萊北低凸起物源供給能力及沉積特征分析

岳紅林，馬韶光，崔龍濤，李 揚，曹 龍

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萊北低凸起物源供給能力及沉積特征分析

岳紅林1，馬韶光2，崔龍濤1，李 揚1，曹 龍1

（1．中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津塘沽 300459；2．中國石油西南油氣田開發(fā)事業(yè)部，四川成都 61000）

以萊州灣凹陷KL10-1油田為例，通過恢復(fù)殘余古地貌對萊北低凸起進行準(zhǔn)平原化分析，按照剝蝕程度高低將準(zhǔn)平原化地貌依次劃分為平頂山、圓頂山和尖頂山；通過精確的點分析與定性的平面相分析，恢復(fù)沙三上亞段沉積時期萊北低凸起的剝蝕情況，同時進行古溝谷分析，結(jié)果表明：研究區(qū)存在三類物源通道體系，萊北低凸起在沙三上亞段沉積時期物源供給能力較低，為KL10-1區(qū)域提供碎屑沉積物較少；沙三上亞段沉積微相主要發(fā)育水下分流河道和席狀砂，河口壩不發(fā)育，砂體厚度薄，平面分布局限，整體表現(xiàn)為窄河道沉積特征。

萊北低凸起；物源供給；準(zhǔn)平原化；剝蝕厚度；沉積特征

渤海油田屬于渤海灣盆地的海域部分。在渤海油田40多年的勘探開發(fā)歷程中，古近系中深層不斷取得新突破，獲得了豐富的油氣發(fā)現(xiàn)，在渤海油田的產(chǎn)量構(gòu)成中占據(jù)十分重要的地位，古近系中深層油田的高效開發(fā)，對渤海油田持續(xù)發(fā)展意義重大。

中深層油田地質(zhì)條件復(fù)雜、沉積相帶多變，砂體展布難以刻畫。傳統(tǒng)儲層研究以凹陷為核心，在層序地層格架內(nèi)通過沉積相帶刻畫進行砂體預(yù)測，忽略了物源體系和砂體輸導(dǎo)體系對沉積相帶展布的影響。物源區(qū)控制著碎屑物質(zhì)的供給能力，古溝谷控制著碎屑物質(zhì)的搬運及卸載方向，故對物源區(qū)及古溝谷體系的刻畫對沉積相帶及儲層的精細研究至關(guān)重要。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

萊州灣凹陷位于渤海南部海域，是渤海灣盆地東部邊緣的一個次級凹陷，郯廬斷裂帶兩個分支斷層分別位于凹陷東西兩側(cè)，東鄰魯東隆起，西部為墾東凸起，南接濰北凸起，北部以萊北低凸起為界，整體呈北斷南超的箕狀斷陷。根據(jù)凹陷內(nèi)隆起發(fā)育狀況及構(gòu)造帶展布特征，將萊州灣凹陷細分為東部走滑斷裂帶、西部走滑斷裂帶、北部陡坡帶、中央隆起構(gòu)造帶和南部緩坡帶5個次級構(gòu)造單元（圖1）。凹陷內(nèi)斷層主體走向為近東西向，但東部走滑斷裂帶和西部走滑斷裂帶受郯廬斷裂帶走滑作用的影響，其斷裂走向與郯廬斷裂帶基本一致。

KL10–1構(gòu)造位于萊州灣凹陷北部斜坡帶，緊鄰萊北低凸起，依附于萊北一號斷層繼承性發(fā)育，構(gòu)造整體形態(tài)是一個被斷層復(fù)雜化的大型半背斜構(gòu)造[1–2]。區(qū)內(nèi)斷層較發(fā)育，走向主要為北東向和北西向。KL10–1構(gòu)造被斷層分割成多個斷塊，整體構(gòu)造北高南低，地層向東、西、南三面下傾。地層自下而上依次為古近系沙河街組、東營組，新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組，沙河街組縱向上分為四段，含油層系主要位于沙三段。

圖1 渤海灣盆地萊州灣凹陷區(qū)域位置（據(jù)牛成民，2012）

2 區(qū)域物源分析

萊州灣凹陷歷經(jīng)多幕構(gòu)造演化，到沙三段沉積時期，受郯廬斷裂帶影響，表現(xiàn)為穩(wěn)定的伸展盆地的特征。萊北低凸起整體構(gòu)造相對穩(wěn)定，斷裂活動相對較弱，整體上東高西低。沙三中亞段沉積時期，萊北低凸起位于湖平面之下，到沙三上亞段沉積時期，萊北低凸起緩慢抬升至湖平面之上，早期沉積的沙三中亞段地層遭受剝蝕，為周邊沉積提供物源。

古地貌是研究區(qū)構(gòu)造變形、沉積充填、差異壓實、風(fēng)化剝蝕等作用綜合影響的結(jié)果，基于高分辨率三維地震數(shù)據(jù)體可視化顯示，可以直觀地觀察、分析各沉積要素（單元）的獨特形態(tài)及地震反射特征[3–4]?；谌R北低凸起三維地震資料解釋成果，通過地質(zhì)建模得到沙三段殘余古地貌（圖2），進而得到沙三段物源區(qū)剝蝕后的古地貌形態(tài)，分析沙三上亞段沉積時期的古地貌。

根據(jù)裂谷肩的相關(guān)理論[5–6]，對萊北低凸起準(zhǔn)平原化地貌進行分析，得到物源區(qū)準(zhǔn)平原化地貌圖（圖3）。沙三上亞段沉積時期，萊北低凸起經(jīng)歷了強烈的準(zhǔn)平原化作用，根據(jù)剝蝕程度的大小，將準(zhǔn)平原化地貌依次劃分為平頂山、圓頂山和尖頂山。根據(jù)準(zhǔn)平原化地貌分析，萊北低凸起東南部剝蝕程度最大，以平頂山為主，作為主要物源區(qū)，為黃河口凹陷和萊州灣凹陷提供物源；由東南部向四周剝蝕程度逐漸降低，準(zhǔn)平原化地貌逐漸由平頂山過渡為圓頂山；萊北低凸起西側(cè)存在局部高點，剝蝕程度較小，主要為尖頂山，可作為點物源，但供源能力有限。平頂山主要分布在萊北低凸起的中東部13B5–1井附近；圓頂山和尖頂山主要分布在萊北低凸起向黃河口凹陷及萊州灣凹陷的斜坡帶。從13B5–1井向KL4–2–1井方向由平頂山過渡到尖頂山，準(zhǔn)平原化程度逐漸減弱。

圖2 萊北低凸起沙三段殘余古地貌

圖3 萊北低凸起沙三上亞段準(zhǔn)平原化地貌

萊北低凸起殘余古地貌主要發(fā)育圓頂山和尖頂山，平頂山發(fā)育規(guī)模相對較小，但平頂山的剝蝕程度相對圓頂山和尖頂山更大，表明萊北低凸起在沙三上亞段沉積時期整體剝蝕程度較低，作為物源區(qū)，其物源供給能力較弱。

剝蝕量是衡量物源供給能力的重要指標(biāo)，決定了沉積區(qū)的沉積速率，對儲層發(fā)育特征具有重要意義。目前，剝蝕量的計算方法很多，聲波時差法歷經(jīng)多次校正具有適用范圍廣、簡單有效的特點[7]。在萊北低凸起范圍內(nèi)，僅KL4–2–1井有聲波時差測井?dāng)?shù)據(jù)，采用泥巖聲波時差法[8–9]對沙三中亞段剝蝕量進行定量恢復(fù)，計算出該井的剝蝕厚度為32 m（圖4）。因此，剝蝕程度較強的平頂山古地貌區(qū)，剝蝕厚度大于32 m，而尖頂山古地貌剝蝕厚度則相對較小。

古溝谷是連通物源區(qū)和沉積區(qū)的重要紐帶，在一定程度上控制著沉積相帶的展布。根據(jù)發(fā)育位置可將萊北低凸起古溝谷劃分為三類：北側(cè)溝谷體系、南側(cè)溝谷體系和局部溝谷體系。北側(cè)溝谷體系發(fā)育于萊北低凸起北側(cè)緩坡，為萊北低凸起與黃河口凹陷的物源通道；南側(cè)溝谷體系位于萊北低凸起南緣，溝通萊北低凸起與萊州灣北洼，為KL10–1構(gòu)造的物源通道；局部溝谷體系主要發(fā)育于西部點物源區(qū)，為萊州灣北洼西側(cè)的物源通道。從古溝谷的平面分布特征分析，萊北低凸起北側(cè)溝谷體系較南部溝谷體系更發(fā)育，表明北側(cè)溝谷體系為碎屑沉積物的優(yōu)勢運移通道，南側(cè)碎屑沉積物供給相對較少。

圖4 KL4–2–1井沙三中亞段剝蝕厚度恢復(fù)

萊北低凸起在沙三上亞段沉積期間，隆起幅度較低，從準(zhǔn)平原化地貌分析，萊北低凸起整體以圓頂山和尖頂山為主，表明其剝蝕程度較小，物源供給能力有限。在沙三上亞段沉積時期，萊北低凸起作為區(qū)域點物源，為北部黃河口凹陷及南部萊州灣凹陷分別供源。受物源供給能力限制，萊州灣凹陷KL10–1構(gòu)造區(qū)沉積物供給速率較小。

結(jié)合物源區(qū)古地貌分析及古溝谷刻畫，沙三上亞段沉積時期，萊北低凸起發(fā)育南北兩套近源辮狀河三角洲體系（圖5）。由萊北低凸起向北側(cè)黃河口凹陷發(fā)育多條北西南東向古溝谷，作為由物源區(qū)到沉積區(qū)的碎屑沉積物運移通道，古溝谷在一定程度上控制了三角洲的展布，所以北部三角洲呈北西南東向展布，萊北低凸起南側(cè)的古溝谷呈近南北向展布。而古溝谷主要發(fā)育在萊北低凸起的中部，所以辮狀河三角洲垂直物源方向發(fā)育，呈南北向展布。萊北低凸起向南北兩側(cè)物源供給能力有差異，向北側(cè)黃河口凹陷物源供給能力強，而向南部萊州灣凹陷物源供給能力弱，所以南北兩側(cè)的三角洲發(fā)育范圍存在差異，北側(cè)碎屑沉積物供給充足，三角洲發(fā)育范圍較廣，而南側(cè)碎屑沉積物供給相對較小，所以三角洲發(fā)育范圍較小，砂體發(fā)育程度相對較差。

3 沙三上亞段儲層發(fā)育特征

沙三上亞段沉積時期，KL10–1構(gòu)造區(qū)發(fā)育近源辮狀河三角洲沉積。萊北低凸起南側(cè)古溝谷體系連通物源區(qū)與沉積區(qū)，三角洲呈帶狀展布，由北向南延伸。探井取心表明，沙三上亞段巖性組合為砂泥巖不等厚互層，以中砂巖、中–細砂巖為主；礦物成分主要為石英、長石、巖屑；石英含量32.0%～43.0%，平均37.9％；長石平均含量42.6%，巖屑平均含量19.5%。物源來自先期沉積的沙三中亞段地層，碎屑顆粒大小分布較均勻，石英和長石含量較高，顆粒分選中等，磨圓度為次棱角–次圓狀。

圖5 萊北低凸起沉積模式

物源供給能力不足導(dǎo)致沙三上亞段砂巖儲層普遍較薄，統(tǒng)計分析表明，近65.0%的單砂體厚度為0～2 m，沉積微相主要為三角洲水下分流河道、席狀砂和遠砂壩；測井曲線形態(tài)表現(xiàn)為薄層箱形和指形。鉆井揭示沙三段整體含砂率為20.0%～30.0%，泥巖顏色主要為灰色、深灰色，普遍含灰質(zhì)，反映了水體能量低、物源供給少。

研究區(qū)物源供給能力整體較弱、碎屑沉積物較少，河口壩基本不發(fā)育，以水下分流河道和席狀砂為主?？v向上，砂體厚度較薄，表現(xiàn)為分流河道砂體與席狀砂體相互疊置；平面上，砂體分布局限，橫向變化快，由分流河道砂巖突變?yōu)榍熬壪癄钌埃憩F(xiàn)為窄河道沉積的特點。

4 成果應(yīng)用

通過對萊北低凸起物源區(qū)殘余古地貌分析，明確了物源區(qū)的物源供給能力，指明了沙三上亞段儲層沉積特征，為儲層評價及后續(xù)儲層預(yù)測提供了指導(dǎo)，為油田開發(fā)井的實施指明了風(fēng)險。結(jié)合開發(fā)井資料，計算河道寬度為50~200 m，指導(dǎo)了開發(fā)井優(yōu)化及注采井網(wǎng)的建立。根據(jù)“源–溝–匯”控砂理論，通過古溝谷的刻畫為油田滾動挖潛指明了方向。

5 結(jié)論

（1）通過古地貌恢復(fù)得到了萊北低凸起殘余古地貌，按照剝蝕程度對萊北低凸起進行準(zhǔn)平原化地貌劃分，將其分為平頂山、圓頂山和尖頂山；結(jié)合古溝谷分析，確定了萊北低凸起在沙三上亞段沉積時期具有多向供源特點。

（2）采用泥巖聲波時差法對KL4–2–1井沙三中亞段地層剝蝕厚度進行恢復(fù)，結(jié)合物源區(qū)殘余古地貌定性地分析了物源區(qū)剝蝕程度，表明沙三上亞段時期萊北低凸起對KL10–1區(qū)物源供給能力較弱。

（3）沙三上亞段發(fā)育近源辮狀河三角洲，河口壩不發(fā)育，以水下分流河道和席狀砂為主，物源供給較弱、砂體厚度薄、平面分布局限，整體表現(xiàn)為窄河道沉積特征，河道寬度50~200 m。

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Provenance supply capacity and sedimentary characteristics of Laibei low uplift

YUE Honglin1, MA Shaoguang2, CUI Longtao1, LI Yang1, CAO Long1

(1. Tianjin Company, CNOOC (China) Co., Ltd., Tanggu, Tianjin 300459, China; 2. Development Department of PetroChina Southwest Oil & Gas field Company, Chengdu, Sichuan 61000, China)

By taking the KL10-1 oilfield in Laizhou bay sag as an example, through the restoration of residual paleogeomorphology, the low uplift in the north of Laizhou was analyzed by Peneplanization, which was divided into Table Mountain, Cupola Mountain and Pointed mountain according to the degree of denudation. Based on precise point analysis and qualitative plane facies analysis, the erosion of Laibei low uplift in the upper third sub-member of Shahejie formation is recovered, and the ancient gully is analyzed at the same time. The results showed that there were three types of provenance channel systems in the study area, and the provenance supply capacity of the Laibei low uplift was low in the upper third sub-member of the Shahejie formation, which would provide less clastic sediments for the KL10-1 area. The sedimentary microfacies in the upper third sub-member of Shahejie formation mainly developed underwater distributary channel and sheet sand, while the estuary and dam were not developed. The sand body was thin with limited plane distribution andthe overall performance was of narrow channel sedimentary characteristic.

Laibei low convex; provenance supply; Peneplanization; denudation thickness; sedimentary characteristics

1673–8217（2019）02–0011–05

111.3

A

2018–06–15

岳紅林，1988年生，2013年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地質(zhì)工程專業(yè)，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)地質(zhì)研究。

中海石油（中國）有限公司科研項目“渤海雙高油田挖潛關(guān)鍵技術(shù)研究”（YXKY–2018–TJ–04）。

編輯：蒲洪果