锦州25-1南油田沙河街组二段辫状河三角洲的识别与新认识

2015-07-02文佳涛吕坐彬张占女李广龙

石油地质与工程 2015年6期

关键词：街组辫状河储集

文佳涛，程奇，吕坐彬，张占女，陈瑶，李广龙

(中海石油(中国)天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽 300452)

锦州25-1南油田沙河街组二段辫状河三角洲的识别与新认识

文佳涛，程奇，吕坐彬，张占女，陈瑶，李广龙

(中海石油(中国)天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽 300452)

针对前人提出锦州25-1南油田沙河街组二段为来自渤海辽东湾海域的辽西低凸起的扇三角洲沉积的观点，结合区域沉积背景、构造演化以及古地貌特征，充分运用岩心、测井、地震和重矿物等资料，综合分析认为锦州25-1南油田沙河街组二段属于双物源沉积，其北方的物源主要来自西北的古东沙河，西南方向的物源主要来自辽西低凸起的西南部。油田范围内仅发育辫状河三角洲前缘亚相沉积，共识别出辫状河三角洲前缘水下分流河道、支流间湾、河口坝、水下溢岸、远砂坝和席状砂共6种微相，其中水下分流河道和河口坝两种微相的储集性能最好，是后期开发井井位部署的最为有利的储集相带。

锦州25-1南油田；沙河街组；辫状河三角洲；扇三角洲；沉积特征

锦州25-1南油田位于渤海辽东湾海域，区域构造位于辽西低凸起中北段[1]。该区古近系沙河街组自上而下划分为沙河街组一段、二段和三段，其中沙河街组二段为该油田的主力含油层系。前人研究[1-3]认为锦州25-1南油田沙河街组二段和三段均为来自辽西底凸起的扇三角洲沉积。笔者根据研究区岩心的详细观察与描述，结合测井相和地震相资料，综合分析认为该区沙河街组三段确为扇三角洲沉积，与前人认识相同。但对前人将该区沙河街组二段划分为扇三角洲沉积的观点不认同，认为它应该属于辫状河三角洲沉积，其北方的物源主要来自西北的古东沙河，西南方向的物源主要来自辽西低凸起西南部，具有双物源沉积的特点。

1 沙河街组二段辫状河三角洲识别的依据

自从扇三角洲的概念被提出来(Holmes，1965)之后，许多学者从不同角度对其进行了研究[4-7]，并提出了辫状河三角洲和扇三角洲相区别的依据。认为锦州25-1南油田沙河街组二段为辫状河三角洲而不是扇三角洲沉积的主要依据如下。

2.1 沉积背景与构造演化

渤海辽东湾古近纪构造演化可分3个阶段：第一阶段是古新世-始新世中期(Ek-Es3)的伸展张裂陷阶段；第二阶段为始新世晚期-渐新世早期(Es2-Es1)的热沉降阶段；第三阶段为渐新世东营期的走滑拉分与地幔和上、下地壳非均匀不连续伸展叠加的再次裂陷阶段[8-9]。沙三段沉积时正处于盆地的快速断陷期，研究区盆地地形较陡，有利于沉积物的快速堆积而形成扇三角洲沉积，此时沉积体的规模较大，地层厚度变化快，表现为扇三角洲沉积特征。沙二段沉积时盆地处于稳定的热沉降阶段，盆地地形相对变缓，不利于扇三角洲沉积的快速推进和堆积，而更利于辫状河三角洲的形成，此时沉积体的规模相对较小，地层厚度较均匀，与沙三段沉积的扇三角洲形态特征差异较大。

2.2 物源分析

调研前人研究成果，大多学者认为锦州25-1南油田的物源来自辽西低凸起的西南部[10]，但也有少数学者认为物源来自西北方向的古东沙河水系[11]。笔者通过重矿物ZTR指数结合沉积物前积方向和砂岩百分含量等值线图，综合分析认为，锦州25-1南油田属于双物源沉积，其北方的物源主要来自西北的古东沙河，西南方向的物源主要来自辽西低凸起的西南部，具有双物源沉积的特点。

2.2.1 重矿物ZTR指数分布特征

通过统计锦州25-1南油田及周围区域的探井重矿物数据，计算研究区及周边探井沙二段ZTR指数(锆石+电气石+金红石在重矿物中的百分含量)。前人研究认为，ZTR指数越大，矿物的成熟度越高，可以指示物源方向及古地理特征的变化[10]。通过锦州25-1南油田及周围区域的ZTR指数分布特征可以看出(图1)，从西北方向的JZ19-2-1井到研究区的JZ25-1S-7井，ZTR指数较大，均大于50%，说明矿物的成熟度很高，沉积物应该经过长距离的搬运，结合区域背景，综合可以推测出锦州25-1南油田西北部的物源相对较远，主要来自西北的古东沙河水系，为远源沉积(图1)。另外，从研究区西南方向的SZ30-3-1井到研究区的JZ25-1S-3井，ZTR指数较小，均小于30%，这表明锦州25-1南油田西南方向沉积物的矿物成熟度比较低，搬运距离较近，应该来自西南方向的辽西低凸起，属于近物源沉积。综合分析可以看出，锦州25-1南油田正好处于这两种物源的交汇处，属于双物源沉积(图1)。

图1 锦州25-1南油田及周围ZTR指数与物源分布规律

2.2.2 沉积物前积方向

地震相是特定沉积物岩性组合和沉积特征在地震剖面上的反射响应。因此, 可根据地震剖面上的反射特征在纵横向上的细微变化，通过与钻井揭示的已知地质资料对比标定，推断钻井以外研究区的岩石组合、物源方向及其沉积环境[12-13]。

从地震剖面上可以看出，在锦州25-1南油田的北部和西南部都存在向油田主体区延伸的中-高振幅亚平行结构的较连续的前积反射相和中-弱振幅不连续的前积反射相，这种叠瓦状排列的前积反射相是由沉积物定向前积作用形成的，前积方向分别从油田的北方和西南方向指向油田的主体区，这表明研究区的物源可能分别来北方和西南方向，具有双物源沉积的特点。

2.2.3 砂地比分布

通过锦州25-1南油田沙二段ⅹ油组的砂岩百分含量等值线图(图2)，也可以看出该油田属于双物源沉积，分别来自北方和西南方向，再结合区域沉积背景证实，其北方的物源主要来自西北的古东沙河，西南方向的物源主要来自辽西低凸起的西南部，两个物源方向的沉积物在向前搬运的过程中又形成许多分支沉积(图2)。

图2 锦州25-1南油田沙二段ⅹ油组砂岩百分含量等值线

2.3 古地貌特征分析

利用地震层拉平技术，进行古地貌恢复研究，选取沙二段底为标志层拉平，刻画出锦州25-1南油田沙二段沉积前古地貌图(图3)，从图3上可以看出，锦州25-1南油田恰为紧靠辽西1号断层右侧的沟谷带，在顺西北物源方向出现多个出水口，有利于远物源辫状河三角洲沉积物的搬运和堆积，更有利于辫状河三角洲的形成。

2.4 地震相分析沉积物展布规律

锦州25-1南油田沙二段地震反射为中强振幅低频连续反射相，每一期三角洲沉积顶底界面反射强，内部反射较弱，砂泥岩互层比较明显。顺物源方向，沉积物延伸比较远，沉积厚度形成先薄后厚再变薄的趋势，这种沉积物往往是由于水流逐渐减弱沉积的，更符合辫状河三角洲前缘的沉积特征。而扇三角洲沉积往往是由于重力流的作用顺物源方向尖灭比较快，其厚度经常呈现先厚后薄的快速减薄的楔状趋势。此外，研究区沙三段扇三角洲沉积的地震反射特征与沙二段相比，明显较弱，这主要是因为沙三段扇三角洲是由重力流和牵引流共同沉积的砂、砾、泥块状组合而成，其成层性和分选性不好。因此，与沙三段的扇三角洲的地震反射特征相比，也能推测出锦州25-1南油田沙二段应该为辫状河三角洲沉积而不是扇三角洲沉积。

图3 锦州25-1南油田沙二段沉积前古地貌

2.5 砂岩结构特征

根据岩心、壁心描述及薄片鉴定，锦州25-1南油田沙二段储层以中-细粒长石岩屑砂岩或岩屑长石砂岩为主，粗砂岩比较少见，从未见砾岩和泥石流沉积，碎屑颗粒分选性中-好，次圆-次棱状，泥质含量较少。而扇三角洲储集砂体往往分选较差，碎屑颗粒较粗，常可见砾岩和泥石流沉积，泥质含量高[14-16]。

2.6 沉积构造特征

锦州25-1南油田沙二段储层砂体发育非常丰富的层理类型，包括楔状交错层理、平行层理、斜层理和波纹交错层理、粒序层理，这也非常符合辫状河三角洲的沉积特征，而扇三角洲是由重力流和牵引流共同作用沉积的砂、砾、泥块状组合，其中由水流流动而形成的层理或者纹层往往少见[14-16]。

2.7 微相发育特征

锦州25-1南油田沙二段为辫状河三角洲而不是扇三角洲沉积的一个重要依据是发育大量的反粒序河口坝沉积，并且它的分布范围广、规模大。而扇三角洲的河口坝微相发育较差，沉积范围和规模较小，甚至缺乏河口坝[17-19]。

3 沉积微相特征与潜力分析

通过岩心的详细观察与描述，结合测井相和联井剖面分析，认为锦州25-1南油田沙二段仅发育辫状河三角洲前缘亚相，其内部又识别出辫状河三角洲前缘水下分流河道、支流间湾、河口坝、水下溢岸、远砂坝、席状砂共6种微相，各微相的类型与特征分别如下。

(1)水下分流河道。水下分流河道是三角洲平原分流河道入湖后在水下的延续部分，是研究区发育的最为典型的沉积微相类型之一，它主要由灰色细砂岩、粉细砂岩组成，垂向上呈现下粗上细的正韵律旋回。各单砂层底部为突变接触，常含泥砾和冲刷侵蚀现象，沉积构造主要发育平行层理、小型槽状、板状交错层理和波状层理。自然电位和电测曲线多为钟形、箱形以及箱形-钟形[17]。单层厚度相对较大，一般为2～8 m，平均厚度约为5 m，孔渗高，泥质含量低(表1)。砂体常呈带状展布，横向稳定，分布范围相对较广，是研究区最有利的储集相带，也是后期开发井井位部署的主要靶区[18-19]。

(2)水下分流间湾。水下分流间湾为水下分流河道之间相对低洼的湖湾地区，岩性主要为黑色、深灰色泥岩、粉砂质泥岩和泥质粉砂岩。其厚度数米到数十米不等，发育水平纹层、小型交错纹理，可见同生变形构造。其自然电位曲线平直，伽马值一般较高，电阻率曲线呈微齿状。总体反映了支流间湾为水体不深、水动力条件不强、粗粒沉积物供给较少的相对安静的沉积环境，为研究区的非储集相带，因此，后期开发井井位部署应尽可能避开水下分流间湾沉积[18-19]。

(3)河口坝。河口坝是研究区最为发育的沉积微相，它主要由浅灰、灰白色粉细砂岩及细砂岩组成，分选较好。沉积构造主要有小～中型的槽状交错层理、浪成砂纹层理。伽马和电测曲线常为漏斗、齿化箱形或钟形，呈现下细上粗的反旋回特征。它的单层厚度一般为2～6 m，平均厚度约为4 m，孔渗高，泥质含量低(表1)，是研究区有利的储集相带，平面分布范围广，为后期开发井井位部署的有利位置[18-19]。

(4)水下溢岸。水下溢岸沉积微相位于水下分流河道的两侧或前缘，沉积物粒度较细，以粉砂岩为主，其间夹少量的粘土夹层，常含植物碎片。其垂向沉积构造序列与分流主河道相似，即底部为冲刷面，向上过渡为小型板状交错层理、槽状交错层理和水平层理；自然电位和伽马曲线以低幅刺刀形为主，微电阻率曲线呈齿化箱形。砂体单层厚度小，一般为1 ～3 m，平均厚度1.5 m左右，它的孔渗低，泥质含量高，储集物性整体较差(表1)，分布范围相对较小，只在某些剖面上见及。因此，后期开发井井位部署应尽可能避开水下溢岸微相。

(5)远砂坝。远砂坝沉积微相主要为粉砂岩含细砂、粘土。沉积构造有韵律层理、波状层理和浪成交错层理。垂向层序上位于前三角洲泥质沉积之上，河口坝沉积之下。测井相表现为中到低幅的反向刺刀形、指形，或低幅漏斗形，纵向上为下细上粗的反旋回沉积序列。单层远砂坝厚度较河口坝薄，一般为1～3 m，平均厚度1 m左右，它的孔渗低，泥质含量高，储集物性整体较差(表1)，分布范围相对较小，不利于后期开发井井位的部署。

(6)席状砂。席状砂沉积微相的砂质较纯，分选好，多由粉砂岩组成，其间为薄层泥所隔开，发育小型上攀、波状交错层理和平行层理等，测井上表现为低幅度的微齿化曲线。单个沉积序列的厚度一般为0.5～1 m，平均厚度0.5 m左右，孔渗低，泥质含量高，储集物性整体较差(表1)，不利于后期开发井井位的部署。