歧口凹陷沙三段沉積模式研究

賈京坤

(中國石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京 102200)

于杰杰

(中石化勝利油田分公司油氣集輸總廠，山東 東營 257000)

歧口凹陷沙三段沉積模式研究

賈京坤

(中國石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京 102200)

于杰杰

(中石化勝利油田分公司油氣集輸總廠，山東 東營 257000)

為明確歧口凹陷沙三段巖性體形成的控制因素及其分布空間，通過大量巖芯觀察，并結(jié)合測井、地震等資料，詳細(xì)研究了歧口洼陷沙三段的沉積相類型和物源體系。研究區(qū)主要發(fā)育扇三角洲，辮狀河三角洲，滑塌濁積扇，灘壩；滄縣隆起(葛沽、小站、沈青莊-大青旺)、港西凸起、埕寧隆起和羊三木凸起為主要的物源區(qū)。在詳細(xì)分析沉積體平面展布特征的基礎(chǔ)上，認(rèn)為古地貌、構(gòu)造特征和物源區(qū)性質(zhì)等因素控制了各沉積體的空間展布，并建立了適合研究區(qū)的沉積模式，為油氣勘探指明了方向。

歧口凹陷;沙三段;物源;沉積體系;沉積模式

歧口凹陷目前勘探層位和勘探區(qū)域的不均衡性，使得目前所發(fā)現(xiàn)的油藏類型以構(gòu)造油藏為主，巖性油藏發(fā)現(xiàn)較少。與此同時(shí)，近期歧口凹陷沙三段多口井明確的油氣顯示證實(shí)凹陷南部深層具有良好的勘探前景。但是受到勘探程度不均衡的影響，目前凹陷內(nèi)沙三段儲(chǔ)層沉積成因類型、特征及展布規(guī)律、非構(gòu)造油藏成藏控制因素等缺乏系統(tǒng)研究，從而嚴(yán)重制約了該區(qū)的勘探進(jìn)程。下面，筆者將在明確歧口凹陷構(gòu)造背景基礎(chǔ)上，對目前制約勘探進(jìn)程的關(guān)鍵問題沙三段巖性體的物源體系、沉積模式及砂體成因開展詳細(xì)的基礎(chǔ)地質(zhì)研究，目的是通過研究弄清凹陷內(nèi)部所存在的沉積類型，明確巖性體成因、主控因素和空間分布，以此指導(dǎo)勘探部署。

1 沉積物源屬性判別

黃驊坳陷地理位置位于渤海之濱，以羊三木斷裂和海河斷裂為界分為南、中、北3個(gè)區(qū)；構(gòu)造位置處于燕山褶皺帶以南，滄縣隆起東部，埕寧隆起西部，南與濟(jì)陽坳陷毗鄰，坳陷總體呈北東-南西向展布[1]。歧口凹陷位于黃驊坳陷中區(qū)，滄縣隆起之東，北為燕山褶皺帶，南為埕寧隆起，東部由沙壘田凸起、海中隆起為界將其與渤中坳陷相分隔，由板橋、歧北、歧南、北塘4個(gè)次級凹陷構(gòu)成，是黃驊坳陷中最大、最深的凹陷，面積為6640km2。目前在歧口凹陷內(nèi)部已經(jīng)發(fā)現(xiàn)北大港、板橋、周清莊、王徐莊等11個(gè)油田，累計(jì)探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量6.69×108t，為黃驊坳陷中的主要含油氣凹陷之一[2]。

研究區(qū)具有物源多、沉積體系相互交匯的特點(diǎn)，搞清各物源區(qū)的發(fā)育范圍是沉積體系重建的基礎(chǔ)。隨著電子探針技術(shù)的應(yīng)用及其分析水平、精度的不斷提高，重礦物分析法應(yīng)用廣泛[3-6]。通過對有成因聯(lián)系的重礦物組合進(jìn)行礦物學(xué)研究及統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,可以判斷物源區(qū)的母巖類型。

通過對沙三段重礦物統(tǒng)計(jì)，主要發(fā)現(xiàn)5大類組合方式(見圖1)，其中小站物源區(qū)和港西凸起物源區(qū)的重礦物特征相似，鋯石含量大于50%，石榴石含量大于20%；埕寧隆起物源區(qū)鋯石含量相對為40%，而石榴石含量大于40%。其余3個(gè)物源區(qū)的鋯石含量明顯較低，沈青莊-大青旺物源的石榴石和磁鐵礦含量大于30%，羊三木地區(qū)磁鐵礦含量小于20%，而葛沽物源區(qū)磁鐵礦含量不足5%。

滄縣隆起的母巖主要為變質(zhì)巖，其次為酸性巖漿巖和中基性巖漿巖；埕寧隆起的母巖主要為酸性巖漿巖，其次為變質(zhì)巖，還有少量的沉積巖；西南部羊三木凸起的母巖和滄縣隆起相似主要為變質(zhì)巖，但中基性巖漿巖的含量較滄縣隆起少。而中部的港西凸起地區(qū)的母巖主要為酸性巖漿巖和變質(zhì)巖。

圖1 歧口凹陷沙三段各物源區(qū)重礦物組合特征圖

2 沉積相類型及特征

通過對歧口凹陷已鉆遇沙三段地層各井的沉積特征及測井曲線特征等沉積相標(biāo)志的綜合研究分析，可將歧口凹陷沙三段劃分為3個(gè)沉積相、12個(gè)沉積亞相。

2.1 扇三角洲

由沖積扇進(jìn)積到湖泊中形成，依據(jù)扇三角洲各亞相類型的巖性特征、測井相特征、砂體形態(tài)等特征組合，將研究區(qū)的扇三角洲劃分分出3種亞相、8種微相。

1)扇三角洲平原 該亞相類型沉積機(jī)制同沖積扇類似，是在突發(fā)性、瞬時(shí)性的事件的重力流沉積與災(zāi)變間歇期正常沉積交替下所形成的，碎屑流沉積占絕對優(yōu)勢，粗粒沉積為主，普遍發(fā)育礫巖，以塊狀礫巖組成的碎屑流沉積物及含礫砂巖及砂巖組成的扇上分流河道沉積為主[6]。扇三角洲平原亞相可細(xì)分為漫流沉積、泥石流沉積、分流河道、分流河道間4個(gè)微相。①漫流沉積主要由紫紅色砂質(zhì)泥巖、泥巖組成[8]。②泥石流沉積所形成的沉積物粒徑較大，最大可達(dá)8cm，主要為褐灰色、灰白色砂礫巖、含礫不等粒砂巖。③分流河道由灰白色、淺棕紅色、淺灰綠色砂礫巖、含礫不等粒砂巖、中砂巖組成。砂礫巖中的礫石呈次棱角狀，分選較差，成分成熟度較低，發(fā)育粒序?qū)永怼K狀層理[8]。④分流河道間是洪水期水流溢出河道后在河道側(cè)緣沉積而成，沉積物粒度細(xì)，層理類型常見平行層理和小型交錯(cuò)層理。

2)扇三角洲前緣 扇三角洲前緣位于湖岸線與正常浪基面之間，與淺湖或半深湖亞相伴生，通過觀察巖心，進(jìn)一步識別出水下分支河道、水下分支河道間、河口壩、遠(yuǎn)砂壩和前緣席狀砂微相。①水下分支河道是扇三角洲平原辮狀水道水下延伸部分，巖性以細(xì)、中粒砂巖為主，垂向韻律呈現(xiàn)向上變細(xì)結(jié)構(gòu)。部分水下分支河道砂體呈單一透鏡狀?yuàn)A于碎屑流沉積體中，最大厚度不超過2m，橫向連續(xù)性差，延伸數(shù)米即變薄甚至尖滅。發(fā)育大、中型槽狀交錯(cuò)層理及少量板狀交錯(cuò)層理，底部沖刷面構(gòu)造常見。②水下分支河道間以細(xì)粒沉積為主。由于水下分支河道遷移頻繁及碎屑流的強(qiáng)大破壞作用，具水平層理及波狀層理，生物擾動(dòng)構(gòu)造及蟲孔較發(fā)育。③河口壩位于水下分支河道前緣或側(cè)緣，巖性均勻，以細(xì)砂巖、粉砂巖為主，發(fā)育平行層理、波狀層理，見小型板狀交錯(cuò)層理以及槽狀交錯(cuò)層理等沉積構(gòu)造，常見反粒序。④遠(yuǎn)砂壩及席狀砂巖性以細(xì)砂巖、粉砂巖為主，夾泥質(zhì)粉砂巖及泥巖，層厚在0.5m以下，從下向上為泥質(zhì)粉砂巖-粉砂巖-細(xì)砂巖，見沙紋層理及波狀層理，含植物碎片化石[8]。

3)前扇三角洲 工區(qū)內(nèi)前扇三角洲巖性以灰色、灰黑色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，有機(jī)質(zhì)含量高，發(fā)育水平層理。前扇三角洲屬于半深湖-深湖條件下的沉積。

2.2 辮狀三角洲

辮狀河入湖(或海)即為辮狀三角洲，根據(jù)沉積特征，工區(qū)辮狀三角洲完整發(fā)育辮狀三角洲平原、辮狀三角洲前緣及前辮狀三角洲3個(gè)亞相。

1)辮狀三角洲平原 位于湖盆邊緣的辮狀河大量分叉處與湖岸線之間的陸上沉積區(qū)，主要包括辮狀河道和洪泛平原，且以前者為主。辮狀河道巖性相對較粗，砂礫巖分選、磨圓度較差，以次圓-次棱狀為主，泥質(zhì)含量少，常由礫巖、含礫砂巖及砂巖組成，以含礫中、粗粒砂巖為主。砂體中沉積構(gòu)造發(fā)育，常見沖刷面構(gòu)造、平行層理及槽狀交錯(cuò)層理，局部地區(qū)見泥礫。縱向上，通常可見多期河道砂體相互疊置成巨厚的砂體。洪泛平原主要的巖石主要呈現(xiàn)紫紅色。可見小型不規(guī)則交錯(cuò)層理及沖刷構(gòu)造，偶見碳屑。

2)辮狀三角洲前緣 辮狀三角洲前緣主要發(fā)育于研究區(qū)南緣，為沉積主體，發(fā)育水下分支河道、分流間灣、河口壩及遠(yuǎn)砂壩4個(gè)微相。①水下分支河道巖性以含礫砂巖、粗砂巖、中砂巖及細(xì)砂巖為主，泥質(zhì)雜基含量少，顆粒支撐。②分流間灣在前緣普遍發(fā)育，巖性以粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥巖為主，見水平層理及小型沙紋層理。③河口砂壩由粉砂巖、細(xì)砂巖及中砂巖組成，垂向韻律特征表現(xiàn)為向上變粗；河口砂壩中沉積構(gòu)造發(fā)育，常見浪成沙紋層理，液化變形層理，平行層理及中、小型槽狀及板狀交錯(cuò)層理。遠(yuǎn)砂壩為前緣末端沉積，由薄層狀粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖組成，平面分布穩(wěn)定，延伸遠(yuǎn)；縱向上相帶窄，單層厚度薄，多在0.5m以下，見浪成沙紋層理及浪成波痕。

3)前辮狀三角洲亞相 辮狀三角洲前緣帶向湖的較深水區(qū)，發(fā)育由穩(wěn)定分布的灰綠色、深灰色薄層狀泥(頁)巖及粉砂質(zhì)泥(頁)巖組成的前辮狀三角洲，見水平層理和植物葉片化石[9-10]。

2.3 湖相

工區(qū)隨深度增大，依次發(fā)育濱淺湖、半深湖、深湖3個(gè)亞相，巖性以灰色、灰綠色、深灰色泥巖和粉砂巖為主。

1)濱淺湖亞相 主要發(fā)育砂質(zhì)灘壩和碳酸鹽灘壩2種有利于油氣聚集的儲(chǔ)層。沉積特征上，濱湖、淺湖通常難以區(qū)分。①砂質(zhì)灘壩。巖性主要為細(xì)砂巖-粉砂巖，厚度從十幾厘米至幾十厘米不等，最厚可達(dá)數(shù)米。垂向上表現(xiàn)為薄層砂泥巖互層地層夾相對較厚的粉砂巖及砂巖。層理似平行層理及沖洗交錯(cuò)層理為主，可見槽狀交錯(cuò)層理、浪成交錯(cuò)層理，反映較強(qiáng)水動(dòng)力強(qiáng)度。砂質(zhì)灘壩多分布于湖泊邊緣，湖灣，湖中局部與隆起周圍的緩坡側(cè)的濱淺湖地區(qū)，離開河流入口處，以迎風(fēng)側(cè)波浪較強(qiáng)的湖岸處發(fā)育較好。②碳酸鹽灘壩。碳酸鹽巖類則主要發(fā)育于水體清澈、水體相對變淺附近處的低隆起處或岸邊，有時(shí)與細(xì)粒砂層互層分布。本區(qū)碳酸鹽沉積主要受物源區(qū)巖性、氣候和入湖河流、湖泊水動(dòng)力條件的制約。

2)半深湖亞相 半深湖亞相位于水體較深的浪基面以下，屬于弱還原-還原環(huán)境。①滑塌濁積扇。滑塌濁積扇主要由陣發(fā)性的偶然因素誘發(fā)而成。研究區(qū)滑塌濁積扇主要發(fā)育在扇三角洲和辮狀河三角洲前端，沉積剖面上以砂巖、粉砂巖和深灰色泥巖組合為特征。發(fā)育截切、小型揉皺和變形構(gòu)造。層理構(gòu)造主要為塊狀層理、包卷層理和平行層理等。②近岸水下扇。近岸水下扇在湖盆的深陷期較為發(fā)育，為陸相斷陷湖盆一種常見的重力流沉積類型，發(fā)育在靠近斷層下降盤的深水區(qū)。內(nèi)扇主要發(fā)育辮狀水道，是由分選差、雜基支撐的礫巖、碎屑支撐的礫巖和砂礫巖夾暗色泥巖組成，礫石呈棱角-次棱角狀。礫巖通常具有漂礫結(jié)構(gòu)，礫石排列雜亂，甚至直立，層理不明顯。中扇垂向剖面上為辮狀水道疊覆沖刷，形成多層疊合的砂礫巖體，以礫質(zhì)至砂質(zhì)高密度濁流沉積為典型特征，巖性主要為砂礫巖、中粗砂巖與細(xì)砂巖，遞變層理和平行層理較發(fā)育。外扇為深灰色泥巖夾中-薄層砂巖，砂巖磨圓度較好，多為次圓狀，可顯平行層理和砂泥互層。

3 沙三段沉積體系展布及相模式

沙三段沉積體系類型在形成過程中，由于地形地貌、形成機(jī)理和水動(dòng)力條件的不同，不同區(qū)域的巖性巖相特征、沉積序列均發(fā)生變化。以古地形等沉積背景分析為基礎(chǔ)，利用地層等厚圖、砂巖厚度圖、砂巖含量等值線圖等，結(jié)合單井沉積相分析，繪制了詳細(xì)的沉積體系平面展布圖。整個(gè)沙三段各時(shí)期沉積體系展布體現(xiàn)很好的繼承性，僅以Es2亞段為例進(jìn)行描述(見圖2)。

沙三段時(shí)期，西北部滄縣隆起坡度較陡，主要發(fā)育扇三角洲和湖泊重力流沉積體系。岸上洪流攜帶大量泥、砂和礫石進(jìn)入湖盆，并沖蝕湖底形成水道，繼續(xù)向前推進(jìn)一定距離而形傾角較陡的同沉積斷層的下降盤形成滑塌濁積扇沉積。扇三角洲地區(qū)由湖盆邊緣至中心巖性表現(xiàn)為礫巖夾薄層紅色泥巖過渡為大段深灰色泥巖夾薄層粉細(xì)砂巖，巖性逐漸變細(xì)。

南部緩坡帶主要發(fā)育辮狀河三角洲和湖泊-重力流沉積體系，由辮狀河三角洲平原亞相、前緣亞相過渡為半深湖和滑塌濁積扇亞相。港西凸起處主要發(fā)育近岸水下扇沉積。水體較深，多期水道直接進(jìn)入深水環(huán)境，砂體相互疊合。屬于深斷陷期的重力流沉積序列，一般被半深湖-深湖泥巖、油頁巖包圍，砂巖含量低(見圖3)。

圖2 歧口凹陷Es2亞段沉積體系分布圖 圖3 歧口凹陷沙三段沉積模式圖

4 結(jié) 論

研究區(qū)沉積相受控于古地形以及古物源區(qū)分布，滄縣隆起、埕寧隆起和羊三木凸起3大物源區(qū)母巖性質(zhì)差異較大。歧口凹陷沙三段主要發(fā)育了沖積扇、扇三角洲、辮狀三角洲、近岸水下扇、滑塌濁積體及湖泊等多種沉積相類型。通過對區(qū)內(nèi)發(fā)育的沉積相類型與儲(chǔ)層物性對應(yīng)關(guān)系的研究表明，三角洲前緣河口壩、濁積扇砂體的儲(chǔ)層物性良好，是尋找?guī)r性油氣藏的勘探方向所在[11]。

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[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.10.013

P618.13

A

1673-1409(2012)10-N041-04