張 珂， 姜素華,2， 岳家彤， 王元媛， 王憶非

(1.中國(guó)海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，山東 青島 266100； 2.海底科學(xué)與探測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266100)

1 地質(zhì)概況

渤海灣盆地東臨膠遼隆起，西以山西臺(tái)向斜為鄰；南靠東濮凹陷南緣，北接燕山褶皺帶(見(jiàn)圖1)。該盆地具有多旋回性、多層系和多油藏類(lèi)型的特點(diǎn)[5-7]。

南堡凹陷是渤海灣盆地北部一個(gè)小型的斷陷盆地，位于華北板塊東北部、燕山臺(tái)褶帶南緣。南堡凹陷北斷南超，具典型的箕狀凹陷構(gòu)造特征[8-9](見(jiàn)圖1)。

高尚堡油田位于南堡凹陷北部高柳構(gòu)造帶上，本次研究工區(qū)高北斜坡帶屬于高尚堡油田的一部分(見(jiàn)圖1)，高尚堡油田西起西南莊凸起，東到柏各莊斷層，南至高北斷層，是由多級(jí)別的斷層控制的構(gòu)造巖性油藏，油藏埋深2 900～4 600 m[10]。高尚堡油田發(fā)育的地層自上而下為第四系平原組(Q)，新近系明化鎮(zhèn)組(Nm)、館陶組(Ng)，古近系東營(yíng)組(Ed)和沙河街組(Es)。沙河街組地層自上而下又可分為沙一段、沙二段和沙三段。

本次研究共采集了三類(lèi)樣品，分別為：巖石薄片樣品，取心井巖心樣品以及測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)。其中，對(duì)巖石薄片樣品進(jìn)行各類(lèi)分析實(shí)驗(yàn)達(dá)100余樣次，拍攝各類(lèi)鏡下照片200余張，根據(jù)統(tǒng)計(jì)歸納相應(yīng)深度段地層的薄片分析數(shù)據(jù)，可大致確定研究區(qū)某一小層內(nèi)巖石的巖性特征以及結(jié)構(gòu)成熟度與成分成熟度；關(guān)于巖心樣品的采集，筆者共觀察了6口研究區(qū)的取心井巖心，根據(jù)觀察巖心上面的巖性構(gòu)造特征來(lái)確定相應(yīng)深度段地層的沉積環(huán)境與微相特征；同時(shí)，共采集了50余口井的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，然后對(duì)其處理，即，分析相應(yīng)深度段內(nèi)巖石的測(cè)井曲線形態(tài)，來(lái)確定該深度段地層的微相發(fā)育特征。

(a:南堡凹陷地質(zhì)背景[5]；b：高尚堡油田區(qū)域構(gòu)造[6,15]；c:高北斜坡帶井位圖。a:Structural position of Napu sag[5]; b:Geological background of study area[1,15]; c:The map of Well location in research region.)

圖1 研究區(qū)的區(qū)域構(gòu)造背景
Fig.1 Tectonic setting of study area

2 物源分析

物源分析是盆地研究最重要的一個(gè)方面，它對(duì)沉積環(huán)境和沉積體系的分析具有極其重大的意義[16-17]。對(duì)于古物源與古水流方向的判定，目前已存在多種分析方法，比如巖石成分分析、結(jié)構(gòu)成熟度及成分成熟度分析、地層傾角分析、古地磁分析、重礦物分析等[18]。

2.1 成分成熟度

2.2 重礦物分布特征

圖亞段砂巖成分成熟度等值線圖(左)與ZTR指數(shù)等值線圖(右)

2.3 地震相

在地震沉積反射特征中,前積層是扇三角洲的重要組成部分，它指示水流前進(jìn)的方向，可以作為物源分析的重要依據(jù)。選取垂直柏各莊凸起和西南莊凸起方向的3條地震剖面，可見(jiàn)明顯的前積層(見(jiàn)圖3)。根據(jù)前積層指向可以看出，在Es32+3沉積時(shí)期古水流主要由西北及東北向流向西南向。為了進(jìn)一步驗(yàn)證該水流方向，本次研究另選取A、B、C 3條切古水流方向的3條剖面，可見(jiàn)地震反射特征上透鏡體的存在。故，可判斷沉積凹陷內(nèi)的沉積物主要從柏各莊凸起和西南莊凸起這兩個(gè)方向向盆地推進(jìn)，即，Es32+3沉積期，研究區(qū)物源主要來(lái)自東北和西北這兩個(gè)方向(見(jiàn)圖4)。

圖亞段前積層地震剖面

圖4 Es32+3亞段垂直水流向地震剖面

3 沉積特征

3.1 巖石類(lèi)型及結(jié)構(gòu)

圖5 巖性分布直方圖(左)及砂巖類(lèi)型分布直方圖(右)

3.2 巖石組分分析

圖亞段巖石薄片和砂巖類(lèi)型三角圖

油組Oilgroup石英/%Quartz長(zhǎng)石/%Feldspar巖屑/%Debris成熟度指數(shù)Maturityindex0油組2441350．321油組2637370．352油組2833390．393油組3233350．474油組2834380．395油組3035350．43平均Average2835．536．50．39

4 微相分析

(1)辮狀河道

①粒度遞變層理——大型交錯(cuò)層理型

辮狀河道以底部具粒度遞變層理細(xì)礫巖為特征，向上過(guò)渡為具有交錯(cuò)層理特點(diǎn)的砂質(zhì)沉積，這種正韻律沉積為河道沉積典型特征。

②反韻律——正韻律型(R2-R3-S1)

這一辮狀河道類(lèi)似于礫質(zhì)高密度濁流沉積所形成的沉積層序，在這種礫質(zhì)粗碎屑中床體很難發(fā)育和保存，因此，這類(lèi)沉積層序多由一個(gè)底部反遞變和上覆的正遞變沉積單元組合而成。

③多河道疊覆沖刷型

此類(lèi)型辮狀河道為復(fù)合、多期次疊加型河道，前一期次河道沉積受到后期沉積時(shí)較強(qiáng)水流改造作用，單一期次底部多含有泥礫等典型沖刷面特征。

④大型交錯(cuò)層理——粒度遞變層理型

交錯(cuò)層理是最常見(jiàn)的一種層理類(lèi)型。研究區(qū)巖心觀察發(fā)現(xiàn)低角度交錯(cuò)層理較常見(jiàn)，槽狀交錯(cuò)層理多出現(xiàn)在河道沉積的下部，向上過(guò)渡為遞變層理。

⑤河道充填——多河道沙壩疊置型

該型河道沉積層序表現(xiàn)為河道充填和多河道沙壩疊置，河道充填底部可見(jiàn)大型交錯(cuò)層理，河道沙壩表現(xiàn)為正粒序。

(2)前緣沙壩

前緣沙壩位于扇三角洲辮狀河道的河口前方。具備向上變粗的反韻律序列或者先向上變粗再變細(xì)的復(fù)合韻律層序，上部與泥巖層突變接觸，向盆地方向巖性變細(xì)，垂向上為向上變粗的反韻律，分選較好, 測(cè)井曲線主要為平滑漏斗形、齒化漏斗形及小型漏斗形或舌形。通過(guò)詳細(xì)的巖心觀察研究區(qū)識(shí)別出2種較典型的前緣沙壩沉積層序：①反粒序遞變層理型(見(jiàn)圖8)；②沙紋層理—交錯(cuò)層理型(見(jiàn)圖8)。

(a,b:Ⅰ型; c: Ⅱ型; d: Ⅲ型;e: Ⅳ型; f: Ⅴ型。a,b: type Ⅰ; c: type Ⅱ; d: type Ⅲ;e: type Ⅳ; f: type Ⅴ.)

圖8 高北斜坡帶亞段Ⅰ型(左)和Ⅱ型(右)前緣沙壩沉積層序特征Fig.8 TypeⅠand Ⅱfront bar sedimentary sequence features of the E submember in Gaobei slope belt

(3)扇中前緣

扇中前緣位于扇中辮狀水道向盆地延伸的部位，沉積物粒度較細(xì)，巖性以細(xì)砂巖為主。沉積序列底部的沖刷特征弱發(fā)育，然而交錯(cuò)層理卻很發(fā)育，沉積厚度比辮狀水道小。其測(cè)井曲線為中幅的鐘形或箱形，一定程度上反映出河道沖刷作用的減弱。

(4)沙席

沙席微相位于扇三角洲前緣的前端，其砂巖分選較好，巖性主要為粉、細(xì)砂巖，具不明顯的粒度韻律性。主要發(fā)育低角度交錯(cuò)層理、沙紋層理和平行層理，生物成因的沉積構(gòu)造不發(fā)育。其測(cè)井曲線主要呈現(xiàn)中幅或高幅指形。

5 砂體展布及沉積微相分布

4油組沉積時(shí)期，研究區(qū)大部分砂體厚度10～20 m，加密區(qū)局部達(dá)30 m，辮狀河道規(guī)模小，以扇中前緣、沙壩和沙席沉積為主。3油組沉積時(shí)期，扇體規(guī)模擴(kuò)大，以辮狀河道沉積為主，在辮狀河道的控制下，砂體沉積持續(xù)變厚，大于30 m，加密區(qū)砂體厚度達(dá)40～50 m，局部更高，為有利儲(chǔ)集層提供了基礎(chǔ)。2油組沉積時(shí)期受沉積體系域控制扇體規(guī)模有所減小，辮狀河道控制砂體展布，密集井網(wǎng)區(qū)以扇中前緣沉積為主，砂體厚度30～40 m。

圖9 高北斜坡帶亞段巖心沉積構(gòu)造特征Fig.9 The sedimentary structures of the E submember in Gaobei slope belt

圖亞段砂厚和沉積微相分布圖Fig.10 Distribution of sands thickness and sedimentary facies of the E submember

6 結(jié)論

(2)研究區(qū)在目的層位主要發(fā)育粗碎屑沉積，結(jié)構(gòu)成熟度及成分成熟度均較差，穩(wěn)定組分石英含量較少，不穩(wěn)定成分含量較高，反映沉積物近物源，經(jīng)歷短距離搬運(yùn)的特點(diǎn)。

[1] 冉啟佑, 常學(xué)軍, 劉翠榮. 高尚堡油田沙三段扇三角洲儲(chǔ)層沉積學(xué)特征[J]. 石油與天然氣地質(zhì), 1997, 18(1): 21-27.

Ran Qiyou, Chang Xuejun, Liu Cuirong. Reservoir sedimentary characteristics of fan delta of sha3 in Gaoshangbao oilfield[J]. Oil &Gas Geology, 1997, 18(1): 21-27.

[2] 游秀玲, 金彥君, 常學(xué)軍. 高尚堡油田沙三段二、三亞段沉積體系與沉積相[J]. 石油與天然氣地質(zhì), 1997, 18(1): 15-20.

[3] 王友凈, 宋新民, 顧斐, 等. 高尚堡深層北區(qū)沙三段二、三亞段沉積特征與砂體結(jié)構(gòu)[J]. 油氣地質(zhì)與采收率, 2010, 17(2): 14-16.

[4] 李海燕, 吳勝和, 岳大力. 高尚堡油田深層沙三2亞段沉積微相及成巖儲(chǔ)集相特征[J]. 科技導(dǎo)報(bào), 2012, 30(9): 53-61.

[5] Jin Qiang, Cheng FuQi, Gao Yang, et al. Genetic types and accumulation models for biogenic gases in Bohai Bay Basin, eastern China[J]. Canadian Society of Petroleum Geologists, 2016, 64(1): 47-66.

[6] Guo Xiaowen, Liu Keyu, He Sheng, et al. Petroleum generation and charge history of the northern Dongying depression, Bohai Bay Basin, China: Insight from integrated fluid inclusion analysis and basin modelling[J]. Marine and Petroleum Geology, 2012, 32(1): 21-35.

[7] Jiang Su, Henriksen Sverre, Wang Hua, et al. Sequence-stratigraphic architectures and sand-body distribution in Cenozoic rifted lacustrine basins, east China[J]. AAPG Bulletin, 2013, 97(9): 1447-1475.

[8] 李素梅, 董月霞, 王政軍, 等. 南堡凹陷潛山原油特征與成因探討[J]. 沉積學(xué)報(bào), 2014, 32(2): 376-384.

Li Sumei, Dong Yuexia, Wang Zhengjun, et al. Characteristics and formation mechanism of deep Oils from Nanpu depression, Bohai Bay Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2014, 32(2): 376-384.

[9] Zhang Junyong, Tang Jianchao, Ma Hui，et al. Fault characteristics in Nanpu sag and their control of reservoirs[J]. Shiyou Diqiu Wuli Kantan Pian Ji Bu, Beijing, 2011; 46(1): 134-138.

[10] 張金亮, 謝俊. 儲(chǔ)層沉積相[M]. 北京： 石油工業(yè)出版社, 2008.

Zhang Jinliang, Xun Jun. Reservoir Sedimentary Facies[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2008.

[11] Jin Qiang, Wang Rui, Zhu Guangyou, et al. The lacustrine Liangjialou Fan in the Dongying Depression, Eastern China: Deep-water reservoir sandstones in a non-marine rift basin[J]. Journal of Petroleum Geology, 2005, 28(5): 397-412.

[12] 朱光有, 張水昌, 王擁軍, 等. 渤海灣盆地南堡大油田的形成條件與富集機(jī)制[J]. 地質(zhì)學(xué)報(bào), 2011, 85(1): 97-113.

Zhu Guangyou, Zhang Shuichang, Wang Yongjun, et al. Forming condition and enrichment mechanism of the Nanpu oilfield in Bohai Bay Basin, China[J]. Acta Geologica Sinica, 2011, 85(1): 97-113.

[13] Zhu Weilin, Ge Jiang. Gas exploration potential in offshore Bohai Bay Basin[J]. American Association of Petroleum Geologists, Tulsa, OK, 2001, 84(9): 1518.

[14] Zuo Yinhui, Qiu Nansheng, Zhang Yuan, et al. Geothermal regime and hydrocarbon kitchen evolution of the offshore Bohai Bay Basin, North China[J]. AAPG Bulletin, 2011, 95(5): 749-769.

[15] Yuan Guanghui, Cao Yingchang, Jon Gluyas, et al. Feldspar dissolution, authigenic clays, and quartz cements in open and closed sandstone geochemical systems during diagenesis: Typical examples from two sags in Bohai Bay Basin, East China[J]. American Association of Petroleum Geologists(AAPG), 2014， 99(11): 2121-2154.

[16] 趙紅格, 劉池洋. 物源分析方法及研究進(jìn)展[J]. 沉積學(xué)報(bào), 2003, 21(3): 409-415.

Zhao Hongge, Liu Chiyang. Approaches and prospects of provenance analysis[J]. Acta Sedimentary Sin， 2003， 21(3): 409-415.

[17] 趙澄林, 朱筱敏. 沉積巖石學(xué)[M]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 2001.

Zhao Chengling, Zhu Xiaomin. Sedimentary Petrology[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2001.

[18] Hu Zongquan, Zhu Xiaomin, Peng Yongmin. Analysis of provenance and palaeocurrent direction of Jurassic strata at Chepaizi Region in northwest edge of Junggar Basin[J]. J Paleogeogr, 2001, 3(3): 49-54.

[19] 岳艷. 淺談重礦物物源分析方法[J]. 科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì), 2010, 20(12): 138-140.

Yue Yan. Introduction to heavy mineral analysis method[J]. Sci-Tech Information Development & Economy, 2010, 20(12): 138-140.

[20] 張昌民, 朱銳, 尹太舉, 等. 扇三角洲沉積學(xué)研究進(jìn)展[J]. 新疆石油地質(zhì), 2015, 36(3): 362-368.

Zhang Changmin, Zhu Rui, Yin Taiju, et al. Advance in fan deltaic sedimentology[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 2015, 36(3): 362-368.