沾化凹陷沙四段上亚段滩坝沉积特征及其主控因素

刘江涛，邓大伟，廖东良，赵文杰，王　卫

（中国石化石油工程技术研究院，北京100101）

沾化凹陷沙四段上亚段滩坝沉积特征及其主控因素

刘江涛，邓大伟，廖东良，赵文杰，王卫

（中国石化石油工程技术研究院，北京100101）

在岩心观察和分析测试的基础上，结合录井、测井等资料，运用沉积学理论，对沾化凹陷沙四段上亚段滩坝的沉积特征和分布规律进行研究，并分析其主控因素。结果表明，研究区发育砂岩滩坝和碳酸盐岩滩坝2种类型；其中砂岩滩坝主要分布于罗家鼻状构造及其周缘，岩性以灰色粉、细砂岩为主，分选好、成熟度高；碳酸盐岩滩坝分为生物礁和灰岩滩坝2种类型，生物礁主要沿义东断裂带呈长条状分布，岩性以灰色灰岩和灰质白云岩为主，分选较差，一般为原地沉积或仅经过短距离的运移；灰岩滩坝主要分布于邵家洼陷，岩性以灰色灰岩为主。古气候、古地貌和古物源为沾化凹陷滩坝沉积的主控因素，独特的古气候条件决定了研究区水量相对缺乏，与南缓北陡的古地貌特征和西部物源缺乏的古物源特征共同控制着滩坝沉积的区域、规模和类型。

沙四段上亚段 砂岩滩坝 灰岩滩坝 生物礁 沾化凹陷

随着勘探程度的提高，在含油气盆地中受主物源影响的扇三角洲、三角洲和浊积扇等厚层砂砾岩体已进入勘探后期，难以获得较大的突破；而随着钻井工程、油田开发等技术的发展［1-2］以及对含油气盆地认识程度的加深，远离主物源区的低渗透隐蔽岩性体越来越受到重视，滩坝就是其中最重要的目标之一［3-4］。针对滩坝的沉积特征，众多学者已做了大量研究［5-14］，朱筱敏等根据滩坝的沉积环境和发育位置，将滩坝分为湖岸线拐弯处滩坝、水下古隆起滩坝、开阔浅湖滩坝和短轴三角洲侧缘滩坝4种模式［5］；操应长等对东营凹陷南坡沙四段上亚段滩坝砂体的沉积特征进行了研究，并将其划分为坝主体、坝侧缘、滩脊和滩席等沉积微相［6］；邬金华等将滩坝划分为陆源碎屑滩坝和碳酸盐岩滩坝［7］，刘磊等对中国滩坝砂的勘探现状与储层基本特征进行了分析［14］；这些研究对于认识滩坝的沉积规律及分布特征均具有很好的指导作用。

目前在渤海湾盆地济阳坳陷已发现了大量的含油气滩坝砂体，显示出良好的勘探前景；但是由于滩坝砂体往往呈砂、泥岩薄互层沉积，单层厚度小，隐蔽性强，因此难以识别和预测，极大地制约了勘探开发的进程；而前人的研究多集中于滩坝的沉积模式和沉积微相划分，对于滩坝沉积的主控因素研究较少。为此，笔者以沉积学理论为基础，结合岩心观察、测井和录井等资料，对沾化凹陷沙四段上亚段滩坝的沉积特征进行研究，并分析其沉积主控因素，以期更好地指导研究区下步的油气勘探。

1　区域地质概况

沾化凹陷位于渤海湾盆地，是济阳坳陷东北部次一级的负向构造单元，由邵家洼陷、四扣洼陷、渤南洼陷和罗家鼻状构造组成，勘探面积约为500 km2，已发现四扣、渤南、义东、邵家和罗家等大中型油田。其发育受北东、北东东向张性和张扭性大断裂控制，形成北陡南缓的箕状断陷湖盆，整体呈北东和北东东向展布，平面上呈向西南端收敛、北东向撒开的喇叭状［15］。沾化凹陷新生界发育完整，自下而上为古近系孔店组、沙河街组、东营组和新近系馆陶组、明化镇组；其中，沙四段下亚段广泛发育滩坝沉积，岩性以灰色粉、细砂岩为主，砂体厚度一般小于10m，多与泥岩呈薄互层沉积。在沙四段上亚段沉积时期，研究区处于断陷盆地发育阶段，经过早期的沉积充填，在南部斜坡带和西北部邵家洼陷形成相对平缓的古地形特征；在四扣洼陷西北部的义东断裂带，由于拉张作用使断裂上盘发生沉降，形成落差较大的台阶状地形特征。

2　沉积特征

依据成因可将沾化凹陷沙四段上亚段滩坝划分为2种类型，分别为砂岩滩坝和碳酸盐岩滩坝。其中，砂岩滩坝包括砂滩和砂坝，一般形成于开阔的滨浅湖区域，为盆地边缘三角洲或其他近岸砂体经过再搬运、沉积所形成［5，16］；碳酸盐岩滩坝包括生物礁和灰岩滩坝2种类型，主要发育于水体清澈、水深较浅的低隆起区或岸边［17］。

2.1砂岩滩坝

研究区沙四段上亚段砂岩滩坝的岩石类型主要为灰色、浅灰色细砂岩、粉砂岩和泥质粉砂岩等，很少见中、粗砂岩和砾岩；垂向上呈频繁的砂、泥岩薄互层沉积，砂岩厚度小，一般为1～5m。沾化凹陷30多口井滩坝砂体的岩石矿物成分统计结果表明，其石英含量一般为60%～80%，长石含量多小于10%，岩屑含量一般为10%～20%，反映出较高的岩石成分成熟度。研究区钻井取心样品的激光粒度分析结果表明，滩坝砂体的分选性较好，粒屑颗粒的粒度中值主要分布于3φ～5φ，分选系数一般小于1.5，说明其具有较高的结构成熟度。粒度概率累积曲线以一跳一悬和两跳一悬的两段式和三段式为主（图1），跳跃次总体和悬浮次总体的交切点为3φ～4φ，跳跃次总体的含量为60%～90%，悬浮次总体的含量为10%～40%，缺乏滚动成分，反映出沉积时较强的水动力条件。砂岩滩坝中发育多种类型的沉积构造，常见平行层理、浪成交错层理和低角度交错层理，亦可见波状、透镜状和压扁层理，以及生物扰动构造，反映出浅水较强水动力环境下的波浪冲刷、沿岸流对沉积物的改造以及生物扰动等沉积特征；其中，交错层理的沉积纹层倾向具有双向性特征，表明其沉积时的水流具有多向性。

图1　沾化凹陷罗354井沙四段上亚段砂岩滩坝粒度概率累积曲线Fig.1　Theprobabilitycurvesofsandybeach-barsinLuo354 WellintheupperfourthmemberofShahejie FormationinZhanhuadepression

2.2碳酸盐岩滩坝

2.2.1生物礁

生物礁岩性主要为灰色灰质枝管藻白云岩、枝管藻白云岩、枝管藻灰岩、介形虫泥晶灰岩、螺灰岩和泥晶藻灰岩等，组成岩石的主要成分有藻屑、粉屑、砂屑、团块、枝管藻、藻泥、介形虫和生物碎片等。生物礁的岩石矿物成分主要为白云石，约占90%；其次为方解石，约占10%；藻类和内碎屑较发育，平均含量分别约为35.5%和35.3%；基质白云石和方解石胶结物平均含量分别为17.5%和7.91%。研究区生物礁的储集空间类型主要有粒间孔、溶孔和裂缝，总面孔率平均为4.9%。胶结物主要为云质藻屑—藻团块和白云质藻屑—砂屑等，约占80%；砂屑轮廓和形态模糊，常被藻屑粘连（图2a，图2b）。

图2　沾化凹陷沙四段上亚段碳酸盐岩滩坝铸体薄片Fig.2　Thecastingthinsectionsofcarbonatebeach-bar intheupperfourthmemberofShahejie FormationinZhanhuadepression

2.2.2灰岩滩坝

灰岩滩坝的岩性以灰色、深灰色灰岩为主，部分为泥灰岩；其中，灰岩包括亮晶砂屑灰岩、亮晶粉屑灰岩、泥晶砂屑灰岩、泥晶砂砾屑灰岩和石膏质砂屑灰岩等多种类型；亮晶砂屑灰岩的砂屑间充填亮晶方解石，砂屑和粉细砂纹层间互层；方解石含量较高，且见较多的介形虫等生物碎屑（图2c，图2d）。灰岩滩坝的岩石矿物成分主要为方解石，其含量平均为94.3%；泥质含量平均为3%，黄铁矿含量平均为0.83%，有机质含量平均为0.5%。其中，陆源碎屑含量平均为2%，介形虫含量平均为3%。

3　平面分布特征

砂岩滩坝的发育需岸流和波浪的再搬运和再沉积［16］，因此水动力条件决定了滩坝砂体主要分布于受湖浪和暗流影响的滨浅湖区域、湖泊中的水下隆起部位以及三角洲（或扇三角洲）等粗碎屑砂岩沉积体的前缘。沾化凹陷滩坝砂体的平面分布具有明显的规律性，受罗家鼻状构造影响，在其两翼发育较大规模的滩坝砂体，主要分布于罗69井—罗斜153井区和义17井—义172井区；此外，在盆地边缘扇三角洲等粗碎屑砂岩沉积体的前缘也有零星分布。碳酸盐岩滩坝多分布于物源供给不足、缺乏大型河流注入的水体较为安静的湖湾区域［5］。研究区灰岩滩坝主要分布于邵家洼陷，几乎覆盖整个洼陷，在沾化凹陷边缘与垦西洼陷交界区域也有小范围分布；生物礁的平面分布则严格受义东断裂带控制，主要沿断裂带呈长条形展布（图3）。

图3　沾化凹陷沙四段上亚段沉积相平面分布Fig.3　Thesedimentaryfaciesplanedistributionof theupperfourthmemberofShahejie FormationinZhanhuadepression

4　沉积主控因素

在陆相断陷湖盆中，滩坝沉积受古气候、古地貌、古物源、古水流方向以及水动力条件等多重因素控制［10，18-20］，且各因素并不是孤立发挥作用［16］。分析沾化凹陷滩坝的沉积规律，认为其沉积主控因素主要有3个方面，分别为古气候、古地貌和古物源；其中，古气候和古地貌决定古水流方向和水动力条件，古物源决定不同区域沉积物的性质。

4.1古气候

在沙四段下亚段沉积时期，沾化凹陷气候干旱，湖盆范围较小；至沙四段上亚段沉积时期，气候向温热潮湿转变，湖盆范围扩大，但湖水蒸发量仍很大，湖水相对较浅。盆地边缘水体受周缘淡水注入的影响，含盐度较低，以陆缘碎屑和碳酸盐岩沉积为主；而湖盆中心则出现咸化湖沉积，发育较厚层的膏盐岩和泥膏岩沉积。研究区沙四段上亚段沉积时期的气候条件有利于滩坝砂体的形成：①受水量较小的影响，研究区南部缓坡带和地形落差较小的沾化凹陷的水体较浅，以滨浅湖沉积为主，为滩坝形成的有利沉积环境；②温湿的气候条件使研究区发育较多的造礁生物，如中国枝管藻和山东枝管藻等，为生物礁的形成奠定了物质基础。

4.2古地貌

古地貌控制滩坝的发育类型，也影响滩坝的厚度和规模［20］。研究区古近纪在中生代基础上继承性发育，处于断陷期，发生强烈的拉张和扭转沉降；至沙四段沉积中—晚期，盆地主体表现为北陡南缓的构造特征，南部地势平缓，向盆地中心方向发育罗家鼻状构造，形成滨浅湖中的平缓隆起构造，为滩坝的形成创造了很好的条件。四扣洼陷西部发育构造断阶带，其紧邻义东断裂带，由于同沉积断裂活动，导致湖水深度平稳变化，有利于生物礁发育；义东断裂带的生物礁体呈近南北向平行分布，反映其生长发育受构造断阶带古地貌格局控制。受邵家断层控制，在邵家洼陷形成台凹和台坪相间的构造格局；其中，台坪相对平缓、水体较浅且宁静，有利于碳酸盐岩滩坝的沉积，但由于盆地沉降和水体增减导致水深发生季节性变化，不利于生物礁的连续发育，因此在邵家洼陷以灰岩滩坝沉积为主。

4.3古物源

除古气候和古地貌控制因素之外，古物源对滩坝的发育也具有决定性作用［20］。沾化凹陷沙四段上亚段砂砾岩含量统计结果表明，研究区的物源主要来自于3个区域，分别为南部陈家庄凸起、东部孤岛凸起和北部埕宁隆起区；其中陈家庄凸起由于受中段罗家鼻状构造的影响，又分为东部和西部2个物源区，发育东、西2个扇体。由于陈家庄凸起西端前缘的坡度较平缓，因此砂砾岩进入湖盆的距离较近，砂砾岩含量较高的区域主要位于盆地的边缘；但在罗家鼻状构造的砂砾岩含量仍达到10%左右，通过录井和岩心资料分析发现，其主要为粉砂岩和细砂岩，应为滩坝砂体发育的主要区域。邵家洼陷和义东断裂带均缺乏物源供给，其湖水宁静、清澈，具备碳酸盐岩滩坝沉积的理想条件；在邵家洼陷沉积了大量的灰岩滩坝，沿义东断裂带下降盘二台阶的浅水区域则以发育生物礁为主。

5　结束语

沾化凹陷沙四段上亚段发育砂岩滩坝和碳酸盐岩滩坝2种类型。砂岩滩坝以粉、细砂岩为主，与泥岩呈频繁的薄互层沉积，分选好、成熟度高，沉积时的水动力条件较强。碳酸盐岩滩坝可分为生物礁和灰岩滩坝2种类型，灰岩滩坝的岩性以灰色、深灰色灰岩为主，生物礁以灰色灰岩和灰质白云岩为主，分选相对较差，沉积时的搬运距离较近或为原地沉积。古气候、古地貌和古物源是研究区滩坝沉积的主要控制因素。独特的古气候条件决定了研究区水量相对缺乏，与南缓北陡的古地貌特征和西部物源缺乏的古物源特征共同控制滩坝沉积的区域、规模和类型。沾化凹陷南部发育砂岩滩坝，邵家洼陷发育大面积灰岩滩坝，沿义东断裂带下降盘二台阶主要发育生物礁。明确滩坝沉积的主控因素及不同类型滩坝的分布规律，对研究区下步的整体勘探部署具有重要意义；但由于滩坝沉积的岩性细、地层薄，难于识别，应加强对其成藏机理及测、录井综合识别方法的研究，以减少勘探风险。

致谢：胜利油田分公司河口采油厂刘魁元、单宝杰和郭福禄等专家和学者在项目研究和资料提供等方面给予了支持和帮助，特此感谢！

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编辑邹潋滟

Sedimentarycharacteristicsandmaincontrollingfactorsof theupperfourthmemberofShahejieFormationin Zhanhuadepression

LiuJiangtao，DengDawei，LiaoDongliang，ZhaoWenjie，WangWei
（SINOPECResearchInstituteofPetroleumEngineering，BeijingCity，100101，China）

Basedoncoreobservationandtestandmudloggingdataanalysis，thesedimentarycharacteristicsanddistributionofbeach-barintheupperfourthmemberofShahejieFormationinZhanhuadepressionwereresearched，andthemain controllingfactorswereanalyzed.Theresultsshowthattherearesandybeach-barandcarbonatebeach-barinthestudyarea.Thesandybeach-barsmainlydistributeinLuojianosestructureandinneighboringregions.Thelithologyofthesandy beach-barsismainlygrayfinesandstoneandsiltstonewithgoodsortingandhighmaturity.Carbonatebeach-barisclassifiedintoorganicreefsandlimestone.TheorganicreefsmainlydistributealongYidongfaultzonewithastripshape，andthe lithologyismainlygraylimestoneandlimydolomitewithpoorsorting.Theydepositedgenerallyinsituorsettleddownafter ashortdistancemigration.Thelimestonebeach-barsmainlydistributeinShaojiasag，andthelithologyismainlygraylimestone.Themaincontrollingfactorsarepaleo-climate，paleo-landformandpaleo-provenance：thespecificpaleo-climateresultedinalackofwaterinthestudyarea；theancientlandformdevelopedasteepslopezoneinthenorthandagentleslope zoneinthesouth；andthepaleo-provenancewascharacteristicoflackingwesternprovenance.Thedistributionarea，scale andtypeofthebeach-barsarecontrolledbythethreefactorsjointly.

theupperfourthmemberofShahejieFormation；sandybeach-bar；limestonebeach-bar；organicreefs；Zhanhuadepression

TE112.2

A

1009-9603（2015）01-0042-05

2014-11-03。

刘江涛（1981—），男，河北邢台人，工程师，博士，从事测井、录井综合解释技术和石油地质研究。联系电话：（010）84988381，E-mail：ljt0310@163.com。

中国石化重点科技攻关项目“地质约束条件下沾化地区滩坝砂测井解释评价”（P11031）。