中國湖底扇研究現狀與建議*

謝曉軍 劉麗芳 唐 武 沈 樸 張錦偉

(1. 中海油研究總院有限責任公司 北京 100028; 2. 中海石油(中國)有限公司 北京 100010)

在復雜含油氣盆地,隨著淺層和構造油氣藏勘探程度的逐漸增高,油氣勘探將持續向中深層儲層、地層-巖性油氣藏、潛山油氣藏等復雜而隱蔽的領域拓展[1]。中國近海盆地油氣勘探較陸地盆地起步晚,但目前也進入了地層-巖性油氣藏勘探階段,重點勘探方向包括環渤中凹陷的大中型巖性勘探、遼東灣東營組湖底扇巖性勘探等[2],由此可見湖底扇是今后重要的勘探領域之一。

湖底扇在中國陸相盆地中廣泛發育,在渤海灣、松遼、鄂爾多斯、二連、海拉爾、江漢和北部灣等盆地均有發現。中國海域湖底扇發育及其研究主要集中在渤海灣盆地渤中凹陷東營組[3-7]、遼中凹陷東營組[8-11]和歧口凹陷主凹西側沙一段[12]、北部灣盆地潿西南凹陷[13-14]和富山凹陷始新世流沙港組[15-17]。國內關于湖底扇的研究很多,但不同時期、不同學者在湖底扇概念、湖底扇成因分類、相帶劃分等方面,存在不同程度的認識分歧,本文旨在通過國內外文獻的系統分析,了解國內關于湖底扇研究的歷程,梳理湖底扇概念、成因分類、相帶劃分等不同觀點,總結與油氣勘探密切相關的湖底扇層序發育位置、主控因素和儲層物性等方面的共識,并在文獻綜述基礎上針對儲層物性等方面提出了研究建議。以期為今后湖底扇的深入研究和指導勘探提供參考。

1 湖底扇研究歷程

1984—2021年,以湖底扇為關鍵詞的公開發表中文文獻近100篇(圖1)。本文依據研究側重點和研究程度,將中國國內湖底扇研究大致劃分為三個階段。

圖1 中國歷年來湖底扇文獻的發表篇數

第一階段,初期探索階段(1984—1998年)。1984—1985年劉孟慧、趙澄林 等[18-19]學者首次公開發表關于湖底扇研究的相關文獻,該階段主要是提出湖底扇概念以及對渤海灣盆地下第三系湖底扇的認識,側重于基礎的相模式及巖相研究;1986—1998年的13年間,幾乎沒有關于湖底扇的公開中文文獻發表。因此,該時期是中國國內學者或企業研究人員對湖底扇領域開始探索的時期。

第二階段,沉積模式大發展階段(1999—2012年)。1999年以來,湖底扇的研究整體呈上升趨勢,國內陸上探區全面開展湖底扇層序劃分、沉積特征、主控因素/觸發機制、成因與沉積模式等方面的研究。從遼河西部凹陷冷家油田[20]研究開始,先后涉及沾化凹陷(2000年),江漢盆地潛江凹陷廣北油田[21-22](2002—2003年),北部灣盆地福山凹陷[15]、伊通盆地莫里青斷陷[23](2003年),二連盆地烏里雅斯太凹陷[24-25](2005年),勝利油區五號樁油田與依舒地塹湯原斷陷[26](2006年),鄂爾多斯盆地[27]、東營凹陷與車鎮凹陷[28]、遼河西部凹陷[29](2007年),塔里木盆地阿克庫勒地區[30]、泌陽凹陷(2008年),伊通地塹、松遼盆地英臺-他拉哈地區、孫吳-嘉蔭盆地等[31-34](2009年),松遼盆地北部英臺大安地區、貝爾凹陷和塔河油田等[35-37](2010年),克拉瑪依油田、板橋凹陷、烏爾遜凹陷和泌陽凹陷等[38-39](2011年),黃河口凹陷、黃驊坳陷港中地區、遼河油田、遼中凹陷和鄂爾多斯盆地下寺灣油田等[40-41](2012年)。

第三階段,多學科綜合砂體精細描述與評價研究階段(2013—2021年)。在前期研究內容的基礎上,隨著高分辨率三維地震資料逐漸普及,以及地球物性屬性分析等技術手段、鉆井和分析化驗資料逐漸豐富,該時期研究趨向于多學科綜合應用的巖性圈閉精細描述和評價,在扇體邊界及砂體精細刻畫、儲層物性及主控因素、流體流態、油氣成藏主控因素等方面的研究逐漸增強,旨在指導地層-巖性圈閉精準勘探,該時期有關湖底扇相控建模和單砂體構型等方面的文獻相繼公開發表。主要涉及準噶爾盆地[42]和高郵凹陷(2013年)、北部灣盆地潿西南凹陷等[43-44](2014年)、北部灣盆地福山凹陷[17]、 準噶爾盆地吉木薩爾凹陷、 遼中凹陷和二連盆地阿爾凹陷等(2015年)、遼河盆地西部凹陷(2016年)、北部灣盆地烏石凹陷、賽漢塔拉凹陷、遼東灣地區和渤中凹陷[45]等(2017年)、塔北輪南地區[46]、潿西南凹陷、 遼西低凸起、 歧南斷階帶和渤中凹陷東南斜坡帶等(2018年)、北部灣盆地潿西南凹陷C洼[13]、遼河雙南構造、歧口凹陷歧北斜坡、 查干諾爾凹陷、渤中凹陷、遼中凹陷北洼[10]等(2019年)、渤海海域相關氣田[4]、渤海灣盆地濱海地區[12]、潿西南凹陷[14]、海拉爾盆地霍多莫爾構造帶等(2020年)、遼東灣地區遼中凹陷[8]、東營凹陷民豐地區[47]、鄂爾多斯盆地合水地區[48]、 渤中凹陷石南陡坡帶東段[6]等(2021年)。

2 湖底扇概念

湖底扇(sublacustrine fan)一詞最早由劉孟慧[18]等(1984)基于Walker R G.(1978)海底扇(submarine fan)模式[49](圖2)提出,針對湖泊深水環境中的濁積扇建議采用湖底扇(sublacustrine fan)這一名稱,并反映中國中—新生代沉積中湖相水下扇發育的特色;國內不同學者對湖底扇研究主要是借鑒了 Walker R G.提出的海底扇模式,由 “海底扇”衍生出“湖底扇”,并逐漸將其完善。對于湖底扇的概念尚未統一,目前中國國內主要存在3種觀點。

圖2 Walker R G.海底扇沉積模式(據文獻[49]修改)

第一種觀點認為,湖底扇是指湖盆中以重力流搬運方式堆積在深水區的粗碎屑扇形體[24,26,33,38,42],該定義認為湖底扇沉積物是粗碎屑,平面形態上是扇形。該定義對物源區的巖性和平面形態未考慮十分周全。若湖底扇的物源區是偏泥巖或細粒地質體,其最終形成粗碎屑沉積體的概率不大,平面形態也可以是非扇形的[38]。

第二種觀點認為,湖底扇是指湖盆中由重力流搬運并沉積于浪基面以下的碎屑巖體[9]。該觀點內涵主要針對碎屑巖湖底扇,對碳酸鹽巖湖底扇考慮較少。

第三種觀點認為,湖底扇是指陸相湖盆三角洲前緣或者濱岸淺水區尚未完全固結的碎屑沉積物,受一定因素觸發,由重力流沉積所搬運的沉積物在湖底堆積形成的沉積體[10]/扇形粗碎屑沉積[14]/扇狀沉積物[43]。與第一種定義相比,該定義進一步強調了湖底扇物質主要來自盆內物源,未考慮湖底扇有來自盆地外的物源通過洪水沿盆地底部搬運并在深水區堆積[3],國內外有些學者將這類湖底扇稱為異重流(hyperpycnal flow)成因的湖底扇[50-54]。

在借鑒前人各種定義的基礎上,綜合考慮湖底扇類型、成因及發育特征,本文對湖底扇的定義是指沉積物以重力流方式堆積在湖盆浪基面之下的地質體。

3 湖底扇成因

根據前人對湖底扇成因研究的認識,國內勘探已揭示的湖底扇中,主要存在4種成因類型(表1),分別是滑塌型、洪水重力流型(部分學者稱為深水濁積扇)、重力流-牽引流復合型和濁流型。

表1 國內主要湖底扇實例成因劃分表

滑塌型湖底扇主要由盆內發育的三角洲/扇三角洲提供物源,受地震、構造運動等因素觸發,導致三角洲/扇三角洲沉積物失穩發生滑塌作用而形成的。進一步可以劃分水下泥石流搬運和整體滑塌搬運2種搬運方式;伊通地塹永一段湖底扇卷曲紋理、液化變形、球狀-枕狀構造、微斷層等準同生變形構造十分發育,體現了湖底扇主要為滑塌型水下泥石流沉積[31],北部灣盆地福山凹陷流沙港組湖底扇[17]亦屬于該類搬運方式;松遼盆地英臺-他拉哈地區青一、二段湖底扇由英臺扇三角洲前緣相帶的砂體整體滑塌并近距離搬運所形成,形成過程具多期次性[32];遼中凹陷北洼東二下亞段[10]、北部灣盆地潿西南凹陷C洼流沙港組[13]、阿克庫勒地區三疊系[38]、黃河口凹陷西北部沙三下亞段[40]、塔北輪南地區三疊系[46]等層系的湖底扇,本文均將其歸到滑塌型湖底扇。

洪水重力流型湖底扇是由洪水攜帶大量碎屑物直接搬運到湖盆深水區形成的。如塔河油田AT1井三疊系湖底扇[36],是在地形平緩、湖平面逐漸上升、氣候潮濕和物源供給強等條件下,三角洲前緣的水下分流河道形成湖底扇的補給水道而形成的。

重力流-牽引流復合型湖底扇是由不同性質的流體共同作用下形成的,該類湖底扇的重力流沉積類型包含滑塌、砂質碎屑流、濁流等沉積類型。如潿西南凹陷流一段高位體系域晚期的無水道化富砂型湖底扇[14],巖心見塊狀構造、砂礫泥混雜堆積、泥巖撕裂屑等典型的碎屑流沉積構造,粒度概率累積曲線以跳躍和懸浮的兩段式為主,跳躍次總體含量達30%以上,懸浮次總體小于 70%。泌陽凹陷核三段Ⅲ—Ⅳ油組的湖底扇[39],該湖底扇是湖盆內活躍流體底流與陣發性洪水形成的密度流雙重作用下形成的重力流-牽引流復合搬運機制,巖心見包卷變形層理和交錯層理,交錯層理發育的砂巖,在粒度概率曲線上存在牽引總體。而黃驊坳陷港中地區沙三段湖底扇[41],沉積早期主要受重力流控制,巖心見滑塌變形構造、遞變層理構造以及不完整的鮑馬序列;沉積晚期則受牽引流和重力流雙重控制,小型槽狀交錯層理和楔狀交錯層理構造逐漸增多。從國內學者對湖底扇的成因認識可以看出,濁流型湖底扇的成因劃分比較混亂,且對滑塌成因和濁積成因湖底扇的內涵存在不同的認識;有的學者命名為滑塌濁積扇和深水濁積扇,認為滑塌濁積扇是指近岸水下扇扇端部位進一步滑塌而成,而深水濁積扇則是指洪水重力流直接注入湖盆沉積中心而成[29],這種深水濁積扇的內涵容易與洪水型湖底扇混淆。

濁流型是指狹義的濁流內涵,主要是由典型濁流形成的湖底扇,國內實例較少,在鄂爾多斯盆地西南部上三疊統長6油層組湖底扇中見報道[27],該區湖底扇的砂巖粒度分析具有典型的濁流特征,沉積構造具有明顯的韻律性和旋回性并發育典型的鮑馬序列等。

本文建議,基于 Shanmugam(1994)[54]將重力流的流態劃分為滑動(slide)、滑塌(slump)、碎屑流(debris flow)和濁流(turbidity current)的方案,將湖底扇成因劃分為滑動/滑塌型、碎屑流型、濁流型、洪水型(或異重流型)和混合型(重力流-牽引流型)等5種成因?？赡軙霈F多種重力流流態共存的湖底扇,這類湖底扇屬于過渡性的湖底扇,如同時出現滑塌和濁流的流態,可以命名為滑塌-濁流型湖底扇,其他重力流流態以此類推。這樣的劃分方案,可將前人滑塌濁積扇和滑塌型整體搬運方式的湖底扇歸屬到滑塌型,滑塌型水下泥石流搬運方式歸屬到碎屑流型,洪水型湖底扇和深水濁積扇歸屬到洪水型(異重流型)湖底扇。國內各成因湖底扇主要實例可對應到新的劃分方案中,具體見表1。本文提出的5種劃分方案考慮了湖底扇的成因機制,從實用角度而言更有利于不同類型湖底扇的勘探決策部署。

4 湖底扇層序發育部位

從vail經典層序地層的模式來看,湖底扇在低位體系域(如盆底扇、斜坡扇)更容易發育。但現已發現的湖底扇中,各個體系域都有發育湖底扇,低位體系域的湖底扇有渤海石南斜坡帶東二下段[4]、伊通地塹永一段[31]、渤中21構造區東營組[45]等;低位體系域+湖侵體系域早期的湖底扇有福山凹陷流沙港組[15]、依舒地塹湯原斷陷寶泉嶺組[26]等;湖侵體系域的湖底扇有松遼盆地北部英臺-他拉哈地區青山口組一、二段[32]等;低位+高位體系域的湖底扇有渤中凹陷東二下亞段[6],該區高位體系域湖底扇的數量及面積明顯高于低位體系域;三個體系域均發育湖底扇的有潿西南凹陷流一段[14]。

由于經典層序地層學是從被動大陸邊緣海相盆地研究中總結出來的,中國陸相湖盆構造演化復雜、構造運動期次多,湖底扇的層序劃分不適合生搬硬套經典的層序地層學,需要結合每個研究區的具體實際,應用最合適的層序地層方法開展湖底扇層序劃分。

5 湖底扇相帶劃分

國內絕大多數學者對湖底扇相帶劃分主要依據Walker R G.海底扇模式,該模式將海底扇劃分為4個亞相7個微相,劃分為補給水道、內扇(主溝道、溝堤)、中扇(辮狀溝道、中心微相)、外扇(末梢微相)。

趙澄林 等[19](1984)首次將Walker R G.海底扇模式應用到渤海灣地區沙四—沙三段湖底扇研究中,并將湖底扇劃分為4個亞相,分別是補給水道、上部扇亞相(或叫內部扇簡稱內扇)、中部扇亞相(或中部扇簡稱中扇)和下部扇(外部扇簡稱外扇),其中內扇、中扇和外扇進一步劃分了8個微相,內扇亞相劃分主溝道、主溝堤和漫溢微相;中扇亞相進一步劃分辮狀溝道、辮狀溝堤、溝間沉積和中心微相;外扇亞相主要為末梢微相。與Walker R G.海底扇模式相比,增加了內扇漫溢微相、中扇的辮狀溝堤和溝間沉積等3個微相類型。

國內學者在應用Walker R G.海底扇模式的過程中,重點關注的是內扇、中扇微相的相帶劃分,中扇的微相研究程度最好,內扇的微相研究次之,外扇的研究最薄弱。不同學者對微相名稱及劃分較為混亂,具體見表2 (表中“—”代表相關微相未發育或未劃分)。

表2 國內湖底扇微相劃分綜合表

內扇的微相中,將補給水道亞相劃到內扇微相內[36、46];天然堤微相叫法不嚴謹[36],容易與河流沉積體系的天然堤混淆;大部分學者稱主溝道,也有學者稱為主水道,為了減少與補給水道亞相混淆,建議稱為主溝道;個別學者劃分出滑塌堆積,認為也是內扇的重要組成[23],主溝道外[26]、主溝道間[35]和水道側緣[41]等叫法應該都屬于漫溢微相,屬于主溝道外重力流滿溢出主溝道而形成的。

中扇的微相中,存在辮狀溝道和辮狀水道兩種叫法,基于與內扇主溝道叫法統一,建議采用辮狀溝道微相名稱。水道間[23,30,41,46]和溝道間[35,37]微相的內涵與溝間沉積內涵相同,建議采用溝間沉積;前緣平坦區[26](是區域位置不是微相類型)、中扇前緣[28]或扇中前緣[33]與中心微相的叫法相似,位于辮狀溝道體系之外,向盆地方向平坦區更加細粒沉積物的微相總稱。相對趙澄林 等的中扇微相方案,有些學者增加了疊復扇舌微相(Walker R G.海底扇模式中有此微相),建議保留該微相類型。

外扇的微相中,有席狀濁積砂[37]、遠源濁積巖[46]等不同叫法,但只反映了成巖,未表現出沉積相的含義,建議統一叫末梢微相,其內涵是由遠源的濁積沉積體組成的。

基于Walker R G.海底扇模式、前人認識和習慣叫法,結合塔河油田湖底扇沉積模式[36],本文建議將湖底扇劃分為4個亞相(10個微相)(圖3),分別是補給水道、內扇(主溝道、溝堤、漫溢和滑塌沉積等微相)、中扇(辮狀溝道、辮狀溝堤、溝間沉積、中心微相和疊復扇舌微相)、外扇(末梢微相)。

圖3 湖底扇模式示意圖(據文獻[36]修改)

6 湖底扇發育主控因素

湖底扇的發育是在外界一定觸發機制(如地震、火山活動、波浪等)的作用下,受盆地內各種因素綜合控制形成的。中國湖底扇主要在斷陷型、拗陷型和前陸型湖盆中發育,斷陷型湖盆地最為發育,前陸型與拗陷型湖盆次之。

6.1 斷陷型

斷陷湖盆湖底扇的發育主要受構造、地形、物源、基準面、水深和氣候等因素的控制[23]。構造是主因,可以控制地形(主要是斷裂坡折)的形成及其結構,進而影響湖底扇的發育位置;構造幕式活動促使物源區抬升或下降,導致物源區的規模、暴露時間及剝蝕量等增大或減小,進而影響湖底扇的發育規模;構造沉降可改變基準面(或湖平面)和水深的變化,進而影響湖底扇的分布位置、保存條件等。

1) 構造。主要指幕式構造運動及其產生的斷裂帶,控制湖底扇的發育時間、規模和位置。如車鎮凹陷陡坡帶沙三段湖底扇[28],構造幕式活動的時間和斷裂結構控制湖底扇的發育,湖底扇主要發育在強烈斷陷幕式活動初期,四種斷裂結構中(板式、鏟式、階梯式)坡折帶坡度變化可以控制湖底扇形成過程中流體流態的變化。受先期沖積和垮塌作用后,黃驊坳陷港中地區坡折帶的坡度大幅度變緩,沙三段湖底扇形成過程中的重力作用控制的占比減小,牽引流作用的占比逐漸增大[41];不同坡度可以形成不同成因的重力流類型,坡度越陡,越容易發生滑動/滑塌,坡度越緩,越容易發生濁流沉積;在東營凹陷民豐地區沙三段中亞段湖底扇[47],地層古坡度為 4°～9°的區域以滑動-滑塌砂巖沉積體為主,地層古坡度為 3°～8°的區域以砂質碎屑流砂巖沉積為主,地層古坡度<3°的區域則主要沉積濁流砂巖體。同時,坡折帶之間的斷坡規?？刂撇煌亓α黝愋?、砂泥的分異程度,如遼中凹陷北洼東二下亞段湖底扇[10],斷坡長達11.2 km,使得重力流在搬運過程中砂泥徹底分離,分別形成富砂和富泥型湖底扇;而當斷坡規模變小時,砂質碎屑流和濁流不能徹底分異,濁流分布在砂質碎屑流尾端。

2) 物源。物源供給強弱控制了湖底扇的沉積規模、存活時間、數量和類型。如北部灣盆地福山凹陷流沙港組湖底扇[17],主要物源來自南部斜坡的辮狀河三角洲群,次要物源來自于西部和東部的小型辮狀河三角洲。南部充足的物源使得湖底扇沉積持續時間最長;而西部和東部湖底扇沉積規模和持續時間都較小而短。不同體系域三角洲供給能力的差異,導致渤中凹陷東二下亞段湖底扇發育的數量及類型存在明顯差異[6],低位體系域時期物源供給能力弱,湖底扇數量少且單層厚度薄,具多期疊置的特征;高位體系域域物源供給能力強,湖底扇數量多、類型多,主要類型包括透鏡體型、底部波浪型、前積型等。其中,鉆井揭示透鏡體型最富砂,含砂率大于50%;底部波浪型最富泥,含砂率在10%～20%,前積型的含砂率介于二者之間。

物源富砂程度決定湖底扇水道發育程度。遼中凹陷北洼古近系東二下亞段湖底扇[10],物源富砂程度決定湖底扇水道發育程度,三角洲早期富砂,且當 物源含砂率大于30%左右時,易形成非水道化-砂 質碎屑流型湖底扇;三角洲沉積晚期逐漸富泥,當物 源含砂率小于 30% 左右時,易形成水道化湖底扇。

3) 基準面?；鶞拭孀兓刂屏撕咨染哂胁煌膸r性特征、垂向演化特征和平面分布規律。如伊通盆地莫里青斷陷雙陽組湖底扇[23],基準面上升階段容易形成退積型湖底扇,自下而上,粒度變細、砂巖厚度變薄的巖性特征,基準面下降階段則容易形成進積型湖底扇,自下而上的相序為外扇—中扇—內扇亞相?；鶞拭嫦陆蛋胄仉A段,砂體強下切作用容易發育濁積水道,垂向上,多期扇體在相互切割疊置,超短期基準面下降過程中,多期砂體疊置厚度為0.5～8 m;基準面上升半旋回階段,砂體呈點狀或串珠狀分布,以滑動的方式分布在泥巖之中,多期砂體疊置厚度相對較薄,為0.3～4 m,如東營凹陷民豐地區沙三段中亞段湖底扇[47]。同時,基準面變化形成的可容納空間分布方向決定了湖底扇發育的平面形態及展布規模[6],渤中凹陷東二下亞段湖底扇低位體系域時期,可容納空間小,呈 NE—SW 向展布,該期湖底扇展布方向與可容納空間的方向一致,最大厚度與發育面積明顯受控于可容納空間形態控制明顯;高位體系域時期,可容納空間明顯增大且展布方向變為近EW向,該期湖底扇展布方向同樣呈近EW向,且規模較低位體系域的湖底扇明顯增大。

4) 水深。水深可以控制湖底扇的保存條件及可容納空間的變化。劉招君[23]認為湖盆深水區具有滯水條件,可以使湖底扇能較好地保存下來,淺水區即使有湖底扇發育,但容易受后期破浪等作用改造而難以保存下來。水體具一定的深度可以為較大規模的湖底扇發育提供足夠的可容納空間,如北部灣盆地福山凹陷流沙港組湖底扇[17]。

5) 氣候。氣候主要控制植被和水系的發育,潮濕氣候條件更易形成湖底扇。如二連盆地烏里雅斯太凹陷早白堊世湖底扇的發育,氣候是重要的條件之一[25],該凹陷在早白堊世屬于典型的溫暖潮濕氣候,植被茂盛、水系充沛,發育巨厚的湖底扇,鉆井揭示厚度1 500 m左右(太參1井、太參21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]。如松遼盆地英臺地區青山口組湖底扇的粉砂巖主要來自英臺扇三角洲前的緣粉、細砂巖和泥質粉砂巖的整體滑塌搬運[32]。地形分斜坡和坡折帶兩種類型,斜坡的坡度影響湖底扇的規模,坡度大小與湖底扇規模呈正相關關系[43],斜坡也為湖底扇的發育提供了移動動力[27];坡折帶的存在,使得可容納空間突然變大,并控制湖底扇的形成和發育,如鄂爾多斯盆地華池地區長6油層組湖底扇,坡折帶之下發育橫向連片的砂質碎屑流砂體[44]。

6.3 前陸型

前陸湖盆湖底扇主要受構造、地形及物源等控制。如塔北輪南地區三疊系湖底扇,構造活動是湖底扇發育的誘因,幕式擠壓構造活動不僅可以使物源區隆升剝蝕形成大量物源,促使(扇)三角洲的持續建設作用,同時可以使地形變陡和沉積物失穩等;地形影響了湖底扇的分布位置,形成的破折帶使得湖底扇沿坡折帶之下分布;物源決定了湖底扇的巖性、物性和規模,辮狀河三角洲前緣砂體提供的物源供給使得湖底扇富砂,巖性以礫狀砂巖、含礫粗砂巖以及中粗砂巖為主[46]。準噶爾盆地克拉瑪依油田五八區二疊系下烏爾禾組湖底扇形成過程中[42],西緣構造帶的沖斷作用使該區具有充足的物源供應,而且扇三角洲前緣的斜坡地形為形成濁流提供了有利場所。

物源供給控制湖底扇的發育規模及儲集性。塔里木盆地阿克庫勒地區三疊系湖底扇[38],發育富砂和富礫兩類湖底扇。富砂湖底扇來自北部線狀物源辮狀河三角洲前緣砂體,搬運距離遠、扇體規模大,以礫狀砂巖、含礫砂巖及中細砂巖為主,分選中等;富礫湖底扇來自南部點狀物源,搬運距離近、扇體規模小,以基質支撐或顆粒支撐的細礫巖,礫狀砂礫巖及巖屑砂巖為主為主,分選磨圓差。同時、古地貌對上述兩類湖底扇也有控制作用,富砂型湖底扇形成的地形較平緩、平面上具有明顯的相分異特征,容易區分出內扇、中扇和外扇;富礫砂湖底扇形成的地形較陡,沉積物迅速卸載、以點物源為軸心呈扇狀分布,相分異特征不明顯。

基于不同盆地類型,以上是從單因素論述湖底扇的主控因素。實際上,不同因素之間也存在一定的因果關系,湖底扇的形成是多因素綜合作用的結果。如遼中凹陷東營組湖底扇同時受物源、地形和基準面等因素控制[8]、塔北輪南地區三疊系湖底扇受構造、地形和物源等多因素控制[46]等研究過程中需要多因素同時考慮。

7 湖底扇儲集性

目前,共收集了8個湖底扇的公開發表儲層物性數據,其中7個扇體具有含油氣性或有一定產能(表3)。埋深從1 500 m至4 400 m不等,一般小于2 000 m[37],以二連盆地下白堊統湖底扇埋深最淺,車鎮凹陷沙三段湖底扇[28]和阿克庫勒地區三疊系湖底扇[38]埋深最深,分別達4 350 m和4 380 m左右。巖性以砂礫巖、中粗(含礫)砂巖、中—細砂巖等為主;中扇的辮狀溝道是有利儲層最發育的微相類型。整體來看,儲層物性與巖性、埋深沒有明顯的線性關系。如埋深均為4 300多米、巖性粒度也基本一致情況下,渤海灣盆地車鎮凹陷的湖底扇和塔里木盆地阿克庫勒地區的湖底扇儲存物性存在很大差異。車鎮凹陷巖性砂礫巖、細砂巖、細礫巖,孔隙度主要集中在3%～9%、平均7.28%,滲透率主要集中0.1～2 mD,平均1.14 mD;阿克庫勒地區湖底扇的巖性為含礫中—粗粒巖屑砂巖及中粗粒巖屑砂巖,孔隙度20%～26%,滲透率400～1 500 mD。

表3 國內湖底扇儲層物性綜合表

在相同埋深的單個湖底扇中,微相類型和巖性主要控制了湖底扇的物性。如烏里雅斯太凹陷下白堊統湖底扇[37],內扇主溝道較中扇辮狀溝道的孔隙度稍差,主溝道的孔隙度6%～12%、平均8.9%,辮狀溝道孔隙度8%～18.2%、平均11.9%。車鎮凹陷沙三段湖底扇的巖性對儲層物性有重要的影響[28],砂礫巖平均孔隙度為7.28%、平均滲透率1.14 mD;中礫巖平均孔隙度為5.876%、平均滲透率1.648 mD;細礫巖平均孔隙度為5.857%、平均滲透率0.521 mD;細砂巖平均孔隙度為10.56%、平均滲透率0.924 mD。

8 研究建議

1) 進一步加強湖底扇形成機理的研究。湖底扇在從淺水區到深水區的沉積過程中,水動力條件復雜,流體性質和類型會發生變化;同一時期不同區域、不同時期同一區域重力流流態變化、主控因素及形成機制等方面研究較為薄弱;特別是混合型成因的湖底扇,重力流與牽引流相互轉化的主控因素及其形成機制需要進一步深入研究。

2) 進一步加強湖底扇有利砂體定量預測。目前比較一致的觀點認為,有利砂體主要分布在中扇亞相中,但其內部有利砂體的典型地震內幕結構、空間展布規模及其主控因素、地質-地震綜合預測方法等方面需要加強。建議在細化湖底扇發育期次的基礎上,在亞相或微相的約束下,綜合考慮源匯系統定量分析、輸砂通道定量刻畫、微古地貌恢復等。

3) 進一步加強湖底扇有利儲層的綜合預測。對湖底扇有利儲層成巖分析的文獻較少,可能與資料條件不夠有關;儲層的非均質性具有普遍性,有利儲層預測方面,前人重點從沉積-成巖相的角度開展有利儲層預測,但難以滿足提高鉆井成功率、經濟性等方面的要求,建議同時考慮沉積(巖性、粒度、礦物、相帶、流體流態、古地貌等)和成巖(深度、古溫壓場、古應力場、古水文場、構造演化過程等)兩大重要因素,并重視準確、有效的綜合預測方法與技術的研究。