陈容涛,张尚锋,朱 锐

(油气资源与勘探技术教育部重点实验室 (长江大学),湖北荆州434023)

杜家元

(中海石油(中国)有限公司深圳分公司,广东深圳510240)

珠江口盆地是华南大陆向南海水下延伸部分,由北向南划分为北部断阶带、北部坳陷带、中央隆起带、南部坳陷带和南部隆起带5个NE向二级构造单元。西江凹陷位于珠江口盆珠Ⅰ坳陷中西部,凹陷北临北部断阶带,东临惠州凹陷,南接恩平凹陷和东沙隆起[1,2],X井位于西江凹陷中部,古珠江向海延伸的通道上,自上而下钻遇地层包括第四系、上新统万山组、中新统粤海组、韩江组、珠江组及渐新统珠海组。下面,笔者根据X井岩心观察,从岩石学特征分析出发,在珠海组识别出10种岩石相以及6种岩石相组合,总结出珠海组不同时期的沉积相序组合模式及珠海组三角洲沉积的沉积演化特征。

1 岩石相

岩石相是沉积环境的重要判断依据,一定的沉积环境中总是发育一定的岩石相类型及其组合。从沉积过程和响应关系出发,根据岩石相以及所对应的水动力状态可以判断沉积环境[3]。从X井区的岩心观察中,可识别出块状层理砂砾岩相 (SM)、板状交错层理砂岩相 (ST)、平行层理砂岩相 (SP)、小型交错层理砂岩相 (SSC)、沙纹层理细砂岩相 (SR)、块状粉砂岩相 (SIM)、波状交错层理粉砂岩相(SIR)、水平层理粉砂岩 (SIH)、暗色泥岩相 (M D)、复合层理异岩相 (H C)等10种岩石相。

1)板状交错层理砂岩相 (ST) 岩性包括粗砂岩、中砂岩和细砂岩,颜色为灰色、灰白色,含砾石、泥砾,砾石较粗,最大粒径达2cm,一般在0.2～0.5cm,圆度为次棱角-次圆状,石英质砾石圆度较差,而砂质砾石圆度较好,砾石、泥砾呈定向排列。主要发育板状交错层理。单层厚度为0.07～0.38m,纹层厚度0.5～2cm,纹层倾角15～22.10°,少量层理纹层倾角小于5°。代表强水动力条件,一般为河道沉积中侧向加积而形成 (见图1(a))。

2)小型交错层理砂岩相 (SSC) 岩性以灰色状中砂岩、细砂岩为主,部分取心段含砾石、泥砾,砂岩中含泥质条带,局部取心段含有生物扰动。发育小型交错层理,交错层理纹层较模糊,连续性差。单层厚度0.05～0.2m,纹层厚度1～3cm,纹层倾角较平缓,角度为2～6°。该岩石相代表较强水动力条件下,沉积物快速堆积形成,一般发育在河道中上部,河道侧缘 (见图1(b))。

3)双向交错层理砂岩相 (SBD) 岩性以灰色、浅灰色中砂岩和细砂岩为主,砂岩分选较好,含泥质批覆构造。单层厚度0.06～0.2m。发育双向交错层理,相邻斜层系的纹层倾向相反,延伸至层系界面彼此呈锐角相交,上部层系倾向向左,倾角8～10°,下部层系倾向向右,倾角2～5°。代表了双向水流的的特征,且水动力较强,一般发育在潮汐砂坝中 (见图1(c))。

4)波状交错层理粉砂岩相 (SIR) 岩性以灰色粉砂岩为主,含少量泥岩、泥质粉砂岩,含变形构造,层面上炭屑,植物碎屑。单层厚度0.03～0.25cm,发育波状交错层理,纹层不规则,波长3cm左右,波高近于0.3cm。代表较弱水动力条件,一般发育在潮汐沙坝和分流河道间 (见图1(d))。

5)复合层理异岩相 (H C) 岩性以灰色、暗色泥岩和灰色粉砂岩为主,泥岩含炭屑,生物扰动及生物钻孔。单层厚度为0.03～0.06m。发育波状层理,透镜状层理。泥岩含量与粉砂岩比例相当,反映砂泥的供应、沉积和保存都比较有利,代表水动力条件强弱交替变化,一般发育于混合坪沉积中(见图1(e))。

6)暗色泥岩相 (M D) 岩性以灰色、暗色泥岩为主,含少量泥质粉砂岩,粉砂岩,含有炭屑,炭化植屑,局部可见生物扰动及生物钻孔。单层厚度一般较小,为0.03～0.1m,最大厚度达6.9m。代表安静水动力条件,悬浮物质快速堆积而成,一般发育在分流河道间和混合坪 (见图1(f))。

图1 岩石相图

2 岩石相组合

1)岩石相组合1——分流河道微相 该岩石相组合在本井取心段最为发育,且厚度较大,取心中最大厚度达18m,完整的岩石相组合形式为SM-ST-SSC-SR-SIM,一般发育不完整,常见组合形式为SMST-SSC,ST-SSC-SIM,SM-SSC-SIM等,岩性以砂岩为主,由为灰色、浅灰色含砾粗砂岩、中砂岩向上变为灰色粉砂岩,局部层段顶部含有暗色泥岩,剖面上显示正韵律,且垂向上多以河道砂体重复叠置的形式出现,底部多为冲刷面,冲刷面上发育有砾石、泥砾,砂岩中发育块状层理,板状交错层理、小型交错层理和沙纹层理,反映了水动力条件由强变弱的变化过程。该组合的伽马曲线以中到高幅箱形和钟形为主,齿化、微齿化,一般呈复合箱形和复合钟形,底部突变接触,少量渐变接触,顶部突变或者渐变接触,单层厚度一般为0.5～5.5m,少量低于0.5m。

2)岩石相组合2——天然堤微相 该岩石相组合岩石相组合本井区发育较少,且厚度较薄,厚度一般为0.5～0.8m,完整的岩石相组合形式为SM-SR-SIR-SIM-MD,一般发育不完整,垂向上常见SIMMD组合重复叠置的样式,岩性为灰色、浅灰色薄层泥质条带细砂岩、粉砂岩、泥岩组成,垂向上呈现砂泥岩薄互层的叠置样式,发育块状层理,沙纹层理。天然堤与分流河道相共生,一般发育在分流河道砂体的顶部,其顶部常被分流河道冲刷。该组合伽马曲线以中低幅指形、钟形为主,曲线较光滑,偶见微小齿化特征,顶底渐变接触,单层厚度0.1～0.5m,位于河道曲线向上变细的细尾部分。

3)岩石相组合3——分流河道间微相 该岩石相组合形式为M D-SIM-SIH-SIR,岩性主要为灰色、暗色泥岩,含少量灰色粉砂岩,含大量炭屑,炭化植屑,且生物扰动现象较为发育,发育水平层理,沙纹层理,块状层理,波状层理等。分流河道间一般覆盖在分流河道之上。伽马曲线呈低幅以直线形为主,齿化明显,底部渐变接触,顶部渐变或突变接触。

4)岩石相组合4——潮汐沙坝微相 该岩石相组合形式为SIR-SR-SSC-SBD-SM,一般发育不完整,常见组合为SR-SSC-SM,岩性主要以灰色中、细砂岩为主,含泥质批覆构造,砂岩较纯净,分选较好,局部地区含滑塌变形构造。剖面上从底到上依次发育泥质条带粉细砂岩、粉砂岩、细砂岩、中粗砂岩,层理构造依次发育沙纹层理、小型交错层理、双向交错层理、块状层理,垂向上单层厚度呈断续性增大的趋势,整体显示出反韵律。伽马曲线以中高幅漏斗、复合漏斗形为主,齿化明显。

5)岩石相组合5——潮沟微相 该岩石相组合发育的厚度较小,完整的组合形式为SM-SSC-SR-SIRSIM-M D,常见的组合形式为SM-SR-SSC-M D,岩性为灰色含砾粗、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、暗色泥岩,砂岩中含泥质批覆构造,整体显示正韵律,底部含冲刷面,冲刷面上含大量砾石、泥砾。砾石、泥砾分选差,磨圆以次棱角状为主,杂乱排列,砾石粒度较大,最大达2.5cm,一般为1～2cm。层理构造从下到上依次为块状层理、小型交错层理、沙纹层理,层理规模逐渐减小。潮沟一般位于潮汐沙坝顶部,常对潮汐沙坝顶部有冲刷作用。伽马曲线中幅以箱形、钟形为主,齿化或微齿化。

6)岩石相组合6——混合坪 该岩石相组合形式为HC-MD-SIM,岩性以薄层暗色泥岩和灰色粉砂岩、泥质粉砂岩互层为主,含大量碳屑、生物绕动和生物钻孔,垂向上韵律性不明显,主要发育波状层理,透镜状层理和块状层理。混合坪一般与潮沟和潮汐沙坝共生。伽马曲线以低幅直线形为主,齿化明显。

3 沉积演化特征

基于上述岩石相与岩石相组合分析,在X井区珠海组沉积中共识别出6种沉积微相。其中三角洲平原的分流河道微相最为发育,厚度较大。潮汐沙坝、潮沟和混合坪这3种潮汐影响的相带发育较少,厚度较薄。因此可以将X井区珠海组沉积整体上划分为潮汐影响的三角洲平原沉积[7]。

图2 X井区珠海组沉积相序模式图

如图2所示,根据相序类型A,B,C在珠海组地层中对应的位置,它们分别代表了研究区早期、中期和晚期的沉积特征,根据这3种相序类型可以进一步推测该区域的沉积演化规律。类型 A代表珠海组沉积早期,此阶段研究区以分流河道沉积为主,天然堤和分流河道间依次沉积覆盖在分流河道之上,也较发育,但厚度较薄。岩性以中、细砂岩为主,砂岩中含少量砾石和泥质条带,河道砂体单层厚度较小,一般为0.5～1m,主要发育小型交错层理与沙纹层理。说明此时研究区处于分流河道侧缘,水动力条件相对河道主体较弱,河道砂岩粒度较小,单层厚度较薄,天然堤和分流河道发育较完整。类型B代表珠海组沉积中期,研究区的沉积以潮沟、潮汐沙坝和混合坪为主,但厚度较小,复合层理较发育,砂岩中含大量泥质批覆构造,说明该阶段研究区处于三角洲边缘地区受到潮汐作用的改造。类型C阶段代表珠海组沉积晚期,研究区以分流河道沉积为主,天然堤与分流河道间发育较少,厚度较薄,垂向上常见多期分流河道叠置的形态。岩性以中、粗砂岩为主,含大量砾石,砾石定向排列,砂岩中含极少量泥质条带,河道砂体单层厚度较大,一般为1～2m,主要发育块状层理和大型板状交错层理。说明此阶段研究区处于分流河道主体部分,水动力较强,砂岩厚度较大,单层厚度较大,层理规模较大。

结合珠海组的沉积背景,珠海组沉积早期海平面相对较低,X井区位于三角洲平原分流河道侧缘。到珠海组沉积中期,随着海平面上升,三角洲沉积向陆地方向后退,使得该地区受到潮汐作用的影响,原来的三角洲沉积逐渐被改造成潮汐沙坝、潮沟和混合坪沉积。到珠海组沉积晚期,海平面逐渐下降,三角洲向海方向快速推进,研究区处于分流河道主体部位,以多期河道砂体叠置为特征。

[1]陈长民,施和生,许仕策.珠江口盆地(东部)第三系油气藏形成条件 [M].北京:科学出版社,2003.

[2]陈长民.珠江口盆地东部石油地质条件及油气藏形成条件初探[J].中国海上油气 (地质),2000,14(2):73-83.

[3]张尚锋.高分辨率层序地层学理论与实践[M].北京:石油工业出版社,2007:31-40.