歧口凹陷歧南低斜坡沙三段物源體系及聚砂規(guī)律

張晶，李雙文，袁淑琴，冀虎山，劉娟娟

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院，甘肅 蘭州 730020；2.大港油田分公司勘探開發(fā)研究院，天津 300280）

歧口凹陷歧南低斜坡沙三段物源體系及聚砂規(guī)律

張晶1，李雙文1，袁淑琴2，冀虎山1，劉娟娟1

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院，甘肅 蘭州 730020；2.大港油田分公司勘探開發(fā)研究院，天津 300280）

物源問題一度成為制約歧口凹陷歧南低斜坡沙三段油氣勘探的焦點(diǎn)。在綜合分析沉積期古地貌及溝谷展布特征、地震屬性特征、碎屑顆粒組分、重礦物組合特征、砂體展布特征等資料基礎(chǔ)上，探討歧南低斜坡沙三段沉積時(shí)期物源體系特征及分布。結(jié)果表明：歧南低斜坡沙三段存在3大物源體系，其中，西部歧南水道物源體系延伸距離遠(yuǎn)，波及范圍大，控制了歧南低斜坡沙三段沉積時(shí)期砂體的形成與分布。進(jìn)一步研究表明，古物源與沉積體系具良好的空間配置關(guān)系。受歧南水道主物源體系控制，低斜坡發(fā)育辮狀河三角洲前緣沉積，砂體分布具“埕寧隆起物源供砂，歧南水道溝槽輸砂，物源體系-坡折帶聯(lián)合控砂”的內(nèi)在機(jī)制。物源方向的確定對(duì)研究沉積體系展布、砂體分布及有利勘探區(qū)預(yù)測具重要意義。

歧口凹陷；歧南低斜坡；沙三段；物源體系；聚砂機(jī)制

歧口凹陷在新生代伸展裂陷過程中，由于同沉積斷裂、斷塊翹傾和差異沉降活動(dòng)的疊加，形成多樣性的大型斜坡區(qū)。近年來，斜坡區(qū)是歧口凹陷油氣勘探主戰(zhàn)場，先后在歧北斜坡、埕北斷坡、濱海斜坡發(fā)現(xiàn)3個(gè)億噸級(jí)規(guī)模儲(chǔ)量區(qū)［1］。目前歧南斜坡勘探程度極低，深層沙三段物源問題一直是歧口凹陷油氣勘探的難點(diǎn)和焦點(diǎn)。前人對(duì)歧口凹陷古近系物源體系的研究主要集中在東營組、沙一段和沙二段等淺部層系［2-5］，將沙三段作為一個(gè)獨(dú)立研究對(duì)象尚屬首次。沙三段為研究區(qū)主要勘探目的層系之一，由于埋藏深，鉆井資料和分析測試資料相對(duì)匱乏。目前對(duì)該區(qū)沙三段物源方向的研究相對(duì)較滯后，限制了沉積體系及相帶、砂體規(guī)模及平面展布格局的研究精度，一定程度上制約了該區(qū)油氣勘探進(jìn)程。筆者在總結(jié)調(diào)研國內(nèi)外物源分析方法基礎(chǔ)上［6-9］，結(jié)合現(xiàn)有資料，采取古地貌、地震反射、碎屑組分、重礦物和砂體變化趨勢等多種古物源判別方法，對(duì)歧南低斜坡沙三段沉積時(shí)期古物源方向進(jìn)行綜合研究，為該區(qū)下一步油氣勘探提供地質(zhì)依據(jù)。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

歧南斜坡位于歧口凹陷向羊三木凸起、埕寧隆起過渡的斜坡區(qū)，東部為埕北斷坡帶，西部為羊三木凸起向東傾伏的單一斜坡構(gòu)造。受南大港斷層、張北斷層夾持，整體表現(xiàn)為二級(jí)坡折的大型緩坡帶。歧南低斜坡位于坡折帶之下，具形成大型巖性油氣藏的構(gòu)造背景（圖1-a）。

研究區(qū)南部埕寧隆起形成于中生代燕山運(yùn)動(dòng)時(shí)期，古近紀(jì)強(qiáng)烈隆升，剝蝕作用強(qiáng)烈，為區(qū)內(nèi)主要物源區(qū)。其母巖包括元古界變質(zhì)巖、寒武—奧陶系碳酸鹽巖、石炭—二疊系海相與海陸過渡相沉積巖、中生界碎屑巖、火山碎屑巖與巖漿巖?程文艷，李會(huì)軍.大港探區(qū)深層沉積體系研究及儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)，1998。結(jié)合周邊井zh47、z5、z8巖心觀察描述及測井、錄井資料分析證實(shí)，研究區(qū)內(nèi)主要發(fā)育辮狀河三角洲前緣亞相，常發(fā)育水下分流河道和河口砂壩沉積。水下分流河道是辮狀河三角洲前緣沉積的主體，分布范圍最廣。巖性為厚層狀灰色含礫砂巖、粗砂巖和細(xì)砂巖，砂泥比值高。常見正粒序，底界面可見沖刷面及泥礫沉積。自然伽馬曲線一般以中-高幅的箱形、箱形-鐘形為主（圖1-b）?？碧阶C實(shí)，歧南低斜坡沙三段為多物源匯聚區(qū)，受孔店-羊三木凸起物源、埕寧隆起西部物源（油田俗稱歧南水道）、埕寧隆起中部物源3個(gè)物源體系的影響。究竟以哪支物源體系為主？歧南低斜坡內(nèi)是否有砂體發(fā)育？砂體展布規(guī)律如何？等等問題，急待解決。

圖1 歧南低斜坡構(gòu)造位置及地層柱狀圖（zh47井）Fig.1 Tectonic location map and stratigraphic column of Qinan low-ramp（zh47 well）

2 多物源沉積區(qū)的物源體系分析

2.1 沉積期古地貌

古地貌作為沉積地層發(fā)育的背景，不僅再現(xiàn)了原始構(gòu)造格局，還構(gòu)建了古物源供給系統(tǒng)，包括物源區(qū)、沉積區(qū)、搬運(yùn)方向和方式等［10］。古地貌控制物源輸送背景，從歧南斜坡帶沙三段古地貌立體顯示圖及近EW向地震剖面可看出，歧南低斜坡四周高、中間低的構(gòu)造格局控制了研究區(qū)物源體系，具多物源古地貌背景。東部孔店-羊三木凸起、南部埕寧隆起等均可提供物源，影響著盆地內(nèi)沉積作用。歧南斜坡區(qū)發(fā)現(xiàn)3條近NS向展布的溝谷、自西向東具溝梁相間特點(diǎn)。其中，歧南水道溝槽整體表現(xiàn)為單斜背景，繼承性發(fā)育，物源穩(wěn)定，規(guī)模較大，是影響歧南低斜坡沉積的主要物源通道（圖2）。

圖2 歧南斜坡古地貌特征與物源體系分析圖Fig.2 Palaeo-geomorphology characteristic and provenance system analysis in Qinan low-ramp

2.2 地震屬性分析

研究區(qū)提取疊后地震數(shù)據(jù)各種屬性進(jìn)行比較后，確認(rèn)平均瞬時(shí)頻率刻畫砂體較精確。從屬性分布圖上看出，歧南低斜坡主要受歧南水道物源影響（圖3-a）。從歧南低斜坡地震反射特征可看出，受孔店-羊三木凸起物源和歧南水道物源控制，不同物源呈指狀交叉狀，但仍以歧南水道物源為主（圖3-b）。

三角洲沉積環(huán)境中，三角洲前緣河道在地震反射中呈明顯前積特征。前積反射層是三角洲向前推進(jìn)過程中某個(gè)時(shí)期湖盆斜坡的反映。利用前積結(jié)構(gòu)可判斷古水流方向，進(jìn)而判斷物源［11］。從地震剖面發(fā)現(xiàn)，ch42井區(qū)和z5井區(qū)沙三段存在前積反射，證明該地區(qū)古水流方向?yàn)閃S向（圖3-c）。z5井巖心觀察也證明該區(qū)為辮狀河三角洲前緣沉積。

2.3 砂巖碎屑組分特征

砂巖碎屑組分及組合特征與物源區(qū)關(guān)系密切［12］。據(jù)研究區(qū)30口井160多個(gè)巖心樣品薄片分析，平面上，輕礦物在歧南主體區(qū)表現(xiàn)為4種不同組合類型，反映出不同物源口砂體輸送通道的差異性（表1）。

圖3 歧南斜坡沙三段地震屬性物源分析圖Fig.3 Seismic attributes and provenance system analysis in Qinan low-ramp

表1 歧南低斜坡沙三段碎屑顆粒組分含量Table1 Characteristics of detrital components of Es3in Qinan low-ramp

西部歧南水道物源波及井以zh字號(hào)井為代表，砂巖骨架成分具高石英-低長石-中巖屑特征。長石以鉀長石為主，巖屑主要為沉積巖巖屑，成分主要為灰?guī)r，巖漿巖和變質(zhì)巖巖屑含量較少。埕寧隆起中部物源波及井包括zh32、zh22-1及ch54x1等，砂巖骨架成分具高巖屑-低長石特征，石英含量介于西部歧南水道和東部物源口間。巖漿巖巖屑較東部物源口減少，沉積巖巖屑有所增加。孔店-羊三木凸起物源的砂巖骨架成分具低石英-高長石-中巖屑特點(diǎn)，斜長石顆粒含量相對(duì)較高，巖屑類型以巖漿巖巖屑為主，影響波及范圍主要為歧南西斜坡與歧北斜坡。埕寧隆起東部物源波及范圍主要在埕海斷坡，具低石英-高長石特點(diǎn)。來自這3個(gè)方向物源的碎屑物質(zhì)在研究區(qū)大面積交匯（圖4），形成該區(qū)多物源混源沉積特征。qn2井與ch59井的碎屑顆粒組分類型和含量的多樣性正好說明這點(diǎn)。qn2井、qn8井碎屑組分表明，其處于孔店-羊三木凸起物源和歧南水道物源的交匯區(qū)，而ch59井高長石、高巖漿巖的特征表明其來源于孔店-羊三木凸起物源。結(jié)合地震資料分析，沙三段沉積時(shí)期，孔店-羊三木凸起物源在南大港斷層下降盤形成小范圍分布的扇群（圖3-b），歧南低斜坡仍以歧南水道物源為主，新完鉆預(yù)探井ch64x1井也證實(shí)了這一觀點(diǎn)。

圖4 歧南低斜坡Es3地層砂巖含量等值線圖Fig.4 Sandstone content map of Es3in Qinan low-ramp

2.4 重礦物組合特征

砂巖中重礦物組合類型及分布可作為物源區(qū)分析依據(jù)之一［13-14］。研究區(qū)主要重礦物類型有鋯石、電氣石、金紅石、石榴子石、黑云母等，但重礦物組合不同，物源口具明顯分異性。歧南水道物源為高鋯石、中低石榴子石、中低磁鐵礦，鋯石在巖石薄片中的面積比為40%～50%。淡紫色或褐紅色鋯石常具環(huán)帶構(gòu)造，多鈍化，磨圓較好，顯示出搬運(yùn)磨蝕痕跡。次為石榴子石，含量（面積比）約15%，磁鐵礦及白鈦礦含量相對(duì)較高。表明歧南水道以沉積巖母巖來源的重礦物組合為特點(diǎn)。中部物源口的重礦物組合特征顯示其為埕寧隆起西部物源口與東部物源口的過渡類型，為高鋯石、高磁鐵礦?？椎?羊三木凸起物源石榴子石含量相對(duì)較高，巖石薄片中面積比達(dá)50%～70%。次為鋯石，含量低，晶體類型單一，棱平直清晰，多為無色及淺粉紅色，并伴有少量黑云母。表明孔店物源以中酸性巖漿巖和變質(zhì)巖來源的重礦物組合為特點(diǎn)，重礦物具“高石榴子石、中低鋯石、低磁鐵礦”組合特征（表2）。

表2 歧南斜坡各物源區(qū)沙三段重礦物類型及含量表Table 2Average contents of heavy minerals in the study area單位：%

2.5 砂體形態(tài)及展布特征

砂體分布是研究古物源和古水系的一個(gè)重要方法，其原理為水系通過的地區(qū)也是砂體最發(fā)育地區(qū)。通過對(duì)歧南斜坡Es3段砂巖百分含量圖分析發(fā)現(xiàn)，在歧南緩坡帶，沿著不同的物源口，發(fā)育多個(gè)砂巖含量高值帶，但沿埕寧隆起中部物源口和東部物源口砂體范圍較小，延伸長度較短。沿歧南水道物源口延伸遠(yuǎn)，呈近NS向條帶狀展布，從高斜坡到低斜坡，一直向北輸送至歧口主凹區(qū)。波及范圍與距離較大，并與歧北物源交互（圖4）。

3 砂體富集規(guī)律及成因

在明確歧南水道是主要物源體系的基礎(chǔ)上，筆者進(jìn)一步對(duì)沙三段砂體分布規(guī)律及控砂機(jī)制進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，物源體系和坡折帶對(duì)沉積體系和砂體分布具明顯控制作用。

3.1 物源體系影響沉積體系空間展布

在上述多種物源分析方法基礎(chǔ)上，綜合研究區(qū)巖心相、砂巖厚度和砂地比等地質(zhì)成因分析成果，確定研究區(qū)存在3大物源-沉積體系分布類型。其中，來自歧南水道的辮狀河三角洲-湖底扇-半深湖、深湖沉積體系為工區(qū)主控沉積體系，歧南低斜坡主要發(fā)育辮狀河三角洲前緣水下分流河道和河口砂壩沉積，該體系累計(jì)砂巖厚100～170 m，砂地比一般在40%以上；西部緩坡受羊三木凸起物源影響，發(fā)育濱淺湖-小型扇三角洲-灘壩沉積體系，主要分布于歧南西斜坡，歧南低斜坡受其影響較??；來自孔店凸起物源的辮狀河三角洲沉積體系主要影響歧北斜坡，在南大港斷層末端的ch59-ch64x1井區(qū)與歧南水道物源交互。受物源體系影響，來自埕寧隆起中部物源的辮狀河三角洲沉積體系分布范圍較小。

3.2 物源體系與坡折帶控制砂體富集

砂體富集需充足的物源、合適的供給通道及與之匹配的可容納空間，即“有源有型”源型耦合才會(huì)聚集砂體［15］。沙三段沉積期，南部埕寧物源與歧南低斜坡間表現(xiàn)為大型緩坡過渡，埕寧隆起物源沿歧南水道、轉(zhuǎn)換帶順坡向歧南低斜坡輸送，沉積物波及范圍較廣，形成大面積辮狀河三角洲砂體在坡折處堆積。坡折帶下傾方向是沉積卸載區(qū)，在歧南低斜坡堆積形成單層厚度大、多期疊置連片的富砂帶。結(jié)合古地貌分析，推測歧南水道物源的主河道在qn2-ch59井以東，zh47-ch42-z5-z8井區(qū)以西地區(qū)（圖5）。由于歧南水道物源體系延伸距離遠(yuǎn)，經(jīng)長距離搬運(yùn)后，低斜坡水下分流河道砂體成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度都較高，砂體在縱、橫向上的連通性較好，儲(chǔ)集物性變好，亦為有利砂體，與斜坡背景相匹配，易形成上傾尖滅型巖性油藏。為有利勘探區(qū)塊的選擇指明了方向，研究成果在實(shí)際勘探中得到驗(yàn)證。

圖5 歧南低斜坡Es3物源與沉積體系匹配關(guān)系圖Fig.5 Matching relationship of provenance and Sedimentary systemsof Es3in Qinan low-ramp

4 結(jié)論

（1）通過沉積期古地貌、地震屬性特征、碎屑顆粒組分、重礦物組合特征、砂體展布特征分析，認(rèn)為歧南低斜坡沙三段為混合物源區(qū)。歧南水道物源，埕寧隆起中部物源和孔店-羊三木凸起物源在此交匯，其中，西部歧南水道物源體系延伸距離遠(yuǎn)，波及范圍大，是影響歧南低斜坡的主物源體系。

（2）受歧南水道物源體系影響，歧南低斜坡主要發(fā)育辮狀河三角洲前緣沉積，沙三段砂體分布具“埕寧隆起物源供砂，歧南水道溝槽輸砂，物源體系-坡折帶聯(lián)合控砂”的內(nèi)在機(jī)制。物源方向的確定對(duì)研究沉積體系展布、砂體分布及有利勘探區(qū)預(yù)測具重要意義。

［1］劉國全，劉子藏，吳雪松，等.歧口凹陷斜坡區(qū)巖性油氣藏勘探實(shí)踐與認(rèn)識(shí)［J］.石油地質(zhì)，2012，3（3）：12-18.

［2］白云風(fēng)，王振升，韋阿娟，等.黃驊坳陷東營組重礦物時(shí)空展布特征及物源體系分析［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2008，27（2）：39-42.

［3］呂琳，焦養(yǎng)泉，吳立群，等.渤海灣盆地歧口凹陷古近系沙一段物源-沉積體系重建［J］.沉積學(xué)報(bào)，2012，30（4）：629-638.

［4］劉群明，王麗娟，饒良玉，等.黃驊坳陷歧口凹陷沙河街組二段物源分析［J］.現(xiàn)代地質(zhì)，2012，26（2）：363-369.

［5］袁淑琴，劉子藏，李勇，等.黃驊坳陷緩坡帶沙河街組物源體系分析［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，37（1）：36-43.

［6］徐亞軍，杜遠(yuǎn)生.沉積物物源分析研究進(jìn)展［J］.地質(zhì)科技情報(bào)，2007，26（3）：27-32.

［7］趙紅格，劉池洋.物源分析方法與研究進(jìn)展［J］.沉積學(xué)報(bào)，2003，21（3）：409-415.

［8］魏然，李紅陽，于斌，等.沉積盆地物源體系分析方法及研究進(jìn)展［J］.巖性油氣藏，2013，25（3）：53-57.

［9］Roser B P，Korsch R J.Determination of tectonic setting of sandstone-mudstone suites using SiO2content and K2O/Na2O ratio［J］. Journal of Geology，1986，94（5）：635-650.

［10］邢鳳存，陸永潮，劉傳虎.車排子地區(qū)構(gòu)造—古地貌特征及其控砂機(jī)制［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2008，29（1）：78-106.

［11］張金偉，王軍，吳明榮.利用地震前積反射特征確定古水流方向的沉積幾何方法［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2008，15（5）：53-55.

［12］Boggs Sam.Priciples of Sedimentology and Stratigraphy［M］.4th ed.New Jersey：Pearson Prentice Hall，2006.

［13］孫小霞，李勇，丘東洲，等.黃驊坳陷新近系館陶組重礦物特征及物源區(qū)意義［J］，沉積與特提斯地質(zhì)，2006，26（3）：61-66.

［14］何鐘鏵，劉招君，張峰.重礦物在盆地分析中的應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.地質(zhì)科技情報(bào)，2001，20（4）：30-32.

［15］周立宏，蒲秀剛，周建生，等.黃驊坳陷歧口凹陷古近系坡折體系聚砂控藏機(jī)制分析［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2011，33（4）：371-377.

Provenance System and Sandy Accumulation Regularity at Es3in Qinan Low-ramp of Qikou Sag

Zhang Jing1，Li shuangwen1，Yuan Shuqin2，Ji Hushan1，Liu Juanjuan1
（1.Research Institute of Petroleum Exploration and Development-Northwest（NWGI），PetroChina，Lanzhou，Gansu，730020，China；2.Petroleum Exploration and Development Research Institute of Dagang Oil-field，Tianjin，300280，China）

The oil and gas exploration of Es3Formation in Qinan low-ramp area has been constrained by the issue of sediment provenance.This article discussed the provenance system characteristics of Es3Formation in Qinan low-ramp by comprehensive analysis of paleo-geomorphology，seismic attribution，clastic particles component，heavy minerals combination，sandy conglomerate distribution.After analyzing all above，three provenance systems were identified in Qinan low-ramp of Es3Formation.Moreover，the extension distance of western direction of Qinan groove provenance is long and the influence range is wide.The forming and distribution of sand bodies in Es3Formation of Qinan low-ramp were jointly controlled by Qinan groove provenance system.The provenance has a good allocating relationship with the depositional system，with the control of provenances，Qinan low-ramp is mainly developed braided river delta front. Sand distribution is controlled by the following mechanism：Chenning uplift source providing sand，Qinan groove transporting sand，paleo-provenance system and slope-break belt controlling sand.The study on the provenances has important significance for sedimentary system，sand body distribution and prediction of favorable exploration areas.

Qikou sag；Qinan low-ramp；The third Member of Shahejie Formation（Es3）；Provenance system；Sandgathering mechanisms

1000-8845（2015）02-245-06

P618.130.2

A

項(xiàng)目資助：國家油氣重大專項(xiàng)（2011ZX05001-003-004）、中國石油天然氣股份公司重大科技專項(xiàng)（2008-030504）資助

2014-05-07；

2014-07-30；作者E-mail：Jing_zhang@petrochina.com.cn

張晶（1977-），女，山東滕州人，博士，工程師，2007年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)地質(zhì)資源與工程專業(yè)，主要從事沉積學(xué)與油氣勘探研究工作