渤海PL油田淺水辮狀河三角洲沉積模式

申春生，胡治華，林國松，劉 超，李景玲

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300459)

近年來，渤海海域淺水三角洲油氣藏陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，僅黃河口凹陷北緣和渤中凹陷就已發(fā)現(xiàn)新近系淺水三角洲油田7個，獲地質(zhì)儲量超過10×108t[1]。渤海海域淺水湖盆三角洲研究取得大量成果，已識別出淺水湖泊和三角洲，并對其特征和成藏特點進行剖析，但對其形成的模式和演化規(guī)律還未進行深入的研究，而淺水三角洲廣闊的油氣勘探開發(fā)前景需要明確沉積模式，預測砂體分布規(guī)律[2]，因而，為了探究渤海油田館陶組典型淺水辮狀河三角洲沉積特征，文中以PL油田為例，利用地震資料、巖心、壁心、粒度實驗、測井數(shù)據(jù)等恢復油田館陶組時期沉積環(huán)境，并在此基礎上建立PL油田館陶組沉積模式，明確其演化規(guī)律，為后期的勘探開發(fā)提供指導，對油田持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)具有重要意義。

1 地質(zhì)背景

PL油田位于渤南低凸起東側(cè)，主要含油層段為館陶組至明化鎮(zhèn)下段，含油層段長。其中，館陶組的沉積模式以淺水辮狀河三角洲為主，包含6個油組，可細分為26個小層，油層數(shù)量多、縱向地質(zhì)時間跨度大、沉積特征復雜，在整個渤海灣盆地館陶組淺水辮狀河三角洲研究中具有較強的代表性。

2 地層格架

古近紀末期，印度洋板塊與歐亞板塊產(chǎn)生碰撞，我國西部地區(qū)開始隆升，東部整體開始沉降，同時裂陷作用導致區(qū)域隆升，湖盆萎縮，渤海灣盆地進入以區(qū)域性坳陷為特點的后裂陷階段，渤海海域成為渤海灣盆地的沉降中心。新近紀時期，渤海灣盆地具有構造穩(wěn)定、湖盆統(tǒng)一、沉降緩慢、水體范圍大、地形平緩坡度小等特點，為淺水三角洲的發(fā)育提供了有利的地質(zhì)條件，該時期廣泛發(fā)育淺水三角洲[1-8]。

館陶組沉積時期，渤海盆地邊緣逐漸平原化，盆地內(nèi)部低隆起規(guī)模逐漸減小，最終淹沒于水下而接受沉積，渤中凹陷成為整個渤海灣盆地的沉積中心，接受遠源碎屑沉積。PL油田位于渤中凹陷的東南側(cè)，前人研究成果顯示，研究區(qū)古地貌平緩，地層產(chǎn)狀接近水平，地形傾角小于1°，整體為盆淺湖闊的古地形[7-10]，為淺水辮狀河三角洲的發(fā)育提供了有利的場所。

通過對館陶組古生物化石含量分析，藻類化石分子中的盤星藻屬、毛球藻屬占絕對高含量，指示該時期水體環(huán)境主要為淡水、淺水環(huán)境，一般為河流相沉積；同時存在少量光面球藻屬、粒面球藻屬及光對裂藻屬，指示該沉積時期水體為淡水-微咸水，越靠近河口，水體越淺，為濱淺湖相沉積。整體來看，館陶組時期，沉積環(huán)境為基準面頻繁波動的河湖過渡環(huán)境。

PL油田館陶組泥巖顏色以灰綠色、褐紅色、黃褐色間互，指示為淺水到暴露環(huán)境，相鄰井段泥巖顏色變化較快，說明環(huán)境變遷較快；不同層段都存在氧化與還原特征，反映出一種淺水過渡環(huán)境特征。整體來看，PL油田為氧化-弱還原沉積環(huán)境，指示了河湖過渡的沉積變遷。

按照地層沉積的基準面旋回性，可將PL油田館陶組主力含油層段自下而上劃分為兩個長期旋回，分別對應館陶組下段和館陶組上段。館陶組下段對應的長期旋回劃分為一個中期上升半旋回，館陶組上段可劃分為兩個中期上升半旋回。每一期中期旋回基本上以河道沉積開始，以細粒的泥質(zhì)沉積結(jié)束，上下巖相差異大，電性曲線特征明顯，多井間可對比。中期旋回和長期旋回界面都可以在地震剖面上穩(wěn)定追蹤。短期基準面旋回是高分辨層序基本的地層單元，反映了一個較短期的基準面旋回變化，沉積特征表現(xiàn)為單一的上升半旋回或者下降半旋回，為單一河道至洪泛的沉積過程，據(jù)此可將館陶組劃分為9個短期旋回。

3 沉積相標志

由于沉積環(huán)境、搬運方式、水動力、沉積方式的差異，不同沉積相以及沉積微相儲層在巖心構造、粒度分布、測井曲線上具有不同的特征。利用多種資料綜合分析，可以更準確地識別沉積微相[4]。

3.1 巖心相

沉積構造可以體現(xiàn)沉積速率、水動力強度等信息，從而判別沉積微相[5-7]。

PL油田館陶組巖心常見底沖刷面，部分底沖刷面之上巖石粒度粗，分選差，粒徑可達細礫-中礫，表明沉積區(qū)距離物源較近，河水動力較強，碎屑物質(zhì)在沉積區(qū)快速卸載，主要指示了辮狀河道沉積[11-15]。部分底沖刷面之上，巖石粒度相對較細，以細砂巖為主，底部為灰綠色泥巖，指示了淺水環(huán)境下的水下河道沉積。交錯層理在整個館陶組地層中較為發(fā)育，其中沙紋交錯層理為河道溢岸沉積和濱湖沉積；板狀交錯層理主要指示辮狀河道、心灘壩沉積；槽狀交錯層理指示辮狀河道、心灘壩沉積(圖1)。

圖1 不同沉積微相沉積構造

此外，巖心中還發(fā)育大量的粒序?qū)永?，主要包括正粒序與復合粒序，正粒序通常發(fā)育在辮狀河道、分支河道和心灘，復合粒序主要發(fā)育于心灘沉積。局部可見水平層理，主要指示溢岸砂、水下分流河道等，平行層理在中細粒砂巖為主的地層中較發(fā)育，形成時的水動力較強，主要指示了辮狀河道、心灘微相。

3.2 粒度分析

粒度是巖石結(jié)構的主要特征之一，沉積物的粒度分布主要受水動力變化的影響，因此粒度分析可以反映原始的沉積狀況及水動力條件[8]。依據(jù)PL油田粒度數(shù)據(jù)，館陶組下段巖性為中細砂巖、含礫中粗砂巖與泥巖的互層，粒度中值0.004～0.700 mm，分選中等到差；館陶組上段巖性為含礫砂巖、中細砂巖與泥巖的互層，粒度中值0.01～0.50 mm，分選中等-較差。通過對比分析各油組代表性的粒度概率累積曲線，整體來看，館陶組粒度概率曲線以兩段式、圓弧式為主，可見多段式。

綜上分析可以看出，PL油田主力含油層段以兩段式為主，主要為河道砂沉積，可見的三段式主要指示河口分流砂壩沉積，由于受河湖水動力混合影響，交切點圓滑接觸，甚至整體呈圓弧狀，粒度越細，圓弧狀越明顯，表明越靠近沉積末端受湖水動力影響越大。整體來看，由下至上巖性逐漸變細，分選變好，成熟度增強，反映了水動力條件由強到弱，沉積環(huán)境更趨向于穩(wěn)定。

3.3 測井相

結(jié)合研究區(qū)沉積背景，本文采用了自然伽馬和自然電位測井曲線，總結(jié)了研究區(qū)不同砂體在測井曲線上的不同特征。主要包括：鐘形、箱形及齒化形態(tài)為主，其次為圓頭狀、指狀、漏斗狀(圖2)。

圖2 測井相模式

河道沉積在測井曲線上呈鐘形，其中，厚層鐘形主要為辮狀水道、分流河道、水下分流河道沉積，中-薄層鐘形曲線主要指示了小型分流河道、小型水下分流河道沉積。測井曲線齒化，可能反映了河道側(cè)向擺動、水動力的短期變化或超短期基準面的波動。

心灘或分流砂壩測井曲線呈箱型，曲線頂、底部的突變指示了受短期基準面波動的影響，沉積環(huán)境以及河流相、湖相沉積的交替。測井曲線齒化說明水動力的短期變化或超短期基準面的波動。

河口壩沉積測井曲線呈現(xiàn)漏斗形，或圓頭形，表明砂體為底部反旋回，上部正旋回，為河口壩與分流河道復合砂體，指示了河流對早期河口壩的侵蝕改造，屬于淺水三角洲的典型特征。

此外，研究區(qū)發(fā)育大量河漫沉積以及局部高地的洪泛沉積，測井曲線表現(xiàn)為指狀。

4 淺水辮狀河三角洲沉積模式及演化規(guī)律

4.1 砂體展布

基于上述沉積背景、沉積環(huán)境以及沉積相標志特征分析，認為PL油田館陶組為典型的河湖過渡環(huán)境淺水辮狀河三角洲，但不同小層的砂體展布特征具有較大的差異，可細分為三種類型：砂體厚度較大，平面范圍廣，單一河道不易區(qū)分。測井相多為鐘形、箱形、箱-鐘復合形，表明以心灘和河道沉積為主，部分心灘被后期河流切疊改造，夾層數(shù)量少，且不穩(wěn)定，井間對比性差，指示河流水動力較強，下切作用明顯(圖3a)。砂體局部厚度大，橫向展布較為穩(wěn)定，其余以薄層砂為主，相對易于識別單一河道，其中，厚層砂測井相以箱形、漏斗形、圓頭形等為主，圓頭形為漏斗-鐘形的復合體，表明了河口壩被水下分流河道切割改造為分流砂壩；薄層砂以指形、鐘形等為主，主要為水下分流河道(圖3b)。砂體厚度較薄，橫向展布范圍較小，多為窄條帶小型河道砂體交織。測井相以指形、鐘形為主，主要為水下分流河道(圖3c)。

圖3 PL油田儲層厚度平面展布特征

4.2 三角洲類型

在前人研究的基礎上[9-15]，結(jié)合PL油田自身儲層的發(fā)育特征，將淺水辮狀河三角洲進一步細分為三種類型：疊覆砂壩型、側(cè)疊河道型、孤立河道型。

4.2.1 疊覆砂壩型

疊覆砂壩型淺水辮狀河三角洲平原部分辮流帶較寬，辮流帶內(nèi)河道擺動切割頻繁，發(fā)育大量心灘。三角洲前緣以分流砂壩沉積為主，分流砂壩疊置連片發(fā)育，前緣的外圍受湖浪影響，主要發(fā)育裙帶狀席狀砂。該類型三角洲砂體厚度大，橫向展布穩(wěn)定(圖4a)。

4.2.2 側(cè)疊河道型

側(cè)疊河道型淺水辮狀河三角洲平原部分辮流帶較窄，以辮狀河道為主，單一河道規(guī)模相對較大，河道內(nèi)的心灘呈孤立狀發(fā)育。三角洲前緣以水下分流河道為主，河道規(guī)模相對較大，側(cè)向疊置，局部分散發(fā)育小型分流砂壩。分流河道和分流砂壩末端發(fā)育受湖浪改造形成的席狀砂(圖4b)。

4.2.3 孤立河道型

孤立河道型淺水辮狀河三角洲平原部分以小規(guī)模的辮狀河道為主，河道數(shù)量較多，心灘基本不發(fā)育；三角洲前緣以小規(guī)模水下分流河道為主，河道彼此孤立，河道間發(fā)育分流間灣。水下分流河道呈枝狀向湖內(nèi)延伸(圖4c)。

圖4 PL油田三種不同類型淺水辮狀河三角洲模式

4.3 沉積演化規(guī)律

館陶組沉積時期，古氣候、古物源、古地貌等相對穩(wěn)定，物源供給量相對平穩(wěn)。按照可容納空間/沉積物供給量(A/S)對沉積的控制作用，由于沉積物供給量的相對平穩(wěn)，其演化規(guī)律主要受控于沉積基準面旋回。由于古地貌較為平緩，沉積基準面的波動對可容納空間、沉積環(huán)境、沉積方式的影響較大，導致不同類型的淺水辮狀河三角洲在縱向上不斷演化更替。

在中長期上升半旋回的底部，沉積基準面最低，此時沉積區(qū)可容納空間最小，沉積物的堆積造成了河道的頻繁改道。在三角洲的平原地區(qū)，由于河道橫向拓展可容納空間的需要，形成了較為寬大的辮流帶，辮流帶內(nèi)心灘側(cè)向連片發(fā)育，小規(guī)模不穩(wěn)定河道貫穿其中；而三角洲前緣部分，由于可容納空間限制，水下分流河道不斷堵塞、分支，發(fā)育大量連片發(fā)育的分流砂壩。

隨著基準面的抬升，在中期上升半旋回的中部及短期半旋回底部，沉積區(qū)可容納空間增大，此時河道相對穩(wěn)定，規(guī)模較大。在三角洲平原地區(qū)，由于可容空間增大，辮流帶無側(cè)向拓展空間的需求，因此，辮流帶寬度較窄，數(shù)量較多，河道內(nèi)心灘發(fā)育數(shù)量較少且較穩(wěn)定，呈孤立狀；三角洲前緣部分，水下分流河道以側(cè)向疊置接觸為主，分流砂壩較少，規(guī)模較小。

隨著基準面的進一步抬升，在中長期上升半旋回頂部以及部分短期半旋回頂部，沉積區(qū)可容納空間最大，此時主要以數(shù)量較多的孤立河道沉積為主；在三角洲平原地區(qū)，辮流帶規(guī)模進一步縮小甚至消失，取而代之的為數(shù)量縱多的小規(guī)模水道，分流間灣泥較為發(fā)育；在三角洲前緣部分，水下分流河道規(guī)模小，呈孤立狀，向湖內(nèi)遠距離延伸。

5 結(jié)論

PL油田館陶組整體為河湖過渡環(huán)境淺水辮狀河三角洲沉積模式，可細分為三種類型：疊覆砂壩型、側(cè)疊河道型、孤立河道型。其中，疊覆砂壩型以連片砂壩為主，河道規(guī)模?。粋?cè)疊河道型以大型河道為主，砂壩數(shù)量少；孤立河道型小型河道孤立發(fā)育，砂壩基本不發(fā)育。受控于沉積基準面旋回的影響，三種類型的三角洲在縱向上不斷演化、更替。