王寧，何幼斌，王思文，張竹林

（1.長江大學地球科學學院，武漢430100；2.中國石化勝利油田分公司臨盤采油廠地質研究所，山東臨盤251507）

惠民凹陷商河油田商三區(qū)沙三上亞段濁積扇沉積特征

王寧1，何幼斌1，王思文2，張竹林2

（1.長江大學地球科學學院，武漢430100；2.中國石化勝利油田分公司臨盤采油廠地質研究所，山東臨盤251507）

針對惠民凹陷商河油田商三區(qū)沙三上亞段砂體平面及縱向分布規(guī)律認識不清的問題，從巖心觀察、測井資料分析、薄片分析以及區(qū)域地質背景入手，對該區(qū)濁積扇的巖石類型、粒度特征和沉積構造等進行了詳細研究。研究結果表明，該區(qū)巖石類型包括粉砂巖、細砂巖和泥頁巖，發(fā)育侵蝕面、溝模、粒序層理、包卷層理和火焰狀構造等沉積構造以及小型同生斷層構造，砂巖粒度分析顯示其具有濁流沉積特征。在該區(qū)劃分出了中扇和外扇亞相以及辮狀溝道、溝道間、溝道側緣和外扇泥4個微相，其中中扇亞相較為發(fā)育。分析了濁積扇縱向沉積序列及沉積微相平面演化規(guī)律，并對其控制因素進行了探討。

濁積扇；沉積相；沙河街組沙三上亞段；商三區(qū)；惠民凹陷

0 引言

沙三上亞段是商河油田的主要產油層位之一［1-4］，屬于低滲透油藏。隨著開采程度的不斷提高，對其砂體平面及縱向分布規(guī)律認識不清的問題日益突出。前人曾對該區(qū)做過相關的沉積相研究，但多是從中小比例尺進行研究［5-8］，且并未對沉積微相進行細分，難以滿足開發(fā)中后期沉積相精細化的要求。筆者在參考前人研究成果的基礎上，綜合研究區(qū)60余口鉆井的測井、錄井巖心以及室內測試分析等資料，著重分析沙三上亞段濁積扇的沉積特征及沉積微相類型，探討其成因機制并建立相應的沉積模式，以利于正確認識砂體形態(tài)及展布，挖掘剩余油潛力。

1 區(qū)域地質概況

商三區(qū)位于惠民凹陷商河油田南部，屬于渤海灣盆地濟陽坳陷惠民凹陷中央隆起帶臨商帚狀斷裂體系［2］（圖1）。該區(qū)自下而上發(fā)育古生界、古近系、新近系及第四系地層，古近系包括孔店組、沙河街組和東營組，其中沙河街組自上而下可進一步分為沙一段、沙二段、沙三段和沙四段，沙三段又可分為上、中、下3個亞段［6］。在研究區(qū)，沙三上亞段為灰、深灰色泥巖與灰色粉、細砂巖互層，厚200 m左右。根據小層對比結果，該亞段可分為6個砂組，26個小層。

2 沉積相標志

2.1 巖石學特征

商三區(qū)沙三上亞段巖石類型比較簡單，以粉砂巖、細砂巖和泥頁巖為主，其中細砂巖含量較低。泥頁巖多呈灰色、深灰色及灰黑色，反映出弱還原—還原的沉積環(huán)境。薄片鑒定結果表明，濁積砂巖成分成熟度及結構成熟度均較低，儲層巖石類型主要為粉—細粒長石巖屑質石英砂巖，巖屑質長石粉砂巖次之。碎屑組分中，石英體積分數為54%～71%，部分具有自生加大邊，波狀消光現(xiàn)象明顯；長石體積分數為7%～30%，主要為鉀長石和斜長石，常被溶蝕和交代，且可見高嶺土化及絹云母化等現(xiàn)象；巖屑體積分數為10%～25%，以黏土巖巖屑和燧石為主，部分為噴出巖和石英巖巖屑。碎屑顆粒分選中等，磨圓度差，多為棱角—次棱角狀。膠結物主要為方解石，局部可見鐵白云石，顆粒之間多為線接觸，膠結類型以接觸-孔隙式膠結為主。泥質和有機質為雜基的主要成分。巖心觀察發(fā)現(xiàn)粉砂巖中黃鐵礦顆粒多以細脈的形式出現(xiàn)，也可見菱鐵礦結核，代表了水體較深的弱還原—還原沉積環(huán)境［9］。

2.2 沉積構造特征

研究區(qū)原生沉積構造比較豐富，包括層理構造、層面構造和同生變形構造三大類，具體可見代表侵蝕作用及強水動力條件的侵蝕面（圖版Ⅰ-1）和溝模（圖版Ⅰ-2）；代表遞變懸浮和整體沉降作用的遞變粒序層理（圖版Ⅰ-3）；代表重力作用和差異負載的重荷模和火焰狀構造（圖版Ⅰ-4）；代表重力滑塌變形作用的包卷層理（圖版Ⅰ-5）和撕裂狀泥礫［10-12］（圖版Ⅰ-6），泥礫多富集出現(xiàn)，其排列表現(xiàn)出一定的定向性，與層面低角度平行或近于斜交，多呈長條狀或者半月形。粉砂巖與泥巖的薄互層段可見代表斷裂活動或重力滑塌的小型同生斷層構造［13］（圖版Ⅰ-7）。細砂巖中發(fā)育鑒定濁流最主要的依據，即遞變粒序層理，其下部粒度稍粗，自下而上泥質含量增加，上部與泥巖突變接觸，構成鮑馬序列的AE組合。上述三大類沉積構造組合在一起為鑒別濁流沉積的重要依據［14］。同時，細砂巖中發(fā)育平行層理，紋層厚度為0.5～0.8 mm，粉砂巖中發(fā)育塊狀層理（圖版Ⅰ-8）以及爬升波狀層理（圖版Ⅰ-9），泥巖中發(fā)育水平層理，組成AB，CDE和DE等鮑馬序列的組合類型，表明濁流沉積包含有近源至遠源的類型。巖心觀察發(fā)現(xiàn)，薄層濁積巖在該區(qū)的一種表現(xiàn)形式是砂質條帶和泥質條帶［13］，通常下部為細—粉砂巖，上部為粉砂質泥巖或泥巖；此種組合具有多個韻律，呈現(xiàn)出砂泥巖薄互層，細—粉砂巖底部常有微型重荷模出現(xiàn)，發(fā)育正粒序，上部發(fā)育水平層理，相當于鮑馬序列的ADE段或者DE段。

2.3 粒度特征

以S13-107井2419.73～2445.00 m井段54個樣品的粒度分析結果為基礎數據，得到的粒度概率曲線類型主要有2種（圖2）：一種為寬緩上拱形，該類曲線多見于塊狀砂巖及正粒序砂巖中，以無明顯截點、粒度分布區(qū)間寬、顆粒粗細混雜以及形態(tài)上拱為特征，說明了重力流沉積分選較差；另一種為兩段式，由低斜率的跳躍總體和懸浮總體組成，該類曲線主要出現(xiàn)在平行層理砂巖段中。以上2種曲線的共同特點為懸浮總體含量比較高，分選較差。沉積物在長距離搬運過程中，顆粒較粗沉積物的卸載使得流體的密度和懸浮物的沉降速度降低，水流的牽引沉積作用增強，這也解釋了少量粒度概率曲線呈現(xiàn)三段式及多段式的原因。對取自塊狀粉—細砂巖段的樣品做C-M圖（圖3）。從圖3可看出：M=60～110 μm，平均為81.9 μm；C=130～220 μm，平均為162.5 μm；點群基本上與C=M基線平行，表現(xiàn)出重力流快速沉積且無分選的特征，C值和M值隨著水流強度的減弱而減小，表現(xiàn)出遞變懸浮的特點。

圖2 商河油田商三區(qū)S13-107井沙三上亞段粒度概率圖Fig.2The probability of cumulative grain size curve of upper submember of Es3of S13-107 well in the third area of Shanghe Oilfield

圖3 商河油田商三區(qū)沙三上亞段C-M圖Fig.3The C-M diagram of upper submember of Es3in the third area of Shanghe Oilfield

2.4 測井曲線特征

研究區(qū)沙三上亞段的測井曲線主要表現(xiàn)為微齒平直狀泥巖基線背景上的中高幅齒化箱形、鐘形、指形及其組合（圖4）。齒化程度反映了流體能量的變化及粒序混雜的沉積特征。巖心觀察中常見的塊狀砂巖在測井曲線上多表現(xiàn)為箱形、鐘形或者二者的疊加組合，反映其為溝道的充填體并可能經過多次沉積覆蓋。測井曲線底界面突變，常指示發(fā)育沖刷面，形態(tài)上以多個鐘形或者箱形組成，表明濁積扇可能由多期重力流疊置形成。

圖4 商河油田商三區(qū)S13-351井沙三上亞段典型測井曲線Fig.4Typical logging curve of upper submember of Es3of S13-351 well in the third area of Shanghe Oilfield

3 沉積相類型及特征

前人研究認為商河油田商三區(qū)沙三上亞段屬于基山砂體的一部分，為一套三角洲—濁積扇沉積，其前端發(fā)育濁積扇［7，15-16］。本次研究通過巖心觀察，并綜合錄井、測井、分析化驗及區(qū)域地質資料，結合典型的沉積構造等相標志，認為商三區(qū)沙三上亞段發(fā)育濁積扇沉積?；鷺嬙旒巴鄬臃从沉顺练e物不穩(wěn)定的沉積狀態(tài)，存在于暗色泥巖中的多層砂巖可用ABE和CDE等鮑馬序列組合來描述，這些現(xiàn)象都反映了滑塌濁積扇沉積物的濁積特征。

區(qū)域沉積背景分析表明，研究區(qū)濁積扇的物質來源可能由三角洲前緣滑塌所提供［8］，因此沉積物粒度較細，以粉砂巖為主，夾少量細砂巖及泥質粉砂巖。根據濁積扇的巖石類型、粒度、沉積構造及測井曲線等特征，認為研究區(qū)主要發(fā)育中扇和外扇，內扇不發(fā)育。中扇亞相可分為辮狀溝道、溝道間和溝道側緣微相，外扇亞相主要包括外扇泥微相。

3.1 辮狀溝道

辮狀溝道微相是中扇亞相的主體，由一系列分支辮狀溝道組成。水道的經常性遷移使該微相分布廣泛。巖性以粉砂巖、細砂巖、泥質粉砂巖和粉砂質泥巖為主。砂巖底部常含泥礫，沖刷面比較明顯。沉積構造以塊狀層理、正遞變粒序層理、平行層理、重荷模和底模構造為主，也可見同生變形構造。單個砂體垂向上顯示正韻律，多期形成的砂巖構成疊合砂巖體，厚度一般為3～10 m，有的可達十幾米。自然電位曲線表現(xiàn)為中高幅齒化鐘形、指形、箱形和齒化漏斗形及其組合。

3.2 溝道間

溝道間微相由水流溢出辮狀溝道后沉積而形成，從而分布于辮狀溝道之間。巖性一般為泥質粉砂巖及灰色泥巖夾粉砂巖，構成鮑馬序列的ABE段和CDE段。以發(fā)育平行層理和同生變形構造為主，砂體厚度一般為0～2 m。自然電位曲線齒化程度較強，為薄層鐘形或泥巖基線背景上的中低幅齒形或指形。

3.3 溝道側緣

溝道側緣微相是由于水流流出辮狀溝道后，所攜帶的物質在溝道出口及兩側堆積而形成，位于辮狀溝道的邊緣。該微相頂部常與辮狀溝道漸變接觸，底部與溝道間暗色泥巖突變接觸［17］。由于水流的侵蝕能力減弱，泥礫及底沖刷面較少發(fā)育，但泥質條帶、泥巖和泥質粉砂巖夾層增多。巖性以粉砂巖、泥質粉砂巖及粉砂質泥巖為主，相當于鮑馬序列的CDE段。與辮狀溝道微相相比，其厚度較小，發(fā)育平行層理、包卷層理、波狀層理及火焰狀構造等。自然電位曲線較辮狀溝道微相幅度小，為中低幅齒形、指形或二者的組合。

3.4 外扇泥

外扇泥微相位于外扇的前緣，水動力條件最弱，向湖方向逐漸變?yōu)樯詈肷詈练e。巖性主要為深灰色、灰色泥巖、粉砂質泥巖及薄層粉砂巖，常見水平層理。自然電位曲線以泥巖基線為主。

以S67井為例（圖5），濁積扇在剖面上主要表現(xiàn)為粉砂巖、細砂巖與泥巖的互層，以中扇和外扇的相互疊置為特征，呈現(xiàn)向上變厚、變粗的序列，即自下而上泥巖減少，濁積巖層變厚、變粗，再向上變?yōu)楹駥拥膲K狀砂巖夾薄層泥質沉積。從圖5中可以識別出至少3期扇體，這是由于辮狀溝道以及扇體的遷移，造成了多個扇體在垂向上的疊加。結合其他井的垂向沉積序列分析表明，扇體之間有時也發(fā)育半深湖—深湖泥，為沉積間歇期，濁流事件停止，接受了正常的湖相泥巖沉積。

圖5 商河油田商三區(qū)S67井沙三上亞段垂向沉積序列Fig.5Vertical sedimentary sequences of upper submember of Es3of S67 well in the third area of Shanghe Oilfield

4 沉積相平面展布及演化

在取心井沉積微相分析的基礎上，對研究區(qū)60余口井的鉆井及測井資料進行了詳細研究，并分別進行了單井相分析。以小層為單位確定每口井的優(yōu)勢相，再結合連井剖面沉積相分析及小層砂體厚度等值線圖，編制了研究區(qū)沙三上亞段26個小層的沉積相平面展布圖。從圖中可以看出濁積扇從北部或者西北部進入研究區(qū)，扇體的展布明顯受斷層走向控制，辮狀溝道呈單一或多分支狀，大致呈南北向展布。

不同砂組之間濁積扇扇體的差異主要體現(xiàn)在展布方向上，而同一砂組不同小層濁積扇的發(fā)育則具有一定的繼承性，但規(guī)模及形態(tài)有所不同。自下而上依次選取濁積扇發(fā)育較好、含油面積較大的6砂組4小層、5砂組2小層、3砂組2小層及2砂組3小層對沉積微相平面展布進行研究，如圖6所示。6砂組沉積時期經歷了一個濁積扇體規(guī)模增大的過程，沉積早期的濁積扇僅分布在研究區(qū)北部。6砂組4小層沉積時期，在研究區(qū)中部演化出3條明顯的辮狀溝道，自北向南分別延伸至S745井、S13-31井及S13-13井一帶。5砂組沉積時期濁積扇體的規(guī)模先增大后減小。5砂組2小層沉積時期，辮狀溝道主要分布在研究區(qū)的中部，東北方向發(fā)育有較小規(guī)模的辮狀溝道，S93井和S13-39井等砂體厚度較大的區(qū)域發(fā)育該微相。4砂組沉積時期扇體向研究區(qū)推進，規(guī)模逐漸增大。3砂組沉積時期經歷了扇體規(guī)模先增大后減小的過程，扇體面積在3，4小層沉積時期最大，分布范圍有自東向西增大的趨勢，主要分布在研究區(qū)中部及西北部。3砂組2小層沉積時期，辮狀溝道主要分布在研究區(qū)西北部S67井及S13-69井一帶，研究區(qū)中部的單一辮狀溝道大體向南延伸至S13-39井附近。2砂組沉積早期扇體自西北部進入研究區(qū)，分布面積較小，之后濁積扇向前推進，辮狀溝道砂體在全區(qū)均較發(fā)育。2砂組3小層沉積時期，辮狀溝道分布范圍較廣，分布在研究區(qū)的西北部及中部，大體向南及東南延伸至S745井及S13-20井一帶。1砂組沉積時期，濁積扇規(guī)模較2砂組沉積時期小，平面上呈馬蹄狀或片狀分布，難以細分相帶。

圖6 商河油田商三區(qū)沙三上亞段典型小層沉積相平面展布特征Fig.6Planar distribution of typical sublayer sedimentary facies of upper submember of Es3in the third area of Shanghe Oilfield

5 沉積相控制因素分析

研究區(qū)的構造發(fā)育特征直接受到惠民凹陷大的構造格局的影響?；菝癜枷莸臉嬙煅莼笾驴煞譃閿嘞莩跏计?、斷陷強烈活動期、斷陷衰退期和坳陷期4個階段，而沙三段沉積時期對應于濟陽運動強烈活動時期，此時惠民凹陷處于強烈斷陷期，伸展裂陷作用劇烈，是古近系及新近系湖盆最大斷坳期，發(fā)育了較厚的砂巖與泥巖互層沉積［18］。沙三上亞段沉積時期，研究區(qū)北部邊界發(fā)育了較大規(guī)模的同生斷層，導致研究區(qū)南部地形變陡，從而為滑塌濁積扇的發(fā)育創(chuàng)造了有利的坡降條件。巖心觀察發(fā)現(xiàn)的巖脈及小型同生斷層表明，該區(qū)沉積時期可能受到構造運動的影響。同沉積斷層對沉積類型和砂體的發(fā)育及分布具有重要的控制作用［19］。同時，斷層是促使?jié)岱e扇體向前推進的主要因素［20］。當扇體推進到斷層附近，斷層的落差使沉積物產生了再搬運的動力，沉積物便會以該斷層為起點，發(fā)育成為新的滑塌濁積扇體。

此外，三角洲的規(guī)模和建設性是影響該區(qū)滑塌濁積扇體發(fā)育范圍和規(guī)模的重要因素。前人研究認為，商河地區(qū)濁積扇是由基山三角洲前緣滑塌而形成［8，21］。沙三上亞段沉積時期，基山三角洲發(fā)育規(guī)模較大，水動力較強，其發(fā)育具有明顯的繼承性，為濁積扇的發(fā)育提供了充足的物源。

如圖7所示，沙三上亞段沉積時期，基山三角洲的推進造成沉積物的堆積厚度增大，使前緣坡度不斷增加，當沉積界面的傾斜角超過內部休止角時，在地震及波浪等因素的觸發(fā)下，大量沉積物沿斜坡發(fā)生重力滑塌及流動而形成濁流，并在更遠的深水區(qū)形成滑塌濁積扇沉積。

圖7 商河油田商三區(qū)沙三上亞段沉積模式①辮狀溝道；②溝道間；③溝道側緣；④外扇泥Fig.7The sedimentary model of upper submember of Es3in the third area of Shanghe Oilfield

6 結論

（1）商河油田商三區(qū)沙三上亞段的沉積相類型主要為濁積扇，儲層巖石類型以粉—細粒長石巖屑質石英砂巖為主，巖屑質長石粉砂巖次之。濁積砂巖的成分成熟度及結構成熟度均較低。粒度分析結果表明碎屑物質以遞變懸浮搬運為主，沉積構造具有典型的重力流成因特征。

（2）商河油田商三區(qū)沙三上亞段的沉積微相可分為中扇、外扇2個亞相和辮狀溝道、溝道間、溝道側緣以及外扇泥4個微相。其中，辮狀溝道微相沉積厚度較大，粒度較粗，物性較好，為最有利的油氣儲集相帶，也是下一步調整挖潛的重點目標相帶。

（3）商河油田商三區(qū)沙三上亞段單井剖面上以中扇和外扇的相互疊置為特征，呈現(xiàn)向上變厚、變粗的序列。同一砂組不同小層濁積扇的平面展布具有一定的繼承性，但規(guī)模及方向有所不同，扇體展布受斷層走向控制比較明顯。該區(qū)濁積扇的形成主要源于三角洲的推進，并且在斷層活動等構造因素的觸發(fā)下，形成了滑塌濁積扇沉積。因此，針對沉積相演化規(guī)律和控制因素進行總結與分析，有利于尋找濁積巖的有利發(fā)育區(qū)。

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圖版Ⅰ說明：商河油田商三區(qū)沙三上亞段巖心照片。1.灰色粉砂巖底部發(fā)育的侵蝕面，下伏地層為灰黑色泥巖，S13-351井，2 500.18 m；2.灰黃色細砂巖，溝模，S13-351井，2566.00m；3.下部為顯粒序層理的淺灰色粉砂巖，上部為灰色泥巖，構成鮑馬序列的AE段，S13-351井，2518.32m；4.灰白色粉砂巖，火焰狀構造，S67井，2 509.70 m；5.灰色粉砂巖夾灰色泥巖，包卷層理，S13-351井，2 540.08 m；6.灰黃色粉砂巖，撕裂狀泥礫，顯示強烈的滑塌、撕裂和快速沉積作用，S13-351井，2 615.17 m；7.灰白色粉砂巖與黑色泥巖互層，低密度濁流，中部發(fā)育小型同生斷層，S13-107井，2 438.50 m；8.淺灰黃色粉砂巖，塊狀層理，S67井，2 506.50 m；9.灰白色粉砂巖，爬升波紋層理，S67井，2 501.27 m

（本文編輯：于惠宇）

Sedimentary characteristics of turbidite fan in upper submember of E s3in the third area of Shanghe Oilfield,Huimin Sag

WANG Ning1，HE Youbin1，WANG Siwen2，ZHANG Zhulin2
（1.School of Geosciences，Yangtze University，Wuhan 430100，China；2.Linpan Oil Production Plant，Shengli Oilfield Company，Sinopec，Linpan 251507，Shandong，China）

Based on core observation,log data,thin section analysis and regional geological background,this paper studied the rock types,grain size characteristics and sedimentary structures of turbidite fan of upper submember of the third member of Shahejie Formation in the third area of Shanghe Oilfield.The result shows that the rock types mainly includesiltstone,finesandstoneandargillutite.Erosionsurface,gloovecast,gradingbedding,convolute bedding,flame structure and small-sized contemporaneous fault are mainly developed.The granularity analysis result shows typical features of turbidite deposit.Middle fan which is dominant and outer fan are recognized,which can be further divided into channel,interchannel,channel lateral margin,and outer fan mud.The vertical sedimentary sequence,sedimentary facies distribution and evolution and the controlling factors were analyzed.

turbiditefan；sedimentaryfacies；uppersubmemberofE s3；thethirdareaofShangheOilfield；HuiminSag

TE121.3

A

1673-8926（2014）03-0038-07

2014-02-03；

2014-03-15

湖北省高等學校優(yōu)秀中青年科技創(chuàng)新團隊計劃項目“基于GIS的含油氣盆地儲層評價理論與方法研究”（編號：T200602）資助

王寧（1988-），男，碩士，主要從事沉積學的研究工作。地址：（430100）湖北省武漢市蔡甸區(qū)大學路特1號長江大學地球科學學院。E-mail：412583664@qq.com

何幼斌（1964-），男，教授，博士生導師，主要從事沉積學的教學和研究工作。E-mail：heyb122@163.com。