沉積相分析在巖性油氣藏勘探中的應(yīng)用

王 玲,孫廷彬,吉亞明,楊 飛

(中國石化中原油田分公司，河南 濮陽 457000)

0 引 言

東濮凹陷隨著構(gòu)造油氣藏勘探程度的不斷提高，發(fā)現(xiàn)規(guī)模油氣儲量的幾率越來越小，急需尋找新的勘探領(lǐng)域，實現(xiàn)資源接替。近年來，學(xué)者們對巖性油氣藏的分類、成藏機理與富集問題進行研究[1-5]，有效地解決了制約巖性油氣藏勘探的關(guān)鍵技術(shù)問題[6]，指導(dǎo)了渤海灣盆地、二連盆地等巖性油氣藏勘探，并相繼取得突破，巖性油氣藏已經(jīng)成為新增儲量的重要部分。柳屯洼陷位于東濮凹陷北段，烴源巖埋深大，生烴條件優(yōu)越，具有很好的巖性油氣藏勘探潛力，但一直以來沒有新的突破。分析認為該洼陷是東濮凹陷的內(nèi)部洼陷，發(fā)育多個物源、且沉積類型多樣，縱向多層油層疊置，缺乏系統(tǒng)、精細的沉積體系研究是制約柳屯洼陷巖性油氣藏勘探的主要問題。因此，明確柳屯洼陷物源方向，開展沉積相研究，對柳屯洼陷巖性油氣藏勘探具有重要意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

柳屯洼陷是東濮凹陷北部的一個三級構(gòu)造單元，南與海通集洼陷相鄰，北與馬寨洼陷相連，西南與胡狀集構(gòu)造的胡5斷塊區(qū)相接，西邊界為邢莊斷層，東邊界為文西斷層，呈以洼陷為中心的負向構(gòu)造形態(tài)(圖1)。平面上劃分為西南斜坡(胡99—胡111井區(qū))、洼陷西翼(胡110—胡96井區(qū))、洼陷東翼(濮深18—文408井區(qū))。

圖1 柳屯洼陷區(qū)域位置

柳屯洼陷沙三段沉積厚度為4 000 m，既是主要生烴層系，也是主要儲集層系，可細分為沙三上、沙三中、沙三下3個亞段。沙三中亞段是主要的油氣富集層系，自上而下劃分了12個砂組。其中，頂部的沙三中1—中3砂組以厚層灰白色鹽巖夾薄層頁巖、油頁巖為主，以胡96井為界，洼陷西翼不發(fā)育鹽巖，洼陷東翼發(fā)育一套5～10 m厚的鹽巖，分布穩(wěn)定。中下部的沙三中4—中12砂組是主要的含油層系，巖性以深灰色、灰色泥巖，油頁巖夾灰色、黃褐色粉砂巖，細砂巖為主，也是巖性油氣藏的主要發(fā)育層位。

2 物源體系分析

2.1 古地貌特征

沙三中早期，湖盆整體較深，洼陷西翼是湖盆的沉積和沉降中心。柳屯洼陷整體呈現(xiàn)北深南淺，南北陡坡，東西緩坡的特點，洼陷西部發(fā)育北西—南東向古沖溝，是有利的物源供給通道(圖2)。沙三中晚期，洼陷的西南部逐漸抬升，形成斜坡-洼陷的古地貌格局。西南斜坡具有水淺坡緩的特點，易形成牽引流沉積，是沉積物堆積的有利場所。洼陷東翼為沉降中心，具備發(fā)育近岸水下扇或濁積扇的古地貌條件[7]。

圖2 柳屯洼陷沙三中亞段古地貌

2.2 特征元素分布特征

同一物源區(qū)特征元素的含量比值在沉積、搬運和成巖過程中變化不大，但在物源區(qū)和沉積區(qū)具有可比性，是判斷和區(qū)分不同物源區(qū)的重要參數(shù)。西南斜坡、洼陷西翼、洼陷東翼特征元素含量比值分布模式均表現(xiàn)為Mg與Mn之比單一高峰型，數(shù)值差別較大(表1)。因此，西南斜坡、洼陷西翼及洼陷東翼屬于不同的物源區(qū)[8]。

表1 柳屯洼陷沙三中亞段特征元素含量比值分布

2.3 砂地比分布特征

通過砂地比分布特征分析發(fā)現(xiàn)，柳屯洼陷沙三中亞段發(fā)育北西向和南東向2個物源方向。其中，西南斜坡物源供給充足，為主要物源區(qū)，砂巖含量為40%，物源方向為北西向；洼陷西翼物源供給能力相對較弱，砂巖含量為25%～35%，物源方向為北西向；洼陷東翼局部發(fā)育有小物源，沙三中8砂組砂巖含量最高，為25%，物源方向為南東向。

由古地貌特征、特征元素分布特征及砂地比分布特征綜合分析可知，柳屯洼陷發(fā)育西南斜坡、洼陷西翼、洼陷東翼3個物源區(qū)。其中，西南斜坡物源供給充足，為主要物源區(qū)，物源方向為北西向。西南斜坡為單斜構(gòu)造，水淺坡緩，有利于沉積物堆積，可以發(fā)育大型牽引流沉積。洼陷西翼物源方向為北西向，由于水深坡陡，且物源供給能力較弱，可以發(fā)育各類小型扇體。洼陷東翼物源方向為南東向，為柳屯洼陷的沉降中心，來自文西斷層的物源供給能力弱，可能發(fā)育有近岸水下扇或濁積扇等重力流沉積。

3 沉積相類型及特征

3.1 辮狀河三角洲

辮狀河三角洲碎屑顆粒含量為65%～88%。其中，石英含量最高，為55%～85%，平均為65%；巖屑含量次之，為8%～27%，平均為19%，巖屑成分以沉積巖巖屑和變質(zhì)巖巖屑為主；長石含量略低于巖屑含量，為10%～25%，平均為16%，成分以斜長石為主。顆粒分選中等，磨圓以次圓—次棱角狀為主，結(jié)構(gòu)成熟度中等偏差。

辮狀河三角洲平原的巖性主要為磚紅色、淺肉紅色細礫巖、粗砂巖(圖3a)，發(fā)育大量交錯層理、平行層理(圖3b)，測井相為齒化箱形及鐘形。

圖3 典型巖心沉積構(gòu)造

Fig.3 Typical core sedimentary structure

辮狀河三角洲前緣的巖石類型主要為灰色礫巖、粗砂巖與灰色泥巖互層，礫巖分選中等偏差，磨圓為次圓—次棱角狀，成熟度較低。沉積構(gòu)造為細礫巖正粒序構(gòu)造、平行層理及各種交錯層理(圖3c)，測井相為箱形及鐘形。

3.2 滑塌濁積扇

滑塌濁積體屬于再搬運沉積物、巖性一般較細，以細砂巖為主，并含有大量盆內(nèi)碎屑，如泥巖撕裂屑、泥礫等。濁積巖常見各種同生變形構(gòu)造(圖3d、e)，其中，滑塌構(gòu)造發(fā)育最普遍，此外，還發(fā)育平行層理、交錯層理等。由于構(gòu)造活動頻繁，柳屯洼陷濁積巖常見裂縫，裂縫內(nèi)多被鹽巖或石膏充填。由于物源供給量、構(gòu)造活動強度等誘導(dǎo)因素變化，濁積扇沿辮狀河三角洲扇體運移方向隨機分布，滑塌距離及濁積扇體面積不確定。

4 沉積相平面展布特征

柳屯洼陷東翼水體最深，為半深湖—深湖環(huán)境；洼陷西翼次之，為半深湖環(huán)境；西南斜坡水體最淺，以濱淺湖為主。在水體環(huán)境及地形坡度差異的影響下，不同區(qū)帶的沉積相展布特征也各不相同(圖4)。

在柳屯洼陷西南斜坡，沉積地形坡度相對較緩，物源供給充足，沿邢莊斷層下降盤繼承性發(fā)育3個辮狀河三角洲前緣扇體。其中，斜坡帶西段的胡99井區(qū)，坡度最小，扇體發(fā)育范圍最廣，水下分流河道向南可延伸至開36井區(qū)。靠近洼陷帶部位坡度相對較陡，辮狀河三角洲扇體發(fā)育規(guī)模明顯小于西段。從各時期辮狀河三角洲發(fā)育特征來看，砂體規(guī)模由下而上具有增大的趨勢。在柳屯洼陷西翼，沿邢莊斷層下降盤發(fā)育2個小規(guī)模辮狀河三角洲扇體，受到坡度較大、水體較深的影響，扇體具有厚度大、延伸距離短的特點，各時期扇體發(fā)育規(guī)模有所差別。其中，沙三中6、中2沉積時期砂體規(guī)模最大，但受到物源供給差異的影響，中6時期胡110井區(qū)扇體發(fā)育規(guī)模大于胡108井區(qū)，中2時期則相反。

圖4 柳屯洼陷沙三中亞段各砂組沉積相平面展布

在柳屯洼陷東翼，沙三中12—沙三中4沉積時期主要為半深湖—深湖環(huán)境，沿文西斷層下降盤局部發(fā)育濁積扇，物源來自文留灘壩砂體；沙三中2時期發(fā)育鹽湖沉積。洼陷東翼發(fā)育的濁積扇易形成透鏡體巖性油氣藏。

5 巖性油氣藏潛力分析

柳屯洼陷是東濮凹陷的重要生烴洼陷，主要生油層系為沙三中亞段—沙三下亞段。油氣沿邢莊斷層及文西斷層向上運移，在柳屯洼陷的斷鼻、斷塊等有利圈閉聚集成藏，受構(gòu)造及儲層雙重影響，形成多種類型油氣藏。

西南斜坡沙三中亞段沿邢莊斷層下降盤發(fā)育有3個辮狀河三角洲扇體(胡99、胡114、胡111井區(qū))(圖4)，扇體疊置連片，由于單斜構(gòu)造，砂體沿上傾方向尖滅，側(cè)向與泥巖接觸。由胡99—胡111井油藏解剖可知(圖5)，水下分流河道微相儲集砂體物性較好，是巖性油氣藏勘探的有利相帶。構(gòu)造上傾方向及次生斷層的有效封堵與有利沉積微相相結(jié)合，形成構(gòu)造-巖性油氣藏，油氣聚集在辮狀河三角洲水下分流河道側(cè)緣高部位[9-10]。

洼陷西翼發(fā)育小型辮狀河三角洲扇體，由于與構(gòu)造背景配置良好，為油氣垂向及側(cè)向運移提供了良好條件，是構(gòu)造-巖性油氣藏勘探的良好地區(qū)。

圖5 柳屯洼陷西南斜坡帶胡99井-胡111井油藏剖面

沙三中亞段文西斷層下降盤與上升盤對接的地層是中生界致密地層，側(cè)向上封堵良好，有利于洼陷東翼的油氣聚集與保存。同時，洼陷東翼位于柳屯洼陷生油中心，沙三中6—中8砂組發(fā)育有2個較大規(guī)模的滑塌濁積扇(濮深18井區(qū)、文408井區(qū))(圖4)，沙三中1砂組發(fā)育的厚層鹽巖形成良好的蓋層，成藏條件優(yōu)越。濁積扇可以形成透鏡體巖性油氣藏，是巖性油氣藏勘探的有利相帶[11-17]。

6 結(jié) 論

(1) 柳屯洼陷沙三中亞段發(fā)育西南斜坡、洼陷西翼、洼陷東翼3個物源區(qū)，西南斜坡為主要物源區(qū)，物源方向為北西向。

(2) 柳屯洼陷沙三中亞段主要發(fā)育辮狀河三角洲、濁積扇及湖泊相。沿邢莊斷層下降盤繼承性發(fā)育多個辮狀河三角洲，西南斜坡辮狀河三角洲扇體發(fā)育規(guī)模最大，沿文西斷層下降盤洼陷東翼局部發(fā)育濁積扇。水體變淺、物源供給條件變化是辮狀河三角洲扇體規(guī)模變化的主要影響因素，扇體規(guī)模經(jīng)歷了3次由小變大的過程。此外，水體變化，斷裂活動增強是濁積扇規(guī)模變化的主控因素。

(3) 西南斜坡緊鄰生油洼陷，且位于油氣運移的通道上，具有有利的成藏條件。水下分流河道廣泛發(fā)育，橫向上砂巖變化明顯，與單斜構(gòu)造配置，易在儲層上傾側(cè)向尖滅形成構(gòu)造-巖性油氣藏。洼陷東翼構(gòu)造活動強烈，發(fā)育滑塌濁積扇，上部有沙三中1砂組發(fā)育的厚層鹽巖封蓋，易形成透鏡體巖性油氣藏。