黄河口凹陷南部缓坡带馆陶组河流相层序特征

陈容涛，牛成民，王清斌，杨 波，王飞龙，王 军

（中海石油（中国）有限公司 天津分公司 渤海石油研究院，天津 300459）

自层序地层学提出以来，已有很多学者先后提出了各自的河流相层序地层模式[1-5]，这些模式的体系域中，沉积体系分布与滨线迁移相关联，容易通过现存的滨线沉积特征揭示沉积时期滨线迁移过程及其相应的类型，比较适用于能够与海（湖）层序对比的近滨地区河流沉积。但是，在基本不受海（湖）平面影响的内陆河流沉积环境中，缺失海（湖）侵或海（湖）退滨线的沉积证据，不宜用这些近滨河流相层序地层模式来解释[6-8]。针对这一问题，文献［9］—文献［12］在河流相层序地层分析中，引入了低可容纳空间体系域和高可容纳空间体系域的概念，可以很好地解决这个问题。

渤海湾盆地黄河口凹陷馆陶组为内陆河流沉积，前人分析认为，黄河口凹陷馆陶组主要发育辫状河沉积，岩性以稳定分布的大套厚层砂砾岩为主，泥岩盖层缺乏，油气难以成藏，因此馆陶组的勘探没有引起足够的重视。通过近几年的勘探实践，笔者发现黄河口凹陷南部缓坡带馆陶组的岩性特征与传统认识不一致，砂岩粒度呈现变细的趋势，同时砂岩百分含量变小，储盖组合特征明显变好。因此，有必要对黄河口凹陷馆陶组的沉积层序特征进行深入研究，以便指导该区馆陶组的油气勘探。由于研究区馆陶组为不受海平面影响的内陆河流沉积，笔者采用了文献［12］提出的河流相层序地层学分析方法。

1 区域概况

黄河口凹陷位于渤海湾盆地济阳坳陷东北部，北侧为渤南低凸起，南侧为垦东—青坨子凸起和莱北低凸起，东侧为庙西凹陷，西邻沾化凹陷，凹陷总面积3 309 km2，郯庐断裂西支穿过黄河口凹陷中部。古近纪—现今黄河口凹陷构造面貌表现为西深东浅、北陡南缓、凹中有隆、断裂发育，总体上为北断南超的箕状凹陷[13-15]，研究区位于黄河口凹陷南部缓坡带（图1）。

图1 研究区构造位置

2 低可容纳空间和高可容纳空间体系域

低可容纳空间体系域和高可容纳空间体系域，由文献［12］针对内陆河流相层序地层研究所提出，主要强调了可容纳空间的变化及沉积物供给对内陆河流层序的控制作用。根据低可容纳空间体系域和高可容纳空间体系域模式，只有在基准面上升时期才会发生沉积作用，而基准面下降时期主要发生侵蚀作用，进而形成不整合面，这是与近滨线河流层序模式的一个重要区别。低可容纳空间体系域和高可容纳空间体系域的定义，是依据粗粒的河道充填沉积与细粒的泛滥平原沉积的相对比例来区分的。低可容纳空间体系域主要以多期叠置的辫状河道充填沉积为主，反映了层序发育早期基准面上升速率较小，可容纳空间有限，河流只能不断冲刷叠置形成厚层复合河道砂体；高可容纳空间体系域以细粒泛滥平原沉积包裹曲流河孤立河道沉积为主，反映了层序发育晚期基准面上升速率较快及高可容纳空间的特征。一个完整的非常规体系域河流层序，在基准面上升时期沉积形成地层，在基准面下降时期侵蚀形成层序界面（图2）[16]。

图2 低可容纳空间体系域和高可容纳空间体系域河流相层序地层模式（据文献［16］）

3 研究区馆陶组河流相沉积特征

识别沉积相类型是建立层序地层格架的基础，根据岩心、测井、地震资料综合分析，研究区馆陶组可识别出辫状河和曲流河两种类型的沉积相。

3.1 辫状河

研究区辫状河由河道和河漫组成。河道（包括滞留沉积和心滩）主要由灰色含砾粗砂岩、含砾中砂岩以及灰色粗砂岩、砂砾岩组成，可见大型槽状交错层理、平行层理和明显的河道冲刷面。河漫由红褐色、绿灰色泥岩和粉砂质泥岩组成，发育块状层理（图3a）。纵向上河道厚度明显大于河漫厚度，砂地比为0.65～0.80.在自然伽马、自然电位和视电阻率曲线上，河道呈高幅齿化箱形，河漫呈中低幅直线形。在地震剖面上，辫状河沉积呈乱岗状反射结构，具中低频、中弱振幅断续反射特征。

3.2 曲流河

研究区曲流河也可识别出河道（包括滞留沉积和边滩）和泛滥平原（包括天然堤、决口扇、河漫滩等）两个单元。河道沉积主要是由灰色粗砂岩、中砂岩、细砂岩组成，局部含砾石，呈向上变细的沉积序列，发育小型交错层理、波状层理、爬升层理、沙纹层理，底部可见冲刷面和砾石顺层排列（图3b）。泛滥平原沉积则主要由灰绿色或红褐色粉砂质泥岩和泥岩组成。河道沉积物的厚度和泛滥平原沉积物的厚度相近，砂地比为0.25～0.40，自然伽马、自然电位和视电阻率曲线呈中幅钟形，幅度明显低于辫状河沉积。在地震剖面上则表现为亚平行反射结构，具中低频、中强振幅断续反射特征。

图3 研究区辫状河沉积模式（a）和曲流河沉积模式（b）

4 层序地层格架及其沉积相发育规律

4.1 层序地层格架建立

根据岩心、测井、地震资料，结合前述高—低可容纳空间体系域模式，建立了研究区馆陶组层序地层格架，共识别出2个三级层序，每个三级层序都发育了低可容纳空间体系域和高可容纳空间体系域（图4）。SQG2层序底界面SB2为整个渤海湾盆地的区域角度不整合面，地震剖面上表现为连续的强地震反射同相轴，较容易识别；SQG1层序底界面SB1可以看出明显的河道下切特征；SQG1顶界面SB0为馆陶组与明化镇组下段的分界面，为一沉积转换面。SQG2层序低可容纳空间体系域在地震剖面上整体以弱反射为背景，夹少量连续性较差的低频、中强振幅反射，波形变化较明显；SQG2高可容纳空间体系域具有一定连续性，中低频率，强弱振幅交互相特征，在地震剖面上可以见到底部下凹，上部双向超覆的地震反射。SQG1低可容纳空间体系域在地震剖面整体表现为，在弱反射背景中，出现中等连续、波形较为稳定的中等频率、中强振幅反射；SQG1高可容纳空间体系域整体表现为，在弱反射背景中，出现不连续、波形变化较大的中等频率、中强振幅反射，可见孤立的底部上凹，上部双向超覆的地震反射特征。低可容纳空间体系域主要发育辫状河沉积，测井曲线表现为齿化箱形—齿化钟形组合；高可容纳空间体系域主要发育曲流河沉积，测井曲线表现为光滑或齿化钟形—齿化直线形组合，两个层序的底界面为明显的河道下切冲刷面。

图4 研究区馆陶组层序地层划分

4.2 层序格架下沉积体系演化特征

通过地震反演属性优选，认为均方根振幅属性能有效反映研究区馆陶组各体系域砂体分布特征。通过提取2个层序各体系域的均方根振幅属性平面图，可以看出在低可容纳空间体系域时期，研究区砂体分布广泛，没有明显的河道化特征，代表辫状河频繁摆动的产物。其中SQG2层序低可容纳空间体系域相对SQG1层序低可容纳空间体系域时期砂岩分布范围更广，由于SQG2层序底界面为一个区域性的角度不整合面，基准面下降幅度大，河谷下切程度大，在随后的基准面上升时期，初始可容纳空间极低，导致SQG2层序低可容纳空间体系域时期河道频繁迁移改道，泥质沉积难以保持，而SQG1层序低可容纳空间体系域时期可容纳空间相对较高，保存了少量的泥质沉积。从高可容纳空间体系域均方根振幅属性平面图上可以看出，研究区砂岩发育较少，整体以泥质沉积为主，且砂体呈窄条带状分布特征，呈现出明显的曲流河道的特征（图5）。SQG1层序整体泥岩含量较SQG2层序高，反映了从SQG2到SQG1时期，基准面呈上升趋势。

图5 研究区各体系域均方根振幅属性平面图

4.3 层系格架下沉积体系的分布特征

综合上述分析，绘制了研究区馆陶组4个体系域的沉积相平面展布图，整体表现为辫状河与曲流河两种沉积体系交替出现的特征。在馆陶组沉积早期，基准面快速下降，研究区以侵蚀下切作用为主，同时形成层序界面，在馆陶组SQG2层序低可容纳空间体系域时期，基准面缓慢上升，研究区为辫状河沉积，主要发育河道沉积，岩性以砂砾岩、含砾砂岩为主，基本不发育河漫滩泥质沉积，具有多期河道砂体切割叠置、砂地比高、粒度较粗、砂岩累计厚度偏大、河道沉积分布广泛的特征；在馆陶组SQG2层序高可容纳空间体系域时期，基准面快速上升，可容纳空间较大，研究区为稳定的曲流河沉积，主要为泛滥平原微相的细粒泥质沉积，发育北东—南西向孤立的2条明显的曲流河沉积体系，具有泥地比高、厚度中等、泛滥平原沉积范围较广且比较稳定的特征。随后，基准面下降，形成SQG1层序底界面。在SQG1层序低可容纳空间体系域时期，由于基准面下降幅度较低，可容纳空间相对SQG2层序低可容纳空间体系域处于一个较高的水平，研究区为辫状河沉积，以河床、心滩沉积为主，岩性以含砾砂岩为主，夹少量河漫滩泥质沉积，相比SQG2层序低可容纳空间体系域，河道沉积范围较局限，且砂体粒度较细，砂体切割叠置程度较低。在SQG1层序高可容纳空间体系域时期，基准面快速上升，可容纳空间较大，研究区沉积体系再一次演化为曲流河沉积，主要为泛滥平原微相的细粒沉积，发育3条近南北向孤立的曲流河道（图6）。

5 储盖组合特征及勘探启示

5.1 河道砂体构型类型及特征

根据研究区河流相砂体发育特征，河道砂体构型可分为三大类，即孤立式构型、侧拼式构型和叠拼式构型[17]（图7），其中辫状河主要为叠拼式构型和侧拼式构型，曲流河主要为孤立式构型。

（1）孤立式构型 指单河道砂体孤立发育，相互之间基本不连通的构型，垂向上呈现泥包砂的特征，主要发育在高可容纳空间体系域的曲流河沉积中，测井曲线为钟形—直线复合型（图7a）。

（2）侧拼式构型 单河道砂体仅仅在侧向上相互切割拼接，在垂向上没有砂体的相互叠置，侧向上相邻河道砂体之间冲刷接触，基本没有泥岩隔层或者夹层，砂体侧向连通性较好，垂向连通性差。代表可容纳空间中等的条件下，河道砂体侧向迁移，相互切割而成，主要发育在低可容纳空间体系域晚期的辫状河沉积中，测井曲线为锯齿状箱形（图7b）。

图6 研究区各体系域沉积体系平面分布

（3）叠拼式构型 代表河道砂体在横向和纵向相互拼合叠置，进而形成的大型复合砂体。这种构型是由于河道频繁摆动、往复冲刷切割沉积而成的，主要发育在低可容纳空间体系域的辫状河沉积中，可以细分为完全叠拼式与不完全叠拼式两种类型。完全叠拼式构型指多个单河道砂体在横向和纵向上充分叠置、互相切割，砂体之间基本没有泥岩隔层或夹层的砂体构型。各单砂体一般呈冲刷接触关系，且几乎都相互连通。代表可容纳空间极低的条件下，河流只能在横向及侧向上频繁冲刷，进而形成的高度聚合的河道沉积。复合河道砂体类似一套厚层的单河道砂体，测井曲线一般呈箱形，难以区分每个单独河道砂体。SQG2低可容纳空间体系域下部主要发育这一类砂体构型。不完全叠拼式构型指多个河道砂体拼合叠置与切割，但中间存在少量的泥岩隔层或者夹层的砂体构型。各单河道砂体之间基本连通，但连通性相对完全叠拼式构型要差。代表可容纳空间较低的条件下，河流频繁摆动，相互切割而成，SQG2低可容纳空间体系域中部及SQG1低可容纳空间体系域下部主要发育这一砂体构型（图7c）。测井曲线主要呈箱形，但是存在少量低幅齿化，代表不同单砂体之间的薄层泥岩隔层或者夹层。

图7 研究区河道砂体构型类型

5.2 储盖组合

综合上述沉积体系及储集层构型研究，认为研究区馆陶组存在2种类型的储盖组合（图8）。

第一种为低可空容纳空间体系域的辫状河道砂岩与高可容纳空间体系域曲流河泛滥平原泥岩储盖组合：辫状河砂岩主要为叠拼式储集层构型，砂体储集层物性、连通性都非常好，而曲流河泛滥平原泥质沉积发育较广泛，沉积厚度大，可以作为良好的区域盖层，此类储盖组合可形成大、中型的构造、地层油气藏。

第二种为高可容纳空间体系域内部曲流河道砂岩与泛滥平原泥岩储盖组合：曲流河砂岩主要为孤立式构型，周边广泛发育的泛滥平原泥质沉积可以作为良好的局部盖层，此类储盖组合主要形成中、小型的岩性油气藏。

5.3 勘探启示及实践

通过本次研究，认为研究区存在2种良好的储盖组合类型，有力指导了研究区馆陶组的油气勘探。通过近几年的勘探实践，在研究区范围内相继发现了KL2-1，KL3-2，BZ34-9等油田及含油气构造，且在KL3-2油田馆陶组获得了日产131 m3的高产油井，勘探效果良好，为黄河口凹陷的油气勘探寻找到了一套新的勘探层位，也为渤海湾盆地海域其他类似地区的馆陶组油气勘探提供了借鉴。

6 结论

（1）建立了黄河口凹陷南部缓坡带河流相层序地层格架，研究区馆陶组共划分为2个三级层序，每个层序都发育一个低可容纳空间体系域和一个高可容纳空间体系域。

（2）低可容纳空间体系域发育辫状河沉积，砂体呈叠拼式与侧拼式构型，为良好储集层；高可容纳空间体系域发育曲流河沉积，砂体为孤立式构型，泥岩发育，可作为局部盖层，同时可以为下部辫状河沉积提供区域盖层。

（3）研究区馆陶组存在2套较好的储盖组合，可以为油气聚集提供条件，为研究区及相似区域馆陶组的油气勘探提供了依据。