莱北低凸起物源供给能力及沉积特征分析

岳红林，马韶光，崔龙涛，李 扬，曹 龙



莱北低凸起物源供给能力及沉积特征分析

岳红林1，马韶光2，崔龙涛1，李 扬1，曹 龙1

（1．中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津塘沽 300459；2．中国石油西南油气田开发事业部，四川成都 61000）

以莱州湾凹陷KL10-1油田为例，通过恢复残余古地貌对莱北低凸起进行准平原化分析，按照剥蚀程度高低将准平原化地貌依次划分为平顶山、圆顶山和尖顶山；通过精确的点分析与定性的平面相分析，恢复沙三上亚段沉积时期莱北低凸起的剥蚀情况，同时进行古沟谷分析，结果表明：研究区存在三类物源通道体系，莱北低凸起在沙三上亚段沉积时期物源供给能力较低，为KL10-1区域提供碎屑沉积物较少；沙三上亚段沉积微相主要发育水下分流河道和席状砂，河口坝不发育，砂体厚度薄，平面分布局限，整体表现为窄河道沉积特征。

莱北低凸起；物源供给；准平原化；剥蚀厚度；沉积特征

渤海油田属于渤海湾盆地的海域部分。在渤海油田40多年的勘探开发历程中，古近系中深层不断取得新突破，获得了丰富的油气发现，在渤海油田的产量构成中占据十分重要的地位，古近系中深层油田的高效开发，对渤海油田持续发展意义重大。

中深层油田地质条件复杂、沉积相带多变，砂体展布难以刻画。传统储层研究以凹陷为核心，在层序地层格架内通过沉积相带刻画进行砂体预测，忽略了物源体系和砂体输导体系对沉积相带展布的影响。物源区控制着碎屑物质的供给能力，古沟谷控制着碎屑物质的搬运及卸载方向，故对物源区及古沟谷体系的刻画对沉积相带及储层的精细研究至关重要。

1 区域地质概况

莱州湾凹陷位于渤海南部海域，是渤海湾盆地东部边缘的一个次级凹陷，郯庐断裂带两个分支断层分别位于凹陷东西两侧，东邻鲁东隆起，西部为垦东凸起，南接潍北凸起，北部以莱北低凸起为界，整体呈北断南超的箕状断陷。根据凹陷内隆起发育状况及构造带展布特征，将莱州湾凹陷细分为东部走滑断裂带、西部走滑断裂带、北部陡坡带、中央隆起构造带和南部缓坡带5个次级构造单元（图1）。凹陷内断层主体走向为近东西向，但东部走滑断裂带和西部走滑断裂带受郯庐断裂带走滑作用的影响，其断裂走向与郯庐断裂带基本一致。

KL10–1构造位于莱州湾凹陷北部斜坡带，紧邻莱北低凸起，依附于莱北一号断层继承性发育，构造整体形态是一个被断层复杂化的大型半背斜构造[1–2]。区内断层较发育，走向主要为北东向和北西向。KL10–1构造被断层分割成多个断块，整体构造北高南低，地层向东、西、南三面下倾。地层自下而上依次为古近系沙河街组、东营组，新近系馆陶组、明化镇组，沙河街组纵向上分为四段，含油层系主要位于沙三段。

图1 渤海湾盆地莱州湾凹陷区域位置（据牛成民，2012）

2 区域物源分析

莱州湾凹陷历经多幕构造演化，到沙三段沉积时期，受郯庐断裂带影响，表现为稳定的伸展盆地的特征。莱北低凸起整体构造相对稳定，断裂活动相对较弱，整体上东高西低。沙三中亚段沉积时期，莱北低凸起位于湖平面之下，到沙三上亚段沉积时期，莱北低凸起缓慢抬升至湖平面之上，早期沉积的沙三中亚段地层遭受剥蚀，为周边沉积提供物源。

古地貌是研究区构造变形、沉积充填、差异压实、风化剥蚀等作用综合影响的结果，基于高分辨率三维地震数据体可视化显示，可以直观地观察、分析各沉积要素（单元）的独特形态及地震反射特征[3–4]。基于莱北低凸起三维地震资料解释成果，通过地质建模得到沙三段残余古地貌（图2），进而得到沙三段物源区剥蚀后的古地貌形态，分析沙三上亚段沉积时期的古地貌。

根据裂谷肩的相关理论[5–6]，对莱北低凸起准平原化地貌进行分析，得到物源区准平原化地貌图（图3）。沙三上亚段沉积时期，莱北低凸起经历了强烈的准平原化作用，根据剥蚀程度的大小，将准平原化地貌依次划分为平顶山、圆顶山和尖顶山。根据准平原化地貌分析，莱北低凸起东南部剥蚀程度最大，以平顶山为主，作为主要物源区，为黄河口凹陷和莱州湾凹陷提供物源；由东南部向四周剥蚀程度逐渐降低，准平原化地貌逐渐由平顶山过渡为圆顶山；莱北低凸起西侧存在局部高点，剥蚀程度较小，主要为尖顶山，可作为点物源，但供源能力有限。平顶山主要分布在莱北低凸起的中东部13B5–1井附近；圆顶山和尖顶山主要分布在莱北低凸起向黄河口凹陷及莱州湾凹陷的斜坡带。从13B5–1井向KL4–2–1井方向由平顶山过渡到尖顶山，准平原化程度逐渐减弱。

图2 莱北低凸起沙三段残余古地貌

图3 莱北低凸起沙三上亚段准平原化地貌

莱北低凸起残余古地貌主要发育圆顶山和尖顶山，平顶山发育规模相对较小，但平顶山的剥蚀程度相对圆顶山和尖顶山更大，表明莱北低凸起在沙三上亚段沉积时期整体剥蚀程度较低，作为物源区，其物源供给能力较弱。

剥蚀量是衡量物源供给能力的重要指标，决定了沉积区的沉积速率，对储层发育特征具有重要意义。目前，剥蚀量的计算方法很多，声波时差法历经多次校正具有适用范围广、简单有效的特点[7]。在莱北低凸起范围内，仅KL4–2–1井有声波时差测井数据，采用泥岩声波时差法[8–9]对沙三中亚段剥蚀量进行定量恢复，计算出该井的剥蚀厚度为32 m（图4）。因此，剥蚀程度较强的平顶山古地貌区，剥蚀厚度大于32 m，而尖顶山古地貌剥蚀厚度则相对较小。

古沟谷是连通物源区和沉积区的重要纽带，在一定程度上控制着沉积相带的展布。根据发育位置可将莱北低凸起古沟谷划分为三类：北侧沟谷体系、南侧沟谷体系和局部沟谷体系。北侧沟谷体系发育于莱北低凸起北侧缓坡，为莱北低凸起与黄河口凹陷的物源通道；南侧沟谷体系位于莱北低凸起南缘，沟通莱北低凸起与莱州湾北洼，为KL10–1构造的物源通道；局部沟谷体系主要发育于西部点物源区，为莱州湾北洼西侧的物源通道。从古沟谷的平面分布特征分析，莱北低凸起北侧沟谷体系较南部沟谷体系更发育，表明北侧沟谷体系为碎屑沉积物的优势运移通道，南侧碎屑沉积物供给相对较少。

图4 KL4–2–1井沙三中亚段剥蚀厚度恢复

莱北低凸起在沙三上亚段沉积期间，隆起幅度较低，从准平原化地貌分析，莱北低凸起整体以圆顶山和尖顶山为主，表明其剥蚀程度较小，物源供给能力有限。在沙三上亚段沉积时期，莱北低凸起作为区域点物源，为北部黄河口凹陷及南部莱州湾凹陷分别供源。受物源供给能力限制，莱州湾凹陷KL10–1构造区沉积物供给速率较小。

结合物源区古地貌分析及古沟谷刻画，沙三上亚段沉积时期，莱北低凸起发育南北两套近源辫状河三角洲体系（图5）。由莱北低凸起向北侧黄河口凹陷发育多条北西南东向古沟谷，作为由物源区到沉积区的碎屑沉积物运移通道，古沟谷在一定程度上控制了三角洲的展布，所以北部三角洲呈北西南东向展布，莱北低凸起南侧的古沟谷呈近南北向展布。而古沟谷主要发育在莱北低凸起的中部，所以辫状河三角洲垂直物源方向发育，呈南北向展布。莱北低凸起向南北两侧物源供给能力有差异，向北侧黄河口凹陷物源供给能力强，而向南部莱州湾凹陷物源供给能力弱，所以南北两侧的三角洲发育范围存在差异，北侧碎屑沉积物供给充足，三角洲发育范围较广，而南侧碎屑沉积物供给相对较小，所以三角洲发育范围较小，砂体发育程度相对较差。

3 沙三上亚段储层发育特征

沙三上亚段沉积时期，KL10–1构造区发育近源辫状河三角洲沉积。莱北低凸起南侧古沟谷体系连通物源区与沉积区，三角洲呈带状展布，由北向南延伸。探井取心表明，沙三上亚段岩性组合为砂泥岩不等厚互层，以中砂岩、中–细砂岩为主；矿物成分主要为石英、长石、岩屑；石英含量32.0%～43.0%，平均37.9％；长石平均含量42.6%，岩屑平均含量19.5%。物源来自先期沉积的沙三中亚段地层，碎屑颗粒大小分布较均匀，石英和长石含量较高，颗粒分选中等，磨圆度为次棱角–次圆状。

图5 莱北低凸起沉积模式

物源供给能力不足导致沙三上亚段砂岩储层普遍较薄，统计分析表明，近65.0%的单砂体厚度为0～2 m，沉积微相主要为三角洲水下分流河道、席状砂和远砂坝；测井曲线形态表现为薄层箱形和指形。钻井揭示沙三段整体含砂率为20.0%～30.0%，泥岩颜色主要为灰色、深灰色，普遍含灰质，反映了水体能量低、物源供给少。

研究区物源供给能力整体较弱、碎屑沉积物较少，河口坝基本不发育，以水下分流河道和席状砂为主。纵向上，砂体厚度较薄，表现为分流河道砂体与席状砂体相互叠置；平面上，砂体分布局限，横向变化快，由分流河道砂岩突变为前缘席状砂，表现为窄河道沉积的特点。

4 成果应用

通过对莱北低凸起物源区残余古地貌分析，明确了物源区的物源供给能力，指明了沙三上亚段储层沉积特征，为储层评价及后续储层预测提供了指导，为油田开发井的实施指明了风险。结合开发井资料，计算河道宽度为50~200 m，指导了开发井优化及注采井网的建立。根据“源–沟–汇”控砂理论，通过古沟谷的刻画为油田滚动挖潜指明了方向。

5 结论

（1）通过古地貌恢复得到了莱北低凸起残余古地貌，按照剥蚀程度对莱北低凸起进行准平原化地貌划分，将其分为平顶山、圆顶山和尖顶山；结合古沟谷分析，确定了莱北低凸起在沙三上亚段沉积时期具有多向供源特点。

（2）采用泥岩声波时差法对KL4–2–1井沙三中亚段地层剥蚀厚度进行恢复，结合物源区残余古地貌定性地分析了物源区剥蚀程度，表明沙三上亚段时期莱北低凸起对KL10–1区物源供给能力较弱。

（3）沙三上亚段发育近源辫状河三角洲，河口坝不发育，以水下分流河道和席状砂为主，物源供给较弱、砂体厚度薄、平面分布局限，整体表现为窄河道沉积特征，河道宽度50~200 m。

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Provenance supply capacity and sedimentary characteristics of Laibei low uplift

YUE Honglin1, MA Shaoguang2, CUI Longtao1, LI Yang1, CAO Long1

(1. Tianjin Company, CNOOC (China) Co., Ltd., Tanggu, Tianjin 300459, China; 2. Development Department of PetroChina Southwest Oil & Gas field Company, Chengdu, Sichuan 61000, China)

By taking the KL10-1 oilfield in Laizhou bay sag as an example, through the restoration of residual paleogeomorphology, the low uplift in the north of Laizhou was analyzed by Peneplanization, which was divided into Table Mountain, Cupola Mountain and Pointed mountain according to the degree of denudation. Based on precise point analysis and qualitative plane facies analysis, the erosion of Laibei low uplift in the upper third sub-member of Shahejie formation is recovered, and the ancient gully is analyzed at the same time. The results showed that there were three types of provenance channel systems in the study area, and the provenance supply capacity of the Laibei low uplift was low in the upper third sub-member of the Shahejie formation, which would provide less clastic sediments for the KL10-1 area. The sedimentary microfacies in the upper third sub-member of Shahejie formation mainly developed underwater distributary channel and sheet sand, while the estuary and dam were not developed. The sand body was thin with limited plane distribution andthe overall performance was of narrow channel sedimentary characteristic.

Laibei low convex; provenance supply; Peneplanization; denudation thickness; sedimentary characteristics

1673–8217（2019）02–0011–05

111.3

A

2018–06–15

岳红林，1988年生，2013年毕业于中国地质大学（武汉）地质工程专业，现从事油气田开发地质研究。

中海石油（中国）有限公司科研项目“渤海双高油田挖潜关键技术研究”（YXKY–2018–TJ–04）。

编辑：蒲洪果