惠民凹陷沙三下亞段沉積特征與油氣儲(chǔ)層有利砂體分布

馮佃亮，傅 強(qiáng)*，李德勇

（1. 同濟(jì)大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院，上海 200092；2. 中國海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，山東·青島 266100 ）

惠民凹陷沙三下亞段沉積特征與油氣儲(chǔ)層有利砂體分布

馮佃亮1，傅 強(qiáng)1*，李德勇2

（1. 同濟(jì)大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院，上海 200092；2. 中國海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，山東·青島 266100 ）

本文以濟(jì)陽坳陷惠民凹陷沙三下亞段儲(chǔ)集層為研究對(duì)象，通過巖心、測(cè)井、錄井等資料，研究了目的層的巖石學(xué)特征，恢復(fù)了物源方向、確定了沉積相類型，預(yù)測(cè)了有利油氣勘探的砂體分布。研究得出：惠民凹陷沙三下亞段儲(chǔ)集巖主要為灰色中粒長(zhǎng)石砂巖與巖屑長(zhǎng)石砂巖；沉積物主要來自于魯西隆起，主要沉積相類型為三角洲前緣亞相，砂體主要發(fā)育于水下分流河道與河口砂壩微相。綜合砂體厚度、砂地比等成果圖件恢復(fù)了惠民凹陷沉積相平面展布、預(yù)測(cè)了三處有利于油氣富集的砂體分布范圍。

惠民凹陷；沉積相；油氣儲(chǔ)層；沙三下亞段

惠民凹陷是濟(jì)陽坳陷的一個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元。惠民凹陷蘊(yùn)藏著豐富的潛在油氣資源，但目前對(duì)該凹陷沙三下亞段有利砂體的分布情況認(rèn)識(shí)程度并不充分。為實(shí)現(xiàn)油田的穩(wěn)定發(fā)展、增儲(chǔ)上產(chǎn)，有必要加大對(duì)主要儲(chǔ)層的沉積特征及有利砂體展布情況的研究工作。國際上，儲(chǔ)層沉積學(xué)這一科學(xué)術(shù)語在第13屆國際沉積學(xué)大會(huì)上被正式應(yīng)用[1]，對(duì)儲(chǔ)層物性、儲(chǔ)層沉積相與沉積作用過程的評(píng)價(jià)成為提高石油采收率的重要技術(shù)[2～5]。由于斷層發(fā)育，相變快，油氣勘探進(jìn)展不順利，造成惠民凹陷勘探與研究認(rèn)識(shí)程度比濟(jì)陽坳陷其它凹陷都低。截至目前，研究工作主要集中在地層劃分、構(gòu)造單元區(qū)劃以及斷裂識(shí)別方面，針對(duì)新發(fā)現(xiàn)的沙河街組沙三下亞段含油氣層位的巖性及沉積相展布特征尚不清晰，因此對(duì)該層的巖性、沉積相以及有利砂體分布的預(yù)測(cè)有利于解決實(shí)際勘探中遇到的困難[6～9]。

本文通過巖心觀察，利用測(cè)井、鉆井等信息，分析惠民凹陷沙三下亞段的巖石學(xué)特征，對(duì)砂體厚度、砂地比及沉積微相展布進(jìn)行探討，以期為尋找油氣提供有益指導(dǎo)。

1 地質(zhì)概況

惠民凹陷位于濟(jì)陽坳陷西南部，屬中國東部裂谷系渤海灣裂谷盆地中的一個(gè)次級(jí)半地塹凹陷（圖1），具有北斷南超的開闊型箕狀凹陷特征[10]，凹陷長(zhǎng)軸大致呈NNE走向，東西長(zhǎng)約90km，南北寬約70km，面積約6300km2；南以齊河廣饒斷裂與魯西隆起相接，北與基山—鄭店斷裂及埕寧凸起相鄰，東西分別與東營凹陷和辛縣凹陷相通，且由臨南、滋鎮(zhèn)、陽信、廟北、里則鎮(zhèn)五個(gè)次級(jí)洼陷以及中央隆起帶和南斜坡等七個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元組成[11,12]。

惠民凹陷形成于古近紀(jì)，構(gòu)造演化可以劃分成為四個(gè)階段，即：初始沉降期（孔店組—沙四段）、強(qiáng)烈沉降深陷期（沙三段—沙二下亞段）、裂陷回返期（沙二上—東營組）和萎縮期（新近紀(jì)—第四紀(jì)）[13]。本次研究的目的層是惠民凹陷古近系沙河街組（表1）沙三下亞段儲(chǔ)集層。

圖1 惠民凹陷區(qū)域構(gòu)造Fig.1 The regional structure of Huimin Sag

惠民凹陷內(nèi)，自南東至北西向，砂礫巖含量逐漸降低，泥巖顏色逐漸加深，穩(wěn)定重礦物組合（金紅石+鋯石+電氣石）占比逐漸增多，不穩(wěn)定重礦物組合（綠簾石+黃鐵礦+重晶石）占比逐漸降低；通過分析地層測(cè)井資料，恢復(fù)的古水流方向主要為北西向。據(jù)此可判斷，惠民凹陷沙三下亞段時(shí)期，物源主要來自魯西隆起，其次為埕寧凸起與林樊家凸起。

表1 惠民凹陷地區(qū)沙河街組地層發(fā)育情況Table 1 The situation of stratum development of Shahejie Formation in Huimin Sag

2 巖性特征分析

儲(chǔ)層的巖石學(xué)特征對(duì)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集能力、成巖作用與沉積微相起關(guān)鍵作用[14～16]。儲(chǔ)層原生孔隙的改造、次生孔隙的發(fā)育及初始孔隙度的演化都受巖石學(xué)特征的控制并直接影響儲(chǔ)層的儲(chǔ)集能力，巖石的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及膠結(jié)物等都對(duì)巖石的成巖作用有重要的影響，巖石學(xué)特征是判斷沉積相類型的關(guān)鍵性相標(biāo)志[17]。

通過對(duì)惠民凹陷300多口探井的巖性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，沙三下亞段泥巖含量較高，以灰色和深灰色為主，含量為68.41%。砂巖類型從粉砂巖到礫巖皆有分布，砂巖以長(zhǎng)石砂巖與巖屑長(zhǎng)石砂巖為主，長(zhǎng)石巖屑砂巖與巖屑砂巖含量較少（圖2）。

圖2 惠民凹陷沙三下亞段地層砂巖類型三角圖Fig.2 The triangular diagram of sandstone types of ES3X stratum in Huimin Sag

砂巖巖石致密，圓度以次棱為主，粒徑一般分布在0.1～0.5mm，粒度變化范圍較大，最大值平均為1.15mm，最大值在錢官屯地區(qū)（3.5mm），最小值在里則鎮(zhèn)地區(qū)（0.273mm）；分選程度與風(fēng)化程度中等，膠結(jié)類型以孔隙膠結(jié)為主，其次為接觸膠結(jié)與基底膠結(jié)（表2）。

表2 惠民凹陷內(nèi)部不同構(gòu)造單元巖石結(jié)構(gòu)成熟度分析Table 2 The rock's texture maturity of different tectonic units in Huimin Sag

砂巖中石英含量較高，平均為49.42%，最大值出現(xiàn)在商河地區(qū)為57.58%，最小值在陽信洼陷地區(qū)為43.2%；燧石平均含量為0.88%，臨盤、商河地區(qū)含量較高，陽信洼陷地區(qū)含量最低；鉀長(zhǎng)石平均含量為16.62%，除在陽信洼陷和錢官屯地區(qū)含量較少外，其他地區(qū)含量相差不大；斜長(zhǎng)石在全區(qū)分布也較為均勻，平均含量為14.18%；巖漿巖平均含量為6.37%，最大值在陽信洼陷地區(qū)為14.08%，最小值為2.71%；變質(zhì)巖平均含量為10.92%，最大值在臨南洼陷地區(qū)，為16.51%，最小值在商河地區(qū)，為2.6%；沉積巖含量較低但分布較為均勻，平均為3.45%；云母類含量較少，平均為0.54%（表3）。

表3 惠民凹陷內(nèi)部不同構(gòu)造單元巖石學(xué)特征分析Table 3 The petrologic characteristics from different tectonic units in Huimin Sag

3 沉積構(gòu)造與沉積相類型

惠民凹陷沙三段沉積相曾被劃分為三種類型，即扇三角洲、深水濁積扇—長(zhǎng)軸三角洲及沿岸灘壩—短軸三角洲[18]。

通過詳細(xì)的巖心觀察、測(cè)錄井資料，結(jié)合前人研究成果與區(qū)域地質(zhì)資料，本文認(rèn)為惠民凹陷沙三下亞段時(shí)期主要沉積相為三角洲前緣亞相，并識(shí)別出了分流河道、河口砂壩、遠(yuǎn)砂壩、席狀砂、分流間灣等沉積微相（圖3）。

圖3 惠民凹陷沙三下亞段地層巖心沉積構(gòu)造特征Fig.3 The sedimentary and structure characteristics of ES3Xstratum in Huimin Sag

3.1 水下分流河道沉積微相

沉積物主要是砂質(zhì)沉積物，為三角洲的構(gòu)造格架。河道上部常見有水平層理、波狀層理、交錯(cuò)層理及平行層理，底部發(fā)育有沖刷面構(gòu)造（圖4）。自然電位曲線常為鐘形，巖石粒度自下而上逐漸變細(xì)，呈正韻律。

圖4 沙三下亞段地層水下分流河道沉積特征（夏47井）Fig.4 The sedimentary characteristics with underwater distributarychannels of ES3Xstratum based on Xia 47 well

3.2 河口砂壩沉積微相

因水流速度變小，分流河道所攜帶的沉積物質(zhì)在分流河道與湖泊交匯口處迅速堆積形成河口壩微相。巖性主要是中細(xì)砂巖、粉細(xì)砂巖、粉砂巖及泥質(zhì)粉砂巖，分選好，呈反韻律特征，常見構(gòu)造有交錯(cuò)層理、波狀層理、平行層理及低角度斜層理等（圖5），部分砂巖段碳屑富集，生物擾動(dòng)構(gòu)造發(fā)育，其中最具特色的是多出現(xiàn)在砂壩層序中上部的低角度交錯(cuò)層理。

圖5 沙三下亞段地層河口砂壩沉積特征（夏斜98井）Fig.5 The sedimentary characteristics with estuary sandbank of ES3Xstratum based on Xiaxie 98 well

3.3 遠(yuǎn)砂壩沉積微相

因河口壩與水下分流河道砂體受湖流作用，部分細(xì)粒砂質(zhì)再次運(yùn)移在河口壩的末端沉積而成。沉積物質(zhì)主要是細(xì)砂巖與粉砂巖，粒徑較細(xì)，砂體厚度較薄，通常表現(xiàn)為夾在泥巖中的薄層砂。因湖流能量小，砂體發(fā)育不充分，多呈孤立的透鏡狀。在測(cè)井曲線上，多表現(xiàn)為棗核狀、微齒狀或漏斗狀。

3.4 席狀砂沉積微相

砂質(zhì)較為單一，分布范圍廣泛，厚度較薄，韻律性不明顯或反韻律；常見構(gòu)造有沙紋層理、水平微波狀層理及生物蟲孔構(gòu)造。在測(cè)井曲線上，自然電位曲線多為高幅指狀。

3.5 分流間灣沉積微相

沉積物主要是黏土，細(xì)砂與粉砂含量較少，構(gòu)造主要有透鏡狀層理、水平層理，可見浪成波痕和生物介殼，一般是洪水時(shí)河床漫溢堆積而成。測(cè)井曲線中，自然電位曲線常呈低幅指狀。

4 沉積體系分布

惠民凹陷沙三下亞段砂體厚度最薄為20m，整體上砂體厚度在40～100m之間。惠民凹陷西北部盤河三角洲盤4井、盤深3井附近區(qū)域砂體厚度達(dá)到最大，達(dá)240m，平均在140m以上；在凹陷東北部陽信洼陷陽17井附近，砂體厚度明顯增加，最大值在240m左右；南部江家店—瓦屋三角洲與雙豐三角洲砂體厚度在60～80m之間（圖6）。

圖6 惠民凹陷沙三下亞段砂體厚度平面展布Fig.6 The sandstone thickness' plane distribution of ES3Xstratum in Huimin Sag

惠民凹陷地區(qū)整體砂地比在0.1以上，凹陷西南部雙豐三角洲地區(qū)砂地比達(dá)到最大值（0.7）；基山三角洲砂地比分布較為均勻，平均在0.3～0.4之間；江家店—瓦屋三角洲整體砂地比在0.3以上，夏90井附近砂地比在0.6以上；盤河三角洲砂地比在0.1～0.5之間，整體在0.3左右（圖7）。

圖7 惠民凹陷沙三下亞段砂體砂地比平面展布Fig.7 The ratio of sandstone thickness and mudstone thickness plane distribution of ES3Xstratum in Huimin Sag

通過詳細(xì)觀察巖心，綜合構(gòu)造、測(cè)井、錄井等資料，結(jié)合砂體厚度、砂地比值分布等圖件，編繪惠民凹陷地區(qū)沙三下亞段沉積相平面展布（圖8）。魯西隆起、林樊家凸起及埕寧凸起為惠民凹陷地區(qū)主要的沉積物來源，砂質(zhì)沉積物主要集中在惠民凹陷西部地區(qū)并形成了四個(gè)砂體厚度中心，即基山三角洲、盤河三角洲、雙豐三角洲和江家店—瓦屋三角洲，在凹陷東北部陽信洼陷地區(qū)發(fā)育有近岸水下扇沉積。

在惠民凹陷地區(qū)，三角洲前緣亞相占三角洲沉積的主體，并且在鉆井巖心中識(shí)別出了三角洲前緣亞相的五個(gè)微相，即：水下分流河道、河口砂壩、遠(yuǎn)砂壩、席狀砂及分流間灣。

圖8 惠民凹陷沙三下亞段沉積相平面展布Fig.8 The sedimentary faces' plane distribution of ES3Xstratum in Huimin Sag

惠民凹陷沙三下亞段的物源來自魯西隆起、埕寧凸起與林樊家凸起，充足的陸源碎屑物質(zhì)通過河道逐步向地勢(shì)相對(duì)較低的湖盆沉積。沉積的砂體在縱向上向湖盆深處延伸，形成一定規(guī)模的三角洲沉積，同時(shí)在三角洲的前端發(fā)育滑塌濁積巖體。

綜合上述分析，認(rèn)為在盤河三角洲盤深1井、盤深3井附近區(qū)域，雙豐三角洲夏321井、夏323井附近區(qū)域，江家店—瓦屋三角洲夏942井附近區(qū)域發(fā)育有利于油氣成藏的砂體。

5 結(jié)論

通過鉆井、錄井資料、區(qū)域地質(zhì)資料等資料綜合分析的基礎(chǔ)上，對(duì)惠民凹陷沙三下亞段儲(chǔ)層發(fā)育特征有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，劃分了沉積相，預(yù)測(cè)了有利砂體分布，這對(duì)惠民凹陷沙三下亞段勘探油氣具有一定的指導(dǎo)意義。研究取得了以下認(rèn)識(shí)：

（1）惠民凹陷沙三下亞段灰色與深灰色泥巖占比較大，儲(chǔ)層砂巖主要為巖屑長(zhǎng)石砂巖與長(zhǎng)石砂巖，巖石石英含量較多，圓度以次棱為主，粒徑變化較大，膠結(jié)類型主要是孔隙膠結(jié)；

（2）惠民凹陷沉積物主要來自魯西隆起、埕寧凸起與林樊家凸起，形成了四個(gè)砂體厚度中心；

（3）惠民凹陷地區(qū)主要沉積相是三角洲沉積且三角洲前緣亞相占據(jù)主體，識(shí)別出了五種沉積微相；

（4）惠民凹陷沙三下亞段目的層有利儲(chǔ)集砂體主要有三個(gè)，即：盤河三角洲盤深1井、盤深3井附近區(qū)域，雙豐三角洲夏321井、夏323井附近區(qū)域，江家店—瓦屋三角洲夏942井附近區(qū)域。

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Distribution and sedimentary characteristics of sand bodies favorable for oil and gas reservoirs in the ES3Xstratum in Huimin Sag

FENG Dian-Liang1, FU Qiang1, LI De-Yong2
(1. School of Ocean and Earth Science, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. College of Marine Geoscience, Ocean University of China, Shandong Qingdao 266100, China)

s: Taking reservoirs in the ES3Xstratum in Huimin Sag, Jiyang Depression, as a research focus, we investigated the target bed's petrologic characteristics and recharge source direction, and determined types of sedimentary faces and predicted advantageous areas for oil and gas exploration based on core, logging, and other data. The results indicate that: (1) rocks of the ES3Xstratum in Huimin Sag are mainly gray medium-grained arkose and cutting arkose; (2) the sediments are mainly from the Luxi uplift; and (3) the main sedimentary faces is a delta front facies, with sand bodies developed in underwater distributary channels and on channel mouth bars. Considering the thickness of sand bodies and the ratio of sandstone thickness to mudstone thickness, we recovered the planar distribution of sediments in Huimin Sag, and predicted the distribution of sand bodies favorable for hydrocarbon accumulation.

Huimin Sag; sedimentary faces; oil and gas reservoir; ES3Xstratum

P512.2

A

2095-1329(2015)03-0078-05

10.3969/j.issn.2095-1329.2015.03.018

2015-05-07

2015-07-25

馮佃亮(1988-),男,碩士生,主要從事油氣儲(chǔ)層地質(zhì)研究.

電子郵箱: fdl123@126.com

聯(lián)系電話: 021-65980148

國家十二五科技重大專項(xiàng)“近海富烴凹陷資源潛力再評(píng)價(jià)和新區(qū)新領(lǐng)域勘探方向”(2011ZX05023-001)

＊通訊作者: 傅強(qiáng)(教授/博導(dǎo)): fuqiang@#edu.cn