東營凹陷永8地區(qū)沙三段沉積體系研究

李 聰，鐘建華，李 佳，林剛山（中國石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580）

東營凹陷永8地區(qū)沙三段沉積體系研究

李 聰，鐘建華，李 佳，林剛山
（中國石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580）

綜合運用巖心、測井、錄井、地震、古生物等資料，對東營凹陷永8地區(qū)沙三段進行層序地層劃分和沉積相研究。將沙三段劃分為上、中、下3個長期旋回，進一步將沙三上亞段和沙三中亞段各分為4個短期旋回，沙三下亞段分為2個短期旋回。古近紀(jì)沙三期主要發(fā)育2種沉積相類型，即三角洲、半深湖深湖相。對研究區(qū)沉積相的演化特征分析表明，構(gòu)造位置、古地貌和物源方向?qū)Τ练e相具有重要的控制作用。研究區(qū)沙三段發(fā)育了前三角洲三角洲前緣三角洲平原河流相淺湖亞相縱向演化序列，沉積體系在縱向上表現(xiàn)為湖泊河流湖泊體系的分布特點，具有明顯的周期性縱向演化特征。在平面上，河流、三角洲從東向西逐漸推進。通過對該地區(qū)的沉積體系研究，為儲層評價及油氣勘探起到指導(dǎo)作用。

永8地區(qū)；沙三段；層序地層格架；沉積相；沉積體系

1 研究區(qū)概況

永8地區(qū)隸屬于東營凹陷，位于中央隆起帶的東部，是中央斷裂背斜帶的重要組成部分（圖1）。東營凹陷屬于渤海灣盆地濟陽坳陷，為中、新生代斷陷盆地，北部為陳家莊凸起，南部為魯西隆起，西有濱縣、青城凸起，東為青坨子凸起，是一個發(fā)育于晚侏羅世－古近紀(jì)時期的復(fù)合斷陷盆地。凹陷具有北斷南超的箕狀構(gòu)造特點，內(nèi)部發(fā)育數(shù)條正向二級構(gòu)造帶，中央斷裂背斜帶呈東西走向，發(fā)育于深洼陷之中［1－7］。

目前，對永8地區(qū)沙三段層系研究程度較低。2009年，在永8西部署的永8斜80滾動井，首次在沙三段鉆遇油層94m／4層。隨后完鉆的兩口井（永8斜81和永8斜82井）也在沙三段鉆遇良好儲層。由于缺乏該地區(qū)沉積體系的研究，儲層的展布不清，對該區(qū)沉積體系的研究，有利于弄清研究區(qū)的儲層展布，加快研究區(qū)的油氣勘探進程。

永8區(qū)發(fā)育有古近系、新近系和第四系地層。巖性以紅色砂泥巖、蒸發(fā)巖、礁灰?guī)r、厚層暗色泥巖、三角洲砂巖、粒屑灰?guī)r為特征，其中沙三上亞段、沙二段、東營組、館陶組砂體發(fā)育良好，為有利儲層。永8地區(qū)在沉積環(huán)境上經(jīng)歷了湖泊—三角洲—河流平原相的演變過程［8－12］。

2 層序地層格架

陸相地層具有旋回性沉積演化特征，在周期性的氣候變化和多旋回的幕式構(gòu)造運動演化背景下，地層剖面中相應(yīng)存在一系列不同級別的不整合面，這些不同級別的不整合面是進行層序地層劃分、建立等時地層格架的基礎(chǔ)［13－15］。

通過對研究區(qū)盆地演化特征和構(gòu)造運動特征的研究，綜合運用巖心、測井、錄井、地震、古生物等資料，沙三段可識別出3個3級層序界面（圖2）：SB3、SB4和SB5。SB3界面大致相當(dāng)于沙四上亞段與沙三下亞段的分界面，可全區(qū)對比。通過地震資料的識別，該界面僅在靠近陡坡帶的位置比較發(fā)育。研究區(qū)范圍內(nèi)主要發(fā)育砂質(zhì)泥巖和泥巖。三維地震剖面上，微弱的前積反射層在SB3界面之下發(fā)育，界面之上上超反射發(fā)育普遍，反映出基準(zhǔn)面在此界面由下降到上升發(fā)生轉(zhuǎn)換；SB4界面為沙三下亞段與沙三中亞段界面；SB5界面是沙三中亞段與沙三上亞段的分界面，為基準(zhǔn)面下降與上升的轉(zhuǎn)換面，可全區(qū)對比。

將永8區(qū)沙三段劃分沙三上、沙三中、沙三下3個長期旋回，進一步將沙三上和沙三中各分為4個短期旋回，沙三下分為2個短期旋回，以永8井為例進行單井層序地層的劃分（圖3）。

圖1 研究區(qū)地理位置圖（據(jù)勝利油田，2004）Fig.1 Location of the Yong8 region in the Dongying depression

圖2 永8地區(qū)A97和A105井沙三段層序地層劃分Fig.2 Sequence stratigraphic division based on the A97 and A105 wells in the third member of the Shahejie Formation in the Yong8 region

圖3 永8井沙三段層序地層劃分解釋圖Fig.3 Sequence stratigraphic division of the third member of the Shahejie Formation in the Yong8 region

綜合運用巖心、測井、錄井、地震、古生物等資料，借鑒前人的研究成果，結(jié)合研究區(qū)盆地演化特征和構(gòu)造運動特征，將研究區(qū)分為3個三級層序：沙三下、沙三中和沙三上沙二下三級層序。其中沙三下和沙三中三級層序為TR層序，劃分為2個體系域：湖侵體系域和湖退體系域；沙三上沙二下三級層序劃分為3個體系域：低位體系域、湖侵體系域和高位體系域（圖4）。

3 沉積相研究

在露頭剖面考察、巖心觀察、巖心薄片鑒定、沉積序列綜合分析研究的基礎(chǔ)上，對東營凹陷永8地區(qū)的主要沉積相、亞相和微相進行了厘定，認為該區(qū)古近紀(jì)沙三期主要發(fā)育2種沉積相類型，即三角洲和半深湖深湖相。

31 相標(biāo)志

巖石學(xué)特征是判別沉積環(huán)境的重要相標(biāo)志之一。在相標(biāo)志的正確識別和研究基礎(chǔ)上，進行沉積相帶識別和沉積體系的研究［16］。研究區(qū)主要發(fā)育有礫巖（圖6f）、中細砂巖、泥巖、頁巖等，其中礫巖主要發(fā)育在沙二段下部和沙三段上部，磨圓較好，粒徑一般在05～25cm，為分支河道滯留沉積。泥巖的顏色多樣，紫紅色→暗紅色→橙紅色→淺灰色→灰色→深灰色→灰綠色。紅色泥巖主要出現(xiàn)在沙二段下部及沙二段下部三角洲沉積平原亞相的沼澤沉積。頁巖主要為黑色炭質(zhì)頁巖，灰色泥頁巖，黑色油頁巖，在本區(qū)的沙二段下部沼澤沉積，沙三段上部的支流間灣沉積中多見。

碎屑巖的結(jié)構(gòu)組分包括碎屑顆粒和填隙物雜基及膠結(jié)物。結(jié)構(gòu)成熟度反映陸源碎屑巖搬運與改造的歷史及沉積時的水動力特點，砂巖結(jié)構(gòu)主要受沉積條件和成巖作用、后生作用控制。經(jīng)巖心觀察及鏡下分析，本區(qū)沙三段上部巖石分選中等好，磨圓較好，支撐類型多為顆粒支撐，孔隙式或接觸式膠結(jié)，雜基的含量較低，高結(jié)構(gòu)成熟度。

根據(jù)取心井的粒度分析資料繪制了大量的巖心粒度概率累積曲線。本區(qū)三角洲平原亞相水上分支河道砂巖的粒度概率圖為典型的兩段式或三段式。其特點為滾動組分總體不發(fā)育，以跳躍和懸浮組分為主。跳躍組分分選較好，直線段斜率可達70°以上；懸浮組分含量在30%～40%，懸浮、跳躍兩組分間的交截點在3Φ左右（圖5a）。曲線反映出中等強度的穩(wěn)定牽引流沉積物的粒度特點。三角洲前緣亞相水下分支河道砂巖粒度累積曲線表現(xiàn)為“低斜多段式”，呈總體斜率較低的多段式（圖5b）。河口壩位于水下分支河道的河口處，其粒度概率圖為“一跳一懸加過渡”式（圖5c），跳躍、懸浮兩個組分和兩者之間的過渡段組成了粒度概率圖。位于河口壩的靠湖一側(cè)，水體變深，其粒度概率圖為“兩跳一懸”式（圖5d），包括2個跳躍次組分和一個懸浮組分。

原生沉積構(gòu)造是識別沉積體系非常有用的標(biāo)志，其反映了沉積介質(zhì)的性質(zhì)、流體水動力情況、沉積物的搬運和沉積方式。在東辛巖心觀察中發(fā)現(xiàn)了大量的生物化石，以及大量的炭屑。該區(qū)沉積構(gòu)造較少，僅在極少數(shù)井段發(fā)現(xiàn)了水平層理、粒序?qū)永?、平行層理，并見有黃鐵礦結(jié)核。

（1）水平層理主要出現(xiàn)在研究區(qū)的棕褐色泥巖、頁巖中，是在低能環(huán)境如前三角洲、較深湖、沼澤中等由細粒的沉積物不斷沉降而成。以永102斜1井為代表，其棕褐色炭質(zhì)泥巖中層理發(fā)育。永105井沙三下地層中水平層理發(fā)育（圖6a），為半深湖相沉積。

圖4 研究區(qū)層序地層格架圖Fig.4 Sequence stratigraphic framework of the third member of the Shahejie Formation in the Yong8 region

（2）平行層理一般出現(xiàn)在細砂巖、中砂巖中，在較強的水動力條件下形成。研究區(qū)沙三段三角洲前緣水下分支河道和河口壩中常出現(xiàn)這種層理。油氣在砂巖中順層分布可使平行層理更加明顯（圖6b）。

（3）粒序?qū)永硎且环N以組分顆粒的粒度遞變?yōu)樘卣鞯膶永順?gòu)造。遞變層理是大量懸浮物質(zhì)從流體中快速沉降的結(jié)果，如永97井（圖6c）。

（4）塊狀層理常出現(xiàn)在深色泥巖、粉細砂巖中（圖6d）。

（5）研究區(qū)的陸相沉積地層中，古動物遺跡和古植物根跡比較發(fā)育。古動物遺跡化石以覓食跡／進食跡最為豐富，研究區(qū)古植物根跡的保存型式有兩種類型：一種是炭化根（圖6e），在巖心上顯黑色，易辨認；另一種是氧化根鑄模，往往呈淺黃或褐黃色。古植物根跡對于研究古土壤和古氣候有其特殊意義。由于其形成于水陸界面附近或之上，所以對層序地層界線的劃分有重要指示作用。

32 沉積相類型

沉積相是沉積環(huán)境及在該環(huán)境下形成的沉積物或沉積巖特征的綜合。沉積相帶是控制儲層分布和特征的首要因素，也是儲層評價工作的重要研究對象。在著重大量的巖心觀察基礎(chǔ)上，結(jié)合地震、測井等相標(biāo)志的詳細研究及前人的研究成果，對研究區(qū)沙三段進行了較全面、系統(tǒng)的研究，認為該區(qū)沙三段主要發(fā)育2種沉積相類型，即三角洲和半深湖深湖相。

根據(jù)三角洲的沉積環(huán)境特征，可將其劃分成三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲3個亞相沉積。三角洲平原亞相可進一步劃分為水上分支河道、天然堤、決口扇和沼澤等微相；三角洲前緣亞相可進一步劃分為水下分流河道、水下天然堤、支流間灣、河口壩、以及遠沙壩和三角洲前緣席狀砂等微相；前三角洲亞相以泥質(zhì)沉積為主。

研究區(qū)古近系三角洲常見退積層序，在垂向序列上，由下向上依次為前三角洲、三角洲前緣（水下分支河道、河口壩、遠砂壩）、三角洲平原（水上分流河道、沼澤等），沉積物粒度從細（前三角洲泥）到粗（前緣砂、平原分流河道砂）再到細（平原洪泛和沼澤泥）。

半深湖深湖相為波基面以下水體較深的層位，此時的水體為弱還原還原環(huán)境。沉積物粒度細、顏色深、有機質(zhì)含量高，以粘土巖為主，具有粉砂巖、化學(xué)巖的薄夾層或透鏡體。

圖5 永8地區(qū)沙三段砂巖粒度概率累積曲線圖a.三角洲平原分支河道；b.三角洲前緣分支河道；c.河口壩；d.遠砂壩Fig.5 Grain size probability accumulation cures for the sandstones from the thirdmember of the Shahejie Formation in the Yong8 region

4 沉積體系特征

41 沉積體系的平面分布

永8地區(qū)沙河街組沉積體系演化屬于東營凹陷陸相斷陷湖盆沉積的一部分，受凹陷內(nèi)古氣候變化、物源供給、湖水面升降以及構(gòu)造變動的影響。該沉積體系具有半深湖體系三角洲體系河流體系淺湖體系的旋回演化特征。各時期的沉積相特征如下：

4.1.1 沙三下沉積體系平面展布

沙三下沉積時期為凹陷的深陷期。湖盆處于非補償性沉積時期，以一套深灰色泥巖及油頁巖深水沉積為主。該時期的泥巖富含有機質(zhì)，是本區(qū)主要的生油巖之一。

4.1.2 沙三中沉積體系平面展布

沙三中為持續(xù)深陷期的過補償性沉積。該期由于雨量充足，氣候潮濕，隆起區(qū)物源充足，河流攜帶大量碎屑入湖形成三角洲沉積，物源主要在東南部，湖盆的東部逐漸被三角洲相所占據(jù)（圖7）。該時期仍以泥巖沉積為主，砂體沉積范圍和厚度有所增加。湖相沉積中發(fā)育一些濁積成因的砂體，成為該層有利砂體。

圖6 永8地區(qū)沙三段巖心照片a.水平層理；b.平行層理；c.粒序?qū)永恚籨.塊狀層理；e.植物莖印；f.細礫巖Fig.6 Pictures of the sandstone cores from the third member of the Shahejie Formation in the Yong8 region

圖7 永八地區(qū)沙三中沉積相分布圖Fig.7 Sedimentary facies distribution in themiddle submember of the third member of the Shahejie Formation in the Yong8 region

圖8 永八地區(qū)沙三上沉積相分布圖Fig.8 Sedimentary facies distribution in the upper submember of the third member of the Shahejie Formation in the Yong8 region

4.1.3 沙三上沉積體系平面展布

為低收斂期，湖盆水體變淺，湖面縮小為三角洲河流沉積.三角洲由東向西不斷推進，形成了大面積三角洲沉積，以三角洲前緣發(fā)育為特點。東部炭質(zhì)頁巖發(fā)育，數(shù)套炭質(zhì)頁巖穿插于砂、泥巖之中，有較多的植物碎片、植物根莖普遍出現(xiàn)，是典型的三角洲平原相沉積。向西部逐漸過渡到三角洲前緣亞相，發(fā)育河口壩沉積砂體（圖8）。該時期砂體沉積范圍增加，厚度增大，骨架砂體相主要為三角洲相，以三角洲前緣的河口壩發(fā)育為特點。

42 沉積體系演化特征

永8地區(qū)屬于東營凹陷陸相斷陷湖盆沉積的一部分，喜山運動在本區(qū)影響強烈，各類沉積類型均可在本區(qū)發(fā)現(xiàn)。沙三中下段沉積時期，在濕熱氣候影響下，全區(qū)為開啟型湖盆前三角洲環(huán)境，沉積大套暗色泥巖，暗色泥巖厚度大、分布廣、富含有機質(zhì)，為本區(qū)主要生油巖系之一。沙三中下段沉積后期，湖盆水位下降，可見三角洲沉積。沙三上沉積時期，沉積速率加快，進入三角洲主發(fā)育期，此時沉積特征以砂泥互層沉積為主。

研究區(qū)的沉積體系在縱向上具有明顯的周期性（圖9），表現(xiàn)為湖泊河流湖泊體系的分布特點。

在平面上，河流、三角洲從東向西呈逐漸推進過程。

5 結(jié)論

通過對研究區(qū)層序地層、沉積相、沉積序列的綜合分析研究，對東營凹陷永8地區(qū)的主要沉積相、亞相和微相進行了厘定，取得了如下認識：

（1）研究區(qū)古近系發(fā)育的巖石類型主要有砂巖、灰?guī)r、泥巖和頁巖等，以砂巖、泥巖為主。通過巖心觀察、測井曲線分析、單井沉積相研究，結(jié)合剖面地震相和剖面沉積相分析，認為該區(qū)古近紀(jì)沙三期主要發(fā)育三角洲和半深湖深湖相2種沉積相類型。對研究區(qū)沉積相的演化特征分析表明，構(gòu)造位置、古地貌和物源方向?qū)Τ练e相具有重要的控制作用。

（2）研究區(qū)古近系發(fā)育前三角洲三角洲前緣三角洲平原河流相淺湖亞相縱向演化序列，該區(qū)構(gòu)造變動、古氣候變化、物源供給及湖水面升降成為沙河街組地層的發(fā)育特征構(gòu)成的主要因素。沉積體系在縱向上表現(xiàn)為湖泊河流湖泊體系的分布特點，在縱向演化上具有明顯的周期性。在平面上，河流、三角洲從東向西呈逐漸推進過程。

圖9 永八地區(qū)沙三上段進積三角洲相層序Fig.9 Vertical sequence of the pregradational delta facies in the upper submember of the third member of the Shahejie Formation in the Yong8 region

［1］ 王愛霞.勝坨油田坨11斷塊沙二段精細地層對比及沉積微相研究［D］.青島：中國石油大學(xué)（華東），2011.

［2］ 劉華，蔣有錄，宋西云，等.東營凹陷東辛油田油源對比研究［J］.石油大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2005，29（4）：1－5.

［3］ 陳媛媛.渤南油田沙河街組三段沉積相研究［D］.青島：中國石油大學(xué)（華東），2011.

［4］ 韓連濱.東營凹陷永新地區(qū)古近系油氣運聚規(guī)律及成藏模式研究［D］.青島：中國石油大學(xué)（華東），2009.

［5］ 葉興樹，王偉鋒，戴俊生，等.東營凹陷沙三東營期斷裂活動特征［J］.石油大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2006，30（4）：7－11.

［6］ 何幼斌，王文廣.沉積巖與沉積相［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2006.

［7］ 曾濺輝，孫占強，郭凱，等.東營凹陷勝北斷裂帶沙二段油氣運移特征和運移模式［J］.現(xiàn)代地質(zhì)，2011，25（6）：1131－1136.

［8］ 李建平，辛仁臣，向淑敏，等.渤海灣盆地黃河口凹陷古近系東營組三段沉積特征［J］.古地理學(xué)報，2008，10（4）：363－369.

［9］ 薛良清，Galloway W E.扇三角洲、辮狀河三角洲與三角洲體系的分類［J］.地質(zhì)學(xué)報，1991，（2）：141－152.

［10］ 王仁擇.利用測井曲線形態(tài)特征定量判別沉積相［J］.地球科學(xué)，1991，16（3）：303－309.

［11］ 顧家裕.陸相盆地層序地層格架概念及模式［J］.石油勘探與開發(fā)，1995，22（4）：6－10.

［12］ 馮有良，周海民，李思田.陸相斷陷盆地層序類型與構(gòu)造特征［J］.地質(zhì)論評，2004，50（1）：43－49.

［13］ 顧家裕，郭賓程，張興陽.中國陸相盆地層序地層格架與模式［J］.石油勘探與開發(fā)，2005，32（5）：11－15.

［14］ 嚴(yán)德天，王華，肖敦清，等.黃驊坳陷中部沙三段沉積體系分析［J］.石油勘探與開發(fā)，2007，34（3）：328－334.

［15］ 楊勇.東營凹陷永安鎮(zhèn)油田永3斷塊沙二段進積體系三角洲沉積體系［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2009，16（2）：27－30.

Sedimentary systems in the third member of the Shahejie Formation，Yong8 region，Dongying depression

LICong，ZHONG Jianhua，LIJia，LIN Gangshan
（School of Geosciences，China University of Petroleum，Qingdao 266580，Shandong，China）

The sequence stratigraphic division and sedimentary facies analysis of the third member of the Shahejie Formation in the Yong8 region，Dongying depression are based on the core examination，well logs，seismic and palaeontological data.The third member of the Shahejie Formation is divided into three longterm cycles and two sedimentary facies types，including the delta and bathyalabyssal facies.Themain controlling factors of sedimentary facies comprise tectonic settings，palaeogeomorphical features and provenances.Vertically，the third member of the Shahejie Formation exhibits the evolutionary sequences of the prodelta，delta front，delta plain，river and shallow lake subfacies，representing the lake，river and lake sedimentary systems.Laterally，the river and delta facies are developed gradually from the east to the west of the study area.The results of research for the sedimentary systems may facilitate the reservoir assessment and hydrocarbon exploration in the study area.

Yong8 region；third member of the Shahejie Formation；sequence stratigraphic framework；sedimentary facies；sedimentary system

P534.6

A

10093850（2017）01002509

20150227；改回日期：20150324

李聰（1990－），女，碩士研究生，主要從事沉積學(xué)與層序地層學(xué)研究。Email：424643612＠qqcom

《新立村油田沙二段沉積體系研究》項目（2013370500200360）資助