溱潼凹陷西南斜坡阜三段灘壩沉積特征及模式

卞　梅

(中國石油化工股份有限公司華東分公司石油勘探開發(fā)研究院，江蘇南京　210011)

灘壩是灘和壩的統(tǒng)稱，常發(fā)育于濱岸帶，波浪和沿岸流對(duì)其形成有較大的影響[1]。從以往的勘探開發(fā)經(jīng)驗(yàn)來看[2-4]，灘壩砂常具有孔滲性好、生儲(chǔ)蓋組合條件優(yōu)越、離油源比較近等特征，有利于大型油氣田的形成。依據(jù)物源類型的不同，灘壩沉積體系模式可分為4種：基巖—灘壩沉積體系、扇三角洲—灘壩沉積體系、正常三角洲—灘壩沉積體系以及碳酸鹽巖灘壩沉積體系[5]。依據(jù)沉積物顆粒大小，正常三角洲—灘壩沉積體系中灘壩類型可分為砂質(zhì)灘壩與礫質(zhì)灘壩。砂質(zhì)灘壩沉積物顆粒小，濱岸帶、水下隆起區(qū)和潛山周緣等區(qū)域是有利發(fā)育區(qū)。以礫石為主的灘壩顆粒物大，相比砂質(zhì)灘壩，礫質(zhì)灘壩發(fā)育范圍較小，主要存在于岸線附近[6]。

前人對(duì)溱潼凹陷阜三段沉積相的研究主要以整個(gè)西斜坡帶為背景[7],缺乏對(duì)西南斜坡帶灘壩沉積模式的認(rèn)識(shí)。以往的研究中,對(duì)于溱潼凹陷西南斜坡阜三段是三角洲前緣遠(yuǎn)端砂體還是淺湖灘壩沉積存在諸多爭議。為提高西南斜坡勘探開發(fā)效率，有必要在西南斜坡展開以小層為目標(biāo)的沉積相研究，建立一定的沉積相模式，以指導(dǎo)后續(xù)的勘探開發(fā)工作。

1　地質(zhì)概況

溱潼凹陷是蘇北盆地的一個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元，南側(cè)、東側(cè)分別以泰州凸起、梁垛低凸起為界，北側(cè)以吳堡低凸起為界與高郵凹陷分隔，整體為南斷北超、中間開闊、東西收斂的箕狀斷陷。溱潼凹陷由南往北可劃分為斷階帶、深凹帶、斜坡帶3個(gè)構(gòu)造單元[8]，東西斜坡帶劃分以帥垛東部邊界為界，帥垛以東稱為東部斜坡帶，帥垛以西包括帥垛為西部斜坡帶(圖1)。

溱潼凹陷內(nèi)自上而下發(fā)育的地層為：第四系東臺(tái)組、新近系鹽城組、古近系三垛組、戴南組、阜寧組、泰州組。其中阜寧組三段是夾持在阜寧組二段、四段兩套區(qū)域烴源巖之間的暗色碎屑巖沉積，自上而下可進(jìn)一步細(xì)分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個(gè)砂層組[7]，巖性由灰色細(xì)砂巖、細(xì)—粉砂巖、灰—深灰色泥巖組成。本次研究區(qū)西南斜坡是一長期構(gòu)造隆起高帶，離生油凹陷近，是油氣勘探的有利區(qū)帶。

圖1　溱潼凹陷構(gòu)造區(qū)域劃分Fig.1　Structure region division of Qintong sag

2　西南斜坡灘壩沉積背景分析

灘壩砂是薄互層砂體的典型代表，其發(fā)育的控制因素有物源、古地貌、水動(dòng)力條件等。綜合前人研究成果[7-11]，認(rèn)為溱潼凹陷西南斜坡帶灘壩沉積為濱淺湖環(huán)境下的正常三角洲—灘壩沉積體系。

2.1　區(qū)域物源條件

物源對(duì)沉積物的類型和分布具有重要的控制作用[6]。濱淺湖灘壩物源主要來源于波浪作用下早期沉積物的改造和二次分配，因此物源供應(yīng)是否充足直接影響灘壩的形成。溱潼凹陷西南斜坡阜三段物源主要來自北部，物源供給充足[7]，為灘壩的沉積提供了基礎(chǔ)。

2.2　古地貌條件

盆地的古地貌也是控制灘壩形成的重要因素[4]。湖泊邊緣、湖灣、湖中局部隆起的緩坡一側(cè)等區(qū)域是砂質(zhì)灘壩的有利分布區(qū)，在波浪較強(qiáng)的湖岸處，沉積物在波浪和湖流的作用下砂質(zhì)組被改造后在有利區(qū)域沉積。其發(fā)育區(qū)的古地貌對(duì)灘壩砂體的平面展布有重要影響，鼻狀構(gòu)造側(cè)翼和水下古隆起是灘壩砂體的有利形成區(qū)域[6]。溱潼凹陷已有鉆井資料表明，阜三段古地貌特點(diǎn)為由北向南逐漸抬高，西南斜坡處于隆起區(qū)，古地貌條件對(duì)灘壩的發(fā)育有利。

2.3　水動(dòng)力條件

水動(dòng)力條件對(duì)濱岸帶沉積物的搬運(yùn)有重要的支配作用，水動(dòng)力作用強(qiáng)烈而復(fù)雜的地區(qū)，是灘壩砂體發(fā)育的主要場所[6]。泰州凸起兩側(cè)及溱潼凹陷西南斜坡帶阜三段代表淺水沉積特征的古生物較為發(fā)育。巖心中可見大量的植物碎片，植物碎片普遍不完整，但均位于層面上，反映莖干來自濱淺湖附近的植物，是由穩(wěn)定的湖浪帶來的；同時(shí)巖心中的生物鉆孔基本以垂直孔為主(圖3)，也表明阜三段時(shí)期泰州凸起兩側(cè)及溱潼凹陷西南斜坡帶主要為濱湖—淺湖沉積環(huán)境[7]。從沉積構(gòu)造的角度來看，淺水灘壩沉積特征明顯，浪成交錯(cuò)層理、復(fù)合層理發(fā)育，同時(shí)在泥巖中偶見泥裂現(xiàn)象，表明水體具有雙向沖刷、高頻振蕩、間歇暴露的特征，有利于灘壩的形成。

3　灘壩沉積特征

溱潼凹陷西南斜坡阜三段發(fā)育淺湖灘壩沉積[7]，通過對(duì)研究區(qū)巖心的觀察，西南斜坡南華地區(qū)灘壩沉積中，泥巖為灰綠色，反映為半還原的沉積環(huán)境，砂巖主要為灰色—褐灰色細(xì)砂巖、粉砂巖，分選好—中等，次棱角—次圓狀，反映南華周邊受到波浪淘洗(圖2)。

西南斜坡阜三段灘壩沉積為淺水條件形成的砂質(zhì)灘壩，灘砂和壩砂在沉積特征、幾何形態(tài)與分布規(guī)律等方面具有一定的差異。

圖2　南華地區(qū)阜三段砂泥巖沉積特征Fig.2　The sand shale sedimentary structures of Ef3 in Nanhua area

壩砂單層厚度相對(duì)較大，一般大于2 m。巖性主要為灰色中—細(xì)砂巖、粉砂巖，整體上巖性自下而上由細(xì)變粗，呈現(xiàn)反旋回的特點(diǎn)。由于壩砂形成時(shí)水動(dòng)力較強(qiáng)，浪成構(gòu)造發(fā)育，如交錯(cuò)層理、波狀層理等，此外也可見平行層理等(圖2、圖3)。泥巖中可見龜裂紋等泥裂現(xiàn)象，表明水體具有雙向沖刷、高頻振蕩、間歇暴露的特征。在測井曲線上壩砂可識(shí)別出兩種微相：壩主體、壩側(cè)緣。壩主體微相沉積自然電位和自然伽馬曲線表現(xiàn)為齒化漏斗形、寬幅較厚指形或齒化箱形，壩側(cè)緣自然電位和自然伽馬曲線值較低。粒度曲線表現(xiàn)為兩跳一懸式，是波浪雙向沖刷的反映；壩主體水動(dòng)力強(qiáng)，小于5 φ跳躍組分占比90%，分為兩段，懸浮組分較少(圖4)。

灘砂一般分布面積大，但厚度較壩砂小，單層一般小于2 m，巖性主要為粉砂巖、粉細(xì)砂巖和細(xì)砂巖，泥質(zhì)含量高，多見薄層砂泥互層現(xiàn)象。與壩砂相比，灘砂形成時(shí)水動(dòng)力較弱，多為平坦地形條件下由湖浪作用形成。灘砂多見沖洗交錯(cuò)層理、透鏡狀層理等，砂巖及粉砂巖中可見大量的植物碎片，植物碎片普遍不完整，炭屑成層分布，并常見蟲孔等生物擾動(dòng)、生物淺穴構(gòu)造(圖3)，體現(xiàn)水動(dòng)力相對(duì)較弱的淺水環(huán)境。灘砂自然電位和自然伽馬曲線多為指狀漏斗形，其自然伽馬值偏低，自然電位曲線負(fù)異常幅度低。灘砂沉積上下為厚層泥巖的情況下，測井曲線特征不明顯。壩側(cè)緣及灘砂沉積時(shí)水動(dòng)力弱，粒度曲線表現(xiàn)為小于5 φ跳躍組分占比60%，懸浮組分增加(圖4)。

圖3　南華地區(qū)阜三段灘壩沉積特征Fig.3　The beach bar sedimentary structures of Ef3 in Nanhua area

圖4　正態(tài)概率累積質(zhì)量分布曲線Fig.4　Normal probability cumulative mass distribution curves

4　西南斜坡灘壩縱橫向分布規(guī)律及模式

4.1　灘壩連井微相對(duì)比

從西南斜坡南華地區(qū)的連井剖面上可以看出(圖5)，該區(qū)的壩砂厚度大，普遍大于2 m，表現(xiàn)為中間厚兩側(cè)薄。灘砂厚度相對(duì)較薄，西側(cè)多層灘砂在水下低凸起減薄尖滅明顯；物源充足的主力層橫向分布范圍廣，部分砂層表現(xiàn)為兩期灘壩體疊置連片，如臺(tái)Ⅲ-4小層。

4.2　小層沉積微相平面展布

溱潼凹陷西南斜坡阜三段主力儲(chǔ)層主要為臺(tái)Ⅲ、臺(tái)Ⅳ砂組，本次研究對(duì)臺(tái)Ⅲ、臺(tái)Ⅳ砂組進(jìn)行了小層精細(xì)對(duì)比劃分，對(duì)小層進(jìn)行單井微相分析，編制了小層沉積微相展布圖。由于受湖平面高頻振蕩、物源共同控制，各小層灘壩分布變化較大。綜合分析各小層沉積微相展布特征，西南斜坡阜三段沉積相有以下特點(diǎn)：當(dāng)三角洲主體物源不充足時(shí)，三角洲與灘壩不連片，以臺(tái)Ⅲ-3為代表；當(dāng)三角洲主體物源充足時(shí)，三角洲與灘壩連片，以臺(tái)Ⅲ-4為代表(圖6)。

圖5　南華地區(qū)阜三段連井剖面Fig.5　Cross section of Ef3 in Nanhua area

圖6　溱潼凹陷西南斜坡阜三段沉積相Fig.6　Sedimentary facies of Ef3 in the southwest slope of Qintong sag

4.3　三角洲-灘壩沉積模式

根據(jù)綜合研究結(jié)果，建立了溱潼斜坡三角洲—灘壩沉積模式。西斜坡發(fā)育三角洲側(cè)緣改造型灘壩，受古地貌、湖平面升降、物源控制，圍繞南華—興旺低凸起分布；湖平面較高時(shí)，物源不充足，對(duì)三角洲前緣改造弱，形成小規(guī)模灘壩，與三角洲主體不連續(xù)；隨著湖平面降低，物源供應(yīng)充足，波浪沖刷強(qiáng)，灘壩向內(nèi)遷徙，形成與三角洲主體連續(xù)的灘壩(圖7)。

5　油氣勘探指導(dǎo)意義

沉積相帶及砂體展布決定油藏類型，控制油氣富集高產(chǎn)[8]。通過建立西南斜坡阜三段灘壩沉積模式，認(rèn)為以阜三段Ⅲ-3小層為代表的三角洲與灘壩不連片的小層，通常形成三角洲遠(yuǎn)砂壩上傾尖滅巖性油藏，曹橋—倉場高部位是有利區(qū)；以阜三段Ⅲ-4小層為代表的三角洲與灘壩連片的小層，通常形成灘壩上傾尖滅砂巖性油藏，灘壩西緣尖滅帶是有利區(qū)；外坡阜三段遭受剝蝕，形成灘壩砂地層油藏。西南斜坡阜三段沉積相模式的建立對(duì)于該區(qū)巖性圈閉識(shí)別及油氣勘探部署起到了有利的指導(dǎo)作用。

6　結(jié)語

本次研究取得了以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

(1)厘定了西南斜坡阜三段沉積類型為淺湖灘壩沉積。

圖7　溱潼凹陷西南斜坡阜三段三角洲—灘壩沉積模式Fig.7　Delta-beach bar sedimentary models of Ef3 in the southwest slope of Qintong sag

(2)建立了西南斜坡阜三段三角洲側(cè)緣—灘壩沉積新模式：物源充足條件下，形成三角洲主體與灘壩連片模式；物源相對(duì)不充足條件下，形成三角洲與灘壩不連片模式。

(3)指出了西南斜坡發(fā)育的油藏類型和有利區(qū)：三角洲與灘壩不連片模式形成三角洲遠(yuǎn)砂壩上傾尖滅巖性油藏，曹橋—倉場高部位是有利區(qū)；三角洲與灘壩連片模式形成灘壩上傾尖滅巖性油藏，灘壩西緣尖滅帶是有利區(qū)。