辽东湾地区古近系东营组二段沉积相特征

2011-01-11徐国盛李建平周东红郭永华

物探化探计算技术 2011年5期

关键词：辽东湾沉积相辽西

段亮，徐国盛，李建平，周东红，郭永华

(1.“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室成都理工大学，成都 610059;2.中海石油有限公司天津分公司勘探开发研究院，天津塘沽 300452)

辽东湾地区古近系东营组二段沉积相特征

段亮1，徐国盛1，李建平2，周东红2，郭永华2

(1.“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室成都理工大学，成都 610059;2.中海石油有限公司天津分公司勘探开发研究院，天津塘沽 300452)

以大量的地质、地球物理资料及前人研究成果为基础，运用沉积学原理和方法，详细地分析了辽东湾盆地东营组二段的沉积相特征。经分析认为，东营组二段虽整体为湖泊～三角洲沉积体系，但其下部与上部的沉积特征差异明显:下部以湖相环境为主，上部则主要为三角洲沉积。在综合了该区构造特征和水系发育特征后，编制了东二段下和东二段上的沉积相平面展布图，并指出，辽西低凸起北倾末端和辽中凹陷中南洼为最有利的勘探区带。

辽东湾地区;古近系;东营组二段;沉积亚相;有利勘探区带

0 前言

许多学者在辽东湾盆地的形成机制、地层划分、构造运动及沉积储层等方面，做了大量而深入的研究［1～5］，并将这些研究成果运用于实践，取得了良好的效果。经过多年的勘探，人们虽然认识到东营组二段为有利的油气勘探层系，但并未分别对东二段上和东二段下的沉积相展布及砂体分布特征进行详细地研究。为了对该地区的地质情况有新的认识，以便为今后的油气勘探提供科学依据，作者在本文中详细地分析了东二段上和东二段下的沉积相及砂体分布特征。

1 区域地质概况

辽东湾盆地位于渤海海域的东北部，南邻辽东半岛南端与河北秦皇岛市连线，北接锦西市与营口一线，面积约为1.4 ×104km2［6］。如图1(见下页)所示全区自东向西，分为五个呈北东～南西向展布的次级构造单元:①辽东凹陷;②辽东凸起;③辽中凹陷;④辽西低凸起;⑤辽西凹陷。其中，辽中凹陷的分布面积最广，沉积厚度最大，埋藏最深;辽西凹陷次之;辽东凹陷最小［8］。现已发现的油气田，多分布在辽西凸起带及辽中凹陷内。

前人将古近系自下而上，划分为三个组:孔店组、沙河街组和东营组。

(1)孔店组为灰色或红色泥岩夹云岩和条带灰岩。

(2)沙河街组下部为深灰色泥岩夹灰褐色油页岩，中部出现灰褐色泥岩与中～粗砂岩互层，顶部为生物碎屑灰岩、碎屑云岩。

(3)东营组是重要的烃源岩和储集层，自下而上被分为三段:①东三段为深灰色泥岩夹砂岩透镜体;②东二段为灰色泥岩夹薄层粉～细砂岩;③东一段为灰色泥岩与灰白色砂岩互层，依据岩石组合类型及特征，将东二段进一步划分为东二段下和东二段上。

2 沉积相划分标志

2.1 岩石学特征

(1)颜色特征。颜色是沉积岩的重要宏观特征之一，是鉴别岩石、划分和对比地层、分析判断古地理条件的重要依据［9］。辽东湾盆地东二段主要由灰色泥岩和浅灰色粉～细砂岩组成，整体表现为弱还原～还原环境下的暗色特征，未见水上氧化条件下形成的红色沉积，但见有湖岸过渡带内形成的杂色泥岩［10］，表明沉积物沉积时处于水下环境。

图1 辽东湾地区构造单元及古水系分布图［7］Fig． 1 Structural units and ancient river system distribution of the Liaodong bay

(2)成份特征。研究区东二段砂岩以细～粉粒岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主，并以长石和岩屑的含量相对较高为主要特征。其成份分析结果显示:东二段的石英含量为25% ～58%，平均为31.5%;长石的含量为28% ～46%，平均为30%;岩屑主要来自于火山岩和变质岩，占碎屑岩总量的31% ～42%，平均为34.6%。同时，由于受物源和沉积环境的影响，不同地区的砂岩成份也有差别，如金县地区石英、长石的含量，普遍比旅大和锦州地区的高，而岩屑含量则反之。

(3)结构特征。该区储层砂体的碎屑颗粒一般为中砂～细砂状结构，多呈次圆～次棱状，以点状接触或彼此游离为主。砂岩的粒度值为0.8Φ～1.5Φ，分选为中等～好，成熟度中等。胶结物以方解石、白云石为主，多呈显微～微晶结构。颗粒粒间见有少量泥质及细小的长英质杂基，孔隙发育中等，连通性好，以粒间孔为主。

2.2 沉积构造标志

通过岩心观察与描述，识别出研究区东二段常见的层理类型为:水平层理、平行层理、槽状交错层理、楔状交错层理、波状层理和复合层理等。其中:

(1)水平层理由细粒悬浮物质构成，形成于低能环境，常见于湖相和三角洲前缘的分流间湾中。

(2)平行层理由砂质沉积物组成，其形成的水动力环境较强，河道沉积中常见。

(3)交错层理代表了动荡的水动力条件，在河道和河口坝中比较发育。

此外，该区域还发育有冲刷面和变形构造，前者是在流水的冲刷作用下，河床底部形成以砾石等粗碎屑为主的沉积界面，是鉴别河道的重要标志;后者是在水下斜坡处，由未固结的松散沉积物在重力作用下发生滑动和滑塌而形成的变形构造［9］。

2.3 测井相标志

三角洲前缘水下分流河道以砂岩为主，自然电位曲线呈高幅箱形或钟形，顶、底突变接触。分流间湾主要由粉砂质泥岩和薄层粉砂岩组成，自然电位曲线呈低幅锯齿状，自然伽玛曲线为高幅锯齿形。河口坝主要由质纯的砂岩、粉砂岩组成，自然电位和自然伽玛曲线主要表现为漏斗形或钟形，有时呈指状。滨浅湖沉积了厚层泥岩夹薄层粉砂，测井曲线形态与分流间湾类似，电测曲线均为锯齿状，幅度变化不大。

3 沉积相特征

根据以上划分的沉积相标志，在前人研究的基础上，作者经分析认为，该盆地在东二段沉积时期，主要发育湖相和三角洲沉积，盆地斜坡处见有湖底扇发育。

3.1 湖相

湖相沉积在辽东湾地区东二段下部广泛发育，以滨浅湖、半深湖为主。前者主要由浅灰色、灰色、灰绿色泥岩和浅灰色粉～细砂岩构成;后者以暗色泥岩、粉砂岩为主，间或有页岩，主要分布在辽西地区。该相类型的储集物性较差，多为干层，只在局部砂体厚度较大，且储集物性较好的层段，有少量油气分布，但其储量丰度较低。湖相可以作为较好的盖层，是辽东湾地区下伏层系油气成藏必不可少的重要条件［11］。

3.2 三角洲沉积

三角洲沉积体在辽东湾地区，东二段上部份布比较集中，并以三角洲前缘亚相为主。该亚相是三角洲平原的水下部份:因河流入湖，流速骤减而沉积了粒度较细的砂体，是三角洲沉积作用最为活跃的地带。其微相类型主要包括:水下分流河道、河口坝、分流间湾。储层砂体主要发育在水下分流河道和河口坝微相中。

(1)水下分流河道。三角洲前缘水下分流河道为三角洲平原分流河道的水下延伸，其主要特征是岩层底部见有冲刷面，并含泥质砾屑。岩性以浅灰色长石砂岩和岩屑砂岩为主，夹有粉砂质泥岩，次圆～次棱状，分选中等～好，颗粒一般呈点～线状接触。在纵向上，可出现平行层理、交错层理、块状层理等，总体表现为向上变细的正韵律，可见河流沉积所特有的“二元结构”。在平面上，多个河道相互叠置，可形成大规模的朵页状连片砂体。

(2)分流间湾。分流间湾是水下分流河道之间相对低洼的地区，该沉积微相在研究区内发育程度低，以粉砂质泥岩为主，含薄层粉砂岩。

(3)河口坝。河口坝是三角洲前缘的主要沉积微相，它是由河道携带的砂泥物质，在河口处因流速骤降沉积而形成的［3］。该微相在平面上位于水下分流河道的末端，在剖面上处于水下分流河道的下方，其上部常被河道切割。在波浪和暗流的作用下，形成了砂质纯净，分选好，平面上相互叠置的透镜状砂体。岩性以粉砂、泥质粉砂岩为主。纵向上发育低角度交错层理、平行层理，整体表现为下细上粗的反韵律。

3.3 湖底扇

湖底扇是指发育在盆地陡坡并靠近物源的浊流沉积体。岩性以粗碎屑沉积为主，并夹在湖相暗色泥岩中。该相类型在研究区较少见，且规模较小。

4 沉积相平面展布

4.1 沉积相展布控制因素

(1)受盆地构造格局控制。东二段沉积时期，盆地内的构造活动明显减弱。虽然西部沉降作用减缓，但东部凸起边界断裂仍在活动，由此造成该地区整体上出现西高东低、北高南低的沉积格局［10］。该时期各凹陷和凸起对盆地内沉积体系的分隔作用逐渐减弱，在盆地两侧充足的物源供应基础上，有利于形成大型三角洲沉积体。

(2)受盆地水系发育控制。物源供给是沉积相研究的基础，而各大水系的发育直接影响着工区的沉积物供给。全区共有七大水系:①凌河水系;②辽河水系;③兴城水系;④复州水系;⑤绥中水系;⑥长兴岛水系;⑦秦皇岛水系。这些水系在东二段沉积时期均已发育，并控制着相应的沉积体系。

凌河水系由辽西凹陷进入盆地，向东南方向延伸，但延伸距离较近。辽河水系在辽中凹陷内部由北东向南西方向延伸，最远处到达JZ21－1构造，大约40km。兴城水系和秦皇岛水系由西北至东南方向，分别注入辽西凹陷的北洼和南洼，但延伸距离短，影响作用小。绥中水系和复州水系对整个盆地内沉积体系的控制作用最为显著:前者由西北至东南方向进入辽西凹陷东端，受辽西凸起的阻隔和北高南低的地理格局的影响转而向南延伸，并越过辽西低凸起进入辽中凹陷;后者则沿着东南至西北方向进入盆地，沿辽中凹陷长轴方向向南延伸至盆地南端，约90km。长兴岛水系的影响范围较小，只在盆地南端发育［12］。

4.2 沉积相平面展布特征

(1)东二段下沉积相平面展布特征。东二段下基本继承了东三段时期的沉积背景和构造格局，全区主要发育滨浅湖、半深湖和三角洲沉积体，局部出现浊积扇(见图2)。

图2 辽东湾地区古近系东营组二段下沉积相平面展布图Fig． 2 The distributing feature of sedimentary face in Liaodong bay's second member of PaleogeneDongying Formation

该时期盆地内三角洲沉积体的规模明显大于东三段，表现为盆地的北部、中部和南部均沉积了规模较大的三角洲前缘亚相。盆地北部凌河、辽河水系控制的三角洲沉积体呈朵叶状，面积约为952km2，沉积的砂体最厚达250m，位于辽河水系主河道附近。盆地中部复州水系控制的三角洲呈指状，沿辽中凹陷向南延伸较远，砂体厚度介于50m～200m之间，面积约为1024km2。盆地南部秦皇岛水系控制的三角洲朵叶规模最小，但沉积的砂体比较厚，约为170m～230m。而绥中水系此时正形成小规模的三角洲朵叶。在整体上，由于受东三段时期盆地剧烈断陷导致的湖平面快速上升及可容纳空间急剧增大的影响，各沉积体系向盆地内部推进的距离受到限制［8］，因此总体规模不大。

(2)东二段上沉积相平面展布特征。与东二段下时期相比，东二段上时期三角洲沉积体的规模明显扩大。此时，盆地内部构造活动减弱，各凹陷凸起的分隔作用已不明显，在各大水系物源供给充足的环境条件下，形成了大片的延伸较远三角洲沉积(见图3)。其中，绥中水系和复州水系控制的三角洲沿辽中凹陷的走向向南进积，最远延伸至旅大16－3构造附近，并与秦皇岛水系所控制的三角洲汇合，形成了规模巨大的条带状三角洲沉积体。砂体沿河道两侧呈扇形分布，厚度介于50m～100m之间，最厚达120m。北部凌河、辽河水系所形成的三角洲，在东二段下的基础上继续扩大，并相互叠置，最远处至锦州21－1S地区。砂体厚度为60m～170m不等。兴城水系与长兴岛水系也形成了三角洲沉积体，但规模相对较小。

图3 辽东湾地区古近系东营组二段上沉积相平面展布图Fig． 3 The distributing feature of sedimentary face in Liaodong bay's upper second member of PaleogeneDongying Formation

5 有利区带预测

在辽东湾盆地东二段沉积特征研究的基础上，对东二段下和东二段上储层进行有利勘探区带预测。

(1)东二段下有利区带预测。东二段下发育的三角洲储集体规模较小，只在盆地北部和辽中凹陷中部较发育。其有利勘探区带位于辽西低凸起北倾末端(如:锦州20－2N构造带)和辽中凹陷中南洼(如:金县1－1/1E、绥中36－1构造带);有利沉积相是三角洲前缘水下分流河道和河口坝微相。对于辽西地区，前期勘探已证实其具备生烃条件，且辽西大断层也具有垂向输导能力，因此辽西陡坡带也具有较大的潜力［12］，可能发现地层岩性油气藏。

(2)东二段上有利区带预测。东二段上时期，盆地内部不仅沉积了大规模的三角洲砂体，其储层物性和连通性也普遍较好。在沙三段和东三段烃源岩普遍发育超压的基础上，其生成的油气容易沿断层垂向运移，在东二段的有利储层中聚集成藏。因此，除东二段下有利区带外，辽西凹陷中南部西斜坡(如:绥中29－4构造带)，辽中南洼(如:旅大22－1构造带)也是非常有利的勘探区带。

综上所述，与东二段下相比，东二段上的勘探区域更广，勘探潜力也更大。在凸起区进行勘探的同时，加强斜坡区和走滑带的勘探，尤其是辽西凹陷东斜坡和辽中凹陷东陡坡带的勘探，这有利于发现新的地层、岩性等隐蔽型油气藏。