東濮凹陷馬寨油田衛95塊扇三角洲沉積特征及沉積模式

尹楠鑫， 李存貴， 賈云超， 李中超， 熊運斌， 張文成， 王德波， 孫 力

( 1. 中國石化中原油田分公司 博士后工作站，河南 鄭州 450018； 2. 中國石化中原油田分公司 勘探開發科學研究院，河南 鄭州 450018； 3. 中國石化中原油田分公司 開發管理部，河南 濮陽 457001； 4.中國石化中原油田分公司 第三采油廠，河南 濮陽 457000 )

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東濮凹陷馬寨油田衛95塊扇三角洲沉積特征及沉積模式

尹楠鑫1,2， 李存貴3， 賈云超4， 李中超2， 熊運斌2， 張文成4， 王德波2， 孫 力2

( 1. 中國石化中原油田分公司 博士后工作站，河南 鄭州 450018； 2. 中國石化中原油田分公司 勘探開發科學研究院，河南 鄭州 450018； 3. 中國石化中原油田分公司 開發管理部，河南 濮陽 457001； 4.中國石化中原油田分公司 第三采油廠，河南 濮陽 457000 )

沙三下亞段是馬寨油田衛95塊的主要含油層系，鉆井資料顯示儲層厚度大、砂體成因復雜、相帶認識難度大.為了研究衛95塊沙三下亞段的沉積特征及沉積模式，根據地質學及沉積學理論，分析其泥巖顏色、巖石類型及組合、粒度特征、構造特征及沉積相.結果表明：位于東濮凹陷西北端第三斷階帶的馬寨油田衛95塊發育扇三角洲前緣亞相，物源主要來自于西部的內黃隆起；該亞相又進一步識別出水下分流河道、水下分流河道側翼、席狀砂和水下分流河道間等4種微相，各主力砂組發育多期扇三角洲沉積，各扇體相互疊置，呈北西—南東向展布；亞相以水下分流河道和席狀砂微相為主，其余微相次之.在區域構造背景的基礎上，結合扇體的物源方向及時空展布特征，總結衛95塊的沉積微相模式，為油田開發提供參考.

東濮凹陷； 馬寨油田； 衛95塊； 沙三下亞段； 扇三角洲； 沉積微相； 沉積相模式

0 引言

1965年，Holmes A在研究英格蘭西海岸現代沉積時，提出“扇三角洲”概念，即“從鄰近高地推進到穩定水體的沖擊扇”[1].人們研究扇三角洲沉積體系的成因機制、形成條件、沉積及層序,以及它與油氣的富集關系等[2-10]，補充和完善“扇三角洲”概念及類型，并提出研究方法[11-14].我國中、新生代含油氣盆地多與陸相湖泊成因有關，與湖泊關系密切的扇三角洲是油氣聚集成藏的重要儲集體，在該沉積體系開發的石油地質儲量占我國總開發量的5.4%[15].因此，開展扇三角洲的研究可以有效地指導油氣田的勘探與開發.

馬寨油田衛95塊經過多年的勘探開發，由于油藏地質復雜、基礎地質研究薄弱，從投入開發至今，對油田目的層位的沉積層序、沉積體系、主力砂體的空間分布認識不清，基礎地質研究的滯后制約油田的勘探開發效果.因此，亟需利用巖心及測井資料，開展衛95塊沉積微相的時空展布研究，建立研究區的沉積相模式，為有利目標預測提供地質依據.在區域沉積背景分析的基礎上，筆者綜合研究鉆井巖心及測井資料，認為衛95塊沙河街組沙三段下亞段(沙三下亞段)主要發育扇三角洲沉積；分析衛95塊的沉積特征、微相展布及演化過程，總結發育模式，為東濮凹陷相似地質條件油田的扇三角洲研究提供參考.

1 區域地質概況

馬寨油田衛95塊位于河南省濮陽市岳村鄉，區域構造位置處于東濮凹陷西斜坡北部，油田南接胡狀集油田，東北部為文明寨油田，東臨衛城油田，西側為內黃隆起[16].該油藏為非均質性嚴重的復雜斷塊油藏，東邊以東傾的衛98斷層為界，西邊以衛95-6斷層為界，主力產油層為沙三下亞段，含油面積為3.2 km2，埋藏深度為1 600～2 000 m，地層厚度為400～460 m，石油地質儲量為612×104t,整體呈現為南窄北寬的楔形長條.馬寨油田衛95塊沙三下亞段地層發育在東濮凹陷盆地深陷期，各種沉積作用異常活躍，控制盆地發育的斷裂大規模活動，在西部斜坡帶被3條北東向二級羽狀斷層分割成4個臺階，大規模的斷裂活動也控制同期沉積分布[16].這樣的地形特征及控制盆地發育的斷裂是形成扇三角洲的有利條件(辮狀河三角洲雖然與扇三角洲沉積特征有一定相似性，但主要發育于寬緩平原的緩坡帶).斷塊發育一系列的北東—南西、南東—南南東、北北東—南南西及近東西向的小斷層[17].沙三下亞段時期，在西北方向水系長期發育，水系攜帶的陸源碎屑物質粒度較粗，多為細砂巖、粗砂巖及含礫砂巖，碎屑巖結構成熟度較低，顆粒分選程度中等，碎屑磨圓度以次棱—次圓狀為主，反映近物源、水動力較強、快速沉積的特點.儲層平均孔隙度為19.5%，平均滲透率為140×10-3μm2，屬于中孔中滲儲層.根據馬寨油田衛95塊地層劃分結果，衛95塊共劃分S3下1、S3下2、S3下3、S3下4、S3下5、S3下6、S3下7等7個砂組.

2 沉積微相類型及相標志

東濮凹陷是一個多旋回沉積的新生代斷陷—坳陷盆地，沙三沉積期處于盆地沉積大旋回的中期，強烈斷陷、湖廣、水深的古環境和古氣候特征使得湖盆的軸線和緩坡帶有長期的水系發育，大量的陸源碎屑物質沿湖盆軸線及斜坡地帶沉積下來.控制盆地發育的斷裂活動使得凹陷西部斜坡帶被3條二級斷層切割成4個臺階.位于凹陷西北端的馬寨油田衛95塊沙三下亞段地層發育于東濮凹陷盆地深陷期，氣候干旱，構造上處于西部斜坡帶的第三臺階東部，易形成扇三角洲沉積.巖心觀察、粒度分析、巖石組合特征、沉積構造及測井資料的研究表明，衛95塊沙三下亞段發育扇三角洲前緣亞相，亞相又進一步劃分為4種微相，分別為水下分流河道、水下分流河道側翼、席狀砂及水下分流河道間.

2.1 泥巖顏色及特殊巖性

泥巖的原生色對沉積物卸載堆積時的水體具有很好的物理化學條件指示.研究區反映局部氧化環境的雜色泥巖少見，在已有取心井目的層段出現一大套深灰色—淺灰色泥巖(見圖1(a))，同時，還存在反映深水—半深水沉積環境的灰色頁巖(見圖1(b))；根據巖心觀察及薄片分析，衛95塊沙三下亞段地層也發現反映還原環境的黃鐵礦(見圖1(c)).綜合分析泥巖、頁巖顏色及特殊巖性(黃鐵礦)，認為衛95塊沙三下亞段地層發育時期主要為淺水到半深水—深水環境.

圖1 馬寨油田衛95塊還原色泥巖及特殊巖性

2.2 巖石類型及組合

該區巖性以淺灰色泥巖夾粉砂巖、中粗砂巖及含礫砂巖為主，自西向東粒度逐漸減小.分析研究區5口取心井的鑄體薄片：馬寨油田衛95塊沙三下亞段砂巖主要為巖屑長石砂巖(見圖2).成分成熟度和結構成熟度較低，成熟度指數一般小于2.0.顆粒分選程度差，分選因數為1.8～2.1，碎屑磨圓度差，為次棱狀，為快速短途搬運堆積的產物.膠結類型以基底式、基底—孔隙式和孔隙式為主，具有較低的結構成熟度，而以雜基支撐的礫石又是重力流沉積的重要指示(見圖3).

圖2 馬寨油田衛95塊沙三下亞段砂巖分類

2.3 粒度特征

沉積物在水動力條件下存在滾動、跳躍、懸浮3種搬運方式，每種搬運方式都間接反映沉積物的粒度大小.上凸圓弧型曲線代表重力流沉積，多段式曲線大致可分成三段—四段，跳躍總體質量分數一般在40%以上，過渡段在30%左右，含有一定的懸浮物質.此類型反映分選較差的扇三角洲水下分流河道間砂體微相類型.二段式加過渡段曲線一般由懸浮總體和跳躍總體組成，有時中間夾有少量過渡段，跳躍總體段坡度較陡，反映較好的分選性，為水下分流河道砂體的粒度特征.由跳躍總體和懸浮總體組成的二段式，截點平均粒度中值多為2.0φ～4.0φ.粒度概率曲線圖反映具有復合型水動力機制的扇三角洲沉積特征，以牽引流為主，伴有重力流的特征(見圖4).

圖3 馬寨油田衛95塊沙三下亞段鑄體薄片特征

粒度參數更清楚地反映粒度分布特征，對判斷沉積環境有較大作用.常用的參數有平均粒徑、標準偏差、分選因數、偏度、峰度等.粒度偏細，平均粒度中值在2.5φ～5.2φ之間，平均為3.6φ，屬粗粉砂級.分選中等—差，平均標準偏差在0.7～2.6之間，屬于河砂—沖積扇之間的沉積物.偏度為偏態—極正偏態，在0.1～1.0之間，反映河砂的偏度特點.峰度一般大于1.1，反映峰形窄的尖銳—很尖銳型，說明兩組沉積物混合沉積的結果也是河砂的沉積特征.

圖4 馬寨油田衛95塊沙三下亞段粒度概率累計曲線特征

2.4 沉積構造

沉積構造及其組合特征是判別沉積相的重要標志，直接反映沉積時期占優勢的沉積介質和能量條件，因沉積環境和水動力條件不同，沉積物在沉積過程中形成的沉積構造也不同[18-19].根據衛95塊5口取心井的巖心觀察與描述，衛95塊沉積構造復雜，主要以牽引流作用的沉積構造為主，還伴生重力流成因的沉積構造.衛95井在1 698.30 m處發育的水平層理，反映扇三角洲遠端的半深水—深水沉積環境(見圖5(a))；衛95-54井在1 778.60 m處發現的包卷層理，顏色以淺灰色砂巖為主，多見于軟薄層的粗粉砂層或細粉砂層，主要是由液化層的層間流動引起的原生層理彎曲，常見于鮑馬序列的“C”段，是重力流的一種重要指示；平行層理多出現在粉砂巖和中細砂巖中，多見于水下分流河道微相、水下分流河道側翼及遠砂壩微(見圖5(c))相；小型槽狀交錯層理，層理發育厚度較小，高度一般在2.0～6.0 cm，反映高能的水流

圖5 馬寨油田衛95塊沙三下巖心沉積構造特征

條件，也多發育在水下分流河道、河道側翼及席狀砂等微相中(見圖5(d))；衛95井反映河道底部沉積特征的沖刷構造，界面上下巖性差異明顯，沖刷面上部砂巖中常見水流沖刷形成的泥礫，偶見植物根莖(見圖5(e))，顯示沖刷面傾斜角度大，有別于辮狀河三角洲沖刷面平緩的特征；衛95-152井在1 837.42 m處發現泥巖撕裂屑構造，主要是由強烈的水流沖刷泥巖所致，是重力流沉積的典型特征(見圖5(f))；衛95-152井由底向上至頂部由遞變層理狀砂巖和平行層理砂巖組成，除粒度變化外，沒有任何內部紋層，主要是由河道改道而后期細粒沉積物覆蓋在早期沉積的河道之上形成的(見圖5(g)).衛95-152井在1 816.05 m處為滑塌變形構造，研究區構造主要發育在細粒粉砂巖和泥質粉砂巖中，多是由斜坡帶的沉積物受重力作用發生流動變形而形成的(見圖5(h))，也是扇三角洲與辮狀河三角洲的顯著差異.

2.5 沉積微相測井響應特征

2.5.1 水下分流河道

巖性以淺灰色、灰白色含礫砂巖、粗、細砂巖為主，具有向上變細的正旋回特征，單層厚度大于2.00 m，分選一般，磨圓較好.發育平行層理、小型交錯層理、遞變層理等，河道底部見沖刷構造，底部礫石順層排列，以泥礫為主.粒度概率圖由滾動、跳躍、懸浮3個總體組成，并以跳躍組分為主，斜率較大，自然伽馬曲線為典型的鐘形或箱形, 鐘形曲線反映水流能量向上逐漸減弱或碎屑物質供應量減少，表示河流發生沉積后水流能量降低.箱形曲線反映物源供應充足，水流能量較穩定，結合研究區的水動力條件及沉積環境，衛95沙三下亞段水下分流河道的測井響應形態在箱形或鐘形的基礎上演化出5種測井曲線組合類型(見圖6).

2.5.2 遠砂壩或席狀砂

研究區遠砂壩微相巖性由淺灰色、灰色泥質粉砂巖與粉砂巖組成，受湖浪的改造作用較大，分選和物性較好，垂向上表現為小型反韻律結構，并與前扇三角洲泥巖呈過渡關系，垂向薄層細、粉砂巖與泥巖交互出現，使剖面結構復雜化.砂體單層厚度一般為1.00 m，粒度概率累積曲線一般由3～4個總體構成，測井曲線形態以鋸齒狀、指狀及錐形為主(見圖6).

2.5.3 水下分流河道側翼

水下分流河道側翼以極細砂和粉砂為主，常具有少量黏土夾層.沉積構造以砂紋層理和小型交錯層為主.由于水下分流河道頻繁改道沖刷，該微相沉積的砂體厚度較薄，一般在2～3 m之間.自然伽馬曲線呈對稱齒狀、指狀或小型齒化鐘形及低幅漏斗狀(見圖6).

2.5.4 水下分流河道間

巖性以淺灰色泥巖、粉砂質泥巖為主，水體相對穩定，發育水平層理，自然伽馬曲線接近于泥巖基線，多呈平直狀(見圖6)，偶有夾雜薄層粉砂巖，自然伽馬曲線形態呈低幅鋸齒形.

3 單井沉積微相及平面相展布特征

3.1 單井沉積微相

針對研究區5口取心井資料，主要根據巖心資料和測井曲線組合形態，以及分層、分砂體進行單井沉積微相分析，指導非取心井的單井沉積微相劃分，揭示目的層段沉積微相的垂向演化.以衛95-39井為例(見圖7)，在1 842.00～1 872.00 m取心4次，儲層砂體非常發育，沉積微相發育以水下分流河道為主，其次為水下分流河道側翼，席狀砂和水下分流道間相對不發育.巖性多以粗、細砂巖、粉砂巖為主，其次為含礫砂巖，局部夾有反映水下分流河道間的淺色泥巖、泥頁巖.水下分流河道微相的沉積物顆粒分選一般，磨圓較差.沉積構造為反映水動力較強的交錯層理、平行層理、遞變層理等，底部多具沖刷面和河道滯留沉積，礫石順層排列，以泥礫為主.在1 851.60 m處沖刷面上，巖性由中細砂巖向上遞變為低流態的粉砂巖、粉砂質泥巖、泥巖，呈現鮑馬序列的部分特征，間接指示重力流沉積特點，該取心井段粒度概率累積曲線主要有二段式和三段式兩種類型：二段式主要由跳躍總體和懸浮總體組成，反映水下分流河道側翼的沉積特征，沉積物粒度較細；三段式主要由跳躍總體和懸浮總體加過渡段組成，截點在2.0φ～4.0φ之間，反映水下分流河道的沉積特征.概率累積曲線出現上凸的弧形，表明牽引流和重力流伴生的扇三角洲沉積特點.結合5口井在研究區的分布位置，概括衛95塊扇三角洲垂向層序.衛95塊沙三下亞段地層沉積旋回性明顯，由多期小型進積扇體疊合的地層整體表現為一個向上變粗的反旋回，旋回內部的單砂體多以正韻律、均質韻律及復合韻律出現，各韻律層厚度為5～30 cm.

圖6 馬寨油田衛95塊沉積微相及測井相分類

3.2 平面相展布特征

研究區物源主要來自西北部的內黃隆起，砂體自西向東呈扇狀散開，并向東部減薄.由于衛95塊自下至上分為7個砂組，在不同的沉積時期，衛95塊具有不同的沉積特點.

沙三下亞段7砂組沉積時期，衛95塊水體下降，水動力條件變強.水下分流河道自西部和西北部進入研究區，自西向東延伸，砂體厚度在5～30 m之間，在衛95-76到衛95-25井一線、衛95-71、衛95-6井區形成4個砂體厚度高值區，砂體厚度大于25 m，主要為分流河道砂體，單層砂體在5～10 m之間，表明小事件、多沉積的特點.根據單井沉積微相和砂體等厚圖，北部砂體較南部的厚，西部砂體厚于東部的(見圖8(a)).

圖7 馬寨油田衛95-39井單井沉積微相

沙三下亞段5砂組時期，儲層砂體較發育，該區湖盆邊緣水系發育，季節性降雨形成的洪水流量較大，大量的陸源碎屑物質被卸載于研究區的斜坡帶，使北部與中部水下分流河道微相中砂巖沉積較厚，來自西北部、西部的多條主水道砂體厚度一般為5～20 m，北部砂體較厚，在衛95-22井區周圍砂體厚度大于30 m，為水下分流河道的主體(見圖8(b)).衛95塊5砂組從下至上砂體呈漸厚趨勢，表明5砂組時期水體逐漸下降，水動力條件逐漸增強.水下分流河道砂體連接疊復，漫溢砂體呈扇狀展布，多個扇體相互連接，呈裙狀展布.

沙三下亞段4砂組時期，研究區是一個水退的過程.研究區西部砂體相對發育，來自內黃隆起的碎屑物質由水下分流河道經西北部和西部進入研究區.砂體厚度在5～35 m之間，南部砂體較北部砂體發育，呈裙狀展布.自西北部有一條河道進入研究區，砂體呈舌狀朵體展布，向前推進，遠砂壩砂體在衛95-80、衛95-180和衛95-2、衛95-71井區發育.多條分流河道進入研究區，形成以水下分流河道砂體為骨架支撐，水道漫溢砂體互相連接、疊復的扇三角洲沉積(見圖8(c)).

圖8 馬寨油田衛95塊沙三下亞段主力砂組沉積微相平面展布

沙三下亞段2砂組沉積時期，砂體在平面上表現為3個較大的扇狀堆積體連接發育，扇體相互疊覆(見圖8(d)).來自內黃隆起的碎屑物質經西北部的4條主要河道進入研究區域，在斜坡帶上卸載沉積，3條主要河道向東延伸并不斷分叉，砂體連片性好，向東南方向展布；席狀砂體在水下分流河道側翼邊緣展布，與遠端盆地亞相沉積相接.

分析衛95塊沙三下亞段主力砂組沉積微相平面圖，物源主要來自研究區西部和西北部的內黃隆起，砂體形態多為扇狀、帶狀分布，微相以水下分流河道和席狀砂為主.沙三下亞段早期沉積的扇三角洲主要分布于衛95塊的東北角，隨后向西南方向遷移，到沙三下亞段中晚期，扇三角洲沉積體系又回遷至北東方向，說明它在干旱—半干旱氣候條件下形成.根據平面相展布，扇體規模普遍偏小，扇體延伸長度為1.00～2.00 km，呈朵狀特征，有別于呈朵葉狀一般延伸幾公里的辮狀河三角洲.

4 沉積模式

衛95塊沙三下亞段地層位于西部斜坡帶的三臺階.三臺階范圍較廣，斷層相對較少，坡度相對較陡，有利于沖積扇的延伸發育，在湖盆邊緣易形成扇三角洲，由于近物源、流程短、突發性事件強，可多次形成扇三角洲，從而組合成巨厚的扇三角洲復合體.在古地理位置上，它位于淺湖—半深湖區，在干旱—半干旱的古氣候條件下，由西北方向內黃隆起的物源易形成沖擊扇，繼而經過短距離的搬運作用，在湖盆邊緣形成扇三角洲相.由圖8可知，研究區主要位于扇三角洲相的前緣亞相，砂體在平面上表現為扇狀堆積體，自西向東呈漸薄的趨勢.每個砂組沉積時期均是由幾期扇三角洲堆積疊置而成的，扇體由西向東呈群帶展布，泥巖顏色多以反映弱還原環境的灰、淺灰為主，偶見少量黃鐵礦顆粒.物源近，搬運距離短，沉積物粒度較粗，層理構造豐富.另外，由于扇三角洲為牽引流作用結果，其粒度概率累積曲線多呈二段式或三段式.此外，粒度概率累積曲線存在直線型或近于直線型的上凸弧形，粒級跨度大，曲線斜率低，表明牽引流沉積過程中有重力流共存的特點.分析衛95塊沉積成因及沉積特點，總結研究區的沉積模式(見圖9).

圖9 馬寨油田衛95塊沙三下亞段沉積模式

5 結論

(1)馬寨油田衛95塊沙三下亞段泥巖顏色以反映水下弱還原環境的灰色、淺灰色為主，氧化色泥巖少見，偶見反映還原環境的黃鐵礦；巖石類型以巖屑長石砂巖為主，部分為長石巖屑砂巖、長石砂巖、巖屑砂巖，碎屑巖成分成熟度和結構成熟度較低；粒度概率累積曲線以牽引流為主，伴有重力流的水動力特征；沉積構造以牽引流作用的沉積構造為主，同時伴生重力流成因的構造，表明衛95塊沙三下亞段發育扇三角洲沉積體系.

(2)衛95塊沙三下亞段發育扇三角洲前緣亞相，扇三角洲前緣進一步劃分水下分流河道、水下分流河道側翼、席狀砂和水下分流河道間4種微相.衛95塊沙三下亞段沉積時期，其水體呈現深—淺—深的特征，扇體在平面上的分布由北東向南西、再向北東方向不斷遷移擺動.

(3)衛95塊沙三下亞段沉積模式為多期的扇三角洲由西北部斜坡帶向湖盆中央充填，形成巨厚的扇三角洲復合體.平面上多個扇體相互連接，呈裙帶展布；垂向上不同期次的扇體相互切疊.

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2015-06-29；編輯：陸雅玲

國家科技重大專項(2011ZX05001)

尹楠鑫(1982-)，男，博士后，工程師，主要從事油氣田開發地質方面的研究.

TE121.2

A

2095-4107(2015)06-0020-10

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2015.06.003