渤海PL油田浅水辫状河三角洲沉积模式

申春生，胡治华，林国松，刘 超，李景玲

(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)

近年来，渤海海域浅水三角洲油气藏陆续被发现，仅黄河口凹陷北缘和渤中凹陷就已发现新近系浅水三角洲油田7个，获地质储量超过10×108t[1]。渤海海域浅水湖盆三角洲研究取得大量成果，已识别出浅水湖泊和三角洲，并对其特征和成藏特点进行剖析，但对其形成的模式和演化规律还未进行深入的研究，而浅水三角洲广阔的油气勘探开发前景需要明确沉积模式，预测砂体分布规律[2]，因而，为了探究渤海油田馆陶组典型浅水辫状河三角洲沉积特征，文中以PL油田为例，利用地震资料、岩心、壁心、粒度实验、测井数据等恢复油田馆陶组时期沉积环境，并在此基础上建立PL油田馆陶组沉积模式，明确其演化规律，为后期的勘探开发提供指导，对油田持续稳产高产具有重要意义。

1 地质背景

PL油田位于渤南低凸起东侧，主要含油层段为馆陶组至明化镇下段，含油层段长。其中，馆陶组的沉积模式以浅水辫状河三角洲为主，包含6个油组，可细分为26个小层，油层数量多、纵向地质时间跨度大、沉积特征复杂，在整个渤海湾盆地馆陶组浅水辫状河三角洲研究中具有较强的代表性。

2 地层格架

古近纪末期，印度洋板块与欧亚板块产生碰撞，我国西部地区开始隆升，东部整体开始沉降，同时裂陷作用导致区域隆升，湖盆萎缩，渤海湾盆地进入以区域性坳陷为特点的后裂陷阶段，渤海海域成为渤海湾盆地的沉降中心。新近纪时期，渤海湾盆地具有构造稳定、湖盆统一、沉降缓慢、水体范围大、地形平缓坡度小等特点，为浅水三角洲的发育提供了有利的地质条件，该时期广泛发育浅水三角洲[1-8]。

馆陶组沉积时期，渤海盆地边缘逐渐平原化，盆地内部低隆起规模逐渐减小，最终淹没于水下而接受沉积，渤中凹陷成为整个渤海湾盆地的沉积中心，接受远源碎屑沉积。PL油田位于渤中凹陷的东南侧，前人研究成果显示，研究区古地貌平缓，地层产状接近水平，地形倾角小于1°，整体为盆浅湖阔的古地形[7-10]，为浅水辫状河三角洲的发育提供了有利的场所。

通过对馆陶组古生物化石含量分析，藻类化石分子中的盘星藻属、毛球藻属占绝对高含量，指示该时期水体环境主要为淡水、浅水环境，一般为河流相沉积；同时存在少量光面球藻属、粒面球藻属及光对裂藻属，指示该沉积时期水体为淡水-微咸水，越靠近河口，水体越浅，为滨浅湖相沉积。整体来看，馆陶组时期，沉积环境为基准面频繁波动的河湖过渡环境。

PL油田馆陶组泥岩颜色以灰绿色、褐红色、黄褐色间互，指示为浅水到暴露环境，相邻井段泥岩颜色变化较快，说明环境变迁较快；不同层段都存在氧化与还原特征，反映出一种浅水过渡环境特征。整体来看，PL油田为氧化-弱还原沉积环境，指示了河湖过渡的沉积变迁。

按照地层沉积的基准面旋回性，可将PL油田馆陶组主力含油层段自下而上划分为两个长期旋回，分别对应馆陶组下段和馆陶组上段。馆陶组下段对应的长期旋回划分为一个中期上升半旋回，馆陶组上段可划分为两个中期上升半旋回。每一期中期旋回基本上以河道沉积开始，以细粒的泥质沉积结束，上下岩相差异大，电性曲线特征明显，多井间可对比。中期旋回和长期旋回界面都可以在地震剖面上稳定追踪。短期基准面旋回是高分辨层序基本的地层单元，反映了一个较短期的基准面旋回变化，沉积特征表现为单一的上升半旋回或者下降半旋回，为单一河道至洪泛的沉积过程，据此可将馆陶组划分为9个短期旋回。

3 沉积相标志

由于沉积环境、搬运方式、水动力、沉积方式的差异，不同沉积相以及沉积微相储层在岩心构造、粒度分布、测井曲线上具有不同的特征。利用多种资料综合分析，可以更准确地识别沉积微相[4]。

3.1 岩心相

沉积构造可以体现沉积速率、水动力强度等信息，从而判别沉积微相[5-7]。

PL油田馆陶组岩心常见底冲刷面，部分底冲刷面之上岩石粒度粗，分选差，粒径可达细砾-中砾，表明沉积区距离物源较近，河水动力较强，碎屑物质在沉积区快速卸载，主要指示了辫状河道沉积[11-15]。部分底冲刷面之上，岩石粒度相对较细，以细砂岩为主，底部为灰绿色泥岩，指示了浅水环境下的水下河道沉积。交错层理在整个馆陶组地层中较为发育，其中沙纹交错层理为河道溢岸沉积和滨湖沉积；板状交错层理主要指示辫状河道、心滩坝沉积；槽状交错层理指示辫状河道、心滩坝沉积(图1)。

图1 不同沉积微相沉积构造

此外，岩心中还发育大量的粒序层理，主要包括正粒序与复合粒序，正粒序通常发育在辫状河道、分支河道和心滩，复合粒序主要发育于心滩沉积。局部可见水平层理，主要指示溢岸砂、水下分流河道等，平行层理在中细粒砂岩为主的地层中较发育，形成时的水动力较强，主要指示了辫状河道、心滩微相。

3.2 粒度分析

粒度是岩石结构的主要特征之一，沉积物的粒度分布主要受水动力变化的影响，因此粒度分析可以反映原始的沉积状况及水动力条件[8]。依据PL油田粒度数据，馆陶组下段岩性为中细砂岩、含砾中粗砂岩与泥岩的互层，粒度中值0.004～0.700 mm，分选中等到差；馆陶组上段岩性为含砾砂岩、中细砂岩与泥岩的互层，粒度中值0.01～0.50 mm，分选中等-较差。通过对比分析各油组代表性的粒度概率累积曲线，整体来看，馆陶组粒度概率曲线以两段式、圆弧式为主，可见多段式。

综上分析可以看出，PL油田主力含油层段以两段式为主，主要为河道砂沉积，可见的三段式主要指示河口分流砂坝沉积，由于受河湖水动力混合影响，交切点圆滑接触，甚至整体呈圆弧状，粒度越细，圆弧状越明显，表明越靠近沉积末端受湖水动力影响越大。整体来看，由下至上岩性逐渐变细，分选变好，成熟度增强，反映了水动力条件由强到弱，沉积环境更趋向于稳定。

3.3 测井相

结合研究区沉积背景，本文采用了自然伽马和自然电位测井曲线，总结了研究区不同砂体在测井曲线上的不同特征。主要包括：钟形、箱形及齿化形态为主，其次为圆头状、指状、漏斗状(图2)。

图2 测井相模式

河道沉积在测井曲线上呈钟形，其中，厚层钟形主要为辫状水道、分流河道、水下分流河道沉积，中-薄层钟形曲线主要指示了小型分流河道、小型水下分流河道沉积。测井曲线齿化，可能反映了河道侧向摆动、水动力的短期变化或超短期基准面的波动。

心滩或分流砂坝测井曲线呈箱型，曲线顶、底部的突变指示了受短期基准面波动的影响，沉积环境以及河流相、湖相沉积的交替。测井曲线齿化说明水动力的短期变化或超短期基准面的波动。

河口坝沉积测井曲线呈现漏斗形，或圆头形，表明砂体为底部反旋回，上部正旋回，为河口坝与分流河道复合砂体，指示了河流对早期河口坝的侵蚀改造，属于浅水三角洲的典型特征。

此外，研究区发育大量河漫沉积以及局部高地的洪泛沉积，测井曲线表现为指状。

4 浅水辫状河三角洲沉积模式及演化规律

4.1 砂体展布

基于上述沉积背景、沉积环境以及沉积相标志特征分析，认为PL油田馆陶组为典型的河湖过渡环境浅水辫状河三角洲，但不同小层的砂体展布特征具有较大的差异，可细分为三种类型：砂体厚度较大，平面范围广，单一河道不易区分。测井相多为钟形、箱形、箱-钟复合形，表明以心滩和河道沉积为主，部分心滩被后期河流切叠改造，夹层数量少，且不稳定，井间对比性差，指示河流水动力较强，下切作用明显(图3a)。砂体局部厚度大，横向展布较为稳定，其余以薄层砂为主，相对易于识别单一河道，其中，厚层砂测井相以箱形、漏斗形、圆头形等为主，圆头形为漏斗-钟形的复合体，表明了河口坝被水下分流河道切割改造为分流砂坝；薄层砂以指形、钟形等为主，主要为水下分流河道(图3b)。砂体厚度较薄，横向展布范围较小，多为窄条带小型河道砂体交织。测井相以指形、钟形为主，主要为水下分流河道(图3c)。

图3 PL油田储层厚度平面展布特征

4.2 三角洲类型

在前人研究的基础上[9-15]，结合PL油田自身储层的发育特征，将浅水辫状河三角洲进一步细分为三种类型：叠覆砂坝型、侧叠河道型、孤立河道型。

4.2.1 叠覆砂坝型

叠覆砂坝型浅水辫状河三角洲平原部分辫流带较宽，辫流带内河道摆动切割频繁，发育大量心滩。三角洲前缘以分流砂坝沉积为主，分流砂坝叠置连片发育，前缘的外围受湖浪影响，主要发育裙带状席状砂。该类型三角洲砂体厚度大，横向展布稳定(图4a)。

4.2.2 侧叠河道型

侧叠河道型浅水辫状河三角洲平原部分辫流带较窄，以辫状河道为主，单一河道规模相对较大，河道内的心滩呈孤立状发育。三角洲前缘以水下分流河道为主，河道规模相对较大，侧向叠置，局部分散发育小型分流砂坝。分流河道和分流砂坝末端发育受湖浪改造形成的席状砂(图4b)。

4.2.3 孤立河道型

孤立河道型浅水辫状河三角洲平原部分以小规模的辫状河道为主，河道数量较多，心滩基本不发育；三角洲前缘以小规模水下分流河道为主，河道彼此孤立，河道间发育分流间湾。水下分流河道呈枝状向湖内延伸(图4c)。

图4 PL油田三种不同类型浅水辫状河三角洲模式

4.3 沉积演化规律

馆陶组沉积时期，古气候、古物源、古地貌等相对稳定，物源供给量相对平稳。按照可容纳空间/沉积物供给量(A/S)对沉积的控制作用，由于沉积物供给量的相对平稳，其演化规律主要受控于沉积基准面旋回。由于古地貌较为平缓，沉积基准面的波动对可容纳空间、沉积环境、沉积方式的影响较大，导致不同类型的浅水辫状河三角洲在纵向上不断演化更替。

在中长期上升半旋回的底部，沉积基准面最低，此时沉积区可容纳空间最小，沉积物的堆积造成了河道的频繁改道。在三角洲的平原地区，由于河道横向拓展可容纳空间的需要，形成了较为宽大的辫流带，辫流带内心滩侧向连片发育，小规模不稳定河道贯穿其中；而三角洲前缘部分，由于可容纳空间限制，水下分流河道不断堵塞、分支，发育大量连片发育的分流砂坝。

随着基准面的抬升，在中期上升半旋回的中部及短期半旋回底部，沉积区可容纳空间增大，此时河道相对稳定，规模较大。在三角洲平原地区，由于可容空间增大，辫流带无侧向拓展空间的需求，因此，辫流带宽度较窄，数量较多，河道内心滩发育数量较少且较稳定，呈孤立状；三角洲前缘部分，水下分流河道以侧向叠置接触为主，分流砂坝较少，规模较小。

随着基准面的进一步抬升，在中长期上升半旋回顶部以及部分短期半旋回顶部，沉积区可容纳空间最大，此时主要以数量较多的孤立河道沉积为主；在三角洲平原地区，辫流带规模进一步缩小甚至消失，取而代之的为数量纵多的小规模水道，分流间湾泥较为发育；在三角洲前缘部分，水下分流河道规模小，呈孤立状，向湖内远距离延伸。

5 结论

PL油田馆陶组整体为河湖过渡环境浅水辫状河三角洲沉积模式，可细分为三种类型：叠覆砂坝型、侧叠河道型、孤立河道型。其中，叠覆砂坝型以连片砂坝为主，河道规模小；侧叠河道型以大型河道为主，砂坝数量少；孤立河道型小型河道孤立发育，砂坝基本不发育。受控于沉积基准面旋回的影响，三种类型的三角洲在纵向上不断演化、更替。