泌陽(yáng)凹陷南部陡坡帶核三段砂體沉積和油氣分布特征分析

劉良剛,羅順社,劉啟亮,伍 媛 (長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,湖北荊州434023)

泌陽(yáng)凹陷是東部陸相斷陷湖盆的典型代表,其南部特殊的改造背景,使沉積地層中各種成因的砂礫巖扇體發(fā)育,并成為勘探目標(biāo)。為此,筆者針對(duì)南部陡坡帶不同砂礫巖扇體進(jìn)行成藏模式研究,分析成藏控制因素,探討油氣藏分布規(guī)律,以期能有效指導(dǎo)勘探工作。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

泌陽(yáng)凹陷是南襄盆地的一個(gè)次級(jí)凹陷,位于河南省南部唐河與泌陽(yáng)縣之間,其基底屬于秦嶺褶皺帶的褶皺基底,新生代由于受南部唐河-栗園斷裂和東部泌陽(yáng)-栗園斷裂的共同作用,形成了南陡北緩的扇形箕狀斷陷盆地。凹陷總面積為1000km2,有效勘探面積為800km2,中、新生界沉積巖厚度達(dá)8000m,其中油源巖的最大厚度為2200m。根據(jù)該凹陷的古構(gòu)造地貌特征和現(xiàn)今構(gòu)造格局,可以將其劃分為3個(gè)帶,即南部陡坡帶、中部深凹帶和北部斜坡帶 (見圖1)。南部陡坡帶是基巖斷面傾斜帶,斷面傾角較大(約60°),其北部緊鄰中部深凹帶,其南部以邊界斷裂為界。核桃園組核三段沉積于湖盆相對(duì)穩(wěn)定時(shí)期,以較深湖相灰色泥巖、砂巖為主,成為該盆地勘探的主要目的層。

圖1 泌陽(yáng)凹陷南部陡坡帶位置

2 砂體分布特征

泌陽(yáng)凹陷屬于斷陷湖盆,因其南緣和東緣長(zhǎng)期受北西向及北東向斷裂張性活動(dòng)控制,形成南深北淺的箕狀,沉降中心和沉積中心偏向東南部安棚-安店一帶。核三段時(shí)期,泌陽(yáng)凹陷南部陡坡帶沿邊界斷裂帶下盤一側(cè)發(fā)育了平氏、楊橋、侯莊、古城、井樓、長(zhǎng)橋和桂岸等一系列的不同類型的砂體。通過對(duì)錄井資料、測(cè)井資料、地震資料、分析化驗(yàn)資料和古生物資料的分析,將該地區(qū)的砂體類型歸納為3種,即扇三角洲砂體、辮狀河三角洲砂體和曲流河三角洲砂體。

2.1 扇三角洲砂體

扇三角洲主要發(fā)育于靠近南部邊界斷層的陡坡帶,如井樓、長(zhǎng)橋、桂岸、平氏和楊橋扇三角洲群,邊界斷層?xùn)|部梨樹凹、下二門一帶也有扇三角洲分布,其中平氏扇三角洲沉積規(guī)模最大,相帶發(fā)育比較完整,且雙河、趙凹等主力油田也與該砂體的儲(chǔ)性有關(guān)系。

研究區(qū)主要發(fā)育扇三角洲前緣和前扇三角洲亞相,扇三角洲平原亞相不發(fā)育,根據(jù)鉆井資料顯示,只有泌150井核三段V砂組底部基巖不整合面之上有一套厚約40m的扇三角洲平原塊狀礫巖沉積[1]。扇三角洲前緣是扇三角洲平原在水下的延伸,是該區(qū)扇三角洲砂體最主要的分布相帶,由碎屑流沉積、水下分流河道沉積、水下分流河道間沉積及河口砂壩、席狀砂沉積組成。碎屑流為平原環(huán)境中災(zāi)害事件形成的泥石流在水下的延伸,其沉積特征類似于泥石流沉積,但顏色多為淺灰-灰色。其由礫巖、砂礫巖構(gòu)成,礫石大小不等,分選差,含量在40%～60%左右,其填隙物為不等粒砂級(jí)顆粒及泥質(zhì)。水下分流河道沉積為平原環(huán)境中災(zāi)變期形成的分流河道在水下的延伸,一般以砂巖、含礫砂巖為主,礫巖含量相對(duì)少些、粒度較細(xì)。砂、礫巖層灰白色,厚層、塊狀,單層厚度多為5～10m左右,部分由多個(gè)砂巖透鏡體在縱向上相互疊置而形成厚達(dá)數(shù)米的砂體。砂體中發(fā)育大、中型槽狀交錯(cuò)層、平行層理,砂體底部發(fā)育沖刷面構(gòu)造。河口砂壩在研究區(qū)不甚發(fā)育,主要由砂、粉砂巖組成,厚度較薄,具沙紋層理。水下分流河道間沉積是水下分流河道之間的較細(xì)粒沉積,由深灰色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖組成,見水平層理和植物碎屑。

2.2 辮狀河三角洲砂體

盆地東北端的孫崗-程店一帶主要以辨狀河沉積為主,從沉積背景上看,坡度中等,分流河道具有高度溝道化的特征,具有辨狀河河道3個(gè)沉積單元結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)[2],前緣亞相中反韻律的河口砂壩發(fā)育,在前三角洲泥巖中濁積巖比較發(fā)育,是比較典型的辨狀河三角洲沉積。該區(qū)域主要發(fā)育辨狀河三角洲前緣亞相和前辨狀河三角洲亞相。

辮狀河三角洲前緣是辮狀河三角洲沉積最活躍的場(chǎng)所,其沉積物亦是辮狀河三角洲的主體,水下分流河道、河口砂壩和遠(yuǎn)砂壩構(gòu)成了前緣亞相的砂巖骨架部分。水下分流河道特別活躍,其沉積物在前緣亞相中占總量的85%以上,其主要為礫質(zhì)砂巖、含礫砂巖和砂巖組成的正旋回沉積,底部沖刷明顯,砂體的平面形態(tài)呈指狀或舌狀向湖盆方向延伸,橫剖面上則變現(xiàn)為透鏡狀和部分席狀。河口砂壩由中、細(xì)粒砂巖組成,砂巖磨圓度為次圓狀,分選較好,可見交錯(cuò)層理、壓扁層理、波狀層理和浪成波痕,從下向上多顯示由細(xì)變粗的層序。遠(yuǎn)砂壩沉積的分布范圍較窄,偶見遞變層理的薄層礫質(zhì)砂巖和含礫砂巖,屬水下分流河道的末梢沉積。

前辮狀河三角洲位于辮狀河三角洲前緣向湖的較深水區(qū),由灰色、深灰色薄層狀粉砂質(zhì)泥巖和泥巖組成。由于河流攜帶大量的碎屑沉積物在河口部位不斷堆積,坡度變的越來越陡,在洪水和其他因素的誘發(fā)下,常常在前辨狀河三角洲中形成濁積巖,并且構(gòu)成了前辨狀河三角洲的主要儲(chǔ)集體[3]。

2.3 曲流河三角洲砂體

曲流河三角洲是在距物源區(qū)相對(duì)較遠(yuǎn)和沉積坡度較緩的條件下,由曲流河入湖而形成的。研究區(qū)河流流域面積小,曲流河三角洲規(guī)模不大,但仍然具有曲流河三角洲所共有的沉積特征。研究區(qū)曲流河三角洲發(fā)育于凹陷西北部的高莊、前杜樓一帶,面積約70km2,只有三角洲前緣亞相和前三角洲亞相發(fā)育。

三角洲前緣處于湖平面之下、正常浪基面之上,是三角洲砂體的主體。包括水下分流河道、河口砂壩和前緣席狀砂沉積,其中以河口砂壩發(fā)育最為典型。水下分流河道沉積主要由砂巖組成,呈淺灰色、灰色,中、厚層至塊狀,單砂層厚度多為2～10m,砂體呈條帶狀,與其下伏巖層呈突變接觸,而且底面為凹凸不平的沖刷面,與上伏巖層多為漸變接觸,自下而上由粗變細(xì)。河口壩沉積是三角洲前緣亞相帶中的主要沉積類型,由交錯(cuò)層理和波狀交錯(cuò)層理的中、細(xì)砂巖組成,砂巖分選好,成熟度高,垂向剖面上組成反旋回層序。前緣席狀砂沉積主要為河口砂壩向湖盆一側(cè)分布的水平紋理粉,細(xì)砂巖及水流和波浪成因波狀交錯(cuò)層理粉,細(xì)砂巖沉積,砂層薄,一般不超過1m,分布廣,分選好,其自然電位曲線呈指狀。

前三角洲亞相是三角洲相向湖相的過渡沉積,主要為淺灰色塊狀或水平紋理泥巖中夾薄層波狀交錯(cuò)層理粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖。在畢店地區(qū)由于洪水和重力流的影響,三角洲前緣砂向前滑塌形成了滑塌濁積巖。

3 砂體的儲(chǔ)集物性

斷裂陡坡帶南部附近的扇三角洲前緣亞相的各種微相砂體是雙河、趙凹、安棚等油田的主要儲(chǔ)層。儲(chǔ)集性能從中等至好,孔隙度一般為15%～25%,滲透率為0.63%～1.82%。各種微相帶砂體中,前緣砂儲(chǔ)層物性最好,水下分流河道砂物性中等,河口砂壩和邊緣席狀砂物性最差。同類砂體由于埋藏深度不同,受成巖作用和當(dāng)時(shí)古氣候和古地貌的影響,其儲(chǔ)集性能差別較大。如安棚油田位于平氏扇三角洲東部靠近深凹陷一側(cè),油藏埋深比位于平氏扇三角洲中部的雙河油田深450m以上[4],又處于弱水動(dòng)力區(qū),因此物性變差,同類型砂層物性與雙河油田相比,孔隙度降低了2%～4%,滲透率降低了0.2%～0.7%。

侯莊辮狀河三角洲前緣砂構(gòu)成了王集、新莊油田的主要儲(chǔ)層,水下分流河道砂是該地區(qū)最主要的儲(chǔ)層。巖石分選好,基質(zhì)含量較低,砂,礫巖體的側(cè)向連續(xù)性和連通性能較好,因此該區(qū)有較高的滲透率和孔隙度,但是隨著油藏埋深的加大,孔隙度和滲透率有所降低。

古城油田的儲(chǔ)層主要由曲流河三角洲前緣砂構(gòu)成,巖性主要為細(xì)砂巖和粉砂巖,礫巖和含礫砂巖比較少。砂層比較薄,一般少于10m,但是橫向分布比較穩(wěn)定,整個(gè)油田的物性比較好,孔隙度平均為26%,滲透率平均為0.67%。

4 油氣展布特征

泌陽(yáng)凹陷主要生、儲(chǔ)油層段是呈南厚北薄楔狀的核桃園組,油層面積達(dá)950km2,占凹陷殘余地層分布面積的90%以上,生油層厚度以安棚區(qū)最厚[5]。泌陽(yáng)凹陷的儲(chǔ)集層也很發(fā)育,與生油層的空間配置也很理想,為油氣的排聚奠定了良好的基礎(chǔ)。其中核三段又是核桃園組最主要的含油層位,因此,分析核三段的油氣分布規(guī)律對(duì)于進(jìn)一步在南部陡坡帶找油有重要指導(dǎo)作用。

4.1 油氣縱向分布特征

表1 泌陽(yáng)凹陷南部陡坡帶核三段探明儲(chǔ)量分布(×104 t)

核三段作為泌陽(yáng)凹陷的主力儲(chǔ)層,不同砂組的油氣分布有差異,其Ⅲ、Ⅳ砂組的儲(chǔ)量占據(jù)全部?jī)?chǔ)量的近一半,區(qū)帶內(nèi)不同構(gòu)造部位的主力含油層位不同,下二門油田儲(chǔ)集層主要為Ⅰ、Ⅱ砂組;趙凹-安棚油田主力儲(chǔ)集層主要為Ⅳ、Ⅴ砂組;雙河油田主力儲(chǔ)集層為核三段Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ砂組 (見表1)。

在研究區(qū)選取3條有代表性的剖面繪制油藏剖面圖,第1條剖面位于雙河油田 (在南緣陡坡帶與深凹區(qū)過渡帶逆牽引構(gòu)造背景下的砂巖上傾尖滅區(qū)區(qū)域內(nèi)。雙河油田的油藏主要分布在核三段下部,Ⅰ砂組的儲(chǔ)集層比較不發(fā)育,油水層整體沿平氏方向變厚,向西北方向變薄。

第2條剖面位于趙凹油田 (在南緣陡坡帶與深凹區(qū)過渡帶逆牽引構(gòu)造背景下的砂巖上傾尖滅區(qū)區(qū)域內(nèi))。該地區(qū)油層主要發(fā)育于Ⅲ、Ⅳ砂組,往安棚地區(qū)儲(chǔ)層的埋藏較深,在核三段下部?jī)?chǔ)層較發(fā)育。該區(qū)域由于受到成巖物性影響,在Ⅲ、Ⅳ砂組中出現(xiàn)了干層和油層直接過渡現(xiàn)象。

第3條剖面位于下二門油田 (在凹陷東部邊界斷層下降盤內(nèi)側(cè),構(gòu)造形態(tài)為近南北向的短軸背斜構(gòu)造)。由南向北儲(chǔ)集層變厚,在泌160井附近的核三上段儲(chǔ)層非常發(fā)育,但是油氣含量少,主要在Ⅲ砂組有油氣顯示;北西方向剖面表面儲(chǔ)層整體比較發(fā)育,但是靠近斷層帶油氣顯示相對(duì)較少。

4.2 油氣平面分布特征

泌陽(yáng)凹陷南緣陡坡帶下二門構(gòu)造與深凹區(qū)雙河-趙凹構(gòu)造帶是泌陽(yáng)凹陷油氣最富集的區(qū)域,已發(fā)現(xiàn)的油田有雙河、趙凹-安棚、井樓、下二門等,占泌陽(yáng)凹陷地質(zhì)儲(chǔ)量的絕大部分,其中雙河油田是一個(gè)億噸級(jí)大油田,占凹陷中已發(fā)現(xiàn)地質(zhì)儲(chǔ)量的1/3。南部地區(qū)的局部構(gòu)造向深凹區(qū)傾沒,因此對(duì)油氣聚集非常有利?？碧匠晒砻?在鼻狀構(gòu)造主體部位的高斷塊鉆探多能見到較厚的油層,而到其翼部的低部位一般含油情況變差或者沒有油層。這說明鼻狀構(gòu)造不僅給油氣聚集提供了有利場(chǎng)所[6],而且對(duì)油氣的富集起著良好的控制作用,油氣田的展布沿南緣陡坡帶與深凹區(qū)過渡區(qū)呈半環(huán)帶狀分布。

5 結(jié) 語(yǔ)

泌陽(yáng)凹陷南部陡坡帶核三段碎屑巖的沉積體系獨(dú)具特色,在小型的斷陷湖盆中發(fā)育有扇三角洲、曲流河三角洲和辮狀河三角洲沉積砂體,上述類型的三角洲砂體不僅沉積特征差異很大,而且儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能也有差別,都具有從中等至好的儲(chǔ)集性能。多種類型三角洲砂巖儲(chǔ)層的發(fā)育是泌陽(yáng)凹陷油氣聚集的一個(gè)重要條件,對(duì)油氣的分布起著一定的控制作用。在研究區(qū),三角洲沉積體系中的濁積巖比較發(fā)育,儲(chǔ)集性能也較好,并且處于坡折帶的有力構(gòu)造部位,因此需加強(qiáng)對(duì)研究區(qū)濁積巖的研究。

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