杜84塊館陶組沉積微相特征及沉積模式

馬成龍

(中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院，遼寧盤錦 124010)

在我國，沖積扇體是一類重要的油氣儲集體，約占碎屑巖儲集體的6.0%，幾乎所有的中、新生代含油氣盆地均有不同規(guī)模的分布[1-3]。沖積扇是碎屑巖中最近源的沉積體系，是發(fā)育在盆地邊緣的一種常見的沉積相類型，為一個沿著山口向外伸展的錐形沉積體，錐體的頂端指向山口，錐體的底端指向山前平原；其沉積過程間隙性強(qiáng)，為急流堆積的產(chǎn)物，沉積物巖性變化大，粒度粗，以礫巖為主，成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度低[4-6]。構(gòu)造、地形、氣候和源區(qū)巖性等地質(zhì)條件控制了沖積扇的發(fā)育狀況，同時也決定了沖積扇水流活動和沉積作用具有一定的特殊性，導(dǎo)致了沖積扇沉積體系中各個微相間砂體規(guī)模大小不同和儲層質(zhì)量差異[7-9]。因此，有必要深入開展沖積扇沉積微相研究。遼河盆地西部凹陷杜84塊館陶組(NG)儲層屬于典型的沖積扇沉積，以往的研究主要針對砂巖組沉積單元以及各個砂巖組巖石相分布特征，對沉積微相方面的研究相對較少。本次在研究區(qū)1 700余口井資料的基礎(chǔ)上，通過對巖心資料、測井資料和化驗(yàn)測試資料等的分析，對單井相、連井相以及沉積微相帶平面分布特征和沉積模式等做了較詳細(xì)的研究，為油田下步開發(fā)調(diào)整提供地質(zhì)依據(jù)。

1 油藏地質(zhì)特征

杜84塊構(gòu)造上位于遼河盆地西部凹陷西斜坡中段，目的層為館陶組、興Ⅰ組和興Ⅵ組。本次研究目的層為館陶組，其頂面構(gòu)造形態(tài)為總體向南東傾斜的斷塊，地層傾角小于7°，地層厚度一般在130～190 m間，油藏埋深在520～650 m之間。該套地層屬于沖積扇沉積，儲層巖性為松散的砂巖和砂礫巖體，產(chǎn)狀為厚層—特厚層，是一個具有邊頂?shù)姿奶馗呖滋馗邼B超稠油油藏，含油面積為1.9 km2，儲量為2 626×104t[10-12]。依據(jù)高分辨率層序地層特征，將館陶組分為5個砂巖組，進(jìn)一步細(xì)分為10個小層。研究區(qū)鉆遇目的層的開發(fā)井有1 800余口，取心井有8口，錄測井資料豐富，為沉積微相研究提供了大量的可靠資料。

2 沉積微相特征

結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景及沉積演化，基于巖心觀察，充分利用測、錄井資料，提取各種典型沉積相標(biāo)志信息，包括巖性特征、沉積構(gòu)造特征、古生物特征等，按照點(diǎn)—線—面的研究流程，解析了研究區(qū)館陶組的沉積微相特征及時空演化規(guī)律[13-15]。

2.1 沉積相類型

研究區(qū)館陶組沉積相主要是沖積扇扇根和扇中2個亞相，扇端亞相不發(fā)育。扇根亞相和扇中亞相共計(jì)7個沉積微相，扇根亞相發(fā)育扇根泥石流、主河道和漫洪等3個微相，扇中亞相發(fā)育扇中泥石流、辮狀河道、辮流砂壩和漫流等4個微相。

(1)扇根泥石流：為亞黏性泥石流，在扇根亞相中廣泛出現(xiàn)。巖性以塊狀中礫、粗礫巖為主，多見巨礫和卵石，礫石的最大粒徑可達(dá)16 cm，礫石分選極差、磨圓差，大小混雜；泥質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)疏松，泥質(zhì)含量較高；呈塊狀，層理不發(fā)育，不具有韻律性；測井曲線頂?shù)状嬖诮缑?，突變?yōu)橄湫巍?/p>

(2)扇根主河道：巖性以厚層狀礫巖、砂礫巖為主，粒間孔隙充填不等粒砂，膠結(jié)較致密，底部具有沖刷面，多呈正韻律沉積；測井曲線多呈箱形和齒化箱形，偶見漏斗形。

(3)扇根漫洪：為漫溢沉積，僅當(dāng)洪水量特別大時，流體呈席狀覆蓋扇根，漫洪帶才發(fā)生沉積；主要形成于扇根亞相帶內(nèi)地形較高的位置，沉積持續(xù)時間短、攜載量較少，故沉積厚度一般較小，沉積物粒度較細(xì)，主要為泥質(zhì)粉砂巖；AC、RT曲線呈指狀。

(4)扇中泥石流：為黏性泥石流，是扇根泥石流順河道方向遷移的結(jié)果；巖性主要為中礫巖，與扇根泥石流相比，含有相對較多的泥、砂質(zhì)成分，分選和磨圓相對較好，偶見卵石、漂礫；層內(nèi)不具韻律性，泥石流沉積之上往往覆蓋有細(xì)粒薄層；測井曲線多為鋸齒狀。

(5)扇中辮狀河道：扇根主河道進(jìn)入扇中部位出現(xiàn)分叉所產(chǎn)生的輻射狀分支河道，由于河道側(cè)向遷移作用和流體能量的降低，常形成由粗到細(xì)的正韻律沉積，自下至上依次沉積中細(xì)礫巖、砂礫巖至中細(xì)砂巖，底部多見明顯的沖刷面，頂部往往為泥質(zhì)細(xì)粒沉積[16]；AC、GR、RT曲線形態(tài)多以鐘形為主。

(6)扇中辮流砂壩：多數(shù)情況下夾于辮狀河道之間或處在辮狀河道邊上，與河道分叉有著密切的關(guān)系；主要是由于垂向加積及進(jìn)積作用而形成；沉積物多具反韻律特征，自下至上粒度變粗，主要為細(xì)砂巖、含礫中—粗砂巖、細(xì)礫巖，偶見少量粗礫或卵石成分；發(fā)育小型交錯層理和平行層理等；測井曲線多呈漏斗形。

(7)扇中漫流：漫流沉積原理與漫洪沉積類似，主要在扇中的較高地帶得以保存，只接受漫洪期細(xì)粒懸浮負(fù)載沉積，沉積物粒度細(xì)，以含粉—粗砂的泥質(zhì)薄層為主；多見水平層理，有時可見細(xì)微的流水沙紋層理，AC、GR、RT曲線呈指狀。

2.2 單井相分析

在大量的巖心宏觀特征描述、測井響應(yīng)特征分析及沉積相標(biāo)志識別的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)取心的4口關(guān)鍵井進(jìn)行單井沉積相劃分。以杜84-館觀6井為例，說明單井沉積微相劃分結(jié)果(圖1)。

杜84-館觀6井取心深度為526.40～673.02 m，該井縱向上主要表現(xiàn)為扇根和扇中亞相互相疊置沉積的特征，扇根泥石流、扇根主河道、扇根漫洪、扇中泥石流、扇中辮狀河道、扇中辮流砂壩和扇中漫流等7種沉積微相均有發(fā)育。巖性主要為砂礫巖、礫巖、中—粗砂巖和粉—細(xì)砂巖。

圖1 杜84-館觀6井沉積微相單井綜合柱狀圖Fig.1 Sedimentary microfacies integrated bar chart of well Du84-GG6

根據(jù)單井沉積微相的分析結(jié)果，總結(jié)出5種沉積微相垂向組合類型：扇根主河道—扇根漫洪組合：底部發(fā)育油跡中礫巖，沖刷面具明顯的正韻律，頂部發(fā)育細(xì)砂巖甚至泥巖。扇根主河道—扇中辮狀河道—扇中辮流砂壩組合：底部發(fā)育沖刷面，具明顯的正韻律，辮狀河道頂部發(fā)育細(xì)砂巖甚至泥巖；向上過渡為辮流砂壩，具反韻律特點(diǎn)。扇中辮狀河道—扇中漫流組合：底部發(fā)育中礫巖，具沖刷面，向上過渡為細(xì)砂巖，頂部為泥巖，且發(fā)育水平紋層。扇根泥石流—扇根主河道組合：底部具沖刷面，向上粒度變細(xì)，具正韻律特征，泥石流泥質(zhì)膠結(jié)，泥質(zhì)含量高。扇中泥石流—扇中辮狀河道組合：泥石流沉積以中、細(xì)礫巖為主；辮狀河道下部為含礫粗砂巖，局部見大礫，向上為富含油粗砂巖。因此，整體具有正韻律特點(diǎn)。

2.3 連井相分析

充分利用巖心和測井資料，基于研究區(qū)內(nèi)1 735口單井沉積微相分析，建立各鄰井之間的相序關(guān)系。選取順物源方向剖面和垂直物源方向剖面進(jìn)行沉積微相分析。

順物源方向：河道延伸范圍較廣，連續(xù)性相對較好，且砂體較厚，尤其是物源供應(yīng)充足的NG3-1小層河道砂體厚度為12～15 m，NG4-1內(nèi)部分地區(qū)河道砂體疊置厚度可達(dá)18 m，其次是NG4-2、NG3-2、NG2-2，河道砂體厚度為3～13 m；由北西向東南方向，河道孤立單一，砂體減薄，疊置方式多為孤立分布或水平搭接，沖積扇扇根至沖積扇扇中相變特征明顯。

垂直物源方向：東北部河道砂體較厚，多以垂向和錯位疊置方式為主；中部區(qū)域河道分叉較為集中；向西南方向河道趨于單一，砂體呈減薄趨勢，疊置方式以水平搭接和孤立分布為主；漫流沉積較為發(fā)育，局部發(fā)育辮流沙壩。

隨著扇中辮狀河道向扇端方向遷移，河道分叉程度增高；單一河道砂體規(guī)模逐漸減小，疊置方式呈垂向疊置→錯位疊置→水平搭接→孤立分布的演化規(guī)律[17]。

3 沉積微相平面展布特征

沉積微相平面展布研究能夠反映儲層的成因、分布及演化特征，是油田進(jìn)一步儲層預(yù)測的基礎(chǔ)。本次研究在高分辨率層序地層對比劃分結(jié)果的基礎(chǔ)上，從單井相分析出發(fā)，結(jié)合連井剖面沉積微相，并充分考慮相發(fā)育的合理性，以剖面驗(yàn)證為輔[18-19]，編制了10個小層的沉積微相平面圖(圖2)。

圖2 杜 84 塊館陶組各個小層沉積微相平面圖Fig.2 Micro-phase plan of each small layer of Guantao formation in Du-84 block

館陶組(NG)的平面沉積微相整體表現(xiàn)為沖積扇扇根—扇中沉積。由早期的館五段(NG5)、館四段(NG4)、館三段(NG3)時期發(fā)育大面積厚而寬的河道到晚期的館二段(NG2)、館一段(NG1)時期，漫洪沉積明顯變多，扇根面積呈遞減趨勢，反映了基準(zhǔn)面逐漸上升、沉積物供應(yīng)逐漸減弱。各段地層平面沉積微相分析如下：

館五段(NG5)平面沉積微相整體表現(xiàn)為扇根—扇中沉積。NG5-2小層發(fā)育大面積寬的辮狀河道，河道作用強(qiáng)、規(guī)模大、分布范圍廣(圖2a)；向上至NG5-1小層(圖2b)，河道規(guī)模逐漸減弱，主要表現(xiàn)為河道平面寬度和垂向厚度的減小，扇根面積變小，漫洪沉積變多，反映了基準(zhǔn)面逐漸上升的過程。

館四段(NG4)仍然為沖積扇扇根—扇中沉積，以扇中沉積為主，但由于受基準(zhǔn)面變化等因素的影響，平面沉積微相變化較NG5復(fù)雜。NG4-2小層內(nèi)河道厚度和分布范圍較NG5-1明顯增強(qiáng)，地層底部可見明顯的沖刷面(圖2c)；向上NG4-1小層內(nèi)河道規(guī)模迅速減小，反映沉積物供應(yīng)的相對減弱，但河道寬度及分布范圍與NG4-2相似(圖2d)。因此館四段內(nèi)部砂巖展布呈現(xiàn)增強(qiáng)—減弱的趨勢。

館三段(NG3)河道較為發(fā)育，砂體厚度為5～15 m，河道數(shù)量多，漫洪沉積很少，整體相對物源方向呈現(xiàn)擴(kuò)張的趨勢。NG3-1內(nèi)部分區(qū)域河道砂體厚度可達(dá)12～15 m。沉積相以扇中亞相為主(圖2e、2f)。

館二段(NG2)、館一段(NG1)伴隨著基準(zhǔn)面上升，河道規(guī)模減小，河道平面寬度變窄，漫流沉積增多，反映了基準(zhǔn)面逐漸上升的過程及沉積物供應(yīng)的相對減弱(圖2g、2h、2i、2j)。

綜上所述，研究區(qū)以西部物源為主，平面上從北西向南東方向扇根亞相過渡為扇中亞相，河道彎曲度和分叉程度變高?？v向上，由下至上各個小層的扇根面積呈遞減趨勢，漫流沉積呈變多的沉積特點(diǎn)。其中NG2-2小層內(nèi)扇中漫流面積最大。

4 沉積模式

綜上所述，研究區(qū)地形坡度平緩；沖積扇自扇根至扇中沉積物逐漸變細(xì)，但扇中河道內(nèi)存在礫質(zhì)沉積；河道定向遷移特征明顯，決口改道具有突發(fā)性；河流作用明顯；整個沖積扇、單個旋回均對應(yīng)為向上變細(xì)的沉積序列；沉積構(gòu)造齊全并發(fā)育。這些特點(diǎn)表明研究區(qū)館陶組是一套近源的沖積扇沉積。常發(fā)育在有流水的潮濕地區(qū)，當(dāng)山谷中的季節(jié)性洪水從山口進(jìn)入盆地時，由于地形坡降減緩，水體流速迅速降低，水流分散，形成大量分流河道，洪水?dāng)y帶的大量碎屑物質(zhì)順坡向下堆積，便形成了沖積扇[20-21]。

圖3 館陶組沖積扇沉積模式Fig.3 The alluvial fan depositional model of Guantao formation

本區(qū)位于扇根下部和扇中部位，其中，扇根亞相主要發(fā)育扇根泥石流、主河道和漫洪3種微相扇中亞相主要發(fā)育扇中泥石流、辮狀河道、辮流砂壩和漫流4種沉積微相；同時歸納出館陶組濕沖積扇的沉積模式(圖3)。

4.1 扇根

扇根位于沖積扇頂部，其主要特點(diǎn)為沉積坡角較大，一般發(fā)育有單一或若干個直且深的主河道。扇根沉積物以分選極差、不具組構(gòu)的混雜礫巖或砂礫巖為主。一般呈塊狀構(gòu)造，礫石間被黏土、粉砂和砂的雜基充填。偶見不明顯的平行層理、板狀交錯層理、遞變層理。扇根亞相主要發(fā)育泥石流微相和主河道微相。

4.2 扇中

扇中分布在沖積扇的中部，是沖積扇的主體部分。其主要特征為沉積坡角中到較低，辮狀河道發(fā)育，河道沖刷—充填構(gòu)造發(fā)育，也可見具有反韻律的辮流砂壩沉積。所以沉積物為砂巖、礫狀砂巖和礫巖，砂與礫比率相對于扇根有所增加。礫石一般呈疊瓦狀排列。砂巖和含礫砂巖中發(fā)育平行層理和交錯層理。與扇根相比較，沉積物的分選性有所好轉(zhuǎn)，但仍較差。

泥石流與辮狀河道沉積特征較為明顯，分布相對穩(wěn)定。巖性組合主要包含由泥石流沉積的礫巖層、河道沉積的砂礫巖層、中—粗粒砂巖層和細(xì)粒砂巖層。每個層序記錄了基準(zhǔn)面上升、再下降的完整旋回的沉積響應(yīng)?；鶞?zhǔn)面周期性的運(yùn)動最終導(dǎo)致多個旋回層序的疊置。

5 結(jié)論

(1)通過對巖心、測井、地震等多項(xiàng)資料的綜合分析，結(jié)合區(qū)域沉積背景和沉積相標(biāo)志剖析，確定杜84塊館陶組屬于沖積扇沉積，可劃分為扇頂和扇中2個亞相，扇端亞相在本區(qū)不發(fā)育，扇頂和扇中亞相進(jìn)一步細(xì)劃分為7個沉積微相。物源方向?yàn)楸蔽飨颉?/p>

(2)平面上順物源方向，沉積微相整體表現(xiàn)為沖積扇扇根和扇中沉積，縱向上由下至上，漫洪沉積明顯增多，河道寬度和厚度相對減少，扇根面積呈遞減趨勢，反映基準(zhǔn)面上升，沉積物供應(yīng)逐漸減弱，屬于水退式沉積。

(3)砂體分布上，順物源方向河道延伸范圍廣，連續(xù)性相對較好，且砂體較厚；垂直物源方向上，中部砂體最厚，向兩側(cè)減薄，總體表現(xiàn)為“薄—厚—薄”的特征。