渤海Z 油田東二下亞段沉積特征及演化模式

張振杰

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

許多學者針對遼東灣坳陷在構造演化、層序地層劃分以及沉積儲層等方面開展了許多工作并取得了大量的成果[1-3]。研究表明，遼東灣坳陷在構造演化期次上分別經歷了初始裂陷期、熱沉降期、斷陷期等沉積過程。在東二段沉積時期，構造活動較弱，大部分地區構造斷裂活動停止，盆地內部構造斷裂帶對沉積體系的展布控制作用減弱，而盆地外部物源開始較多地輸入該區，使得盆地北部及東部以推進程度較小的三角洲沉積為主，而南部及西部則以正常三角洲的遠距離推進為主[4-5]。Z 油田構造上處于遼西凹陷北洼，前人圍繞該區域的研究工作大多針對整個凹陷，早期的研究成果并不能夠滿足油田后期的調整挖潛需要[6-8]。因此，根據重礦物數據、巖心、錄井和測井等資料，在區域沉積模式的指導下，對Z 油田東營組東二下亞段的沉積物源方向、層序地層格架以及沉積微相類型開展研究，建立油田的沉積演化模式，以期為今后油田調整挖潛提供地質參考。

1 區域地質概況

Z 油田位于渤海北部的遼東灣坳陷內部，自西向東可以劃分為遼西凹陷、遼西低凸起、遼中凹陷、遼東凸起和遼東凹陷共5 個次級構造單元。遼西凹陷為其中的一個三級構造單元，呈北東-南西走向，東部受遼西低凸起和中央凸起所阻擋，西部為燕山隆起區，整個凹陷表現出狹長的帶狀特征[9]。Z 油田東北側緊鄰鴛鴦溝凹陷，東南側以遼西一號斷層與為界，整體為受控于遼西一號斷層及西部走滑邊界斷層所形成的不規則鼻狀構造，油氣成藏位置非常有利（圖1）。

圖1 研究區區域構造位置

2 沉積物源分析

遼東灣坳陷在東二段沉積時期各凹陷和凸起對盆地內沉積體系的分隔作用逐漸減弱，在盆地兩側物源供應的基礎上有利于形成三角洲沉積體。其中，位于研究區西部的燕山隆起區和東部的中央凸起區物源經歷風化剝蝕等作用，分別經興城水系和凌河水系進入遼西凹陷沉積區。

目前物源分析的方法越來越多，應用較多的有重礦物分析法、沉積法、碎屑巖類分析法等[10-12]。重礦物因其耐磨性和穩定性在物源分析中占重要地位，尤其是多元統計方法的應用使得通過重礦物進行物源分析逐漸從定性向定量化發展[13-15]。由于Q型聚類分析的結果更為直觀，其聚類譜系圖能更明確、清楚地表達數值分類結果[16]，故采用Q 型聚類方法對研究區油組內的物源進行分析。利用Z 油田各單井東營組東二下亞段Ⅰ-Ⅳ油組重礦物樣品和鄰近區塊兩口探井的重礦物樣品資料，采用Q 型聚類分析的組間聯結法，度量區間為歐式平方距離進行分析，得到了研究區的聚類譜系圖（圖2）。從圖2 中可以看出：由于鄰近區塊的J-3-3 和J-3-5井的物源為東部的中央凸起，當距離系數為10 時，所有的樣品明顯地被分為兩個樣本區。結合區域沉積及各單井在平面上的位置綜合分析認為，Z 油田東營組東二下亞段Ⅳ油組以及Z-2-2-Ⅲ油組的物源方向整體也是來自東側的中央凸起，而Z-2-1-Ⅲ油組、Z-2-3-Ⅲ油組、Z-2-1-Ⅱ油組、Z-2-3-Ⅱ油組和Z-2-2-Ⅰ油組的物源方向則可能是來自西側的燕山隆起區。

圖2 Z油田東二下亞段重礦物Q型聚類譜系特征

3 層序地層格架及砂體發育特征

根據高分辨率層序地層學理論[17]，以巖心、錄井和測井資料分析為基礎，結合井震標定結果，可將研究區東二下亞段4 個油組劃分為1 個中期基準面旋回和5 個短期基準面旋回（自下而上依次為SSC1-SSC5），在此基礎上建立等時層序地層格架（圖3），分析地層格架內砂體分布與基準面旋回變化的關系可知，研究區層序地層格架內沉積砂體的發育具有如下特點：

圖3 Z 油田東二下亞段層序地層格架及砂體發育特征

（1）在SSC1 和SSC2 短期基準面旋回內，湖平面整體逐漸上升，該時期可容納空間較大物源供給相對不足，垂向上表現為大套泥巖背景下的薄層砂巖沉積特征，砂體主要位于基準面上升半旋回早期以及下降半旋回晚期，自然伽馬曲線以漏斗形和指形為主，少量箱形和鐘形的組合特征。

（2）在SSC3 短期基準面旋回內，湖平面表現為持續上升后逐漸下降，在基準面上升半旋回時期，可容納空間繼續增加沉積物供應持續減少，砂體呈退積結構，垂向上砂體沉積逐漸減薄，泥巖含量增加；在基準面下降半旋回中-晚期，可容納空間逐漸減小，沉積物供給逐漸增加砂體呈現進積結構，砂體主要位于基準面下降半旋回的晚期，自然伽馬曲線以漏斗形為主、少量指形和箱形（鐘形）的組合特征。

（3）在SSC4 和SSC5 短期基準面旋回內，湖平面整體仍是繼續下降，該時期可容納空間減小，物源供給相對充足，砂體呈現進積結構，垂向上整體表現出“砂包泥”的特征，砂體主要位于基準面下降半旋回的晚期，自然伽馬曲線以漏斗形和箱形為主、少量指形的特征。

總之，在中期基準面旋回控制下的短期基準面旋回內，沉積物供給和可容納空間的變化對儲集砂體的發育具有明顯的控制作用，砂體在基準面上升半旋回早期和下降半旋回中-晚期最發育。

4 沉積特征及演化模式

4.1 東二下亞段沉積微相類型

根據前述穩定重礦物資料分析認為，物源來自于西部的燕山隆起和東部的中央凸起。統計分析發現各井東二下亞段鉆遇的單砂層及累計砂層厚度均較薄，同時各井區砂巖百分含量較低（8.9%～21.2%），說明該區儲層整體發育狀況一般。在此基礎上，結合巖心、錄井以及測井曲線等資料分析認為，研究區位于這兩個沉積體系的邊部，屬于三角洲前緣沉積，主要的沉積微相類型有水下分流河道、河口壩、水下分流間灣及遠砂壩-席狀砂[18]，各微相特征如下。

水下分流河道：作為三角洲平原分流河道入湖后在水下的延續部分，水下分流河道是研究區發育的典型沉積微相類型之一。巖性以中-細粒巖屑長石砂巖為主，局部含礫，巖心觀察垂向上可見明顯的下粗上細的正韻律沉積特征，見交錯層理和塊狀層理，砂層底部可見沖刷面（圖4a）。粒度概率曲線表現為明顯的兩段式，跳躍組分含量較高，自然伽馬和自然電位曲線多為箱形或鐘形。

河口壩：巖性以中-細粒巖屑長石砂巖為主，巖心上呈現出下細上粗的反旋回特征（圖4b），自然伽馬和自然電位曲線多為漏斗形。

水下分流間灣：作為水下分流河道之間相對低洼的湖灣地區，水下分流河道間巖性以深灰色泥巖為主，介形蟲化石豐富，個體小，化石保存不完整，自然伽馬曲線較平直。

遠砂壩-席狀砂：巖性以細粒巖屑長石砂巖為主，自然伽馬和自然電位曲線多為指形。

4.2 東二下亞段沉積演化模式

測井解釋結果表明，Z-2-1 井Ⅱ油組和Ⅲ油組與Z-2-2 井相對應的油組流體界面矛盾，說明Ⅱ油組和Ⅲ油組儲層橫向分布較局限。另外，鉆井和測試資料顯示，Z-2-1 井Ⅳ油組鉆井為氣層，而測試日產原油105 m3；Z-2-2 井Ⅳ油組鉆井為油層，而測試日產氣6.08×104m3。Z-2-1 井區氣底深度較Z-2-2 井區油頂深度高3.6 m，同時，位于Z-2-1 井區的生產井產出原油，進一步說明兩個井區的砂體連通，儲層橫向分布相對穩定。

圖4 Z油田東二下亞段砂體沉積構造特征

在前述物源分析、層序地層格架以及沉積微相研究的基礎上，結合實鉆井資料分析認為，在中期基準面旋回早期（SSC1-SSC2 時期），物源以東側中央凸起方向為主，該時期可容納空間較大，物源供給相對不足。平面上，砂體呈現出條帶狀指進的特征，以發育薄層遠砂壩-席狀砂及河口壩沉積為主，水下分流河道次之；到基準面旋回中期（SSC3-SSC4 時期），隨著東側物源供給的減少而西側增加，砂體在平面上表現為兩個明顯的分區沉積特征。Z-2-1 井區和Z-2-2 井區分屬兩個不同的沉積朵體，東側砂體仍然以遠砂壩-席狀砂以及河口壩沉積為主，而西側砂體則逐漸以水下分流河道沉積為主；在中期基準面旋回晚期（SSC5 時期），可容納空間變小，物源供給由相對不足變為相對充足，Z-2-1 井和Z-2-2 井所在區域均為來自西側的物源沉積，以河口壩、水下分流河道沉積為主。

綜上所述，在東二下亞段沉積早期，物源以東側中央凸起方向為主，隨后到沉積的中-晚期逐漸過渡到以西側為主，兩個沉積體系呈現出此消彼長關系（圖5）。

5 結論

（1）通過采用Q 型聚類方法對重礦物含量分析后認為，Z 油田存在東西兩支物源，東側物源來自于中央凸起而西側物源來自于燕山隆起。

（2）Z 油田古近系東營組東二下亞段可以劃分為1 個中期和5 個短期基準面旋回，在中期基準面旋回控制下的短期基準面旋回內，沉積物供給和可容納空間的變化對儲集砂體的發育具有明顯的控制作用，在基準面上升半旋回早期和下降半旋回中-晚期為砂體發育的有利部位。

圖5 Z油田東二下亞段沉積演化模式

（3）Z 油田位于兩個沉積物源體系的邊部，屬 于三角洲前緣沉積，主要的沉積微相類型有水下分流河道、河口壩、水下分流河道間及遠砂壩-席狀砂。在中期基準面旋回早期，物源主要是以東側中央凸起方向為主；到基準面旋回中期直至晚期逐漸過渡到以西側物源為主，兩個沉積體系呈現出彼此消長關系。