遼河盆地沙三段水下扇沉積模式

張振國(guó)，李 瑞，周洪義，楊慧賢，王立劍

(1.成都理工大學(xué)，四川 成都 610059;2.中油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124010)

引 言

遼河裂谷型斷陷盆地下第三系發(fā)育有多種沉積成因類型的油氣藏，水下扇型是其類型之一，它具有儲(chǔ)層厚、巖性粗、物性好以及井層產(chǎn)能強(qiáng)的特點(diǎn)，成為老區(qū)擴(kuò)邊增儲(chǔ)挖潛的關(guān)注重點(diǎn)。該盆地下第三系沉積由下往上經(jīng)歷了張裂初陷、深陷、收斂再擴(kuò)張、退縮至消亡4個(gè)時(shí)期的地質(zhì)演變階段。水下扇是深陷期的主要沉積成因類型，但由于地質(zhì)構(gòu)造及環(huán)境背景的差異，不同地區(qū)有各自特點(diǎn)。通過(guò)建立沉積微相模式，對(duì)諸多地區(qū)開(kāi)展深入研究，遼河盆地沙三段水下扇沉積可進(jìn)一步劃分為5種成因類型。

1 水下扇沉積地質(zhì)背景

深水湖體是水下扇沉積的必要環(huán)境，同時(shí)具有非牽引流動(dòng)力機(jī)制搬運(yùn)條件［1－6］。沙三段為構(gòu)造演化的深陷期，這一時(shí)期出現(xiàn)了沉降速度大于沉積速度，湖盆以深水相沉積為主，西部凹陷最具代表性。

1.1 水下扇沉積類型影響因素

在深水湖盆背景下，水下扇沉積的發(fā)育規(guī)模、特點(diǎn)、形貌特征等還受下列因素影響。

(1)與邊界深斷裂或同生斷層活動(dòng)有關(guān)。

(2)與陸上突發(fā)性洪水河流大小、強(qiáng)弱及所攜帶粗碎屑水合物組合的充足程度有關(guān)。

(3)與坡度差異、微地形地貌有關(guān)，如古潛山、火山活動(dòng)形成的地形。

(4)與洪水河流陣發(fā)時(shí)間長(zhǎng)短、陣發(fā)頻率等有關(guān)。

1.2 遼河盆地水下扇沉積儲(chǔ)層基本特點(diǎn)

遼河盆地是中生代末期—新生代發(fā)育起來(lái)的裂谷型斷陷盆地，造就了物源近、粗碎屑豐富、短促河流發(fā)育的地質(zhì)地理環(huán)境，形成了獨(dú)具特點(diǎn)的水下扇模式類型［7－10］。

(1)巖性粗，以不同粒徑砂礫巖重力流卸載沉積為主。

(2)類比經(jīng)典鮑馬序列，其層序往往缺少上水平層理段或偶缺交錯(cuò)層理段，下部常發(fā)育有砂、泥、礫、混凝結(jié)構(gòu)段(A1)(圖1)。

(3)不同凹陷或同一凹陷不同部位，由于局部因素差異發(fā)育有多種水下扇類型。

2 遼河盆地水下扇沉積類型及特點(diǎn)

由于湖盆深水區(qū)地質(zhì)環(huán)境的差異，或者同一凹陷不同部位環(huán)境的差異都會(huì)出現(xiàn)不同特點(diǎn)類型的水下扇體。

2.1 近岸型水下扇

形成在近岸陡坡溝槽或近斷層下降盤深水區(qū)。沉積過(guò)程中，由于陡坡及溝槽地形的制約，粗碎屑水合物之間內(nèi)摩擦及與湖水體之間的逆牽引，其混雜程度和分選性沿沉積方向有變好趨勢(shì)，可大致展現(xiàn)出扇根、扇中、扇緣亞相及各自相應(yīng)的微相類型。

2.1.1 縱向?qū)有蚪M合

該扇模式的縱向?qū)有蚪M合簡(jiǎn)述如下(圖1)。

圖1 水下扇層序結(jié)構(gòu)示意圖

(1)混凝結(jié)構(gòu)段(A1):砂、泥、礫混雜無(wú)序，礫石可達(dá)卵礫級(jí)。

(2)遞變層理段(A2):砂礫巖組合為主，層理清楚。

(3)下水平層理段(B):砂礫巖、含礫砂巖組合為主，具平行層理或塊狀層理。

(4)交錯(cuò)層理段(C):較少發(fā)育，含礫砂巖、粗—細(xì)砂巖組合。

(5)上水平層理段(D):無(wú)或偶有發(fā)育。

2.1.2 相模式特點(diǎn)

(1)扇根亞相:以巨厚塊狀混凝結(jié)構(gòu)段(A1)為主的扇根溝道微相占主導(dǎo)。

(2)扇中亞相:主要由分支溝道、溝道間灘、溝道壩(舌葉狀連片)、漫溢薄層砂等微相組成。平面呈長(zhǎng)扇形連片特點(diǎn)?？v向?qū)有蛳虏炕炷Y(jié)構(gòu)段(A1)變薄或無(wú)發(fā)育。

(3)扇緣亞相:由扇緣灘砂、扇緣薄層砂、扇緣泥微相類型組成。位于水下扇的最前緣區(qū)，因往往有油層或差油層分布，是挖潛增儲(chǔ)的潛力地區(qū)。近岸型水下扇在西部凹陷東側(cè)陡坡帶有分布，如高升油田東南部東側(cè)沙三中大凌河油層就屬于這種類型(圖2)。

圖2 沙三中大凌河油層相帶平面圖

2.2 扇前扇組合型水下扇

這種組合型水下扇在其近岸內(nèi)扇沉積形成的同時(shí)，由于同生斷層活動(dòng)影響，扇體沿某些溝道準(zhǔn)同時(shí)地繼續(xù)前行卸載，或在突發(fā)性外力作用下，近岸扇堆積失衡形成新的重力流扇體，構(gòu)成了近岸內(nèi)扇與遠(yuǎn)岸外扇的組合體。1－7－5塊與1－6－12塊沙三中砂體就是2個(gè)內(nèi)、外扇組合型(圖3)。

圖3 沙三中扇前扇組合型水下扇模式

2.2.1 內(nèi)扇(1－7－5塊)

1－7－5塊位于西部凹陷西斜坡邊部，沙三中油層呈北西—南東向長(zhǎng)扇形展布(圖3)。

(1)砂體受微地形影響在北西—南東斜坡背景下具有北厚、中薄、南東成片特點(diǎn)。

(2)單個(gè)成因單元的縱向?qū)有蛳虏炕炷Y(jié)構(gòu)段(A1)發(fā)育，但沿沉積方向有變薄的特點(diǎn)。

(3)在油水界面以上混凝結(jié)構(gòu)段多為油斑油浸層，綜合解釋為干層，其上各層序段為油層或差油層。

2.2.2 外扇(1－6－12塊)

1－6－12斷塊位于1－7－5塊的南東部(圖3)，其相模式特點(diǎn)如下。

(1)儲(chǔ)層巖性為中厚—巨厚塊狀細(xì)礫級(jí)為主的砂礫巖、含礫砂巖組合，與1－7－5塊內(nèi)扇相比，最大差別是成因單元層序下部混凝結(jié)構(gòu)段(A1)不發(fā)育。

(2)平面上，受微地形控制主要由3條北西—南東向分支溝道微相砂體組成。南分支溝道砂體呈窄條帶狀，另2個(gè)砂體呈小長(zhǎng)扇形特點(diǎn)。

2.3 伸展型水下扇

所謂伸展型是指陸上強(qiáng)勢(shì)洪水河流攜帶大量粗碎屑水合物進(jìn)入緩坦的長(zhǎng)條帶狀溝道形成的扇體。一是陣發(fā)性頻繁，二是粗碎屑物充足，三是溝道順暢，故而形成伸展型沉積。

高升油田南部沙三下蓮花油層就是伸展型水下扇類型的典型代表(圖4)。該區(qū)是開(kāi)發(fā)老區(qū)向南擴(kuò)延的滾動(dòng)開(kāi)發(fā)地區(qū)，由于該區(qū)構(gòu)造復(fù)雜、儲(chǔ)層橫向變化大等特點(diǎn)，從建立沉積微相模式入手開(kāi)展深入研究，取得了有指導(dǎo)開(kāi)發(fā)實(shí)踐意義的認(rèn)識(shí)。

圖4 高升油田南部沙三下蓮花油層相帶平面圖

(1)單個(gè)沉積成因單元從下至上主要以砂礫巖、含礫砂巖為主的遞變層理段(A2)和平行層理段(B)及少量交錯(cuò)層理段(C)，迭加構(gòu)成厚—巨厚塊狀儲(chǔ)集巖主體，薄層多以交錯(cuò)層理段(C)與少量上水平層理段(D)組合。

(2)沉積方向呈北東—南西向長(zhǎng)舌葉扇形展布，形成了長(zhǎng)帶狀并向兩側(cè)變薄的儲(chǔ)層宏觀形貌特征。

(3)在井區(qū)范圍主要發(fā)育有扇中和扇緣亞相類型。扇中亞相由分支溝道、間灘、溝道壩及薄層砂微相組成。扇緣亞相由扇緣灘砂和扇緣薄層砂微相組成。

伸展型水下扇類型在西部凹陷西斜坡緩坡帶沙三下、沙三中、沙三上三套含油層系都有分布，中央凸起南部?jī)A覆帶西側(cè)沙三上油層也有發(fā)育。

2.4 遠(yuǎn)岸型水下扇

岸上洪水河流提供的大量粗碎屑水合物通過(guò)下傾溝道，直達(dá)沉積中心深水區(qū)形成遠(yuǎn)離岸線的重力流沉積。西部凹陷西斜坡南部沙三中大凌河油層就是這種遠(yuǎn)岸型類型(圖5)。

圖5 沙三中大凌河油層相帶平面圖

(1)該沙三中油層為一套薄—厚層塊狀以砂礫巖為主與深灰色泥巖的互層組合。砂體呈北東—南西不規(guī)則條帶狀扇形展布。

(2)縱向成因單元層序:遞變、下水平、交錯(cuò)、上水平段等都有發(fā)育，其中以遞變、下水平層理段迭加類型為主，很少有混凝結(jié)構(gòu)段(A1)層序出現(xiàn)。

(3)該井區(qū)為北東主溝道向西分叉條帶狀扇形展布特點(diǎn)，分支溝道、溝道壩微相是形成其儲(chǔ)層的主體微相類型。

2.5 滑塌型水下扇

大多是不同成因類型砂體，在外力作用下準(zhǔn)同時(shí)地沿斜坡溝凹微地形滑動(dòng)再搬運(yùn)形成的濁積砂體，以小型為特點(diǎn)，形狀有舌葉狀、小扇形、透鏡狀等。由于形成一定規(guī)模油藏的滑塌砂體類型較少，所以不再作詳細(xì)分析。

綜合上述，遼河新生界裂谷型斷陷盆地在其演化過(guò)程中的深陷期沉積多種類型的水下扇儲(chǔ)集體，隨著滾動(dòng)勘探開(kāi)發(fā)不斷深入，儲(chǔ)層宏觀描述將會(huì)更深刻、精細(xì)、全面，以提升老區(qū)擴(kuò)邊增儲(chǔ)、上產(chǎn)增效的能力。

3 水下扇模式類型油氣藏儲(chǔ)層分布規(guī)律預(yù)測(cè)

老油田或某一老開(kāi)發(fā)區(qū)塊，其外圍還有一定的未動(dòng)用資源地區(qū)，是挖潛的有利部位。這些地區(qū)鉆井資料少，對(duì)構(gòu)造、儲(chǔ)層分布等認(rèn)識(shí)程度低，因此借助相近老區(qū)鉆井資料，充分運(yùn)用水下扇沉積理論建立含油層系段的微相模式是預(yù)測(cè)儲(chǔ)層分布規(guī)律的有效技術(shù)。

(1)充分運(yùn)用老區(qū)完鉆井資料，以老區(qū)含油層系層組劃分方案為依據(jù)，通過(guò)對(duì)比統(tǒng)層，引申到潛力地區(qū)?？v向上準(zhǔn)確劃分油層組、砂巖組、小層(基本的沉積時(shí)間單元)不同級(jí)次沉積旋回，旋回性要明顯，不同級(jí)次單元層在平面上要一致。

(2)單井劃相。在深入分析完鉆井巖、電相關(guān)系的基礎(chǔ)上，以基本沉積時(shí)間單元(小層)進(jìn)行分類，即單井劃相。

(3)加強(qiáng)湖體微環(huán)境的穩(wěn)定性分析，如深淺微變化及變化規(guī)律性特點(diǎn)。

(4)開(kāi)展沉積微地形對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育影響研究，如斜坡、溝槽、微起伏、古潛山地形等對(duì)重力流沉積變化及分布形貌等的影響。

(5)充分運(yùn)用儲(chǔ)層巖性、厚度、平面變化、巖電關(guān)系特點(diǎn)等重要信息，進(jìn)一步建立起更加接近儲(chǔ)層分布實(shí)際的沉積微相模式，進(jìn)而取得對(duì)儲(chǔ)層宏觀分布特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，為挖潛增儲(chǔ)提供科學(xué)依據(jù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

(1)遼河盆地下第三系沙三段水下扇沉積模式主要包括近岸型、扇前扇組合型、伸展型、遠(yuǎn)岸型及滑塌型水下扇類型。構(gòu)造背景、湖體環(huán)境和陸上洪水河流的動(dòng)力條件是影響扇體類型、縱向?qū)有蚪M合及微相模式的主要因素。

(2)從實(shí)際出發(fā)提出了“溝道壩微相”、“扇緣泥微相”等新概念。

(3)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)在強(qiáng)調(diào)“建立沉積微相模式”技術(shù)外，提出了“湖體微環(huán)境，沉積微地形對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育分布影響”的思路。

［1］劉寶珺.沉積巖石學(xué)［M］.北京:地質(zhì)出版社，1980:3－50.

［2］FJ，佩蒂莊，等.砂和砂巖［M］.李漢瑜譯.北京:科學(xué)出版社，1977:12－98.

［3］趙澄林，朱筱敏.沉積巖石學(xué)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2001:101－159.

［4］吳崇筠薛叔浩.中國(guó)含油氣盆地沉積學(xué)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1992:8－63.

［5］姜在興，王建偉，劉云蘭.斷陷盆地陡坡帶扇三角洲模擬及沉積動(dòng)力學(xué)分析［J］.海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)，2005，25(4):33 －38.

［6］裘亦楠，等.油氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1997:71－77.

［7］廖興明，等.遼河盆地構(gòu)造演化與油氣［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1996:16－58.

［8］祝永軍.遼河油田研究院論文集［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2004:39－67.

［9］樊愛(ài)萍，楊仁超，等.遼河?xùn)|部凹陷辮狀河三角洲沉積體系發(fā)現(xiàn)及其意義［J］.特種油氣藏，2009，16(4):33－36.

［10］張振國(guó)，李瑞，楊慧賢，等.扇三角洲微相模式在油藏挖潛中的應(yīng)用［J］.地球物理學(xué)進(jìn)展，2010，25(1):48－55.