惠民凹陷沙三下亞段沉積特征與油氣儲層有利砂體分布

馮佃亮，傅 強*，李德勇

（1. 同濟大學海洋與地球科學學院，上海 200092；2. 中國海洋大學海洋地球科學學院，山東·青島 266100 ）

惠民凹陷沙三下亞段沉積特征與油氣儲層有利砂體分布

馮佃亮1，傅 強1*，李德勇2

（1. 同濟大學海洋與地球科學學院，上海 200092；2. 中國海洋大學海洋地球科學學院，山東·青島 266100 ）

本文以濟陽坳陷惠民凹陷沙三下亞段儲集層為研究對象，通過巖心、測井、錄井等資料，研究了目的層的巖石學特征，恢復了物源方向、確定了沉積相類型，預測了有利油氣勘探的砂體分布。研究得出：惠民凹陷沙三下亞段儲集巖主要為灰色中粒長石砂巖與巖屑長石砂巖；沉積物主要來自于魯西隆起，主要沉積相類型為三角洲前緣亞相，砂體主要發育于水下分流河道與河口砂壩微相。綜合砂體厚度、砂地比等成果圖件恢復了惠民凹陷沉積相平面展布、預測了三處有利于油氣富集的砂體分布范圍。

惠民凹陷；沉積相；油氣儲層；沙三下亞段

惠民凹陷是濟陽坳陷的一個次級構造單元。惠民凹陷蘊藏著豐富的潛在油氣資源，但目前對該凹陷沙三下亞段有利砂體的分布情況認識程度并不充分。為實現油田的穩定發展、增儲上產，有必要加大對主要儲層的沉積特征及有利砂體展布情況的研究工作。國際上，儲層沉積學這一科學術語在第13屆國際沉積學大會上被正式應用[1]，對儲層物性、儲層沉積相與沉積作用過程的評價成為提高石油采收率的重要技術[2～5]。由于斷層發育，相變快，油氣勘探進展不順利，造成惠民凹陷勘探與研究認識程度比濟陽坳陷其它凹陷都低。截至目前，研究工作主要集中在地層劃分、構造單元區劃以及斷裂識別方面，針對新發現的沙河街組沙三下亞段含油氣層位的巖性及沉積相展布特征尚不清晰，因此對該層的巖性、沉積相以及有利砂體分布的預測有利于解決實際勘探中遇到的困難[6～9]。

本文通過巖心觀察，利用測井、鉆井等信息，分析惠民凹陷沙三下亞段的巖石學特征，對砂體厚度、砂地比及沉積微相展布進行探討，以期為尋找油氣提供有益指導。

1 地質概況

惠民凹陷位于濟陽坳陷西南部，屬中國東部裂谷系渤海灣裂谷盆地中的一個次級半地塹凹陷（圖1），具有北斷南超的開闊型箕狀凹陷特征[10]，凹陷長軸大致呈NNE走向，東西長約90km，南北寬約70km，面積約6300km2；南以齊河廣饒斷裂與魯西隆起相接，北與基山—鄭店斷裂及埕寧凸起相鄰，東西分別與東營凹陷和辛縣凹陷相通，且由臨南、滋鎮、陽信、廟北、里則鎮五個次級洼陷以及中央隆起帶和南斜坡等七個次級構造單元組成[11,12]。

惠民凹陷形成于古近紀，構造演化可以劃分成為四個階段，即：初始沉降期（孔店組—沙四段）、強烈沉降深陷期（沙三段—沙二下亞段）、裂陷回返期（沙二上—東營組）和萎縮期（新近紀—第四紀）[13]。本次研究的目的層是惠民凹陷古近系沙河街組（表1）沙三下亞段儲集層。

圖1 惠民凹陷區域構造Fig.1 The regional structure of Huimin Sag

惠民凹陷內，自南東至北西向，砂礫巖含量逐漸降低，泥巖顏色逐漸加深，穩定重礦物組合（金紅石+鋯石+電氣石）占比逐漸增多，不穩定重礦物組合（綠簾石+黃鐵礦+重晶石）占比逐漸降低；通過分析地層測井資料，恢復的古水流方向主要為北西向。據此可判斷，惠民凹陷沙三下亞段時期，物源主要來自魯西隆起，其次為埕寧凸起與林樊家凸起。

表1 惠民凹陷地區沙河街組地層發育情況Table 1 The situation of stratum development of Shahejie Formation in Huimin Sag

2 巖性特征分析

儲層的巖石學特征對儲層的儲集能力、成巖作用與沉積微相起關鍵作用[14～16]。儲層原生孔隙的改造、次生孔隙的發育及初始孔隙度的演化都受巖石學特征的控制并直接影響儲層的儲集能力，巖石的物質組成、結構及膠結物等都對巖石的成巖作用有重要的影響，巖石學特征是判斷沉積相類型的關鍵性相標志[17]。

通過對惠民凹陷300多口探井的巖性數據統計分析，沙三下亞段泥巖含量較高，以灰色和深灰色為主，含量為68.41%。砂巖類型從粉砂巖到礫巖皆有分布，砂巖以長石砂巖與巖屑長石砂巖為主，長石巖屑砂巖與巖屑砂巖含量較少（圖2）。

圖2 惠民凹陷沙三下亞段地層砂巖類型三角圖Fig.2 The triangular diagram of sandstone types of ES3X stratum in Huimin Sag

砂巖巖石致密，圓度以次棱為主，粒徑一般分布在0.1～0.5mm，粒度變化范圍較大，最大值平均為1.15mm，最大值在錢官屯地區（3.5mm），最小值在里則鎮地區（0.273mm）；分選程度與風化程度中等，膠結類型以孔隙膠結為主，其次為接觸膠結與基底膠結（表2）。

表2 惠民凹陷內部不同構造單元巖石結構成熟度分析Table 2 The rock's texture maturity of different tectonic units in Huimin Sag

砂巖中石英含量較高，平均為49.42%，最大值出現在商河地區為57.58%，最小值在陽信洼陷地區為43.2%；燧石平均含量為0.88%，臨盤、商河地區含量較高，陽信洼陷地區含量最低；鉀長石平均含量為16.62%，除在陽信洼陷和錢官屯地區含量較少外，其他地區含量相差不大；斜長石在全區分布也較為均勻，平均含量為14.18%；巖漿巖平均含量為6.37%，最大值在陽信洼陷地區為14.08%，最小值為2.71%；變質巖平均含量為10.92%，最大值在臨南洼陷地區，為16.51%，最小值在商河地區，為2.6%；沉積巖含量較低但分布較為均勻，平均為3.45%；云母類含量較少，平均為0.54%（表3）。

表3 惠民凹陷內部不同構造單元巖石學特征分析Table 3 The petrologic characteristics from different tectonic units in Huimin Sag

3 沉積構造與沉積相類型

惠民凹陷沙三段沉積相曾被劃分為三種類型，即扇三角洲、深水濁積扇—長軸三角洲及沿岸灘壩—短軸三角洲[18]。

通過詳細的巖心觀察、測錄井資料，結合前人研究成果與區域地質資料，本文認為惠民凹陷沙三下亞段時期主要沉積相為三角洲前緣亞相，并識別出了分流河道、河口砂壩、遠砂壩、席狀砂、分流間灣等沉積微相（圖3）。

圖3 惠民凹陷沙三下亞段地層巖心沉積構造特征Fig.3 The sedimentary and structure characteristics of ES3Xstratum in Huimin Sag

3.1 水下分流河道沉積微相

沉積物主要是砂質沉積物，為三角洲的構造格架。河道上部常見有水平層理、波狀層理、交錯層理及平行層理，底部發育有沖刷面構造（圖4）。自然電位曲線常為鐘形，巖石粒度自下而上逐漸變細，呈正韻律。

圖4 沙三下亞段地層水下分流河道沉積特征（夏47井）Fig.4 The sedimentary characteristics with underwater distributarychannels of ES3Xstratum based on Xia 47 well

3.2 河口砂壩沉積微相

因水流速度變小，分流河道所攜帶的沉積物質在分流河道與湖泊交匯口處迅速堆積形成河口壩微相。巖性主要是中細砂巖、粉細砂巖、粉砂巖及泥質粉砂巖，分選好，呈反韻律特征，常見構造有交錯層理、波狀層理、平行層理及低角度斜層理等（圖5），部分砂巖段碳屑富集，生物擾動構造發育，其中最具特色的是多出現在砂壩層序中上部的低角度交錯層理。

圖5 沙三下亞段地層河口砂壩沉積特征（夏斜98井）Fig.5 The sedimentary characteristics with estuary sandbank of ES3Xstratum based on Xiaxie 98 well

3.3 遠砂壩沉積微相

因河口壩與水下分流河道砂體受湖流作用，部分細粒砂質再次運移在河口壩的末端沉積而成。沉積物質主要是細砂巖與粉砂巖，粒徑較細，砂體厚度較薄，通常表現為夾在泥巖中的薄層砂。因湖流能量小，砂體發育不充分，多呈孤立的透鏡狀。在測井曲線上，多表現為棗核狀、微齒狀或漏斗狀。

3.4 席狀砂沉積微相

砂質較為單一，分布范圍廣泛，厚度較薄，韻律性不明顯或反韻律；常見構造有沙紋層理、水平微波狀層理及生物蟲孔構造。在測井曲線上，自然電位曲線多為高幅指狀。

3.5 分流間灣沉積微相

沉積物主要是黏土，細砂與粉砂含量較少，構造主要有透鏡狀層理、水平層理，可見浪成波痕和生物介殼，一般是洪水時河床漫溢堆積而成。測井曲線中，自然電位曲線常呈低幅指狀。

4 沉積體系分布

惠民凹陷沙三下亞段砂體厚度最薄為20m，整體上砂體厚度在40～100m之間?；菝癜枷菸鞅辈勘P河三角洲盤4井、盤深3井附近區域砂體厚度達到最大，達240m，平均在140m以上；在凹陷東北部陽信洼陷陽17井附近，砂體厚度明顯增加，最大值在240m左右；南部江家店—瓦屋三角洲與雙豐三角洲砂體厚度在60～80m之間（圖6）。

圖6 惠民凹陷沙三下亞段砂體厚度平面展布Fig.6 The sandstone thickness' plane distribution of ES3Xstratum in Huimin Sag

惠民凹陷地區整體砂地比在0.1以上，凹陷西南部雙豐三角洲地區砂地比達到最大值（0.7）；基山三角洲砂地比分布較為均勻，平均在0.3～0.4之間；江家店—瓦屋三角洲整體砂地比在0.3以上，夏90井附近砂地比在0.6以上；盤河三角洲砂地比在0.1～0.5之間，整體在0.3左右（圖7）。

圖7 惠民凹陷沙三下亞段砂體砂地比平面展布Fig.7 The ratio of sandstone thickness and mudstone thickness plane distribution of ES3Xstratum in Huimin Sag

通過詳細觀察巖心，綜合構造、測井、錄井等資料，結合砂體厚度、砂地比值分布等圖件，編繪惠民凹陷地區沙三下亞段沉積相平面展布（圖8）。魯西隆起、林樊家凸起及埕寧凸起為惠民凹陷地區主要的沉積物來源，砂質沉積物主要集中在惠民凹陷西部地區并形成了四個砂體厚度中心，即基山三角洲、盤河三角洲、雙豐三角洲和江家店—瓦屋三角洲，在凹陷東北部陽信洼陷地區發育有近岸水下扇沉積。

在惠民凹陷地區，三角洲前緣亞相占三角洲沉積的主體，并且在鉆井巖心中識別出了三角洲前緣亞相的五個微相，即：水下分流河道、河口砂壩、遠砂壩、席狀砂及分流間灣。

圖8 惠民凹陷沙三下亞段沉積相平面展布Fig.8 The sedimentary faces' plane distribution of ES3Xstratum in Huimin Sag

惠民凹陷沙三下亞段的物源來自魯西隆起、埕寧凸起與林樊家凸起，充足的陸源碎屑物質通過河道逐步向地勢相對較低的湖盆沉積。沉積的砂體在縱向上向湖盆深處延伸，形成一定規模的三角洲沉積，同時在三角洲的前端發育滑塌濁積巖體。

綜合上述分析，認為在盤河三角洲盤深1井、盤深3井附近區域，雙豐三角洲夏321井、夏323井附近區域，江家店—瓦屋三角洲夏942井附近區域發育有利于油氣成藏的砂體。

5 結論

通過鉆井、錄井資料、區域地質資料等資料綜合分析的基礎上，對惠民凹陷沙三下亞段儲層發育特征有了更進一步的認識，劃分了沉積相，預測了有利砂體分布，這對惠民凹陷沙三下亞段勘探油氣具有一定的指導意義。研究取得了以下認識：

（1）惠民凹陷沙三下亞段灰色與深灰色泥巖占比較大，儲層砂巖主要為巖屑長石砂巖與長石砂巖，巖石石英含量較多，圓度以次棱為主，粒徑變化較大，膠結類型主要是孔隙膠結；

（2）惠民凹陷沉積物主要來自魯西隆起、埕寧凸起與林樊家凸起，形成了四個砂體厚度中心；

（3）惠民凹陷地區主要沉積相是三角洲沉積且三角洲前緣亞相占據主體，識別出了五種沉積微相；

（4）惠民凹陷沙三下亞段目的層有利儲集砂體主要有三個，即：盤河三角洲盤深1井、盤深3井附近區域，雙豐三角洲夏321井、夏323井附近區域，江家店—瓦屋三角洲夏942井附近區域。

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Distribution and sedimentary characteristics of sand bodies favorable for oil and gas reservoirs in the ES3Xstratum in Huimin Sag

FENG Dian-Liang1, FU Qiang1, LI De-Yong2
(1. School of Ocean and Earth Science, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. College of Marine Geoscience, Ocean University of China, Shandong Qingdao 266100, China)

s: Taking reservoirs in the ES3Xstratum in Huimin Sag, Jiyang Depression, as a research focus, we investigated the target bed's petrologic characteristics and recharge source direction, and determined types of sedimentary faces and predicted advantageous areas for oil and gas exploration based on core, logging, and other data. The results indicate that: (1) rocks of the ES3Xstratum in Huimin Sag are mainly gray medium-grained arkose and cutting arkose; (2) the sediments are mainly from the Luxi uplift; and (3) the main sedimentary faces is a delta front facies, with sand bodies developed in underwater distributary channels and on channel mouth bars. Considering the thickness of sand bodies and the ratio of sandstone thickness to mudstone thickness, we recovered the planar distribution of sediments in Huimin Sag, and predicted the distribution of sand bodies favorable for hydrocarbon accumulation.

Huimin Sag; sedimentary faces; oil and gas reservoir; ES3Xstratum

P512.2

A

2095-1329(2015)03-0078-05

10.3969/j.issn.2095-1329.2015.03.018

2015-05-07

2015-07-25

馮佃亮(1988-),男,碩士生,主要從事油氣儲層地質研究.

電子郵箱: fdl123@126.com

聯系電話: 021-65980148

國家十二五科技重大專項“近海富烴凹陷資源潛力再評價和新區新領域勘探方向”(2011ZX05023-001)

＊通訊作者: 傅強(教授/博導): fuqiang@tongji.edu.cn