淺水三角洲沉積亞相劃分方法研究

王加強(qiáng)

淺水三角洲具有地形平坦、水體較淺、水面波動(dòng)迅速、波浪作用帶寬的特點(diǎn)[1?3]。這些特點(diǎn)使各沉積亞相間平緩相接、無明顯轉(zhuǎn)折，無明顯突變的指相標(biāo)志[4?7]，難以確定亞相間分界線的具體位置。而對于油田開發(fā)來說，合理精確的分界線標(biāo)定，又是油層分類、層系組合及井網(wǎng)部署等工作的基礎(chǔ)和保障[8?10]。為此，本研究基于喇薩杏地區(qū)PⅠ組大量的取心及測井資料，通過對相標(biāo)志的精細(xì)刻畫及有機(jī)結(jié)合，建立一種可操作性強(qiáng)的劃分方法，實(shí)現(xiàn)沉積亞相的準(zhǔn)確劃分。

1 研究區(qū)概況

喇薩杏地區(qū)PⅠ組屬于典型的淺水三角洲沉積，沉積地形十分平坦，坡度僅為 0°4′～0°57′，而且入湖前后沒有明顯變化，湖面開闊，在形成發(fā)育過程中，以河流作用為主導(dǎo)，而湖泊動(dòng)力較弱，呈現(xiàn)出建設(shè)性三角洲的特征，水上、水下分流河道十分發(fā)育，河口壩不發(fā)育。平面上，各相帶發(fā)育齊全，跨越三角洲分流平原?三角洲內(nèi)前緣?三角洲外前緣?前三角洲等亞相類型（見圖1）。整體上，從上至下劃分為 PⅠ1—7共 7個(gè)短期旋回[11?14]。目前總井?dāng)?shù)為65 000余口，可利用取心井67口，平均井距為119 m，最小井距達(dá)25 m，為準(zhǔn)確劃分沉積亞相分界線提供了有利的支撐條件。

圖1 淺水三角洲沉積相平面展布Fig.1 Planar distribution of sedimentary facies in shallow water delta

2 沉積相識別標(biāo)準(zhǔn)

不同的沉積環(huán)境有其獨(dú)特的水動(dòng)力特征，因而形成不同的沉積體，其幾何形態(tài)、規(guī)模大小、連續(xù)情況及內(nèi)部性質(zhì)均有差異，正確認(rèn)識這些差異是識別沉積環(huán)境的關(guān)鍵[15?20]。本文通過67口巖心資料的詳細(xì)描述及平面演變趨勢分析，結(jié)合高密度井網(wǎng)構(gòu)架下所刻畫的沉積相展布規(guī)律，建立了淺水湖盆三角洲巖心、砂體特征結(jié)合的沉積環(huán)境識別標(biāo)準(zhǔn)（見圖2）。

2.1 淺水三角洲分流平原亞相

該亞相長期處于水面以上，只有當(dāng)季節(jié)性、周期性湖面上升時(shí)，可短時(shí)期處于水下環(huán)境，以陸上沉積特征為標(biāo)志。

分流河道以其強(qiáng)流沖刷和牽引流沉積所形成的寬大砂體為特征而區(qū)別于水下分流河道[21?23]。分流河道砂體巖性主要以中、細(xì)砂巖為主，含少量粉砂巖；垂向上沉積序列呈正漸變，底部突變接觸，具有明顯的沖刷面，呈下凸的弧形形態(tài)，之上常具有粒度不等的礫石、泥礫等滯留沉積物，甚至可見鵝卵石礫（見圖2），其上由具有大型槽狀、楔狀交錯(cuò)層理的中細(xì)砂巖向上遞變?yōu)榫卟罱诲e(cuò)層理的粉砂巖；電測曲線總體表現(xiàn)為具高幅度值、高幅度差的鐘形或齒化鐘形，少量為箱形或齒化箱形。

平面上沿河流方向呈連續(xù)寬條帶狀展布，寬度為0.3～1.0 km，局部可達(dá)1.5 km；厚度通常大于2.5 m，垂向上連續(xù)性好，少有夾層發(fā)育；分流間砂體相對于水下沉積量較少，每個(gè)單砂體在側(cè)向上分布范圍有限，可劃分為天然堤、河漫灘、決口扇微相。天然堤巖性以泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，厚度為0.2～0.5 m；發(fā)育波狀層理，偶見水平層理；頂部常富含植物碎片、根系和生物鉆孔；電測曲線表現(xiàn)為中等幅度的指狀或齒化指狀，頂?shù)诪闈u變或輕微突變；層位較高，位于河道砂頂部，平面上呈斷續(xù)窄條帶狀緊鄰河道兩側(cè)分布。河漫灘巖性以粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主；厚度一般小于0.5 m；電測曲線上為中等幅值指狀或圣誕樹狀；垂向上夾于厚層塊狀泥巖中，層位相對于河道砂偏中下，平面上略遠(yuǎn)離河道砂，呈窄帶狀分布。決口扇巖性以粉砂巖或泥質(zhì)、鈣質(zhì)粉砂巖為主，泥質(zhì)含量高、分選差，呈規(guī)模較小的正韻律，厚度一般小于0.5 m；底部可見不明顯沖刷界面或巖性突變面，常發(fā)育小型楔狀交錯(cuò)層理或塊狀層理；電測曲線上表現(xiàn)為中等幅度差的扁鐘形，以底部弱突變、頂部漸變?yōu)樘卣?；平面上在河道兩?cè)呈扇形分布（見圖1、3、4）。

圖2 沉積微相巖性、構(gòu)造巖心Fig.2 Core photographs of sedimentary microfacies lithology and tectonic

圖3 A?B、C?D聯(lián)井剖面對比Fig.3 A?B and C?D joint well profile comparison

圖4 沉積微相特征Fig.4 Sedimentary microfacies characteristics

分流間泥巖含量較多，呈紫色、雜色（見圖2），表明其處于陸上強(qiáng)氧化?弱還原沉積環(huán)境，厚層塊狀無層理是陸上平原的淤積產(chǎn)物，明顯區(qū)別于水下泥質(zhì)沉積。電測曲線上表現(xiàn)為低幅值、超低幅值的直線形，以微齒狀厚層為特征；平面上大面積分布。

2.2 淺水三角洲內(nèi)前緣亞相

該亞相是指平均高水位與平均低水位之間的沉積相區(qū)，受河流與湖水雙重作用，近岸以河流動(dòng)力為主，向湖泊中心方向逐漸減弱，以水下分流河道和內(nèi)前緣席狀砂組合的沉積特征為標(biāo)志。

水下分流河道為分流河道的水下延伸部分，相對于分流河道，主要有以下區(qū)別：碎屑粒度變細(xì)，以細(xì)砂巖、粉砂巖為主。底部沖刷面規(guī)模變小，通常只能見到砂泥巖性的突變面，兩者間平行接觸（見圖2）。層理規(guī)模變小，下部為小型楔狀或槽狀交錯(cuò)層理，向上遞變?yōu)椴罱诲e(cuò)層理；砂體厚度多為1.5～3.0 m，垂向連續(xù)性變差，發(fā)育泥質(zhì)薄夾層。電測曲線形態(tài)與分流河道相似，但厚度減小，齒化增多。河道寬度多為100～300 m，平面上呈順直窄條帶狀展布，遠(yuǎn)岸過程中，寬度變小、連續(xù)性變差。

內(nèi)前緣席狀砂為水下分流間砂體與部分水下分流河道砂體被湖泊作用改造后形成，與陸上的差異性主要體現(xiàn)為陸上環(huán)境大多為正漸變的沉積序列，其表現(xiàn)為雜亂韻律或反韻律的砂泥交互層，平面呈席狀分布，面積較大。巖性以薄層粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，具波狀層理、透鏡狀層理（見圖2）；一般單層厚度小于0.5 m；電測曲線上表現(xiàn)為中低幅度值的薄層指狀，具底部漸變特征。

水下泥巖沉積以灰綠色、灰色泥巖為主，具水平、透鏡狀層理；電測曲線為極低幅值或低幅值的直線形狀或微齒狀；平面上呈不均勻窄條帶狀、豆莢狀鑲嵌在席狀砂中（見圖1、3、4）。

2.3 淺水三角洲外前緣亞相

該亞相是指位于平均低水位線以下的三角洲前緣的前端部分，河流作用已近消失，在外前緣湖流和湖浪作用控制了沉積物的分布，將水下分流河道、砂壩等砂體改造成為厚度大多數(shù)為1 m以下或更薄的外前緣席狀砂體。外前緣席狀砂巖性以粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，垂向序列多為反漸變；電測曲線為中等幅值的扁漏斗狀、指狀及圣誕樹狀；平面上大面積片狀分布，橫向連續(xù)性極好（見圖1、2、4）。泥質(zhì)沉積主要為灰色、灰黑色泥巖，巖心上發(fā)育水平層理，平面上不發(fā)育。

2.4 前三角洲亞相

以大面積連片分布的灰黑色、黑色泥巖沉積為特征（見圖1），砂巖基本消失。泥巖質(zhì)純，發(fā)育水平層理、頁理，富含介形蟲化石，電測曲線為基線顯示（見圖2）。

3 沉積亞相分界線確定方法

巖心為沉積相的判定提供了最為詳實(shí)的資料，但受取心井密度及淺水三角洲自身沉積條件所限，不能簡單地給出沉積相帶間的截然界限，存在一個(gè)“含混帶”。而在實(shí)踐中卻發(fā)現(xiàn)“砂體幾何形態(tài)”這一標(biāo)志往往能比較準(zhǔn)確地指示湖岸線與各亞相的分界位置。本研究綜合了巖心與砂體形態(tài)判相的優(yōu)勢，制定了“巖心定區(qū)、微相定位”的沉積環(huán)境分界線確定方法，更為準(zhǔn)確地劃分三角洲分流平原與三角洲前緣的分界線?湖岸線，內(nèi)外前緣分界線，外前緣與前三角洲分界線?外前緣尖滅線。即以巖心上泥巖顏色、沖刷面形態(tài)、底部滯留沉積類型、層理規(guī)模類型等典型特征的演變確定出沉積環(huán)境變化帶，通過砂體及泥巖的展布準(zhǔn)確標(biāo)定沉積環(huán)境分界線具體位置（見表1）。

表1 沉積亞相分界線確定方法Table 1 Determination method of sedimentary facies boundar y

4 沉積相帶劃分結(jié)果及演化規(guī)律

短期旋回PⅠ7發(fā)育有三角洲的各個(gè)亞相類型，以三角洲內(nèi)外前緣為主。湖岸線位于喇嘛甸中部，內(nèi)外前緣分界線在薩中南部，杏北以南為前三角洲亞相。PⅠ6較好地繼承了PⅠ7時(shí)期的沉積形態(tài)，也發(fā)育有三角洲的各個(gè)亞相類型。湖岸線向南推移到薩中北部，內(nèi)外前緣分界線在薩南中部，內(nèi)前緣較PⅠ7時(shí)期延伸更長，杏北中部以南為前三角洲亞相。PⅠ5也較好地繼承了PⅠ6時(shí)期的沉積形態(tài)，湖岸線位置略往南移至薩中中部，代表了一次緩慢的湖退過程，內(nèi)外前緣分界線在薩南北部，杏南為前三角洲亞相。PⅠ4相對于PⅠ5-7時(shí)期發(fā)生了一次廣泛的湖泛，導(dǎo)致整個(gè)地區(qū)處于水下的沉積環(huán)境，內(nèi)外前緣分界線在薩北中部至南部，薩南中部以南為前三角洲亞相。PⅠ3與PⅠ4時(shí)期相比，發(fā)生了根本性的變化，沉積環(huán)境以分流平原相為主，只在杏南地區(qū)發(fā)育三角洲內(nèi)前緣亞相。PⅠ2時(shí)期代表了又一次快速湖泛的開始，湖岸線向北推移至杏北中部。PⅠ1相對PⅠ2時(shí)期又是一次快速湖泛的過程，湖岸線位于薩南北部，到杏八區(qū)進(jìn)入外前緣沉積(見圖5)。

圖5 湖岸線平面Fig.5 Plane figure of lake shoreline

5 結(jié) 論

（1）淺水三角洲沉積水動(dòng)力條件決定了各沉積相的沉積特征。分流平原以河流作用為主，表現(xiàn)為陸上沉積特征；內(nèi)前緣受河流、湖盆雙重作用，以水下分流河道和內(nèi)前緣席狀砂組合為沉積特征；外前緣河流作用幾近消失，受湖泊作用強(qiáng)烈改造，形成連片分布的外前緣薄層席狀砂；前三角洲處于靜水環(huán)境，沉積水平層理的灰黑色泥巖。

（2）應(yīng)用巖心特征與砂體分布形態(tài)相結(jié)合的“巖心定區(qū)，微相定位”的沉積相劃分方法，有效地解決了淺水三角洲沉積亞相間存在漸變帶的問題，實(shí)現(xiàn)了相分界線的準(zhǔn)確標(biāo)定，為油田開發(fā)工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。