王双龙，程 奇，吕坐彬，房 娜，朱志强

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300459）

锦州25-1地区位于渤海辽东湾北部海域，古近系沙河街组二段（以下简称沙二段）是区内主力含油层段，沙河街组三段（以下简称沙三段）是区内主要生油层段。但近年来，随着渤海油田勘探开发一体化加深，A12井、E13井等开发井在沙三段也获得油气发现，表明研究区沙三段也具有一定资源潜力。前人对锦州25-1地区沙二段的成藏模式、物源方向、储层描述、沉积体系[1-8]等均进行了深入分析，但由于沙三段一直作为区内勘探开发的非主力层，以及埋藏较深等原因，目前对沙三段的沉积相类型、砂体沉积范围等地质条件研究较少，严重制约着区内下步油气的勘探开发部署。

本文利用锦州25-1地区的岩心、测井、地震等资料，详细开展沙三段沉积时期的物源方向、古地貌特征以及沉积特征等分析，总结沙三段沉积时期沉积体系演化过程，分析有利砂体展布。

1 地质背景

锦州25-1地区位于渤海辽东湾辽西凹陷中北洼东侧、辽西凸起中北段，近南北向延伸的辽西1号断层和辽西2号断层控制着研究区总体构造格局和沉积格局，已发现油田依附于该断层两侧，为典型的中深层油气藏。钻井资料揭示，锦州25-1地区古近系发育东营组和沙河街组，沙河街组自下而上可以划分为沙三段、沙二段和沙一段，其中沙三段又可划分为3个三级层序（SQ1、SQ2、SQ3）。

根据钻井资料和三维地震资料，绘制沙三段各层序（SQ1-SQ3）地层厚度等值线图（图1），展示沙三段各时期地层厚度平面分布特征以及沉积演化规律。SQ1层序时期的沉积范围在沙三段三个层序中最小，主要在辽西1号断层和辽西2号断层下降盘沉积，其余地区均为凸起带，接受风化剥蚀；随着湖平面上升，SQ2层序时期沉积范围逐渐扩大，研究区南部相对较低的凸起带开始没入水下接受沉积；SQ3层序时期湖平面继续上升，沉积范围继续扩大，除局部凸起高点外，研究区大部分地区已没入水下接受沉积，沉积厚度最大可达400.0 m。从沉积厚度和范围上可看出，SQ3为沙三段主要沉积时期。

图1 沙三段各层序时期地层厚度平面展布

2 物源方向分析

本文采用锆石U-Pb测年法和重矿物特征法，并结合区域沉积背景，综合判断研究区内沙三段物源方向。其中，锆石U-Pb测年法共测定2口井70颗锆石，重矿物特征法共测试6口井。

2.1 锆石测年法

锆石U-Pb定年可识别源区岩石时代[9-10]。沙三段SQ3层序时期锆石为双峰特征，元古代和太古代锆石占优势，锆石以岩浆岩成因和变质岩成因为主。JZS-6井的锆石以元古代、太古代的酸性岩浆岩为主，并含有少量的中生代喷出岩；JZ-3井的锆石以元古代、太古代的变质岩为主。结合区域物源资料，推断沙三段SQ3时期物源既有来自于研究区西部燕山褶皱带元古代、太古代的酸性岩浆岩，又有来自于辽西凸起元古代、太古代的变质岩。

2.2 重矿物特征法

重矿物组合特征和ZTR指数是有效判别物源方向、运移距离和分区的依据[11-14]。根据研究区沙三段SQ3时期重矿物组合平面分布特征和ZTR指数分析，可将研究区分为I、II、III三个区（图2）：

图2 沙三段SQ3层序时期重矿物组合分布

I区：研究区西部，包括JZ-7井到JZS-6井一带，主要重矿物含量：锆石33.0%～64.0%、白钛矿10.0%～28.0%、磁铁矿2.0%～21.0%。根据碎屑岩矿物组合与母岩对应关系[15]，判断母岩主要为酸性岩浆岩、含变质岩及基性侵入岩，越靠近辽西凸起，变质岩及基性侵入岩含量越多；ZTR指数（34.2%～47.7%）较高反映物源供给距离较远。

II区：研究区东北部，包括JZ-3井到JZ-16井一带，主要重矿物含量：白钛矿12.0%～48.0%、锆石26.0%～28.0%、褐铁矿7.0%～36.0%、绿帘石5.0%～18.0%。根据碎屑岩矿物组合与母岩对应关系[15]，判断母岩为变质岩，含少量的酸性岩浆岩；ZTR指数（27.7%～31.1%）较低反映物源供给距离较近。

III区：研究区南部，包括JZS-3井到JZS-9井一带，由于缺少具体重矿物数据，只能根据地震相、岩心资料等进行物源方向及物源供给距离分析，初步判定为南部的近源供给。

结合区域沉积背景[16-17]，根据上述重矿物组合特征和ZTR指数分析，Ⅰ区反映的是研究区西部远源燕山褶皱带物源体系，Ⅱ区反映的是研究区北部近源的辽西凸起物源特征，Ⅲ区为研究区南部辽西凸起物源特征。

3 古地貌恢复

沙三段地层直接披覆在太古宇潜山之上，其沉积受潜山古地貌影响较大，因此，有必要对沙三段沉积前的古地貌进行分析。采用印模法[18]对沙三段SQ1层序时期古地貌进行恢复发现，受辽西1号断层和辽西2号断层的影响，研究区太古宇潜山基底整体呈东高西低的格局，可划分为A～E五个区（图3）：A区位于辽西1号断层和辽西2号断层的下降盘，古地貌最低，属于深洼区，为沙三段接受沉积的主要区域；B区位于辽西1号断层和辽西2号断层的构造转换带，古地貌较低，属于次深洼区；C、D、E区均位于辽西1号断层和辽西2号断层的上升盘，属于辽西凸起带，整体古地貌较高，其中C区为凸起带上的相对低洼区，主要接受沉积；D区为凸起带上的次高带，早期出露于水面之上，遭受剥蚀，后期位于水面之下，接受沉积；E区为辽西凸起带的高带，为剥蚀区。这几种古地貌单元对沙三段沉积演化有着重要影响，将在后面沉积演化体系分析中详细论述。

图3 沙三段SQ1层序时期古地貌

4 沉积特征及沉积体系演化分析

根据岩心观察、测井、录井、地震以及区域沉积背景资料，综合分析认为锦州25-1地区沙三段发育扇三角洲、辫状河三角洲以及湖泊等3种沉积相类型，沉积受湖平面升降及古地貌的影响。

4.1 岩相特征

对研究区6口取心井沙三段岩心资料进行观测，根据颜色、岩性、粒度、沉积构造以及碎屑含量和类型等特征，将目的层划分为砾岩相、砂岩相以及泥岩相三大类，并进一步细分为8小类（表1）。

表1 沙三段岩相分类

4.2 测井相特征

测井曲线的形态和幅度是反映沉积环境特征的良好指标[19-21]。根据自然伽马曲线和电阻率曲线的特征，研究区沙三段测井曲线可大致分为双高形、箱形、漏斗形、钟形及指状五大类。

双高形测井曲线具有高伽马曲线和高电阻率曲线特征，对应岩性为中-细砾岩，反映陡坡带扇三角洲前缘快速堆积过程，如JZ-3井沙三段（3 374.0～3 389.0 m）岩性以灰色细砾岩、含砾中粗砂岩为主，为典型扇三角洲前缘沉积；箱形测井曲线在研究区反映较强的水动力环境，对应岩性为较厚层砂岩，沉积微相类型为水下分流河道，如JZS-6井沙三段（3 526.0～3 556.0 m）岩性以厚层灰色块状细砂岩为主，为典型的辫状河三角洲前缘水下分流河道沉积；漏斗形测井曲线反映水动力由弱变强的过程，曲线幅度越高表明水动力越强，沉积微相类型为河口坝，如JZ-1井沙三段（2 429.0～2 436.0 m）岩性以灰色细砂岩和粉砂岩为主，砂粒分选好，垂向剖面上表现为上粗下细的反粒序结构；钟形测井曲线反映水动力由强到弱的过程，沉积微相类型为水下分流河道远端，如JZS-9井沙三段（1 877.0～1 883.0 m）岩性以灰色粉砂岩、泥质粉砂岩为主，垂向剖面上表现为下粗上细的正粒序结构；指状测井曲线反映整体弱水动力中偶有相对强水动力的沉积环境，岩性多为粉砂岩或泥质粉砂岩，沉积微相类型为远砂坝或席状砂。

4.3 地震相特征

地震相是由特定地震反射参数所限定三维空间的地震反射单元，是特定的沉积相或地质体的地震响应[22-23]。根据地震体外部形态、内部反射结构、振幅、频率及连续性等特征，将研究区沙三段地震相划分为帚状前积型、S形前积型、波状以及平行型等四种地震相类型。

帚状前积型地震相由外部形态呈楔形，内部由多条向斜上方收敛、向斜下方散开的地震反射轴组成，与外部反射轴成一定角度相交，呈帚状，在研究区代表陡坡带不稳定强水流条件下快速前积过程，是扇三角洲沉积特征；S形前积型地震相外部形态呈楔形，内部由多条呈S形向下方倾斜的反射轴组成，与外部反射轴成一定角度相交，呈S形，代表前积的反射特征，是辫状河三角洲前缘沉积特征；波状地震相由多条波浪形反射轴构成，反映相对动荡的滨浅湖沉积环境；平行型地震相由多条平行的反射轴构成，反映稳定发育的滨浅湖环境以及深湖-半深湖环境（表2）。

表2 沙三段地震相反射特征

4.4 沉积体系演化

在区域沉积背景基础上，结合钻井资料、古地貌以及地震均方根振幅属性等资料，对锦州地区沙三段各层序（SQ1-SQ3）时期沉积体系演化过程进行分析。

SQ1层序时期：此时研究区辽西凸起带非常发育，沉积区主要在辽西1号断层和辽西2号断层下降盘（A区）。A区发育一套以燕山褶皱带为物源的辫状河三角洲前缘沉积，同时辽西凸起接受风化剥蚀，提供局部性物源供给，在凸起带的陡坡带形成3套扇三角洲前缘沉积（图4a、4b）。

SQ2层序时期：此时主要沉积区仍分布在A区，物源供给与SQ1层序时期相似，研究区西北部发育两套辫状河三角洲前缘沉积，凸起带的陡坡带发育一套扇三角洲沉积，但随着SQ1早期充填和物源供给增强，沉积范围逐渐扩大，辽西凸起带相对低洼区开始没入水下，尤其是断层转换带B区和凸起带南部C区，其中C区发育一套以辽西凸起局部为物源的小型扇三角洲沉积（图4c、4d）。

SQ3层序时期：随着湖平面上升，此时期凸起带进一步缩小，研究区绝大部分区域没入湖平面以下接受沉积，受控于SQ1和SQ2层序时期的填平补齐和燕山褶皱带物源供给的增强，燕山褶皱带供源发育的两套辫状河三角洲前缘砂体逐渐向前延伸，越过辽西1号断层低洼处，在靠近辽西1号断层的D区发育4套朵叶体，在辽西2号断层陡坡带和研究区C区各发育一套小型扇三角洲沉积（图4e、4f）。

图4 沙三段各层序（SQ1-SQ3）均方根振幅属性及沉积相展布

5 有利砂体分析

沙三段是锦州25-1地区主要生油层，寻找有利储集体是勘探、开发的关键，而由辽西凸起供源形成的扇三角洲前缘和由燕山褶皱带供源形成的辫状河三角洲前缘沉积奠定了重要的储集基础。

通过对沙三段沉积体系演化分析认为：SQ1-SQ2层序时期，辫状河三角洲前缘沉积主要发育于构造深洼区，SQ3层序时期辫状河三角洲前缘沉积越过辽西1号断层，在构造高部位沉积，其水下分流河道砂体是有利的储层，岩性以细砂岩和粉砂岩为主，孔隙度24.7%～27.7%，渗透率97.0×10-3～331.3×10-3μm2，属于中-高孔、中渗储层；沿着辽西1号断层和辽西2号断层陡坡带的扇三角洲前缘沉积在SQ1-SQ3层序时期均有发育，其岩性复杂，以细砾岩和细砂岩为主，物性变化较大，孔隙度8.0%～26.5%，渗透率17.6×10-3～965.0×10-3μm2。从钻井资料分析，越过辽西1号断层的辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体和物性较好的扇三角洲前缘砂体已都有油气发现，而物性较差的扇三角洲前缘砂体往往为致密层或干层。辽西1号断层高部位辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体和高品质扇三角洲砂体是锦州25-1地区沙三段的有利储集体。

6 结论

（1）锦州25-1地区沙三段发育双物源沉积，物源主要来自于燕山褶皱带和辽西凸起；古地貌受辽西1号断层和辽西2号断层影响，整体呈东高西低特征，并可进一步划分为构造深洼区、次深洼区、相对低洼区、次高带以及高带5种地貌单元。

（2）研究区沙三段主要发育扇三角洲前缘、辫状河三角洲前缘以及湖泊相3种沉积。SQ1-SQ3层序时期，燕山褶皱带供源的辫状河三角洲前缘沉积不断向区内延伸，最终在SQ3层序时期越过辽西1号断层于高部位沉积；辽西凸起供源的扇三角洲前缘沉积在各层序时期均有发育。

（3）辽西1号断层高部位辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体和高品质扇三角洲砂体是锦州25-1地区沙三段的有利储集体。