砂質(zhì)碎屑流砂體，BZ25-1-2/3井區(qū)主要發(fā)育濁流沉積(圖5)。

2.4.2 砂體平面展布特征

地震反射特征分析表明，發(fā)育于BZ25-1-4/1井區(qū)的砂質(zhì)碎屑流沉積體呈弱振幅斷續(xù)(雜亂)反射(圖6)，均方根振幅屬性表現(xiàn)為相對低值(圖7a)，代表富砂響應(yīng)，而發(fā)育于BZ25-1-2/3井區(qū)的濁流沉積體振幅較強(qiáng)，連續(xù)性較好，均方根振幅屬性表現(xiàn)為相對高值(圖7a)，代表富泥響應(yīng)。此外，不同沉積相帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的變化決定了地震信號復(fù)雜程度的變化，衡量地震信號復(fù)雜程度的偽熵屬性隨之發(fā)生有規(guī)律的變化，隨著單層砂巖厚度變薄、泥巖發(fā)育程度增大，偽熵值增大[43]。研究區(qū)BZ25-1-4/1井區(qū)偽熵屬性值相對較低(圖7b)，砂巖發(fā)育程度較高，對應(yīng)砂質(zhì)碎屑流沉積區(qū)，而BZ25-1-2/3井區(qū)偽熵屬性值高值(圖7b)，表明砂巖發(fā)育程度較差，對應(yīng)濁流沉積。

圖4 渤中25-1油田沙三段重力流砂體橫向?qū)Ρ忍卣鱂ig.4 Lateral correlation of gravity flows sand bodies of the Third Member of Shahejie Formation in BZ25-1 oil field

表2 研究區(qū)沙三段不同深水沉積類型發(fā)育比例統(tǒng)計(jì)Table 2 Proportion statistics on different types of deep-water sediments of wells in study area

圖5 渤中25-1構(gòu)造沙三段重力流沉積過程Fig.5 Sedimentary processes of gravity flows of the Third Member of Shahejie Formation in BZ25-1 area

圖6 渤中25-1構(gòu)造沙三段重力流砂體地震響應(yīng)特征Fig.6 Seismic characteristics of gravity flows sand body of the Third Member of Shahejie Formation in BZ25-1 area

圖7 渤中25-1構(gòu)造沙三段地震屬性及砂體展布特征Fig.7 Seismic attribute and sedimentary characteristics of the Third Member of Shahejie Formation in BZ25-1 area

結(jié)合地震響應(yīng)特征與開發(fā)井資料，刻畫出了砂體分布范圍，其中砂質(zhì)碎屑流砂體呈舌狀體展布，濁流砂體則具有朵狀(席狀)體形態(tài)特征(圖7c)，這與流體的流態(tài)、沉積物的濃度、粒度有關(guān)。砂質(zhì)碎屑流是塑性流體，粗粒沉積物濃度較高，沉積物整體凍結(jié)易形成寬度大致不變的舌狀體，而泥質(zhì)濁流是紊流，從砂質(zhì)碎屑流表面脫離后易發(fā)生橫向擴(kuò)散，在舌狀體前端形成朵狀扇體。水槽模擬實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，濁流流體易擴(kuò)散形成扇型輪廓，碎屑流則往往形成不規(guī)則的鼻狀體[27，44]，而墨西哥灣現(xiàn)代斜坡、挪威Barents海陸緣以及大西洋內(nèi)的撒哈拉碎屑流沉積體，均被證實(shí)呈舌狀體展布[45-47]。

2.5 重力流沉積模式

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為重力流形成條件包括充足的沉積物供給、一定的地形坡度(3°～5°)、一定的觸發(fā)機(jī)制和深水環(huán)境。綜合分析表明，研究區(qū)沙三段重力流受物源、坡折、斷裂活動(dòng)以及流體性質(zhì)等因素控制，具有“源—坡—斷—流”的發(fā)育模式。

(1) 區(qū)域沉積特征研究表明，古近系早期，研究區(qū)東側(cè)的渤南低凸起周緣主要發(fā)育近源扇三角洲沉積，分布范圍較為局限，無法為研究區(qū)提供物源，而接受西側(cè)埕北低凸起供源的辮狀河三角洲沉積于沙南凹陷內(nèi)，亦無法越過隆起帶為研究區(qū)提供沉積物(圖8)。沙三段沉積時(shí)期，來自西南部長堤凸起的辮狀河三角洲可推進(jìn)至BZ25-1-5井區(qū)(圖8)，前積特征明顯(圖6)，為渤中25-1構(gòu)造重力流沉積的發(fā)育提供了充足的碎屑物質(zhì)。

圖8 渤中25-1構(gòu)造及圍區(qū)沙三段沉積相特征Fig.8 Sedimentary characteristics of the Third Member of Shahejie Formation in BZ25-1 and surrounding area

(2) 研究區(qū)沙三段末期經(jīng)歷構(gòu)造抬升，地層發(fā)生反轉(zhuǎn)并遭受剝蝕，導(dǎo)致現(xiàn)今地貌較高，綜合地震地層趨勢法與鉆井泥巖聲波時(shí)差法進(jìn)行了剝蝕厚度與古地貌恢復(fù)，結(jié)果表明，沙三段時(shí)期，研究區(qū)處于半深湖—深湖環(huán)境，并發(fā)育深水斜坡(圖9)，沉積坡折坡度可達(dá)12°，為重力流的形成提供了有利的地貌條件。

(3) 沙三段時(shí)期，渤中25-1構(gòu)造南部黃河口凹陷邊界斷層(F1)活動(dòng)性較強(qiáng)(圖9)，活動(dòng)速率為80～200 m/Ma，是沉積物垮塌的關(guān)鍵性觸發(fā)機(jī)制，此外，辮狀河三角洲前緣持續(xù)堆積而超過休止角自然垮塌可能也是重力流形成的因素之一。

圖9 渤中25-1構(gòu)造沙三段沉積區(qū)古地貌特征Fig.9 Paleotopography features of sedimentary provinces of BZ25-1 area in the Third Member of Shahejie Formation

(4) 研究區(qū)滑重力流沉積經(jīng)歷滑塌、砂質(zhì)碎屑流及濁流3個(gè)流體轉(zhuǎn)化過程與階段。辮狀河三角洲前緣沉積物在斷裂活動(dòng)等觸發(fā)機(jī)制下向下發(fā)生垮塌，在坡脊與斜坡部位發(fā)育滑塌重力流，黏性滑塌重力流以同生變形和剪切微斷層的發(fā)育為特征，分布范圍局限于深水前緣上斜坡，往往難以留存，并由于沉積物液化程度增高，向下轉(zhuǎn)化為塑性層流，即砂質(zhì)碎屑流，沉積于BZ25-1-4井區(qū)所處的下斜坡—坡腳部位并向盆地方向延伸，一般呈舌狀體形態(tài)，BZ25-1-1井區(qū)為砂質(zhì)碎屑流主體部位。隨著流體動(dòng)力減弱和湖水的稀釋作用，砂質(zhì)碎屑流頭部形成紊流團(tuán)(濁流)，懸浮搬運(yùn)細(xì)粒沉積物濁流逐漸與砂質(zhì)碎屑流分離，并向盆地平原部位的BZ25-1-2、BZ25-1-3井區(qū)擴(kuò)散，形成粒度較細(xì)、泥質(zhì)含量較高的席狀體(圖10)。

圖10 渤中25-1構(gòu)造沙三段重力流沉積模式Fig.10 Depositional models of gravity flows during the Third Member of Shahejie Formation in BZ25-1 area

3 油氣地質(zhì)意義

(1) 勘探實(shí)踐表明，渤中25-1油田沙三段儲層(油層)發(fā)育程度橫向變化較快，傳統(tǒng)的濁積扇模式難以合理地解釋上述差異性特征的成因。本次研究綜合國內(nèi)外對重力流沉積的最新認(rèn)識，對研究區(qū)湖相重力流成因類型與沉積模式進(jìn)行了精細(xì)分析，明確了不同類型重力流砂體的展布規(guī)律與富砂機(jī)制。砂質(zhì)碎屑流沉積體含砂率高，厚度大，呈舌狀體分布，濁流沉積體含砂率低，厚度較薄，呈朵狀體大范圍分布，這不僅解釋了研究區(qū)儲層差異性的成因，也對開發(fā)階段的井位部署具有直接的指示意義。

(2) 砂質(zhì)碎屑流為塑性流體，搬運(yùn)沉積物粒度較粗，以中—粗砂為主，泥質(zhì)含量可低至0.5%，沉積體寬厚比較小，表明其厚度相對較大，而處于紊態(tài)的濁流僅能搬運(yùn)粉細(xì)砂—泥等顆粒級別的沉積物，泥質(zhì)含量較高，平均介于13.5%～34.5%之間，同時(shí)，沉積體寬厚比較大，表明其沉積體雖然面積較大，但厚度相對較小(表3)。另外，對全球不同地區(qū)重力流儲層性質(zhì)的綜合分析表明，砂質(zhì)碎屑流儲層的孔隙度、滲透率整體上明顯高于濁流儲層，而且，在同一地區(qū)相同的沉積背景下，砂質(zhì)碎屑流儲層物性也同樣優(yōu)于濁流儲層(表3)。

對于渤中25-1油田而言，不同類型重力流砂體展布特征的研究可為開發(fā)井部署提供明確的指導(dǎo)作用。研究區(qū)砂質(zhì)碎屑流表現(xiàn)為南、北兩支舌狀體的復(fù)合沉積模式(圖7c)，濁流沉積以朵狀體形態(tài)沉積于碎屑流前端，已鉆井物性資料表明，碎屑流儲層物性明顯優(yōu)于濁流儲層(表3)。綜合沉積特征分析與儲層性質(zhì)評價(jià)，預(yù)測渤中25-1油田砂質(zhì)碎屑流南支舌狀體砂質(zhì)含量較高，儲層厚度較大，物性較好，由于開發(fā)程度較低，應(yīng)是后續(xù)開發(fā)階段提高產(chǎn)能與儲量控制程度的有利布井區(qū)，同時(shí)也要注意避開其前端范圍較廣的濁流沉積區(qū)。

表3 不同類型重力流儲層性質(zhì)綜合評價(jià)Table 3 Comprehensive evaluation of reservoir properties of different gravity flows

4 結(jié)論

(1) 渤中25-1構(gòu)造主要發(fā)育滑塌重力流、砂質(zhì)碎屑流、濁流3種重力流沉積類型，并構(gòu)成5種典型的巖相組合，包括湖相細(xì)粒沉積與滑塌重力流組合、砂質(zhì)碎屑流與滑塌重力流組合、砂質(zhì)碎屑流與濁流組合、濁流與砂質(zhì)碎屑流組合、湖相細(xì)粒沉積與濁流組合。

(2) 渤中25-1構(gòu)造發(fā)育“源—坡—斷—流”聯(lián)控的“滑塌—砂質(zhì)碎屑流—濁流”重力流沉積過程與沉積模式，其中砂質(zhì)碎屑流砂體發(fā)育于深水斜坡及向盆地延伸部位，呈舌狀體分布，濁流砂體則以朵狀體形態(tài)展布于盆地平原部位。

(3) 渤中25-1油田砂質(zhì)碎屑流砂體粒度粗，厚寬比大，泥質(zhì)含量低，物性好，是優(yōu)質(zhì)的重力流儲層類型，其中砂質(zhì)碎屑流南支砂體勘探開發(fā)程度較低，是開發(fā)階段提高產(chǎn)能與儲量控制程度的有利布井目標(biāo)。濁流砂體雖然沉積范圍較大，但沉積體厚度相對較薄，沉積物粒度較細(xì)，泥質(zhì)含量較高，物性較差。

(4) 與傳統(tǒng)的濁積扇模式有所不同，研究區(qū)重力流沉積過程與發(fā)育模式的精細(xì)研究表明，多期重力流事件可形成連續(xù)型的砂體儲層向盆地部位延伸，并呈舌狀體或舌狀復(fù)合體展布。因此，重力流的形成機(jī)制、沉積類型以及砂體展布特征研究對深水油氣儲層預(yù)測具有重要的指導(dǎo)意義。

5 討論

勘探程度的不斷加深為地質(zhì)研究提出了更精細(xì)的要求，對“鮑馬序列”的傳統(tǒng)解釋與“濁積扇”理論在指導(dǎo)深水油氣勘探時(shí)已不能發(fā)揮預(yù)期的作用，因此，建立重力流沉積過程并識別出不同類型與成因機(jī)制的重力流砂體，對油氣勘探與開發(fā)具有重要的意義。

(1) 傳統(tǒng)海底扇模式認(rèn)為，深水濁積砂巖主要發(fā)育于深水斜坡前端的盆地平原部位，而斜坡之上只發(fā)育供給水道，而且對于陸相盆地而言，湖盆中心只能發(fā)育較小規(guī)模的濁積體。重力流沉積過程的精細(xì)研究表明，由于滑動(dòng)—滑塌、砂質(zhì)碎屑流屬于塑性層狀流體，具有整體凝結(jié)的沉積特點(diǎn)，因此，深水斜坡部位也可以發(fā)育富砂沉積體，并且由于多期重力流事件的疊置發(fā)生，砂質(zhì)碎屑流可以形成連續(xù)型的砂體儲層，并向盆地平原部位推進(jìn)，這對拓展深水勘探領(lǐng)域具有重要的意義。

(2) 如果在勘探新區(qū)總是應(yīng)用濁積扇模式，就會在盆地內(nèi)預(yù)測出廣泛分布的濁流朵狀砂巖，但如果目標(biāo)區(qū)是碎屑流控制砂巖沉積，那么預(yù)測的朵狀砂巖就是錯(cuò)誤的，因?yàn)閷τ谒樾剂鞫裕绑w呈舌狀模式展布，屬于非扇體系。需要注意的是，碎屑流舌狀體是單一事件的產(chǎn)物，多期事件發(fā)生時(shí)，其幾何形態(tài)可能會比單一舌狀體復(fù)雜得多，并且舌狀體之間的泥巖區(qū)域具有較大的儲層風(fēng)險(xiǎn)。

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