歧口凹陷歧北斜坡白云岩演化规律研究

钟玮 田伟秀 唐璇 杨帆 林常梅 于新

摘要：在古近系沙河街组沙一段沉积期，为歧口凹陷最大湖扩期，在西南部整体古地理为宽缓的湖湾环境，气候潮湿温暖，物源供给较弱，在这种条件下，该地区发育大面积的碳酸盐岩沉积，以白云岩夹油页岩互层分布为特征。利用歧北斜坡两口重点井的岩心资料，对该区内的白云岩演化特征进行分析。研究表明，湖平面的升降决定了古地理环境，直接影响了白云岩发育的类型。歧北高斜坡区，水体较中斜坡浅，自下而上发育生屑灰岩、微晶云岩、灰质云岩、云质灰岩，表明古地理环境由粒屑滩一局限洼地一湖湾的演化过程;而在歧北中斜坡区，位于港西凸起周缘，早期主要为浅滩环境，发育灰质云岩和云质灰岩，向上过渡为微晶云岩、泥质云岩、泥岩，湖平面的多次升降，决定了该区古地理环境由浅滩一局限洼地一湖湾一半深湖的演化过程。通过地质钻探，该区在部分区域的白云岩已发现油层，证明该区白云岩储集层具有良好油气潜力，白云岩储集层已成为歧口凹陷古近系非常规油气增储的重要领域之一。

关键词：白云岩;演化规律;碳酸盐岩

中图分类号：TE122 文献标识码：A 文章编号：1007-1903（2019）01-0054-06

0引言

众所周知，世界上一半的油气来源于碳酸盐岩储集层中，但当前发现的大中型油气田多为海相白云岩储层（蒲秀刚等，2014）。而在中国各大盆地中，湖相碳酸盐岩同样也发现具有工业油气流的非常规油气藏（刘玉梅等，2010）。本工区在古近系沙河街组沙一下亚段沉积期受湖盆古地貌及古环境控制，沉积了大面积湖相碳酸盐岩，且分布稳定，主要以白云岩类为主，作为歧口凹陷新的非常规油气领域，具有广阔的勘探前景（蒲秀刚等，2011）。近年来，加大了该区湖相碳酸盐岩的勘探力度，通过开展综合地质研究，确定了岩相类型及白云岩的分布区域，部署实施的多口探井获得工业油流，展示了该区湖相碳酸盐岩一定的勘探前景（王振升等，2012）。

1区域地质概况

歧北斜坡位于渤海湾盆地黄骅坳陷歧口凹陷西南部（图1），在沙一下亚段沉积时期为湖盆最大扩张期，整体古地理为宽缓的湖湾环境，气候潮湿温暖，物源供给较弱，水体碳酸盐含量较高，发育大面积的碳酸盐岩沉积，岩性以白云岩夹油页岩为主，互层分布（姜超等，2013）。歧北斜坡为以三级挠曲斜坡为主要特点的大型缓坡，古凸起逐步隆升与凹陷持续沉降及边界断裂活动控制了斜坡区的形成与演化，形成高、中、低斜坡区，具有坡折、古地貌控砂特征。高斜坡位于孔店凸起东缘，为孔店凸起遭受风化侵蚀而形成的侵蚀斜坡;中斜坡夹持于南大港断层与滨海断层之间，发育大型挠曲坡折，坡折带下部有明显的地层和砂体增厚现象;低斜坡受帚状展布的滨海断层控制，具有继承性发育特点的斜坡构造。歧北斜坡倾向为北东向，西北及东南方向各发育一组走向与斜坡倾向一致的断层：滨海断层与南大港断层，周缘共发育3个盆内凸起：港西凸起、孔店凸起和羊三木凸起，勘探面积约830km2。

2白云岩纵向演化规律

该区沙一下亚段自生自储成藏条件较好，地层厚度在70～150m，表现为典型的水进正旋回层序，自下而上为滨I、板4、板3、板2共4个油组（表1、表3）。经钻井、化验、测井资料综合分析，沙一下亚段为由生屑云岩，泥晶云岩，油页岩以及灰色泥岩等组成的正韵律层，岩性单层薄、岩性多，分布相对稳定。该区沙一下亚段的白云岩储层一直以来是本区的非重点层系，钻井试油日产量较低，但采取酸化、压裂措施后，能够获得工业油流，说明该区白云岩储层有着巨大潜力，白云巖发育区带将成为该工区非常规油气评价工作的重要目标区。

歧北斜坡沙一下亚段烃源岩主要为油页岩和暗色泥岩，分布广泛，平均埋深大于2000m，且叠加厚度大。通过对重点井油样的化验分析，该区油页岩TOC在1.96%～6.62%之间，Ro值大于0.5，刚进入生油门限，已具备生成低熟油气的能力。根据统计，较厚的油页岩主要分布于高斜坡与中斜坡地区，而出油井均在油页岩的厚值区，说明低成熟度原油距离短运移，就近聚集，形成自生自储型油藏，供储关系较好，油页岩的发育程度决定了油气富集。而在靠近滨海断层及南大港断层，深层油气沿断层运移到沙一下亚段白云岩储层中并聚集成藏，油气富集程度高，单井产量高。

在古近系沙河街组沙一下亚段沉积期，歧口凹陷为湖盆扩张期，为宽缓的湖湾背景，歧北斜坡高、中斜坡为滨浅湖区，发育生物滩、鲕粒滩、粒屑滩等浅滩沉积，膏泥、云质局限洼地沉积，云灰质与泥质一油泥质湖湾沉积以及云灰与灰质湖坪沉积等。而低斜坡构造位置偏低，受盆外物源供给，发育重力流体系，主要为深灰色泥岩与大套的浊积砂砾岩互层的半深湖一深湖环境，因此不在本文研究范围之内（图2）。本文主要针对歧北斜坡高部位地区和歧北斜中斜坡两个白云岩发育的构造带，通过对A1、A2两口沙一下亚段系统取心井的岩心、分析化验等资料的分析，开展白云岩岩石类型、垂向演化规律及平面展布特征研究，为该斜坡下一步白云岩储层特征及油气成藏等研究奠定了基础。

2.1歧北高斜坡地区

A1井位于歧北高斜坡地区，取心井段为1945.2～2011.1m，为连续取心，心长约65.9m。

滨I油组井深范围在1984～1993m，厚约9m，在岩心上以生屑云岩为主，生屑云岩在阴极发光下白云石呈隐晶结构;生物碎屑主要为螺类，其次为介壳类，以及少量砂屑;局部粒内溶孔发育。白云石发褐色光为主，部分螺及介形虫体腔充填白云石发桔黄色光;介屑发棕黄色光。通过对A1井的岩心观察可以发现，生屑以螺化石为主，个体保存较完整（图3a），局部井段见明显的冲刷构造现象，岩性及沉积构造综合分析，表明该井段主要以高能的浅滩（粒屑滩）环境为主（表1）。镜下观察发现生屑还包括介屑类，且1987.4m处岩样的阴极发光显示其灰岩已白云岩化（图3b），x衍射分析显示其白云石含量达88%（表2）。

板4油组井深范围分布在1955～1984m，厚约29m。白云岩以灰褐色为主，泥质含量较低，白云岩特征为致密块状，受断层活动影响，其间裂缝较为发育，孔隙度可达9%左右，多被方解石充填，适合后期改造，局部见黑色沥青和油斑侵染。镜下显示白云岩以微晶云岩为主，晶粒大小约2～5um，且以他形为主（图4a），晶粒间主要以白云石和方解石胶结，呈分散状或紧密堆积状（图4b），局部可见交代过程中的颗粒残余，颗粒主要为球粒、介壳类生物碎屑等。结合古地形地貌特征，该时期古地理环境以局限洼地为主。

板3及板2油组1946～1955m，厚约9m。岩心观察以发育灰质云岩与云质灰岩为主，滴酸起泡，发育水平层理。镜下观察呈薄层条带状互层，白云石和方解石均以泥晶为主（图5a、图5b）。泥晶白云岩是由<0.005mm的泥晶白云石组成，结构比较均匀，生物碎屑较少，偶有介形虫（图6a）。在A1井井区，白云岩中泥质含量在10%～15%，与泥岩互层为主要特征，泥质纹层厚度不定，小于0.1ram到大于lmm都有，常见不连续纹层状或零星分布的黄铁矿微晶。白云石阴极发光呈褐色光为主，局部呈棕黄色光，泥岩纹层相对发光较暗（图6b）。从板4沉积期到板2沉积期，岩性的变化反映了该区古地理环境主要由局限洼地向湖湾过渡。

总的来看，以A1井为代表的歧北高斜坡地区，在沙一下亚段沉积期，岩性自下而上以生屑灰岩、微晶云岩、云质灰岩、灰质云岩的一个演化特点，表明歧北高斜坡区古地理环境由粒屑滩一局限洼地一湖湾的演化过程。生屑灰岩中有机质含量丰富，并在还原条件下得以保存，具有良好的生油条件。而湖相碳酸盐岩的储集空间较为复杂，由于碳酸盐岩的矿物转变、易溶和脆性较强的原因，孔隙类型远比砂岩储层的孔隙类型丰富，且形成条件复杂，孔渗变化极大，孔隙度1%～5%即可储油，最高达50%，有利于油气的富集，因此在本研究区白云岩具有自生自储的成藏模式。

2.2歧北中斜坡自云岩纵向演化规律

A2井位于歧北中斜坡，通过对沙一下亚段白云岩取心段的岩心观察，早歧北中斜坡区的岩性特征是白云岩灰质含量偏高，且白云岩段与泥岩段界线明显，主要以突变接触为主。

通过岩心观察，再滨I油组沉积时期，早期主要為浅灰色泥质灰岩和云质灰岩，颗粒状，白云石含量较低。随着沉积环境的变化，灰质成分逐渐减少，岩心呈块状，表面较为干净，无杂质，裂缝发育较少，滴酸微气泡。通过镜下薄片鉴定，发现该油组白云岩顶部和底部主要为深灰色灰质云岩，中部为灰质成分较少的浅灰色微晶云岩，白云石含量较高，说明白云岩化程度高，通过本次精细研究认为，主要是由于上、下部白云岩泥质含量稍高，裂缝及孔隙及其部发育，导致其孔渗下降，在后期成岩作用中，流体优先通过该油组段中部杂质含量低、裂缝及孔隙相对发育、孔渗相对较高的灰质沉积物，通过交代作用形成微晶云岩。结合古地形地貌特征，证明在滨I期早期，A2井区以湖湾环境为主，而到了中晚期，过渡为云质洼地为主的局限洼地环境（表3）。

而到了板4油组，共发育了4套白云岩，早期以微晶白云岩为主，呈块状，其间夹薄层泥质云岩;在中晚期，主要发育微晶云岩夹灰质云岩，向上逐渐过渡为泥质云岩（图7）。通过镜下观察，该油组白云岩白云岩化程度较高，反映了该区板4时期是以云质洼地为主的局限洼地沉积环境。

到了板3油组沉积期，早期白云岩岩类以微晶白云岩为主，中晚期向泥质灰岩、泥质云岩过渡（图8）。且通过镜下薄片观察，该油组白云岩内发育有鲕粒、生物碎屑等颗粒，证明了该时期沉积环境由板4时期的局限洼地向云灰坪及浅滩（粒屑滩）环境转变。

板2油组无钻井取心岩样，录井结论及井壁取心以灰色、深灰色泥岩为主，表明该区进入半深湖一深湖环境。

综上所述，歧北中斜坡沙一下亚段沉积期岩性变化为灰质云岩一微晶云岩一泥质云岩一泥岩，表现了该区古地理环境为浅滩向水体稍深的局限洼地过度，再发生湖退变浅，最终进入半深湖一深湖环境的演化过程。3结论

（1）白云岩类型及沉积环境受湖平面升降影响

湖平面的升降决定了古地理环境，直接影响了白云岩发育的类型。歧北高斜坡地区，水体较中斜坡浅，自下而上发育生屑灰岩、微晶云岩、灰质云岩、云质灰岩，表明古地理环境由粒屑滩一局限洼地一湖湾的演化过程;而在歧北中斜坡区，位于港西凸起周缘，早期主要为浅滩环境，发育灰质云岩和云质灰岩，向上过渡为微晶云岩、泥质云岩、泥岩，湖平面的多次升降，决定了该区古地理环境由浅滩一局限洼地一湖湾一半深湖一深湖的演化过程。

（2）白云岩稳定分布，为大面积成藏奠定了基础

歧口凹陷西南部沙一下亚段沉积时期碎屑物质输入匮乏，在“暖、清、浅”的宽缓湖湾背景下广泛发育了湖湘碳酸盐岩沉积。其中粒屑滩是很好的储集层，主要分布于歧北高斜坡区沙一下亚段滨I油组，已在部分区域取得工业化勘探成果，随着白云岩勘探的突破，歧口凹陷歧北斜坡的非常规油气具有广阔的勘探前景。