南堡凹陷高柳地區(qū)東營組沉積體系及巖性油氣藏成藏模式

劉海青，李艷梅，吳琳娜，張紅臣，任苗頌，付 江

(中國石油冀東油田分公司，河北唐山 063004)

南堡凹陷高柳地區(qū)東營組沉積體系及巖性油氣藏成藏模式

劉海青，李艷梅，吳琳娜，張紅臣，任苗頌，付 江

(中國石油冀東油田分公司，河北唐山 063004)

南堡凹陷高柳地區(qū)東營期受陸源碎屑供給變化的影響，儲層多期疊加，橫向變化快，預(yù)測難度大。通過對高柳地區(qū)東營組物源、沉積體系研究，明確了沉積時期物源方向及沉積體系時空展布特征；在沉積體系研究基礎(chǔ)上，構(gòu)建了不同沉積體系的巖性油氣藏成藏模式。研究認(rèn)為：東營組物源主要來自柏各莊凸起和馬頭營凸起方向,東營期主要發(fā)育了扇三角洲、半深湖-深湖等沉積體系,東營組可分為陡坡帶成藏體系和緩坡帶成藏體系,油藏類型主要包括上傾尖滅油氣藏、超覆不整合及扇根側(cè)向封堵型油氣藏,東營組斜坡帶油氣成藏明顯受到沉積特征控制，巖性油氣藏是下步勘探的重要領(lǐng)域。

南堡凹陷；高柳地區(qū)；東營組；沉積體系；成藏體系

南堡凹陷位于華北板塊北部,中-新生代經(jīng)歷了斷陷和坳陷兩個演化階段[1]。高柳地區(qū)東營組(Ed)發(fā)育高南斷鼻和柳南斷鼻2個正向構(gòu)造，緊鄰林雀生油次洼。東營組沉積期西南莊斷裂東段和柏各莊斷裂活動劇烈，派生出同向走滑的高柳斷層，三者成為控盆斷裂和控沉積斷裂，導(dǎo)致沉降和沉積中心南移，高柳斷層以南東營組發(fā)育完整[2-3]。

前人對高柳地區(qū)東營組沉積體系進(jìn)行了一些研究，認(rèn)為東營組發(fā)育扇三角洲、湖泊相等沉積體系，但多局限于某一層系或局部地區(qū)，而對高柳地區(qū)沉積體系時空展布情況缺乏全面的認(rèn)識。因此，本文在對研究區(qū)各種資料詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，以東營組沉積體系為研究對象，通過對物源及沉積體系的研究，明確物源方向及沉積體系的時空展布特征，針對不同的沉積體系構(gòu)建成藏模式。

1 高柳地區(qū)物源方向分析

1.1 輕重礦物分析

從重礦物和輕礦物組合及含量平面分布特征看，高南地區(qū)物源主要來自北部的柏各莊凸起，主物源搬運距離長，搬運距離達(dá)數(shù)十千米。重礦物以鋯石和石榴石為主，鋯石和石榴石含量明顯偏高，ZTR指數(shù)為10～40，巖石類型以長石砂巖為主。該物源輕礦物以長石為主，石英次之，巖屑含量低，成熟系數(shù)為0.8～1.2。

1.2 砂分散體系

以高柳地區(qū)Ed3上亞段為例。高柳地區(qū)Ed3上亞段物源主要來自北部的柏各莊凸起和東部的馬頭營凸起方向(圖1)。柏各莊凸起提供的沉積物主要向南長距離搬運入湖，含砂率0.3～0.5；馬頭營凸起提供的沉積物主要向南、西南方向短距離搬運入湖，以砂礫巖為主，含砂率0.5～0.8。

圖1 高柳地區(qū)東三上亞段含砂率

2 沉積體系分析

2.1 單井相分析

對研究區(qū)典型井進(jìn)行單井沉積相劃分，主要發(fā)育扇三角洲和半深湖沉積相。儲集砂體為扇三角洲水下分流河道、河口壩，還發(fā)育半深湖的濁積砂體。如高南地區(qū)X1井在東營組取心井段見到波狀交錯層理、水平層理及板狀-波狀交錯層理，分選磨圓好，屬于扇三角洲前緣相，有效儲集砂體類型為水下分流河道砂體。

2.2 測井相分析

結(jié)合巖心、分析化驗等資料，通過分析自然電位和自然伽馬兩種曲線在垂向上的幅度、形態(tài)、頂?shù)捉佑|關(guān)系及其組合規(guī)律等特征，建立了研究區(qū)的測井相標(biāo)志，識別出水下分流河道、河口壩、遠(yuǎn)砂壩及河道間等6種測井微相。

水下分流河道在研究區(qū)分布范圍較廣，自然伽馬曲線呈中-高幅的鐘形及復(fù)合鐘形或箱形。水下分流河道砂體的孔隙度集中分布在19%～24%，滲透率為(85～160)×10-3μm2，具有良好的儲油物性，是有利的儲集相帶。

研究區(qū)河口壩巖性一般偏細(xì)，多為細(xì)砂巖，均為反旋回沉積。自然伽馬及自然電位曲線呈典型的漏斗型。儲層物性較好，孔隙度集中在18%～23%，滲透率在(80～200)×10-3μm2，也是較為有利的儲層。

2.3 沉積體系的時空展布

在研究區(qū)沉積體系發(fā)育類型的基礎(chǔ)上，結(jié)合鉆井地質(zhì)資料，對高柳地區(qū)東營組沉積時期沉積體系的時空展布規(guī)律進(jìn)行了研究。東營組沉積時期高柳斷層活動性加強(qiáng)，下降盤成為主要的沉降中心。沿東側(cè)陡坡帶，沉積物含砂率較高，為近源沉積，中部和西側(cè)緩坡帶沉積物含砂率較低，為遠(yuǎn)源沉積。高柳地區(qū)Ed3段沉積相類型主要為扇三角洲平原亞相、扇三角洲前緣亞相、半深湖亞相及濁積扇亞相。

高柳地區(qū)Ed3下低位期以扇三角洲沉積體系為主，水下分流河道發(fā)育；高位期扇三角洲朵體規(guī)模增大，特別是東部物源增強(qiáng)，在陡坡帶形成大規(guī)模扇三角洲沉積體系，中部緩坡帶扇三角洲朵體延伸較遠(yuǎn)，與東部物源交叉形成復(fù)雜的扇三角洲沉積體系(圖2a)。在柳南緩坡帶發(fā)育扇三角洲前緣席狀砂，也是有利的儲集砂體。

Ed3上低位期緩坡帶扇三角洲朵體規(guī)模持續(xù)增大，成為高柳地區(qū)主要物源通道，在高南緩坡帶發(fā)育濁積砂體，東部陡坡帶物源有所萎縮(圖2b)；高位期物源持續(xù)供給，扇三角洲朵體規(guī)模變小，前緣席狀砂發(fā)育，高南緩坡帶局部還可見到濁積砂體。

高柳地區(qū)Ed2段沉積相類型主要為半深湖亞相、扇三角洲前緣亞相及濁積扇亞相。Ed2沉積時期構(gòu)造活動減弱，沉降中心南移，水體深度較大，扇體發(fā)育規(guī)模較小。在扇三角洲前端發(fā)育規(guī)模不等的濁積砂體。

圖2 高柳地區(qū)Ed3沉積體系分布

Ed1段沉積特征與Ed2段沉積特征有明顯的不同。Ed1段沉積期斷陷湖盆處于萎縮末期，以高位域扇三角洲沉積為主，儲集砂體非常發(fā)育，儲集物性有利。

整個東營組沉積時期構(gòu)成了完整的湖盆擴(kuò)張-萎縮的充填過程，Ed3段早期湖平面開始上升，造成北部物源退積沉積,晚期湖平面有所下降,同沉積斷裂活動增強(qiáng),扇三角洲沉積范圍增大；Ed2段沉積時期，盆地進(jìn)入全面海侵期,下降盤水體加深,湖相沉積為主；Ed1沉積時期，湖平面開始下降，水體變淺，沉積物供給充足，沉積體系發(fā)育。

3 東營組油氣成藏模式[4-6]

高柳斷層下降盤油源主要來自林雀次洼Ed3-Es1的烴源巖，高柳斷裂及其派生的斷層可以縱向疏導(dǎo)油氣，與砂體側(cè)向疏導(dǎo)油氣一起構(gòu)成了良好的輸導(dǎo)體系；東營組發(fā)育大套的泥巖蓋層，儲蓋組合有利，成藏條件優(yōu)越。在構(gòu)造斜坡帶東營組儲層沿古地貌環(huán)形分布，砂體主要分布在坡折帶附近，砂體與斷層、不整合面相溝通，儲層與上覆泥巖、側(cè)向泥礫巖和泥巖遮擋相匹配形成良好的儲蓋組合，可以形成上傾尖滅、透鏡體、地層超覆、扇根側(cè)向遮擋型油氣藏。根據(jù)高柳斷層下降盤東營組不同沉積體系及斷層的活動性差異，研究區(qū)可分為兩種成藏體系：東北部陡坡帶成藏體系和高柳緩坡帶成藏體系。

3.1 陡坡帶成藏模式

陡坡帶砂礫巖扇體因沉積、構(gòu)造運動、斷裂活動等因素的影響而形成多種類型的油氣藏[7-8]。

受來自馬頭營凸起物源的影響，陡坡帶發(fā)育近物源砂礫巖沉積體系。陡坡帶上覆地層?xùn)|二段發(fā)育穩(wěn)定的厚層泥巖，形成良好的蓋層，側(cè)向?qū)拥亩钙聨暗[巖混雜堆積體物性很差，具有形成扇根側(cè)向封堵型巖性油氣藏的地質(zhì)背景，扇中具有較好成藏條件。油氣分布主要受扇體物性控制，在各期扇體的扇中高部位砂體富集，因此，研究區(qū)陡坡帶主要發(fā)育扇根側(cè)向封堵型油氣藏(圖3a)。

3.2 緩坡帶成藏模式

在高柳地區(qū)緩坡帶已有多口井鉆遇油氣層，油氣分布主要受儲層的控制，油藏類型主要以上傾尖滅和地層超覆油氣藏為主(圖3b)。

緩坡帶東營組儲層沿地層超覆帶呈環(huán)狀分布，對應(yīng)古地形的溝谷處有利于儲層沉積。東營組扇三角洲水下分流河道及河口壩砂體發(fā)育，扇體疊置連片，在坡折帶附近上傾尖滅分布，側(cè)向與泥巖或不整合面接觸，儲集砂體物性較好，斷層、不整合面與儲集砂體為油氣垂向及側(cè)向運移提供了良好條件。高柳緩坡帶是尋找?guī)r性油氣藏的有利區(qū)帶。

4 結(jié)論

(1)高柳地區(qū)東營組發(fā)育北部的柏各莊凸起和東北部的馬頭營凸起兩大物源體系；高柳地區(qū)緩坡帶主要受柏各莊物源的控制，儲集相帶有利；陡坡帶受馬頭營凸起物源的控制，搬運距離近，斷層根部以砂礫巖為主。

(2)高柳地區(qū)東營組發(fā)育扇三角洲和湖泊沉積體系，有利的儲集砂體主要為扇三角洲水下分流河道和河口壩、濁積扇砂體及前緣席狀砂體。

(3)受沉積體系展布控制，高柳地區(qū)東營組發(fā)育東北部陡坡帶成藏體系和北部緩坡帶成藏體系，油藏類型主要包括上傾尖滅油氣藏、地層超覆油氣藏和扇根側(cè)向封堵型油氣藏。

圖3 高柳地區(qū)東營組巖性油氣成藏模式

[1] 周海民,魏忠文,曹中宏,等.南堡凹陷的形成演化與油氣的關(guān)系[J].石油與天然氣地質(zhì),2000,21(4):345-349.

[2] 史冠中,王華,徐備,等.南堡凹陷柏各莊斷層活動特征及對沉積的控制[J].北京大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2011,47(1):85-90.

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[7] 張善文,隋風(fēng)貴,王永詩.濟(jì)陽坳陷下第三系陡岸沉積模式[J].沉積學(xué)報,2001, 19(2):219-223.

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編輯：吳官生

1673-8217(2015)01-0001-03

2014-10-21

劉海青，工程師，碩士，1980年生，2007年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(北京)古生物學(xué)與地層學(xué)專業(yè)，從事石油地質(zhì)綜合研究工作。

國家科技重大專項“渤海灣盆地精細(xì)勘探關(guān)鍵技術(shù)——南堡凹陷油氣富集規(guī)律與增儲領(lǐng)域”(2011ZX05006)。

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