研究区沙二段发育三角洲沉积是前人研究和本次研究的共识, 但是对其所属三角洲类型的认识则存在争议。辫状河三角洲为由辫状河体系前积到停滞水体中形成的富含砂和砾石的三角洲, 扇三角洲为从邻近高地直接前积到停滞水体中的冲积扇, 即两者的关键区别在于其陆上部分进入水体前分别属于辫状河和冲积扇(薛良清和Galloway, 1991; 武富礼等, 2004; 姜在兴等, 2007; 文沾等, 2012; 李鑫等, 2013; 于兴河等, 2013)。但由于距离物源最近的取心井BZ25-1-5井已显示为三角洲前缘沉积特征, 即该三角洲的陆上部分尚在研究区之外, 因此仅能依据其水下部分沉积特征进行推断。

扇三角洲具冲积扇的全部沉积特征, 包括碎屑流、片流和筛状沉积。其中由重力驱动的碎屑流是冲积扇的重要组成部分, 也是识别扇三角洲平原相的主要标志。碎屑流在进入水体后被稀释为密度流, 因此, 扇三角洲的水下部分可以通过识别由其陆上碎屑流直接转化而来的水下碎屑流沉积物与辫状河三角洲的水下部分加以区别(薛良清和Galloway, 1991)。杨玉卿等(2010)并未采用直接进行岩心观察的手段, 而是通过各类岩矿分析数据, 如沙二段砂岩成分成熟度和结构成熟度较低、C-M图中平行C=M基线部分较长等特征, 便判断其为扇三角洲, 证据并不充分。

通过对取心井的岩心观察( 图2)可知:(1)研究区沙二段岩性为细— 中砂岩, 偶见粗砂岩, 整体粒度较细, 未见扇三角洲中常见的砂砾岩; (2)砂岩中发育平行层理、斜层理以及叠瓦状砾石等典型的牵引流沉积构造, 未见扇三角洲中常见的碎屑流所具标志性的砂砾混杂的沉积物; (3)BZ25-1-5井、B4井和A13井中均常见厚层正韵律砂体叠加, 发育典型的辫状水道“ 砂冲砂” 的沉积特征, 砂岩含量平均60%以上, 区别于曲流河三角洲; (4)虽然沙二段整体呈反旋回, 但河口坝砂体较不发育, 单层反韵律砂体的厚度较小, 区别于曲流河三角洲。因此, 笔者将研究区沙二段推断为辫状河三角洲更为合理。

图2

Fig.2

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图2 渤海湾盆地渤中坳陷渤中25-1油田沙二段岩心特征Fig.2 Core characteristics of the Member 2 of Shahejie Formation of BZ25-1 Oilfield in Bozhong Depression, Bohai Bay Basin

2.1.1 水下分流河道

辫状河三角洲前缘的水下分流河道是陆上辫状河道进入水体后在水下的延伸部分, 岩性为厚层的灰色、灰白色细砂岩、粉砂岩, 分选较好。通常呈块状或发育平行层理( 图 2-a)、斜层理( 图 2-d)、板状交错层理、楔状交错层理( 图 2-c)、槽状交错层理等, 垂向上常表现为叠覆出现的正韵律(沙二段1小层), 底部常具冲刷面, 可见定向排列泥砾( 图 2-b)。自然电位曲线和自然伽马曲线主要呈钟型或箱型(图4), 常见箱型连续叠加, 是多期辫状河道迁移摆动、相互冲刷的标志。

2.1.2 河口坝

陆上河道进入水体后, 碎屑颗粒因为流速降低而在河口处沉积或被水下分流河道继续搬运一段距离后在河道末端沉积形成河口坝。河口坝岩性以灰色、深灰色细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩为主, 分选好, 发育平行层理、波状交错层理、楔状交错层理, 垂向上表现为上粗下细的反韵律(图5, 沙二段2小层), 与下伏泥岩渐变接触。自然电位、自然伽马曲线通常呈漏斗型(图4)。

图3

Fig.3

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图3 渤海湾盆地渤中坳陷渤中25-1油田A13井滩坝微相鲕粒特征显微照片Fig.3 Micrographs showing ooid characteristics of cores of beach-bar microfacies from Well A13 in BZ25-1 Oilfield in Bozhang Depression, Bohai Bay Basin

2.1.3 分流间湾

分流间湾为水下分流河道间的细粒悬浮颗粒沉积形成, 岩性为层状深灰色、灰色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、泥岩, 常见炭屑, 发育块状或水平层理。自然电位曲线平直, 自然伽马曲线中高值, 电阻率曲线通常低值呈齿状(图4)。

图4

Fig.4

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图4 渤海湾盆地渤中坳陷渤中25-1油田A13井沉积微相分析综合柱状图Fig.4 Comprehensive column of sedimentary facies analysis of Well A13 in BZ25-1 Oilfield in Bozhong Depression, Bohai Bay Basin

研究区在沙三段末期整体隆升遭受剥蚀, 沙二段早期重新沉降至水平面以下接受沉积, 此时水体较浅, 主要发育滨浅湖亚相, 沉积物以厚层深灰色、灰色泥岩、粉砂质泥岩夹薄层粉砂岩、细砂岩为主; 随着来自西南物源的辫状河三角洲前缘砂体逐渐前积超覆, 湖泊相带逐渐萎缩。

2.2.1 滩坝

本次研究首次提出研究区沙二段沉积时期广泛发育滩坝微相, 是由于在距离物源较远的A13井和A18井取心段中均能观察到明显的滩坝沉积特征。滩坝砂体是滨浅湖中砂体的主体, 是三角洲前缘砂体受波浪和湖流作用重新搬运改造形成, 发育于往复冲刷的较强水动力环境, 主要呈条状或席状平行岸线分布。岩性以灰色细砂岩、粉砂岩为主, 常见砂、泥薄互层, 发育波状层理、冲洗交错层理, 垂向上常表现为多个小型反韵律或向上变粗复变细的复合韵律(图5, A13井3、4小层)。自然电位曲线和自然伽马曲线呈指状或漏斗状(图4)。

图5

Fig.5

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图5 渤海湾盆地渤中坳陷渤中25-1油田各取心井岩心描述Fig.5 Core description of cored wells of BZ25-1 Oilfield in Bozhong Depression, Bohai Bay Basin

区别于三角洲前缘河口坝的识别标志在于:滩坝距离物源更远, 粒度更细、分选更好, 岩性组合上表现为大套泥页岩中所夹的薄层砂体; 由于受往复冲刷的双向水流影响, 常发育鲕粒(图 3)。以A13井为例: 其1小层和2小层以砂岩为主, 表现为多套正— 反韵律砂体叠置; 而3小层和4小层以泥岩为主, 表现为大套厚层泥岩中夹薄层砂体。两者沉积特征截然不同, 前者反映辫状河三角洲前缘水下分流河道与河口坝交替出现, 后者则属于滨浅湖中的滩坝砂体(图4)。

2.2.2 滨浅湖泥

滨浅湖泥是物源带来的泥级细粒悬浮物搬运至湖盆中水动力较弱的静水环境沉积形成, 是滨浅湖亚相的主体。其岩性主要为灰黑色、深灰色泥岩、粉砂质泥岩、粉砂质泥岩夹灰绿色、灰色粉砂岩、细砂岩, 常见炭屑, 水平层理最为发育, 也可见浪成波痕及小型交错层理。自然电位曲线平直, 自然伽马曲线中高值(图4)。

3.1.1 取心井标定

岩心观察与描述是在无野外露头的研究区进行沉积相识别和研究的最直观和最可靠的方法, 本次研究对渤中25-1油田沙二段共4口取心井进行了系统的观察与描述(图 5)。

BZ25-1-5井位于研究区西南部相对近物源处, 取心段包括沙二1小层和2小层。1小层以连续正韵律的辫状河三角洲前缘水下分流河道为主, 2小层则发育多期间断的反韵律河口坝砂体, 反映了从2小层到1小层沉积时, 物源供给持续加强, 辫状河三角洲不断前积的沉积过程。

B4井位于研究区中部, 取心段位于1小层, 整体砂体粒度较粗, 发育典型 “ 砂冲砂” 的辫状河道, 说明1小层沉积时, B4井处于水动力条件较强的河道中心一带。

A13井位于研究区中部偏北, 距离物源较远, 取心段基本覆盖整个沙二段。1小层沉积微相以水下分流河道为主, 反映1小层沉积时物源供给充足, 辫状河三角洲前缘已前积至A13井一带; 2小层发育水下分流河道与河口坝砂体, 以河口坝为主, 向下过渡为厚层泥岩, 显示了2小层沉积时三角洲逐渐推进的过程; 3小层和4小层砂体以夹在厚层滨浅湖泥中的滩坝砂为主, 说明沙二段沉积早期, 来自西南物源的三角洲尚未沉积至A13一带, 该区域仍处于滨浅湖沉积环境。

A18井位于研究区东部, 在4口取心井中距离物源最远, 其取心段分为2部分:上部位于2小层, 发育多套垂向叠加的河口坝砂体, 说明在2小层沉积时, A18井一带仍处于辫状河三角洲前缘的远端; 下部包括3小层的厚层泥页岩夹薄层砂岩及下伏沙三段泥页岩, 反映沙二段沉积早期, A18井一带仍暴露于湖平面之上未接受沉积, 因而缺失4小层的沉积物。

3.1.2 连井相对比分析

在单井岩心观察的基础上, 通过连井剖面对渤中25-1油田沙二段地层及沉积相演化进行研究(图 6)。研究区沙二段与下伏沙三段呈超覆不整合接触, 其厚度在西南部最大, 可达90, m以上, 向东向北逐渐减小; BZ25-1-1井区为剥蚀区, 沙二段全部缺失。反映沙三段沉积末期发生构造抬升, 沙二段沉积时研究区构造北高南低, 来自于西南方向物源的沉积物逐渐超覆在沙三顶部厚层泥岩段之上。位于沙二段底部的4小层主要发育滩坝砂体, 其测井相特征表现为薄层、指状, 且井间可对比性强, 连续性好。该小层在近物源的BZ25-1-5井附近厚度最大, 向东向北均减小, 分别在BZ25-1-1井区和BZ25-1-2井区, 反映滨浅湖环境下滩坝砂体向岸超覆的沉积特征。各井3小层具典型的三角洲前缘反旋回特征, 是井间对比的极佳标志, 说明了三角洲砂体逐步前积, 研究区由湖泊相向三角洲相过渡的沉积演化过程。2小层和1小层则广泛发育多套正韵律与反韵律的垂向叠加, 反映了水动力条件进一步加强, 三角洲前缘水下分流河道冲刷侵蚀早期形成的河口坝砂体。

图6

Fig 6

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图6 渤海湾盆地渤中坳25-1油田连井对比剖面Fig 6 ell correlation profile of BZ25-1 Oilfieeld Bozhong Depression , Bohai Bay Basin

因此, 可以通过对比各小层厚度变化来分析沙二段沉积时的构造演化过程:4小层在西南部近物源的BZ25-1-5井区厚度最大可达18, m, 向远物源方向逐渐减小, 至A2井附近为12, m, 至BZ25-1-1井区尖灭; 在A12井处仍有7, m左右, 向东继续减小, 至BZ25-1-2井区尖灭。3小层和2小层厚度变化较为稳定, 均表现为向远物源方向减小。1小层则在BZ25-1-1井区周边遭受不同程度的剥蚀; 距离该井区越近, 1小层的厚度缺失越明显。结合1小层与4小层的厚度变化, 可以推断:沙二段沉积早期, 研究区东北部的BZ25-1-2井区为构造高部位, 滨浅湖滩坝砂体向隆起区逐层超覆; 沙二段沉积晚期, BZ25-1-1井区发生了明显的构造抬升, 导致以该井区为中心的沙二段完全或部分遭受剥蚀。

3.1.3 地震属性分析

研究区沙二段埋深3200~3400, m, 主频约16, Hz, 取速度3600, m/s, 地震资料可分辨厚度下限为56.25, m, 因此难以通过地震剖面识别地震相来分析沉积相带的展布, 也难以利用常规反演方法识别砂体。因此, 本次研究将中海石油(中国)有限公司天津分公司的采用的道积分技术运用到沉积相展布的分析中。道积分技术是一项利用相对波阻抗来进行地震数据分析的技术, 是在地震资料的频率不足以分辨较薄的储集层的情况下, 把相对大套的储集层段作为研究对象, 通过道积分技术把地震道转换成具有岩性信息的拟波阻抗数据, 通过道积分数据体进一步研究储集层段的岩性, 从而获取砂体的平面分布特征(姚建阳, 1990)。渤中25-1油田沙河街组砂岩相对泥岩为高波阻抗, 因而道积分数据体振幅属性的正振幅之和能较为准确地表达砂体的展布(刘传奇等, 2013)。

由沙二段地震属性沿层平面图(图 7)可以看出, 研究区西南部BZ25-1-5井和中部B4井一带的正振幅之和为高值, 主要对应厚层辫状河三角洲前缘砂体; 而北部BZ25-1-1井、BZ25-1-2井及BZ25-1-3井附近的正振幅之和均为低值, 反映这些区域整体砂体厚度较小, 此现象与岩心观察与连井对比中得出的结论相吻合。对地震资料采用道积分技术作为常规方法的补充, 对沉积相带展布研究有极大的帮助, 提高了绘制沉积相图的精度。

在经历了沙三段末期的剧烈抬升之后, 研究区在沙二段沉积时整体处于平稳沉降的状态。沙二段沉积早期, 研究区北部BZ25-1-3井区的斜坡和东部BZ25-1-2井附近的隆起区仍暴露于湖平面之上未接受沉积, 因而缺失沙二底部地层; 沙二段沉积末期, 研究区以西部BZ25-1-1井区古隆起为中心再次抬升遭受剥蚀,

图7

Fig.7

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图7 渤海湾盆地渤中坳陷渤中25-1油田沙二段道积分属性分布Fig.7 Distribution of seismic trace integrating of the Member 2 of Shahejie Formation in BZ25-1 Oilfield of Bozhong Depression, Bohai Bay Basin

造成BZ5-1-1井一带沙二段剥蚀殆尽, 周边各井沙二段顶部地层部分缺失。正是这种构造格局控制了研究区沙二段的沉积相展布。由于沙二段整体厚度较小, 无法以小层为单元提取道积分属性, 因此以各小层的测井解释砂体厚度数据为基础, 以全沙二段的道积分属性平面分布特征为边界约束, 结合各取心井的岩心相标定, 绘制出各小层的沉积相平面展布图(图 8)。

3.2.1 沙二段4小层沉积相平面展布

沙二段4小层沉积时, 研究区刚开始沉降, 构造格局北高南低, 整体水体较浅, 处于滨浅湖环境。源自西南物源的辫状河三角洲尚未推进至研究区范围之内, 但其前缘末端的沉积物经波浪作用改造、再次搬运, 在研究区形成广泛分布的、平行于北部构造高部位的滩坝砂体, 并随着构造沉降逐渐向北发展。沙二4小层砂体以滨浅湖滩坝为主, 其沉积过程表现为滩坝砂由南部低洼带向北部高部位逐渐超覆、尖灭的过程。因此, 位于西南部的BZ25-1-5井区4小层砂体厚度较大, 这是由于该位置较早接受沉积, 发育多期滩坝垂向叠加。而北部BZ25-1-2井区和BZ25-1-3井区仍处于隆起高出水面, 由于未接受沉积而导致该小层在上述位置完全缺失(图8-a)。

3.2.2 沙二段3小层沉积相平面展布

沙二段3小层沉积时, 研究区继续沉降, 湖盆水体相对4小层有所加深, 湖平面已没过BZ25-1-2井区的古隆起和BZ25-1-3井区的斜坡。此阶段, 研究区西南部开始发育辫状河三角洲前缘沉积, 沉积物沿BZ25-1-5井区的谷道向东北方向推进, 可达至B4井区附近。而滩坝砂的影响范围相对缩小, 主要分布在BZ25-1-2井区的古隆起附近(图8-b)。

图8

Fig.8

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图8 渤海湾盆地渤中坳陷渤中25-1油田沙二段各小层沉积相展布Fig.8 Sedimantary facies distribution of each subzone of the Member 2 of Shahejie Formation in BZ25-1 Oilfield of Bozhong Depression, Bohai Bay Basin

3.2.3 沙二段2小层沉积相平面展布

沙二段2小层沉积时, 湖盆水体相对3小层继续加深, 辫状河三角洲前缘经由较低洼的B4井区继续进积, 向东越过BZ25-1-2井区古隆起, 向北越过A13井一带, 基本覆盖了整个研究区。在较强的前缘水下分流河道冲刷作用下, 此时滨浅湖滩坝砂体已不发育(图8-c)。

3.2.4 沙二段1小层沉积相平面展布

沙二段1小层沉积时, 研究区的构造格局产生变化:西部以BZ25-1-1井区为中心发生相对构造抬升, 导致该古隆起再次露出水面遭受剥蚀, 导致该井区沙二段完全缺失, 周边各井的1小层也部分缺失, 被剥蚀程度与其距BZ25-1-1井区的距离相关。此阶段, 辫状河三角洲前缘亚相仍然占据研究区的主体; 但北部构造高部位相对隆升, 三角洲砂体向北推进距离受限, 规模相对2小层有所减小(图8-d)。