典型淺水三角洲成因?qū)Ρ扰c沉積模式
——以大慶長垣薩爾圖油層為例

李文龍，朱孔學 陳奮，褚松杰 遲海濤 李磊

(中石油大慶油田有限責任公司第三采油廠，黑龍江 大慶 163113) (中石油大慶油田有限責任公司第八采油廠，黑龍江 大慶 163113) (中石油長城鉆探工程有限公司哈薩克斯坦錄井項目部,北京 100024)

典型淺水三角洲成因?qū)Ρ扰c沉積模式
——以大慶長垣薩爾圖油層為例

李文龍，朱孔學 陳奮，褚松杰 遲海濤 李磊

(中石油大慶油田有限責任公司第三采油廠，黑龍江 大慶 163113) (中石油大慶油田有限責任公司第八采油廠，黑龍江 大慶 163113) (中石油長城鉆探工程有限公司哈薩克斯坦錄井項目部,北京 100024)

通過對大慶長垣統(tǒng)層對比發(fā)現(xiàn)，各區(qū)塊間存在著對比界限不統(tǒng)一問題，原因是對淺水三角洲地層沉積成因認識不清，造成了區(qū)塊間沉積相帶圖無法銜接，儲層得不到合理分類評價。以該區(qū)塊薩爾圖油層(S)為例，通過密井網(wǎng)資料進行淺水三角洲整體解剖，研究該沉積類型成因?qū)Ρ确椒?，完善其沉積模式。在地層發(fā)育模式方面，分沉積單元級、沉積單元內(nèi)，采用高分辨率層序地層學分析方法將例層SⅡ3單元沉積演化劃分為可追溯的6個時期，明確其沉積成因，指導成因?qū)Ρ?；在淺水三角洲沉積模式方面，通過多個單元的精細解剖，分經(jīng)典的3個亞相帶類型和4種特殊沉積區(qū)域完善淺水三角洲沉積模式，指導儲層的合理預測，加深了對陸相淺水三角洲的認識程度。

淺水三角洲；地層發(fā)育模式；小層沉積演化；儲層沉積模式

大慶長垣面積26×104km2，由7個局部背斜構(gòu)造帶組成，總體呈東緩西陡的不對稱形，其中位于北部的3個背斜(喇嘛甸、薩爾圖、杏樹崗)構(gòu)造連續(xù)，油水界面統(tǒng)一，構(gòu)造軸向北東15°左右。經(jīng)前人[1，2]大量研究證實，長垣北部主要開發(fā)層系——中部含油組合薩爾圖(S)、葡萄花(P)、高臺子(G)油層，屬于松遼盆地北部沉積體系，為典型的大型淺水三角洲及部分下游河流沉積，三角洲呈南北向展布，與長垣構(gòu)造完美匹配。借助密井網(wǎng)開發(fā)井資料，筆者對該大型淺水三角洲進行了整體解剖，研究區(qū)南北長71km，東西寬18km。研究目的是分析陸相淺水三角洲地層對比方法，完善淺水三角洲沉積模式，解決油田各開發(fā)區(qū)儲層銜接問題[3]，為油田開發(fā)儲層分類評價提供地質(zhì)依據(jù)。

1 淺水三角洲地層發(fā)育模式及小層沉積演化分析

地下地質(zhì)體展布特征和沉積規(guī)律研究工作重點是地層劃分對比，目前精細地層對比方法有以下幾種，組合測井曲線特征對比法、相控對比法、旋回對比法、趨勢對比法、地震控制測井對比法和高分辨層序地層學基準面旋回等時對比法。結(jié)合長垣縱向?qū)佣?、薄厚變化大、平面延伸長、跨越多個相帶的儲層特點，多個開發(fā)區(qū)間對比統(tǒng)層難度較大，在前人[4，5]“逐級標準等時面控制下的逼近層序界面對比”方法的基礎(chǔ)上，對最小對比單元短期基準面旋回——沉積單元，采用高分辨層序地層學分析方法[6～10]，研究各單元地層沉積成因本質(zhì)，明確地層接觸關(guān)系，總結(jié)層序地層模式，指導薄儲層大范圍等時追蹤對比，對后續(xù)沉積規(guī)律研究具有重要意義。

1.1地層發(fā)育模式

以典型沉積單元SⅡ3為例，從沉積單元級、沉積單元內(nèi)共2個層次分析地層成因。首先，SⅡ3地層等厚圖(圖1)表明，喇嘛甸和杏樹崗南部(以下簡稱為“杏南地區(qū)”)地層沉積較厚，觀察剖面特征，兩處厚層的成因不同，提出沉積單元間2種地層發(fā)育模式：

圖1 大慶長垣北部淺水三角洲SⅡ3發(fā)育模式

2)湖退背景下低可容納空間進積地層退覆模式 自薩爾圖往南地層逐漸增厚，剖面上可以明顯看到在標志層高尖之上，多出一期地層(紅線以上，SⅡ3-1)，向南增厚，但以泥為主，含少量的砂。經(jīng)過對小層追溯對比判相發(fā)現(xiàn)，該時期地層以表外和大范圍砂巖尖滅地層為主，局部可見非主體，從等厚圖上可看出其與整個小層的厚度變化符合極好，所以SⅡ3厚度變化與該期沉積物有關(guān)，但它對沉積相的貢獻不大。就成因來看，在SⅡ4沉積時期的最大湖泛期之后，SⅡ3沉積時期發(fā)生了大范圍湖退，沉積物供應充足，下部反旋回較厚，至該層上部。南部仍存在可容納空間，只是空間較小，而北部因無可容納空間，出現(xiàn)路過不留甚至發(fā)生侵蝕，使地層與界面對應。上部的小地層向湖進積，退覆在下部反旋回地層之上，分布范圍小于下部地層，與下部地層不是同期地層。到SⅡ22時期仍然湖退，但規(guī)模與SⅡ3時期相比要小，北部剝蝕前期地層，南部直接覆蓋，保存了該層沉積物。

1.2小層沉積演化

在沉積單元內(nèi)部，從長垣北部6個開發(fā)區(qū)各取一口井，組成縱穿研究區(qū)的六井剖面，觀察剖面上井曲線旋回特征變化，分析地層成因。將SⅡ3沉積演化共分13個階段(圖2)，從基準面變化來看可歸為6期，從前到后依次為：

1)最大湖泛期 (a)階段,SⅡ3下部為SⅡ4最大湖泛期沉積物，由于長期處于水下，推測地形已基本水平，僅在杏南地區(qū)較深。到SⅡ3沉積初期，相對深水的杏南地區(qū)生物富集，堆積一層灰黑色含葉肢介泥層，可追溯對比。其他地區(qū)由于基準面高，物源供應極少，無沉積。

2)基準面下降期 隨后的(b)～(f)階段，研究區(qū)首先發(fā)生了快速差異沉降，形成了底面形態(tài)，與此同時，基準面開始快速下降，造成喇嘛甸和薩爾圖北部地區(qū)(以下簡稱“薩北地區(qū)”)來不及堆積細粒物質(zhì)。而后基準面緩慢下降，該時期的地形變化使得碎屑物質(zhì)供應充足，補平地形差異后，在水下進行均速堆積，粗粒物質(zhì)的波及區(qū)堆積砂，細粒物質(zhì)的波及區(qū)堆積泥，整體上隨基準面下降形成反旋回。當堆積物處于基準面以上時，表層粗粒物質(zhì)被侵蝕，填平補齊，基準面一直下降至薩爾圖南部地區(qū)(以下簡稱“薩南地區(qū)”)和薩爾圖中部地區(qū)(以下簡稱“薩中地區(qū)”)之間的位置，地形發(fā)生了明顯變化。薩中地區(qū)以北傾斜地形的保持，與基準面之上的河流沉積建造有關(guān)。

3)基準面上升期 從(g)～(h)階段，基準面開始緩慢上升，北部可容納空間已經(jīng)變大，但地形平緩也造成碎屑物質(zhì)供應減少，碎屑物最遠只能堆積到薩中地區(qū)，隨基準面上升形成正旋回，南部出現(xiàn)沉積間斷。而后，北部突然快速沉降，導致河流轉(zhuǎn)向，取道長垣西部外圍，碎屑物質(zhì)快速堆積，補平地形差異的過程也造成了鄰層砂泥的突變接觸。在該程中，薩南地區(qū)以南仍無堆積，最后的頂面地形恢復到了平衡位置。

4)基準面快速上升期 至(i)階段，基準面快速上升，北部僅有少量物質(zhì)堆積，南部仍無堆積。與此同時，杏南地區(qū)緩慢沉陷，沉陷和上升的共同作用，很快使水體達到一定深度且穩(wěn)定下來，生物富集呈介形蟲泥灰層堆積。由于該時期整體地形較為平坦，層位一直延伸到薩南地區(qū)，形成標準層。

5)基準面快速升降期 (j)～(k)階段，基準面又一次快速下降，到達薩中地區(qū)附近，北部發(fā)生剝蝕。同時，南部快速沉陷，造成了新的可容納空間，但碎屑物質(zhì)供應少，僅在薩南地區(qū)和杏樹崗北部地區(qū)(以下簡稱“杏北地區(qū)”)堆積砂，至杏南地區(qū)堆積以泥為主。而后基準面又一次上升，北部優(yōu)先堆積，順物源減薄，南部繼續(xù)沉降，杏南地區(qū)又堆積一層泥。綜合前期來看，薩中地區(qū)以北侵蝕又沉積，表現(xiàn)為路過不留，南部在經(jīng)歷了長時間的沉積間斷后又多出一期小旋回層，是由可容納空間增大引起的。自此SⅡ3堆積結(jié)束。

6)后期剝蝕期 到(l)階段，SⅡ22沉積時基準面再次下降，剝蝕還未固結(jié)的北部SⅡ3，基準面存在能量差異，凸凹不平，薩北地區(qū)剝蝕更深，喇嘛甸上部仍剩余一點前期補充的正旋回。

經(jīng)深埋，按砂泥差異壓實[12]，到(m)階段時，最終形成現(xiàn)今的SⅡ3，對其進行頂拉平。與實測曲線旋回性對應較好，基本符合地下事實。

實際剖面經(jīng)上述分析，可以把SⅡ3分成6期等時成因地層，自下而上分別是：底部杏南生物標準層；下部殘留反旋回層；北部快速填充正旋回層；中部薩南-杏南生物標志層；上部南部反旋回層；頂部正旋回層。對結(jié)果進行驗證，考慮到地質(zhì)變化復雜性，仍選取同一剖面上的井驗證，規(guī)律一致，基本控制SⅡ3沉積過程。該方法的提出，可以有效解決同一沉積體系內(nèi)薄層大范圍等時追蹤對比問題。

圖2 大慶長垣北部淺水三角洲SⅡ3沉積演化分析

2 淺水三角洲沉積的一般性與特殊性

2.1淺水三角洲沉積的一般性

通過跨區(qū)聯(lián)井剖面和密井網(wǎng)閉合的地層格架，認識整個地區(qū)的各層砂體的展布特征，最后確定沉積相帶的展布與沉積體系的演化?；谇叭薣12，13]認識，長垣北部薩爾圖油層具有建設(shè)性三角洲沉積特征，相帶分異明顯，各亞相帶發(fā)育齊備；三角洲前緣亞相帶十分寬廣，發(fā)育分流河道砂體，河口砂壩砂體不太發(fā)育；砂體一般順物源分布，具有明顯的方向性。仍以重點解剖層位SⅡ3為例，對一般淺水三角洲進行解剖，該單元可分為3個亞相帶，分別是泛濫-三角洲分流平原亞相，三角洲內(nèi)前緣亞相，三角洲外前緣亞相(圖3)。

1)泛濫-三角洲分流平原亞相(辮狀分流) 主要分布在喇嘛甸，單井以箱形曲線為主，該期河流主體在喇嘛甸經(jīng)過，呈寬帶狀連片分布，下切能力強，并從薩中地區(qū)西側(cè)流出長垣，長垣東側(cè)油田上僅存在其較弱的水下分流。喇嘛甸地區(qū)河流強度大，是整個薩爾圖油層長垣河流強度最大的一期，揭示了該期沉積物供給極為充足，儲層發(fā)育極好，有效厚度一般在2.5m以上，且明顯下切下部層位。其間夾雜的個別變差部位，預測為早期辮狀分流河道充填，也可能是2條辮流帶之間少量零星分布的溢岸砂體。辮狀分流直接與內(nèi)前緣亞相側(cè)向突變接觸，推測為辮狀河末端沉積。辮狀河河道寬而淺，河流流速大，河底輸砂強度大，河谷平直，彎度低，處于限制性谷地之間，向河谷之外分叉決口較困難。在辮狀分流末端，即使進入水下，仍具有較強下切能力并向更遠處延伸，在其陸上部分，同樣也造成了以辮狀河為主體，分流平原直接側(cè)向突變到內(nèi)前緣亞相的情況。

2)三角洲內(nèi)前緣亞相(過渡狀三角洲) 主要分布在薩中地區(qū)以北，該亞相的特點是介于枝狀和坨狀三角洲之間。在內(nèi)前緣水下分流河道砂體之間分布著一些錯疊連片狀的薄層粉砂和泥質(zhì)粉砂巖，也出現(xiàn)少量發(fā)育較好的席狀砂，不如坨狀三角洲席狀砂分布面積大，同時水下分流河道砂體的枝網(wǎng)形態(tài)雖然仍可識別，但不如枝狀三角洲典型。該類三角洲沉積時，湖泊的水深、能量和邊緣覆蓋時間都介于以上二者之間，波浪的改造作用雖比枝狀三角洲有所增強，但還是很微弱，只能搬運粉砂級以下的細粒物質(zhì)，且多數(shù)未能將其均夷為連續(xù)的席狀砂，而河流仍不失其控制作用。在薩南地區(qū)和杏北地區(qū)交界處內(nèi)、外前緣分界線位置，砂體發(fā)育較差。經(jīng)下部地層解剖繪制相圖發(fā)現(xiàn)，SⅡ4相同部位沉積較厚，且與上部SⅡ3有明顯旋回界限，推測SⅡ3在該處沉積時受下部厚層影響造成局部地形高，不利于砂體堆積，造成沉積厚度薄，主要砂體沉積時期碎屑物質(zhì)越過該區(qū)向南部堆積。

3)三角洲外前緣亞相(不穩(wěn)定席狀砂) 主要分布在杏樹崗地區(qū)，席狀砂主體部分呈條帶狀和小片狀分布，連續(xù)性較差，面積約占外前緣亞相的30%～40%，其余大部分地區(qū)為極薄的非主體席狀砂及表外儲層所占據(jù)，部分地區(qū)相變?yōu)樯皫r尖滅區(qū)。整體上席狀砂大多較薄，僅在部分片狀砂體的核部相對較厚。研究區(qū)西部存在一個來自西北部的物源供應，與北部流出長垣的辮狀分流趨勢相近，該物源的貢獻直接影響著南部砂體的來源以及南北部砂體間的連通關(guān)系。從地層等厚圖中并未見北西-南東向的延伸趨勢，反而有依長垣方向順北東-南西向的增厚趨勢，甚至偏東部位置地層沉積更厚，推測研究區(qū)南部的砂體仍主要由薩北地區(qū)河流體系供應，而西北部的物源僅供應少量的砂體，分布于薩南地區(qū)和杏北地區(qū)的西部交界處。

2.2淺水三角洲沉積的特殊性

淺水三角洲是三角洲沉積體系中的一種特殊類型，它是在水體淺、地形平緩部位形成的以分流河道砂體為主體的三角洲類型[14]。大慶長垣北部薩爾圖油層沉積時期湖泊面積相對較大，并保持在一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，河、湖均具有一定能量和規(guī)模，所形成的單旋回三角洲規(guī)模形態(tài)接近于闊葉形或梨形，反映湖泊對三角洲有較強的改造作用。薩爾圖沉積相研究成果還揭示出4種淺水三角洲特殊沉積現(xiàn)象，分別為SⅡ81的分流間灣沉積、SⅡ13的風暴流沉積、SⅡ5的斜坡帶沉積、SⅡ82的濱外壩沉積。上述4種類型由于儲層較差，過去并不受重視，沒有形成固定模式。筆者對4種沉積類型進行成因解剖，繪成淺水三角洲沉積模式圖(圖4)，特征如下。

1)分流間灣沉積 位于分流之間，多為薄層砂巖、生物灰?guī)r和泥質(zhì)巖互層沉積，相對穩(wěn)定的濱淺湖特征。其成因為，早期處于高部位，使河流順其兩側(cè)流過沖刷切割，之后湖面上升河道充填，當充填至與早期高地同高時，沉積面積突然變大，使得水流速度減慢，攜砂能力減弱，泥砂便在早期高地周圍堆積，當湖面再次下降，湖水便被限制在早期水道圈定的范圍內(nèi)，形成分流間灣，而后河流會避開前期的沉積向其他低洼部位遷移，使此處間灣保持較長時間，直到下次湖面大范圍抬升停止。越靠近物源，砂巖尖滅范圍越大，向分流點方向儲層逐漸變好。研究區(qū)預測位置如圖4(a)所示，僅發(fā)育分散的溪流，以大面積砂巖尖滅為主。

2)風暴流沉積 在三角洲前緣相，沉積物的供應來自水下分流河道，并由湖浪改造。僅在季節(jié)性洪水引起的事件性沉積中，河流能量強，攜帶更大量的碎屑物質(zhì)得以向湖盆推進，由于河流的不均勻沖刷，使得充填過程水下分流河道砂厚度不一，再經(jīng)過后期的湖浪改造，形成斷續(xù)形態(tài)，在古河流最遠端，形成風暴流沉積，表現(xiàn)為席狀砂中局部的砂體富集體。預測分布位置如圖4(b)所示。

3)斜坡帶沉積 在不同的沉積條件下，如沉積地形坡度、物源距離、集水面積等因素共同影響下，所形成的沉積類型、規(guī)模和砂體特征有很大不同，因而相帶展布特征也不同。在大范圍的長緩坡內(nèi)，局部出現(xiàn)相對短陡而且面積較小的斜坡帶，往往形成大范圍砂巖尖滅，或僅有表外儲層出現(xiàn)，與其順流方向的上、下端呈突變接觸。研究區(qū)預測位置如圖4(c)所示，局部地形坡降明顯。

4)濱外壩沉積 在前緣席狀砂的外緣濱淺湖區(qū)，出現(xiàn)大面積穩(wěn)定分布的砂壩砂體，向上突變?yōu)樗綄永戆瞪鄮r，砂層頂?shù)状嬖阝}質(zhì)粉砂巖薄層，砂層內(nèi)鈣質(zhì)含量也較多，垂向加積成因，厚度大，沿湖岸線平行方向伸長。由于局部地形變化，在濱淺湖較強沿岸流及湖浪的作用下，將附近老三角洲前緣沉積物搬運至新三角洲湖區(qū)再沉積形成，可以與新三角洲相隔一段距離，也可緊鄰新三角洲。由于水下地形平坦，砂體也呈席狀分布，但受兩側(cè)物源水動力方向影響，宏觀上有明顯沿岸線方向帶狀拉長趨勢，巖心觀察見波浪成因構(gòu)造和生物鉆孔，可以加以確定。位置如圖4(d)所示。

3 結(jié)論

1)大慶長垣淺水三角洲典型層位SⅡ3沉積級別存在侵蝕早期進積地層疊合模式、湖退背景下低可容納空間進積地層退覆模式兩種。在沉積單元內(nèi)，通過高分辨率地層成因分析，對照測井曲線旋回特征變化，將SⅡ3單元沉積演化共分13個階段，歸為6期成因地層。

2)重點解剖研究區(qū)層位SⅡ3可分成泛濫-三角洲分流平原、三角洲內(nèi)前緣和三角洲外前緣3個沉積亞相帶。進而分析了薩爾圖油層，建立了分流間灣、風暴流、斜坡帶和濱外壩共4種淺水三角洲特殊沉積模式，有效指導儲層的合理預測。

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[編輯] 鄧磊

TE121.3

A

1673-1409(2017)19-0001-07

2016-09-19

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(“863”計劃)( 2013AA064903)；國家科技重大專項(2011ZX05006-005)。

李文龍(1986-)，男，博士，工程師，主要從事精細油藏描述方面研究,liwenlong1102@163.com。

[引著格式]李文龍，朱孔學，陳奮，等.典型淺水三角洲成因?qū)Ρ扰c沉積模式[J].長江大學學報(自科版), 2017,14(19):1～7.