赵宁, 邓宏文, 王训练. (2010)济阳坳陷沾化凹陷古近系沙河街组二段潜山周缘滩坝及物性特征* [J]. 古地理学报, 12(1): 57-68
Zhao Ning, Deng Hongwen, Wang Xunlian. (2010)Beach-bar deposition and petrophysical properties around buried hills of the Member 2 of Paleogene Shahejie Formation in Zhanhua Sag,Jiyang Depression[J]. Journal Of Palaeogeography, 12(1): 57-68. DOI:  
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济阳坳陷沾化凹陷古近系沙河街组二段潜山周缘滩坝及物性特征*
赵宁, 邓宏文, 王训练
中国地质大学(北京),北京 100083

第一作者简介：赵宁,男, 1980年生, 2007年获中国地质大学(北京)硕士学位,现为该校在读博士生,主要从事沉积学和高分辨率层序地层学研究。联系电话: 13521127729; E-mail: williams8021@yahoo.com.cn。

收稿日期:2009-07-29
基金:*国家自然科学基金项目(批准号:40672021)资助
摘要

以高分辨率层序地层学理论为指导,通过岩心、录井和测井分析,对济阳坳陷沾化凹陷沙二段进行划分和对比。在识别和划分不同沉积相的基础上,结合古地理、古水深、物性和油气显示资料,着重对碎屑岩滩坝和生物滩沉积特征和储集层物性进行分析,结果表明: ① 生物滩和砂滩分布于平坦、开阔环境中,单层厚度薄,分布面积广;砂坝形成于有一定坡度和地形起伏的环境中,单层厚度大,分布局限。 ② 古地貌和基准面旋回是断陷盆地潜山周缘滩坝储集层物性的主控因素。 ③ 潜山西侧生物滩物性最好,面积广、厚度薄,物性最有利;其次为东侧砂坝和砂滩,面积局限,厚度大,物性次之;北侧生物滩和砂滩物性较差,面积较广,厚度较大。

关键词: 济阳坳陷; 沾化凹陷; 潜山; 古近系; 沙二段; 滩坝; 物性评价
中图分类号:P588.2 文献标志码:A 文章编号:1671-1505(2010)01-0057-12
Beach-bar deposition and petrophysical properties around buried hills of the Member 2 of Paleogene Shahejie Formation in Zhanhua Sag,Jiyang Depression
Zhao Ning, Deng Hongwen, Wang Xunlian
China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083

About the first author：Zhao Ning, born in 1980, obtained his master degree from China University of Geosciences(Beijing)in 2007. Now he is a Ph.D. candidate, and is mainly engaged in researches of sedimentology and high resolution sequence stratigraphy. Tel: 13521127729. E-mail: williams8021@yahoo.com.cn.

Abstract

Based on high resolution sequence stratigraphic theories, through the analyses of core,mud logs, logging curves, division and correlation of the Member 2 of Paleogene Shahejie Formation were carried out. On the basis of identifying and classifying different kinds of sedimentary facies, a fine study of sedimentary characteristics and reservoir properties of clastic beach-bar and organic bank has been done, with the data of palaeotopography, palaeobathymetric, and petrophysical properties. The results show: ① Organic banks and sand beaches, lying on a flat wide area, have thin single layers and wide distribution; Sand bars, lying on a slope with a certain angle and rugged terrain area, have thick single layers and narrow distribution. ② Palaeotopography and base level cycles are the controlling factors in beach-bar deposits around buried hills of the basin. ③ Western organic banks have the best petrophysical properties, wide distribution and thin thickness. Eastern sand bars and beaches have better petrophysical properties, narrow distribution and large thickness. Northern organic banks and sand-beaches have poor petrophysical properties, wider distribution and larger thickness.

Key words: Jiyang Depression; Zhanhua Sag; buried hills; Paleogene; Member 2 of Shahejie Formation; beach-bar; petrophysical properties evaluation

随着油气勘探技术和方法的发展, 湖盆滨浅湖地带的砂质滩坝储集体已经受到石油地质工作者的青睐(吴崇筠, 1986; 信荃麟, 1989)。滩坝储集体的成因分为4种, 包括扇三角洲成因(吴永红等, 2003; 杨国安等, 2004; 王树恒等, 2006; 袁静, 2008), 三角洲成因(周丽清等, 1998; 高雷等, 2004; 李存贵等, 2004; 李宇志和孙国栋, 2005; 王树恒等, 2006; 袁静, 2006), 浊积扇成因(周丽清等, 1998; 赵勇生等, 2003; 高雷等, 2004; 李存贵等, 2004; 杨国安等, 2004; 李宇志和孙国栋, 2005; 袁静, 2006)和辫状河三角洲成因(李慧勇等, 2007), 关于各种滩坝沉积规律和影响因素分析是研究中的热点。朱筱敏等(1994)和侯方浩等(2005)分别针对惠民凹陷(沙三段)、东营凹陷(沙三段)、廊固凹陷(沙三段)、辽东湾盆地(沙一段)、东濮凹陷(沙一段, 沙二段)和四川盆地香溪组, 总结了陆相断陷盆地滩坝沉积模式。Richard和 William (1975)、Lee和William(1983)认为风浪作用和湖平面变化控制了滩坝沉积分布。Victor等(1982)分析了湖浪或波浪的方向、能量、波高及砂坝垂向厚度与平面展布的关系。邓宏文等(2008)通过对车镇凹陷大王北地区沙二段的研究, 认为湖盆结构、古地貌、物源供给、水动力等条件控制了滩坝砂体的形成与分布。滩坝储集体具有储集性能较好、成藏类型多样、生储盖组合配置较为完善等利于油气富集的地质条件, 并且能够形成一定规模的油气田。勘探表明, 位于沾化凹陷东北部的桩西潜山周缘地区的滩坝相储集层具有丰富的油气显示, 如日产近300, t高产油流的桩45-1井, 沙二段储集层的孔隙度平均为25.6%, 渗透率平均为140.9× 10-3 μ m2, 储集层物性极好。

作者以该地区沙二段为例, 通过对26口井的岩心(约500, m)观察和105口井测井和录井资料分析, 同时结合14口井微体古生物化石(主要为有孔虫和藻类)、16口井361个物性分析及16口井油气显示资料, 在层序划分和沉积相识别的基础上, 着重对滩坝的另一种类型— 潜山周缘型滩坝的成因、沉积特征与分布规律进行分析, 同时对滩坝储集层物性影响因素进行了探讨, 为陆相盆地滩坝储集层油气勘探提供地质依据。

1 区域地质背景

桩西潜山位于东营市北部, 构造位置位于济阳坳陷沾化凹陷的东北部, 勘探面积百余平方千米, 地处济阳坳陷、渤中坳陷和埕宁隆起3大构造单元的交汇处, 是夹持于孤岛潜山、埕岛潜山、长堤凸起和埕东凸起之间的一个负向构造单元(图 1)。从始新世晚期(沙三段)至渐新世早期(沙二段), 桩西地区发生了一次区域性抬升(陈广军等, 2001), 进入断陷湖盆发育阶段。研究区沉积特征主要表现在以下两点:一是在济阳运动Ⅱ 幕作用下, 断裂活动强烈, 自北向南发育多条近东西向大断层, 形成许多不同落差的断阶和断块, 断鼻、断块构造发育。其中, 北部断层较发育, 南部仅发育少量次级小断层; 二是桩西潜山地区呈南抬北倾、西缓东陡的北西走向的潜山带, 内部被多条断层切割, 其周缘地区发育多个沉积中心, 南北和东西沉积环境差异大, 总体上构成了“ 断裂— 凹陷— 潜山” 的复杂地形。潜山周缘地区主要以滨浅湖、碎屑岩滩坝和生物滩沉积为主(李世雄等, 2006), 靠近东部长堤、西部埕东断层和北部埕北发育多个扇三角洲朵叶体和近源滩坝沉积, 研究区滩坝主要集中在桩西潜山、孤北低隆起周缘和孤岛潜山北侧附近。

图1 沾化凹陷桩西地区古近系沙河街组二段构造分布（Es1— 沙一段; Es2— 沙二段; Es3— 沙三段; Es4— 沙四段）Fig.1 Structural distribution of the Member 2 of Paleogene Shahejie Formation in Zhuangxi area of Zhanhua Sag

桩西地区沙二段内发育区域不整合, 由于遭受剥蚀, 该区缺失沙二下亚段, 仅发育沙二上亚段。区域层序地层研究表明, 沙二段与沙一段为连续沉积, 整体构成一个三级层序。沙二段顶界面通常为沙一段底部的生物灰岩或褐色油泥岩、油页岩, 自然伽马曲线和自然电位曲线基值在界面处发生明显偏移, 下部沙二段自然伽马曲线或自然电位曲线数值明显降低, 地震剖面上通常对应T2反射标志层。沙二段处于三级层序“ 低位域” 或基准面上升早期, 形成水体向上逐渐变深的旋回。依据岩心观察及电性、岩性特征可以将研究区沙二段进一步分为下降半旋回和上升半旋回, 级别相当于四级旋回(图 2)。桩西地区沙二段沉积厚度较薄, 一般为20~35, m, 最厚达95, m, 主要分布在埕北断层东部、桩西潜山东部和长堤断层西部, 而在埕北断层和桩西潜山东南部以及长堤断层西南部较薄, 地震反射多为一条同相轴, 难以区分, 故采用测井与岩心相结合的方法对该区地层和沉积相进行细分。

图2 沾化凹陷桩西地区沙二段综合柱状图Fig.2 Comprehensive column section of the Member 2 of Shahejie Formation in Zhuangxi area of Zhanhua Sag

2 滩坝沉积体系特征

根据岩心、录井和测井观察, 沙二段滩坝体系按成因可分为陆源碎屑岩滩坝和碳酸盐岩滩坝两种类型。陆源碎屑岩滩坝包括砂滩和砂坝, 其中砂滩包括碎屑岩砂滩和灰质或白云质砂滩。灰质砂滩或白云质砂滩中的砂体往往由于后期铁方解石或白云石胶结作用, 物性变得极差, 一般不能作为良好的滩坝储集层。潜山周缘地区碎屑岩滩坝物源主要来自于潜山, 其次来自扇三角洲前缘砂体。碳酸盐岩滩坝主要为生物螺灰岩滩, 按其成因可分为原地生物滩和异地生物滩两大类。研究区生物滩绝大多数为原地生物滩。

图3 沾化凹陷桩西地区滩坝沉积特征Fig.3 Beach-bar sedimentary characteristics in Zhuangxi area of Zhanhua Sag

2.1 碎屑岩滩坝

碎屑岩滩坝包括砂坝和砂滩。砂坝是由湖浪、湖流的筛选与风暴浪冲刷作用形成, 水动力较强, 常平行岸线, 离岸分布, 形态规则。研究区砂坝以粗砂— 中砂岩为主, 发育平行层理、楔形交错层理、冲洗层理、槽状交错层理和复合层理等层理构造以及变形构造、块状构造和生物扰动构造。单层厚度较大, 一般为5~8, m, 具向上变粗旋回(图 3)。电测曲线呈明显的漏斗状, 与扇三角洲前缘河口坝区别在于杂基含量少, 曲线较光滑以及垂向上的叠加组合特征, 而且砂坝往往离扇三角洲或三角洲物源较远。砂坝一般发育在扇三角洲、三角洲前缘滨浅湖地带或潜山周缘局部洼陷处。在潜山或古隆起周缘地区砂坝不发育, 仅在周缘局部洼陷处可见, 物源来自于湖浪对潜山凸起的剥蚀作用, 如桩西潜山东侧局部洼陷桩30井区(图4-a)。

砂滩是在较平坦地形上由湖浪、湖流改造形成的薄层砂体, 与砂坝相比, 水动力能量较弱, 其几何形态与古地貌有关。研究区砂滩以灰色、灰白色中砂— 粉砂岩为主, 发育波状层理、平行层理、冲洗层理、低角度交错层理和爬升波痕等以及生物扰动构造。单层厚度较薄, 一般为2~4, m, 向上旋回不明显(图 3)。自然伽马和自然电位曲线常呈指状特征, 与扇三角洲前缘席状砂可以通过垂向上沉积相的叠加组合加以区分。平面上分布较广。断陷湖盆中砂滩可发育于湖岸附近较平坦地形、三角洲周缘地区或潜山凸起周缘。沿岸砂滩平行岸线分布, 通常呈较宽的条带状或席状, 厚度薄, 分布面积较大; 发育在三角洲体系前缘的砂滩形成于波浪对河口坝或席状砂的改造, 厚度薄, 相变明显, 分布规律复杂(侯方浩等, 2005)。潜山周缘地区砂滩来自湖浪对潜山凸起边缘的冲刷和剥蚀, 厚度较薄, 形态平行于岸线边缘呈环状分布, 为研究区滩坝沉积的主要类型之一。

2.2 生物滩

生物滩是研究区滩坝沉积的又一主要类型, 岩性以灰色— 黄色— 褐色螺灰岩为主, 厚度变化较大, 最大厚度可以达数米, 分布范围受古地形条件控制。一般形成于水体较浅、安静、远离物源的沉积环境, 发育水平纹层、小型波状层理等。自然伽马、自然电位和声波时差曲线均表现为低值, 垂向上厚度变化不一, 往往与滨浅湖泥岩相伴, 侧向上连续性较好, 平面往往连片分布。如桩西潜山西部广泛发育的生物螺灰岩滩。生物滩按成因类型可分为原地生物滩和异地生物滩(图 3)。

图4 沙二段基准面上升期(a)沉积相、(b)砂岩含量(%)、(c)砂岩厚度(m)和(d)生物灰岩厚度(m)分布Fig.4 Distribution of sedimentary facies, sand content(%), sand thickness(m)and biolithite thickness(m)during rising stage of the Member 2 of Shahejie Formation in Zhuangxi area of Zhanhua Sag

原地生物滩是在地形平缓、水体能量弱、水深不大和供氧充足条件下, 由原生生物堆积形成的薄层生物灰岩沉积。其砂泥含量少, 垂向上与灰色、深灰色泥岩或油泥岩组合, 且向上成分渐纯, 受砂泥影响渐小, 故测井曲线呈一向上变浅的“ 刀锋状” 反旋回, 自然伽马曲线尤其明显。

异地生物滩一般位于扇三角洲前缘离岸较远处、水动力相对较强的较深水环境中, 由陆源生物碎屑搬运而来的较厚层生物灰岩沉积。砂泥含量多, 表现为生物灰岩与细砂— 中砂岩、泥岩混杂, 垂向上与粒度较粗的砂砾岩组合, 有时可见流水成因的弱波状层理, 向上砂泥成分增多, 测井曲线多表现为正旋回。

3 滩坝沉积分布规律及物性特征

单井沉积相研究表明, 桩西地区沙二段滩坝较发育, 其类型多样, 主要分布在潜山周缘地区, 其成因主要与潜山古地貌条件以及扇三角洲砂体前缘改造有关。构造和古地貌研究表明, 研究区整体上为一西缓东陡、南抬北倾的地形, 在较高处平缓地带, 受扇三角洲影响水动力较弱, 易形成薄层生物滩和砂滩, 此种类型的滩坝大多在潜山周缘, 尤其是桩西潜山西部和孤岛潜山西北部地区; 在较深处陡坡地带, 受扇三角洲影响水动力较强, 往往形成厚层砂坝和砂滩, 此种类型的滩坝多数发育在扇三角洲前缘。

滩坝在垂向演化和平面分布上有一定的规律性。基准面上升, 滩坝砂体总体不发育, 潜山凸起周缘零星发育少量滩坝, 纵向上连续性差, 以滨浅湖泥质沉积为主(图 4-a); 基准面下降, 滩坝连片发育, 潜山凸起周缘发育各种类型的砂滩和生物滩, 局部洼陷发育砂坝, 纵向上连续性好, 范围广(图 4-a)。同时物性数据表明, 上升期滩坝平均孔隙度11.32%, 平均渗透率13.154× 10-3 μ m2; 下降期滩坝平均孔隙度13.25%; 平均渗透率67.179× 10-3 μ m2, 远远高于上升期。

3.1 基准面上升期滩坝分布及物性特征

基准面上升期滩坝位于沙二段下部, 地层厚度较薄, 一般5~12, m, 在埕东凸起东侧老18井区最厚, 为51 m。该期湖水范围扩大, 水体变深, 桩西潜山周缘滩坝发育明显较少, 规模也不大。物源供给不充分, 沿断层一侧分布的水下扇三角洲不发育, 砂滩和砂坝沉积较少(图 4-c), 形成大面积的滨浅湖沉积, 而在砂质滩坝之间零星分布有生物滩(图 4-a)。

生物滩成因有3种:一是分布在潜山周围, 水体相对安静, 有利于形成原地生物滩。厚度较小, 物性较好, 厚度2~3, m, 平均孔隙度和渗透率分别为13.675%和19.874× 10-3 μ m2; 二是从陆源搬运来的生物碎屑经过断层的疏导作用在扇体前端堆积, 形成厚层异地生物滩。如在埕东凸起东北部老5井区附近, 来自埕东断层扇三角洲提供的生物碎屑以及该区域内复杂的断裂体系的疏导作用(图 1)形成的生物滩沉积, 厚度达到14.05 m(图 4-a, 4-d)。该区坡度较大, 水体较深(据微体古生物研究表明, 水深在5, m以上)。同时录井显示岩性为薄层黄色或灰色生物螺灰岩与深灰色砂泥岩混杂, 电测曲线以正旋回为主, 另外此种生物滩在长堤凸起西北部桩125井沙二上亚段底部可见, 厚度较小, 可见螺蚌化石碎片, 与地层呈角度相交, 可见平行层理(图 3), 物性较差, 孔隙度仅为3.77%, 渗透率为26.4× 10-3 μ m2; 三是在砂质滩坝之间, 由于水体能量已经相当弱, 形成局部安静的水体环境, 滩间或坝间发育薄层原地生物滩沉积, 厚度不大, 平均为3.58 m。由于构造运动剧烈并受后期成岩压实作用影响, 物性较差, 尤其是渗透率极低, 平均孔隙度为13.15%, 平均渗透率仅4.532× 10-3 μ m2。如桩西潜山北部桩古16井区, 无砂岩沉积, 在砂滩和砂坝间发育5.5, m的生物滩(图 4-a, 4-d)。同时成岩作用研究表明(盛世锋等, 2006), 压实作用明显, 石英普遍次生加大, 甚至局部出现压溶现象, 碳酸盐胶结物分布广泛, 渗透率仅为 0.6× 10-3 μ m2。 在基准面上升期, 原地生物滩仅局部地区可见, 厚度较小, 一般2~3 m。

埕东断层和长堤断层两侧的砂体较厚, 形成的滩坝砂体相对较丰富, 储集层物性较好, 但由于受基准面上升影响, 砂坝发育较局限。如桩125井发育厚10.95, m砂坝, 平均孔隙度为12.31%, 平均渗透率为 38.704× 10-3 μ m2, 其分布仅限于附近局部地区; 相比之下, 在潜山周缘地区, 古地形较高, 砂滩较发育, 水体相对较浅, 一般为2~3 m。滩砂展布面积大, 粒度较细, 以粉砂— 细砂岩为主, 厚度往往较小, 一般不足1, m, 成分较纯, 仅在局部地区稍厚, 如潜山北侧桩129、桩491和桩89井区厚度超过3 m(图 4-c), 砂岩含量达到70%以上(图 4-b)。砂滩的物性较砂坝差, 其中潜山东侧砂滩的平均孔隙度为9.73%, 平均渗透率为 6.642× 10-3 μ m2; 潜山北侧砂滩由于构造压实作用影响, 渗透率极低, 如桩129井区, 渗透率仅为5.731× 10-3 μ m2。

3.2 基准面下降期滩坝分布及物性特征

基准面上升期的地层对应于沙二段上部, 地层厚度较大, 一般10~15, m, 在埕东凸起东南侧桩33井区最厚, 为63.5 m。该期湖水范围减小, 水体变浅, 潜山周围滩坝较上升期发育, 规模也较大(王颖等, 2004)。由扇三角洲或三角洲前缘河口坝或席状砂经湖水反复冲刷改造形成的砂坝(图 5-a), 砂体厚度大, 物性较上升期好, 平均孔隙度为15.62%, 平均渗透率为66.493× 10-3 μ m2, 但分布较为局限。如长堤凸起北部桩125井区, 砂体厚度达到11.35, m, 分布仅局限在长堤断层东侧扇三角洲边缘地区(图 5-a, 5-c); 由潜山剥蚀形成于水下台地之间的砂坝, 相对水动力条件较弱, 分布范围也较窄。如桩134井区砂体厚度大于7, m, 分布局限(图 5-b, 5-c); 潜山周缘砂滩, 厚度较小, 粒度较细, 厚度一般3~7, m, 以细砂— 中砂岩为主, 往往连片分布, 纯度高, 杂基含量少, 物性较上升期好, 尤其是渗透率大大提高, 平均孔隙度为10.32%, 平均渗透率为22.634× 10-3 μ m2。如桩89、桩79和桩43井区的薄层砂滩, 分布广, 且砂岩百分含量在60%以上(图 5-a, 5-b, 5-c), 是潜山周缘地区滩坝主要储集层类型之一。

围绕潜山形成的原地生物滩, 分布面积广, 厚度小, 包含大量生物螺灰岩化石, 其发育主要受控于古地形。下降期水体变浅, 潜山凸起范围扩大, 西部埕东断层和北部埕北断层所形成的扇三角洲影响小, 水体相对安静, 形成大片生物滩沉积, 厚度较上升期大, 一般3~8, m, 物性极好, 如桩西西部地区生物滩平均孔隙度为12.85%, 平均渗透率达到205.620× 10-3 μ m2, 为潜山周缘地区又一主要的储集层类型。同时钻井显示, 在桩892和桩116井区已遇油层。然而在桩西潜山北部由于构造运动强烈(图 1), 压实作用和胶结作用较强, 生物滩渗透率极差, 平均渗透率仅为3.197× 10-3 μ m2。

图5 沾化凹陷桩西地区沙二段基准面下降期沉积相、砂岩含量(%)、砂岩厚度(m)和生物灰岩厚度(m)分布Fig.5 Distribution of sedimentary facies, sand content(%), sand thickness(m)and biolithite thickness(m)during falling stage of the Member 2 of Shahejie Formation in Zhuangxi area of Zhanhua Sag

综上所述, 基准面上升期, 潜山周缘较好的滩坝储集层, 包括生物滩和砂坝, 分布局限, 厚度薄; 基准面下降期, 潜山周缘较好的滩坝储集层, 包括生物滩和砂滩, 展布面积大, 厚度相对较大, 是潜山周缘滩坝储集层的主要发育时期。

4 滩坝储集层物性影响因素

通过以上分析可以看出, 陆相断陷盆地潜山周缘滩坝沉积影响因素包括古地形条件、基准面旋回、物源供给、水动力大小和成岩作用等, 其中古地形和基准面旋回控制了潜山周缘滩坝的沉积和发育, 对滩坝物性影响较大。

4.1 古地形

在单井层序划分、对比和沉积相分析的基础上, 通过倾角校正、剥蚀恢复、压实恢复和古水深校正对该区古地貌进行了恢复(图 6-a, 6-b)。研究表明, 古地形不仅控制了潜山周缘地区滩坝的类型、厚度和分布, 而且与滩坝储集体的物性密切相关。

图6 沾化凹陷桩西地区古地貌恢复（a— 基准面上升期古地貌; b— 基准面下降期古地貌）Fig.6 Palaeogeomorphology reconstruction of Zhuangxi area of Zhanhua Sag

据古地貌和古水深研究, 平坦开阔、坡度极缓且地形较高的古地形较易形成生物滩, 其面积广, 厚度薄, 一般3~5, m, 平均为2.6, m, 最大累计厚度仅9.95, m, 坡度通常小于5° , 水深1.5~3.5, m, 变化不大(图 6-b)。如桩西潜山周缘桩古17— 桩121井区和桩110— 桩古26井区之间分布有大面积的生物螺灰岩滩(图 7, A-A’, B-B’; 图6-b)。物性研究表明此地形物性极(图 8; 表1), 主要分布在潜山西部地区。

较平坦开阔、坡度较缓且地形较高古地貌较易形成砂滩, 其粒度细, 单层厚度较薄, 一般0.5~4, m, 平均10.61, m, 最大累计厚度为56.65, m, 形成坡度小于10° , 水深2~4 m(图 6b)。如潜山周缘桩90— 桩41井区形成大片薄层细砂— 粉砂岩砂滩(图 7, C-C’)。物性研究表明此地形物性相对较差(图 8; 表1), 主要分布在桩西潜山北部地区。

图7 沾化凹陷桩西地区沙二段连井沉积相对比剖面(AC— 声波时差曲线; GR— 自然伽马曲线; SP— 自然电位曲线; 剖面A-A’、B-B’、C-C’位置见图1)Fig.7 Sedimentary facies correlation section of the Member 2 of Shahejie Formation in Zhuangxi area of Zhanhua Sag

地形起伏、分布局限且有一定坡度的低洼地形较易形成砂坝, 单层厚度较砂滩大, 一般在6~30, m之间, 坡度常大于10° , 水深大于3 m(图 6)。如周缘局部洼陷桩134井、桩63井区形成厚层中砂— 中粗砂岩砂坝(图 7, B-B’, C-C’)。物性研究表明此地形物性较好(图 8; 表1), 主要集中在桩西潜山东侧局部地区(图 4-a, 图5-a)。

4.2 基准面旋回

基准面的升降引起湖平面的相对变化, 决定了滩坝垂向上的演化和侧向上的变迁。湖平面的升降对砂质滩坝的影响体现在粒度的粗细以及砂体的纯度(即泥质含量的多少), 进而影响原生孔隙含量和溶蚀作用; 湖平面升降对生物滩的影响体现在其发育与否以及泥质含量的多少, 进而影响滩坝类型、原生孔隙含量及溶蚀作用。

潜山周缘滩坝沉积时的水体较浅且形成于波浪对潜山周缘沉积物的改造, 这决定了滩坝在高位域, 即基准面下降阶段发育。该区沙二段沉积时期的基准面上升阶段, 水体较深, 砂体减薄或消失, 生物滩不发育, 主要形成滨浅湖暗色泥岩; 基准面下降阶段, 水体较浅, 砂质碎屑过路沉积, 生物滩发育。据单井厚度统计, 桩西潜山周缘滩坝80%以上位于基准面下降期。如桩古17— 桩121井区大面积的生物滩以及桩92— 桩41井区的砂质滩坝(图 7, A-A', C-C')。物性和油气显示资料表明, 下降期储集层物性明显高于上升期(图 8)。

图8 沾化凹陷桩西潜山周缘沙二段滩坝基准面上升期和下降期物性对比Fig.8 Physical properties comparison of beach-bar deposition during rising and falling stages of base level of the Member 2 of Shahejie Formation in areas around Zhuangxi buried hill in Zhanhua Sag

4.3 物源供给和水动力大小

物源供给和水动力大小与形成滩坝的类型和分布关系密切。如在潜山东侧发育大面积的扇三角洲, 离物源较近, 水动力也较强, 滩坝类型以碎屑岩滩坝为主, 生物滩极少发育, 尤其是砂坝所占比重较大, 其展布面积较为局限; 其西侧地区离物源较远, 扇三角洲不发育, 潜山西侧边缘的水动力条件较弱, 滩坝类型以生物滩为主, 碎屑岩砂滩和砂坝所占的比例不到10%, 展布面积较广(图 4-a, 图5-a)。

同时, 物源的供给和水动力条件又受控于古地貌和基准面旋回变化。坡度较陡, 离物源较近, 同时处于基准面下降阶段所形成的物源供应充分, 水动力强; 反之, 坡度缓, 离物源远, 处于基准面上升阶段所形成的物源供给不足, 水动力弱。物源供给充分、水动力条件较强的陡坡带, 扇三角洲或三角洲发育, 在其前缘可形成良好砂坝和砂滩, 碎屑粒度较粗, 一般达到中粉砂— 中砂以上级别, 发育大型槽状、板状交错层理和平行层理等, 形态上往往平行于扇三角洲或三角洲前缘呈条带状分布(图 5-a)。物源供应不足、水动力条件较弱的潜山周缘地区, 可以形成广泛分布的生物灰岩滩和砂滩, 砂粒较细, 一般为粉砂级, 发育波状纹层、水平层理及小型交错层理等。

4.4 成岩作用

成岩作用研究表明, 研究区沙二段处于早成岩B亚期— 晚成岩A亚期, 孔隙大小在一般20~50, μ m, 少数可达100, μ m以上; 喉道在形态上主要呈片状、弯片状等, 喉道半径3~15, μ m, 孔喉配位数2~3(盛世锋等, 2006), 孔隙类型以原生孔隙为主, 其次为次生溶孔。随着深度的增加, 压实作用明显, 石英出现加大边, 长石和早期碳酸盐胶结物发生溶蚀, 高岭石含量逐渐减少, 伊/蒙混层发育, 蒙脱石逐渐向伊利石转化, 原生孔隙减少, 次生孔隙开始发育。

成岩作用同时又受古地形和基准面旋回制约。一般来说, 古地形平坦, 水深较浅, 基准面下降, 有利于滩坝沉积和发育。此时地层埋深相对较浅, 原生孔隙发育。如桩西潜山西部和孤北低隆起西部地区大片生物滩, 平均深度在3200, m左右, 孔隙度最高达30.2%, 渗透率最大达1500.4× 10-3 μ m2。而地形较陡、水体较深, 地层埋深相对较大, 原生孔隙减小, 次生孔隙发育。如桩西潜山北侧离岸较远处, 埋深达3480, m以上, 平均孔隙度不低, 为13%, 但渗透率极低, 平均不到6× 10-3 μ m2, 不利于油气的储集和勘探。

5 潜山周缘滩坝储集层评价

根据潜山周缘古地形特征和滩坝类型, 将滩坝沉积分为潜山东侧、西侧和北侧。其中东侧主要发育砂滩和砂坝, 西侧主要发育生物滩, 北侧主要发育生物滩和砂滩。

潜山西侧地形平缓, 坡度小, 远离扇三角洲, 水体较平静, 物源供给不充分, 砂质碎屑较少。据古生物化石研究, 在古潜山西侧, 水体深度1.5~2, m, 适合螺蚌类生物繁殖, 形成大片生物螺灰岩滩, 部分地区形成砂滩(图 9)。由于地形较高, 生物滩和砂滩厚度较薄(表 1)。生物滩展布面积大, 厚度薄, 利于后期溶蚀作用和次生孔隙的形成, 物性极好(表 1, 图8)。油气显示表明, 潜山西侧生物灰岩滩是极为有利的储集层。如桩893井区已获控制储量, 储集层主要为生物灰岩滩, 厚度较小, 为3.1, m, 平均孔隙度16.57%, 平均渗透率480.124× 10-3 μ m2; 潜山东侧地形陡, 坡度大, 离扇三角洲较近, 水动力较强, 物源供给充分, 由扇三角洲带来的砂质碎屑大量堆积, 在扇三角洲前端靠近潜山东侧地形较高处形成砂质滩坝。该区域由于物源供给充分, 易于形成厚层砂坝(图 9)。砂坝粒度较粗, 厚度大, 砂体较纯(图 4, 图5), 物性好(表 1), 砂滩粒度细, 层薄, 不利于次生溶孔的形成, 物性相对砂坝较差(表 1), 但分布广。油气显示表明, 潜山东侧为较有利的勘探区域。如桩242井发现累积厚度达6, m砂滩油气层; 潜山北部靠近潜山, 坡度较缓, 远离扇三角洲物源, 水动力较弱, 古水深在1.5~3, m之间, 生物滩较为发育; 远离潜山区域坡度稍陡, 受扇三角洲物源影响, 发育大片砂滩, 而生物滩分布范围局限, 厚度较大(图 4-a, 图5-a)。该区受埕北大断层以及多个次级断层影响(图 1), 沉降较大, 古水深大于4.5, m, 压实作用较强, 造成生物滩和砂滩物性较差, 尤其渗透率极低(表 1)。同时油气显示表明, 北部地区含油气性较差, 如桩124井解释为油水同层, 该井生物滩厚度为9.95, m, 平均孔隙度12.06%, 平均渗透率仅3.6× 10-3 μ m2。

图9 沾化凹陷桩西地区沙二段成藏类型及有利区带预测Fig.7 Hydrocarbon reservoir types and favorable areas prediction of the Member 2 of Shahejie Formation of Zhuangxi area in Zhanhua Sag

表1 桩西潜山周缘滩坝沉积物性统计 Table1 Physical property statistics of beach-bar deposition in areas around Zhuangxi buried hill

潜山周缘滩坝受古地形、基准面旋回、物源供给、水动力和成岩作用影响, 潜山西侧物性最佳, 其次为东侧, 北侧较差(表 1)。

6 结论

以岩心观察、测井、古生物、物性和试油资料分析为手段, 以沉积学与高分辨率层序地层学理论为指导, 分析了滩坝沉积的另一种类型— — 潜山周缘型滩坝的沉积特征。研究表明, 桩西潜山周缘滩坝依地形呈环形分布, 总体上在基准面下降期发育, 其中生物滩和砂滩分布于平坦、开阔环境中, 单层厚度薄, 分布面积广; 砂坝形成于有一定坡度和地形起伏的环境中, 单层厚度大, 分布局限。潜山周缘滩坝类型、分布和储集层物性受古地貌、基准面旋回、物源供给、水动力和成岩作用等因素影响, 其中古地貌和基准面旋回影响较大。潜山西侧生物滩物性最好, 其次为东侧砂坝和砂滩, 北侧生物滩和砂滩物性相对较差。

作者声明没有竞争性利益冲突.

作者声明没有竞争性利益冲突.

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