深水扇沉积研究现状和展望——以珠江口盆地白云凹陷珠江深水扇系统为例

与深水扇有关的储层将处于油气勘探和生产的最前沿。虽然深水扇沉积作用的研究已经取得了一定的进展,但目前国内外对其地质概念和沉积模式等方面的认识仍存在较大分歧。在国内外研究进展的基础上,结合我国南海北部珠江口盆地白云凹陷珠江深水扇系统的沉积特征,文中详细地描述了深水扇沉积体系中下切水道及其充填序列、水道、天然堤—溢岸及叶状体的沉积特征,具体地阐述了深水扇的层序发育特点及层序界面的识别标志。     

水道加朵体型深水扇形成机制与模式:以白云凹陷荔湾3-1地区珠江组为例

深水扇储层的沉积特征是油气勘探开发中的一个热点问题。通过分析珠江口盆地白云凹陷荔湾3-1地区珠江组深水扇的沉积特征,明确了研究区具备深水扇形成的有利条件,受白云凹陷总体构造沉积背景影响,形成了富砂型的深水扇。本区深水扇是多种流体动力学机制共同作用的结果,碎屑流、浊流及底流相互作用与复合,形成了平面上具水道复合朵体的分布特征。在建立深水扇沉积模式的基础上,提出了水道加朵体型深水扇沉积微相划分方案,研究区储层以重力流水道、天然堤及滑塌朵体为主;而水道逐渐由相对近源的宽浅下切型变为远离物源的窄深型,其深度与天然堤宽度呈正比。     

西非北部塞内加尔盆地油气富集规律与勘探方向

西非北部塞内加尔盆地是位于前寒武系—古生界结晶基底之上的巨型裂谷−被动陆缘叠合盆地。笔者基于地震、典型钻井、测井资料及国际油气商业数据库和勘探的最新成果,结合区域地质背景和盆地构造沉积演化特征,分析盆地油气成藏条件、成藏特征和富集规律,并预测未来勘探方向。研究表明,盆地经历前裂谷、同裂谷和被动陆缘3期构造演化阶段,盆地结构呈“北缓南陡”形态,具体表现为“北部窄陆架缓陆坡、南部宽陆架陡陆坡”特征。盆地发育裂陷期湖相和被动陆缘期海相两套烃源岩,裂陷期烃源岩对盆地深水区白垩系成藏具有重大贡献,被动陆缘期烃源岩在上覆地层较厚时才成熟。盆地可划分为3种油气成藏模式。①陆架区下生上储,断层沟通不整合,陆架三角洲前缘浊积砂岩成藏模式。②斜坡坡脚区下生上储、断砂配置输导、近源供烃成藏模式。③深水−超深水区下生上储,垂向运移,构造−地层型浊积砂岩成藏模式。陆架边缘三角洲前缘砂体、斜坡坡脚处的浊积水道和海底扇、深水区浊积水道和浊积扇是塞内加尔盆地重点勘探领域,深水区大型构造−地层圈闭为盆地最重要的勘探目标。     

珠江口盆地白云凹陷沉积演化模式与油气成藏关系探讨

在现有的钻井、测井、地球物理及古生物等资料的基础上,应用储层沉积学、层序地层学等方法,深入研究了白云凹陷沉积充填演化模式及其展布规律。由于受重大构造事件、气候、物源供给、古地理和海平面变化等多种因素的影响,白云凹陷形成了独特的三层结构及多类型盆地叠置的沉积体系,其对深水油气形成及其分布富集特征等均具有深刻的影响和制约。同时,笔者在上述研究的基础上,还综合分析了白云深水区烃源岩生烃潜力、储盖组合及深水扇沉积体系与油气运聚成藏之间的成因耦合关系。白云凹陷深水扇圈闭成藏的烃源应以恩平组烃源岩的贡献为主,凹陷主体应以深水扇储层及其形成的各种圈闭为目标,周边以23.8Ma以前的浅水砂岩储层及其大型披覆构造为勘探重点,以期获得深水油气勘探的新突破。     

西非科特迪瓦盆地深水区油气地质特征及成藏主控因素

科特迪瓦盆地位于西非几内亚湾北部,为典型的转换型大陆边缘盆地,是目前世界深水油气勘探的热点区域。以科特迪瓦盆地的构造演化、油气地质条件以及油气田最新发现为基础,采用油气地质综合分析方法,明确了盆地深水油气成藏的主控因素,可以为进一步明确勘探目标提供帮助,并为同类型盆地的油气勘探提供借鉴。研究表明,目前盆地共发育3套烃源岩,3套储层及多套盖层。盆地内最主要的深水成藏组合为上白垩统自生自储式和下生上储式成藏组合,其烃源岩为上白垩统森诺曼阶-土伦阶厚层海相页岩;储层主要是土伦阶-森纳阶深水浊积扇砂体;盖层主要是上覆新生界厚层海相页岩。盆地深水油气成藏主控因素为深水浊积扇和断层,二者相匹配共同控制油气成藏。     

低勘探程度被动陆缘深水油气聚集研究方法:以赤道大西洋波蒂瓜尔盆地深水油气远景勘探为例

被动陆缘盆地演化通常包括裂谷期、过渡期和漂移期3套巨层序。分离的陆缘具有早期发育相关和后期发育稳定的特征。低勘探程度被动陆缘深水区研究方法包括使用共轭性分析拟定成盆规律特征和深水油气聚集条件、区带类比分析揭示不同级次构造带深水勘探潜力、成藏组合评价确定深水优质储层层系和平面分布位置,进而确定深水远景区圈闭类型及可能的成藏模式。以巴西北东部波蒂瓜尔盆地为例,研究表明:该盆地与西非尼日尔三角洲盆地共轭,其深水油气主要烃源岩是裂谷期湖相泥岩和过渡期浅海泥页岩,储层以漂移期斜坡扇体和浊积水道复合体砂体为主。盖层为层间或区域性海相泥页岩。区带分析显示,盆地南东部海域断阶带下降盘湖相砂岩或漂移期深海浊积岩、北西部漂移期深水扇体、水道复合体和前端朵叶体为主要勘探目标。纵向上最有利深水成藏组合是晚白垩世坎潘阶-中新统阿启坦阶Ubarana组砂岩成藏组合,平面上北西部紧邻烃源岩分布区以及南东部紧邻断阶处的砂体是最有利勘探区域。研究认为,盆地深水远景区以地层或与构造相关的地层圈闭为主,油气藏分布主要受疏导体系和成熟烃源岩分布控制。     

陆架边缘三角洲研究进展及实例分析

自上世纪90年代以来,发育在大陆架边缘的一种特殊类型的三角洲（shelf-edge delta）,因其厚度大,分布面积广,储层物性好,常常与陆坡深水扇体伴生,成藏条件好等特点而引起了广泛关注,成为当前国际沉积学界研究的热点和油气勘探新领域。陆架边缘三角洲一般形成于相对海平面下降或低位时期,主要受控于物源供给、可容纳空间和气候变化,并受到陆坡构造活动影响;也可发育在高位时期,受到波浪与潮汐的影响。前人提出了利用陆架边缘迁移轨迹预测深水沉积和基于陆架斜坡发育模式预测深水沉积的模型,即强烈抬升的陆架边缘迁移轨迹、强烈加积的陆架斜坡发育模式,对应的深水区物质传输体系为泥质;水平—轻微下降的陆架边缘迁移轨迹、强烈前积的陆架斜坡发育模式,预示着大量砂体被搬运至深水区;轻微抬升的陆架边缘迁移轨迹、加积与前积的陆架斜坡发育模式,暗示深水沉积砂体发育介于上述二者陆架边缘迁移与深水扇预测模式之间。陆架边缘三角洲—深水扇规模砂体毗邻优质烃源岩,具备多种类型的油气运移通道,成藏条件良好,是油气勘探的有利领域。实例分析表明:渐新世珠海组沉积时期构造相对稳定,在古珠江充足的供源条件下,南海北坡珠江口盆地鹤山凹陷发育陆架边缘三角洲并伴随陆架不断向海迁移而不断进积,S型前积体不断向海迁移,并在晚期发育下切谷及大型盆底扇沉积。鹤山凹陷珠海组沉积时期发育水平—轻微下降的陆架边缘迁移轨迹,对应于强烈前积的陆架斜坡发育模式,在珠海组沉积晚期发育较大规模叠合连片深水扇富砂沉积体系,是研究区极好的潜在油气勘探目标。     

珠江口盆地白云凹陷深水扇沉积相特征

珠江口盆地深水扇的发现为中国油气勘探中的重大突破,并以其宏大的规模、典型的结构及巨大的勘探前景引起国内外的关注。在区域地质背景研究基础上,通过白云凹陷X-1气田岩石学特征、地球化学特征和地球物理特征研究,识别出该盆地内深水扇沉积体,将深水扇划分为内扇、中扇和外扇三个亚相和水道颗粒流、碎屑流、水道间、近源和远源浊流等微相。对各微相作了较为详细的描述,结果表明水道砂质碎屑流微相是最有利于优质储集砂体发育的沉积微相。在此基础上提出深水扇理想沉积模式。     

印度尼西亚库泰盆地油气地质特征及勘探方向

库泰盆地是印度尼西亚最大、最深的第三系含油气盆地,也是该国最主要的产油气盆地。盆地经历了断陷期、拗陷期和反转期三个发育阶段,充填的第三系沉积物厚度达14 km。盆地发育四套烃源岩,其中,中中新统三角洲平原煤和三角洲前缘碳质泥岩是滨浅海区有效烃源岩,上中新统富含碳质碎屑浊积岩是深水区有效烃源岩;油气纵向上主要富集于中中新统、上中新统及上新统,平面上主要富集于背斜构造中。综合分析认为,深海平原区上中新统斜坡扇、盆底扇砂岩是下库泰盆地潜在勘探领域,渐新统—下中新统是三马林达复背斜带有利勘探领域,始新统盆地边缘上超尖灭砂体是上库泰盆地潜在勘探领域,始新统—中新统台地生物礁是库泰盆地深层潜在勘探领域。     

白云凹陷珠江组深水扇砂质碎屑流沉积学特征

珠江口盆地白云凹陷深海水域的珠江组为油气勘探开发新领域,但珠江组厚层块状砂岩储层的成因仍存在很大争议。通过对砂岩储层的物质组分、沉积构造、粒度分布、古地形和古构造背景及地震与测井等资料的综合分析,确定白云凹陷珠江组属于深水扇沉积体系,扇体中广泛发育的厚层块状砂岩为深水扇沉积体系中内－中扇水道的砂质碎屑流沉积充填物。在详细描述砂质碎屑流沉积学特征和识别标志的基础上,确定砂质碎屑流与低位期陆架边缘三角洲前缘砂体与海平面大幅度下降期的某种触发机制作用下发生的重力滑塌和砂崩有关,具备“源-渠-汇”耦合关系的深水扇沉积模式。     

Deep-water Fan Systems and Petroleum Resources on the NorthernSlope of the South China Sea

The shallow shelf delta/strand arenaceous-pelitic deposit region in the north of the Pearl River mouth basin, sitting on the northern continental shelf of the South China Sea, has already become an important oil production base in China. Recent researched has revealed that a great deal of deep-water fans of great petroleum potentiality exist on the Baiyun deep-water slope below the big paleo Pearl River and its large delta. Based on a     

珠江深水扇系统沉积和周边重要地质事件

最近的研究发现了位于南海北部珠江口外白云凹陷陆坡深水区的珠江深水扇系统。珠江深水扇系统以珠江为沉积物源、以持续深沉降的白云凹陷为沉积古地理背景、以与全球海退型海平面相反的相对海侵型海平面变化的沉积层序构成了其发育演化的特殊性,并留下了控制沉积的周边重要事件的记录。23.8 Ma等界面沉积速率和岩石地球化学特征均有突变,反映出物源区的变化,可能折射出与青藏高原隆升、南海扩张有关的重要事件,使得古珠江骤然向西部高原拓展,甚至较今天的珠江流域范围还广阔;承载珠江深水扇系统的白云凹陷持续沉降形成了陆坡内盆地,导致21~10.5 Ma BP多个层序深水扇垂向叠置充填的特殊沉积建造;根据60多口井资料建立的相对海平面变化曲线,具有与全球海平面变化相一致的三级旋回和不一致的二级旋回。如果能对珠江深水扇系统实施综合大洋钻探获取更为全面和准确的资料,开展珠江深水扇沉积作用与白云凹陷沉降的深部机制、珠江流域演化、海侵型相对海平面变化的耦合性等研究,将有利于揭示南海扩张、边缘海沉积、海平面变化、中国西部高原隆升事件的相关联系和形成机制。     

南海珠江深水扇系统的层序地层学研究

位于古珠江大河及其浅海陆架富砂珠江三角洲下方的陆坡深水区白云凹陷是沉积大型深水扇的有利地域,宏观认识的进展指导了白云深水陆坡区系统的层序地层学研究,并因此发现了多层序叠置的南海珠江深水扇系统,使其成为具有油气勘探潜力的新领域。南海珠江深水扇系统的层序地层学研究包含了以下关键内涵层序地层学解释中在承认各种资料的分辨率、多解性和局限性的同时,强调多学科资料的综合应用、相互印证,强调周期性海平面变化对沉积的控制作用研究,强调地震反射相位等时界面确认的有效性,强调层序界面的反复确认,强调生物地层时代、相对海平面、全球海平面与层序界面的响应研究,强调层序格架内各沉积体的相互响应关系研究等。层序地层格架的建立导致了珠江深水扇系统的发现,揭示了珠江大河流域、陆架区大型珠江三角洲系统与陆坡区珠江深水扇系统的耦合关系,揭示了珠江深水扇与海平面变化的响应关系,揭示了珠江深水扇与古地理的响应关系。珠江深水扇系统的发现有力地推动了南海陆坡深水区的油气勘探。     

Natural gas sources, migration and accumulation in the shallow water area of the Panyu lower uplift: An insight into the deep water prospects of the Pearl River Mouth Basin, South China Sea

Although no drilling has been carried out in the deep water area of the Baiyun sag in the Pearl River Mouth Basin, South China Sea, the successful exploration for natural gas in the shallow water area of the Panyu lower uplift allows an insight into the prospectivity of the adjacent deep water fan system of the Baiyun sag. The Paleogene gas kitchen in the Baiyun sag provided both oil-derived gas and coal-derived gas. Fluid inclusion measurements and 2D numeric modelling of formation pressure indicate four episodes of hydrocarbon charge since the third release of the overpressure system. Seismic wipeout zones manifest several types of gas chimney which could play a role in vertical migration conduits to feed the natural gases into the deep water fan system. There would be, therefore, a low risk for hydrocarbon exploration in the deep water fan system.     

珠江口盆地陆架区岩石圈伸展模拟及裂后沉降分析

本文根据伸展盆地发育的挠曲悬臂梁模型,以二维正、反演相结合的方法,计算了珠江口盆地陆架区1530测线北段的岩石圈伸展系数,分析了其裂后沉降规律。由正演模拟,发现盆地1530测线北段的裂陷由北向南逐渐发育,其陆架岩石圈的平均伸展系数为1.2和较大凹陷处的岩石圈理论伸展系数变化在1.08～1.24之间。整条剖面裂后沉降的实测值比理论值大2.5km左右,本文分析造成这一差值的最大可能是裂后异常沉降的存在。由前人成果可知,陆坡区也存在其他大的异常,对于陆架和陆坡区的异常,本文认为它们之间以及它们与其他南海陆缘之间都可能有关联,它们的产生可能是某种共同机制的结果。珠江口盆地陆架区的实测裂后沉降速率明显不同于逐渐减小的理论变化规律,而是存在两期(30～18.5Ma和18.5Ma至今)由快到慢的变化。在30～23.8Ma沉降速率集中在140～190m/Ma,之后23.8～18.5Ma减小至35～65m/Ma。18.5～16Ma的沉降速率迅速增大到300m/Ma,随后16Ma至今又减小至75～110m/Ma。其中18.5～16Ma的沉降速率最大,并与当时陆架坡折的形成和海平面的快速上升相对应,也与前人在陆坡区白云凹陷发现的17.5～15.5Ma裂后重大加速沉积的时间一致,因此本文推测珠江口盆地18.5～17.5Ma可能存在一重大构造事件,引起盆地从陆架到陆坡的裂后快速沉降的发生。但对于构造事件的成因、准确时间及其范围都有待进一步的研究。     

南海北部陆坡古地貌特征与13.8Ma以来珠江深水扇

综合利用层序地层学和地球物理方法对珠江口盆地白云凹陷13.8 M a以来沉积古地貌进行了分析。通过对南海珠江深水扇系统分布及其独特的沉积特征和层序充填演化规律的分析,得出在13.8 M a以来层序发育过程中,凹陷位于宽阔陆架向海盆变迁的陆坡区,北部发育两种类型的峡谷水道,向南海盆方向逐渐变得宽缓;盆地的古地貌背景、物源和气候变化为其主控因素的结论。同时,13.8 M a以来南海北部陆坡深水区的沉积具有明显的继承性特点,现今的海底峡谷发育特点基本反映了整体的沉积背景。结果表明,白云凹陷13.8 M a以来的深水沉积受海平面相对变化的影响相对较弱,主要受古地貌背景及其变迁的控制,沉积具有继承性,与现今的沉积面貌非常相似。     

相对海平面变化与南海珠江深水扇系统的响应

根据微体古生物分析建立起来的珠江口盆地第三系相对海平面曲线,具有与全球海平面变化相一致的三级旋回和不一致的二级旋回。三级海平面升降导致了各沉积层序体系域在宽广陆架和陆坡之间的迁移,研究证实,位于南中国海北缘、珠江口外的陆坡深水区广泛发育第三系多层序叠置的南海珠江深水扇系统。区域性构造作用使得珠江口盆地二级海平面变化与全球海平面变化具有不一致性,并形成与全球海退趋势相反的海侵型海平面曲线。受相对海平面变化的控制,现今处于陆坡深水区的白云凹陷自32Ma南海扩张以来经历了三台阶式的海侵事件,形成了台阶式退积层序组合,具有下粗上细的沉积序列;造就了23.8Ma以前的浅水三角洲-滨岸砂泥岩沉积组合;23.8~10.5Ma的深水扇砂泥岩为主的沉积组合;以及10.5Ma以来主要为远端的细粒沉积为主。     

Deep-water Depositional Features of Miocene Zhujiang Formation in Baiyun Sag,Pearl River Mouth Basin

Eleven lithofacies and five lithofacies associations were indentified in the Miocene Zhujiang Formation on the basis of detailed core analysis.It could be determined that three depositional types developed,namely submarine fan,basin and deep-water traction current.Six microfacies were further recognized within the fan,including main channels in the inner fan,distributary channels in the middle fan,inter-channels,levees and the outer fan.The lower Zhujiang Formation,mainly sandstone associations,was inner fan and inner-middle fan deposits of the basin fan and the slope fan. The middle part,mainly mudstone associations,was outer fan deposits.With the transgression,the submarine fan was finally replaced by the basinal pelagic deposits which were dominated by mudstone associations,siltstone associations,and deep-water limestone associations.During the weak gravity flow activity,the lower channels,the middle-upper outer fans and basin deposits were strongly modified by the deep-water traction current.The identification of the deep-water traction deposition in Miocene Zhujiang Formation would be of great importance.It could be inferred that the deep-water traction current had been existing after the shelf-break formation since the Late Oligocene (23.8 Ma) in the Baiyun sag,influencing and controlling the sediment composition,the distribution, and depositional processes.It would provide great enlightenment to the paleo-oceanic current circulation in the northern South China Sea.