墾東12塊館上段河流相沉積特征及模式

郝守翠

(中國(guó)石化勝利油田分公司 石油開(kāi)發(fā)中心,山東 東營(yíng) 257000)

館上段河流相砂體是墾東12塊重要的含油儲(chǔ)層。沉積物粒度大小受搬運(yùn)介質(zhì)、搬運(yùn)方式、搬運(yùn)距離及母巖性質(zhì)等因素綜合控制,而粒度大小及分布特征可作為判斷沉積環(huán)境的重要依據(jù)。筆者在墾東12塊館上段河流相沉積體系研究過(guò)程中,應(yīng)用粒度概率累積曲線特征來(lái)判斷河流相沉積環(huán)境,建立河流相不同沉積模式,總結(jié)其發(fā)育規(guī)律,以期對(duì)類似油藏提供借鑒,為指導(dǎo)油田的勘探開(kāi)發(fā)部署提供可靠的地質(zhì)依據(jù)[1-3]。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

墾東12塊位于新灘油田東部的灘淺海地區(qū),構(gòu)造上位于墾東凸起東部的斜坡帶,整體上南高北低,地層傾角3°～6°左右。油藏特征表現(xiàn)為“淺、散、薄、水、稠”5個(gè)方面,即儲(chǔ)層埋藏淺(750～1 120 m);砂體分布零散,平均單砂體含油面積0.38 km2,平均單砂體地質(zhì)儲(chǔ)量16.6萬(wàn)t;儲(chǔ)層普遍較薄,平均單層厚度2.9 m;高孔高滲,孔隙度37%,滲透率2 200×10-3μm2;邊底水普遍發(fā)育,油水關(guān)系復(fù)雜,各小層具有獨(dú)立的油水界面,含油高度低,厚度一般25 m以下;地層溫度低(40～60 ℃),地下原油黏度大(185～428 mpa·s)。

2 河流相砂體的沉積特征

2.1 巖石學(xué)特征

取芯井的巖石礦物成分統(tǒng)計(jì)分析表明,石英平均含量為40.5%,長(zhǎng)石平均含量為35.2%,巖屑含量平均為24.3%,總體上,巖石成分成熟度中等,屬于巖屑質(zhì)長(zhǎng)石砂巖。

2.2 碎屑顆粒特征

碎屑顆粒粒度是重要的碎屑巖巖性相標(biāo)志,在巖心觀察和鏡下薄片鑒定基礎(chǔ)上,結(jié)合粒度分析測(cè)試資料分析表明,研究區(qū)館上段沉積時(shí)期巖石C值集中在0.351～0.822 mm之間,粒度中值M的平均值介于0.117～0.210 mm之間,反映其粒度相對(duì)較細(xì),以細(xì)砂巖為主,偶見(jiàn)中粗砂巖。

2.3 粒度概率累積曲線分類

粒度概率累積曲線是最常用的沉積相分析基礎(chǔ)圖件之一[4]。碎屑沉積物的粒度概率累積曲線中,直線段斜率大小代表分選性的好壞,斜率越大表明分選性越好[5]。本次研究中,將墾東12塊館上段粒度概率曲線共分為重力流型、混合型、(準(zhǔn))牽引流型3個(gè)大類。

2.3.1 重力流型

研究區(qū)重力流型粒度概率曲線中未見(jiàn)“簡(jiǎn)單的一段懸浮式”,僅發(fā)育“上拱弧形”和“近似上拱弧形”粒度概率累積曲線。

(1)上拱弧形。此類粒度概率累積曲線形態(tài)為寬緩上拱的弧形,沉積物主要由懸浮總體組成,分選差,反映沉積時(shí)流體類型為泥石流(碎屑流)、顆粒流。上拱弧形的粒度概率累積曲線在辮狀河心灘、分汊河河道砂壩及決口扇、曲流河決口扇中可見(jiàn)(圖1(a))。

(2)近似上拱弧形。此類粒度概率累積曲線近似呈上拱弧形,曲線可分出無(wú)數(shù)小的直線段,各段斜率呈緩慢過(guò)渡,是上拱弧形的衍生類型。近似上拱弧形的粒度概率累積曲線主要發(fā)育于辮狀河心灘、分汊河河道砂壩、天然堤及決口扇、曲流河天然堤及決口扇中。

圖1 墾東12塊粒度概率曲線

2.3.2 混合型(過(guò)渡型)

此類曲線大致由兩條、三條或多條低斜率直線段組成,曲線斜率在粗尾部分略有增大,其直線段特征明顯且斜率普遍較小?；旌闲偷牧６雀怕世鄯e曲線在辮狀河心灘、分汊河河道砂壩及決口扇、曲流河決口扇中可見(jiàn)(圖1(b))。

2.3.3 (準(zhǔn))牽引流型

研究區(qū)(準(zhǔn))牽引流型粒度概率曲線中未見(jiàn)“三段式”,僅發(fā)育“具過(guò)渡段的兩段式”和“兩段式”粒度概率累積曲線。

(1)具過(guò)渡段的兩段式。具過(guò)渡段的兩段式可以分為兩類。一類是過(guò)渡段為遞變懸浮組分,反映水動(dòng)力條件相對(duì)較弱,粒度較細(xì),多為細(xì)砂巖、粉細(xì)砂巖,懸浮組分相對(duì)較高(可大于50%),主要發(fā)育于分汊河及曲流河河道亞相中;另一類是過(guò)渡段為跳躍組分,具有兩個(gè)或多個(gè)次總體,反映雙向或多向水流作用,且沉積水動(dòng)力相對(duì)較強(qiáng),多沉積中細(xì)砂巖。

(2)兩段式。此類粒度概率累積曲線包括含量較高、斜率較大的跳躍組分和斜率較小的懸浮總體,具有典型的牽引流沉積特點(diǎn),主要發(fā)育在分汊河及曲流河邊灘(點(diǎn)砂壩)中(圖1(c))。

2.4 粒度概率曲線分布特征

對(duì)墾東12塊館上段所有樣品的粒度概率曲線特征分析表明,整個(gè)館上段粒度概率累積曲線以牽引流型為主,發(fā)育少量重力流型,過(guò)渡型最少。

2.5 沉積構(gòu)造

原生沉積構(gòu)造是沉積相識(shí)別的重要標(biāo)志,可反映沉積介質(zhì)的性質(zhì)、強(qiáng)度、搬運(yùn)方式等情況。在墾東12塊館上段巖心分析基礎(chǔ)上,在研究區(qū)共識(shí)別出多種類型層理及沖刷充填構(gòu)造。

(1)平行層理。平行層理主要形成于粉砂巖、細(xì)砂巖、中砂巖中,其層系界面與紋層均相互平行,通常在較強(qiáng)的水動(dòng)力條件下,由連續(xù)滾動(dòng)的砂和粉砂在平坦底床上逐漸形成粗細(xì)分異,主要分布在河流河道亞相及決口扇中(圖2(a))。

(2)波狀層理。波狀層理形成簡(jiǎn)單的異相或同相的波狀層理、透鏡狀層理,在分汊河、曲流河的天然堤及泛濫平原中常見(jiàn)(圖2(b))。

(3)交錯(cuò)層理。交錯(cuò)層理中紋層與層系界面斜交,層系之間相互切割、交錯(cuò),指示較強(qiáng)水動(dòng)力環(huán)境(圖2(c))。

(4)沖刷—充填構(gòu)造。由于間歇性洪水的作用及河道的頻繁改道,沖刷—充填構(gòu)造中沖刷面發(fā)育,與之相伴生的還有泥礫(圖2(d)),主要發(fā)育在河道砂壩及決口扇中。

圖2 墾東12塊部分典型沉積構(gòu)造

3 河流相砂體的沉積模式

墾東12塊館上段主要發(fā)育3種沉積相類型:分汊河、辮狀河及曲流河。其中,以發(fā)育分汊河為主,辮狀河在館上段沉積早期較為發(fā)育,曲流河在館上段沉積末期發(fā)育。

3.1 分汊河

研究區(qū)館上段分汊河可劃分為河床、堤岸、河漫/洪泛平原、廢棄河道/牛軛湖等4個(gè)亞相,垂向上呈下粗上細(xì)的正旋回,平面上單、雙河道交替發(fā)育。其中,堤岸亞相與河漫/洪泛平原亞相相互消長(zhǎng),即洪水作用強(qiáng)烈時(shí),河道側(cè)向遷移或分汊、決口頻繁,堤岸亞相不發(fā)育,河床亞相與洪泛平原亞相在平面上緊鄰發(fā)育,在垂向上直接疊置;河道較為穩(wěn)定時(shí),堤岸亞相較為發(fā)育,平面上在堤岸亞相外側(cè)發(fā)育河漫亞相,垂向上組成河床—堤岸—河漫亞相的完整二元結(jié)構(gòu)。研究區(qū)分汊河屬第一種類型,堤岸亞相相對(duì)不發(fā)育,相模式如圖3所示。

圖3 墾東12塊新近系分汊河沉積相模式

3.1.1 河床亞相

河床亞相可細(xì)分為河床滯留沉積和河道砂壩兩個(gè)微相。

(1)河道砂壩微相。巖性主要為灰白色、淺灰色中細(xì)砂巖、細(xì)砂巖及粉細(xì)砂巖;分選中等,粒度中值一般在0.2～0.5 mm;層理較發(fā)育,如波狀層理、板狀交錯(cuò)層理、楔狀交錯(cuò)層理、平行層理等,偶見(jiàn)炭屑;砂體厚度一般為3～10 m,是分汊河最主要的儲(chǔ)集砂體。

(2)河床滯留沉積微相。巖性主要為棕褐色、灰色的含泥礫中粗砂巖、含礫砂巖,厚度一般小于1 m,其上常發(fā)育河道砂壩微相,測(cè)井曲線上難以區(qū)分。此處筆者將其劃歸為河道砂壩的一部分。

3.1.2 堤岸亞相

分汊河堤岸亞相可分為天然堤和決口扇兩個(gè)微相。研究區(qū)河道改道頻繁,主要發(fā)育決口扇微相,天然堤微相不發(fā)育,此處僅對(duì)決口扇進(jìn)行具體描述。

決口扇微相巖性主要為棕褐色細(xì)砂巖、粉砂巖及泥質(zhì)細(xì)砂巖,分選性較差。其粒度較堤岸亞相粗,底部見(jiàn)沖刷面,可見(jiàn)塊狀層理、小型交錯(cuò)層理,及少量植物炭屑,單層厚度一般在2～4 m,在分汊河中決口扇微相儲(chǔ)層含油性僅次于河道砂壩。

3.1.3 河漫/泛濫平原亞相

研究區(qū)主要發(fā)育河漫灘微相,巖性主要為灰綠色、紫紅色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖,偶見(jiàn)泥質(zhì)粉砂巖,發(fā)育有波狀層理、塊狀層理、水平層理等,偶見(jiàn)生物化石。

3.1.4 廢棄河道/牛軛湖亞相

主要巖性為淺灰色、灰綠色細(xì)砂巖和粉砂巖,底部見(jiàn)沖刷面,發(fā)育有多個(gè)小型交錯(cuò)層理、波狀層理、水平層理等,單層厚度為1～3 m。

3.2 曲流河

研究區(qū)館上段曲流河可劃分為河床、堤岸、河漫/泛濫平原、廢棄河道/牛軛湖等4個(gè)亞相。其中,曲流河堤岸亞相相比分汊河堤岸亞相更為發(fā)育,且二元結(jié)構(gòu)中砂泥比略小于分汊河。曲流河與分汊河均發(fā)育泛濫平原及廢棄河道亞相,二者沉積特征極為相似。其沉積相模式如圖4所示。

圖4 墾東12塊新近系曲流河沉積相模式

3.2.1 河床亞相

曲流河河床亞相可分為河床滯留沉積微相與邊灘微相。

(1)邊灘微相。邊灘是河床側(cè)向遷移和沉積物側(cè)向加積的結(jié)果，其主要巖性為棕褐色細(xì)砂巖及粉細(xì)砂巖。粒度曲線一般為“兩段式”或“具過(guò)渡段的兩段式”,層理發(fā)育,如波狀層理、板狀交錯(cuò)層理、楔狀交錯(cuò)層理等,其上發(fā)育泛濫平原灰綠色、紫紅色、雜色泥巖。

(2)河床滯留沉積微相。此類沉積微相以沉積棕褐色灰白色中粗砂巖、含礫砂巖為特征,厚度薄,其上部常發(fā)育邊灘。此處筆者將其劃歸為心灘的一部分。

3.2.2 堤岸亞相

曲流河堤岸亞相可以進(jìn)一步劃分為天然堤和決口扇微相,研究區(qū)主要發(fā)育決口扇微相。

(1)決口扇微相。主要巖性為灰綠色、紫紅色、粉細(xì)砂巖、粉砂巖為主。底部見(jiàn)沖刷面,發(fā)育有塊狀層理、小型交錯(cuò)層理,可見(jiàn)少量植物碎片、炭屑,單層厚度2～4 m。

(2)天然堤微相。此類微相中較分汊河更為發(fā)育,而測(cè)井曲線上難以識(shí)別。

3.3 辮狀河

辮狀河僅在館上段沉積早期發(fā)育,可劃分為河道亞相和泛濫平原亞相。其相模式如圖5所示。

3.3.1 河道亞相

河道亞相可進(jìn)一步分為河床滯留沉積、心灘微相。由于河床滯留沉積發(fā)育厚度薄,且其上發(fā)育心灘微相,此處將其歸入心灘微相。

圖5 墾東12塊新近系辮狀河沉積相模式

心灘是辮狀河中分布最廣,厚度最大的砂體,底部具沖刷面,發(fā)育含礫砂巖、中粗砂巖、中細(xì)砂巖,具正韻律,部分出露水面,故在壩后小范圍內(nèi)出現(xiàn)靜水區(qū),沉積懸浮物質(zhì)形成落於層。層理類型發(fā)育,以楔狀、槽狀交錯(cuò)層理為主,其次為平行層理、板狀交錯(cuò)層理,GR或SP曲線呈高幅箱型、鐘型。

3.3.2 泛濫平原亞相

泛濫平原亞相以發(fā)育灰綠色、紫紅色泥巖為主,植物炭屑發(fā)育,可見(jiàn)菱鐵礦。GR或SP近泥巖基線。

4 結(jié) 論

(1)墾東12塊館上段巖性粒度概率累積曲線包括重力流型、混合型(過(guò)渡型)、(準(zhǔn))牽引流型3大類。依據(jù)曲線形態(tài)將“重力流型”曲線分為“上拱弧形”“近似上拱弧形”“簡(jiǎn)單一段懸浮式”3個(gè)亞類。其中,混合型曲線主要為“低斜率兩段式或多段式”;(準(zhǔn))牽引流型曲線可分為 “具過(guò)渡段的兩(三)段式”“兩段式”“三段式”3個(gè)亞類。

(2)墾東12塊館上段共確定3種河流沉積模式,分汊河沉積模式、辮狀河沉積模式及曲流河沉積模式,其中以分汊河沉積模式最為發(fā)育。