APP下载

渤中25-1油田沙三段重力流沉积模式及油气地质意义

2018-06-06徐伟李正宇刘艺萌刘军钊王启明

沉积学报 2018年3期
关键词:浊流渤中砂质

徐伟,李正宇,刘艺萌,刘军钊,王启明

中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津 300459

0 引言

经典的浊流理论与海底扇(浊积扇)模式长期影响着沉积学家对沉积物重力流(以下简称重力流)的认识,深水砂岩通常被解释为浊积岩[1-8]。基于模拟实验、剖面的详细描述和对沉积作用过程的精细研究,众多沉积学家开始质疑对“鲍马序列”的传统解释,并相继提出了复杂的深水沉积过程与砂质碎屑流的概念[9-10],代表了目前深水沉积研究的最新进展。国内石油勘探部门将上述理论认识广泛运用于鄂尔多斯盆地[11-12]、渤海湾盆地[13-14]、松辽盆地[15-16]等重力流沉积模式的研究中,在深水区含油砂体的分布预测中发挥了重要作用,为油气勘探部署提供了科学依据。

渤中25-1油田位于渤海海域南部,古近系沙三段为主力油层段之一,前人研究认为沙三段时期研究区整体发育浊积扇沉积。但勘探结果表明,沙三段砂体发育程度、储层物性差异较大,开发过程中也存在储量控制程度低、不同井区产能差异大的问题,传统上较为简单的湖底扇模式已难以解释上述差异性特征的成因,需进一步对重力流成因类型进行识别划分,对其富砂机制进行精细的分析。本次研究综合重力流沉积理论最新进展,系统研究了渤中25-1油田沙三段重力流类型、沉积特征、岩相组合以及砂体空间展布特征,建立了重力流沉积过程与发育模式,明确了优质重力流储层类型,以期深化、完善该区重力流认识,并为渤海海域深水砂岩储层勘探与开发提供参考与借鉴。

1 深水重力流沉积理论发展概况

与三角洲、河流沉积相研究相比,深水重力流研究起步较晚。Johnson[17]首次提出了“浊流”(Turbidity current)的概念,认为其是一种富含悬浮固体颗粒高密度水流,其密度大于周围海水,在重力驱动下顺坡向下流动。Kuenen提出海底峡谷可能由高密度流侵蚀形成,并发表“浊流形成粒序层理”一文,代表了重力流理论研究的开端[1]。20世纪50到70年代,不断有学者提出深水沉积模式,鲍马序列(Bouma,1962)被认为是浊流乃至所有重力流的产物[18],Walker[19]将Normark的现代扇模式[20]和Mutti的古代海底扇概念[21]结合起来,提出的海底扇(浊积扇)模式具备一定的预测能力,一度在油气勘探中受到重视。由于过分强调浊流及其沉积物,缺乏对水动力机理的考虑,众多学者认为浊流可涵盖所有重力流类型[1-8]。

随着对深水沉积认识的深入,逐渐有学者开始质疑传统的“鲍马序列”解释和海底扇模式,并指出重力流沉积是极其复杂的过程。源于Bagnold的密度分层流实验,Sanders[22]首次明确地区分了层态碎屑流和紊态浊流,并强调“浊积岩”应该严格定义为由浊流的紊态悬浮作用形成,而沉积物重力流应包括颗粒流、碎屑流、液化流、浊流等多种类型[9]。基于早期被认为是浊流沉积的沃希托山多个深水沉积露头的详细考察,Shanmugam[23]建立了具有深远意义的深水沉积过程并完善了砂质碎屑流(Sandy debris flows)的概念。随后,Shanmugam[24-25]在对鲍马序列的标准剖面—法国阿尔卑斯山脉的Annot砂岩剖面进行重新详查后发现,经典的鲍马序列中发育反递变、泥砾、砾石囊、透镜状砂岩以及波状层理等,这实质上是砂质碎屑流与底流改造而成的产物,而非浊流。大量的模拟实验也证实了砂质碎屑流与浊流在流态以及沉积特征上的明显区别,砂质碎屑流是层流,而浊流是紊流,只有正粒序层理才是鉴别浊流的标志[23-27]。对于建立在浊积岩相组合基础上的海底扇模式,Shanmugametal.通过对密西西比扇[28]和Jackfork群[23]多个露头的重新解释,认为其均为砂质碎屑流沉积,由此对以往所识别的大量浊积扇提出了质疑,而海底扇模式也由于其局限性而逐渐被研究人员、甚至提出者Walker本人所弃用[29]。

尽管以Shanmugam为代表的沉积学家提出的沉积物重力流新认识不可避免的存在着争议与缺陷[12,30],但已代表了现阶段对深水重力流沉积现象较为科学与合理的解释。本文基于国内外研究最新进展,总结出了不同类型的深水沉积及相应的鉴别标志(表1)[10-12,14,31-32],为深化研究区重力流认识提供理论依据与实际支撑。

2 渤中25-1构造重力流沉积

2.1 区域地质概况

渤中凹陷是新生代裂陷盆地,其构造演化经历了多幕裂陷及新构造运动的叠加复合,具有断陷与拗陷叠置的结构特征。古近纪为盆地断陷发育期,经历初始裂陷期、强烈裂陷期、裂陷扩张期、抬升消亡期等4个演化阶段,分别对应孔店组—沙四段、沙三段、沙一二段、东营组沉积时期[33-36]。

渤中25-1油田位于渤海海域西南部渤中凹陷、黄河口凹陷以及沙南凹陷分界处的隆起构造带上,其东临渤南凸起,西靠埕北低凸起,西南边与长堤凸起相接(图1)。沙三段沉积时期,渤中凹陷经历强裂陷期,研究区处于半深湖—深湖环境,整体湖相泥岩背景下发育湖底扇沉积[37]。沙三段沉积末期受早喜马拉雅运动影响,构造强烈抬升,地层遭受剥蚀,并导致现今构造较高[38-39]。研究区共钻探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组(T8)、沙三段(T6)、沙一二段(T5)、东营组(T3)地层,在沙三段均钻遇湖底扇沉积,取芯长度分别为10.1 m、25.05 m、38.43 m、21.2 m、93.63 m,共计188.41 m,具有渤海海域最典型的重力流岩芯资料,为精细沉积研究奠定了基础。

表1 深水沉积类型及综合判别标志Table 1 Types and synthetic identification criteria of deep-water deposition

图1 渤中25-1油田区域位置图Fig.1 Regional location of BZ 25-1 oil field

2.2 重力流类型及沉积特征

2.2.1 滑塌重力流

除洪水密度流直接入海或入湖外,大多数斜坡带沉积物必须达到一定的厚度和重量,再经滑动—滑塌等触发机制,才能形成大规模沉积物重力流。滑塌是指内部连贯的沉积物沿下凹滑动面运移,经旋转变形而造成内部形变的运动过程,代表旋转剪切运动,一般发育在坡脊以及斜坡部位[40]。

研究区内滑塌重力流沉积物粒度一般较粗,以含砾粗砂岩、粗砂岩为主,见少量细砂岩。BZ25-1-4、BZ25-1-5井岩芯中可见明显的砂岩变形构造,主要表现为扭曲层理以及叠瓦状变形层理(图2a,b)。滑塌过程中的剪切作用会在滑塌体内部形成较为发育的微断层和二次滑动面(图2c,d),也可以破碎内源的泥岩层,形成少量的泥岩撕裂屑(图2a,b,c),但泥岩碎屑并非是滑塌重力流独有的标志。此外,由于沉积物的液化作用与裂隙的存在,滑塌重力流中还可发育碎屑注入构造[41],在研究区表现为砂岩不整合且高角度注入泥岩基质中(图2e)。

2.2.2 砂质碎屑流

砂质碎屑流具有塑性流变性质和多种沉积物复合支撑机制,能搬运各种粒度的碎屑颗粒,其沉积物的粒度(泥—砂—砾)变化范围也较大,且碎屑流是通过冻结(Freezing)方式整体沉降的,所以,比重、粒度、形状和硬度相差较大的石英颗粒和泥质撕裂屑等碎屑颗粒能混杂地漂浮于泥—砂中。研究区BZ25-1-4、BZ25-1-1井沙三段主要发育砂质碎屑流沉积,岩性以中、粗砂岩为主,具备以下典型沉积特征:

(1) 块状砂岩顶部发育漂浮状泥岩碎屑。砂质碎屑流具有塑性层流的流体性质,以整体凝结的方式沉积,沉积物内部少见沉积构造,整体为均质的块状砂岩,并且由于碰撞支撑与浮力作用,顶部一般可见与层面近于平行的板状泥岩碎屑(图2f)。

(2) 砂岩中发育层状泥岩撕裂屑、砂岩碎屑。研究区砂质碎屑流中可见大量由半固结的泥岩破碎形成的板条状泥岩撕裂屑定向排列,一般与层面平行或低角度斜交,也可见半固结的砂岩经液化、破碎作用呈团块状出现(图2g~j),反映了砂质碎屑流显著的剪切作用与层状流动特征,以上也是碎屑流沉积最直接的证据。分散压力、基质强度、受阻沉降、浮力的共同作用可能是漂浮碎屑的成因[23]。

(3) 砂岩中发育漂浮的泥砾、石英颗粒。不同于深灰色的泥岩撕裂屑,研究区还发育紫红色泥砾(图2i,j),反映其形成于偏氧化环境,由分流河道携带至三角洲前缘沉积后,再经滑动、滑塌作用,沉积于前缘斜坡或半深湖—深湖环境的砂质碎屑流中。碎屑流常发育细砾级的石英颗粒,漂浮于砂岩基质中(图2i,j),表明了碎屑流体的强度与颗粒受阻沉降的特征。

图2 渤中25-1构造重力流岩芯沉积特征Fig.2 Sedimentary characteristics of gravity flows cores in BZ25-1 area

(4)可发育逆—正粒序。研究区可见典型的逆—正粒序特征(图2k),分散压力是反递变形成的主要机制[23],颗粒间的碰撞作用驱动大颗粒向小剪切速率的区域移动,沉降受阻和上浮力的共同作用也为反递变的形成提供了一定的动力,而碎屑流强度的减弱是其上覆正递变的成因。因此,逆—正粒序反映了塑性碎屑流的沉积特征。

2.2.3 浊流

浊流具有牛顿流变性质和单一的紊流支撑机制,只能搬运以泥、粉—细砂为主的细粒沉积物,呈悬浮状态的沉积物通过无阻碍沉降形成单一的正粒序是浊流最典型的鉴别特征,并且不会出现漂浮的石英颗粒和泥质撕裂屑等碎屑颗粒。

研究区BZ25-1-2、BZ25-1-3井沙三段重力流类型以浊流为主,正粒序较为发育,一般由细砂岩向上过度为泥岩,单期厚度较薄,整体呈现薄互层状(图2l~p)。此外,发育滑水效应的层状碎屑流一般不易侵蚀湖底[42],而具有紊流状态的浊流容易侵蚀泥质深水沉积物而形成冲刷面,在岩芯上表现为砂岩底部与泥岩顶部的突变接触(图2l~p),并且由于超负载或差异负载作用可形成负载构造,似火焰状构造等准同生变形构造(图2m,n)。

2.3 重力流岩相组合特征与沉积环境

岩相类型是沉积物重力流沉积过程的物质反映,依据岩相组合可以确定不同的重力流组合类型、沉积环境以及流体转化关系。研究表明,渤中25-1油田沙三段深水沉积物共发育5种典型岩相组合,其沉积环境各有不同。

2.3.1 湖相细粒沉积与滑塌重力流组合(MS)

该岩相组合以深灰色泥岩沉积为主,可见辫状河三角洲前缘的薄层细砂岩,表明发育于深水斜坡的坡脊环境。深灰色泥岩中局部见滑塌作用形成的砂岩注入构造,偶见发育变形层理与泥岩碎屑的滑塌重力流沉积,厚度<2 m,GR曲线呈箱型特征(图3a)。

2.3.2 砂质碎屑流与滑塌重力流组合(DS)

该岩相组合主要发育砂质碎屑流沉积,岩性以块状含砾粗砂岩、粗砂岩为主,正粒序不明显,见泥岩撕裂屑与砂质碎屑团块,单层厚度在0.5~0.8 m之间,GR曲线呈箱型特征(图3b)。组合中亦发育一定程度的滑塌重力流沉积,岩性以块状砂岩为主,发育变形层理、微断层、泥岩碎屑、砂质碎屑等沉积构造,单层厚度<0.5 m(图3b)。以上岩相特征表明该组合发育于深水斜坡部位。

2.3.3 砂质碎屑流与浊流组合(DT)

该岩相组合以厚层砂质碎屑流沉积为典型特征,表明发育于下斜坡—坡脚部位,即碎屑流沉积的主体部位,为沉积物的主要卸载区,岩性以块状含砾粗砂岩、粗砂岩为主,基本不发育正粒序,岩石中见泥岩撕裂屑与砂质碎屑团块,单层厚度在0.6~2.4 m之间,GR曲线呈典型的箱型特征(图3c)。组合中偶见薄层细砂岩—泥岩正粒序浊流沉积,单期厚度约0.4 m,GR曲线呈漏斗型特征(图3c)。

图3 渤中25-1构造重力流岩相组合特征Fig.3 Lithofacies combinations of gravity flows in BZ25-1 area

2.3.4 浊流与砂质碎屑流组合(TD)

该岩相组合具有显著的浊流沉积特征,表明其发育于砂质碎屑流前端向盆地的延伸部位,构成典型的细砂岩—泥岩正粒序特征,无明显沉积构造,单期厚度0.2~0.6 m,垂向上表现为浊流事件的多期叠置,GR曲线呈典型的漏斗型特征(图3d)。在浊流为主的沉积环境中,偶有薄层砂质碎屑流沉积发育,岩性以含泥岩碎屑、砂质碎屑的粗砂岩为主,单层厚度<0.3 m(图3d)。

2.3.5 湖相细粒沉积与浊流组合(MT)

该岩相以深湖相泥岩沉积为主,发育于盆地平原部位,可发育正粒序浊流沉积,单层厚度0.1~0.3 m(图3e),极少发育薄层砂质碎屑流沉积,单期厚度0.2 m(图3e)。

2.4 重力流砂体展布特征

2.4.1 砂体横向展布特征

在以上重力流岩相组合特征分析的基础上,结合录井岩性及测井曲线特征,对研究区5口探井及13口开发井沙三段重力流发育类型及砂体横向展布特征进行了识别与对比。BZ25-1-5井主要发育MS岩相组合,以湖相细粒沉积为主,GR曲线以低幅齿状为特征(图4、表2),围区开发井C33(图4)、C13、C11,C25具有相同的曲线特征;BZ25-1-4井重力流类型以砂质碎屑流为主,其GR曲线以典型的箱型、齿化箱型为特征(图4、表2),围区开发井A4(图4)、A15、A17、A2均具有相似的曲线特征;BZ25-1-1井主重力流类型以砂质碎屑流为主,为砂质碎屑流沉积的主体部位,其GR曲线以齿化箱型为特征(图4、表2),围区开发井A5(图4)、A11、A12均具有相似的曲线特征;BZ25-1-2、BZ25-1-3井均主要发育TD组合,浊流沉积的GR曲线呈漏斗型,由于泥岩发育程度较高,GR曲线整体表现为低幅齿化特征(图4、表2),围区开发井A20(图4)、A22具有相似的曲线特征。

岩相组合特征、沉积环境以及砂体横向对比特征的综合分析表明,研究区沙三段时期自深水斜坡至盆地平原具有“滑塌—砂质碎屑流—浊流”的重力流沉积过程与砂体横向展布特征,BZ25-1-5井区发育少量滑塌重力流砂体,BZ25-1-4/1井区主要发育砂质碎屑流砂体,BZ25-1-2/3井区主要发育浊流沉积(图5)。

2.4.2 砂体平面展布特征

地震反射特征分析表明,发育于BZ25-1-4/1井区的砂质碎屑流沉积体呈弱振幅断续(杂乱)反射(图6),均方根振幅属性表现为相对低值(图7a),代表富砂响应,而发育于BZ25-1-2/3井区的浊流沉积体振幅较强,连续性较好,均方根振幅属性表现为相对高值(图7a),代表富泥响应。此外,不同沉积相带内部结构复杂性的变化决定了地震信号复杂程度的变化,衡量地震信号复杂程度的伪熵属性随之发生有规律的变化,随着单层砂岩厚度变薄、泥岩发育程度增大,伪熵值增大[43]。研究区BZ25-1-4/1井区伪熵属性值相对较低(图7b),砂岩发育程度较高,对应砂质碎屑流沉积区,而BZ25-1-2/3井区伪熵属性值高值(图7b),表明砂岩发育程度较差,对应浊流沉积。

图4 渤中25-1油田沙三段重力流砂体横向对比特征Fig.4 Lateral correlation of gravity flows sand bodies of the Third Member of Shahejie Formation in BZ25-1 oil field

表2 研究区沙三段不同深水沉积类型发育比例统计Table 2 Proportion statistics on different types of deep-water sediments of wells in study area

图5 渤中25-1构造沙三段重力流沉积过程Fig.5 Sedimentary processes of gravity flows of the Third Member of Shahejie Formation in BZ25-1 area

图6 渤中25-1构造沙三段重力流砂体地震响应特征Fig.6 Seismic characteristics of gravity flows sand body of the Third Member of Shahejie Formation in BZ25-1 area

图7 渤中25-1构造沙三段地震属性及砂体展布特征Fig.7 Seismic attribute and sedimentary characteristics of the Third Member of Shahejie Formation in BZ25-1 area

结合地震响应特征与开发井资料,刻画出了砂体分布范围,其中砂质碎屑流砂体呈舌状体展布,浊流砂体则具有朵状(席状)体形态特征(图7c),这与流体的流态、沉积物的浓度、粒度有关。砂质碎屑流是塑性流体,粗粒沉积物浓度较高,沉积物整体冻结易形成宽度大致不变的舌状体,而泥质浊流是紊流,从砂质碎屑流表面脱离后易发生横向扩散,在舌状体前端形成朵状扇体。水槽模拟实验也证实,浊流流体易扩散形成扇型轮廓,碎屑流则往往形成不规则的鼻状体[27,44],而墨西哥湾现代斜坡、挪威Barents海陆缘以及大西洋内的撒哈拉碎屑流沉积体,均被证实呈舌状体展布[45-47]。

2.5 重力流沉积模式

传统观点认为重力流形成条件包括充足的沉积物供给、一定的地形坡度(3°~5°)、一定的触发机制和深水环境。综合分析表明,研究区沙三段重力流受物源、坡折、断裂活动以及流体性质等因素控制,具有“源—坡—断—流”的发育模式。

(1) 区域沉积特征研究表明,古近系早期,研究区东侧的渤南低凸起周缘主要发育近源扇三角洲沉积,分布范围较为局限,无法为研究区提供物源,而接受西侧埕北低凸起供源的辫状河三角洲沉积于沙南凹陷内,亦无法越过隆起带为研究区提供沉积物(图8)。沙三段沉积时期,来自西南部长堤凸起的辫状河三角洲可推进至BZ25-1-5井区(图8),前积特征明显(图6),为渤中25-1构造重力流沉积的发育提供了充足的碎屑物质。

图8 渤中25-1构造及围区沙三段沉积相特征Fig.8 Sedimentary characteristics of the Third Member of Shahejie Formation in BZ25-1 and surrounding area

(2) 研究区沙三段末期经历构造抬升,地层发生反转并遭受剥蚀,导致现今地貌较高,综合地震地层趋势法与钻井泥岩声波时差法进行了剥蚀厚度与古地貌恢复,结果表明,沙三段时期,研究区处于半深湖—深湖环境,并发育深水斜坡(图9),沉积坡折坡度可达12°,为重力流的形成提供了有利的地貌条件。

(3) 沙三段时期,渤中25-1构造南部黄河口凹陷边界断层(F1)活动性较强(图9),活动速率为80~200 m/Ma,是沉积物垮塌的关键性触发机制,此外,辫状河三角洲前缘持续堆积而超过休止角自然垮塌可能也是重力流形成的因素之一。

图9 渤中25-1构造沙三段沉积区古地貌特征Fig.9 Paleotopography features of sedimentary provinces of BZ25-1 area in the Third Member of Shahejie Formation

(4) 研究区滑重力流沉积经历滑塌、砂质碎屑流及浊流3个流体转化过程与阶段。辫状河三角洲前缘沉积物在断裂活动等触发机制下向下发生垮塌,在坡脊与斜坡部位发育滑塌重力流,黏性滑塌重力流以同生变形和剪切微断层的发育为特征,分布范围局限于深水前缘上斜坡,往往难以留存,并由于沉积物液化程度增高,向下转化为塑性层流,即砂质碎屑流,沉积于BZ25-1-4井区所处的下斜坡—坡脚部位并向盆地方向延伸,一般呈舌状体形态,BZ25-1-1井区为砂质碎屑流主体部位。随着流体动力减弱和湖水的稀释作用,砂质碎屑流头部形成紊流团(浊流),悬浮搬运细粒沉积物浊流逐渐与砂质碎屑流分离,并向盆地平原部位的BZ25-1-2、BZ25-1-3井区扩散,形成粒度较细、泥质含量较高的席状体(图10)。

图10 渤中25-1构造沙三段重力流沉积模式Fig.10 Depositional models of gravity flows during the Third Member of Shahejie Formation in BZ25-1 area

3 油气地质意义

(1) 勘探实践表明,渤中25-1油田沙三段储层(油层)发育程度横向变化较快,传统的浊积扇模式难以合理地解释上述差异性特征的成因。本次研究综合国内外对重力流沉积的最新认识,对研究区湖相重力流成因类型与沉积模式进行了精细分析,明确了不同类型重力流砂体的展布规律与富砂机制。砂质碎屑流沉积体含砂率高,厚度大,呈舌状体分布,浊流沉积体含砂率低,厚度较薄,呈朵状体大范围分布,这不仅解释了研究区储层差异性的成因,也对开发阶段的井位部署具有直接的指示意义。

(2) 砂质碎屑流为塑性流体,搬运沉积物粒度较粗,以中—粗砂为主,泥质含量可低至0.5%,沉积体宽厚比较小,表明其厚度相对较大,而处于紊态的浊流仅能搬运粉细砂—泥等颗粒级别的沉积物,泥质含量较高,平均介于13.5%~34.5%之间,同时,沉积体宽厚比较大,表明其沉积体虽然面积较大,但厚度相对较小(表3)。另外,对全球不同地区重力流储层性质的综合分析表明,砂质碎屑流储层的孔隙度、渗透率整体上明显高于浊流储层,而且,在同一地区相同的沉积背景下,砂质碎屑流储层物性也同样优于浊流储层(表3)。

对于渤中25-1油田而言,不同类型重力流砂体展布特征的研究可为开发井部署提供明确的指导作用。研究区砂质碎屑流表现为南、北两支舌状体的复合沉积模式(图7c),浊流沉积以朵状体形态沉积于碎屑流前端,已钻井物性资料表明,碎屑流储层物性明显优于浊流储层(表3)。综合沉积特征分析与储层性质评价,预测渤中25-1油田砂质碎屑流南支舌状体砂质含量较高,储层厚度较大,物性较好,由于开发程度较低,应是后续开发阶段提高产能与储量控制程度的有利布井区,同时也要注意避开其前端范围较广的浊流沉积区。

表3 不同类型重力流储层性质综合评价Table 3 Comprehensive evaluation of reservoir properties of different gravity flows

4 结论

(1) 渤中25-1构造主要发育滑塌重力流、砂质碎屑流、浊流3种重力流沉积类型,并构成5种典型的岩相组合,包括湖相细粒沉积与滑塌重力流组合、砂质碎屑流与滑塌重力流组合、砂质碎屑流与浊流组合、浊流与砂质碎屑流组合、湖相细粒沉积与浊流组合。

(2) 渤中25-1构造发育“源—坡—断—流”联控的“滑塌—砂质碎屑流—浊流”重力流沉积过程与沉积模式,其中砂质碎屑流砂体发育于深水斜坡及向盆地延伸部位,呈舌状体分布,浊流砂体则以朵状体形态展布于盆地平原部位。

(3) 渤中25-1油田砂质碎屑流砂体粒度粗,厚宽比大,泥质含量低,物性好,是优质的重力流储层类型,其中砂质碎屑流南支砂体勘探开发程度较低,是开发阶段提高产能与储量控制程度的有利布井目标。浊流砂体虽然沉积范围较大,但沉积体厚度相对较薄,沉积物粒度较细,泥质含量较高,物性较差。

(4) 与传统的浊积扇模式有所不同,研究区重力流沉积过程与发育模式的精细研究表明,多期重力流事件可形成连续型的砂体储层向盆地部位延伸,并呈舌状体或舌状复合体展布。因此,重力流的形成机制、沉积类型以及砂体展布特征研究对深水油气储层预测具有重要的指导意义。

5 讨论

勘探程度的不断加深为地质研究提出了更精细的要求,对“鲍马序列”的传统解释与“浊积扇”理论在指导深水油气勘探时已不能发挥预期的作用,因此,建立重力流沉积过程并识别出不同类型与成因机制的重力流砂体,对油气勘探与开发具有重要的意义。

(1) 传统海底扇模式认为,深水浊积砂岩主要发育于深水斜坡前端的盆地平原部位,而斜坡之上只发育供给水道,而且对于陆相盆地而言,湖盆中心只能发育较小规模的浊积体。重力流沉积过程的精细研究表明,由于滑动—滑塌、砂质碎屑流属于塑性层状流体,具有整体凝结的沉积特点,因此,深水斜坡部位也可以发育富砂沉积体,并且由于多期重力流事件的叠置发生,砂质碎屑流可以形成连续型的砂体储层,并向盆地平原部位推进,这对拓展深水勘探领域具有重要的意义。

(2) 如果在勘探新区总是应用浊积扇模式,就会在盆地内预测出广泛分布的浊流朵状砂岩,但如果目标区是碎屑流控制砂岩沉积,那么预测的朵状砂岩就是错误的,因为对于碎屑流而言,砂体呈舌状模式展布,属于非扇体系。需要注意的是,碎屑流舌状体是单一事件的产物,多期事件发生时,其几何形态可能会比单一舌状体复杂得多,并且舌状体之间的泥岩区域具有较大的储层风险。

参考文献(References)

[1] Kuenen P H, Migliorini C I. Turbidity currents as a cause of graded bedding[J]. The Journal of Geology, 1950, 58(2): 91-127.

[2] Dzulynski S, Ksiazkiewicz M, Kuenen P H. Turbidites in flysch of the Polish Carpathian Mountains[J]. GSA Bulletin, 1959, 70(8): 1089-1118.

[3] Stanley D G. Vertical petrographic variability in Annot Sandstone turbidites: some preliminary observations and generalizations[J]. Journal of Sedimentary Research, 1963, 33(3): 783-788.

[4] Labaume P, Mutti E, Seguret M. Megaturbidites: a depositional model from the Eocene of the SW-Pyrenean foreland basin, Spain[J]. Geo-Marine Letters, 1987, 7(2): 91-101.

[5] McCave I N, Jones K P N. Deposition of ungraded muds from high-density non-turbulent turbidity currents[J]. Nature, 1988, 333(6170): 250-252.

[6] Mutti E, Ricci Lucchi F, Seguret M, et al. Seismoturbidites: A new group of resedimented deposits[J]. Marine Geology, 1984, 55(1/2): 103-116.

[7] Mutti E, Tinterri R, Remacha E, et al. An introduction to the analysis of ancient turbidite basins from an outcrop perspective[M]. Tulsa, Oklahoma: The American Association of Petroleum Geologists, 1999: 61.

[8] Kneller B, Buckee C. The structure and fluid mechanics of turbidity currents: a review of some recent studies and their geological implications[J]. Sedimentology, 2000, 47(S1): 62-94.

[9] Middleton G V, Hampton M A. Sediment gravity flows: mechanics of flow and deposition[M]//Middleton G V, Bouma A H. Turbidites and deep-water sedimentation. Anaheim, California: SEPM, 1973: 1-38.

[10] Shanmugam G, Moiola R J. An unconventional model for the deep-water sandstones of the Jackfork Group (Pennsylvanian), Ouachita Mountains, Arkansas and Oklahoma[C]//Weimer P, Bouma A H, Perkins R F. Submarine fans and turbidite systems: sequence stratigraphy, reservoir architecture and production characteristics, gulf of Mexico and international, gulf coast section society of economic paleontologists and mineralogists foundation 15th annual research conference. Tulsa, Oklahoma: SEPM, 1994: 311-326.

[11] 邹才能,赵政璋,杨华,等. 陆相湖盆深水砂质碎屑流成因机制与分布特征:以鄂尔多斯盆地为例[J]. 沉积学报,2009,27(6):1065-1075. [Zou Caineng, Zhao Zhengzhang, Yang Hua, et al. Genetic mechanism and distribution of sandy debris flows in terrestrial lacustrine basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2009, 27(6): 1065-1075.]

[12] 李相博,付金华,陈启林,等. 砂质碎屑流概念及其在鄂尔多斯盆地延长组深水沉积研究中的应用[J]. 地球科学进展,2011,26(3):286-294. [Li Xiangbo, Fu Jinhua, Chen Qilin, et al. The concept of sandy debris flow and its application in the Yanchang Formation deep water sedimentation of the Ordos Basin[J]. Advances in Earth Science, 2011, 26(3): 286-294.]

[13] 夏景生,刘晓涵,王政军,等. 渤海湾盆地南堡凹陷西部东营组三段—沙河街组一段砂质碎屑流沉积特征及油气勘探意义[J]. 石油学报,2017,38(4):399-413. [Xia Jingsheng, Liu Xiaohan, Wang Zhengjun, et al. Sedimentary characteristics of sandy debris flow in the 3rd Member of Dongying Formation and the 1st Member of Shahejie Formation of the western Nanpu sag, Bohai Bay Basin and its significance in hydrocarbon exploration[J]. Acta Petrolei Sinica, 2017, 38(4): 399-413.]

[14] 鲜本忠,万锦峰,姜在兴,等. 断陷湖盆洼陷带重力流沉积特征与模式:以南堡凹陷东部东营组为例[J]. 地学前缘,2012,19(1):121-135. [Xian Benzhong, Wan Jinfeng, Jiang Zaixing, et al. Sedimentary characteristics and model of gravity flow deposition in the depressed belt of rift lacustrine basin: A case study from Dongying Formation in Nanpu depression[J]. Earth Science Frontiers, 2012, 19(1): 121-135.]

[15] 王颖,王晓州,王英民,等. 大型坳陷湖盆坡折带背景下的重力流沉积模式[J]. 沉积学报,2009,27(6):1076-1083. [Wang Ying, Wang Xiaozhou, Wang Yingmin, et al. Depositional model of gravity flow of slope in large down warped lake basins[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2009, 27(6): 1076-1083.]

[16] 杜锦霞. 松辽盆地北部青山口组重力流特征研究及其地质意义[J]. 沉积学报,2015,33(2):385-393. [Du Jinxia. Characteristics of gravity flow sediment and its geologic significance in northern Songliao Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2015, 33(2): 385-393.]

[17] Johnson D. The origin of submarine canyons[J]. Journal of Geomorphology, 1938, 1: 111-340.

[18] Bouma A H. Sedimentology of some flysch deposits: a graphic approach to facies interpretation[M]. Amsterdam: Elsevier, 1962: 168.

[19] Walker R G. Deep-water sandstone facies and ancient submarine fans: models for exploration for stratigraphic traps[J]. AAPG Bulletin, 1978, 62(6): 932-966.

[20] Normark W R. Growth patterns of deep-sea fans[J]. AAPG Bulletin, 1970, 54(11): 2170-2195.

[21] Mutti E, Ricci Lucchi F. Turbidites of the northern Apennines: introduction to facies analysis[J]. International Geology Review, 1972, 20(2): 125-166.

[22] Sanders J E. Concepts of fluid mechanics provided by primary sedimentary structures[J]. Journal of Sedimentary Research, 1963, 33(1): 173-179.

[23] Shanmugam G, Moiola R J. Reinterpretation of depositional processes in a classic flysch sequence (Pennsylvanian Jackfork Group), Ouachita Mountains, Arkansas and Oklahoma[J]. AAPG Bulletin, 1995, 79(5): 672-695.

[24] Shanmugam G. Book Review: “Fine-grained turbidite systems”[J]. AAPG Bulletin, 2002, 86: 1133-1134.

[25] Shanmugam G. Ten turbidite myths[J]. Earth-Science Reviews, 2002, 58(3/4): 311-341.

[26] Hampton M A. The role of subaqueous debris flow in generating turbidity currents[J]. Journal of Sedimentary Research, 1972, 42(4): 775-793.

[27] Marr J G, Harff P A, Shanmugam G, et al. Experiments on subaqueous sandy gravity flows: the role of clay and water content in flow dynamics and depositional structures[J]. GSA Bulletin, 2001, 113(11): 1377-1386.

[28] Shanmugam G, Moiola R J. Submarine fans: characteristics, models, classification, and reservoir potential[J]. Earth-Science Reviews, 1988, 24(6): 383-428.

[29] Walker R G. Turbidites and submarine fans[M]//Walker R G, James N P. Facies models: response to sea level change. St. John's, Nfld: Geological Association of Canada, 1992: 239-263.

[30] 庞雄,陈长民,朱明,等. 深水沉积研究前缘问题[J]. 地质论评,2007,53(1):36-43. [Pang Xiong, Chen Changmin, Zhu Ming, et al. Frontier of the deep-water deposition study[J]. Geological Review, 2007, 53(1): 36-43.]

[31] Shanmugam G. Deep-water processes and facies models: Implications for sandstone petroleum reservoirs[M]. Amsterdam: Elsevier, 2006.

[32] 李磊. 鄂尔多斯盆地华池地区长6油层组湖盆重力流沉积及其储层特征研究[D]. 成都:成都理工大学,2014. [Li Lei. Researches of the gravity flow depositions in lake basin and reservoir characteristics of Chang 6 reservoir in Huachi area, Ordos Basin[D]. Chengdu: Chengdu University of Technology, 2014.]

[33] 侯贵廷,钱祥麟,宋新民. 渤海湾盆地形成机制研究[J]. 北京大学学报(自然科学版),1998,34(4):503-509. [Hou Guiting, Qian Xianglin, Song Xinmin. The origin of the Bohai Bay Basin[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 1998, 34(4): 503-509.]

[34] 蔡东升,罗毓晖,武文来,等. 渤海浅层构造变形特征、成因机理与渤中坳陷及其周围油气富集的关系[J]. 中国海上油气(地质),2001,15(1):35-43. [Cai Dongsheng, Luo Yuhui, Wu Wenlai, et al. Shallow tectonic deformation and its relationship to hydrocarbon enrichment in Bozhong depression and adjacent areas, Bohai Bay Basin[J]. China Offshore Oil and Gas (Geology), 2001, 15(1): 35-43.]

[35] 万桂梅,汤良杰,周心怀,等. 渤海海域新近纪—第四纪断裂特征及形成机制[J]. 石油学报,2010,31(4):591-595. [Wan Guimei, Tang Liangjie, Zhou Xinhuai, et al. Neogene-quaternary fault characteristics and its formation mechanism in Bohai Sea[J]. Acta Petrolei Sinica, 2010, 31(4): 591-595.]

[36] 周心怀,余一欣,汤良杰,等. 渤海海域新生代盆地结构与构造单元划分[J]. 中国海上油气,2010,22(5):285-289. [Zhou Xinhuai, Yu Yixin, Tang Liangjie, et al. Cenozoic offshore basin architecture and division of structural elements in Bohai Sea[J]. China Offshore Oil and Gas, 2010, 22(5): 285-289.]

[37] 邓运华,李建平. 渤中25-1油田勘探评价过程中地质认识的突破[J]. 石油勘探与开发,2007,34(6):646-652. [Deng Yunhua, Li Jianping. Breakthroughs of geological concepts in exploration and evaluation of BZ25-1 field[J]. Petroleum Exploration and Development, 2007, 34(6): 646-652.]

[38] 贾承造,何登发,陆洁民. 中国喜马拉雅运动的期次及其动力学背景[J]. 石油与天然气地质,2004,25(2):121-125,169. [Jia Chengzao, He Dengfa, Lu Jiemin. Episodes and geodynamic setting of Himalayan movement in China[J]. Oil & Gas Geology, 2004, 25(2): 121-125, 169.]

[39] 刘士林,肖焕钦,林舸,等. 中国东部盆地喜山运动Ⅱ幕研究现状及问题[J]. 石油实验地质,2008,30(2):121-126,132. [Liu Shilin, Xiao Huanqin, Lin Ge, et al. Progress on the second episode of Himalaya movement and primary discussion on the existing problems in basins of eastern China[J]. Petroleum Geology & Experiment, 2008, 30(2): 121-126, 132.]

[40] Shanmugam G. 深水砂体成因研究新进展[J]. 石油勘探与开发,2013,40(3):294-301. [Shanmugam G. New perspectives on deep-water sandstones: implications[J]. Petroleum Exploration and Development, 2013, 40(3): 294-301.]

[41] Truswell J F. Sandstone sheets and related intrusions from Coffee Bay, Transkei, South Africa[J]. Journal of Sedimentary Research, 1972, 42(3): 578-583.

[42] Mohrig D, Ellis C, Parker G, et al. Hydroplaning of subaqueous debris flows[J]. GSA Bulletin, 1998, 110(3): 387-394.

[43] 马承杰. 伪熵分析技术在储层预测中的应用[J]. 油气地质与采收率,2006,13(5):41-43. [Ma Chengjie. Application of pseudo-entropy analysis technology to reservoir prediction[J]. Petroleum Geology and Recovery Efficiency, 2006, 13(5): 41-43.]

[44] Brown G C, Gorsline D S, Schweller W J. Deep-marine sedimentation: depositional models and case histories in hydrocarbon exploration & development[M]. Tulsa, Oklahoma: SEPM, 1990: 326.

[45] Rothwell R G, Kenyon N H, McGregor B A. Sedimentary features of the South Texas continental slope as revealed by side-scan sonar and high-resolution seismic data[J]. AAPG Bulletin, 1991, 75(2): 298-312.

[46] Elverhøi A, Norem H, Anderson E S, et al. On the origin and flow behavior of submarine slides on deep-sea fans along the Norwegian-Barents Sea continental margin[J]. Geo-Marine Letters, 1997, 17(2): 119-125.

[47] Gee M J R, Masson D G, Watts A B, et al. The Saharan debris flow: an insight into the mechanics of long runout submarine debris flows[J]. Sedimentology, 1999, 46(2): 317-335.

猜你喜欢

浊流渤中砂质
河北省砂质岸线修复现状及思考
基于砂质海岸带海水入侵模型试验分析研究
海底峡谷内浊流流动与沉积特征数值模拟研究
浙江杭州地铁砂质地层深基坑土压力分析研究
渤海湾盆地渤中凹陷探明全球最大的变质岩凝析气田
渤中34-9油田古近系火山岩岩相特征与分布预测
渤中26-3油田扩建项目主电站选型设计
“问走”雾霾浊流 “询来”蓝天碧水
渤中X油田沙一段生物碎屑白云岩井场识别方法
中国砂质海滩区域差异分布的构造成因及其堆积地貌研究