高歡歡 邰春磊 劉會(huì)紡 劉長(zhǎng)城 王 靜 孫 鵬

（①中國(guó)石油大港油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院；②中國(guó)石油渤海鉆探第一鉆井分公司；③中國(guó)石油大港油田公司第三采油廠）

0 引言

我國(guó)陸相斷陷湖盆的研究主要針對(duì)盆地邊緣的沉積相類型，如三角洲、扇三角洲、近岸扇、濱岸沙壩和河流相等，對(duì)于這些類型沉積相及儲(chǔ)層的勘探開(kāi)發(fā)積累了豐富經(jīng)驗(yàn)[1-5]，但對(duì)于盆地中心重力流成因砂體類型的研究尚欠深入。重力流是沉積物和流體混合物在重力作用下整體順斜坡向下運(yùn)動(dòng)，并以懸移方式搬運(yùn)為主的高密度非牛頓流體，重力流沉積在斷陷盆地斜坡中低部位-湖盆中心廣泛發(fā)育，易形成地層-巖性油氣藏，近年來(lái)已成為油氣勘探開(kāi)發(fā)的前沿領(lǐng)域[6]。重力流沉積砂體包括湖底扇和海底扇，該類沉積砂體具有巖性油氣藏的隱蔽性強(qiáng)、勘探開(kāi)發(fā)難度大等特點(diǎn)，其早期研究以深水沉積模式為指導(dǎo)，未能充分厘清重力流砂體的空間分布規(guī)律。

歧口凹陷濱海地區(qū)沙一段廣泛發(fā)育遠(yuǎn)岸湖底扇砂體，其巖性組合“富泥又富砂”，泥巖與砂巖累積厚度都較大，表明半深湖-深湖區(qū)可形成規(guī)模較大的砂體，打破了以往在陸相斷陷湖盆中心不發(fā)育砂體的傳統(tǒng)觀念。近年來(lái)該類型砂體的油氣勘探取得了較大突破[7-9]，在湖盆中心鉆探出數(shù)口高產(chǎn)油氣井[6]。但是該類砂體具有分布不穩(wěn)定、隱蔽性強(qiáng)的特點(diǎn)，因此有必要開(kāi)展該類型砂體沉積特征及形成機(jī)制研究。

本文通過(guò)巖性組合、沉積構(gòu)造、粒度曲線、測(cè)井相等分析手段，對(duì)歧口凹陷濱海地區(qū)沙一段遠(yuǎn)岸湖底扇砂體的沉積微相類型、重力流類型、遠(yuǎn)岸湖底扇砂體的平面展布及物源進(jìn)行深入研究，并構(gòu)建了遠(yuǎn)岸湖底扇沉積模式。該研究對(duì)近一步明確歧口凹陷沙一段遠(yuǎn)岸湖底扇砂體有利儲(chǔ)層微相類型和有利儲(chǔ)層分布預(yù)測(cè)具有積極意義，為該區(qū)下一步的油氣勘探提供了沉積學(xué)支撐。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

歧口凹陷位于黃驊坳陷中區(qū)，屬中-新生代渤海灣斷陷盆地群的組成部分，凹陷周緣及內(nèi)部發(fā)育有北塘次凹、板橋次凹、歧北次凹、歧南凹陷、歧口凹陷5大負(fù)向構(gòu)造單元，以及埕北斷階帶、南大港潛山、北大港潛山、濱海Ⅰ號(hào)構(gòu)造帶、塘沽新港潛山、澗南潛山6 大正向構(gòu)造單元，總體呈東西分帶、南北分塊的構(gòu)造格局（圖1）。其中，歧口凹陷主要受東西向海河-新港構(gòu)造帶和埕北構(gòu)造帶控制，形成了雙斷地塹式凹陷；其他凹陷主要受北東-北北東向斷層控制，形成了北西斷-東南超的單斷式箕狀凹陷[10-11]。

圖1 歧口凹陷區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

受滄縣隆起、埕寧隆起、燕山造山帶和沙壘田凸起的物源供給控制，歧口凹陷古近紀(jì)沉積了巨厚的碎屑巖和少量碳酸鹽巖，其中沙一段沉積時(shí)期，歧口凹陷內(nèi)重力流沉積十分廣泛，尤其是歧口主凹大部分為該類沉積所覆蓋[12-16]。本文研究區(qū)域?yàn)I海地區(qū)位于歧口主凹的西部，是近年來(lái)油氣發(fā)現(xiàn)的主體區(qū)域，該區(qū)重力流沉積具有“遠(yuǎn)岸”特點(diǎn)，認(rèn)為是遠(yuǎn)岸湖底扇相沉積模式。

2 遠(yuǎn)岸湖底扇沉積特征

前人針對(duì)歧口凹陷重力流成因做了大量研究，并取得了豐碩成果。蒲秀剛等[6，12，14]在重力流沉積學(xué)標(biāo)志分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合巖心相、鉆井剖面相、測(cè)井相分析，將歧口凹陷重力流沉積體系劃分為近岸扇、遠(yuǎn)岸湖底扇、濁積扇3 種類型。通過(guò)巖性組合、沉積構(gòu)造、粒度曲線、測(cè)井相等分析認(rèn)為，歧口凹陷沙一段沉積時(shí)期，發(fā)育的重力流沉積類型主要為滑塌型遠(yuǎn)岸湖底扇沉積。

2.1 巖性特征

通過(guò)巖心沉積相分析表明，研究區(qū)滑塌型遠(yuǎn)岸湖底扇形成的砂層較厚，砂層主要由含褐紅-深灰色泥礫和少量深灰色泥巖碎塊的細(xì)砂巖組成，其中深灰色泥礫具磨圓、礫徑粗、常分布于正遞變序列的頂部，以及具水平、塊狀層理等特點(diǎn)，深灰色泥巖碎塊則棱角分明、呈撕裂狀。砂巖分選中等-較好、磨圓較好，具較好的結(jié)構(gòu)成熟度的特點(diǎn)，砂巖中含卷曲變形紋理（包卷層理）、液化構(gòu)造、砂巖墻構(gòu)造和火焰構(gòu)造等標(biāo)志（圖2），指示了扇三角洲前緣-灘壩砂體滑塌變形破碎成因，遠(yuǎn)岸湖底扇砂體主要分布在歧口主凹-歧北次凹。

圖2 GS 48井沙一上亞段巖心沉積相分析

2.2 砂巖粒度特征

粒度分析的主要目的是研究碎屑沉積物的結(jié)構(gòu)特征，包括粒度大小和各粒級(jí)分布狀況，為沉積環(huán)境分析提供依據(jù)。

從粒度分析來(lái)看，滑塌型遠(yuǎn)岸湖底扇粒度直方圖一般呈正偏態(tài)，累積頻率曲線呈近1段式、上拱2段式到混合度較小的兩段式或低幅上拱式。通過(guò)位于歧口主凹西部與歧北次凹連接部位的GS 47井的2個(gè)有效樣品分析表明，粒度直方圖均呈正偏態(tài)，百分位粒徑分布范圍1.2～4.0，峰值位于2.2，累積頻率曲線呈近1 段式或低幅上拱式，傾斜角度大（圖3），指示粒度分布較集中，與滑塌型重力流沉積的特點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。

圖3 GS 47井遠(yuǎn)岸湖底扇砂巖粒度分布

2.3 沉積亞相特征

結(jié)合供源特征和巖石結(jié)構(gòu)差異，將遠(yuǎn)岸湖底扇進(jìn)一步細(xì)分識(shí)別為內(nèi)扇、中扇和外扇3個(gè)亞相（圖4）。

圖4 遠(yuǎn)岸湖底扇測(cè)井相及組合樣式

2.3.1 內(nèi)扇

內(nèi)扇發(fā)育多期疊加的重力流水道沉積微相，構(gòu)成研究區(qū)最為有利的儲(chǔ)層砂體，沉積物以灰白色塊狀-遞變層理的細(xì)砂巖為主，在單個(gè)旋回頂部局部發(fā)育夾泥質(zhì)紋層，具波狀層理，局部具典型的鮑馬序列，指示了重力流水道沉積的多期疊置，其測(cè)井曲線以漏斗型-高幅箱型-鐘型為主。

2.3.2 中扇

中扇發(fā)育分離的重力流水道微相，其沉積物由灰白色塊狀細(xì)砂巖組成，含較多泥巖碎塊，略具正旋回，旋回頂部5～10 cm 常發(fā)育夾泥質(zhì)紋層，其測(cè)井曲線以中幅箱型-鐘型組合為主。

2.3.3 外扇

外扇發(fā)育席狀朵葉微相，由深灰色泥巖、粉砂巖和少量泥巖組成，波狀層理發(fā)育，常出現(xiàn)2～4 期反旋回，單個(gè)旋回頂部發(fā)育塊狀細(xì)砂巖，較致密，該部位巖心中會(huì)出現(xiàn)較多的層理構(gòu)造，具有典型的薄層塊狀砂體和鮑馬序列，其測(cè)井曲線以齒狀-指狀為主。

3 遠(yuǎn)岸湖底扇沉積相平面展布規(guī)律

基于巖性、巖石粒度、測(cè)井沉積亞相分析，研究區(qū)湖底扇廣泛發(fā)育，但不同地區(qū)湖底扇沉積特點(diǎn)存在差異，主要受古地貌、多級(jí)斷階、反向斷層影響，古地貌影響形成“供給水道+重力流”沉積體系，多級(jí)斷階導(dǎo)致湖底扇多級(jí)分布，反向斷層造成沉積物在板橋凹陷中心呈軸向輸送。

3.1 港西凸起帶供給水道遠(yuǎn)岸湖底扇

根據(jù)濱海地區(qū)沙一上亞段砂體分布特征及地震屬性研究發(fā)現(xiàn)，在港西凸起之上發(fā)育條帶狀的厚砂帶，其測(cè)井曲線上表現(xiàn)為高幅厚箱型，厚砂帶上下均為厚層泥巖，與湖底扇分支水道的相序或微相呈現(xiàn)的反-正旋回韻律不同；巖性為呈灰綠色、褐紅色的雜色色調(diào)巖屑礫巖和砂礫巖（圖5），指示了物源區(qū)直接供源形成以及研究區(qū)補(bǔ)給水道的存在，同時(shí)表明了輸送沉積物能夠越過(guò)板橋次凹進(jìn)入歧口主凹。

圖5 B 106×1井沙一段巖心

由圖5 可見(jiàn)：3 580.96 m，灰色砂礫巖，含較多泥礫和巖屑礫石，呈次圓狀，重力流水道底部滯留沉積微相；3 581.37 m，下部塊狀砂巖，上部灰色含較多灰-紫紅色泥巖碎塊和巖屑礫石的砂礫巖，總體構(gòu)成反遞變層理，遠(yuǎn)岸湖底扇內(nèi)扇主水道微相；3582.83 m，灰白色塊狀砂礫巖，含較多巖屑礫石，呈次圓狀，分選極差，上部含紫紅色泥礫，遠(yuǎn)岸湖底扇內(nèi)扇主水道微相；3584.47 m，下部波狀層理細(xì)砂巖夾泥巖紋層，上部灰色遞變層理砂礫巖-細(xì)砂巖、平行層理細(xì)砂巖構(gòu)造不完整鮑馬序列，且砂礫巖中含較多巖屑礫石，呈次圓狀，遠(yuǎn)岸湖底扇內(nèi)扇主水道微相。

3.2 多級(jí)發(fā)育的湖底扇

通過(guò)測(cè)井相分析表明，研究區(qū)湖底扇呈多級(jí)分布的特征，表現(xiàn)為多個(gè)完整或不完整的LF 1→LF 5 變化，在歧口凹陷內(nèi)部少量出現(xiàn)厚箱型測(cè)井相，也證實(shí)了在歧口凹陷內(nèi)部發(fā)育湖底扇。

湖底扇的多級(jí)發(fā)育一般存在多級(jí)斷坡-斷坪地貌和湖平面變化兩種機(jī)制，板橋次凹向東南緣逆勢(shì)增高的古地貌不具備多級(jí)順向斷階的條件，因此判斷湖底扇的多級(jí)發(fā)育系由湖平面變化所引起，也印證了港西凸起帶上在湖平面下降期形成補(bǔ)給水道的可能，并據(jù)此將北大港潛山東段砂體識(shí)別為灘壩沉積。歧口主凹的北緣發(fā)育一系列正斷層構(gòu)成的多級(jí)順向斷階，為多級(jí)斷坡-斷坪地貌背景，另外，同沉積斷裂活動(dòng)、地震、湖平面下降也是滑塌型重力流形成的原因，為湖底扇的多級(jí)發(fā)育提供了有利條件。

3.3 軸向延伸的湖底扇

在板橋次凹中心，湖底扇沿大張坨斷層形成斷裂溝槽延伸，沙一段時(shí)期地震屬性表明，板橋次凹東、西部砂體順斷層上盤輸送方向由順溝槽延伸偏轉(zhuǎn)為軸向輸送。此前認(rèn)為小站附近物源是歧口凹陷主物源，提供了大量沉積物并越過(guò)板橋次凹輸送至歧口凹陷，但地震屬性顯示小站物源相比葛沽物源和增福臺(tái)物源要小得多，而正對(duì)小站的湖盆中心砂體應(yīng)為增福臺(tái)物源、葛沽物源軸向輸送所致。

4 遠(yuǎn)岸湖底扇形成機(jī)制

研究表明，研究區(qū)滑塌型遠(yuǎn)岸湖底扇由三角洲前緣等碎屑沉積物順坡滑塌快速堆積形成。綜合斷裂發(fā)育特征、區(qū)域沉積古背景等研究分析認(rèn)為，研究區(qū)遠(yuǎn)岸湖底扇主要由近源扇三角洲砂體二次滑塌堆積而成，與盆地演化、古地貌、斷裂活動(dòng)存在密切聯(lián)系，并受構(gòu)造特征、物源供給、觸發(fā)機(jī)制等諸多因素綜合控制。

4.1 遠(yuǎn)岸湖底扇發(fā)育的主因

在背向正斷層作用下，港西凸起東段構(gòu)成了研究區(qū)盆地內(nèi)部古地貌高地，將板橋次凹與歧口主凹分隔開(kāi)來(lái)，造成湖盆水體一定程度上的分割；港西凸起也是一個(gè)水下古地貌高地，覆蓋水體淺，屬淺湖背景，以致濱淺湖灘壩砂體沿港西凸起帶發(fā)育。在板橋次凹東南緣分布順向斷階，主要活動(dòng)斷層有大張坨斷層和板南斷層，向北北西方向傾斜，局部由多條斷裂組成，總體延伸距離遠(yuǎn)，其同沉積活動(dòng)構(gòu)成順向斷階，形成了多級(jí)斷階發(fā)育的古沉積環(huán)境，碎屑沉積物在湖浪擾動(dòng)、地震等外界突發(fā)性因素觸發(fā)下，發(fā)生多期次滑塌，以致遠(yuǎn)岸湖底扇多級(jí)發(fā)育。因此，多條順向發(fā)育的斷裂是滑塌型遠(yuǎn)岸湖底扇發(fā)育的主因。

4.2 遠(yuǎn)岸湖底扇發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)

物源供給在一定程度上控制了遠(yuǎn)岸湖底扇的巖性、物性及發(fā)育規(guī)模。沙一段沉積時(shí)期，來(lái)自西部滄縣隆起的物源在板橋次凹形成扇三角洲沉積，這些大型的扇三角洲沉積砂體在外界觸發(fā)機(jī)制下，容易發(fā)生滑塌，從而為遠(yuǎn)岸湖底扇的形成奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

5 遠(yuǎn)岸湖底扇沉積模式及砂體展布規(guī)律

5.1 遠(yuǎn)岸湖底扇沉積模式

湖平面變化會(huì)引起湖岸線遷移和物源區(qū)范圍的擴(kuò)張或萎縮，港西凸起在低水位時(shí)期暴露，可以作為物源的輸出。通過(guò)巖心觀察發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)域西北緣滄縣隆起物源區(qū)粗碎屑可直接到達(dá)濱海地區(qū)，認(rèn)為系低水位時(shí)期板橋次凹處于過(guò)飽和充填狀態(tài)，使得物源得以跨過(guò)板橋次凹和港西凸起東段進(jìn)入濱海地區(qū)。另外，港西凸起東段之上發(fā)育厚層的灰綠色泥巖和少量紫紅色泥巖，也指示了同沉積期處于濱湖環(huán)境。結(jié)合濱海地區(qū)普遍發(fā)育滑塌型重力流，對(duì)沉積相進(jìn)行梳理，認(rèn)為沉積物在港西凸起向東傾沒(méi)段發(fā)育灘壩沉積，然后進(jìn)一步向?yàn)I海地區(qū)滑塌，形成新的重力流沉積扇體。

基于研究區(qū)構(gòu)造演化特征分析認(rèn)為，板橋次凹沙三段時(shí)期研究區(qū)歷經(jīng)了強(qiáng)烈斷陷作用，至沙二段時(shí)期斷陷作用停滯，沙一段時(shí)期基底沉降并不強(qiáng)烈。沙一段時(shí)期，歧口凹陷中區(qū)進(jìn)入斷-拗轉(zhuǎn)化階段，盆地范圍大幅度擴(kuò)張，基底沉降的整體性增強(qiáng)，差異沉降及總沉降量減弱，沉降中心總體向歧口主凹遷移，表現(xiàn)為包括四周的潛山在湖平面上升期均被湖水覆蓋，以致碳酸鹽灘壩廣泛發(fā)育。因此，沙一段時(shí)期，研究區(qū)受斷裂作用減弱和凹陷活動(dòng)增強(qiáng)影響，盆地形態(tài)較為寬緩，使得板橋次凹基底沉降較弱，形成的地層較薄，且地層最厚處并不緊鄰北緣控凹邊界斷層。在此前提下，沉積體向南延伸距離遠(yuǎn)，在湖平面較低時(shí)期沉積物直接輸送至歧口主凹。

基于以上分析認(rèn)為，歧口凹陷濱海地區(qū)沙一段沉積模式總體分為高水位和低水位2 個(gè)充填沉積階段。高水位期，以板橋次凹充填堆積為主，發(fā)育扇三角洲-湖底扇-灘壩沉積體系；低水位期，沉積物大量輸送至濱海地區(qū)，發(fā)育補(bǔ)給水道-湖底扇沉積體系（圖6）。

圖6 歧口凹陷濱海地區(qū)沙一上亞段滑塌型遠(yuǎn)岸湖底扇沉積模式

5.2 遠(yuǎn)岸湖底扇砂體展布規(guī)律

在沉積學(xué)及沉積模式指導(dǎo)下，利用高分辨率三維地震資料提供的地層切片及屬性，進(jìn)一步確定遠(yuǎn)岸湖底扇砂體展布形態(tài)及其內(nèi)部構(gòu)造，并對(duì)古沉積體系進(jìn)行精細(xì)刻畫(huà)。通過(guò)高分辨率三維地震資料得到的沙一下亞段濱Ⅰ上油組地震屬性可以看出（圖7），沙一下亞段濱Ⅰ上油組砂體分布較廣且分布范圍和邊界十分清晰，均方根振幅高值區(qū)對(duì)應(yīng)于較厚的砂體展布。通過(guò)沉積相、斷裂構(gòu)造和物源系統(tǒng)的研究表明：

圖7 沙一下亞段濱I上油組地震屬性

（1）板橋次凹西北緣發(fā)育10 個(gè)扇三角洲，由增福臺(tái)物源形成的扇三角洲規(guī)模較大，并向盆內(nèi)延伸較遠(yuǎn)，凹陷中心發(fā)育3個(gè)湖底扇朵體，其分布受大張坨反向斷層的制約；（2）北大港潛山凸起東段發(fā)育孤立的、順凸起延伸的條帶狀砂體，厘定為灘壩砂沉積；（3）歧北次凹受北大港潛山和南大港潛山物源供給，分別發(fā)育2 個(gè)和1 個(gè)扇三角洲，尤其以東側(cè)扇三角洲朵體規(guī)模大、形態(tài)清晰；（4）歧口凹陷發(fā)育2 個(gè)大型的湖底扇朵體，向南和南東向延伸。

這些扇體指示了有利砂體的空間展布規(guī)律，為該區(qū)域下一步勘探開(kāi)發(fā)指明了方向。

6 結(jié)論

（1）歧口凹陷濱海地區(qū)沙一段沉積時(shí)期，主要發(fā)育滑塌型遠(yuǎn)岸湖底扇沉積，其巖性主要由含褐紅-深灰色泥礫和少量深灰色泥巖碎塊的細(xì)砂巖組成，結(jié)合供源特征和巖石結(jié)構(gòu)的差異，進(jìn)一步將遠(yuǎn)岸湖底扇細(xì)分識(shí)別為內(nèi)扇、中扇和外扇3個(gè)亞相。

（2）根據(jù)巖相、測(cè)井相及地震屬性分析認(rèn)為，歧口凹陷濱海地區(qū)沙一段遠(yuǎn)岸湖底扇形成機(jī)制包括古地貌、反向斷層和多級(jí)斷階，港西凸起帶上礫巖或砂礫巖指示了補(bǔ)給水道的存在，形成“補(bǔ)給水道+重力流”沉積體系，反向斷層造成沉積物在板橋凹陷中心呈軸向輸送，多級(jí)斷階是濱海地區(qū)湖底扇多級(jí)分布的原因。

（3）歧口凹陷濱海地區(qū)沙一段沉積模式總體分為高水位和低水位2 個(gè)充填沉積階段。高水位期，以板橋次凹充填堆積為主，發(fā)育扇三角洲-湖底扇-灘壩沉積體系；低水位期，沉積物大量輸送至濱海地區(qū)，發(fā)育補(bǔ)給水道-湖底扇沉積體系。通過(guò)地震屬性也進(jìn)一步明確了砂體的展布規(guī)律，可為尋找有利儲(chǔ)層提供依據(jù)。