留北油田饶阳凹陷新近系河流沉积相分析

魏赞 成都理工大学

康凯 渤海钻探油气测试公司

一、地质背景

饶阳凹陷新近系属于冀中坳陷中的一个次级的构造单元，受复杂断裂系统控制，是留北油田研究的主要沉积地层，而且主要目的层段为明化镇组和馆陶组。此次研究总面积约为25.2平方公里，经勘探上报含油面积4.3km2，地质储量475×104t，所以更多更详细研究新近系沉积相类型及特征意义重大。

馆陶组沉积初期，饶阳凹陷经历了古近纪末的整体构造抬升后，沉积背景特征整体上呈现出两凸夹一凹的构造格局，东西分别为献县凸起和高阳凸起，地形形态呈现出西高、东低，南高、北低，四周高、中间低的趋势。盆地形态南北窄、中间开阔。明化镇组沉积晚期，全区进入平原沉降阶段，饶阳凹陷新近系是在喜山运动期古近系地层遭受区域性剥蚀基础上，从断陷到坳陷继承性发育沉积的一套河流相地层，因此河流相沉积是这个地区留北油田研究的主要目的层位。

二、沉积相标志特征

留北油田的馆陶—明化镇组在岩心剖面中所确定的河流相沉积地层单元，在垂相层序上具明显正渐变特点，以路27井为例。

（1）1017-1634m明化镇组下段、馆陶Ⅰ油组、馆陶Ⅱ油组中上段以细砂岩岩性为主，测井曲线以钟形为主、见低幅钟形、指型、基线组合，可见为曲流河沉积。据明化镇组岩心观察，最底部见有冲刷面，下部发育平行层理，中、上部发育粉细砂岩的交错层理，过渡岩性可见波状和水平层理，随水动条件逐渐变小，岩性变细，层理规模向上依次变小。可见属于曲流河河道砂体常见的沉积构造序列，所以明化镇组地层以曲流河河流相为主。

（2）1634-1764m馆陶Ⅱ油组中下段、馆陶Ⅲ油组发育浅灰色块状中砂岩，及紫红色泥岩，粒度概率曲线以“一跳中悬加过渡式”为主，曲线为钟形、箱型及二者组合形态，是辫状河到曲流河的过渡，为分汊河沉积.

（3）1764-1818m馆陶Ⅳ发育杂色砾岩、含砾不等粒砂岩以及浅灰色块状中砂岩，粒度较粗，泥厚度较大，泥质含量少，是砂体垂相堆积的结果，电测曲线见箱型及齿化箱型，粒度概率曲线则以“两段式”为主，应为辫状河沉积。

三、单井沉积相分析

取心井的单井相分析是识别沉积微相必不可少的关键一步。通过对取心井岩心进行细致的观察和描述、分析鉴定，提取各种指相参数信息，建立起单井相分析柱状图。在本文研究过程中，共观察5口取心井岩心，下面以路30取心井为例进行相分析。

路30井取心井段为1642-1749.25m，共4次取心，第1、2次为连续取心，第3、4次为连续取心，取心段均属于第三系馆陶组。

1.175 2.8-1752.2m，浅灰色粉砂岩，自然电位有负异常，幅度较小，形态不明确，微电极有小的幅度差，有荧光现象，可见波状层理和单斜层理，为河床亚相中的边滩微相。

2.175 2.2-1751.5m，紫红色的泥岩，自然电位有小的负异常，靠近泥岩基线，微电极曲线没有幅度差，为河漫亚相中的河漫滩微相沉积。

3.175 1.5-1750.5灰绿色的泥岩和浅灰色的砂岩，自然电位有小的负异常，呈低幅钟形，这种曲线反映水量能量向上逐渐减小或物质供应量降低，微电极曲线没有幅度差，为河床亚相中的边滩微相。

4.175 0.5-1748.6m，灰褐色中砂岩，有泥砾，有油浸，可见波状层理，反映了一种高能环境，自然电位有负异常，微电极曲线有明显的幅度差，为河床亚相中的河道砂坝沉积微相。

5.174 8.3-1740.3m，发育大块的灰褐色中砂岩，有油浸，自然电位有明显的负异常，呈箱型，曲线顶底突变，呈中—高幅，这种曲线说明物源供应充足，水流能量强且稳定，微电极有明显的幅度差，为河床亚相中的河道砂坝微相沉积。

6.1654-1653.4m，发育浅灰色的含钙中砂岩，有油斑，可见波状层理，有泥砾，自然电位平直，微电极曲线无明显的幅度差，为堤岸亚相中的天然堤微相沉积。

四、沉积模式

通过以上相标志研究可以看出，馆陶Ⅳ油组发育辫状河，馆陶Ⅲ油组及馆陶Ⅱ油组中下部发育分汊河沉积，馆陶Ⅱ油组上段、馆陶Ⅰ油组及明化镇下段发育曲流河沉积相类型。

1.曲流河沉积模式

在所研究的馆陶Ⅱ油组上段、馆陶Ⅰ油组及明化镇下段发育曲流河沉积相模式中（图4-11），垂向层序由下至上，粒度由粗变细，层理规模由大变小，构成了一个典型的间断性正韵律或正旋回。下段为河道亚相的底部滞留沉积和点砂坝沉积组成，是由河道迁移而引起的沉积物侧向加积的结果，上段由堤岸亚相和河漫亚相组成，属于泛滥平原沉积，由于大量的细粒悬浮物质在洪泛期垂向加积的结果，所以底层沉积和顶层沉积的垂向叠置，构成了曲流河沉积的“二元结构”。

在该地区二元结构垂向上重复出现，形成多个间断性的正旋回，每个旋回由一个二元结构组成，通常称为河流沉积的一个“阶”。河流沉积旋回的多阶性是河流相的又一个重要特征。在三维空间范围内，一般砂体沉积范围小于周缘泛滥平原泥岩沉积范围。

图4-11 留北油田馆陶—明化镇曲流河沉积相模式图

2.分汊河沉积模式

在留北油田研究区中，馆陶Ⅲ油组及馆陶Ⅱ油组中下部发育分汊河沉积相，属于辫状河至曲流河的过渡类型。研究认为分汊河进一步可以划分为河床亚相、堤岸亚相、河漫/洪泛平原亚相、废弃河道（牛轭湖）共四个亚相。其中河道亚相又可以分为河床滞留沉积、河道砂坝两个微相；堤岸亚相分为天然堤、决口扇两个微相；河漫亚相又分为河漫滩、河漫湖泊、河漫沼泽三个微相。

其中，堤岸亚相与洪泛平原亚相相互消长：若洪水作用强烈，河道侧向迁移或分汊、决口频繁，堤岸亚相不发育，河床亚相与洪泛平原亚相在平面上紧邻发育，在垂向上直接叠置；若河道较为稳定，堤岸亚相则较为发育，在堤岸亚相外侧发育河漫亚相，垂向上组成河床—堤岸—河漫亚相的完整二元结构。

分汊河在垂向上与曲流河相似，但沉积层序顶部常直接覆盖河漫及洪泛平原沉积，特别是河道内砂坝发育造成河道分汊，砂坝沉积物的粒度反映的受洪水控制的震荡性特点而与曲流河有重要差别。与辫状河相比，分汊河河道弯曲率大，沉积物粒度细，在垂向层序上二元结构较为发育，且河岸抗冲性强于辫状河，河道相对稳定。

3.辫状河沉积模式

通过以上研究认为，研究区的馆陶Ⅳ油组发育辫状河沉积相，因此，建立了该辫状河沉积相模式。在辫状河沉积相模式（图4-12）中，由于辫状河多发育于山区，临近物源，辫状河具有多河道、河床坡降大、宽而浅、侧向迁移迅速等特点。该相模式中发育了河道亚相和泛滥平原沉积，发育的心滩是辫状河突出的特征，边滩不发育，成为与曲流河环境的重要区别。

图4-12 留北油田馆陶组辫状河沉积相模

五、结论与认识

通过本文分析研究，留北油田饶阳凹陷新近系的沉积相特征有了更加全面详细的认识，该研究区域新近系地层在纵向上，馆陶Ⅳ油组发育辫状河沉积相，馆陶Ⅲ油组及馆陶Ⅱ油组中下部发育分汊河沉积相，馆陶Ⅱ油组上段、馆陶Ⅰ油组及明化镇下段发育曲流河沉积相类型，科学的分析了该凹陷区域沉积环境下的油水矛盾的困扰问题，即其存在的一些连片砂体，是由于河道主流线处河床底部沉积物的遮挡及废弃河道的遮挡所造成的。除此之外，通过各河流相的具体沉积模式可更好的指导有利储层探寻的位置，留北油田馆陶组、明化镇组有利的储层位置在分汊河的河道砂坝及曲流河的边滩沉积中，是有利的勘探目标，其次为河道砂坝和边滩沉积的边部，而天然堤位置发育的储层则较差。同时饶阳凹陷的馆陶和明化镇组河流相沉积不仅是重要的油气形成场所，而且是重要的稀有矿产的重要聚集场地，所以河流相的研究具有广阔的发展前景。

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