垦东12块馆上段河流相沉积特征及模式

郝守翠

(中国石化胜利油田分公司 石油开发中心,山东 东营 257000)

馆上段河流相砂体是垦东12块重要的含油储层。沉积物粒度大小受搬运介质、搬运方式、搬运距离及母岩性质等因素综合控制,而粒度大小及分布特征可作为判断沉积环境的重要依据。笔者在垦东12块馆上段河流相沉积体系研究过程中,应用粒度概率累积曲线特征来判断河流相沉积环境,建立河流相不同沉积模式,总结其发育规律,以期对类似油藏提供借鉴,为指导油田的勘探开发部署提供可靠的地质依据[1-3]。

1 区域地质概况

垦东12块位于新滩油田东部的滩浅海地区,构造上位于垦东凸起东部的斜坡带,整体上南高北低,地层倾角3°～6°左右。油藏特征表现为“浅、散、薄、水、稠”5个方面,即储层埋藏浅(750～1 120 m);砂体分布零散,平均单砂体含油面积0.38 km2,平均单砂体地质储量16.6万t;储层普遍较薄,平均单层厚度2.9 m;高孔高渗,孔隙度37%,渗透率2 200×10-3μm2;边底水普遍发育,油水关系复杂,各小层具有独立的油水界面,含油高度低,厚度一般25 m以下;地层温度低(40～60 ℃),地下原油黏度大(185～428 mpa·s)。

2 河流相砂体的沉积特征

2.1 岩石学特征

取芯井的岩石矿物成分统计分析表明,石英平均含量为40.5%,长石平均含量为35.2%,岩屑含量平均为24.3%,总体上,岩石成分成熟度中等,属于岩屑质长石砂岩。

2.2 碎屑颗粒特征

碎屑颗粒粒度是重要的碎屑岩岩性相标志,在岩心观察和镜下薄片鉴定基础上,结合粒度分析测试资料分析表明,研究区馆上段沉积时期岩石C值集中在0.351～0.822 mm之间,粒度中值M的平均值介于0.117～0.210 mm之间,反映其粒度相对较细,以细砂岩为主,偶见中粗砂岩。

2.3 粒度概率累积曲线分类

粒度概率累积曲线是最常用的沉积相分析基础图件之一[4]。碎屑沉积物的粒度概率累积曲线中,直线段斜率大小代表分选性的好坏,斜率越大表明分选性越好[5]。本次研究中,将垦东12块馆上段粒度概率曲线共分为重力流型、混合型、(准)牵引流型3个大类。

2.3.1 重力流型

研究区重力流型粒度概率曲线中未见“简单的一段悬浮式”,仅发育“上拱弧形”和“近似上拱弧形”粒度概率累积曲线。

(1)上拱弧形。此类粒度概率累积曲线形态为宽缓上拱的弧形,沉积物主要由悬浮总体组成,分选差,反映沉积时流体类型为泥石流(碎屑流)、颗粒流。上拱弧形的粒度概率累积曲线在辫状河心滩、分汊河河道砂坝及决口扇、曲流河决口扇中可见(图1(a))。

(2)近似上拱弧形。此类粒度概率累积曲线近似呈上拱弧形,曲线可分出无数小的直线段,各段斜率呈缓慢过渡,是上拱弧形的衍生类型。近似上拱弧形的粒度概率累积曲线主要发育于辫状河心滩、分汊河河道砂坝、天然堤及决口扇、曲流河天然堤及决口扇中。

图1 垦东12块粒度概率曲线

2.3.2 混合型(过渡型)

此类曲线大致由两条、三条或多条低斜率直线段组成,曲线斜率在粗尾部分略有增大,其直线段特征明显且斜率普遍较小。混合型的粒度概率累积曲线在辫状河心滩、分汊河河道砂坝及决口扇、曲流河决口扇中可见(图1(b))。

2.3.3 (准)牵引流型

研究区(准)牵引流型粒度概率曲线中未见“三段式”,仅发育“具过渡段的两段式”和“两段式”粒度概率累积曲线。

(1)具过渡段的两段式。具过渡段的两段式可以分为两类。一类是过渡段为递变悬浮组分,反映水动力条件相对较弱,粒度较细,多为细砂岩、粉细砂岩,悬浮组分相对较高(可大于50%),主要发育于分汊河及曲流河河道亚相中;另一类是过渡段为跳跃组分,具有两个或多个次总体,反映双向或多向水流作用,且沉积水动力相对较强,多沉积中细砂岩。

(2)两段式。此类粒度概率累积曲线包括含量较高、斜率较大的跳跃组分和斜率较小的悬浮总体,具有典型的牵引流沉积特点,主要发育在分汊河及曲流河边滩(点砂坝)中(图1(c))。

2.4 粒度概率曲线分布特征

对垦东12块馆上段所有样品的粒度概率曲线特征分析表明,整个馆上段粒度概率累积曲线以牵引流型为主,发育少量重力流型,过渡型最少。

2.5 沉积构造

原生沉积构造是沉积相识别的重要标志,可反映沉积介质的性质、强度、搬运方式等情况。在垦东12块馆上段岩心分析基础上,在研究区共识别出多种类型层理及冲刷充填构造。

(1)平行层理。平行层理主要形成于粉砂岩、细砂岩、中砂岩中,其层系界面与纹层均相互平行,通常在较强的水动力条件下,由连续滚动的砂和粉砂在平坦底床上逐渐形成粗细分异,主要分布在河流河道亚相及决口扇中(图2(a))。

(2)波状层理。波状层理形成简单的异相或同相的波状层理、透镜状层理,在分汊河、曲流河的天然堤及泛滥平原中常见(图2(b))。

(3)交错层理。交错层理中纹层与层系界面斜交,层系之间相互切割、交错,指示较强水动力环境(图2(c))。

(4)冲刷—充填构造。由于间歇性洪水的作用及河道的频繁改道,冲刷—充填构造中冲刷面发育,与之相伴生的还有泥砾(图2(d)),主要发育在河道砂坝及决口扇中。

图2 垦东12块部分典型沉积构造

3 河流相砂体的沉积模式

垦东12块馆上段主要发育3种沉积相类型:分汊河、辫状河及曲流河。其中,以发育分汊河为主,辫状河在馆上段沉积早期较为发育,曲流河在馆上段沉积末期发育。

3.1 分汊河

研究区馆上段分汊河可划分为河床、堤岸、河漫/洪泛平原、废弃河道/牛轭湖等4个亚相,垂向上呈下粗上细的正旋回,平面上单、双河道交替发育。其中,堤岸亚相与河漫/洪泛平原亚相相互消长,即洪水作用强烈时,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;河道较为稳定时,堤岸亚相较为发育,平面上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。研究区分汊河属第一种类型,堤岸亚相相对不发育,相模式如图3所示。

图3 垦东12块新近系分汊河沉积相模式

3.1.1 河床亚相

河床亚相可细分为河床滞留沉积和河道砂坝两个微相。

(1)河道砂坝微相。岩性主要为灰白色、浅灰色中细砂岩、细砂岩及粉细砂岩;分选中等,粒度中值一般在0.2～0.5 mm;层理较发育,如波状层理、板状交错层理、楔状交错层理、平行层理等,偶见炭屑;砂体厚度一般为3～10 m,是分汊河最主要的储集砂体。

(2)河床滞留沉积微相。岩性主要为棕褐色、灰色的含泥砾中粗砂岩、含砾砂岩,厚度一般小于1 m,其上常发育河道砂坝微相,测井曲线上难以区分。此处笔者将其划归为河道砂坝的一部分。

3.1.2 堤岸亚相

分汊河堤岸亚相可分为天然堤和决口扇两个微相。研究区河道改道频繁,主要发育决口扇微相,天然堤微相不发育,此处仅对决口扇进行具体描述。

决口扇微相岩性主要为棕褐色细砂岩、粉砂岩及泥质细砂岩,分选性较差。其粒度较堤岸亚相粗,底部见冲刷面,可见块状层理、小型交错层理,及少量植物炭屑,单层厚度一般在2～4 m,在分汊河中决口扇微相储层含油性仅次于河道砂坝。

3.1.3 河漫/泛滥平原亚相

研究区主要发育河漫滩微相,岩性主要为灰绿色、紫红色粉砂质泥岩、泥岩,偶见泥质粉砂岩,发育有波状层理、块状层理、水平层理等,偶见生物化石。

3.1.4 废弃河道/牛轭湖亚相

主要岩性为浅灰色、灰绿色细砂岩和粉砂岩,底部见冲刷面,发育有多个小型交错层理、波状层理、水平层理等,单层厚度为1～3 m。

3.2 曲流河

研究区馆上段曲流河可划分为河床、堤岸、河漫/泛滥平原、废弃河道/牛轭湖等4个亚相。其中,曲流河堤岸亚相相比分汊河堤岸亚相更为发育,且二元结构中砂泥比略小于分汊河。曲流河与分汊河均发育泛滥平原及废弃河道亚相,二者沉积特征极为相似。其沉积相模式如图4所示。

图4 垦东12块新近系曲流河沉积相模式

3.2.1 河床亚相

曲流河河床亚相可分为河床滞留沉积微相与边滩微相。

(1)边滩微相。边滩是河床侧向迁移和沉积物侧向加积的结果，其主要岩性为棕褐色细砂岩及粉细砂岩。粒度曲线一般为“两段式”或“具过渡段的两段式”,层理发育,如波状层理、板状交错层理、楔状交错层理等,其上发育泛滥平原灰绿色、紫红色、杂色泥岩。

(2)河床滞留沉积微相。此类沉积微相以沉积棕褐色灰白色中粗砂岩、含砾砂岩为特征,厚度薄,其上部常发育边滩。此处笔者将其划归为心滩的一部分。

3.2.2 堤岸亚相

曲流河堤岸亚相可以进一步划分为天然堤和决口扇微相,研究区主要发育决口扇微相。

(1)决口扇微相。主要岩性为灰绿色、紫红色、粉细砂岩、粉砂岩为主。底部见冲刷面,发育有块状层理、小型交错层理,可见少量植物碎片、炭屑,单层厚度2～4 m。

(2)天然堤微相。此类微相中较分汊河更为发育,而测井曲线上难以识别。

3.3 辫状河

辫状河仅在馆上段沉积早期发育,可划分为河道亚相和泛滥平原亚相。其相模式如图5所示。

3.3.1 河道亚相

河道亚相可进一步分为河床滞留沉积、心滩微相。由于河床滞留沉积发育厚度薄,且其上发育心滩微相,此处将其归入心滩微相。

图5 垦东12块新近系辫状河沉积相模式

心滩是辫状河中分布最广,厚度最大的砂体,底部具冲刷面,发育含砾砂岩、中粗砂岩、中细砂岩,具正韵律,部分出露水面,故在坝后小范围内出现静水区,沉积悬浮物质形成落於层。层理类型发育,以楔状、槽状交错层理为主,其次为平行层理、板状交错层理,GR或SP曲线呈高幅箱型、钟型。

3.3.2 泛滥平原亚相

泛滥平原亚相以发育灰绿色、紫红色泥岩为主,植物炭屑发育,可见菱铁矿。GR或SP近泥岩基线。

4 结 论

(1)垦东12块馆上段岩性粒度概率累积曲线包括重力流型、混合型(过渡型)、(准)牵引流型3大类。依据曲线形态将“重力流型”曲线分为“上拱弧形”“近似上拱弧形”“简单一段悬浮式”3个亚类。其中,混合型曲线主要为“低斜率两段式或多段式”;(准)牵引流型曲线可分为 “具过渡段的两(三)段式”“两段式”“三段式”3个亚类。

(2)垦东12块馆上段共确定3种河流沉积模式,分汊河沉积模式、辫状河沉积模式及曲流河沉积模式,其中以分汊河沉积模式最为发育。