东营凹陷永8地区沙三段沉积体系研究

李 聪，钟建华，李 佳，林刚山（中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东 青岛 266580）

东营凹陷永8地区沙三段沉积体系研究

李 聪，钟建华，李 佳，林刚山
（中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东 青岛 266580）

综合运用岩心、测井、录井、地震、古生物等资料，对东营凹陷永8地区沙三段进行层序地层划分和沉积相研究。将沙三段划分为上、中、下3个长期旋回，进一步将沙三上亚段和沙三中亚段各分为4个短期旋回，沙三下亚段分为2个短期旋回。古近纪沙三期主要发育2种沉积相类型，即三角洲、半深湖深湖相。对研究区沉积相的演化特征分析表明，构造位置、古地貌和物源方向对沉积相具有重要的控制作用。研究区沙三段发育了前三角洲三角洲前缘三角洲平原河流相浅湖亚相纵向演化序列，沉积体系在纵向上表现为湖泊河流湖泊体系的分布特点，具有明显的周期性纵向演化特征。在平面上，河流、三角洲从东向西逐渐推进。通过对该地区的沉积体系研究，为储层评价及油气勘探起到指导作用。

永8地区；沙三段；层序地层格架；沉积相；沉积体系

1 研究区概况

永8地区隶属于东营凹陷，位于中央隆起带的东部，是中央断裂背斜带的重要组成部分（图1）。东营凹陷属于渤海湾盆地济阳坳陷，为中、新生代断陷盆地，北部为陈家庄凸起，南部为鲁西隆起，西有滨县、青城凸起，东为青坨子凸起，是一个发育于晚侏罗世－古近纪时期的复合断陷盆地。凹陷具有北断南超的箕状构造特点，内部发育数条正向二级构造带，中央断裂背斜带呈东西走向，发育于深洼陷之中［1－7］。

目前，对永8地区沙三段层系研究程度较低。2009年，在永8西部署的永8斜80滚动井，首次在沙三段钻遇油层94m／4层。随后完钻的两口井（永8斜81和永8斜82井）也在沙三段钻遇良好储层。由于缺乏该地区沉积体系的研究，储层的展布不清，对该区沉积体系的研究，有利于弄清研究区的储层展布，加快研究区的油气勘探进程。

永8区发育有古近系、新近系和第四系地层。岩性以红色砂泥岩、蒸发岩、礁灰岩、厚层暗色泥岩、三角洲砂岩、粒屑灰岩为特征，其中沙三上亚段、沙二段、东营组、馆陶组砂体发育良好，为有利储层。永8地区在沉积环境上经历了湖泊—三角洲—河流平原相的演变过程［8－12］。

2 层序地层格架

陆相地层具有旋回性沉积演化特征，在周期性的气候变化和多旋回的幕式构造运动演化背景下，地层剖面中相应存在一系列不同级别的不整合面，这些不同级别的不整合面是进行层序地层划分、建立等时地层格架的基础［13－15］。

通过对研究区盆地演化特征和构造运动特征的研究，综合运用岩心、测井、录井、地震、古生物等资料，沙三段可识别出3个3级层序界面（图2）：SB3、SB4和SB5。SB3界面大致相当于沙四上亚段与沙三下亚段的分界面，可全区对比。通过地震资料的识别，该界面仅在靠近陡坡带的位置比较发育。研究区范围内主要发育砂质泥岩和泥岩。三维地震剖面上，微弱的前积反射层在SB3界面之下发育，界面之上上超反射发育普遍，反映出基准面在此界面由下降到上升发生转换；SB4界面为沙三下亚段与沙三中亚段界面；SB5界面是沙三中亚段与沙三上亚段的分界面，为基准面下降与上升的转换面，可全区对比。

将永8区沙三段划分沙三上、沙三中、沙三下3个长期旋回，进一步将沙三上和沙三中各分为4个短期旋回，沙三下分为2个短期旋回，以永8井为例进行单井层序地层的划分（图3）。

图1 研究区地理位置图（据胜利油田，2004）Fig.1 Location of the Yong8 region in the Dongying depression

图2 永8地区A97和A105井沙三段层序地层划分Fig.2 Sequence stratigraphic division based on the A97 and A105 wells in the third member of the Shahejie Formation in the Yong8 region

图3 永8井沙三段层序地层划分解释图Fig.3 Sequence stratigraphic division of the third member of the Shahejie Formation in the Yong8 region

综合运用岩心、测井、录井、地震、古生物等资料，借鉴前人的研究成果，结合研究区盆地演化特征和构造运动特征，将研究区分为3个三级层序：沙三下、沙三中和沙三上沙二下三级层序。其中沙三下和沙三中三级层序为TR层序，划分为2个体系域：湖侵体系域和湖退体系域；沙三上沙二下三级层序划分为3个体系域：低位体系域、湖侵体系域和高位体系域（图4）。

3 沉积相研究

在露头剖面考察、岩心观察、岩心薄片鉴定、沉积序列综合分析研究的基础上，对东营凹陷永8地区的主要沉积相、亚相和微相进行了厘定，认为该区古近纪沙三期主要发育2种沉积相类型，即三角洲和半深湖深湖相。

31 相标志

岩石学特征是判别沉积环境的重要相标志之一。在相标志的正确识别和研究基础上，进行沉积相带识别和沉积体系的研究［16］。研究区主要发育有砾岩（图6f）、中细砂岩、泥岩、页岩等，其中砾岩主要发育在沙二段下部和沙三段上部，磨圆较好，粒径一般在05～25cm，为分支河道滞留沉积。泥岩的颜色多样，紫红色→暗红色→橙红色→浅灰色→灰色→深灰色→灰绿色。红色泥岩主要出现在沙二段下部及沙二段下部三角洲沉积平原亚相的沼泽沉积。页岩主要为黑色炭质页岩，灰色泥页岩，黑色油页岩，在本区的沙二段下部沼泽沉积，沙三段上部的支流间湾沉积中多见。

碎屑岩的结构组分包括碎屑颗粒和填隙物杂基及胶结物。结构成熟度反映陆源碎屑岩搬运与改造的历史及沉积时的水动力特点，砂岩结构主要受沉积条件和成岩作用、后生作用控制。经岩心观察及镜下分析，本区沙三段上部岩石分选中等好，磨圆较好，支撑类型多为颗粒支撑，孔隙式或接触式胶结，杂基的含量较低，高结构成熟度。

根据取心井的粒度分析资料绘制了大量的岩心粒度概率累积曲线。本区三角洲平原亚相水上分支河道砂岩的粒度概率图为典型的两段式或三段式。其特点为滚动组分总体不发育，以跳跃和悬浮组分为主。跳跃组分分选较好，直线段斜率可达70°以上；悬浮组分含量在30%～40%，悬浮、跳跃两组分间的交截点在3Φ左右（图5a）。曲线反映出中等强度的稳定牵引流沉积物的粒度特点。三角洲前缘亚相水下分支河道砂岩粒度累积曲线表现为“低斜多段式”，呈总体斜率较低的多段式（图5b）。河口坝位于水下分支河道的河口处，其粒度概率图为“一跳一悬加过渡”式（图5c），跳跃、悬浮两个组分和两者之间的过渡段组成了粒度概率图。位于河口坝的靠湖一侧，水体变深，其粒度概率图为“两跳一悬”式（图5d），包括2个跳跃次组分和一个悬浮组分。

原生沉积构造是识别沉积体系非常有用的标志，其反映了沉积介质的性质、流体水动力情况、沉积物的搬运和沉积方式。在东辛岩心观察中发现了大量的生物化石，以及大量的炭屑。该区沉积构造较少，仅在极少数井段发现了水平层理、粒序层理、平行层理，并见有黄铁矿结核。

（1）水平层理主要出现在研究区的棕褐色泥岩、页岩中，是在低能环境如前三角洲、较深湖、沼泽中等由细粒的沉积物不断沉降而成。以永102斜1井为代表，其棕褐色炭质泥岩中层理发育。永105井沙三下地层中水平层理发育（图6a），为半深湖相沉积。

图4 研究区层序地层格架图Fig.4 Sequence stratigraphic framework of the third member of the Shahejie Formation in the Yong8 region

（2）平行层理一般出现在细砂岩、中砂岩中，在较强的水动力条件下形成。研究区沙三段三角洲前缘水下分支河道和河口坝中常出现这种层理。油气在砂岩中顺层分布可使平行层理更加明显（图6b）。

（3）粒序层理是一种以组分颗粒的粒度递变为特征的层理构造。递变层理是大量悬浮物质从流体中快速沉降的结果，如永97井（图6c）。

（4）块状层理常出现在深色泥岩、粉细砂岩中（图6d）。

（5）研究区的陆相沉积地层中，古动物遗迹和古植物根迹比较发育。古动物遗迹化石以觅食迹／进食迹最为丰富，研究区古植物根迹的保存型式有两种类型：一种是炭化根（图6e），在岩心上显黑色，易辨认；另一种是氧化根铸模，往往呈浅黄或褐黄色。古植物根迹对于研究古土壤和古气候有其特殊意义。由于其形成于水陆界面附近或之上，所以对层序地层界线的划分有重要指示作用。

32 沉积相类型

沉积相是沉积环境及在该环境下形成的沉积物或沉积岩特征的综合。沉积相带是控制储层分布和特征的首要因素，也是储层评价工作的重要研究对象。在着重大量的岩心观察基础上，结合地震、测井等相标志的详细研究及前人的研究成果，对研究区沙三段进行了较全面、系统的研究，认为该区沙三段主要发育2种沉积相类型，即三角洲和半深湖深湖相。

根据三角洲的沉积环境特征，可将其划分成三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲3个亚相沉积。三角洲平原亚相可进一步划分为水上分支河道、天然堤、决口扇和沼泽等微相；三角洲前缘亚相可进一步划分为水下分流河道、水下天然堤、支流间湾、河口坝、以及远沙坝和三角洲前缘席状砂等微相；前三角洲亚相以泥质沉积为主。

研究区古近系三角洲常见退积层序，在垂向序列上，由下向上依次为前三角洲、三角洲前缘（水下分支河道、河口坝、远砂坝）、三角洲平原（水上分流河道、沼泽等），沉积物粒度从细（前三角洲泥）到粗（前缘砂、平原分流河道砂）再到细（平原洪泛和沼泽泥）。

半深湖深湖相为波基面以下水体较深的层位，此时的水体为弱还原还原环境。沉积物粒度细、颜色深、有机质含量高，以粘土岩为主，具有粉砂岩、化学岩的薄夹层或透镜体。

图5 永8地区沙三段砂岩粒度概率累积曲线图a.三角洲平原分支河道；b.三角洲前缘分支河道；c.河口坝；d.远砂坝Fig.5 Grain size probability accumulation cures for the sandstones from the thirdmember of the Shahejie Formation in the Yong8 region

4 沉积体系特征

41 沉积体系的平面分布

永8地区沙河街组沉积体系演化属于东营凹陷陆相断陷湖盆沉积的一部分，受凹陷内古气候变化、物源供给、湖水面升降以及构造变动的影响。该沉积体系具有半深湖体系三角洲体系河流体系浅湖体系的旋回演化特征。各时期的沉积相特征如下：

4.1.1 沙三下沉积体系平面展布

沙三下沉积时期为凹陷的深陷期。湖盆处于非补偿性沉积时期，以一套深灰色泥岩及油页岩深水沉积为主。该时期的泥岩富含有机质，是本区主要的生油岩之一。

4.1.2 沙三中沉积体系平面展布

沙三中为持续深陷期的过补偿性沉积。该期由于雨量充足，气候潮湿，隆起区物源充足，河流携带大量碎屑入湖形成三角洲沉积，物源主要在东南部，湖盆的东部逐渐被三角洲相所占据（图7）。该时期仍以泥岩沉积为主，砂体沉积范围和厚度有所增加。湖相沉积中发育一些浊积成因的砂体，成为该层有利砂体。

图6 永8地区沙三段岩心照片a.水平层理；b.平行层理；c.粒序层理；d.块状层理；e.植物茎印；f.细砾岩Fig.6 Pictures of the sandstone cores from the third member of the Shahejie Formation in the Yong8 region

图7 永八地区沙三中沉积相分布图Fig.7 Sedimentary facies distribution in themiddle submember of the third member of the Shahejie Formation in the Yong8 region

图8 永八地区沙三上沉积相分布图Fig.8 Sedimentary facies distribution in the upper submember of the third member of the Shahejie Formation in the Yong8 region

4.1.3 沙三上沉积体系平面展布

为低收敛期，湖盆水体变浅，湖面缩小为三角洲河流沉积.三角洲由东向西不断推进，形成了大面积三角洲沉积，以三角洲前缘发育为特点。东部炭质页岩发育，数套炭质页岩穿插于砂、泥岩之中，有较多的植物碎片、植物根茎普遍出现，是典型的三角洲平原相沉积。向西部逐渐过渡到三角洲前缘亚相，发育河口坝沉积砂体（图8）。该时期砂体沉积范围增加，厚度增大，骨架砂体相主要为三角洲相，以三角洲前缘的河口坝发育为特点。

42 沉积体系演化特征

永8地区属于东营凹陷陆相断陷湖盆沉积的一部分，喜山运动在本区影响强烈，各类沉积类型均可在本区发现。沙三中下段沉积时期，在湿热气候影响下，全区为开启型湖盆前三角洲环境，沉积大套暗色泥岩，暗色泥岩厚度大、分布广、富含有机质，为本区主要生油岩系之一。沙三中下段沉积后期，湖盆水位下降，可见三角洲沉积。沙三上沉积时期，沉积速率加快，进入三角洲主发育期，此时沉积特征以砂泥互层沉积为主。

研究区的沉积体系在纵向上具有明显的周期性（图9），表现为湖泊河流湖泊体系的分布特点。

在平面上，河流、三角洲从东向西呈逐渐推进过程。

5 结论

通过对研究区层序地层、沉积相、沉积序列的综合分析研究，对东营凹陷永8地区的主要沉积相、亚相和微相进行了厘定，取得了如下认识：

（1）研究区古近系发育的岩石类型主要有砂岩、灰岩、泥岩和页岩等，以砂岩、泥岩为主。通过岩心观察、测井曲线分析、单井沉积相研究，结合剖面地震相和剖面沉积相分析，认为该区古近纪沙三期主要发育三角洲和半深湖深湖相2种沉积相类型。对研究区沉积相的演化特征分析表明，构造位置、古地貌和物源方向对沉积相具有重要的控制作用。

（2）研究区古近系发育前三角洲三角洲前缘三角洲平原河流相浅湖亚相纵向演化序列，该区构造变动、古气候变化、物源供给及湖水面升降成为沙河街组地层的发育特征构成的主要因素。沉积体系在纵向上表现为湖泊河流湖泊体系的分布特点，在纵向演化上具有明显的周期性。在平面上，河流、三角洲从东向西呈逐渐推进过程。

图9 永八地区沙三上段进积三角洲相层序Fig.9 Vertical sequence of the pregradational delta facies in the upper submember of the third member of the Shahejie Formation in the Yong8 region

［1］ 王爱霞.胜坨油田坨11断块沙二段精细地层对比及沉积微相研究［D］.青岛：中国石油大学（华东），2011.

［2］ 刘华，蒋有录，宋西云，等.东营凹陷东辛油田油源对比研究［J］.石油大学学报（自然科学版），2005，29（4）：1－5.

［3］ 陈媛媛.渤南油田沙河街组三段沉积相研究［D］.青岛：中国石油大学（华东），2011.

［4］ 韩连滨.东营凹陷永新地区古近系油气运聚规律及成藏模式研究［D］.青岛：中国石油大学（华东），2009.

［5］ 叶兴树，王伟锋，戴俊生，等.东营凹陷沙三东营期断裂活动特征［J］.石油大学学报（自然科学版），2006，30（4）：7－11.

［6］ 何幼斌，王文广.沉积岩与沉积相［M］.北京：石油工业出版社，2006.

［7］ 曾溅辉，孙占强，郭凯，等.东营凹陷胜北断裂带沙二段油气运移特征和运移模式［J］.现代地质，2011，25（6）：1131－1136.

［8］ 李建平，辛仁臣，向淑敏，等.渤海湾盆地黄河口凹陷古近系东营组三段沉积特征［J］.古地理学报，2008，10（4）：363－369.

［9］ 薛良清，Galloway W E.扇三角洲、辫状河三角洲与三角洲体系的分类［J］.地质学报，1991，（2）：141－152.

［10］ 王仁择.利用测井曲线形态特征定量判别沉积相［J］.地球科学，1991，16（3）：303－309.

［11］ 顾家裕.陆相盆地层序地层格架概念及模式［J］.石油勘探与开发，1995，22（4）：6－10.

［12］ 冯有良，周海民，李思田.陆相断陷盆地层序类型与构造特征［J］.地质论评，2004，50（1）：43－49.

［13］ 顾家裕，郭宾程，张兴阳.中国陆相盆地层序地层格架与模式［J］.石油勘探与开发，2005，32（5）：11－15.

［14］ 严德天，王华，肖敦清，等.黄骅坳陷中部沙三段沉积体系分析［J］.石油勘探与开发，2007，34（3）：328－334.

［15］ 杨勇.东营凹陷永安镇油田永3断块沙二段进积体系三角洲沉积体系［J］.油气地质与采收率，2009，16（2）：27－30.

Sedimentary systems in the third member of the Shahejie Formation，Yong8 region，Dongying depression

LICong，ZHONG Jianhua，LIJia，LIN Gangshan
（School of Geosciences，China University of Petroleum，Qingdao 266580，Shandong，China）

The sequence stratigraphic division and sedimentary facies analysis of the third member of the Shahejie Formation in the Yong8 region，Dongying depression are based on the core examination，well logs，seismic and palaeontological data.The third member of the Shahejie Formation is divided into three longterm cycles and two sedimentary facies types，including the delta and bathyalabyssal facies.Themain controlling factors of sedimentary facies comprise tectonic settings，palaeogeomorphical features and provenances.Vertically，the third member of the Shahejie Formation exhibits the evolutionary sequences of the prodelta，delta front，delta plain，river and shallow lake subfacies，representing the lake，river and lake sedimentary systems.Laterally，the river and delta facies are developed gradually from the east to the west of the study area.The results of research for the sedimentary systems may facilitate the reservoir assessment and hydrocarbon exploration in the study area.

Yong8 region；third member of the Shahejie Formation；sequence stratigraphic framework；sedimentary facies；sedimentary system

P534.6

A

10093850（2017）01002509

20150227；改回日期：20150324

李聪（1990－），女，硕士研究生，主要从事沉积学与层序地层学研究。Email：424643612＠qqcom

《新立村油田沙二段沉积体系研究》项目（2013370500200360）资助