中国湖底扇研究现状与建议*

谢晓军 刘丽芳 唐 武 沈 朴 张锦伟

(1. 中海油研究总院有限责任公司 北京 100028; 2. 中海石油(中国)有限公司 北京 100010)

在复杂含油气盆地,随着浅层和构造油气藏勘探程度的逐渐增高,油气勘探将持续向中深层储层、地层-岩性油气藏、潜山油气藏等复杂而隐蔽的领域拓展[1]。中国近海盆地油气勘探较陆地盆地起步晚,但目前也进入了地层-岩性油气藏勘探阶段,重点勘探方向包括环渤中凹陷的大中型岩性勘探、辽东湾东营组湖底扇岩性勘探等[2],由此可见湖底扇是今后重要的勘探领域之一。

湖底扇在中国陆相盆地中广泛发育,在渤海湾、松辽、鄂尔多斯、二连、海拉尔、江汉和北部湾等盆地均有发现。中国海域湖底扇发育及其研究主要集中在渤海湾盆地渤中凹陷东营组[3-7]、辽中凹陷东营组[8-11]和歧口凹陷主凹西侧沙一段[12]、北部湾盆地涠西南凹陷[13-14]和富山凹陷始新世流沙港组[15-17]。国内关于湖底扇的研究很多,但不同时期、不同学者在湖底扇概念、湖底扇成因分类、相带划分等方面,存在不同程度的认识分歧,本文旨在通过国内外文献的系统分析,了解国内关于湖底扇研究的历程,梳理湖底扇概念、成因分类、相带划分等不同观点,总结与油气勘探密切相关的湖底扇层序发育位置、主控因素和储层物性等方面的共识,并在文献综述基础上针对储层物性等方面提出了研究建议。以期为今后湖底扇的深入研究和指导勘探提供参考。

1 湖底扇研究历程

1984—2021年,以湖底扇为关键词的公开发表中文文献近100篇(图1)。本文依据研究侧重点和研究程度,将中国国内湖底扇研究大致划分为三个阶段。

图1 中国历年来湖底扇文献的发表篇数

第一阶段,初期探索阶段(1984—1998年)。1984—1985年刘孟慧、赵澄林 等[18-19]学者首次公开发表关于湖底扇研究的相关文献,该阶段主要是提出湖底扇概念以及对渤海湾盆地下第三系湖底扇的认识,侧重于基础的相模式及岩相研究;1986—1998年的13年间,几乎没有关于湖底扇的公开中文文献发表。因此,该时期是中国国内学者或企业研究人员对湖底扇领域开始探索的时期。

第二阶段,沉积模式大发展阶段(1999—2012年)。1999年以来,湖底扇的研究整体呈上升趋势,国内陆上探区全面开展湖底扇层序划分、沉积特征、主控因素/触发机制、成因与沉积模式等方面的研究。从辽河西部凹陷冷家油田[20]研究开始,先后涉及沾化凹陷(2000年),江汉盆地潜江凹陷广北油田[21-22](2002—2003年),北部湾盆地福山凹陷[15]、伊通盆地莫里青断陷[23](2003年),二连盆地乌里雅斯太凹陷[24-25](2005年),胜利油区五号桩油田与依舒地堑汤原断陷[26](2006年),鄂尔多斯盆地[27]、东营凹陷与车镇凹陷[28]、辽河西部凹陷[29](2007年),塔里木盆地阿克库勒地区[30]、泌阳凹陷(2008年),伊通地堑、松辽盆地英台-他拉哈地区、孙吴-嘉荫盆地等[31-34](2009年),松辽盆地北部英台大安地区、贝尔凹陷和塔河油田等[35-37](2010年),克拉玛依油田、板桥凹陷、乌尔逊凹陷和泌阳凹陷等[38-39](2011年),黄河口凹陷、黄骅坳陷港中地区、辽河油田、辽中凹陷和鄂尔多斯盆地下寺湾油田等[40-41](2012年)。

第三阶段,多学科综合砂体精细描述与评价研究阶段(2013—2021年)。在前期研究内容的基础上,随着高分辨率三维地震资料逐渐普及,以及地球物性属性分析等技术手段、钻井和分析化验资料逐渐丰富,该时期研究趋向于多学科综合应用的岩性圈闭精细描述和评价,在扇体边界及砂体精细刻画、储层物性及主控因素、流体流态、油气成藏主控因素等方面的研究逐渐增强,旨在指导地层-岩性圈闭精准勘探,该时期有关湖底扇相控建模和单砂体构型等方面的文献相继公开发表。主要涉及准噶尔盆地[42]和高邮凹陷(2013年)、北部湾盆地涠西南凹陷等[43-44](2014年)、北部湾盆地福山凹陷[17]、 准噶尔盆地吉木萨尔凹陷、 辽中凹陷和二连盆地阿尔凹陷等(2015年)、辽河盆地西部凹陷(2016年)、北部湾盆地乌石凹陷、赛汉塔拉凹陷、辽东湾地区和渤中凹陷[45]等(2017年)、塔北轮南地区[46]、涠西南凹陷、 辽西低凸起、 歧南断阶带和渤中凹陷东南斜坡带等(2018年)、北部湾盆地涠西南凹陷C洼[13]、辽河双南构造、歧口凹陷歧北斜坡、 查干诺尔凹陷、渤中凹陷、辽中凹陷北洼[10]等(2019年)、渤海海域相关气田[4]、渤海湾盆地滨海地区[12]、涠西南凹陷[14]、海拉尔盆地霍多莫尔构造带等(2020年)、辽东湾地区辽中凹陷[8]、东营凹陷民丰地区[47]、鄂尔多斯盆地合水地区[48]、 渤中凹陷石南陡坡带东段[6]等(2021年)。

2 湖底扇概念

湖底扇(sublacustrine fan)一词最早由刘孟慧[18]等(1984)基于Walker R G.(1978)海底扇(submarine fan)模式[49](图2)提出,针对湖泊深水环境中的浊积扇建议采用湖底扇(sublacustrine fan)这一名称,并反映中国中—新生代沉积中湖相水下扇发育的特色;国内不同学者对湖底扇研究主要是借鉴了 Walker R G.提出的海底扇模式,由 “海底扇”衍生出“湖底扇”,并逐渐将其完善。对于湖底扇的概念尚未统一,目前中国国内主要存在3种观点。

图2 Walker R G.海底扇沉积模式(据文献[49]修改)

第一种观点认为,湖底扇是指湖盆中以重力流搬运方式堆积在深水区的粗碎屑扇形体[24,26,33,38,42],该定义认为湖底扇沉积物是粗碎屑,平面形态上是扇形。该定义对物源区的岩性和平面形态未考虑十分周全。若湖底扇的物源区是偏泥岩或细粒地质体,其最终形成粗碎屑沉积体的概率不大,平面形态也可以是非扇形的[38]。

第二种观点认为,湖底扇是指湖盆中由重力流搬运并沉积于浪基面以下的碎屑岩体[9]。该观点内涵主要针对碎屑岩湖底扇,对碳酸盐岩湖底扇考虑较少。

第三种观点认为,湖底扇是指陆相湖盆三角洲前缘或者滨岸浅水区尚未完全固结的碎屑沉积物,受一定因素触发,由重力流沉积所搬运的沉积物在湖底堆积形成的沉积体[10]/扇形粗碎屑沉积[14]/扇状沉积物[43]。与第一种定义相比,该定义进一步强调了湖底扇物质主要来自盆内物源,未考虑湖底扇有来自盆地外的物源通过洪水沿盆地底部搬运并在深水区堆积[3],国内外有些学者将这类湖底扇称为异重流(hyperpycnal flow)成因的湖底扇[50-54]。

在借鉴前人各种定义的基础上,综合考虑湖底扇类型、成因及发育特征,本文对湖底扇的定义是指沉积物以重力流方式堆积在湖盆浪基面之下的地质体。

3 湖底扇成因

根据前人对湖底扇成因研究的认识,国内勘探已揭示的湖底扇中,主要存在4种成因类型(表1),分别是滑塌型、洪水重力流型(部分学者称为深水浊积扇)、重力流-牵引流复合型和浊流型。

表1 国内主要湖底扇实例成因划分表

滑塌型湖底扇主要由盆内发育的三角洲/扇三角洲提供物源,受地震、构造运动等因素触发,导致三角洲/扇三角洲沉积物失稳发生滑塌作用而形成的。进一步可以划分水下泥石流搬运和整体滑塌搬运2种搬运方式;伊通地堑永一段湖底扇卷曲纹理、液化变形、球状-枕状构造、微断层等准同生变形构造十分发育,体现了湖底扇主要为滑塌型水下泥石流沉积[31],北部湾盆地福山凹陷流沙港组湖底扇[17]亦属于该类搬运方式;松辽盆地英台-他拉哈地区青一、二段湖底扇由英台扇三角洲前缘相带的砂体整体滑塌并近距离搬运所形成,形成过程具多期次性[32];辽中凹陷北洼东二下亚段[10]、北部湾盆地涠西南凹陷C洼流沙港组[13]、阿克库勒地区三叠系[38]、黄河口凹陷西北部沙三下亚段[40]、塔北轮南地区三叠系[46]等层系的湖底扇,本文均将其归到滑塌型湖底扇。

洪水重力流型湖底扇是由洪水携带大量碎屑物直接搬运到湖盆深水区形成的。如塔河油田AT1井三叠系湖底扇[36],是在地形平缓、湖平面逐渐上升、气候潮湿和物源供给强等条件下,三角洲前缘的水下分流河道形成湖底扇的补给水道而形成的。

重力流-牵引流复合型湖底扇是由不同性质的流体共同作用下形成的,该类湖底扇的重力流沉积类型包含滑塌、砂质碎屑流、浊流等沉积类型。如涠西南凹陷流一段高位体系域晚期的无水道化富砂型湖底扇[14],岩心见块状构造、砂砾泥混杂堆积、泥岩撕裂屑等典型的碎屑流沉积构造,粒度概率累积曲线以跳跃和悬浮的两段式为主,跳跃次总体含量达30%以上,悬浮次总体小于 70%。泌阳凹陷核三段Ⅲ—Ⅳ油组的湖底扇[39],该湖底扇是湖盆内活跃流体底流与阵发性洪水形成的密度流双重作用下形成的重力流-牵引流复合搬运机制,岩心见包卷变形层理和交错层理,交错层理发育的砂岩,在粒度概率曲线上存在牵引总体。而黄骅坳陷港中地区沙三段湖底扇[41],沉积早期主要受重力流控制,岩心见滑塌变形构造、递变层理构造以及不完整的鲍马序列;沉积晚期则受牵引流和重力流双重控制,小型槽状交错层理和楔状交错层理构造逐渐增多。从国内学者对湖底扇的成因认识可以看出,浊流型湖底扇的成因划分比较混乱,且对滑塌成因和浊积成因湖底扇的内涵存在不同的认识;有的学者命名为滑塌浊积扇和深水浊积扇,认为滑塌浊积扇是指近岸水下扇扇端部位进一步滑塌而成,而深水浊积扇则是指洪水重力流直接注入湖盆沉积中心而成[29],这种深水浊积扇的内涵容易与洪水型湖底扇混淆。

浊流型是指狭义的浊流内涵,主要是由典型浊流形成的湖底扇,国内实例较少,在鄂尔多斯盆地西南部上三叠统长6油层组湖底扇中见报道[27],该区湖底扇的砂岩粒度分析具有典型的浊流特征,沉积构造具有明显的韵律性和旋回性并发育典型的鲍马序列等。

本文建议,基于 Shanmugam(1994)[54]将重力流的流态划分为滑动(slide)、滑塌(slump)、碎屑流(debris flow)和浊流(turbidity current)的方案,将湖底扇成因划分为滑动/滑塌型、碎屑流型、浊流型、洪水型(或异重流型)和混合型(重力流-牵引流型)等5种成因。可能会出现多种重力流流态共存的湖底扇,这类湖底扇属于过渡性的湖底扇,如同时出现滑塌和浊流的流态,可以命名为滑塌-浊流型湖底扇,其他重力流流态以此类推。这样的划分方案,可将前人滑塌浊积扇和滑塌型整体搬运方式的湖底扇归属到滑塌型,滑塌型水下泥石流搬运方式归属到碎屑流型,洪水型湖底扇和深水浊积扇归属到洪水型(异重流型)湖底扇。国内各成因湖底扇主要实例可对应到新的划分方案中,具体见表1。本文提出的5种划分方案考虑了湖底扇的成因机制,从实用角度而言更有利于不同类型湖底扇的勘探决策部署。

4 湖底扇层序发育部位

从vail经典层序地层的模式来看,湖底扇在低位体系域(如盆底扇、斜坡扇)更容易发育。但现已发现的湖底扇中,各个体系域都有发育湖底扇,低位体系域的湖底扇有渤海石南斜坡带东二下段[4]、伊通地堑永一段[31]、渤中21构造区东营组[45]等;低位体系域+湖侵体系域早期的湖底扇有福山凹陷流沙港组[15]、依舒地堑汤原断陷宝泉岭组[26]等;湖侵体系域的湖底扇有松辽盆地北部英台-他拉哈地区青山口组一、二段[32]等;低位+高位体系域的湖底扇有渤中凹陷东二下亚段[6],该区高位体系域湖底扇的数量及面积明显高于低位体系域;三个体系域均发育湖底扇的有涠西南凹陷流一段[14]。

由于经典层序地层学是从被动大陆边缘海相盆地研究中总结出来的,中国陆相湖盆构造演化复杂、构造运动期次多,湖底扇的层序划分不适合生搬硬套经典的层序地层学,需要结合每个研究区的具体实际,应用最合适的层序地层方法开展湖底扇层序划分。

5 湖底扇相带划分

国内绝大多数学者对湖底扇相带划分主要依据Walker R G.海底扇模式,该模式将海底扇划分为4个亚相7个微相,划分为补给水道、内扇(主沟道、沟堤)、中扇(辫状沟道、中心微相)、外扇(末梢微相)。

赵澄林 等[19](1984)首次将Walker R G.海底扇模式应用到渤海湾地区沙四—沙三段湖底扇研究中,并将湖底扇划分为4个亚相,分别是补给水道、上部扇亚相(或叫内部扇简称内扇)、中部扇亚相(或中部扇简称中扇)和下部扇(外部扇简称外扇),其中内扇、中扇和外扇进一步划分了8个微相,内扇亚相划分主沟道、主沟堤和漫溢微相;中扇亚相进一步划分辫状沟道、辫状沟堤、沟间沉积和中心微相;外扇亚相主要为末梢微相。与Walker R G.海底扇模式相比,增加了内扇漫溢微相、中扇的辫状沟堤和沟间沉积等3个微相类型。

国内学者在应用Walker R G.海底扇模式的过程中,重点关注的是内扇、中扇微相的相带划分,中扇的微相研究程度最好,内扇的微相研究次之,外扇的研究最薄弱。不同学者对微相名称及划分较为混乱,具体见表2 (表中“—”代表相关微相未发育或未划分)。

表2 国内湖底扇微相划分综合表

内扇的微相中,将补给水道亚相划到内扇微相内[36、46];天然堤微相叫法不严谨[36],容易与河流沉积体系的天然堤混淆;大部分学者称主沟道,也有学者称为主水道,为了减少与补给水道亚相混淆,建议称为主沟道;个别学者划分出滑塌堆积,认为也是内扇的重要组成[23],主沟道外[26]、主沟道间[35]和水道侧缘[41]等叫法应该都属于漫溢微相,属于主沟道外重力流满溢出主沟道而形成的。

中扇的微相中,存在辫状沟道和辫状水道两种叫法,基于与内扇主沟道叫法统一,建议采用辫状沟道微相名称。水道间[23,30,41,46]和沟道间[35,37]微相的内涵与沟间沉积内涵相同,建议采用沟间沉积;前缘平坦区[26](是区域位置不是微相类型)、中扇前缘[28]或扇中前缘[33]与中心微相的叫法相似,位于辫状沟道体系之外,向盆地方向平坦区更加细粒沉积物的微相总称。相对赵澄林 等的中扇微相方案,有些学者增加了叠复扇舌微相(Walker R G.海底扇模式中有此微相),建议保留该微相类型。

外扇的微相中,有席状浊积砂[37]、远源浊积岩[46]等不同叫法,但只反映了成岩,未表现出沉积相的含义,建议统一叫末梢微相,其内涵是由远源的浊积沉积体组成的。

基于Walker R G.海底扇模式、前人认识和习惯叫法,结合塔河油田湖底扇沉积模式[36],本文建议将湖底扇划分为4个亚相(10个微相)(图3),分别是补给水道、内扇(主沟道、沟堤、漫溢和滑塌沉积等微相)、中扇(辫状沟道、辫状沟堤、沟间沉积、中心微相和叠复扇舌微相)、外扇(末梢微相)。

图3 湖底扇模式示意图(据文献[36]修改)

6 湖底扇发育主控因素

湖底扇的发育是在外界一定触发机制(如地震、火山活动、波浪等)的作用下,受盆地内各种因素综合控制形成的。中国湖底扇主要在断陷型、拗陷型和前陆型湖盆中发育,断陷型湖盆地最为发育,前陆型与拗陷型湖盆次之。

6.1 断陷型

断陷湖盆湖底扇的发育主要受构造、地形、物源、基准面、水深和气候等因素的控制[23]。构造是主因,可以控制地形(主要是断裂坡折)的形成及其结构,进而影响湖底扇的发育位置;构造幕式活动促使物源区抬升或下降,导致物源区的规模、暴露时间及剥蚀量等增大或减小,进而影响湖底扇的发育规模;构造沉降可改变基准面(或湖平面)和水深的变化,进而影响湖底扇的分布位置、保存条件等。

1) 构造。主要指幕式构造运动及其产生的断裂带,控制湖底扇的发育时间、规模和位置。如车镇凹陷陡坡带沙三段湖底扇[28],构造幕式活动的时间和断裂结构控制湖底扇的发育,湖底扇主要发育在强烈断陷幕式活动初期,四种断裂结构中(板式、铲式、阶梯式)坡折带坡度变化可以控制湖底扇形成过程中流体流态的变化。受先期冲积和垮塌作用后,黄骅坳陷港中地区坡折带的坡度大幅度变缓,沙三段湖底扇形成过程中的重力作用控制的占比减小,牵引流作用的占比逐渐增大[41];不同坡度可以形成不同成因的重力流类型,坡度越陡,越容易发生滑动/滑塌,坡度越缓,越容易发生浊流沉积;在东营凹陷民丰地区沙三段中亚段湖底扇[47],地层古坡度为 4°～9°的区域以滑动-滑塌砂岩沉积体为主,地层古坡度为 3°～8°的区域以砂质碎屑流砂岩沉积为主,地层古坡度<3°的区域则主要沉积浊流砂岩体。同时,坡折带之间的断坡规模控制不同重力流类型、砂泥的分异程度,如辽中凹陷北洼东二下亚段湖底扇[10],断坡长达11.2 km,使得重力流在搬运过程中砂泥彻底分离,分别形成富砂和富泥型湖底扇;而当断坡规模变小时,砂质碎屑流和浊流不能彻底分异,浊流分布在砂质碎屑流尾端。

2) 物源。物源供给强弱控制了湖底扇的沉积规模、存活时间、数量和类型。如北部湾盆地福山凹陷流沙港组湖底扇[17],主要物源来自南部斜坡的辫状河三角洲群,次要物源来自于西部和东部的小型辫状河三角洲。南部充足的物源使得湖底扇沉积持续时间最长;而西部和东部湖底扇沉积规模和持续时间都较小而短。不同体系域三角洲供给能力的差异,导致渤中凹陷东二下亚段湖底扇发育的数量及类型存在明显差异[6],低位体系域时期物源供给能力弱,湖底扇数量少且单层厚度薄,具多期叠置的特征;高位体系域域物源供给能力强,湖底扇数量多、类型多,主要类型包括透镜体型、底部波浪型、前积型等。其中,钻井揭示透镜体型最富砂,含砂率大于50%;底部波浪型最富泥,含砂率在10%～20%,前积型的含砂率介于二者之间。

物源富砂程度决定湖底扇水道发育程度。辽中凹陷北洼古近系东二下亚段湖底扇[10],物源富砂程度决定湖底扇水道发育程度,三角洲早期富砂,且当 物源含砂率大于30%左右时,易形成非水道化-砂 质碎屑流型湖底扇;三角洲沉积晚期逐渐富泥,当物 源含砂率小于 30% 左右时,易形成水道化湖底扇。

3) 基准面。基准面变化控制了湖底扇具有不同的岩性特征、垂向演化特征和平面分布规律。如伊通盆地莫里青断陷双阳组湖底扇[23],基准面上升阶段容易形成退积型湖底扇,自下而上,粒度变细、砂岩厚度变薄的岩性特征,基准面下降阶段则容易形成进积型湖底扇,自下而上的相序为外扇—中扇—内扇亚相。基准面下降半旋回阶段,砂体强下切作用容易发育浊积水道,垂向上,多期扇体在相互切割叠置,超短期基准面下降过程中,多期砂体叠置厚度为0.5～8 m;基准面上升半旋回阶段,砂体呈点状或串珠状分布,以滑动的方式分布在泥岩之中,多期砂体叠置厚度相对较薄,为0.3～4 m,如东营凹陷民丰地区沙三段中亚段湖底扇[47]。同时,基准面变化形成的可容纳空间分布方向决定了湖底扇发育的平面形态及展布规模[6],渤中凹陷东二下亚段湖底扇低位体系域时期,可容纳空间小,呈 NE—SW 向展布,该期湖底扇展布方向与可容纳空间的方向一致,最大厚度与发育面积明显受控于可容纳空间形态控制明显;高位体系域时期,可容纳空间明显增大且展布方向变为近EW向,该期湖底扇展布方向同样呈近EW向,且规模较低位体系域的湖底扇明显增大。

4) 水深。水深可以控制湖底扇的保存条件及可容纳空间的变化。刘招君[23]认为湖盆深水区具有滞水条件,可以使湖底扇能较好地保存下来,浅水区即使有湖底扇发育,但容易受后期破浪等作用改造而难以保存下来。水体具一定的深度可以为较大规模的湖底扇发育提供足够的可容纳空间,如北部湾盆地福山凹陷流沙港组湖底扇[17]。

5) 气候。气候主要控制植被和水系的发育,潮湿气候条件更易形成湖底扇。如二连盆地乌里雅斯太凹陷早白垩世湖底扇的发育,气候是重要的条件之一[25],该凹陷在早白垩世属于典型的温暖潮湿气候,植被茂盛、水系充沛,发育巨厚的湖底扇,钻井揭示厚度1 500 m左右(太参1井、太参21井)。

6.2 拗陷型

拗陷型湖盆的湖底扇主要受物源和地形等因素的控制[27]。如松辽盆地英台地区青山口组湖底扇的粉砂岩主要来自英台扇三角洲前的缘粉、细砂岩和泥质粉砂岩的整体滑塌搬运[32]。地形分斜坡和坡折带两种类型,斜坡的坡度影响湖底扇的规模,坡度大小与湖底扇规模呈正相关关系[43],斜坡也为湖底扇的发育提供了移动动力[27];坡折带的存在,使得可容纳空间突然变大,并控制湖底扇的形成和发育,如鄂尔多斯盆地华池地区长6油层组湖底扇,坡折带之下发育横向连片的砂质碎屑流砂体[44]。

6.3 前陆型

前陆湖盆湖底扇主要受构造、地形及物源等控制。如塔北轮南地区三叠系湖底扇,构造活动是湖底扇发育的诱因,幕式挤压构造活动不仅可以使物源区隆升剥蚀形成大量物源,促使(扇)三角洲的持续建设作用,同时可以使地形变陡和沉积物失稳等;地形影响了湖底扇的分布位置,形成的破折带使得湖底扇沿坡折带之下分布;物源决定了湖底扇的岩性、物性和规模,辫状河三角洲前缘砂体提供的物源供给使得湖底扇富砂,岩性以砾状砂岩、含砾粗砂岩以及中粗砂岩为主[46]。准噶尔盆地克拉玛依油田五八区二叠系下乌尔禾组湖底扇形成过程中[42],西缘构造带的冲断作用使该区具有充足的物源供应,而且扇三角洲前缘的斜坡地形为形成浊流提供了有利场所。

物源供给控制湖底扇的发育规模及储集性。塔里木盆地阿克库勒地区三叠系湖底扇[38],发育富砂和富砾两类湖底扇。富砂湖底扇来自北部线状物源辫状河三角洲前缘砂体,搬运距离远、扇体规模大,以砾状砂岩、含砾砂岩及中细砂岩为主,分选中等;富砾湖底扇来自南部点状物源,搬运距离近、扇体规模小,以基质支撑或颗粒支撑的细砾岩,砾状砂砾岩及岩屑砂岩为主为主,分选磨圆差。同时、古地貌对上述两类湖底扇也有控制作用,富砂型湖底扇形成的地形较平缓、平面上具有明显的相分异特征,容易区分出内扇、中扇和外扇;富砾砂湖底扇形成的地形较陡,沉积物迅速卸载、以点物源为轴心呈扇状分布,相分异特征不明显。

基于不同盆地类型,以上是从单因素论述湖底扇的主控因素。实际上,不同因素之间也存在一定的因果关系,湖底扇的形成是多因素综合作用的结果。如辽中凹陷东营组湖底扇同时受物源、地形和基准面等因素控制[8]、塔北轮南地区三叠系湖底扇受构造、地形和物源等多因素控制[46]等研究过程中需要多因素同时考虑。

7 湖底扇储集性

目前,共收集了8个湖底扇的公开发表储层物性数据,其中7个扇体具有含油气性或有一定产能(表3)。埋深从1 500 m至4 400 m不等,一般小于2 000 m[37],以二连盆地下白垩统湖底扇埋深最浅,车镇凹陷沙三段湖底扇[28]和阿克库勒地区三叠系湖底扇[38]埋深最深,分别达4 350 m和4 380 m左右。岩性以砂砾岩、中粗(含砾)砂岩、中—细砂岩等为主;中扇的辫状沟道是有利储层最发育的微相类型。整体来看,储层物性与岩性、埋深没有明显的线性关系。如埋深均为4 300多米、岩性粒度也基本一致情况下,渤海湾盆地车镇凹陷的湖底扇和塔里木盆地阿克库勒地区的湖底扇储存物性存在很大差异。车镇凹陷岩性砂砾岩、细砂岩、细砾岩,孔隙度主要集中在3%～9%、平均7.28%,渗透率主要集中0.1～2 mD,平均1.14 mD;阿克库勒地区湖底扇的岩性为含砾中—粗粒岩屑砂岩及中粗粒岩屑砂岩,孔隙度20%～26%,渗透率400～1 500 mD。

表3 国内湖底扇储层物性综合表

在相同埋深的单个湖底扇中,微相类型和岩性主要控制了湖底扇的物性。如乌里雅斯太凹陷下白垩统湖底扇[37],内扇主沟道较中扇辫状沟道的孔隙度稍差,主沟道的孔隙度6%～12%、平均8.9%,辫状沟道孔隙度8%～18.2%、平均11.9%。车镇凹陷沙三段湖底扇的岩性对储层物性有重要的影响[28],砂砾岩平均孔隙度为7.28%、平均渗透率1.14 mD;中砾岩平均孔隙度为5.876%、平均渗透率1.648 mD;细砾岩平均孔隙度为5.857%、平均渗透率0.521 mD;细砂岩平均孔隙度为10.56%、平均渗透率0.924 mD。

8 研究建议

1) 进一步加强湖底扇形成机理的研究。湖底扇在从浅水区到深水区的沉积过程中,水动力条件复杂,流体性质和类型会发生变化;同一时期不同区域、不同时期同一区域重力流流态变化、主控因素及形成机制等方面研究较为薄弱;特别是混合型成因的湖底扇,重力流与牵引流相互转化的主控因素及其形成机制需要进一步深入研究。

2) 进一步加强湖底扇有利砂体定量预测。目前比较一致的观点认为,有利砂体主要分布在中扇亚相中,但其内部有利砂体的典型地震内幕结构、空间展布规模及其主控因素、地质-地震综合预测方法等方面需要加强。建议在细化湖底扇发育期次的基础上,在亚相或微相的约束下,综合考虑源汇系统定量分析、输砂通道定量刻画、微古地貌恢复等。

3) 进一步加强湖底扇有利储层的综合预测。对湖底扇有利储层成岩分析的文献较少,可能与资料条件不够有关;储层的非均质性具有普遍性,有利储层预测方面,前人重点从沉积-成岩相的角度开展有利储层预测,但难以满足提高钻井成功率、经济性等方面的要求,建议同时考虑沉积(岩性、粒度、矿物、相带、流体流态、古地貌等)和成岩(深度、古温压场、古应力场、古水文场、构造演化过程等)两大重要因素,并重视准确、有效的综合预测方法与技术的研究。