珠江口盆地新近紀相對海平面變化精細表征及其對三角洲沉積演化的反映

摘要：恩平凹陷恩平A油田在新近紀位于古珠江三角洲前緣，一方面由于砂體普遍偏薄，使得儲層預測難度大，另一方面由于三角洲前緣河流作用和海洋作用的往復交替，也使得三角洲沉積微相變化復雜，影響后期的增儲上產。針對上述問題，本文在鉆井小層精細對比的基礎上，充分利用測井解釋成果，依據古三角洲地勢平坦、地層厚度變化小的特點，采用砂層組平均砂巖體積分數表征相對海平面的變化；并進一步利用巖心和地震沉積學方法，確定主力砂層組的平面沉積相展布。研究表明：研究區珠江組、韓江組的砂層組平均砂巖體積分數能夠較好地表征古海平面的相對變化，可以實現對五級相對海平面變化的精細刻畫。通過對砂層組級別砂體的沉積微相分析，表明相對海平面變化與三角洲的沉積微相演化具有良好的對應關系，驗證了基于砂層組平均砂巖體積分數來表征相對海平面變化的方法具有可行性，可以用來預測三角洲的演化和砂體的疊加關系。

關鍵詞：

相對海平面變化；珠江三角洲；沉積微相；砂巖體積分數；新近紀；恩平凹陷

doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20220279

中圖分類號：P618.13；P631

文獻標志碼：A

0引言

恩平凹陷是珠江口盆地的一個斷坳型三級盆地，近年來陸續發現了多個大中型油田，探明油氣儲量累計超1億m3，油氣資源勘探潛力巨大5]。

恩平凹陷在新生代珠江組、韓江組沉積時期處于古珠江三角洲前緣，同時受河流與海洋作用的影響7]。隨著恩平A油田珠江組與韓江組油氣勘探開發的深入，其地質研究難點也逐漸顯現，最關鍵的是砂巖儲層沉積規律認識不清，砂體薄且巖性邊界預測難，利用三級層序甚至四級層序已經難以滿足儲層精細預測的需求。因此，對恩平A油田開展三角洲發育規律的精細研究，有助于深化研究區沉積微相的認識和巖性油藏的預測，刻畫巖性油藏邊界，進一步落實儲層空間展布。

海平面變化控制了沉積相的類型與砂體的進積和退積9]，成為分析和預測砂體平面分布的主要手段。目前地層中的相對海平面變化主要通過層序地層分析的手段進行，但通過層序地層分析很難精確獲取五級以上的高頻海平面變化曲線，也有學者采用天文軌道周期分析來獲取海平面變化11]，不過很難克服三角洲朵葉體自旋回遷移的影響。

本文以相對海平面變化精細表征為主線，在鉆井沉積相約束下，嘗試通過區域砂巖體積分數變化來反映五級相對海平面變化，進一步分析沉積微相的平面展布和垂向演化，以期解決研究區新近紀三角洲砂體準確預測的難題，為其他海上新近紀相似區塊的儲層預測研究提供借鑒。

1研究區地層特點及海平面變化精細表征

恩平凹陷位于南海北部珠江口盆地珠一坳陷的西南端，東北方向與西江凹陷毗鄰，西南方向為陽江凹陷（圖1a）。珠一坳陷新生代地層自下而上依次為：陸相斷陷期的始新統文昌組、恩平組，海陸交互坳陷期的漸新統珠海組，下中新統珠江組，中中新統韓江組，以及構造再次活化期的上中新統粵海組，上新統萬山組及第四系（圖1b）。

綜合地震解釋與前人成果，恩平凹陷的韓江組可劃分為6個三級層序，珠江組劃分為5個三級層序。對于韓江組和珠江組的三級海平面升降變化，前人已開展過相關研究7，12]?；诰鸾Y合的層序地層學方法，層序范圍內的海平面升降曲線比較圓滑，每一個層序對應于一個完整的相對海平面升降變化過程（圖2）。在三級層序內通過綜合考慮沉積旋回和地層疊置樣式，利用層序界面、最大海泛面、最大海退面和高頻海泛面等特征可以繼續劃分出若干四級層序，分別對應著珠江組和韓江組中的亞段（圖2）。但該方法對高頻海平面變化的揭示主要體現在Cross高分辨率層序地層的基準面上升半旋回和下降半旋回中，對于砂層組和小層級別的儲層預測需求，這種精度的相對海平面變化遠遠不夠。

本文在前人區域地層研究的基礎上7，13]，以沉積學、層序地層學等理論為指導，在地震層序和標志層的約束下，采用旋回地層對比方法開展鉆井砂層組及小層級別的地層劃分與對比，建立恩平A油田韓江組與珠江組砂層組和小層級別的高分辨率地層格架，進一步開展海平面相對變化和沉積微相變化

a. 珠江口盆地恩平凹陷研究區位置和井位分布圖；b. 珠江口盆地地層沉積序列圖。據腳注①修編。

①柴愈坤. 恩平 A 油田巖性構造油藏儲層精細表征研究. 深圳： 中海石油（中國）有限公司深圳分公司， 2021.規律的對比研究。

從地震反射（圖3）和砂層組的精細對比結果（圖4）來看，研究區韓江組和珠江組的空間分布相對比較穩定，缺少三角洲典型的前積結構，前三角洲和三角洲前緣的坡度非常平緩，表明新近紀古珠江三角洲在恩平凹陷一帶的沉積地形寬緩，更多地類似于淺水三角洲。

其實，現代珠江三角洲地形也非常平坦，甚至前三角洲相基本不發育，一直到陸棚泥質沉積區的水深也只有30 m左右。部分已有研究成果也表明，恩平凹陷在韓江組、珠江組的大面積坳陷沉積期位于比較寬緩的內陸架上，古珠江三角洲的沉積坡度很緩16]，陸棚坡折帶位于南部白云凹陷的邊緣。在珠一坳陷韓江組和珠江組沉積期，三角洲前

緣和前三角洲地帶的海水作用尤其是波浪作用往往比較強，河道與河口壩的砂體可以被改造形成一系列平行河道方向、延伸很遠的沿岸砂脊和砂席。

這種沉積特點導致在內陸架上的古珠江三角洲前緣和前三角洲不會出現各類水下滑塌扇等異常事件砂體沉積，穩定的內陸架在該時期也無同生斷層發育。這就使得研究區韓江組和珠江組的三角洲沉積砂體正常情況下呈現靠近陸地厚度偏大、向海洋方向厚度漸薄的趨勢，三角洲前緣砂體主要隨海平面的升降而發生進積和退積。基于此，可以在小層精細對比的基礎上，通過砂組或小層級別的平均砂巖體積分數來精細刻畫海平面的變化。具體步驟是：先在圖4的對比格架基礎上，對研究區7口鉆井的韓江組、珠江組進一步精細劃分對比；然后根據測井解釋計算每口井每個小層的砂巖體積分數，將每個小層在各井的砂巖體積分數取平均值；最后將數值投在相應的垂向小層序列中，形成全區統一的韓

江組珠江組砂泥巖垂向精細變化曲線，以代表高頻海平面的相對變化曲線。結果見圖2的五級相對海平面變化曲線。

用該方法得到的五級海平面相對變化曲線與原來的三級海平面相對變化曲線相比，整體趨勢基本類似，但能顯示出更多的四級、五級海平面相對變化的細節（圖2）。

當然，由于研究區范圍有限，避免不了會有大規模的自旋回砂體干擾。但如果能將該方法應用到整個恩平凹陷新近紀的內陸架沉積區，其能包含更多、更大范圍的井數據，得到的海平面升降變化曲線也會更精確。

2沉積相類型及其展布的確定

珠一坳陷韓江組和珠江組的沉積類型比較復雜。除了三角洲以外，還常見潮汐砂脊、潮控砂席24]、浪控沿岸沙壩和席狀砂等，甚至在東沙隆起還發育碳酸鹽臺地。不同區域的沉積微相明顯不同。

2.1巖心相

在恩平A4井的韓江組和珠江組取心段中，沉積微相類型有如下幾種（圖5）。

1）分流河道：巖性以中粗砂巖為主，分選中等，粒度概率累積曲線以兩段式或三段式為主，發育平行層理、底沖刷等單向流水沉積構造，可見磨圓的泥礫，內部可由多個幾十厘米厚的正旋回組成，測井曲線為箱形或鐘形。

GR. 自然伽馬；RLLD. 深側向電阻率；RLLS. 淺側向電阻率。剖面位置見圖1。

2）河口壩：巖心上表現為反旋回，以中細砂巖為主，分選中等，粒度概率累積曲線為兩段式，具有平行層理和不很清楚的交錯層理，砂巖層厚度較大，測井曲線表現為弱齒化的漏斗形。

3）河壩邊緣砂：此類砂體屬于分流河道與河口壩周邊受洪水影響形成的泛濫沉積，包括水下天然堤和決口扇等，往往由細砂巖、粉砂巖組成，夾于分流間灣泥巖中。粒度曲線表現為兩段式，厚度小，具有脈狀等弱水動力下的層理，偶見生物碎屑，測井曲線上多表現為尖齒狀。

4）席狀砂：席狀砂在巖心中最典型特征是砂巖中多含有一定量的生物碎屑。砂巖分選中等，生物碎屑磨圓程度偏差，粒度概率累積曲線多呈兩段式或多段式，可見浪成砂紋層理，測井曲線多呈幅度較低的齒化漏斗形。按照砂巖厚度，席狀砂可進一步分為席狀砂脊和薄層席狀砂。席狀砂脊厚度大于2 m，砂巖分選相對較好；薄層席狀砂則屬于席狀砂脊周邊或側緣沉積，一般小于2 m，砂層內往往有較多的泥巖夾層或泥質條帶，砂巖粒度偏細或雜基體積分數高。

5）分流間灣：以淺灰色泥巖為主，有時為粉砂質泥巖，常夾洪水漫溢沉積的河壩邊緣砂薄層。泥巖中發育水平層理、波狀層理，可有鈣質結核。

6）前三角洲：以灰色、淺褐灰色泥巖和含鈣泥巖為主，垂向上與席狀砂相鄰。

從取心井段可以看出，研究區的韓江組和珠江組是一套以三角洲相為主的沉積體，在海洋的作用下，可能會發育波浪改造的席狀砂等沉積類型。

2.2地震相與沉積相平面展布

恩平A油田具有鉆井偏少、井間距偏大、井控范圍小的特點。在海上少井條件下，需要充分考慮區域地質背景、物源、沉積相特征，先通過地震地質相結合，尋找出與井下砂厚或砂地比具有明顯相關性的地震屬性，然后利用地震沉積學的手段，確定各層段的平面砂體展布。

在地震精細解釋基礎上，通過沿層提取不同的地震屬性，對比井點處各層砂體厚度與屬性值之間的關系。統計結果表明，相比其他類型屬性，振幅類屬性與砂巖厚度有更好的相關性。其中，以均方根振幅和最小振幅相關系數最高（圖6）。

a. 均方根振幅（RMS）屬性；b. 最小能量（min）屬性；c. 頻率衰減斜率（slope of frequency decay）屬性；d. 復合絕對振幅（composite absolute amplitude）屬性；e. 絕對振幅積分（integrated absolute amplitude）屬性；f. 振幅斜率（amplitude slope）屬性。

在沉積相的平面展布方面，本文采取鉆井約束下的地震沉積學分析方法，具體步驟為“井點定相、屬性約厚、聚類劃界、切片細刻”。即以區域沉積特征為背景，以鉆井沉積微相為約束，用沿層均方根振幅屬性刻畫砂體平面厚度變化，用不同頻率（30，45，60 Hz）的均方根屬性聚類圖劃定沉積微相平面邊界，再用沿層切片精細刻畫沉積微相的平面細節。

以韓江組H62層組為例，其均方根振幅屬性圖顯示強振幅區呈不同方向的條帶狀展布（圖7a）。由于研究區在古近紀處于古珠江三角洲的東南緣（圖1a），分流河道主要從恩平凹陷的北部或東北部進積到恩平A井區，所以在屬性圖上近南北向的條帶狀砂體應該代表以分流河道為主體的砂體（圖7b）。分流河道前方與分流河道方向垂直的片狀或條帶狀砂體，應該歸為被波浪改造的各種席狀砂，按照厚度可細分成席狀砂脊和薄層席狀砂（圖7b）。

進一步結合測井曲線（圖5）分析可知：水下分流河道沉積的均方根振幅屬性值高，鉆井測井曲線GR值明顯偏低，曲線呈箱形或鐘形，厚度較大，砂巖體積分數高；河口壩的均方根振幅屬性值較高，GR曲線為齒化鐘形、齒化漏斗形，可為正旋回或反旋回，厚度較大；河壩邊緣砂的均方根振幅屬性值較低，GR值較高，曲線多見梭形，厚度較薄，泥巖體積分數偏高；席狀砂脊的均方根振幅屬性值較高， GR值略高，曲線齒化，厚度一般大于2 m；薄層席狀砂的均方根振幅屬性值較低，GR值略高，曲線齒化嚴重，厚度一般小于2 m。故綜合測井曲線特征、地震屬性展布以及沉積背景分析，確定研究區韓江組主要發育分叉和合并頻繁的水下分流河道、河壩邊緣砂，三角洲遠端則為各類席狀砂沉積（圖7）。

3海平面相對變化曲線對三角洲沉積演化的控制作用

通過研究區三角洲砂體進積、退積所得出的高頻海平面升降曲線（圖2），對沉積微相的變化是否具有預測性，還需要進一步檢驗。

首先對研究區每個主力砂層組進行地震沉積學解釋、井震結合和平面沉積相刻畫，然后與本文精細表征出來的相對海平面變化曲線相對應。結果顯示：精細表征出來的相對海平面變化與砂層組沉積相的變化具有很好的對應性。這種對應性主要體現在相對海平面變化清晰地體現了三角洲沉積微相的變化，也就是當相對海平面上升時，三角洲后退，研究區各類席狀砂的范圍變大；當海平面下降時，三角洲推進，研究區各類席狀砂的范圍變小（圖8）。

a. 均方根振幅（RMS）屬性圖； b. 沉積相平面展布圖。

恩平凹陷A油田韓江組和珠江組的油氣主要富集于分流河道和河口壩主體區域的砂體中，在少數席狀砂脊甚至薄層席狀砂中也可以出現，但由于席狀砂脊和薄層席狀砂在空間上的側向連通性差、內部鈣質夾層多、物性差，一般來說并非是重點開發的目標層系。利用海平面相對變化曲線，可以比較準確地預測研究區韓江組和珠江組各層系席狀砂與分流河道、河口壩的發育規模，甚至分布位置（圖8）。

此外，根據海平面相對變化的精細表征曲線，不僅可以判斷恩平凹陷A油田韓江組和珠江組的三角洲、席狀砂變化趨勢和分布范圍，還可以分析三角洲分流河道之間的連通關系。因為在三角洲前緣末端可容空間比較大，分流河道砂體與河口壩往往呈孤立的條帶狀發育，砂體之間的側向連通性較差；而三角洲靠近陸地一側的可容空間比較小，由于分流河道側向遷移、疊加相對比較頻繁，砂體之間的連通性一般較好，對于油氣成藏和勘探開發更加有利。

4結論

1）恩平凹陷A油田韓江組和珠江組沉積期處于古珠江三角洲前緣，地形坡度低緩，砂體的進積和退積主要受海平面升降的控制，據此可以在區域多井地層精細對比基礎上，利用砂巖平均體積分數恢復沉積期的相對海平面升降變化。

2）通過巖心、地震屬性的綜合分析對比，明確恩平凹陷A油田韓江組和珠江組主要發育從北向南的三角洲前緣亞相，以水下分流河道、河口壩、各類席狀砂為主。

3）相對海平面的升降明顯控制了研究區三角洲的進積和退積，以及沉積微相的變化。當相對海平面上升時，古珠江三角洲后退，波浪改造的席狀砂向陸地方向遷移；當相對海平面下降時，古珠江三角洲推進，波浪改造的席狀砂向海洋方向遷移。由于可容空間的變化，相對海平面的升降會進一步造成儲層砂體側向上連通性的明顯差異。

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