渤海海域莱州湾凹陷沙三段水...型湖底扇发育特征与沉积模式_官大勇.pdf

第 48 卷 第 2期2 0 2 3 年 2 月Vol.48 No.2Feb.2 0 2 3地球科学 Earth Sciencehttp:/https:/doi.org/10.3799/dqkx.2022.497渤海海域莱州湾凹陷沙三段水道型湖底扇发育特征与沉积模式官大勇，杜晓峰，王启明，王志萍中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300459摘要：基于已钻井、测井和三维地震资料，分析了莱州湾凹陷沙三段水道型湖底扇砂体的沉积特征，并探讨其成因及发育模式.研究区沙三中亚段早期砂体成因为湖底扇沉积，并表现出水道型特征，可划分为叠覆型水道及其侧翼、复合型水道及其侧翼和单一水道及水道间等沉积微相类型.顺源条带状展布的叠覆型水道和复合型水道构成湖底扇骨架砂体.湖底扇水道类型和规模受控于物源富砂程度、同沉积断裂坡折带类型和古地貌变化.其中，物源富砂程度决定了湖底扇外部形态，同沉积断裂坡折带类型和古地貌变化进一步控制湖底扇发育位置和水道规模及其类型.水道型湖底扇具有近油源、储盖组合良好和油气运聚条件优越等特点，是岩性油气藏勘探的重要目标.关键词：湖底扇；水道；沉积特征；发育模式；沙三段；莱州湾凹陷；渤海海域；石油地质.中图分类号：P631 文章编号：1000-2383(2023)02-503-14 收稿日期：2022-11-26Development Characteristics and Sedimentary Model of Sublacustrine Fan of Channel Type in the Third Member of Shahejie Formation in the Northern Laizhou Bay Depression,Bohai Sea AreaGuan Dayong，Du Xiaofeng，Wang Qiming，Wang ZhipingTianjin Branch，CNOOC（China）Co.，Ltd.，Tianjin 300459，ChinaAbstract:Based on the welldrilled,well logging and 3D seismic data,the sedimentary characteristics of sandbodies in the third member of Shahejie formation in Laizhouwan sag were analyzed,and the genesis and development model were discussed.The results show that the sandbodies in the early middle member of the third member of Shahejie formation in the study area are formed by sublacustrine fan deposits,which show channel type characteristics.The sublacustrine fan deposits can be subdivided into sedimentary microfacies types such as superimposed channel and its flanks,compound channel and its flanks,single channel and interchannel.Sublacustrine fan framework sand body is composed of superimposed channel and compound channel.The type and scale of the waterway from south to north are controlled by the degree of provenance and sand enrichment,the type of slope break zone of synsedimentary fault,and paleogeomorphology changes.The degree of provenance sand enrichment fundamentally determines the external shape of the sublacustrine fan.The type of slope break zone and paleogeomorphologic change of 基金项目：中海油重大科技专项“渤海油田上产 4 000万吨新领域勘探关键技术”（No.CNOOCKJ 135 ZDXM 36 TJ 08 TJ）.作者简介：官大勇（1979-），男，高级工程师，从事石油地质综合成藏研究.ORCID：0000000288029064.Email：引用格式：官大勇，杜晓峰，王启明，王志萍，2023.渤海海域莱州湾凹陷沙三段水道型湖底扇发育特征与沉积模式.地球科学，48（2）：503-516.Citation：Guan Dayong，Du Xiaofeng，Wang Qiming，Wang Zhiping，2023.Development Characteristics and Sedimentary Model of Sublacustrine Fan of Channel Type in the Third Member of Shahejie Formation in the Northern Laizhou Bay Depression，Bohai Sea Area.Earth Science，48（2）：503-516.第 48 卷地球科学 http:/synsedimentary fault further control the location,channel size and type of the lake floor fan.Watercourse type lakebottom fan is an important target for lithologic reservoir exploration because of the excellent hydrocarbon migration and accumulation conditions near oil source and good reservoircap assemblage.Key words:sublacustrine fan;channel;sedimentary characteristics;developmental pattern;The third member of Shahejie formation;Laizhou bay sag;Bohai Sea area;petroleum geology.0 引 言 随着国内油气勘探逐渐向更深更复杂领域进军（徐长贵，2022），深水重力流沉积成为近年来陆相湖盆油气勘探和研究的热点（邹才能等，2009；杨田等，2015；操应长等，2017；孙宁亮等，2017），作为岩性油气藏勘探的重要领域，成为储量发现的重要支撑点（邓毅林等，2010）.深水重力流沉积发育多种成因类型，如陡坡带快速堆积形成的近岸水下扇（杨保良等，2021）、三角洲前缘由于失稳滑塌形成的浊积扇（谢宗奎等，2020）、宽缓的斜坡背景下三角洲砂体因重力驱动在合适的古地形背景堆积形成的坡移扇（张雅静等，2016）、以及碎屑物质因滑塌而发育在深湖区的湖底扇等类型（杨有星等，2012）.湖底扇作为深水重力流沉积的一种沉积类型，实 为 国 内 相 关 学 者 借 鉴 了 经 典 海 底 扇 模 式（Walker，1978），提出湖底扇是陆相湖盆中尚未完全固结的碎屑沉积物，在一定的触发机制下，携带大量混杂的泥、砂、砾石等沉积物以重力流搬运方式进入湖泊深水区而形成的扇形粗碎屑沉积.湖底扇沉积与上方沉积物完全脱离，四周被泥岩所包裹，易于形成岩性油气藏.湖底扇在陆相断陷湖盆广泛存在，多形成于三级层序的低位体系域，富砂性好.近年来，湖底扇在国内油气勘探中受到了广泛的关注.前人在湖底扇沉积特征、分布规律、控制因素以及沉积模式方面做了大量的研究工作（路智勇，2012；吴 奎 等，2012；孙 雨 等，2016；刘 磊 等，2017；潘树新等，2017），指导了国内渤海湾盆地、二连盆地、北部湾盆地和南襄盆地等湖底扇的勘探发现（董贵能等，2014；姚威和吴冲龙，2015）.渤海海域莱州湾凹陷属于典型的陆相断陷湖盆，也是渤海油田重要的油气富集区.古近系沙河街组三段（简称沙三段）为强断陷时期，水体相对较深，具有发育湖底扇的良好条件.目前，莱州湾凹陷沙三中亚段已有 3 口井钻遇湖底扇砂体，且规模较大，并且表现出类似于海底扇的水道特征（蔡露露等，2016）.受钻井资料少、分析化验资料欠缺等因素的制约，对该区湖底扇沉积特征，特别是内部水道特征及平面分布以及发育模式等认识不清，严重制约了该区下一步的勘探进程.而前人对莱州湾凹陷研究主要集中在构造演化、油气成藏特征和郯庐走滑构造带对油气成藏控制等方面（王亮等，2011；牛成民，2012；辛云路等，2013；杨波等，2016），沉积方面的研究也多集中在三角洲体系（王改卫等，2015；王启明等，2018），对湖底扇沉积涉及较少.鉴于水道化湖底扇作为该区新的沉积类型，并且具有重要的勘探价值，笔者综合利用研究区的地震及钻测井资料，剖析湖底扇的沉积特征和内部水道特征，在此基础上，分析湖底扇的成因、分布规律及发育模式，为下一步的油气勘探提供依据，同时对于国内其他湖盆中湖底扇岩性油气藏的勘探也具有借鉴作用.1 地质背景 莱州湾凹陷位于渤海海域南部，东西分别被郯庐走滑断裂带东支和西支所分割，北靠莱北低凸起，南接潍北凸起，东侧为鲁东隆起区，西部与垦东-青坨子凸起相接，总体上莱州湾凹陷古近纪是一个东断西超、北断南超的断陷型盆地（图 1）.该区成藏条件优越，在研究区相继发现了垦利 10、垦利16 等大中型油田.与渤海海域区域构造演化类似，莱州湾凹陷构造演化整体可划分为 4 个阶段：始新统孔店组-沙二段沉积时期的裂陷一幕；渐新统东营组沉积时期裂陷二幕；中新统馆陶组-上新统明化镇组下段沉积时期的裂后热沉降阶段；上新统明化镇组上段沉积时期至今的新构造运动改造阶段（王启明等，2020）.洼陷带内北侧为长期活动的边界大断裂，控制了整个莱州湾凹陷的形成和演化.洼陷带南侧发育一系列近东西向展布的断裂体系，整体为大型滑脱断裂控制的复杂断块构造，控制了洼陷带向南部斜坡带过渡的构造格局.南部由于受断层的控制形成了断裂坡折带和同沉积坡折带，对沉积充填具有重要的控制.研究区新生界地层发育较全，古近系从老到新依次发育孔店组、沙河街组、504第 2 期官大勇等：渤海海域莱州湾凹陷沙三段水道型湖底扇发育特征与沉积模式东营组地层.其中，沙河街发育沙四段、沙三下亚段、沙三中亚段、沙三上亚段、沙二段和沙一段地层.沙三中沉积早期，来自西南方向的辫状河三角洲在断裂坡折带与同沉积坡折带下方卸载（王改卫等，2015），在洼陷区发育湖底扇沉积，成为莱州湾凹陷近年来勘探的重点.2 湖底扇沉积特征 目前研究区仅有 4 口井钻遇沙三中早期砂体，通过岩心观察与粒度分析，并利用钻测井与三维地震资料，对莱州湾地区沙三中亚段沉积特征进行研究，鉴别出典型的湖底扇沉积.2.1岩性特征莱州湾凹陷湖底扇的岩石类型主要为中细砂岩、粉砂岩，局部含少量的含砾粗砂岩.含砾粗砂岩中，砾石粒径大小不一，成分较为复杂，分选较差，以杂基支撑结构为特征.岩石碎屑颗粒整体分选性中等，颗粒磨圆多呈次棱-次圆状，颗粒接触关系以线接触为主.长石风化程度中等，泥质含量较高.铸体薄片和扫描电镜鉴定结果显示，胶结类型以孔隙型胶结为