毛雄文，何幼斌，李專，王寧 （長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北武漢430100）

1 研究區(qū)概況

商河油田沙河街組二段下亞段（EsL2）和沙河街組三段上亞段（E）是商河油田的主力油層，占總儲(chǔ)量的60.13%。商河油田商三區(qū)位于渤海灣盆地濟(jì)陽坳陷惠民凹陷中央隆起帶臨商帚狀斷裂體系（圖1），處于中央隆起帶和臨南洼陷的東端，北隔滋鎮(zhèn)洼陷與埕寧隆起相望，南鄰臨南凹陷和南斜坡與魯西隆起相隔，面積約16.96km2。前人已對(duì)研究區(qū)地層層序［1～3］、沉積［1，4，5］、構(gòu)造［5～7］、 儲(chǔ)層［8～14］、油氣成藏［15～17］等方面的內(nèi)容開展了一系列的研究工作，對(duì)于區(qū)內(nèi)沉積相類型和湖平面變化主要有2種不同的認(rèn)識(shí)［1，4，5］。一種觀點(diǎn)認(rèn)為沙河街組二段（Es2）主要為濱淺湖灘壩沉積［1］，另一種認(rèn)為Es2主要為三角洲前緣沉積［4，5］。隨著油氣開采程度的提高，開發(fā)難度不斷加大，加之其所處中央隆起帶，同沉積構(gòu)造活動(dòng)頻繁，斷塊復(fù)雜，砂體厚度變化大，沉積相變化快，E砂體展布、儲(chǔ)層分布規(guī)律不清的問題日益突出。針對(duì)上述問題，首先應(yīng)確定E各砂層組的沉積微相類型，建立沉積模式，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)沉積微相與儲(chǔ)層砂體的關(guān)系，明確儲(chǔ)層砂體展布規(guī)律，為下一步的開發(fā)調(diào)整提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。

圖1 商三區(qū)構(gòu)造位置圖

2 沉積相分析

相標(biāo)志是研究沉積相的一個(gè)非常重要手段，一般包括巖石學(xué)標(biāo)志、古生物學(xué)標(biāo)志、地球物理學(xué)標(biāo)志和地球化學(xué)標(biāo)志。由于資料原因，研究區(qū)主要采用巖石學(xué)標(biāo)志和測(cè)井相標(biāo)志。

2.1 巖石類型及組合

2.2 原生沉積構(gòu)造

物理成因的構(gòu)造一直被視為分析和判斷沉積環(huán)境的重要標(biāo)志［17］，E原生構(gòu)造比較豐富，主要包括層面構(gòu)造、層理構(gòu)造、同生變形構(gòu)造、生物成因構(gòu)造4類（圖2）。

圖2 商河油田商三區(qū)E巖心照片

具體表現(xiàn)為：細(xì)砂巖中常發(fā)育平行層理（圖2（a））、?。行桶鍫罱诲e(cuò)層理、槽狀交錯(cuò)層理（圖2（b）），砂巖底部發(fā)育沖刷面（圖2（c）），有時(shí)可見泥礫，反映不穩(wěn)定或者是擺動(dòng)的流體對(duì)下伏地層的沖刷，上述構(gòu)造反映了一種較強(qiáng)的水動(dòng)力條件下流動(dòng)水的產(chǎn)物，常見于水下分流河道、河口砂壩等沉積環(huán)境中；粉砂巖中常發(fā)育的爬升波紋層理（圖2（d））、浪成沙紋層理（圖2（e））、波痕（圖2（f））、平行層理是受到湖浪改造和影響形成的，常發(fā)育于遠(yuǎn)砂壩、灘壩環(huán)境中；泥（頁）巖研究區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育，頁巖中水平層理（圖2（g））發(fā)育，表明沉積時(shí)水體安靜，能量較低，可能發(fā)育于前三角洲泥、淺湖－半深湖泥環(huán)境中；泥巖、粉砂質(zhì)泥巖局部可見植物碎屑（圖2（h）），部分已碳化，可能發(fā)育于支流間灣環(huán)境中；在局部粉砂巖泥質(zhì)含量較高或者與泥巖薄互層中，可見同生變形構(gòu)造（圖2（i）），重荷模和火焰狀構(gòu)造（圖2（j））代表重力作用和差異負(fù)載，砂球、球枕構(gòu)造（圖2（k））是重荷模在受到上覆地層的不均勻負(fù)荷壓力進(jìn)一步下陷進(jìn)入泥巖中形成的不規(guī)則排列的橢球狀或枕狀砂質(zhì)塊體，滑塌變形構(gòu)造（圖2（l））與上、下巖層呈突變接觸，可能因?yàn)閿嗔鸦顒?dòng)或重力作用斜坡上未固結(jié)的沉積物發(fā)生滑動(dòng)形成，同生變形構(gòu)造反映了沉積物受突發(fā)事件的影響迅速堆積，是水下斜坡的良好標(biāo)志；另外，在粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖中偶見代表水體較淺的直立潛穴（圖2（m）），水體較深的水平潛穴（圖2（n）），形成于水陸界面或之上的古植物根跡（圖2（o））。沉積構(gòu)造反映研究區(qū)總體水動(dòng)力不是很強(qiáng)，波浪作用較弱，存在水下斜坡，可能為三角洲前緣、前三角洲、淺湖－半深湖環(huán)境。

2.3 砂巖粒度分布特征

砂巖粒度分布概率累計(jì)曲線主要發(fā)育兩段式和三段式（圖3），均由跳躍總體和懸浮總體組成，跳躍總體含量高于懸浮總體，跳躍總體占60%～80%，懸浮總體占20%～40%，兩者交截點(diǎn)為3.3～4.0φ，滾動(dòng)總體基本不發(fā)育，反映了牽引流的沉積特征。有時(shí)跳躍總體會(huì)由于河流和湖泊相互作用而分為兩段，但跳躍總體含量明顯高于懸浮總體含量，表明河流作用要大于波浪作用力特征。C－M圖（圖4）上，主要發(fā)育QR段、RS段，存在少量PQ段，說明沉積物主要以遞變懸浮、均勻懸浮方式搬運(yùn)，由于三角洲沉積是介于河流與湖泊的中間過渡相，水動(dòng)力條件中等，故主要發(fā)育QR段、RS段，表現(xiàn)出三角洲前緣的沉積特點(diǎn)。

圖3 商三區(qū)E粒度分布概率累計(jì)曲線圖

圖4 商三區(qū)E的C－M 圖

2.4 測(cè)井相

3 沉積微相類型及特征

通過對(duì)7口取心井巖心觀察描述，綜合211口井測(cè)井、錄井和室內(nèi)分析化驗(yàn)資料，結(jié)合典型的沉積構(gòu)造等相標(biāo)志，認(rèn)為研究區(qū)E屬于三角洲－湖泊沉積體系。其判斷原因?yàn)椋孩偕皫r、泥巖原生色顏色偏深，反映出弱氧化－還原的沉積環(huán)境；②區(qū)內(nèi)E沉積時(shí)期同沉積斷層臨商斷裂帶的活動(dòng)強(qiáng)烈，沉積物由于斷層活動(dòng)影響在重力作用下沿斜坡快速下滑沉積，產(chǎn)生一些同生變形構(gòu)造，如滑塌變形構(gòu)造、包卷層理等，反映沉積物處于一個(gè)斜坡沉積環(huán)境；③巖心觀察，研究區(qū)只發(fā)育少量波浪成因的沉積構(gòu)造，沉積物受波浪沖洗作用較弱，主要受河流作用的改造和影響，而灘壩沉積水動(dòng)力條件主要受控于波浪和沿岸流控制；④巖心觀察中，由底到頂可以見多期的三角洲進(jìn)積沉積序列，每期巖性以深色泥巖開始向上粒度逐漸變粗，且在自然電位曲線上有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，多為連續(xù)的，向上幅度逐漸加大，成為漏斗形－齒化箱形組合；⑤結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，EE沉積時(shí)期，受渤海灣盆地構(gòu)造演化控制，惠民凹陷控邊斷裂活動(dòng)減弱，洼陷地形漸近平緩，總體呈現(xiàn)河流－三角洲體系充填特征。在上述分析基礎(chǔ)上根據(jù)巖石類型、粒度、沉積構(gòu)造以及測(cè)井曲線等特征，劃分出2種相、3種亞相、5種微相類型（表1）。

圖5 商三區(qū)S67井E典型測(cè)井曲線

2）遠(yuǎn)砂壩 垂向上與河口砂壩相互疊置，一般以沉積物粒度更細(xì)和不明顯的逆粒序?yàn)樘卣?。研究區(qū)內(nèi)遠(yuǎn)砂壩沉積在E不同小層中也普遍發(fā)育，但分布局限。主要由灰色、灰褐色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和泥巖組成，砂體厚度一般小于3m。常見小型交錯(cuò)層理、平行層理、生物擾動(dòng)構(gòu)造，局部可見水平層理、波痕、同生變形構(gòu)造。沉積物中植物屑和炭屑較多見。粒度分布概率累積曲線一般為兩段式或三段式，總體特征與河口砂壩相似，不同在于遠(yuǎn)砂壩懸浮組分相對(duì)更多，分選稍差，反映河流和湖泊的水體能量均較淺水河口區(qū)降低。在自然電位曲線上表現(xiàn)為低－中幅的指形、小型鐘形或箱形。

表1 商河油田商三區(qū)E沉積微相類型劃分

表1 商河油田商三區(qū)E沉積微相類型劃分

相亞相 微相三角洲 三角洲前緣 河口砂壩遠(yuǎn)砂壩支流間灣前三角洲 前三角洲泥湖泊 淺湖－半深湖 淺湖－半深湖泥

3）支流間灣 屬于低能環(huán)境沉積，以灰綠色、深灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖沉積為主，偶見夾薄層粉砂質(zhì)條帶，水動(dòng)力微弱，發(fā)育水平層理或紋理，可見同生變形構(gòu)造，植物屑、炭屑、介形蟲化石較少，自然電位曲線為低幅平直或微齒化曲線。

4）前三角洲泥位于三角洲前緣沉積的邊緣地帶，呈環(huán)帶狀，水體較深，沉積構(gòu)造不發(fā)育，主要為水平層理或紋層、同生變形構(gòu)造，見大量植物屑、炭屑和少量介形蟲化石。在自然電位曲線上表現(xiàn)為平滑或弱齒化的泥巖基線。

5）淺湖－半深湖泥 深灰色、灰色、灰黑色泥巖與褐灰色、深灰色灰質(zhì)泥巖不等厚互層，偶爾夾有少量灰黑色、深灰色油頁巖，并有少量薄層灰質(zhì)或泥質(zhì)白云巖出現(xiàn)。泥巖多為松散狀，灰質(zhì)泥巖多為團(tuán)塊狀、瘤狀或疙瘩狀，以水平層理為主，反映靜水低能環(huán)境。以含有大量的介形蟲化石，保存完好為特征。自然電位曲線為平滑或弱齒化的泥巖基線。

以J58井為例（圖6），三角洲前緣在剖面上主要為粉砂巖、細(xì)砂巖、泥巖的互層，以河口砂壩、遠(yuǎn)砂壩、支流間灣相互疊置為特征，前三角洲、淺湖－半深湖出現(xiàn)于三角洲前緣的底部。垂向上呈現(xiàn)泥巖向上減少，砂體變厚、變粗的趨勢(shì)。從圖中可以看出E沉積相變化具有明顯的周期性，綜合其他井垂向沉積序列表明，隨著湖平面的變化和沉積物供給的變化，在縱向可劃分為3個(gè)中期旋回，短期旋回由砂泥薄互層組成，多為反旋回。4砂組、3砂組、1＋2砂組從早期到晚期均由淺湖－半深湖演變?yōu)槿侵耷熬壋练e，經(jīng)歷3次湖泛－三角洲進(jìn)積沉積作用，代表著次一級(jí)的湖平面升降旋回沉積產(chǎn)物。

圖6 商三區(qū)J58井E垂向沉積序列

4 沉積微相展布特征及其演化

在單井相和連井相剖面研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合小層砂體厚度等值線圖，編繪了E的3個(gè)砂組各小層平面微相展布圖，直觀地展現(xiàn)了沉積微相平面分布規(guī)律。

1）4砂組沉積時(shí)期 該期研究區(qū)主體被三角洲前緣所占據(jù)（圖7），主要發(fā)育河口砂壩、遠(yuǎn)砂壩、支流間灣、前三角洲泥、淺湖－半深湖泥微相，不同小層沉積時(shí)，各沉積微相展布略有不同，但具有明顯的繼承性。17～12小層區(qū)內(nèi)河口砂壩、遠(yuǎn)砂壩砂體分布面積小，一般孤立存在，連片性差，砂體一般發(fā)育在區(qū)內(nèi)西北部；11～1小層沉積砂體范圍逐漸變大，連續(xù)性相對(duì)變好，呈現(xiàn)西北－東南逐漸增加的趨勢(shì)，淺湖－半深湖亞相面積相對(duì)減小。17～1小層總體代表了湖盆水體相對(duì)變淺的湖退沉積環(huán)境。

圖7 商三區(qū)E的4砂組沉積微相展布圖

2）3砂組沉積時(shí)期 該期主體主要為三角洲前緣沉積（圖8），淺湖－半深湖次之，從12～1小層沉積時(shí)期微相類型具有明顯的繼承性，主要表現(xiàn)在：三角洲前緣砂體主要為河口砂壩和遠(yuǎn)砂壩，兩者之間的凹陷處為支流間灣沉積，前端為前三角洲、淺湖－半深湖沉積；砂體主要發(fā)育在研究區(qū)西北方向，向東南泥質(zhì)含量逐漸增多。儲(chǔ)層砂體發(fā)育情況總體比4砂組好。12～2小層三角洲范圍逐漸變大，河口砂壩、遠(yuǎn)砂壩等微相分布范圍及規(guī)模也同時(shí)加大，淺湖－半深湖相對(duì)減小，反映水體逐漸變淺的湖退沉積環(huán)境。

3）1＋2砂組沉積時(shí)期 該砂組各個(gè)小層三角洲相對(duì)于3砂組、4砂組分布范圍稍小，但仍占據(jù)主體地位（圖9）。儲(chǔ)層砂體主要為河口砂壩、遠(yuǎn)砂壩、淺湖－半深湖，主要分布于研究區(qū)東北部局部。該期可能因?yàn)楹M(jìn)退及物源供給變化，導(dǎo)致1＋2砂組經(jīng)歷了2次淺湖－半深湖－三角洲前緣沉積，即10～5小層為第1次小型的湖退環(huán)境，4～1小層為第2次小型的湖退環(huán)境，總體上1＋2砂組為一次大型的湖退的沉積環(huán)境。

圖8 商三區(qū)E的3砂組沉積微相展布圖

綜合來看，從早到晚不同小層沉積時(shí)期，沉積微相和砂體的平面展布不同，但具有明顯的繼承性，這與湖盆的構(gòu)造及沉積演化階段密切相關(guān)。三角洲由西北向東南不斷推進(jìn)或收縮，研究區(qū)經(jīng)歷3次湖退過程，4砂組、3砂組、1＋2砂組各對(duì)應(yīng)一次湖泛－三角洲進(jìn)積的演變過程，沉積微相的平面展布規(guī)律與垂向演化具有完全對(duì)應(yīng)關(guān)系，即沉積微相在時(shí)間上的交替與空間上的展布是同步的。

沉積微相分布演化規(guī)律直接決定了砂體分布和變化規(guī)律，商三區(qū)發(fā)育的主要儲(chǔ)集砂體類型為河口砂壩和遠(yuǎn)砂壩砂體。河口砂壩單層砂體厚度較大，分布穩(wěn)定，面積較大，縱向上疊置分布，但由于區(qū)內(nèi)所處的中央隆起帶臨商帚狀斷裂體系，同沉積構(gòu)造頻繁，斷塊復(fù)雜，平面上砂體尖滅快，縱向上都有一定的泥巖隔夾層，砂體連續(xù)性差，易形成構(gòu)造－巖性油氣藏。

5 沉積模式

沉積相模式是對(duì)特定的沉積環(huán)境沉積相組合的總體概括，在前人研究基礎(chǔ)上，根據(jù)研究區(qū)巖石學(xué)特征、沉積微相類型及沉積相的周期性變化，再綜合考慮宏觀區(qū)域地質(zhì)背景，建立了符合商河油田商三區(qū)E的沉積模式（圖10），該相模式主要包含左右2部分，左部分展示了研究區(qū)全面的沉積環(huán)境及沉積相帶空間配置關(guān)系，反映了研究區(qū)物源情況。研究區(qū)處于三角洲－湖泊的相鄰地帶，沉積體系為河流－三角洲－湖泊沉積，主要發(fā)育三角洲前緣亞相（河口砂壩、遠(yuǎn)砂壩、支流間灣微相）、前三角洲亞相以及淺湖－半深湖亞相。物源方向主要來源西北部。右邊部分為研究區(qū)沉積亞相與微相的空間分布特征和配置關(guān)系，河口砂壩主要發(fā)育在西北部，遠(yuǎn)砂壩分布在河口砂壩的前端或者兩側(cè)，支流間灣分布在河口砂壩與遠(yuǎn)砂壩之間相對(duì)凹陷的地方。河口砂壩在單層中分布廣泛，遠(yuǎn)砂壩多為橢圓形單體，相鄰小層有時(shí)因?yàn)閴簩?shí)作用，垂向上相互連接成為一體。

圖9 商三區(qū)E的1＋2砂組沉積微相展布圖

圖10 商三區(qū)E沉積模式圖

6 結(jié)論

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