羅泉源，焦祥燕，劉昆，李安琪，宋鵬

中海石油（中國）有限公司湛江分公司，湛江 524057

隨著石油勘探和鉆井技術的發(fā)展，目前海底扇已成為世界各地油氣田重要的產(chǎn)油氣儲層，同時也是未來的勘探重點。關于海底扇成因研究，早在1885 年Forel 就提出了深水濁流的概念[1]。1962 年，Bouma 總結(jié)出了濁流的層序特征（即著名的“鮑馬序列”）[2]。20 世紀70 年代，Vail 等發(fā)現(xiàn)了全球海平面周期性變化的規(guī)律性，指出海底扇沉積體系與相對低海平面相關，重力流沉積主要發(fā)育在相對海平面下降期間，并建立了海底扇疊加模式[3]。Bouma提出相對海平面下降在沉積物搬運到陸架邊緣的過程中具有特別重要的作用[4]。Muntingh 等認為高位沉積物的粒度和分布對海底扇沉積是富砂或富泥具有直接影響，古地理重建需要考慮前期高位體系域[5]。

近年來，樂東-陵水凹陷新近系巖性圈閉成為南海海域勘探的熱點，發(fā)現(xiàn)了多個大氣田。陵水17、陵水25 區(qū)相繼鉆探成功，在中央坳陷帶中央峽谷水道砂內(nèi)獲得千億方大氣田，證實了樂東-陵水凹陷是富生烴凹陷，并發(fā)育大量有利儲集體。目前樂東-陵水凹陷的油氣發(fā)現(xiàn)與濁積水道、海底扇密切相關，且剩余海底扇儲集體成群、成帶分布，顯示了千億方天然氣勘探潛力，是瓊東南盆地增儲上產(chǎn)的重要勘探領域[6-9]。為了獲得更多天然氣發(fā)現(xiàn)，提高巖性圈閉的勘探成功率，應加強海底扇識別及沉積模式研究。

鉆探揭示梅山組海底扇為多物源供應，其類型及沉積樣式多變，儲集體成因機制、沉積規(guī)律及內(nèi)部有利單元不同，儲層非均質(zhì)性強。前人在海底扇的沉積控制因素、控制海底扇發(fā)育的坡折帶特征及資源潛力方面取得一定認識，如左倩媚等認為瓊東南盆地深水區(qū)海底扇的形成受古地貌、物源、海平面升降以及構(gòu)造運動等綜合因素控制，新近系海底扇成藏條件優(yōu)越，是深水區(qū)下步勘探的有利領域[10]；田珊珊等認為研究區(qū)主要發(fā)育斷裂坡折帶、撓曲坡折帶和沉積坡折帶，它們控制了儲層的沉積，是極其重要的油氣圈閉形成的有利部位[11]；但對于不同類型的海底扇沉積特征、沉積模式與有利沉積單元的分布問題認識不清。因此，本文從鉆井取心入手，綜合運用測井、FMI 成像測井及分析化驗等資料，總結(jié)出梅山組海底扇的相標志、沉積特征及沉積模式等，建立了研究區(qū)海底扇沉積微相識別圖版，明確了有利沉積單元的時空分布規(guī)律，促進了對研究區(qū)海底扇的深入認識，以期對該區(qū)的油氣勘探與開發(fā)具有積極的指導作用。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

瓊東南盆地位于中國南海北部大陸邊緣（圖1），西邊以1 號斷層為界與鶯歌海盆地相接，東北為神孤隆起，北鄰海南隆起，南靠永樂隆起，為一新生代大陸邊緣斷坳盆地。盆地總體呈北東向延伸，平面上分為北部坳陷帶、中部隆起、中央坳陷帶、南部隆起和南部坳陷帶，呈“三坳兩隆”的構(gòu)造格局，樂東-陵水凹陷位于中央坳陷帶西區(qū)。其構(gòu)造演化經(jīng)歷了古近紀斷陷階段和新近紀—第四紀裂后拗陷階段，從已鉆井發(fā)現(xiàn)地層，依次沉積了漸新統(tǒng)崖城組、陵水組、中新統(tǒng)三亞組、梅山組、黃流組、上新統(tǒng)鶯歌海組及第四系樂東組[12-14]。

圖1 瓊東南盆地構(gòu)造分區(qū)圖Fig.1 Tectonic map of the Qiongdongnan Basin

樂東-陵水凹陷位于中央坳陷帶西部，西邊以1 號斷層為界與鶯歌海盆地相接，東北為松南低凸起、北礁凹陷，北鄰陵水低凸起，南靠陵南低凸起。樂東-陵水凹陷構(gòu)造演化經(jīng)歷古近紀裂陷期和新近紀—第四紀裂后期。其中，中新世以來的裂后拗陷期可細分為早中新世—中中新世以來的裂后緩慢熱沉降和晚中新世—第四紀的裂后加速沉降。

漸新世末期，受區(qū)域構(gòu)造抬升影響，形成S60 裂后不整合面，瓊東南盆地各凹陷總體上被填平補齊[15-16]。梅山組沉積時期，瓊東南盆地發(fā)生兩次大規(guī)模海退，在此背景下，重力流廣泛發(fā)育，北部陸坡發(fā)育多條侵蝕峽谷，陸架高位域三角洲富砂沉積物通過侵蝕峽谷越過沉積坡折帶在限制性的低洼區(qū)沉積低位域海底扇。梅山組沉積早期，沉降中心在陵水凹陷；梅山組沉積晚期，沉降中心逐漸向樂東凹陷遷移[17-18]。

梅山組時期，樂東-陵水凹陷總體上為半深?！詈３练e體系。巖性為淺灰—灰色砂巖、淺灰色泥巖，夾薄層粉砂巖、細砂巖[19]。

2 梅山組海底扇相標志分析

2.1 海底扇巖相特征

2.1.1 巖性和粒度

已鉆井揭示，梅山組海底扇主要為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖。砂巖以淺灰色為主，泥巖以灰色和深灰色為主，表明碎屑物沉積時位于水下還原環(huán)境（圖2）。砂巖質(zhì)純，說明經(jīng)過遠距離搬運。

取心段砂巖巖石類型主要為巖屑石英砂巖，其次為石英砂巖，以粉細粒為主，次為粉粒，砂巖成熟度較高，說明沉積時遠離物源（圖3）。

分析已鉆井的泥巖巖心和錄井資料發(fā)現(xiàn)，梅山組泥巖較軟—中硬，質(zhì)較純，部分含灰質(zhì)，弱—中等，可塑。圖2c 泥巖中可見大量蟲孔及生物擾動現(xiàn)象，局部生物擾動強烈，導致層理完全破壞。綜合以上巖性特征認為研究區(qū)梅山組為陸坡—深海沉積環(huán)境。

分析研究區(qū)梅山組已鉆井的粒度概率累積曲線發(fā)現(xiàn)，都以跳躍組分與懸浮組分的兩段式組合為主，懸浮總體與跳躍總體交截點在3～5Φ，斜率高，分選好，進一步表明沉積時為遠源沉積（圖4）。

圖2 A 井巖心沉積構(gòu)造特征圖Fig.2 Sedimentary structures of the core from Well A

圖3 樂東-陵水凹陷梅山組砂巖成分三角圖Fig.3 Classification of Meishan Formation sandstone of the Ledong-Lingshui Sag

在研究區(qū)梅山組鉆井C-M 圖上可以看到，各點的連線總體上表現(xiàn)為與C=M 基線平行的特征，表明為濁流沉積（圖5）。另外，A 井有少量點落在牽引流區(qū)域內(nèi)，說明后期還受到牽引流改造。

2.1.2 沉積構(gòu)造

圖4 梅山組海底扇粒度特征Fig.4 Grain size distribution pattern of the submarine fan of Meishan Formation in Ledong-Lingshui Sag

圖5 梅山組海底扇鉆井C-M 圖Fig.5 C-M diagram of the submarine fan of Meishan Formation in Ledong-Lingshui Sag

研究區(qū)目的層段取到代表性巖心和壁心（圖2），巖心觀察表明，儲層段主要以粉砂巖為主，發(fā)育塊狀構(gòu)造、小型交錯層理和沖刷面。泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖中發(fā)育波狀層理、脈狀層理，生物擾動較強，蟲孔以傾斜和水平為主，反映了半深海—深海沉積環(huán)境。

2.2 海底扇測井相特征

2.2.1 測井曲線幅度、形態(tài)

在巖相特征識別的基礎上，綜合測井曲線幅度與形態(tài)和校正后的錄井巖性組合特征進行分析，劃分測井相，總結(jié)出研究區(qū)的典型沉積微相識別圖版（圖6）。

2.2.2 電成像

電成像測井可用于巖性和沉積構(gòu)造識別。巖性由細變粗則靜態(tài)圖像由亮變暗，動態(tài)圖像可顯示一些典型的沉積構(gòu)造現(xiàn)象。觀察A 井梅山組的FMI成像測井解釋圖（圖6），可見鮑馬序列中的塊狀構(gòu)造和波狀層理，說明有濁流沉積；還可見到滑塌，進一步指示重力流沉積；在泥巖中見層狀構(gòu)造和塊狀構(gòu)造發(fā)育，指示半深?！詈ｊ懫履喑练e。

綜合分析認為梅山組為海底扇沉積，在研究區(qū)識別出以下5 種主要的沉積微相，各沉積微相的相標志特征如下所述：

（1）水道微相

水道微相在研究區(qū)各氣組均有發(fā)育，巖性主要為淺灰色粉砂巖。巖石類型以巖屑石英砂巖為主，少量石英砂巖；碎屑成分以石英為主，次為巖屑，長石含量最少，為中—高成分成熟度。FMI 動態(tài)圖像顯示發(fā)育的沉積構(gòu)造主要有波狀層理、交錯層理和塊狀層理，壁心觀察可見交錯層理；在自然伽馬曲線上表現(xiàn)為高幅齒化箱形和鐘形，在地震剖面上表現(xiàn)為中低頻連續(xù)強振幅，具下切特征，是研究區(qū)最有利的儲集相帶。

（2）水下天然堤微相

水下天然堤主要發(fā)育在水道的側(cè)緣，由于海底扇沉積砂體快速堆積，水道擺動頻繁，從水道邊部漫溢沉積形成的，儲層物性比水道差。巖性主要為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。巖石類型以巖屑石英砂巖為主，少量石英砂巖；碎屑成分以石英為主，次為巖屑，長石含量最少，為中—高成分成熟度。FMI 成像測井發(fā)育的沉積構(gòu)造主要有脈狀層理、水平層理，并見雙向泥巖條紋、爬升波紋層理；在自然伽馬曲線上表現(xiàn)為中幅微鋸齒化漏斗形，整體呈現(xiàn)反韻律特征。地震剖面上表現(xiàn)為低頻強振幅，分布在下切水道的邊部，反映雙向水動力改造的能量較弱的沉積環(huán)境。

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圖6 樂東-陵水凹陷梅山組海底扇典型沉積微相識別圖版Fig.6 Typical sedimentary microfacies identification plate for the submarine fan of Meishan Formation in Ledong-Lingshui Sag

（3）砂質(zhì)碎屑流微相

砂質(zhì)碎屑流微相在研究區(qū)間或出現(xiàn)，巖性以厚層泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖為主。電成像測井指示的沉積構(gòu)造主要以塊狀構(gòu)造為主，并見變形構(gòu)造，局部含鈣質(zhì)團塊或結(jié)核；自然伽馬曲線為高幅微齒化箱形。地震剖面上表現(xiàn)為中低頻、振幅變化快、強弱相間不連續(xù)的特征，反映水動力較強的快速沉積環(huán)境。

（4）滑塌微相

滑塌微相主要發(fā)育在梅山組的高位體系域，巖性以灰色泥質(zhì)粉砂巖為主。電成像測井指示的沉積構(gòu)造主要有變形層理、塊狀構(gòu)造；自然伽馬曲線為中幅齒化線形。地震剖面上表現(xiàn)為雜亂反射特征，指示快速堆積的沉積環(huán)境。

（5）水道間微相

水道間微相通常發(fā)育于水道之間的位置，巖性主要為灰色、深灰色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖。沉積構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造、水平層理，局部生物擾動較強。自然伽馬曲線主要以低幅齒化線形或漏斗形為特征。地震剖面上為弱振幅、不連續(xù)反射特征。

2.3 海底扇地震相特征

地震相是由特定的地震反射參數(shù)（振幅、頻率、連續(xù)性、外部幾何形態(tài)、內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)、波形及層速度等）所限定的三維空間的地震反射單元，是特征沉積體在地震反射剖面上的綜合反映[20-23]。

水道微相在地震剖面上表現(xiàn)為中低頻連續(xù)強振幅，下切特征明顯，與圍巖間存在“U”型或“V”型下切侵蝕面，內(nèi)部間或可見前積反射。水下天然堤為低頻中—強振幅反射，連續(xù)性較差，分布在下切水道的邊部；砂質(zhì)碎屑流在地震上表現(xiàn)為強弱振幅相間、不連續(xù)反射；滑塌表現(xiàn)為弱振幅反射；水道間在地震剖面上表現(xiàn)為弱振幅、不連續(xù)反射特征，位于相鄰主水道之間的位置（圖6、7）。

3 梅山組沉積相分析

3.1 單井相及平面相

3.1.1 單井相

梅山組海底扇沉積類型包括盆底扇型、底流改造型和斜坡水道化型海底扇。由于海上鉆井不多，故單井沉積相分析對本區(qū)的沉積體系研究相對重要，在這里主要挑選了3 口具有代表性的鉆井進行單井沉積相分析，它們代表了不同的海底扇類型。

圖7 過梅山組海底扇典型地震剖面Fig.7 A typical seismic profile of the submarine fan of Meishan Formation

A 井是斜坡水道化海底扇的代表井，該井梅一段缺失，梅二段為一個完整的三級層序，低位、海侵、高位三個體系域發(fā)育完全。A 井低位體系域為海底扇沉積，鉆遇水道微相主體部位，砂體較厚，水道之間發(fā)育以泥質(zhì)為主的水道間沉積；下部GR 曲線為高幅微鋸齒化箱形，上部GR 曲線為中—低幅齒化鐘形。海侵體系域時期，海平面上升，陸源碎屑供應不足，主要發(fā)育大套的陸坡泥沉積，GR 曲線為低幅齒化鐘形，其中一較大的鐘形代表濁積砂微相，另外還可見碎屑流沉積。高位體系域時，海平面再次下降，又有少量碎屑推進到陸坡處，大套陸坡泥巖中間夾泥質(zhì)粉砂巖。該井水道微相巖性以粉砂砂巖為主，泥質(zhì)含量較少，GR 曲線為高幅箱形，塊狀砂巖頂部夾有1～2 cm 砂巖紋層和小型交錯層理，沉積期受牽引流改造，使其分選性好（圖8）。

D 井為盆底扇型海底扇的代表井，該井梅一段為一個完整的三級層序，梅二段只鉆遇高位域頂部。梅一段低位域為海底扇水道微相，砂體厚度大，粒度粗，GR 曲線為大套高幅微鋸齒化箱形；海侵域時期為陸坡泥沉積，間夾滑塌砂沉積，GR 曲線為中幅齒化線形；到高位域時，砂質(zhì)增多，以砂泥互層為主，GR 曲線主要表現(xiàn)為齒狀。D 井水道微相壁心粒度粗，發(fā)育塊狀層理，粒度概率曲線、C-M 圖均表現(xiàn)為典型的重力流沉積（圖4、5）。

G 井為底流改造型海底扇的代表井，該井只鉆遇梅一段的高位域，未鉆穿。G 井鉆遇水道微相主體部位，砂體較厚，水道之間發(fā)育砂泥互層的水道間沉積；水道之上還見滑塌砂沉積。水道微相的GR 曲線表現(xiàn)為厚層高幅箱形，水道間表現(xiàn)為指狀，滑塌砂以中幅齒化線形為主（圖8）。

3.1.2 平面沉積相

根據(jù)單井沉積相分析及地震反射特征追蹤，總結(jié)出梅山組二段低位、一段低位及一段高位平面沉積相特征。梅山組二段沉積時期隨著陸架-陸坡體系形成和盆地熱沉降幅度增加，凹陷內(nèi)部半深海相范圍有所擴大，并形成西部樂東-陵水凹陷的沉積坡折帶，成為半深海相與淺海相邊界；陸源碎屑供應較三亞組一段時期亦有所增加，松濤凸起之上發(fā)育NE-SW 走向大型三角洲沉積，低部位存在明顯切谷，并在坡折帶及其下部形成多個重力流海底扇沉積體，且扇體分布范圍較廣，水道切割和疊置現(xiàn)象常見。陵水13 是低位早期沉積的盆底扇，陵水13N 是低位晚期海退背景下發(fā)育的斜坡扇。與陵水13N 同在坡腳線之上的陵水13E 也為斜坡扇，坡折帶之下的陵水15 等都為海底扇，其中陵水13 受海流改造，在平面上表現(xiàn)為水道形態(tài)。到梅山組一段低位域時期，陸源碎屑供應有所減少，沉降中心逐漸向樂東凹陷遷移，東部海底扇不再發(fā)育，只在西部靠近樂東凹陷處發(fā)育崖城24 和陵水25S 兩個海底扇；梅山組一段高位域時期，主要發(fā)育崖城35 和陵水25 海底扇（圖9）。

圖8 樂東-陵水凹陷梅山組連井相對比圖Fig.8 Well based correlation of sedimentation facies of Meishan Formation in Ledong-Lingshui Sag

3.2 樂東-陵水凹陷海底扇沉積模式

梅山組時期，在區(qū)域大海退條件下，坡折帶之上的陸架區(qū)物源十分充足，瓊東南盆地西區(qū)樂東—陵水凹陷陸架上部碎屑物質(zhì)不斷向盆地推進，陸架地區(qū)發(fā)育大型高位三角洲沉積，高位三角洲砂巖在重力流作用下在坡折附近堆積形成斜坡扇，越過坡折帶在盆地形成低位重力流盆底扇，形成了“源-溝-坡-扇”的沉積模式。

樂東—陵水凹陷梅山組海底扇沉積復合體樣式較多、平面形態(tài)多樣，主要受注入沉積物的砂泥比、海底古地貌、邊緣三角洲持續(xù)時間（海平面下降）的影響。這些因素往往是綜合影響的，但毫無疑問，古地貌對于任何一次沉積都起決定作用。按照樂東-陵水凹陷海底扇發(fā)育的位置、沉積體形態(tài)，可將其分為三種海底扇類型。

在斜坡較陡區(qū)域發(fā)育水道化型海底扇，以陵水13 為代表，水道化特征明顯，平面上以多期主水道發(fā)育為特征，橫向變遷快，砂體規(guī)模較小，呈長條形分布，分支水道不發(fā)育，優(yōu)質(zhì)砂體集中于主水道，位于坡折帶之下，主要發(fā)育在低位域早期。在坡腳和凹陷沉降中心發(fā)育盆底扇型海底扇，發(fā)育主水道下切、朵葉體雙向下超的復合形態(tài)典型特征，以陵水15、崖城24 為代表，呈舌狀體多期疊置、平面扇形特征，橫切面雙向下超特征明顯，也主要是低位域的沉積產(chǎn)物，內(nèi)扇主水道V 型下切，砂體呈明顯的低頻強振幅特征；中扇雙向下超特征清楚，顯示水動力較強，物源供給充足，水道-天然堤復合體的高密度濁流砂體與圍巖強振幅亮點特征明顯，上覆低密度濁流振幅減弱；外扇舌狀體發(fā)育，高密度濁流砂體呈明顯的低頻強振幅特征。在凹陷中央位置發(fā)育底流改造型海扇，以陵水25S 為代表，與上述盆底扇型呈連續(xù)接觸關系，平面上沿著盆地長軸方向長條形分布，橫截扇體剖面砂體底界面可見低幅下切特征，為高位體系域的產(chǎn)物（圖10）。

4 結(jié)論

（1）瓊東南盆地樂東-陵水凹陷梅山組時期發(fā)育大量海底扇沉積，濁流成因，后期受牽引流改造，巖性以粉砂巖為主，成熟度高，發(fā)育塊狀構(gòu)造、小型交錯層理和沖刷面。泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖中發(fā)育波狀層理、脈狀層理，生物擾動較強。

圖9 瓊東南盆地西區(qū)海底扇最小振幅屬性與T40 深度構(gòu)造疊合及梅山組各時期沉積相平面圖Fig.9 The minimum amplitude of the submarine fan and T40 depth structure and the sedimentary facies of Meishan Formation in western Qiongdongnan Basin

圖10 樂東-陵水凹陷梅山組海底扇沉積模式剖面圖Fig.10 Depositional model for the submarine fan of Meishan Formation in Ledong-Lingshui Sag

（2）按照樂東-陵水凹陷海底扇發(fā)育的位置、沉積體形態(tài)，在梅山組地層內(nèi)可劃分出三種類型海底扇：水道化型、盆底扇型、底流改造型海底扇。水道化型海底扇主要發(fā)育在低位體系域早期，位于斜坡較陡區(qū)域；盆底扇型海底扇是低位域晚期的沉積產(chǎn)物，發(fā)育于坡腳和凹陷沉降中心；而底流改造型海底扇為高位體系域的產(chǎn)物，發(fā)育于凹陷中央位置。

（3）綜合考慮坡折帶、相對海平面變化、三角洲物源供給對沉積的控制，建立了樂東-陵水凹陷梅山組“源-溝-坡-扇”的海底扇沉積模式。