東海平湖油氣田平湖組沉積相研究

劉成鑫

(上海石油天然氣有限公司,上海 200041)

東海平湖油氣田平湖組沉積相研究

劉成鑫

(上海石油天然氣有限公司,上海 200041)

平湖油氣田是東海陸架盆地投入開發(fā)最早的油氣田,平湖組是其主要的產(chǎn)層之一。長期以來,由于對平湖組沉積相認(rèn)識一直存在分歧,影響了對其油氣分布規(guī)律的認(rèn)識。綜合古生物、地化、巖心、錄井、地震等資料,分析認(rèn)為平湖組的沉積相為受潮汐作用影響的辮狀河三角洲相,發(fā)育的主要微相類型包括有水下分流河道、河口砂壩、水下天然堤、分流間灣微相。這為油田下一步勘探開發(fā)提供了有益的指導(dǎo)。

平湖組;沉積相;受潮汐作用影響的辮狀河三角洲;平湖油氣田;東海

研究區(qū)是東海陸架盆地第一個開發(fā)的油氣田,始新統(tǒng)平湖組是其主要的產(chǎn)層之一。長期以來,由于對平湖組沉積相認(rèn)識存在分歧[1-6],影響了對其油氣分布規(guī)律的認(rèn)識。隨著勘探開發(fā)的不斷深入,該問題顯得愈發(fā)突出。

1 地質(zhì)背景

西湖凹陷經(jīng)歷了早期斷陷、后期多次擠壓隆起的地質(zhì)演化,充填了厚達萬余米的古近系、新近系沉積物,發(fā)育了多個構(gòu)造不整合面[7]。從盆地基底到T30反射界面(平湖組頂界)所限定的古新世—始新世構(gòu)造層主要分布在下部的斷陷內(nèi),其厚度和巖相變化受到斷裂的明顯控制。

研究區(qū)平湖組主要為深灰色泥巖、含灰—灰質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖與淺灰色粉砂巖、粉細(xì)砂巖、細(xì)砂巖、砂礫巖頻繁互層,并含多層瀝青質(zhì)煤。

2 沉積相確定標(biāo)志

根據(jù)對研究區(qū)現(xiàn)有資料的綜合分析研究,認(rèn)為研究區(qū)平湖組沉積背景為半封閉海灣沉積環(huán)境,具體沉積相類型為受潮汐作用影響的辮狀河三角洲相。

2.1 半封閉海灣確定的依據(jù)

2.1.1 古生物特征

在平湖組不同層段發(fā)現(xiàn)了較多的生物化石,包括廣鹽性的底棲有孔蟲(如面包蟲、希望蟲、擬單攔蟲、小九字蟲等),鈣質(zhì)超微化石,溝鞭藻化石,咸水—半咸水介形蟲化石(如刺面介、真花介、新單角介等)[8-9]。盡管這些化石數(shù)量多寡有異,分布也不均勻,但卻都一致地表明其為非正常鹽度的淡水—咸水的過渡環(huán)境。

2.1.2 地球化學(xué)特征

以往所測平湖組20個泥巖樣品的硼含量平均為58.8μg/g(中國地質(zhì)大學(xué),1994),上海海洋石油局測試的硼含量平均為84.2μg/g[2]。這一數(shù)值高于現(xiàn)代、古代陸相沉積物中的硼含量,而低于正常海相沉積物中的硼含量(大于100μg/g)。此外,22個樣品的Fe2+/Fe3+的平均值為15.55,屬于還原—強還原環(huán)境。

從煤質(zhì)參數(shù)看,平湖組煤全硫含量0.61～2.97%,平均1.72%。一般認(rèn)為,全硫含量大于1%即是咸水或半咸水影響泥炭沼澤的結(jié)果(Given P.H.,1985;Bustin R.M.,1987;武法東,1990)[2]。

2.1.3 指相礦物特征

平湖組細(xì)砂巖中發(fā)現(xiàn)具有指相意義的海綠石,海綠石經(jīng)電子探針成分分析,顯示鋁含量高、鐵含量低,表明其生成于非標(biāo)準(zhǔn)海相環(huán)境,屬濱岸帶的海陸過渡環(huán)境產(chǎn)物。

2.2 受潮汐作用影響的辮狀河三角洲相主要標(biāo)志

2.2.1 黏土礦物

一般情況下,母巖風(fēng)化作用的晚期階段,高嶺石含量變高。而綠泥石與其相反,在風(fēng)化作用的早期階段含量較高。從表1、表2可以看出,PH8井的高嶺石含量要高于BG1井,而綠泥石的含量卻小于BG1井,由于BG1井位于PH8井的西側(cè),那么根據(jù)這一規(guī)律可判定沉積物供應(yīng)方向為西部斜坡向海。

2.2.2 沉積構(gòu)造

沉積構(gòu)造中,常見有沖刷面、板狀交錯層理、槽狀交錯層理、平行層理等反映單向流的構(gòu)造(圖1～圖2)。砂礫巖中常見與沖刷面有關(guān)的泥礫、巖楔,結(jié)構(gòu)成熟度低,反映了物源較近的三角洲的辮狀水道強烈的下切作用,明顯地表現(xiàn)為辮狀河三角洲特征。

表1 PH8井黏土礦物X衍射分析Tab.1 X-ray diffraction analysis of clay minerals from Well PH8

表2 BG1井黏土礦物X衍射分析Tab.2 X-ray diffraction analysis of clay minerals from Well BG1

圖1 底沖刷構(gòu)造,PH8井(左),板狀交錯層理,PH9井(中)和槽狀交錯層理,PH4井(右)Fig.1 Structure of basal erode in Well PH8(left),tabular cross-bedding in Well PH9(middle)and trough cross-bedding in Well PH4(right)

圖2 板狀交錯層理(FMI測井),BG1井Fig.2 Tabular cross-bedding(FMI logging)in Well BG1

2.2.3 粒序特征

反粒序沉積是識別三角洲沉積的重要標(biāo)志,常顯示向上變粗層序(從粉砂巖到中、細(xì)砂巖),測井曲線表現(xiàn)為漏斗形(圖3、圖4),表示三角洲中的河口砂壩等壩體沉積。

圖3 河口砂壩沉積特征,PH1井Fig.3 Character of the mouth bar in Well PH1

圖4 河口砂壩沉積特征,PH5井Fig.4 Character of the mouth bar in Well PH5

2.2.4 粒度特征

研究區(qū)平湖組沉積顆粒以次圓為主,總體磨圓度較好。分選性為中等—較好。概率累積曲線為二段式(圖5),由單一的跳躍總體和懸浮總體組成,缺少滾動總體,代表了水動力條件較弱的單向水流為主的砂質(zhì)沉積(分流河道)。

另外,根據(jù)統(tǒng)計分析表明,研究區(qū)平湖組尤其是中上部地層,砂巖單層厚度較大,為1～28 m,砂地比為最高可達到65%,表現(xiàn)為比較明顯的辮狀河三角洲特征。且從平下段、平中段至平上段,沉積砂體由薄變厚,粒度由細(xì)變粗,砂地比變大,反映了陸源物質(zhì)(辮狀河三角洲)不斷向盆地進積。

2.2.5 地震相特征

地震相系指有一定分布范圍的地震反射單元,在此單元內(nèi)地震反射特征如反射結(jié)構(gòu)、幾何外形、振幅、頻率、連續(xù)性、層速度等皆與相鄰單元不同。對于沉積體,地震相可以理解為沉積相在地震反射剖面上主要特征的總和。因此不同成因類型的地質(zhì)體,具有特定的地震響應(yīng)特征。在研究區(qū)地震資料中存在前積反射特征,反映了沉積體由岸線向海湖推進,代表三角洲沉積特征。

圖5 PH9井粒度概率累積曲線特征Fig.5 The characteristics of probability cumulative grain size curves in Well PH9

2.2.6 局部潮汐作用特征

在巖心觀察中發(fā)現(xiàn)平湖組沉積局部有潮汐作用的沉積現(xiàn)象。這種現(xiàn)象代表以小潮期形成的黏土層組為中心,向上或向下有黏土層間隔逐漸加寬的趨勢,反映了由下部大潮期沉積向上漸變?yōu)樾〕逼诔练e,再逐漸變?yōu)榇蟪逼诔练e這樣一個完整的潮汐周期序列。

另外,平湖組沉積局部的概率累積曲線由雙跳躍總體和懸浮總體構(gòu)成(圖6),其中跳躍總體的粗部斜率小,表明分選差,沖刷—回流點偏粗,這種類型的曲線可能代表了不對稱的雙向水流作用沉積(潮道,受潮汐作用影響的分流河道等)[2]。

綜上分析可知,研究區(qū)平湖組沉積背景為半封閉海灣沉積環(huán)境,具體沉積相類型為受潮汐作用影響的辮狀河三角洲相。

3 沉積微相特征

根據(jù)以上分析可知,研究區(qū)平湖組沉積類型為受潮汐作用影響的辮狀河三角洲沉積。研究區(qū)只發(fā)育三角洲前緣,沉積微相包括水下分流河道、河口砂壩、席狀砂、水下天然堤、分流間灣。其沉積特征如下:

3.1 水下分流河道

圖6 PH8井粒度概率累積曲線特征Fig.6 The characteristics of probability cumulative grain size curves in Well PH8

巖石類型以灰色、深灰色中細(xì)粒砂巖、粉細(xì)砂巖和粉砂巖為主,夾泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖,垂向上呈多層正韻律砂層疊加成向上變細(xì)的正粒序剖面結(jié)構(gòu)。主河道砂巖為厚層狀,內(nèi)部發(fā)育有槽狀、板狀交錯層理或沙紋層理。剖面向上變?yōu)榧?xì)砂,橫剖面呈透鏡體狀。電測曲線特征為箱狀、鐘狀,自然伽馬曲線幅度較低(圖1～圖2)。在三角洲推進過程中,剖面結(jié)構(gòu)上經(jīng)常顯示水下分流河道砂體的底部與河口砂壩或水下越岸沉積可以形成截切超覆關(guān)系,往往河道底部與下伏地層多呈沖刷—充填接觸關(guān)系,砂體底部以中砂為主,有時發(fā)育泥礫段,形成滯留混合沉積。

3.2 河口砂壩

巖石類型為粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖,垂向上呈向上變粗的反粒序剖面結(jié)構(gòu)。砂巖的成分成熟度及結(jié)構(gòu)成熟度中等。內(nèi)部發(fā)育浪成沙紋層理、楔狀交錯層理、平行層理、液化變形層理以及中、小型槽狀交錯層理。電測曲線特征為漏斗形,中高幅度,曲線中等光滑—弱齒狀,與上下部曲線呈漸變接觸(圖3、圖4)。

3.3 水下天然堤

巖性以灰、深灰色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主,略具向上變細(xì)變薄的粒序性;層內(nèi)以發(fā)育爬升層理、沙紋層理和水平層理為主,生物擾動鉆孔構(gòu)造、滑塌構(gòu)造較為常見;剖面上常覆蓋在水下分流河道之上,自然電位曲線特征為指狀,曲線低幅度齒狀,與上下部曲線呈漸變接觸。

3.4 分流間灣

分流間灣位于三角洲前緣水下分流河道之間的小型洼地環(huán)境中。在低能環(huán)境中,有間歇水浪改造作用。一般以接受洪水期水下分流河道溢出和相對遠(yuǎn)源的懸浮泥沙均勻沉積為主,常形成一系列小面積的尖端指向上游的泥質(zhì)楔形體。巖性為深灰色泥巖和泥質(zhì)粉砂巖的韻律薄互層組合(圖3上部)。沉積構(gòu)造以水平和沙紋狀層理為主,次為波狀層理。泥巖中化石較豐富,以炭化植物為主,大多呈莖干和葉片沿層面密集分布和局部構(gòu)成煤線產(chǎn)出。同時生物擾動作用強烈,鉆孔構(gòu)造(垂直、水平蟲孔)較為發(fā)育,砂泥層滑塌變形、包卷構(gòu)造常見。

4 結(jié)論

(1)綜合古生物特征、地球化學(xué)特征以及指相礦物特征可知平湖油氣田平湖組沉積背景為半封閉海灣沉積環(huán)境;

(2)綜合碎屑成分、黏土礦物、粒度特征、粒序特征、沉積構(gòu)造、地震特征等分析,平湖油氣田平湖組具體沉積相類型為受潮汐作用影響的辮狀河三角洲相;

(3)平湖油氣田平湖組發(fā)育水下分流河道、河口砂壩、水下天然堤、分流間灣4種沉積微相。

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[8]地質(zhì)礦產(chǎn)部海洋地質(zhì)綜合研究大隊,中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所.東海陸架新生代古生物群古動物分冊[M].北京:地質(zhì)出版社,1989.

[9]地質(zhì)礦產(chǎn)部海洋地質(zhì)綜合研究大隊,中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所.東海陸架新生代古生物群微體古植物分冊[M].北京:地質(zhì)出版社,1989.

Study on sedimentary facies for Pinghu Formation in Pinghu oil and gas field in East China Sea Basin

Liu Chengxin
(Shanghai Petroleum Corporation Ltd.,Shanghai200041)

Pinghu oil and gas field is the first field which has been put into production in East China Sea Basin,and Pinghu Formation is one of the major production layers.For a long time,due to different opinions on sedimentary facies of Pinghu Formation,the understanding about the distribution regularity of oil and gas has been affected greatly.In this study,with paleontology data,geochemistry data,coring data,logging data and seismic data,sedimentary facies ofPinghu Formation have been analyzed thoroughly.Through comprehensive study,it is believed that sedimentary facies of Pinghu Formation is dominated by braid river-delta affected by tide.The sedimentary microfacies include mainly subaqueous distributary channel,subaqueous levee,subaqueous inter-distributary channel,the mouth bar.The study will provide useful guidance for the exploration and development of Pinghu oil and gas field.

Pinghu Formation;sedimentary facies;braid river-delta affected by tide;Pinghu oil and gas field;East China Sea

book=2,ebook=84

TE121.3+1

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.02.009

1008-2336(2010)02-0009-05

2009-12-23;改回日期:2010-03-12

劉成鑫,1977年生,男,2007年3月畢業(yè)于同濟大學(xué)海洋地質(zhì)專業(yè),獲博士學(xué)位。E-mail:liucx@shpc.com.cn。