恩平凹陷南帶中新統河流-波浪聯控沉積體系及其意義

張曉釗，吳 靜，彭光榮，許新明，鄭小波

（1.中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東深圳 518054；2.中國地質大學（武漢）資源學院，武漢 430074）

0 引言

波浪改造三角洲砂體是海陸交互帶沉積有利的油氣儲層和巖性勘探目標，其微相劃分、沉積機理和沉積模式研究有助于更好地了解和預測有利巖性體的空間展布。近年來，眾多學者針對浪控砂體的沉積成因、水動力條件、沉積微相展布以及形成巖性體的條件等進行了深入研究。李維祿等［1］根據鉆井、測井和地震等資料，通過對塔里木盆地東河1 油田的實例研究，揭示了該區(qū)浪控濱岸砂體的沉積機制，將改造作用最明顯的臨濱帶砂體細分為正常濱岸沉積型、水下分流河道改造型和河口壩改造型3 種類型；李文靜等［2］基于二維和三維地震數據及測井曲線資料，運用地震剖面內部層序劃分、平面屬性與切片提取分析、測井解釋等手段在珠江口盆地珠二坳陷識別出可容空間驅動的河控、浪控及河流-波浪交互作用的陸架邊緣三角洲，且發(fā)現三角洲的發(fā)育規(guī)模受相對海平面變化的影響，其形成位置與高位體系域背景下的水道發(fā)育位置相關；李小平等［3］從水文地質、地理、地貌學角度出發(fā)，融合河流、波浪、潮汐水動力，對現代珠江三角洲體系中河流、波浪和潮汐的成因單元共存現象進行了綜合解讀，結合地震反射特征明確了砂體對比方案，并結合砂體展布、油氣水關系、鄰井對比等資料建立了儲層地質模型，從而更好地預測有利儲層；秦國省［4］等認為伊拉克哈發(fā)亞油田為大型海相三角洲沉積，對應海平面先上升后下降的完整旋回，由連片分流河道演化為最大海泛面時期條帶狀分流河道，最終隨海平面下降演化為連片分流河道，分流河道以純砂巖為主，為該地區(qū)油藏最優(yōu)質的儲層類型，前三角洲泥巖及分流間彎粉砂質泥巖多為非儲層，該地區(qū)油藏以沉積作用控制的分流河道為主要儲層，呈連續(xù)分布，最大海泛時期發(fā)育穩(wěn)定泥巖隔層；高陽東等［5］結合古珠江三角洲發(fā)育特點和井-震資料，在高精度層序格架約束下，采用地震沉積學技術開展了恩平凹陷北帶的精細沉積解剖，認為海侵、高位體系域含砂率較低，韓江組六段和珠江組一段具備較大的巖性圈閉勘探潛力。近年來珠江口盆地富生烴凹陷恩平凹陷正向新領域巖性勘探轉變，且根據區(qū)域地質研究，恩平凹陷南帶具有波浪改造三角洲的特點，具有發(fā)育巖性圈閉的沉積背景。

恩平凹陷95%以上的儲量為新近系構造油氣藏，因此眾多學者圍繞恩平凹陷的構造特征、斷裂控圈、斷裂控藏等方面進行了大量研究［6-8］。隨著勘探程度的逐漸提高，可實施鉆探的構造圈閉越來越少，巖性圈閉勘探是下一個儲量接替和增加點。恩平凹陷南帶缺乏針對巖性圈閉研究的層序解釋、沉積水動力條件和沉積微相等方面的系統研究。因此，應用測井、巖心和地震資料，系統梳理恩平凹陷南帶高精度層序格架，在此基礎上對河流-波浪聯控體系沉積特征、沉積相展布及演化規(guī)律進行分析，進而研究河流-波浪聯控體系下砂體的識別標志、分布規(guī)律及巖性圈閉發(fā)育特征，以期為恩平凹陷南帶巖性勘探指明方向。

1 地質概況

恩平凹陷是珠江口盆地珠一坳陷的一個次級構造單元，整體呈NE 走向，北臨海南隆起，西接陽江凹陷，南靠神狐隆起，東南與番禺低隆起相鄰，東為恩西低凸起，面積約5 000 km2［9-10］。恩平凹陷為已經證實的富生烴凹陷，縱向上以T70 地震反射層為界，形成“下斷上坳”、“下陸上海”的地層結構和沉積體系，自下而上依次發(fā)育文昌組、恩平組、珠海組、珠江組、韓江組、粵海組及萬山組［11-12］。恩平凹陷主力烴源巖為下構造層始新世沉積的文昌組中深湖相泥巖，目前已發(fā)現油氣集中于上構造層漸新世以來的珠海組至韓江組砂巖儲集體，并以韓江組、珠江組為主力產層［13-15］。恩平凹陷南帶已發(fā)現多個油田［16］，目標區(qū)最南端為PY1 油區(qū)，接著自東向西分為EP1—EP7 油區(qū)，是恩平凹陷油氣富集的有利區(qū)帶，沿凹陷長軸方向發(fā)育的一系列斷背斜或斷鼻構造為主要的油氣聚集單元［17］（圖1）。

圖1 恩平凹陷區(qū)域構造位置（a）及地層綜合柱狀圖［18］（b）Fig.1 Regional structural location（a）and stratigraphic column（b）of Enping Sag

恩平凹陷位于古珠江三角洲主體沉積區(qū)西翼，整體為三角洲前緣沉積，自新生代以來經歷了裂陷、坳陷、塊斷升降3 個階段。恩平凹陷南帶新近系成藏層段對應地震T32（10.5 Ma）界面與T60（23.8 Ma）界面之間的珠江組和韓江組，包含11 個三級層序（圖2）。珠江組沉積于白云運動之后，二級海平面持續(xù)上升，主要發(fā)育三角洲平原和三角洲前緣沉積亞相，其底界面T60 反映了南海北部陸緣強烈沉降的特征，對應白云運動，T50 界面是珠江組上下段地層分界面，同時代表了10.5～23.8 Ma 期間最大規(guī)模的海平面上升；韓江組主要為三角洲前緣及廣海陸棚沉積，期間發(fā)生多次大規(guī)模海侵-海退旋回，其中T40 界面是珠江組和韓江組的分界面，該時期整體以區(qū)域沉降為主，T35 界面是韓江組上下段分界面，也是研究區(qū)重要的不整合面，頂界面T32 為構造活化層的開始，對應于東沙運動［19］。

圖2 恩平凹陷南帶中新統地貌圖（a）及縱向地震反射特征（b）Fig.2 Geomorphic map of Miocene（a）and vertical seismic reflection characteristic（b）in south belt of Enping Sag

恩平凹陷南帶為繼承性隆起帶，海侵期間波浪作用較強，水下分流河道及河口壩砂體經波浪淘洗改造后，在相對高部位形成砂壩，原生孔隙豐富，加上溶蝕作用產生的次生孔隙可能提高滲透率，是較好的油氣儲集層。此外，四周的低部位波浪作用較弱，砂壩易于側向巖性尖滅，為周緣泥巖封堵，有利于形成巖性圈閉。

2 年代-層序地層格架

年代-層序地層格架是沉積體系演化和巖性圈閉預測的基礎，而層序界面的識別是建立層序地層格架的關鍵。結合恩平凹陷南帶成藏條件，此次研究主要針對珠江組上段和韓江組下段（T50—T35）來進行層序格架分析。根據地震反射特征以及鉆井資料，在恩平凹陷南帶珠江組和韓江組頂底及內部共識別出8 個三級層序界面，自下而上分別是T50，SB18，SB17.25，SB17.1，T40，SB15.5，SB14.78和T35。

米蘭科維奇旋回的核心是圍繞地球軌道三要素展開，即偏心率、斜率和歲差，當測井信號譜峰周期之比近似于地球軌道參數的長短偏心率、斜率及歲差的周期比值時，可初步判斷地層記錄中存在米氏旋回信號［20-22］。高精度層序格架可以很好地揭示砂體的內幕結構，進而更好地服務于巖性圈閉勘探。本文基于米蘭科維奇天文旋回理論，結合地震反射特征建立了恩平凹陷南帶四級高頻層序格架。對恩平凹陷南帶EP2-1 井自然伽馬（GR）曲線進行頻譜分析，結果顯示405 Kyr 峰值突出，100 Kyr 不突出，且四級層序界面在405 Kyr 曲線上表現出振幅、頻率、趨勢等的變化。根據米蘭科維奇天文旋回和小波能譜分析，恩平凹陷南帶四級層序劃分如下：在SQhj3，SQhj4，SQhj5，SQhj6，SQzj2，SQzj3，SQzj4 共7 個三級層序內部可劃分出2 個四級層序；在三級層序SQzj1 內可劃分出3 個四級層序。因此，恩平凹陷南帶珠江組上段和韓江組下段共可劃分出17 個四級層序（圖3）。

圖3 恩平凹陷南帶珠江組—韓江組高頻層序天文響應Fig.3 High frequency sequence astronomical response of Zhujiang-Hanjiang Formation in south belt of Enping Sag

從連井地震剖面（圖4a）和層序剖面（圖4b）可以看出，珠江組上段（SQzj4—SQzj1）沉積厚度從NE到SW 逐漸變小，含砂率逐漸降低，整體繼承性較好，表明珠江組上段北東方向物源供給較強，北西方向物源供給較弱；韓江組下段（SQhj6—SQhj4）沉積厚度從SW 到NE 逐漸變薄，含砂率逐漸降低，整體繼承性較好，表明韓江組下段北西方向物源供給較強，北東方向物源供給較弱。

圖4 恩平凹陷南帶珠江組—韓江組地震剖面（a）和層序剖面圖（b）Fig.4 Seismic section（a）and sequence section（b）of Zhujiang-Hanjiang Formation in south belt of Enping Sag

3 河流-波浪聯控體系沉積特征及演化規(guī)律

3.1 河流-波浪聯控體系沉積特征

浪控沉積體系是三角洲砂體在入海口受到強烈的波浪、沿岸流和風暴浪的改造、破壞和再分配作用形成的沉積巖層。恩平凹陷南帶研究層段主要表現為河流和波浪作用強弱交替、聯合控制的特征，平面上表現為向廣海方向凸出的朵葉狀輪廓，而非單向河流作用主導的鳥足狀和單向波浪作用為主的鳥嘴狀特征，垂向上巖性組合為下細上粗的反旋回。恩平凹陷南帶河流-波浪聯控沉積體系微相類型主要包括水下分流河道、河口壩、遠砂壩等，其發(fā)育規(guī)模及延伸遠近主要受河流、波浪作用強弱的影響。根據測井相、巖石相、鏡下薄片等資料，對這3 種微相進行了分析。

（1）水下分流河道：正韻律的厚層細—中砂巖，GR曲線呈典型箱形，聲波時差（DT）曲線上部為高值，下部為低值；巖心為塊狀構造，中部見泥礫和沖刷面，下部發(fā)育大量生物化石（貝殼化石層），有生物擾動現象（圖5a）。在鏡下薄片中亦可見沖刷現象，界面上下顆粒特征差異明顯，同時發(fā)育棕褐色泥晶菱鐵礦，為酸性、貧氧—弱還原沉積環(huán)境的產物，常作為識別水下分流河道的特征礦物（圖5b）。

（2）河口壩：反韻律的砂巖層，GR曲線呈漏斗形，受波浪作用的影響，在鏡下可以看到富含海綠石、局部鈣質膠結和泥質膠結（圖5c），反映為近岸海洋環(huán)境，是河流與波浪作用交互最為強烈地區(qū)的產物。攜帶沉積物的河水在海水的頂托作用下，能量消耗多，沉積速率高，具備好的物質基礎，同時在海水波浪作用的淘洗和簸選作用下，其內部的泥質沉積被帶走，砂質沉積得以保存。

（3）遠砂壩：反韻律砂巖層，GR曲線呈漏斗形和齒化箱形，受波浪和風暴的綜合影響，在巖心上可以看到沖刷面和交錯層理，滑塌變形和液化變形明顯，蟲孔發(fā)育且生物擾動強烈，發(fā)育有黃鐵礦結核（圖5d），是近海洋環(huán)境的表征，揭示受到了陸源河流和海洋波浪的共同作用。

圖5 恩平凹陷南帶河流-波浪聯控體系典型沉積微相圖Fig.5 Typical sedimentary microfacies of river-wave joint control system drilling in the south belt of Enping Sag

3.2 河流-波浪聯控體系時空演化規(guī)律

在海平面變化的控制下，恩平凹陷南帶垂向上主要是河流與波浪的聯合作用，河流體系多體現為連續(xù)向上變細的沉積演化序列，而在波浪作用下形成的河口壩沉積主要是向上變粗的反旋回沉積演化序列。在SQzj4-3，SQzj2-1，SQzj1-2，SQzj1-3，SQhj6-2，SQhj5-1及SQhj5-2沉積時期，由于海平面快速上升，物源供給相對較弱，表現為河流和波浪作用的聯合控制；在SQzj4-1，SQzj4-2，SQzj4-4，SQzj3-1，SQzj3-2，SQzj2-2，SQzj1-1 及SQhj6-1 沉積時期，海平面更多表現為快速下降特征，物源供給相對較強，發(fā)育河流作用占主導的沉積體系（圖6）。

圖6 恩平凹陷南帶順物源方向連井剖面及海平面變化響應Fig.6 Well-tie section along provenance direction and response of sea level change in south belt of Enping Sag

恩平凹陷南帶主要發(fā)育水下分流河道、水下天然堤和前端河口壩的沉積組合序列，在河流-波浪聯控體系共同作用下，一些薄層砂的展布方向發(fā)生偏轉，屬遷移性波浪改造砂壩變化。整體序列中孤立砂體垂向上更多地集中于海泛的優(yōu)勢層段：珠江組四段（SQzj4-3）、珠江組一段（SQzj1-1）、韓江組五段（SQhj5-2）及韓江組六段，次一級為珠江組三段（SQzj3-1）、珠江組二段（SQzj2-2）。河流和波浪聯合改造下的三角洲前緣河口壩和水下分流河道微相在平面上集中發(fā)育于局部的交匯區(qū)和構造低部位（圖7）。

圖7 恩平凹陷南帶巖性圈閉發(fā)育有利層段均方根振幅屬性及沉積微相展布Fig.7 RMS amplitude attributes and sedimentary microfacies distribution of favorable layers in south belt of Enping Sag

SQzj1-1 層序為二級海泛時期，對應退積序列，均方根振幅屬性揭示有一些典型的條帶狀結構，前端呈朵葉散開狀，是一個相對穩(wěn)定的階段。該時期的改造砂壩和河口壩具有繼承性的特征。物源的供給方向以北北東向為主，河流供給較弱。整體富砂程度較低，河道延伸距離有限（圖7a）。該時期巖性圈閉發(fā)育的優(yōu)勢相帶主要為河口壩，其單砂體厚度約為6.9 m。

SQhj6-2 層序為河流差異供給期。物源供給方向以北北西向為主，供給中等，平面振幅屬性揭示河道展布方向發(fā)生偏轉，河道前端中強振幅范圍相對較廣（圖7b）。此時巖性圈閉發(fā)育的優(yōu)勢相帶主要是孤立水下分流河道和河道前端河口壩，根據已鉆井資料分析其砂體厚度約為6.5 m。

SQhj5-1 層序為區(qū)域二級海泛發(fā)育時期，海平面相對較高，河流作用較弱，處于供給間歇期。物源供給方向以北北西向為主，富砂程度較低，中強振幅以孤立的朵狀河口壩為主（圖7c）。巖性圈閉優(yōu)勢相帶主要是孤立河道和河口壩復合體，其厚度約為6.8 m。

SQhj5-2 層序仍處于河流供給間歇期，物源供給方向以北西向為主，較SQhj5-1 時期物源供給進一步減弱。研究區(qū)范圍內局部見中等振幅，砂體整體規(guī)模小（圖7d）。巖性圈閉的優(yōu)勢相帶仍為孤立河道和河口壩，其單砂體厚度約為7.2 m。

4 巖性圈閉勘探前景

恩平凹陷南帶基底不整合及文昌組整體南傾，主導油氣向南運移，地層產狀決定了油氣的優(yōu)勢運移方向，新近系油氣運移的主要方式是“接力式”運移模式，發(fā)育多期“中轉站”，并通過不整合面、區(qū)域性砂體以及次級斷層的復合輸導，溝通下部的油源通道網和上部的油氣聚集網［23-26］。研究區(qū)為油氣有利聚集區(qū)，巖性圈閉勘探的關鍵是尋找潛在有利巖性體。該區(qū)珠江組上段水動力為河流-波浪聯控，物源主體方向為北東向；韓江組下段水動力為河流和波浪交替控制，物源方向主要為北西向。研究區(qū)物源供給方向擺動幅度較大，整體以北北東向為主，局部存在北北西向的物源供給（主要在交匯區(qū)和構造的低部位）。受雙向物源體系的控制，水下分流河道較為發(fā)育，同時受到波浪改造作用的影響，三角洲前緣波浪改造的河口壩體系規(guī)模較大。故有利巖性體在研究區(qū)表現為河流和波浪聯合改造下的三角洲前緣河口壩及具有一定規(guī)模的孤立型水道。

根據河口壩砂體的地震反射特征來分析河口壩的平面展布特征，把各個四級層序內的河口壩進行疊合顯示。通過沉積演化和成藏分析，認為恩平凹陷南帶EP1，EP2 和EP3 油區(qū)為巖性圈閉勘探有利區(qū)帶（圖8）。EP1 和EP2 油區(qū)地貌特征為北高南低，受到河流-波浪作用控制，發(fā)育的優(yōu)勢砂體為河口壩。在大尺度（三級層序）上，從珠江組四上段（SQzj4）到韓江組四段（SQhj4）均以河流-波浪聯控作用為主，地震剖面上呈強弱振幅組合響應。三級層序內部劃分了不同的四級層序，故將其內部的四級層序作為中尺度，在中尺度上，河口壩作為優(yōu)勢砂體的時期有SQhj4-2，SQhj5-2，SQhj6-1，SQhj6-2，SQzj1-3，SQzj2-1，SQzj2-2。EP3 油區(qū)地貌特征為以恩平3-1 井為高點，四周逐漸降低，受到河流-波浪作用的控制，發(fā)育的優(yōu)勢砂體以河口壩為主。在大尺度上，從珠江組四段上（SQzj4-3）到韓江組四段（SQhj4）均為河流-波浪作用，地震剖面上無強振幅反射層段。在中尺度的劃分上，河口壩作為優(yōu)勢砂體的時期有SQhj6-2，SQzj1-2，SQzj1-1，SQzj4-4，SQzj4-3。

根據油氣運移及成藏層段，在有利區(qū)帶內進行巖性圈閉搜索，發(fā)現巖性目標A。A 目標在EP1-1井和EP2-2 井之間，發(fā)育在斷層下降盤，沉積相帶為孤立河口壩，主要目的層是HJ540，HJ640 和ZJ160。地震剖面上，同相軸尖滅可見，且振幅強弱有變化。其中HJ640 砂體為三角洲前緣的孤立河口壩，該砂體北側靠斷層封堵，南側靠前三角洲泥封堵，形成巖性圈閉（圖9）。

恩平凹陷南帶分布有較多的河口壩與孤立河道，在一定構造背景下，能夠形成具有較大潛力的巖性圈閉。下一步可以利用本文的巖性圈閉研究方法在有利區(qū)帶內搜索巖性圈閉目標，再進行深入研究，推動研究區(qū)巖性圈閉勘探進程。

5 結論

（1）恩平凹陷南帶中新統珠江組上段和韓江組下段以中厚層泥巖夾薄層、中薄層砂巖為主，整體為三角洲前緣沉積相。根據測井相、巖石相、地震相和鏡下薄片，沉積微相類型主要分為水下分流河道、河口壩、遠砂壩等。

（2）恩平凹陷南帶中新統地層為繼承性隆起帶，古珠江三角洲物源較為穩(wěn)定，在海平面升降控制下形成了河流-波浪聯控沉積體系，經歷了從河流作用為主到河流-波浪聯控作用交替的變化，四級層序沉積微相的垂向演化表明，海侵體系域為巖性圈閉發(fā)育的有利沉積體系，水動力以河流-波浪聯控作用為主。

（3）恩平凹陷南帶EP1，EP2 和EP3 油區(qū)為巖性圈閉有利發(fā)育區(qū)，且在EP1和EP2 油區(qū)落實了巖性圈閉A 目標，可利用地球物理技術進一步落實巖性邊界條件。