劉海，林承焰，張憲國

（中國石油大學（華東）地球科學與技術(shù)學院，山東 青島 266580）

孔店油田館陶組辮狀河—曲流河轉(zhuǎn)換及其控制因素

劉海，林承焰，張憲國

（中國石油大學（華東）地球科學與技術(shù)學院，山東 青島 266580）

為探討孔店油田館陶組河流類型的轉(zhuǎn)換模式，在沉積學的理論指導(dǎo)下，通過對研究區(qū)巖心及測井資料的詳細描述，在河流成因巖相類型識別的基礎(chǔ)上，確定了6種沉積微相類型，并且通過對館陶組地層垂向沉積微相、河道堆疊樣式和河道寬厚比等的變化特征分析，確定了研究區(qū)發(fā)育辮狀河和曲流河2種類型的河流，并建立了研究區(qū)的沉積模式；在此基礎(chǔ)上，對河型轉(zhuǎn)換的控制因素進行了分析。研究表明：基準面變化、物源供給及古氣候3個因素控制著孔店油田館陶組河流類型的轉(zhuǎn)換過程。受到基準面的逐漸升高、物源供給能力的減弱及古氣候環(huán)境變的干熱等因素的影響，館陶組沉積逐漸由辮狀河體系向曲流河轉(zhuǎn)換，最終建立了研究區(qū)河型演化模式。

沉積特征；河流類型；主控因素；演化模式

0 引言

河流的形成是一個復(fù)雜過程，在時空上極具變化性，會表現(xiàn)出多種河型。河道形態(tài)受多種因素的控制，在外界因素發(fā)生變化的情況下，河型就可能發(fā)生轉(zhuǎn)化，河型的轉(zhuǎn)化會導(dǎo)致不同河段砂體的發(fā)育特征存在明顯差異［1］。河型研究是判別地下不同成因砂體的關(guān)鍵，較為準確地判斷河型并分析各種河型的演變規(guī)律，對于河流相儲層的石油勘探及開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。近年來，國內(nèi)外的眾多地質(zhì)學家對河型轉(zhuǎn)化特征和機制進行了研究［2-12］。本文以研究區(qū)地下資料分析為基礎(chǔ)，綜合前人在現(xiàn)代沉積、露頭［13-18］等研究中獲得的認識，確定了研究區(qū)發(fā)育的河流類型，總結(jié)了河型轉(zhuǎn)化主控因素并重新建立了工區(qū)的沉積演化模式。

1 研究區(qū)概況

孔店油田位于黃驊坳陷中部地區(qū)的孔店凸起構(gòu)造帶，是一個被斷層切割的背斜構(gòu)造［19］。新近系館陶組埋深1206～1434 m，油田開發(fā)過程中又細分為3段，本次研究的目的層為館二和館三段。黃驊坳陷經(jīng)歷了早期的斷陷發(fā)育期，在中新世開始進入坳陷階段，館陶組地層為坳陷期早期沉積，發(fā)育以河流相為主的粗碎屑巖，不整合于下部地層之上［20-21］。

2 沉積特征

2.1 巖相類型

巖相的變化代表了沉積物形成時期水動力條件的變化，是分析沉積物成因類型的重要依據(jù)［10］。本次研究中共識別出8種巖相類型，包括1種粗粒度礫巖相、3種砂巖相、2種粉砂巖相和2種泥巖相（見圖1）。礫巖相常在砂體底部發(fā)育，屬于強水動力沖刷河床后的滯留沉積，研究區(qū)館三段底部常見此巖相類型；砂巖相是研究區(qū)的主要巖相類型，館三段以中粗砂巖為主，館二段細砂巖較為發(fā)育，砂巖是沙床在河床底部沉積形成，由于水動力條件的變化呈現(xiàn)各種不同的層理類型，研究區(qū)常見板狀、槽狀交錯層理，均為河道內(nèi)常見的層理類型；粉砂巖相在館三段偶見，館二段較為發(fā)育，通常見于砂體上部，以發(fā)育砂紋層理為特征，砂體內(nèi)部也可見到薄層狀粉砂巖，粉砂巖相常發(fā)育于漫流沉積內(nèi)；泥巖相包括塊狀泥巖和碳質(zhì)泥巖2種，其中塊狀泥巖主要在泛濫平原安靜的水體內(nèi)發(fā)育，而碳質(zhì)泥巖則發(fā)育在植被較豐富的沼澤環(huán)境內(nèi)。

圖1 研究區(qū)館陶組巖相分類

2.2 沉積微相

通過進一步的巖心觀察，總結(jié)巖石相組合特征，結(jié)合測井資料，可識別出6種河流體系沉積微相。

1）河道。河道砂體底部常發(fā)育顆粒支撐礫巖，礫石具有疊瓦狀排列特征，屬于河道滯留沉積，向上發(fā)育槽狀交錯層理、板狀交錯層理或者塊狀砂巖，頂部可見砂紋層理粉砂巖，垂向上整體表現(xiàn)為向上變細的正韻律特點，內(nèi)部的多個底沖刷界面反映出河道砂體沉積時的多期古洪水事件 （見圖2a）。河道內(nèi)部巖相變化復(fù)雜，具有較強的非均質(zhì)性。

2）心灘。心灘是研究區(qū)館三段發(fā)育的一種主要的微相類型，由沉積物順流加積形成，底部以板狀或槽狀交錯層理粗砂、含礫粗砂巖為主，向上粒度變細，發(fā)育板狀交錯層理中砂巖及細砂巖。整體上粒度較為均勻，表現(xiàn)為均質(zhì)韻律特征，測井曲線包絡(luò)線形態(tài)通常是箱形或略微向上收斂的鐘形（見圖2b、圖3）。心灘內(nèi)部可見多個泥質(zhì)或粉砂質(zhì)夾層，是平水期或枯水期形成的落淤層［22］。

3）邊灘。邊灘是館二段發(fā)育的一種常見微相，其底部常發(fā)育板狀交錯層理中細砂巖，頂部發(fā)育波狀交錯層理砂巖、粉砂巖等，內(nèi)部可觀察到到多期泥質(zhì)夾層，反映了邊灘沉積過程中經(jīng)歷了多次的洪水事件。單期增生體規(guī)模常為2～3 m，由于洪水事件的持續(xù)時間和攜帶沉積物不同而有所差異（見圖2c）。

4）堤岸。堤岸沉積物粒度較細，多為粉砂巖和砂巖，沉積構(gòu)造以塊狀和砂紋層理為主。垂向上常與河道沉積或泛濫平原沉積毗鄰（見圖2d），平面上發(fā)育于河道兩側(cè)，當河道遷移頻繁時，堤岸沉積往往被沖刷難以得到很好的保存。

5）泛濫平原。泛濫平原是洪水時期，洪水漫過堤岸形成廣泛的細粒沉積，在研究區(qū)館三段下部不太發(fā)育，在館三段上部及館二段較為發(fā)育，巖性主要是厚層塊狀泥巖，厚度在幾米到幾十米，內(nèi)部可發(fā)育粉砂質(zhì)薄層（見圖 2d）。

6）沼澤。河漫沼澤發(fā)育于河漫平原的低洼處，常為富含有機質(zhì)的灰黑色碳質(zhì)泥巖沉積（見圖2e）。

圖2 沉積微相垂向?qū)有蛱卣?/p>

2.3 河流類型

館陶組二、三段整體厚度約120 m，發(fā)育2種不同的河流類型。其中：館三段發(fā)育厚層的粗粒度辮狀河道砂體，心灘為辮狀河中最重要的微相類型（見圖3），富含礫石的河道砂體主要在該層段發(fā)育，粒度變化范圍廣而且礦物成熟度較低；多期河道相互疊加且頻繁切割，河道砂體疊加厚度可達70 m，河道寬厚比大于100，地層剖面含砂率大于70%，由于辮狀河道的頻繁遷移，堤岸及泛濫平原沉積被沖刷嚴重，因而發(fā)育較差。上部的館二段發(fā)育相對較細的曲流河沉積，邊灘沉積較為發(fā)育（見圖3），礦物中石英體積分數(shù)也相對增加。在地層剖面中，曲流河道砂體多呈孤立狀發(fā)育，河道砂體寬厚比相對較?。ㄐ∮?0），與館三段相比，館二段河流二元結(jié)構(gòu)中的上部單元極為發(fā)育，地層剖面中泛濫平原占比為48.5%，由于河道的側(cè)向遷移和沖刷，堤岸在凹岸發(fā)育較差。

3 控制因素及演化模式

3.1 控制因素

1）館陶組沉積早期，基準面最低，可容空間較小，且來自西南部滄縣隆起的沉積物供給充足。研究區(qū)此時為低位域沉積體系，發(fā)育廣泛的辮狀河沉積，表現(xiàn)為多期大規(guī)模交切河道。隨著基準面的上升，可容空間迅速增加，這時期河道彎曲度增大，側(cè)向遷移現(xiàn)象較為常見，河流由辮狀河轉(zhuǎn)變?yōu)榍骱?，河道相對孤立地發(fā)育在泛濫平原內(nèi)，黃驊坳陷在后裂谷期的持續(xù)沉降是導(dǎo)致沉積基準面上升的主要原因。2）盆地沉降還導(dǎo)致沉積物源供給能力的減弱，自館三段向上到館二段，粗碎屑沉積物逐漸減少，沉積砂體規(guī)模減小，沉積物分選性變好，這些特征都是沉積物源減弱、變遠的主要表現(xiàn)。3）古氣候環(huán)境也是影響河型變化的一個重要因素，濕潤的氣候容易形成攜帶大量粗碎屑的辮狀河流。孢粉研究表明：館三段的被子植物中以胡桃科、樺科、榆科為主，樺科中以擬樺粉屬較多，裸子類含量為館陶組最高值段，主要為松科，杉科少量，蕨類孢子中以水龍骨單縫袍較常見，孢粉組合特征顯示出濕潤的古氣候環(huán)境；館二段被子植物中樺科類型及數(shù)量增多，水生及濕生植物減少，以蓼粉屬為主的水生植物含量降至10%以下，雙子葉草本花粉含量明顯增高，反映出相對干燥的古氣候環(huán)境［23］（見圖4）。另外，館三段泥巖以灰白、灰綠色為主，館二段發(fā)現(xiàn)大量雜色、肉紅色泥巖，也反映出古氣候自濕潤向干旱的轉(zhuǎn)變。

圖3 研究區(qū)取心井垂向沉積序列

3.2 沉積演化模式

結(jié)合沉積特征、空間展布與河流成因進行分析，深入探討?zhàn)^陶組沉積體系的演化規(guī)律，最終建立了研究區(qū)沉積演化模式（見圖4）。從圖4可以看出：在館陶組早期沉積階段，沉積基準面相對較低，氣候潮濕，沉積物供應(yīng)充足，在研究區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育辮狀河，沉積物快速沉積，河道頻繁運移，砂體厚且橫向延伸范圍廣。隨后基準面開始迅速上升，可容空間迅速增加。在此期間，氣候變得干燥，沉積物供應(yīng)減少，河流的下切能力相對下降，河道彎度開始增加，側(cè)向遷移變得較為常見，河道規(guī)模減小，堤岸和泛濫平原沉積廣泛發(fā)育，沉積體系變?yōu)榍骱印?/p>

圖4 館陶組古地理環(huán)境

4 結(jié)論

1）館陶組二段和三段發(fā)育辮狀河和曲流河2種類型的河流沉積，可以識別出8種主要的巖相類型和6種主要的微相類型。館三段發(fā)育辮狀河沉積，從宏觀上看，辮狀河地層剖面具有“砂包泥”的特征，多期河道頻繁切割、相互疊置，河漫沉積發(fā)育較差；向上砂體厚度逐漸減薄，河道砂體呈孤立透鏡狀發(fā)育，河漫細粒沉積開始廣泛發(fā)育，河流類型也由辮狀河轉(zhuǎn)變?yōu)榍骱印?/p>

2）沉積基準面變化、物源供給、古氣候等因素控制著館陶組河流類型的轉(zhuǎn)換過程，隨著基準面的逐漸升高、物源供給的減弱、古氣候環(huán)境的改變，館陶組沉積體系逐漸由辮狀河向曲流河轉(zhuǎn)換。

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（編輯 趙旭亞）

Controlling factors and transformation from braided river to meandering river,Guantao Formation,Kongdian Oilfield

LIU Hai,LIN Chengyan,ZHANG Xianguo
(School of Geosciences,China University of Petroleum,Qingdao 266580,China)

In order to discuss the model of fluvial style transform of Guantao Formation in Kongdian Oilfield,based on the detailed description of core and logging data,under the guidance of the sedimentology theory,six sedimentary microfacies were identified by the identification of lithofacies.Through the analysis of the characteristics of variation on vertical sedimentary microfacies,stacking pattern and width-thickness ratio of channels of Guantao Formation,braided channel and meandering channel were identified and the sedimentary model was established in study area.The analysis of controlling factors on fluvial style transform shows that baselevel changes,sediment supply and paleoclimate affected the fluvial styles of Guantao Formation in Kongdian Oilfield.With the rise of the base level,the weakened supply and the drying of paleoclimate,the fluvial style changed from braided river to meandering river and regional sedimentary evolution model was established.

sedimentary characteristics;fluvialstyle;controlling factor;evolution model

國家自然科學基金項目“基于沉積過程分析的砂質(zhì)辮狀河儲層中細粒沉積成因機制與分布模式研究”（41672129）

TE121.2

A

10.6056/dkyqt201706001

2017-05-01；改回日期：2017-09-10。

劉海，男，1986年生，在讀博士研究生，主要從事儲層地質(zhì)學方面的研究。E-mail：oceliu@163.com。

劉海，林承焰，張憲國.孔店油田館陶組辮狀河—曲流河轉(zhuǎn)換及其控制因素［J］.斷塊油氣田，2017，24（6）：735-739.

LIU Hai，LIN Chengyan，ZHANG Xianguo.Controlling factors and transformation from braided river to meandering river，Guantao Formation，Kongdian Oilfield［J］.Fault-Block Oilamp;Gas Field，2017，24（6）：735-739.