随着全球油气资源需求的快速增长和陆上油气的日益减少，深水油气勘探已成为海上油气勘探的热点和主功方向。深水区油气勘探在巴西Campos、西非和墨西哥湾等深水盆地取得巨大成功之后成为当前各国积极勘探的重要领域^[1-2]。海底峡谷（也称深水水道）作为深水沉积的重要组成部分，是大陆向深海输送各种碎屑物质的物源通道，峡谷中充填的碎屑物质可作为良好的油气储层，许多著名的深海油气田则位于古代的海底峡谷中，如加利福利亚的North Midway-Sunset高产油田等^[3]。近年来，我国在深水勘探中也取得了重大突破，截至2015年，中海油针对琼东南盆地深水区中央峡谷区共钻探15口探井均获成功，一举发现了陵水A-2井、陵水D-1井、陵水E-1井和E-2井等多个优质天然气高产井，揭示了中央峡谷内充填有优质厚层的砂岩储层。随着科学技术的发展及深海油气勘探的不断推进，对中央峡谷的深入研究也越发重要。截至目前，已有许多学者对中央峡谷的发育背景、成因机制、形态特征、物源体系、沉积充填、储层沉积相等方面进行了大量研究，并取得了阶段性成果。林畅松等^[4]、苏明等^[5-7]认为琼东南盆地深水区中央峡谷的发育具有分段性，西段受构造作用控制，东段受深海沉积控制；许怀智等^[8]认为琼东南盆地深水区中央峡谷以溯源堆积方式沉积充填了相互叠置的多期砂岩和泥岩；张道军等^[9]对琼东南盆地深水区中央峡谷的沉积微相进行了研究，认为中央峡谷具有曲流水道特征，发育点沙坝-天然堤复合体、泥质水道等沉积微相，在弯曲处由于水道迁移摆动形成侧向加积体；李超等^[10]认为琼东南盆地深水区中央峡谷发育5期次水道充填，可识别出4种成因类型砂体，包括峡谷轴部砂体、天然堤砂体、侧向加积砂体和侵蚀残余砂体，这些砂体在纵向上具有分异性，峡谷底部—中部以细砂岩充填为主，向上岩性变细，主要以粉砂岩、粉砂质泥岩构成，在不同级次峡谷充填内，同样具有细砂岩在下，向上渐变为粉砂岩、粉砂质泥岩的正旋回特征。Shanmuganm^[11]认为深水砂体成因以砂质块体搬运沉积和底流沉积为主；秦建华^[12]也强调砂质碎屑流和底流改造是对传统浊积砂岩成因的合理解释。由于受到钻井稀少的制约，针对峡谷内充填砂体的成因、堆积形态及展布规律的研究相对较少。本次研究从琼东南盆地深水区中央峡谷新增的多口钻井出发，结合高分辨率的三维地震资料、岩心、岩屑、测井、分析化验等资料，分析中央峡谷内砂体的形成、堆积样式，进而揭示砂体在纵横向上的分布规律，以期为后期研究油气运移及成藏规律提供依据。

琼东南盆地位于南海海域西北部，在海南隆起和永乐隆起之间呈北东走向，西临莺歌海盆地，东北侧与西沙海槽相连^[13-14]。琼东南盆地深水区范围主要包括中央坳陷带和南部隆起带，现今水深为300~3 000 m，面积约为5.2万km^2[8]。中央峡谷位于琼东南盆地深水区中央坳陷带，总长约425 km，宽9~30 km ^{[4, 14]}，为一大型的轴向深海峡谷，整体呈“S”型并向东西方向展布，西起乐东凹陷，经陵水凹陷、松南—宝岛凹陷、长昌凹陷，向东延伸进入西沙海槽。东部水体最深，向西逐渐变浅。在横剖面上，中央峡谷呈“U”字型、“V”字型和复合型多种形态^[7]。目前，深水区中央峡谷已钻遇11口井，其中LSA-1-1井、LSA-1-2井、LSA-1-3井、LSA-1-4井、LSA-1-5井和LSA-1-6井为2014年在深水区钻遇的6口新井（图 1），根据钻探资料，认为中央峡谷内充填多套砂体，砂体堆积样式与展布具有分段性，为浊流成因，主要发生在新近系中新统黄流组一段沉积时期。

图 1

Fig. 1

下载eps/tif图 图 1 琼东南盆地深水区中央峡谷位置 Fig. 1 Location of the Central Canyon in deepwater area of Qiongdongnan Basin

浊流沉积广泛发育于深水水道中，Shanmugan^[11]针对取自密西西比河海底扇中的水道岩心，以及取自亚马逊河底海底扇水道的岩心研究结果，认为浊流沉积分别约占深水水道沉积的20%和5%。在琼东南盆地YCX-1-1井、YCX-1-2井和YLB-1-1井中发现中央峡谷广泛发育灰色厚层细砂岩，见粒序层理、块状层理、平行层理，分析认为是鲍码序列a段和b段，解释为浊流沉积。2014年在中央峡谷新钻的6口探井中，黄流组累计钻遇856 m砂岩，最大单层厚度达52 m。根据新钻井资料，从岩心揭示、测井相、地震相和粒度特征等进一步分析中央峡谷的砂体成因。

在中央峡谷黄流组LSA-2-1井钻遇的岩性主要为浅灰色细砂岩、泥质粉砂岩，夹薄层灰色泥岩。测井曲线上，GR下段以箱形为主，岩性组合为泥质粉砂岩、泥岩；GR上段为齿化钟形，岩性组合自下而上为细砂岩、泥质粉砂岩到泥岩，向上泥岩单层厚度较薄，在顶部砂泥岩呈薄互层状产出，反映出典型的浊流沉积特征[图 2（a）]。

图 2

Fig. 2

下载eps/tif图 图 2 琼东南盆地中央峡谷浊流沉积特征（LSA-2-1井） Fig. 2 Turbidity current sedimentary characteristics in the Central Canyon in Qiongdongnan Basin

根据中央峡谷已钻井的岩心、壁心取样资料，对陵水凹陷黄流组沉积充填的砂岩类型进行了三角图解分析[图 2（b）]，认为砂岩成分主要为石英、长石和岩屑，其中LSC井壁心分析石英占碎屑颗粒的90%以上，砂岩类型为石英砂岩；LSA-2-1井岩心分析石英约占碎屑颗粒的80%~85%，岩屑占碎屑颗粒的5%~11%，砂岩类型为岩屑石英砂岩，壁心分析含少量石英砂岩。根据薄片镜下鉴定资料，黄流组砂岩粒度较细，主要为粉砂岩、细砂岩以及极细砂岩，砂岩类型以岩屑石英砂岩为主，砂岩结构成熟度较高，碎屑颗粒主要表现为次棱—次圆状，以点接触为主，为颗粒支撑，孔隙式胶结较普遍。

钻井揭示，中央峡谷充填浅灰色细砂岩、粉砂岩等。根据结构特征与沉积构造，可将砂岩分为块状层理的细砂岩和具有平行层理的粉砂岩、泥质粉砂岩。在LS A-2-1井的3 344.95~3 345.13 m取心段[图 2（c）]，底部可见浅灰色细砂岩，碎屑颗粒为次圆—次棱角状，分选较好，以细砂岩为主，局部含砾，可见泥岩撕裂，发育块状层理；顶部为浅灰色粉砂岩，磨圆及分选中等，厚度较薄，发育平行层理。它们分别对应鲍马序列的a段和b段砂岩，为典型的浊流沉积。浅灰色细砂岩、粉砂岩广泛发育于中央峡谷中，且多分布于峡谷轴部。

LS A-2-1井壁心样品粒度统计分析表现为三段式概率累积分布样式[图 2（d）]，粒度较细，包括悬浮次总体和跳跃次总体两部分，它们具有两段式特征，直线段斜度小，由陡变缓，悬浮次总体的体积分数为45%~65%，总体含量高，分选相对较差；跳跃次总体体积分数为8%~45%，跳跃搬运组分粗，分选较好，表明沉积物的主要搬运方式是悬浮载荷，较粗组分的沉积物随着水流搅动强度降低发生卸载，流体的密度降低，悬浮物的沉积速度也随之降低，而水流的牵引作用逐渐增加，为重力流和牵引流共同作用的产物。

由黄流组LSA-2-1井C-M图[图 2（e）]可知，C值表示累积曲线上颗粒的体积分数为1%处所对应的含量，M值表示累积曲线上50%处对应的粒径，将C点和M点连成一条线，与C = M基线平行，反映了以悬浮方式搬运为主的沉积方式，属于粒序悬浮区，具有浊流沉积特征。

沿中央峡谷走向的地震剖面显示，峡谷内发育5套砂体，它们均具有强振幅、低频、连续性好、地震同相轴侧向加积等特征（图 3），钻井证实这5套砂体均为灰色细砂岩。根据岩心观察，岩性以细砂岩为主，块状层理和平行层理发育，岩心上重力流事件性沉积明显[图 2（c）]。结合中央峡谷陵水凹陷其他已钻井资料，并通过对比与分析，认为LSA-2-1井、LSA-2-2井与LSC-1-1井在测井相、地震相、岩性组合及粒度特征上总体一致，因此，认为峡谷内充填的砂体为浊流成因。

图 3

Fig. 3

下载eps/tif图 图 3 琼东南盆地沿中央峡谷走向的地震剖面（位置见图 1） Fig. 3 Seismic profile along strike of the Central Canyon in Qiongdongnan Basin

琼东南盆地中央峡谷内水道砂体的堆积样式有多种，主要表现为垂向上的叠加式和垂向上的孤立式、侧向上的侧向叠加式和侧向上的孤立式、介于二者之间的侧向摆动叠加式和侧向摆动孤立式的水道侧积复合式（图 4）。中央峡谷在陵南段表现为限制性低及中弯曲度的水道复合体沉积模式，峡谷内砂体均为限制性浊积水道砂体，位于峡谷的上、下游及顺直段和弯曲段的不同部位，水道砂体的堆积样式不同（图 5、图 6），可表现为垂向孤立式和水道侧积复合式2种类型。水道砂体垂向孤立堆积样式在地震剖面上主要表现为强振幅、连续、中低频、平行和亚平行反射特征，发育于水道中上游顺直段。由于靠近物源，水道下切侵蚀能力强，顺流迁移和垂向加积作用明显，多形成水道加积复合体，为多期水道纵向侵蚀与充填的产物，砂体分布于水道中央，受后期泥质水道的侵蚀改造，残余水道砂体分布于峡谷两侧。水道侧积复合堆积样式在地震剖面上具有强振幅、连续、中低频叠瓦状前积反射特征，为多期水道砂体侧向加积和充填的产物，发育于水道中下游的“弯曲段”，主要受水道弯曲所致，沉积物能量有所减弱，水道侧向迁移作用加强，多形成水道侧积复合体。另外，受科氏力的影响，单一水道侧向加积拼接常导致砂体在平面上连片分布。

图 4

Fig. 4

下载eps/tif图 图 4 琼东南盆地中央峡谷砂体堆积模式（位置见图 1） Fig. 4 Sand accumulation models of the Central Canyon in Qiongdongnan Basin

图 5

Fig. 5

下载eps/tif图 图 5 琼东南盆地中央峡谷第Ⅴ期（a）和第Ⅲ期（b）砂体堆积样式雕刻 Fig. 5 Characterization of sand accumulation style of the Ⅴ stage(a)and Ⅲ stage(b)in the Central Canyon in Qiongdongnan Basin

图 6

Fig. 6

下载eps/tif图 图 6 琼东南盆地中央峡谷第Ⅱ期（a）和第Ⅰ期（b）砂体堆积样式雕刻 Fig. 6 Characterization of sand accumulation style of the Ⅱ stage(a)and Ⅰ stage(b)in the Central Canyon in Qiongdongnan Basin

结合琼东南盆地深水区已钻井资料，在地震剖面上划分出中央峡谷充填的次级层序后，应用井-震对比，对钻遇证实的峡谷在纵向上划分出4套砂体（HL_Ⅰ砂组、HL_Ⅱ砂组、HL_Ⅲ砂组、HL_Ⅳ砂组）（参见图 3），第5套砂体（HL_Ⅴ砂组）均未钻遇。本次研究通过沿峡谷方向已钻井连井砂组对比，分析峡谷内不同期次充填的砂体分布规律。细砂岩、粉砂岩和泥质粉砂岩均是中央峡谷内充填的主要岩性，纵向上砂体底部以岩性较粗的细砂岩为主，上部渐变为粉砂岩、粉砂质泥岩。LSC-1-1井区，中央峡谷内仅发育HL_Ⅱ砂组和HL_Ⅲ砂组，该井区以东，已钻的4口井均钻遇至HL_Ⅳ砂组，且以粉砂岩、细砂岩为主。在LSA-2-3井区砂体厚度达47.7 m，向东至LSA-2-2井区砂体厚度减薄至12.2 m。HL_Ⅲ砂组岩性以厚层块状粉砂岩、细砂岩为主，砂体较厚，均大于50 m。HL_Ⅲ砂组和HL_Ⅳ砂组自LSA-2-2井区向西到LSC-1-1井区砂体快速停止发育，转变为半深海泥岩充填。HL_Ⅱ砂组在LS22井区砂体最厚，向峡谷东西两侧均呈减薄的趋势，在LSA-2-2井区砂体厚度仅为2 m。HL_Ⅰ砂组在峡谷内均发育，以厚层块状粉砂岩为主，在HL_Ⅰ砂组顶部呈现频繁的砂、泥岩互层状产出。

本次研究在对砂体成因及堆积样式分析的基础上，综合砂体在纵向上及平面上的展布规律，建立了琼东南盆地中央峡谷浊积水道5期砂体的立体展布模式（图 7）。峡谷内发育的各套砂体，受后期泥质水道切割、块体流改造分块、侧向加积体的影响使得砂体具有在纵向上相互叠置连通、横向上连片分布的复杂关系，该砂体可作为油气运移的有利通道。

图 7

Fig. 7

下载eps/tif图 图 7 琼东南盆地中央峡谷充填砂体平面展布规律 Fig. 7 Distribution regularity of filling sandbody in the Central Canyon in Qiongdongnan Basin

以均方根振幅属性分析为手段，以钻井-地震标定为基础，对峡谷内水道充填砂体平面上的形态、规模、展布规律、侧向连续性及其相互配置关系等进行研究，结果认为属性异常对应于剖面上的侧向加积，属于水道砂体。由于水道砂体在后期受泥质水道、块体流侵蚀改造，在平面上形成了多个规模不等的砂体（图 8）。HL_Ⅰ砂组被后期泥质水道、块体流的切割改造程度较大，被全部切割成独立的块体，砂体侧向连续性差，平面上呈独立块状分布[图 7（a）]。HL_Ⅱ砂组、HL_Ⅲ砂组和HL_Ⅳ砂组同样被后期的泥质水道、块体流切割改造，但整体被切割的程度较小，西边的砂体侧向连续性较好，在平面上连片分布，而东边的高部位砂体则呈独立块状分布[图 7（a）~（c）]。由于HL_Ⅴ砂组未被钻遇，通过属性提取和地震剖面仍然可识别出该套砂体，分析认为该套砂体整体并不发育，规模较小，呈独立块状零星分布[图 7（e）]。

图 8

Fig. 8

下载eps/tif图 图 8 琼东南盆地中央峡谷水道砂体立体展布模式 Fig. 8 Three-dimensional pattern of channel sandbody distribution in the Central Canyon in Qiongdongnan Basin

（1）琼东南盆地中央峡谷内发育厚层水道充填砂岩，岩性以细砂岩、粉砂岩为主，为浊流成因。地震剖面上表现为强振幅、低频、连续性好的反射特征。测井曲线形态为钟形和箱形。

（2）琼东南盆地中央峡谷内水道砂体堆积样式包括：垂向叠加式和垂向孤立式、侧向叠加式和侧向孤立式、水道侧积复合式等。在中上游顺直段，靠近物源，水道顺流迁移和垂向加积作用明显，砂体堆积为垂向孤立式；中下游弯曲段沉积物能量减小，水道侧向迁移左右加强，砂体多为水道侧积复合堆积式。

（3）琼东南盆地中央峡谷钻遇证实至少发育4套砂体（HL_Ⅰ砂组、HL_Ⅱ砂组、HL_Ⅲ砂组、HL_ Ⅳ砂组）。纵向上，HL_Ⅰ砂组和HL_Ⅱ砂组在峡谷内均为发育，砂体较厚，LSC-1-1井区以东，HL_ Ⅲ砂组和HL_Ⅳ砂组发育；平面上，HL_Ⅰ砂组、HL_Ⅱ砂组、HL_Ⅲ砂组、HL_Ⅳ砂组均受到不同程度的后期泥质水道、块体流切割改造，HL_Ⅰ砂组受改造程度大，并呈独立块状分布，HL_Ⅱ砂组、HL_Ⅲ砂组、HL_Ⅳ砂组受改造程度有限，西边砂体的侧向连续性好，连片分布，而东边的高部位砂体则呈块状分布。HL_Ⅴ砂组未被钻遇，通过属性提取和地震剖面仍然可识别出该套砂体，分析认为该套砂体整体并不发育。

（4）水道砂是琼东南盆地中央峡谷内发育的主要砂体，纵向上多套砂体相互叠置，横向上连片分布且相互连通，可作为油气运移的有利通道，钻井证实砂岩厚度大，储层物性好，具有良好的勘探前景。