珠江口盆地陆丰A油田恩平组浅水辫状河三角洲砂体构型研究

刘成林，刘伟新，顾振宇，梁全权，王泽宇，古 榕

1中海石油(中国)有限公司深圳分公司；2长江大学地球科学学院

0 前言

陆丰A油田位于我国南海北部珠江口盆地东部的陆丰凹陷。该油田发现于1987年1月，于1993年正式投产，先后发现新近系和古近系两套主要产油层系。经过多年的开发，新近系主力油藏进入高采出、高含水状态，古近系储层逐渐成为开发的重点［1-3］。陆丰A油田古近系含油层集中分布在恩平组，埋深为2 537.8～2 986.9 m，平面上砂体厚度差异较大，纵向上也具有极强的非均质性，分布多个边底水油藏。随着油气藏勘探的深入，逐渐认识到陆丰A油田恩平组的储层为辫状河三角洲沉积［4-5］。但是，目前对该区辫状河三角洲的沉积特征、砂体展布规律、储层内部结构样式等关键问题的研究不足，制约了该层段的深度开发。

辫状河三角洲砂体构型研究是目前储层沉积学研究的热点之一［6-7］。辫状河携带大量沉积物进入湖泊或海洋等水体之中时沉积动力变化的影响因素较多，导致辫状河三角洲内部构型极为复杂。辫状河三角洲发育的构造背景、湖岸坡度、沉积物供给的性质以及供给量等因素的差异，造成了岩石相类型及其组合的不同［8］、沉积微相类型(构型要素)的不同［9-11］、构型单元叠置样式的不同［12］、储层构型单元规模数据的不同［13］及隔夹层发育规模的不同［14］。现有研究表明，陆丰A油田古近系恩平组主要发育辫状河三角洲沉积，但其沉积模式与构型单元划分仍存在较大争议。鉴于此，本文采用层次分析的思路，应用地震沉积学研究方法，通过地震、岩心、测井及生产动态资料综合分析,对陆丰A油田恩平组开展海上稀井网区砂体构型精细刻画，以明确其砂体规模及展布规律，为后期开发提供借鉴和依据。

1 研究区概况

陆丰A油田位于我国南海北部珠江口盆地东北部［5］。珠江口盆地位于海南岛与台湾岛之间，呈北东走向，大致平行于华南大陆陆架和陆坡区的走向，为华南大陆的水下延伸部分。受以北东向为主要应力方向的构造运动控制以及北东与北西向共轭断裂的影响，珠江口盆地形成了南北分带、东西分块的基本构造格局。陆丰A油田位于陆丰凹陷的西南部，东为陆丰凹陷主体，西为惠陆低凸起及惠州凹陷，南为东沙隆起(图1a)。陆丰A油田新生界地层自下而上依次为：古新统神狐组，始新统文昌组，渐新统恩平组、珠海组，中新统珠江组、韩江组、粤海组和上新统万山组［15-17］（图1b）。

图1 陆丰A油田位置与地层单元划分Fig.1 Location of Lufeng A Oilfield and division of stratigraphic units

陆丰凹陷古近系发育断陷盆地背景下的陆相沉积体系。裂陷早期发育冲积扇、冲积河流相粗碎屑沉积和火山岩相；强烈裂陷期河流三角洲及湖相地层发育，深洼陷发育较深水湖相［18-19］。珠琼运动二幕使珠江口盆地基底抬升，文昌组地层抬升，断裂差异活动明显，各凹陷遭受强烈剥蚀，因而文昌组多具下粗上细的不对称旋回特征［20］。其上的恩平组是研究区古近系油气开发的重点层位，该组沉积时期盆地进入断拗转化阶段，构造相对稳定，断陷湖盆逐渐消亡，以盆地范围内广布的河流－三角洲、湖沼、浅湖相为特征。晚渐新世末的南海运动形成了全盆地以地震T70反射界面为代表的不整合面，盆地内经历了断拗过渡阶段并向拗陷转化，进入整体沉降阶段，沉积了珠海组海陆过渡相和珠江组海相地层。

陆丰A油田三维地震采集面积为205 km2，地下反射面元为12.5 m×25 m，采样率为2 ms。研究区目前有1口探井、3口评价井、22口领眼井和63口生产井，共计89口井，24口井钻遇古近系。其中，恩平组取心井仅有2口，心长共计68.08 m。研究区采用电缆测井和随钻测井两种方式，测井数据包括自然伽马、侧向测井、补偿中子、岩性密度、感应测井、自然伽马能谱等，测井曲线的质量较好。总之，研究区具有较为齐全的地震、测录井及生产动态等资料，为该地区储层构型分析提供了必要的基础资料。

2 层序地层格架的建立

研究区恩平组顶底分别是T70和T80地震反射界面。其中T80界面是一个全区可对比的区域不整合面，削蚀特征明显（图2）。T80界面为文昌组和恩平组的分界面，同时也是珠琼运动二幕构造抬升剥蚀形成的区域不整合面。该界面以下为中振幅、中—弱连续、（亚）平行/前积反射结构，界面以上为中—强振幅、中连续、平行/亚平行反射结构，全区易于识别和追踪。T70界面形成于南海运动期，在全区可追踪。受南海运动影响，地层抬升使早期沉积地层部分暴露侵蚀，导致在构造高部位形成侵蚀不整合面（图2）。T70和T80界面系构造运动形成的构造层序界面，界面处有明显的抬升剥蚀现象，代表着长期基准面下降半旋回的结束和上升半旋回的开始。

图2 陆丰A油田典型地震剖面层序界面解释（剖面位置见图1a）Fig.2 Sequence boundary interpretation of typical seismic profile crossing Lufeng A Oilfield(section loaction is shown in Fig.1a)

在T70和T80之间，根据地震反射特征和地震反射轴的终止形式，可继续识别出两个长期基准面旋回转换面（T71和T72），界面之下为中振幅、中—强连续、平行/亚平行反射结构，界面以上为中—强振幅、强连续、平行/亚平行反射结构（图3）。界面以上同相轴的连续性较界面以下好，但界面上下同相轴振幅强度和反射结构变化较小。据此，在地震标定的框架基础上，结合测井曲线特征、录井解释结果以及岩心精细描述，进一步对陆丰A油田恩平组进行了精细划分，通过砂岩百分含量、GR值变化、岩性周期性变化等判断出中期和短期基准面升降，进而在恩平组识别出3个长期基准面旋回（LSC1—LSC3），并细分为7个中期基准面旋回（MSC1—MSC7）和14个短期基准面旋回（SSC1—SSC14）。短期基准面旋回可进一步划分为若干小层，如SSC10划分为2个小层（SSC10-1、SSC10-2）。

图3 LFA-1井恩平组层序划分及其井旁地震响应特征Fig.3 Sequence division of Enping Formation of Well LFA-1 and seismic response characteristics near the well

陆丰A油田恩平组的3个长期基准面旋回呈现出由不对称的上升半旋回逐渐向对称的上升-下降半旋回过渡。反映出早期基准面较低，沉积物供给相对充足，在A/S值较低的条件下，基准面旋回往往保存不完整。这一特征同样反映在中期和短期基准面旋回中。在这期间，砂体往往切割叠置，砂体连通性较好，且砂体的单层厚度较大。在地震剖面上往往呈现出连续性较好的特点。随着基准面的上升，LSC3长期基准面旋回已发育为上升半旋回与下降半旋回对称的类型，此时可容纳空间明显增加，导致砂体的单层厚度有所减少，且砂体变得相对比较孤立。在A/S值较高的条件下，基准面旋回保存更为完整。在地震剖面上往往呈现出振幅有所增强，但地震反射轴的连续性有所下降。

3 沉积相类型及其展布特征

在恩平组沉积时期，由于前期的夷平和补偿作用，珠江口盆地大部分地区表现为准平原化，在大范围内发育河流—湖泊沉积环境，在凹陷周缘则发育冲积扇、扇三角洲或辫状河三角洲。以恩平组68.08 m长的岩心精细观察为切入点，在研究区识别出了8种岩性和6种沉积构造，将岩性与沉积构造进行组合，归纳出反映沉积动力特征的14种岩石相类型。根据垂向上岩石相的叠置关系，结合研究区沉积环境及水动力条件，识别出辫状河三角洲前缘亚相，并进一步划分出水下分流河道、分流间湾及河口沙坝等3种沉积微相（图4）。

图4 LFA-10井恩平组岩心沉积微相分析综合柱状图Fig.4 Comprehensive column of core sedimentary microfacies analysis of Enping Formation in Well LFA-10

陆丰A油田为海上油田，存在钻井偏少、井间距离大、井控范围小的特点。在少井条件下，采用地震地质相结合的方法，在区域沉积背景、沉积模式、物源、沉积相研究的基础上，以短期基准面旋回为最小研究单元，对地震属性特征进行分析。由于研究区钻井较少，很难准确建立井点地震属性与砂岩厚度或砂地比的定量关系，因此综合应用统计分析法和图像相面法，在统计井点地震属性与砂地比关系的基础上，优选地震属性。结果表明，均方根振幅属性与砂地比对应关系最好，随砂地比的增大总能量也逐渐增大（图5）。

图5 陆丰A油田恩平组地震属性与砂地比间的相关关系Fig.5 Correlation between seismic attributes and sandstone percent of Enping Formation in Lufeng A Oilfield

以恩平组SSC9短期旋回为例，该旋回位于LSC3长期旋回底部，沿SSC9短期基准面旋回的底界面进行地层切片，显示出强振幅区整体呈北东—南西向条带状展布，反映出在基准面上升初期沉积体系沿北东—南西方向连续发育（图6a）。均方根振幅属性的平面展布图更清晰地揭示了SSC9短期旋回内部强振幅区呈北东—南西向条带状分布（图6b）。结合典型井的测井曲线分析，均方根振幅属性中强振幅区的钻井测井曲线GR值明显偏低，曲线呈箱形或钟形，反映出砂质含量偏高，为典型的水下分流河道沉积；均方根振幅属性低值区的GR曲线多见指状或直线形，GR值较高，反映泥质含量偏高，为水下分流河道侧翼或分流间湾沉积。综合测井曲线特征、地震属性展布以及沉积背景分析，认为在该旋回内主要发育分叉合并频繁的水下分流河道，其次为分流间湾（图6c）。

图6 陆丰A油田恩平组SSC9层序沉积相展布Fig.6 Sedimentary facies distribution of SSC9 of Enping Formation in Lufeng A Oilfield

结合地质统计学岩性概率反演剖面和砂体连井对比剖面对陆丰A油田恩平组沉积演化过程进行分析（图7）。陆丰A油田恩平组整体发育一套浅水辫状河三角洲沉积，受控于沉积基准面的变化，该地区沉积体系发育特征和砂体沉积样式存在规律性的演变。恩平组中下部的SSC6旋回早期，研究区水体较浅，全区发育大型三角洲内前缘水下分流河道沉积，沉积砂体较厚。随后，海平面快速上升，到SSC10-1小层晚期，研究区开始发育三角洲外前缘沉积，主要形成河口沙坝和水下分流河道砂体，其规模和发育形态与三角洲内前缘水下分流河道有很大的区别，砂体的切割叠置明显减少，砂体厚度也相对减薄。SSC11—SSC14旋回，研究区水体缓慢下降，水下分流河道规模逐渐变大，成为了砂体发育的主要沉积微相类型。恩平组沉积末期，研究区发生的南海运动导致构造抬升使基准面快速下降，砂岩百分含量开始增加，河道化和河道切割叠置的现象也随之增加。在珠海组沉积时期，研究区水体一直维持在相对较浅的程度，全区发育大型三角洲平原分流河道沉积，沉积砂体较厚。

图7 陆丰A油田古近系恩平组井-震联合砂体对比剖面（剖面位置见图6c）Fig.7 Well-seismic joint sand body correlation section of Enping Formation in Lufeng A Oilfield(section location is shown in Fig.6c)

4 内部构型解剖

4.1 构型界面与构型要素的级次划分

构型解剖这一沉积学研究方法最早是由Miall提出并用来解剖河流沉积内部的结构［21］。随着不断的推广应用，构型解剖的研究范围也由河流沉积逐渐扩展到其他沉积类型中，目前已成为了沉积体内部解析的重要手段［22-24］。构型解剖方法认为沉积体是由不同级次的构型要素所组成。通过分析沉积体内部构型要素及其组合方式可以重构沉积体的形态和内部结构。而构型解剖包括不同级次沉积界面刻画和界面所夹的构型要素分析2个方面。

构型界面的级次划分是构型解剖的基础，是识别和划分不同构型要素的关键。随着构型解剖方法的推广和应用，国内外沉积学家对构型界面的级次不断提出了新的认识。Allen［25］1983年在河流沉积中划分识别出了3级沉积界面。而后Miall［26-28］发表了一系列的文献，将沉积界面的级次逐渐从3级扩充到了9级。在实际应用中，不同学者结合研究实际也提出了多种划分和编号的方案［29-31］。本文采用前人研究的方法和思路，结合陆丰A油田实际地质特征，对研究区恩平组沉积界面进行了解析，识别和划分出10级沉积界面（表1）。其中，1～4级界面主要依靠岩心进行识别，5～8级界面需要结合测井曲线进行判别，9～10级界面需要应用地震资料进行划分。

表1 陆丰A油田恩平组沉积界面级次划分Table 1 Hierarchical classification of sedimentary interface of Enping Formation in Lufeng A Oilfield

构型解剖除了要识别和划分不同级次的沉积界面外，还应解析不同级次界面所夹的构型要素实体。对应陆丰A油田恩平组构型界面的级次划分，本文构建了10个不同级次的构型要素实体。

第1级是纹层。纹层是在相同水动力条件下同时形成的，纹层这一要素的解析须从纹层厚度、成分构成、颗粒粒度、纹层形态等诸多方面进行。

第2级是单个层系。层系是由多个成分、结构、厚度和产状近似的纹层所组成，是一段时间内同一环境中稳定的水动力条件沉积的结果，其解析应包含厚度、成分、结构以及纹层形态等。

第3级是层系组。层系组是具有相同岩石相的层系组合，由类型相同但加积方向不同的沙丘叠置形成。

第4级是河道侧积增生体，指示河道砂坝的幕式生长过程。

第5级是河道砂坝（侧积体）。辫状河三角洲中河道砂坝形态较为复杂，可进一步细分为纵向坝、点砂坝、横向砂坝等。

第6级是单河道沉积体，由单一河道加积形成。恩平组辫状河三角洲前缘沉积中，河道较为发育，随着基准面旋回的变化，河道的切割叠置、河道的发育规模等都发生着周期性变化。

第7级是沉积微相，包括水下分流河道（复合河道）、河口砂坝、分流间湾等。复合河道砂体由多个单河道砂体叠置而成，其上下边界发育较明显的砂质或泥质沉积，内部无明显的泥质隔层，但岩心或测井曲线中可识别出泥质夹层。

第8级为单个沉积朵体沉积，以多条分叉状的复合河道为骨架，以分流间湾泥质沉积为边界，垂向上呈现出正韵律。

第9级为复合朵体，为由一系列朵叶体叠置形成的砂砾岩体。

第10级为恩平组沉积，整体上呈现出砂质含量先减少后增多的复合韵律。

4.2 构型解剖与构型模式的建立

在陆丰A油田恩平组的油气开发过程中，出现了油水关系矛盾的问题。导致这一问题的根本原因是未能准确地把握储集砂体的内部结构和纵向的叠置关系。而在前文所述的构型级次划分中，1～5级过于精细，而且主要是通过岩心来实现划分和对比，对于研究区这种少井、少岩心的地区，难以进行划分和对比；8～10级则过于粗略，无法满足开发对储集砂体雕刻的要求。因此，本文利用地震反演剖面，分析了研究区恩平组6～7级构型样式，明确了辫状河三角洲单砂体空间叠置样式和接触关系。

在研究区范围内，以模型为指导，在砂体成因类型识别的基础上，通过平面、剖面互动的方式，精细刻画了小层内部分流河道、河口坝砂体的发育期次以及空间叠置样式（图8）。通过测井曲线和录井岩性特征判断单井的沉积微相，通过连井对比分析砂体的沉积期次，结合均方根振幅属性剖面和岩性反演剖面判断井间河道砂体是否连通，并将连井剖面分析的期次性标注在属性和沉积相平面图上，以表征不同期次的河道。例如，在图8c中识别出2期河道，分别用紫色和绿色表示。从图8a可见井间的地震反射具有中等振幅、连续性较差的特点，而图8b显示砂体连续性较差，LFA-1井和LFA-2井之间存在明显的泥质分割。垂向上，SSC11中可明显划分出2个期次：第1期河道发育在LFA-2井附近；第2期河道发育范围更广，在LFA-1井、LFA-8井和LFA-10井均有发育。均方根振幅图（图8d）和沉积微相平面图（图8e）显示了两期河道叠置形成的砂体展布（图8d）。

图8 陆丰A油田恩平组井震结合单砂体刻画Fig.8 Well-seismic combined description of single sand body in Enping Formation of Lufeng A Oilfield

按照上述方法，本次研究解剖了SSC12层序以构建研究区恩平组浅水辫状河三角洲的构型样式。SSC12是目前开发的主力层位，其中可识别出4个7级构型界面，在7级构型界面内部进一步识别出多个6级构型界面。7级界面控制下的砂层为复合河道。6级界面为河道（河口坝）复合体内单个成因界面，表征了河道复合体内单个成因砂体的几何形态及之间的接触关系。该层沉积时期，多期单河道平面连片发育，形成分流河道带。通过解剖发现分流河道单砂体呈现窄条带状、网状展布（图9a，9b）。

垂向上，SSC12-1小层主要发育2期砂体（图9c），单砂体厚1.8～5 m，平均厚度为3.03 m。分流河道砂体具有垂向切叠、侧向切叠、侧向拼接、孤立型等叠置样式。局部发育薄层河口坝砂体，呈孤立状分布。SSC12-2小层主要发育2期砂体，单砂体厚2～8 m,平均厚度为4.41 m。分流河道砂体具有侧向切叠、孤立型等叠置样式。SSC12-3小层主要发育2期砂体，单砂体厚度为2～11 m,平均厚4.11 m。分流河道砂体具有垂向切叠、侧向切叠、侧向拼接、孤立型等叠置样式。SSC12-4小层主要发育2期砂体，单砂体厚2～6 m，平均厚度为3.72 m。分流河道砂体具有侧向切叠、孤立型等叠置样式，局部发育薄层河口坝砂体。

图9 陆丰A油田恩平组SSC12层序内部砂体构型解剖Fig.9 Internal sand body configuration anatomy of SSC12 of Enping Formation in Lufeng A Oilfield

根据研究区单一河道构型解剖成果，总结了研究区辫状河三角洲前缘砂体构型发育样式。在缓坡浅水条件下，辫状河三角洲前缘分流河道能量较弱，对河口坝改造较少，致使前缘河口坝连片分布。三角洲前缘分流河道组合实质仍是由单一分流河道不断分叉合并而成，分流河道的组合样式为平原分流河道演化的产物。前缘河口坝在三角洲入湖末端区保存较好。三角洲前缘发育切叠型、拼接型、孤立型、砂坝与河道切叠复合型等多种样式（图10）。

图10 陆丰A油田恩平组三角洲砂体叠置样式Fig.10 Overlapping style of delta sand body of Enping Formation in Lufeng A Oilfield

陆丰A油田恩平组由下而上，基准面逐渐上升，砂体的切叠样式与连通性发生了明显的变化。恩平组沉积初期，基准面相对较低，可容纳空间小，沉积以相互切叠的连片分流河道砂体为主。恩平组沉积末期，基准面较高，可容纳空间大，分流河道相互切叠较少，多呈孤立状砂体产出，同时可见河道与河口沙坝叠置的样式。研究区辫状河三角洲砂体由不同成因的砂体拼接叠置而成，其拼接叠置样式与沉积相带的展布具有较好的一致性。从三角洲平原—前缘，河道砂体组合样式由多期切叠式逐渐向侧向切叠和侧向拼接式转变，最终过渡为孤立式，单一河道发育规模逐渐减小，单河道发育数量逐渐增加，砂体之间的连通性逐渐降低（图11）。

图11 陆丰A油田恩平组三角洲砂体构型模式Fig.11 Configuration model of delta sand body of Enping Formation in Lufeng A Oilfield

通过对相邻井剖面砂体构型的解释，统计分析不同层位河道砂体的连通性。砂体叠置频繁的层位因砂体厚度大连通性相对较好，其剩余油的富集区为该小层的构造高点或隐伏低凸起区。基准面较高，砂体孤立的小层中，剩余油的富集主要受控于岩性，寻找水下分流河道或河口沙坝砂体将是下一步勘探和开发的重点。

5 结论

（1）基于高分辨率层序地层学原理，对珠江口盆地陆丰A油田恩平组岩心、测井、地震资料进行系统分析，按照长期、中期及短期旋回和小层等4个层次对地层进行了精细的划分。在恩平组识别出3个长期基准面旋回，并细分为7个中期基准面旋回和14个短期基准面旋回。

（2）陆丰A油田恩平组发育浅水辫状河三角洲前缘沉积，主要发育水下分流河道、河口坝、分流间湾等微相。恩平组自下而上，伴随基准面变化，水下分流河道由连片型分流河道过渡到孤立型分流河道，最终又转换为连片型分流河道，河道规模由大变小又变大。

（3）恩平组辫状河三角洲前缘水下分流河道主要为多级分叉的似网状河道，从三角洲前缘内部至边缘，河道砂体组合样式由多期切叠式逐渐向侧向切叠和侧向拼接式转变，最终过渡为孤立式，单河道发育规模逐渐减小，单河道发育数量逐渐增加，砂体之间的连通性逐渐降低。