渤海灣盆地東辛油田沙三中亞段重力流沉積砂體類型及含油性

陳秀艷,師 晶,徐 杰

(中國地質(zhì)大學能源學院,北京 100083)

渤海灣盆地東辛油田沙三中亞段重力流沉積砂體類型及含油性

陳秀艷,師 晶,徐 杰

(中國地質(zhì)大學能源學院,北京 100083)

渤海灣盆地東辛地區(qū)沙河街組三段中亞段沉積時期,深湖-半深湖中發(fā)育大量重力流沉積。根據(jù)巖心、測井及地震等資料綜合分析,將重力流沉積劃分為 4種砂體類型,即與三角洲前緣滑塌相伴生的坡移堆積體、滑塌濁積扇、遠源濁積巖以及洪水成因的水下碎屑流,并建立了該區(qū)重力流沉積模式。進一步通過油源、物性及圈閉條件對比研究,對各種砂體類型的含油性進行分析,認為滑塌濁積扇和部分遠源濁積巖含油性好于坡移堆積體和水下碎屑流。

重力流沉積;砂巖類型;沉積模式;含油性;東辛油田;渤海灣盆地

重力流沉積是深水環(huán)境下的重要沉積類型,一般由沉積物與水的混合物在重力作用下發(fā)生順坡運動所形成,它屬于塊體流的一種[1]。

現(xiàn)代重力流理論認為,滑移、滑塌、碎屑流、濁流等都屬于重力流體系,可在一定的坡度和觸發(fā)作用下發(fā)育。依據(jù)不同的標準,重力流有不同的分類方案。按其組構特征,可分為碎屑流沉積、顆粒流沉積、液化流沉積和濁流沉積;按照不同的沉積環(huán)境和位置,可劃分為近岸水下扇、湖底扇、滑塌濁積巖和溝道沉積等[2]。在東辛油田沙三 (沙河街組三段)中亞段發(fā)育的重力流沉積按照沉積物質(zhì)來源和成因,可劃分為與三角洲前緣相伴生的重力流沉積和洪水成因的水下碎屑流沉積。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

東辛地區(qū)位于東營凹陷中央斷裂背斜帶中東段,三面鄰洼,北鄰民豐洼陷、西鄰利津洼陷、南鄰牛莊洼陷 (圖 1)。研究區(qū)內(nèi)沙三段,可分為上、中、下 3部分,沙三下亞段以泥巖及油頁巖為主;沙三中亞段主要是深灰色厚層泥巖,夾少量細砂巖、粉砂巖;沙三上亞段發(fā)育塊狀細砂巖、粉砂巖、泥巖及頁巖。

沉積分析表明,沙三中亞段沉積時期,東營三角洲的水系范圍不斷擴大達到鼎盛期,并推進到了東營凹陷的深洼區(qū)[3],其中,東營三角洲東北分支在該時期延伸進入東辛地區(qū),充足的物源供給受到同生斷層的影響,發(fā)生滑塌再沉積作用,導致形成該區(qū)特色的三角洲-重力流-深湖沉積體系。根據(jù)層序理論分析,可劃分為 8個期次旋回,從下至上發(fā)育 8個準層序組 PS8-PS1。

圖1 研究區(qū)構造位置示意圖Fig.1 Sketech map showing the location of the study area

2 重力流沉積砂體成因類型及特征

研究區(qū)內(nèi)沙三中亞段重力流沉積砂質(zhì)來源主要為三角洲前緣沉積物和少量洪水沉積,因此,可劃分為兩大類,進一步按照砂體沉積組構細分為 4種砂體類型。

2.1 與三角洲前緣相伴生的重力流沉積體

沙三中亞段沉積時期,東營三角洲快速進積,其前積體坡度不斷加大,尚未完全固結的沉積物處于欠穩(wěn)定狀態(tài),一旦超過臨界角或有觸發(fā)機制作用,三角洲前緣部分就會發(fā)生滑塌再沉積。這一過程可劃分為 4個沉積階段,即沉積物積累階段、觸發(fā)機制作用下滑移沉積階段、滑塌變形沉積階段、濁流沉積階段[4],相應發(fā)育正常三角洲前緣砂體、坡移堆積體、滑塌濁積扇和遠源濁積巖 (圖 2),后面 3種類型為重力驅(qū)動作用的產(chǎn)物。

圖 2 與三角洲前緣相伴生的重力流沉積過程及砂體類型劃分(據(jù) Shanmugam,1992修改)Fig.2 Depositional process and sandbody types of gravity flow deposits associated with delta front (Modified from Shanmugam,1992)

2.1.1 坡移堆積體

坡移堆積體是三角洲前緣快速沉積,受觸發(fā)機制影響,由于不穩(wěn)定而垮塌、滑移搬運至近源斜坡沉積下來所形成的事件堆積物。

該類砂體巖性以塊狀砂巖、泥質(zhì)砂巖和粉砂巖為主,多夾于灰色砂質(zhì)泥巖或泥巖中。坡移堆積體中垮塌混雜堆積,攪混構造發(fā)育 (圖 3a,b)。攪混構造是沉積物沿斜坡下滑,特別是沿砂、泥巖界面滑動過程中,徹底破壞了滑動面附近沉積物的原沉積構造,砂質(zhì)層和泥質(zhì)層被攪亂混雜到一起所形成的一種沉積構造。由于坡移堆積體距離三角洲前緣較近,在沉積前僅經(jīng)歷了垮塌和滑移的過程,因此,未發(fā)生流體液化及相分異作用,很少發(fā)生層內(nèi)塑性變形,故保留了三角洲前緣沉積的一些特點。電測曲線形態(tài)表現(xiàn)為中高幅指形及漏斗形組合 (圖 3c)。地震剖面上為丘形波狀或雜亂反射特征(圖3d)。工區(qū)中部辛170井準層序組 PS4-PS7發(fā)育典型坡移堆積體,埋深 2 885～3 050 m,巖性以灰色細砂巖和泥質(zhì)砂巖為主(圖 3c)。

2.1.2 滑塌濁積扇

滑塌濁積扇是三角洲前緣沉積物滑塌形成液化流再次搬運至前方遠源斜坡處沉積而成,距離三角洲前緣相對較遠,其砂體形態(tài)為扇狀朵葉或透鏡狀。

滑塌濁積扇巖石類型主要為灰色細砂巖、粉砂巖和泥質(zhì)砂巖,沉積構造主要為滑塌變形層理、包卷層理、粒序?qū)永?、火焰構造、泥巖撕裂屑等[5](圖 4)。粒度概率累積曲線有3種,即弧形兩段式、低斜兩段式和三段式,其中以平緩向上拱起的弧形兩段式為主,跳躍和懸浮組分間存在較明顯的遞變懸浮過渡段[6]。測井曲線主要為齒化鐘形、指形。地震剖面上一般呈透鏡形或丘形[7,8](圖 5)。

滑塌濁積扇在搬運沉積過程中發(fā)生相分異,巖相類型包括含褐色泥礫的含礫砂巖相,含透鏡砂體的灰色砂質(zhì)泥巖相,遞變層理的灰色中細砂巖相,變形層理、包卷層理及火焰構造發(fā)育的灰色細砂巖相,夾砂質(zhì)條帶的深灰色泥巖相等。規(guī)模較大的砂質(zhì)朵葉可劃分為內(nèi)扇、中扇和外扇 3個亞相。

圖 3 東辛油田沙三中亞段坡移堆積體識別標志Fig.3 Identification marks for slope cumulate complex in the middle Es3ofDongxin oilfield

圖 4 東辛油田沙三中亞段巖石照片F(xiàn)ig.4 Photos of rocks in the middle Es3ofDongxin oilfield

圖 5 東辛油田沙三中亞段滑塌濁積扇地震反射特征Fig.5 Seis mic reflectance signatures of slump turbidite in the middle Es3ofDongxin oilfield

滑塌濁積扇是沙三中亞段最主要的砂體類型,各準層序組均發(fā)育,并且沙三中亞段下部較上部發(fā)育。平面上主要分布在工區(qū)西部,營 93,營6,營 2,營 11等井區(qū)較為典型。其中,營 11井2 900～3 200 m連續(xù)發(fā)育多層滑塌濁積砂,巖性以深灰色粉細砂巖為主,形成該區(qū)最大的滑塌濁積扇巖性油藏。

2.1.3 遠源濁積巖

遠源濁積巖是三角洲前緣滑塌濁積扇的沉積物與水混合稀釋形成濁流,攜帶搬運直至湖泊平坦地區(qū)沉積下來所形成的經(jīng)典濁積巖,是指具有鮑瑪序列的濁積巖[9]。巖性為極薄層的砂巖或粉砂巖。

由于遠源濁積巖沉積物質(zhì)來源于三角洲前緣及滑塌濁積扇,本身缺少礫石及粗砂等沉積物,并且在濁流演化過程中,部分粗碎屑的堆積,導致鮑瑪層序不完整,缺少 A,B段粗尾粒序?qū)覽10,11],常見 CDE或DE段砂泥互層段,以具有波紋層理和變形層理的粉、細砂巖(C段)和砂質(zhì)泥巖 (D段)為主,還可見透鏡狀層理(圖 6)。

遠源濁積巖也是沙三中亞段主要的砂體類型,營 922,營 891,營 101等井區(qū)較為典型。工區(qū)西部的營 922井見典型的鮑瑪序列 CDE段 (圖6),巖性以灰色粉砂巖為主,局部含油。

圖 6 東辛油田沙三中亞段遠源濁積巖鮑瑪序列Fig.6 Bouma sequence of distal turbidite in the midle Es3ofDongxin oilfield

2.2 洪水成因水下碎屑流

水下碎屑流是洪水攜帶大量泥、砂、礫石直接搬運至半深湖-深湖區(qū)低洼地區(qū)堆積下來,形成離岸相對較遠的粗碎屑沉積體。巖性以含礫泥質(zhì)砂巖、泥質(zhì)砂巖和含礫泥巖為主,粗碎屑顆粒摻雜在泥水之中,懸浮總體含量高并且快速沉積,雜基支撐,分選差,成分成熟度低。粒序?qū)永戆l(fā)育,多為多期疊置的正粒序,也常見變形層理和泥巖撕裂屑(圖7)。

研究區(qū)內(nèi)沙三下亞段沉積時期,雨量充沛,洪流發(fā)育,水下碎屑流比較發(fā)育,而沙三中亞段相對不發(fā)育,并且多夾于滑塌濁積扇之中,規(guī)模不大。

3 重力流沉積砂體分布規(guī)律

通過 10口井巖心觀察,120口井錄井、測井及大量地震資料進行層序及沉積特征分析表明,縱向上重力流砂體主要分布在湖退體系域早期 (圖8),這主要是由于此時物源充足且斷層活動強度大,而湖退體系域晚期由于斷層活動較弱,地形變緩導致以三角洲沉積及正常湖泊相沉積為主,重力流沉積不發(fā)育;湖侵體系域由于物源貧乏多發(fā)育遠源濁積巖,夾有水下碎屑流。

東辛地區(qū)重力流沉積具有獨特的沉積模式,沙三中亞段沉積時期,東營三角洲進入鼎盛時期,由工區(qū)東南部向西北方向快速進積。同時,斷層活動頻繁,作為主要的觸發(fā)機制,使得三角洲前緣因不穩(wěn)定而發(fā)生垮塌、沿坡滑移、滑塌變形并最終沉積在低洼平坦處。因此,工區(qū)在三角洲前緣主方向向湖依次發(fā)育坡移堆積體、滑塌濁積扇及遠源濁積巖(圖 9),并間歇性夾雜洪水成因的水下碎屑流沉積,平面上形成獨特的裙帶狀 (圖 10)。其中,坡移堆積體個體大,數(shù)量少,厚度大;滑塌濁積扇個體小,數(shù)量多,多以復合疊置砂體出現(xiàn);遠源濁積巖多為席狀或極小的透鏡砂,分布在遠源端。

4 含油性分析

通過對東辛地區(qū)含油區(qū)塊重點井位的錄井資料含油級別統(tǒng)計,并分析現(xiàn)有油藏與各類砂體的匹配關系,從以下幾方面研究發(fā)現(xiàn)不同成因類型的重力流砂體,其含油性不同。

4.1 距油源遠近

重力流沉積形成并保存于深水沉積體系,在不同位置發(fā)育不同類型的砂體。遠源濁積巖和滑塌濁積扇分布在深湖平原及遠源斜坡,距深洼陷烴源巖較近,甚至于其本身即分散于烴源巖層內(nèi),而坡移堆積體分布在近源斜坡,遠離或僅向湖一側接近烴源巖,因此,遠源濁積巖及滑塌濁積扇油源條件好于坡移堆積體。

4.2 砂體物性差異

不同類型砂體內(nèi)部孔滲性受砂體厚度、沉積粒度、分選、磨圓以及砂體中膠結物和雜基等填隙物類型及含量的影響[12]。

圖 7 東辛油田沙三中亞段水下碎屑流沉積特征Fig.7 Sedimentary characteristics of subaquaceous debris flow in the middle Es3ofDongxin oilfield

圖 8 東辛油田沙三中亞段層序-沉積相綜合分析Fig.8 Comprehensive analyses of sequence and sedimentary facies of the well Xin-170(left)and the well Ying-101(right)in the middle Es3ofDongxin oilfield

在泥巖夾砂巖的情況下,當砂巖厚度極薄、比例極低時砂巖物性很差;當砂巖厚度增大到中-厚層時,砂巖內(nèi)部較砂泥巖邊界物性好[13]。對于不同成因類型的重力流砂體,粒級粗細:坡移堆積體和水下碎屑流 ＞滑塌濁積扇 ＞遠源濁積巖;分選性優(yōu)劣:遠源濁積巖 ＞滑塌濁積扇 ＞坡移堆積體和水下碎屑流;磨圓程度優(yōu)劣:遠源濁積巖 ＞滑塌濁積扇 ＞坡移堆積體 ＞水下碎屑流。綜合各因素對孔滲性優(yōu)劣排序:滑塌濁積扇 ＞遠源濁積巖 ＞坡移堆積體 ＞水下碎屑流。因此,滑塌濁積扇及部分遠源濁積巖可作為較好的含油儲層,其次為坡移堆積體,水下碎屑流含油性最差。

圖 9 東辛地區(qū)沙三中亞段北西-南東向連井沉積對比剖面Fig.9 NW-SE cross-well sedimentation section of the middle Es3in Dongxin area

圖 10 東辛地區(qū)沙三中亞段重力流沉積模式Fig.10 Gravity flow depositionalmodel of the middle Es3in Dongxin area

4.3 圈閉條件

通常遠源濁積巖和滑塌濁積扇沉積在低洼處,周圍被泥巖包圍,并且對于透鏡狀砂體而言,再沉積過程中存在較好的相分異[14],導致砂體兩端和側部粒度較細,壓實程度明顯,而核部粒度較粗,壓實程度較弱,最終形成了核部粗,邊緣遮擋的透鏡狀巖性圈閉。因此,透鏡狀遠源濁積巖和滑塌濁積扇自身圈閉條件良好。相反坡移堆積體和水下碎屑流相分異性差,在向湖一側可由深湖泥巖封堵,而在向陸一側若沒有斷層遮擋,很難形成有效圈閉。

綜合分析,滑塌濁積扇和部分遠源濁積巖距油源近,砂體物性好,圈閉條件有利,其含油性好于距油源遠,物性較差,圈閉條件不利的坡移堆積體和洪水成因的水下碎屑流。東辛油田西南部營 11井區(qū)為典型的滑塌濁積扇形成的巖性油藏。油藏埋深 2 970～3 225 m,油層單一,平均油層厚度 11.2 m,孔隙類型以微孔為主,孔隙直徑 5～20μm,喉道平均寬度為 1～3 mm,孔喉組合類型為小孔-細喉型。平均孔隙度 21%,平均滲透率 31.8×10-3μm2,滲透率變異系數(shù) 0.54,屬典型的低滲透油藏,但均質(zhì)性相對較好。含油面積 10.2 km2,地質(zhì)儲量 1 248×104t,標定采收率26.5%。

5 結論

1)沙三中亞段時期,研究區(qū)發(fā)育大量重力流沉積?？蓜澐譃榕c三角洲前緣滑塌相伴生的坡移堆積體、滑塌濁積扇、遠源濁積巖以及洪水成因的水下碎屑流。根據(jù)巖心、測井及地震資料,建立各類砂體的識別標志,并對比分析其沉積特征,指出層理構造組合是主要識別標志。

2)東辛地區(qū)重力流沉積模式具有獨特的裙狀分帶性,沿三角洲進積主方向向湖依次發(fā)育坡移堆積體、滑塌濁積扇及遠源濁積巖,并間歇性夾雜洪水成因的水下碎屑流沉積。

3)不同成因類型的重力流砂體,其含油性不同。通過距油源遠近、砂體物性差異及圈閉條件對比分析,認為滑塌濁積扇和部分遠源濁積巖距油源近,砂體物性好,圈閉條件有利,其含油性好于坡移堆積體和洪水成因的水下碎屑流。

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Types and oil potential of gravity flow sandbodies in the middle Es3of Dongxin oilfield,the Bohai Bay Basin

Chen Xiuyan,Shi Jing and Xu Jie
(School of Energy Resources,China University of Geosciences,Beijing100083,China)

Gravity flow depositswere widely developed in deep-and semi-deep lakes during the deposition of the middle Es3in the Dongxin area,the BohaiBayBasin.An integrated analysis on core,logging and seis mic data reveals that the gravity flow deposits can be classified into four types of sandbody,namely they are slope cumulate complex associated with delta front slump,slump turbidite fan,distal turbidite,and subaquaceous debris flow deposits of flood origin.A gravity flow sedimentarymodelwas also built up for the area.Oilpotentialsof various types of sandbodies are analyzed based on comparative studies of oil source,physical properties and trap conditions in the area.It is pointed out that oil potentialsof slump turbidite fans and parts of the distal turbidite are higher than that of slope cumulate complex and subaquaceous debris flow.

gravity flow deposit,sandstone type,sed imentarymodel,oil potential,Dongxin oilfield,BohaiBayBasin

TE122.2

A

0253-9985(2010)05-0594-08

2010-07-01。

陳秀艷(1979—),女,博士研究生,礦產(chǎn)普查與勘探。

國家科技重大專項(2009ZX05009-002);教育部“長江學者與創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃(IRT0864)。

(編輯 董 立)