時瑞坤，陳世悅，鄢繼華，李 聰，張鵬飛，楊懷宇

（1.中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院，山東東營257022；2.中國石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東東營257061；3.中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司地質(zhì)研究院，山東東營257015）

0 引言

隨著勘探技術(shù)的發(fā)展，遼河西部凹陷油氣勘探的主攻方向逐漸由尋找構(gòu)造油氣藏為主向?qū)ふ覙?gòu)造、巖性油氣藏并重的方向轉(zhuǎn)化［1－5］。近年來在巖性油氣藏勘探方面取得了重要進展，先后在錦307、錦310、齊233、歡171等井區(qū)發(fā)現(xiàn)了高產(chǎn)富集的巖性油氣藏，這些鉆探成果說明在遼河西部凹陷歡喜嶺地區(qū)進行巖性油氣藏勘探前景廣闊。巖性油氣藏成藏條件復(fù)雜，油藏類型多樣，識別預(yù)測難度大，對沉積相研究的準確度和精度具有較高的要求。在沉積相研究方面，前人提出過一些有益的認識，分別對遼河西部凹陷沙河街組及其不同層段沉積特征進行了較為詳細的研究［6－12］。隨著精細油氣勘探的不斷深入，對沉積相研究提出了更高的要求。因此，對該地區(qū)進行系統(tǒng)、精細的沉積相和沉積演化特征研究對巖性油氣藏的勘探具有重要意義。

1 地質(zhì)概況

遼河坳陷位于渤海灣盆地東北部，是在前中生代復(fù)雜基底上發(fā)育起來的大陸裂谷盆地。遼河西部凹陷是遼河坳陷最大的一個富含油氣的凹陷，由北向南依次發(fā)育了牛心坨、臺安、陳家、盤山、清水和鴛鴦溝等6個生油洼陷。遼河西部凹陷屬于典型的箕狀凹陷，凹陷內(nèi)可分為斜坡帶、中央隆起帶、洼陷帶、陡坡帶4個不同的構(gòu)造區(qū)帶。研究區(qū)位于遼河西部凹陷中南段，面積約400km2（圖1），是遼河油田的重點探區(qū)之一，具有豐富的油氣資源。

古近紀為遼河西部凹陷的主要發(fā)育期，其經(jīng)歷了地殼裂陷、斷陷和坳陷3個演化階段。古近系主要發(fā)育了沙河街組和東營組，其中目的層段沙河街組自下而上可以細分為沙四段、沙三段、沙二段和沙一段。綜合分析巖芯、地震、測井及古生物等資料，采用高分辨率層序地層學(xué)理論及新方法［13－18］，參照袁波等將研究區(qū)沙河街組劃分6個三級層序，其中SQ2～SQ5分別相當于沙四上亞段、沙三下亞段、沙三中亞段和沙三上亞段，SQ6相當于沙二段和沙一段下部，SQ7相當于沙一段中上部［19］。層序地層劃分方案見表1。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置Fig.1 Tectonic Location of Studied Area

表1 歡喜嶺地區(qū)沙河街組層序劃分Tab.1 Sequence Stratigraphic Division of the Shahejie Formation in Huanxiling Area

2 沉積相類型

通過對巖芯、錄井、測井及粒度等相關(guān)資料的綜合分析，遼河西部凹陷歡喜嶺地區(qū)沙河街組主要發(fā)育扇三角洲、湖底扇、濱淺湖和半深湖—深湖相4種沉積相類型（表2）。

表2 歡喜嶺地區(qū)沙河街組沉積相類型及特征Tab.2 Types and Characteristics of the Sedimentary Microfacies of Shahejie Formation in Huanxiling Area

2.1 扇三角洲

扇三角洲相在各時期均有不同程度的發(fā)育，主要發(fā)育于盆地緩坡部位。歡喜嶺地區(qū)整體以扇三角洲前緣亞相沉積為主，扇三角洲平原亞相基本不發(fā)育。扇三角洲前緣亞相包括水下分流河道微相、河口砂壩、遠砂壩、河道間等微相（圖2）。扇三角洲巖石類型多樣，從細礫巖到泥巖均有出現(xiàn)。細礫巖礫石以次圓狀—次棱角狀為主，分選較差，砂巖以長石砂巖、巖屑砂巖、巖屑長石砂巖為主。其中水下分流河道的粒度概率累積曲線多樣，除了反映重力流沉積特征的一段式、多段式和反映典型河流沉積的兩段式、三段式外，還有復(fù)雜兩段式和三段式，反映能量高、遷移快的扇三角洲水下辮狀河道所攜帶沉積物同時受湖浪、湖流等多向、多組水流影響的特征。河口壩粒度概率累積曲線主要為兩段式、三段式，“低斜三段”式反映湖水能量相對較低的河口區(qū)沉積物的快速堆積；“高斜多跳一懸”式是枯（平）水期辮狀河入湖河口壩沉積物典型的粒度特點；“高斜一跳一懸夾過渡”式，反映其沉積于河口區(qū)中等能量的動蕩水流環(huán)境。

圖2 歡喜嶺地區(qū)歡17井沙河街組扇三角洲沉積特征Fig.2 Sedimentary Characteristics of Fan Delta of Shahejie Formation in Well Huan17of Huanxiling Area

2.2 湖底扇

湖底扇相在沙三段（SQ3～SQ5）大量發(fā)育，其中尤以沙三中亞段（SQ4）最為發(fā)育。由巖芯觀察可知，研究區(qū)雙深3井（沙三上亞段）、齊62井（沙三中亞段）、齊135井（沙三中亞段）等取芯井在沙三段都識別出了湖底扇沉積。其巖性為中粗砂巖或含礫砂巖、細礫巖。砂礫巖為具有明顯重力流特征的雜基支撐礫巖、顆粒支撐礫巖、塊狀砂巖、卵石砂巖、疊覆遞變砂礫巖、滑塌巖等。砂巖、礫巖與暗色泥巖、頁巖伴生。湖底扇粒度概率分布曲線主要為上拱弧形式和“一跳一懸加過渡式”兩種，前者是本區(qū)深水重力流沉積中最常見的類型，主要見于典型濁積巖塊狀砂巖層和粒序遞變砂礫巖中；后者滾動總體不發(fā)育，跳躍和懸浮物質(zhì)間存在較明顯的遞變懸浮，反映了能量不穩(wěn)定的重力流后期能量衰減并向牽引流轉(zhuǎn)化的特點。研究區(qū)湖底扇中扇亞相最為發(fā)育，巖芯觀察可識別出辨狀溝道和溝道間微相（圖3）。其沉積物主要為灰色、深灰色粉砂巖、細砂巖、中砂巖以及砂礫巖等，具塊狀層理、平行層理、遞變層理、包卷層理、滑塌變形構(gòu)造、砂球構(gòu)造、沖刷面等沉積構(gòu)造，多呈透鏡狀分布于深湖—半深湖相暗色泥巖之中。整體表現(xiàn)為下粗上細正粒序沉積的特點。湖底扇相沉積特征詳見表2。

圖3 歡喜嶺地區(qū)齊135井沙河街組湖底扇沉積特征Fig.3 Sedimentary Characteristics of Sub－lacustrine Fan of Shahejie Formation in Well Qi135of Huanxiling Area

2.3 濱淺湖

濱淺湖位于湖盆邊緣至浪基面以上的地帶，水體深度不大或周期性暴露地表，水動力條件復(fù)雜，沉積物受波浪和湖流作用的影響較強。巖石類型主要為大套灰綠色、淺灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾薄層或透鏡狀粉、細砂巖。層理類型多以水平、波狀層理為主，見季節(jié)性的韻律層理和塊狀層理，水動力強度較大的濱湖區(qū)有小型交錯層理。生物化石和生物鉆孔發(fā)育，以薄殼的腹足、瓣鰓類、雙殼類等底棲生物為主，亦出現(xiàn)介形蟲和魚類等化石以及植物的根、葉、枝干等化石碎片。

2.4 半深湖—深湖

半深湖—深湖相在沙三段沉積時期最為發(fā)育，主要發(fā)育在歡喜嶺下臺階及近洼陷帶，以棕褐色、深灰色泥巖及灰質(zhì)泥巖沉積為主，偶夾薄層狀、透鏡體狀的粉、細砂巖等，可見黃鐵礦結(jié)核。泥質(zhì)巖類發(fā)育水平層理、塊狀層理，與粉砂巖、細砂巖間常為沖刷接觸?；^豐富，浮游生物為主，保存較好，底棲生物不發(fā)育。深湖相位于盆中水體最深部位，水體安靜，地處缺氧的還原環(huán)境，沉積物粒度細、顏色深、有機質(zhì)含量高，發(fā)育水平層理。

3 沉積相平面展布特征及演化

3.1 相對單因素綜合作圖法

圖4 歡喜嶺地區(qū)沙河街組沉積相Fig.4 Sedimentary Facies of Shahejie Formation in Huanxiling Area

單因素綜合作圖法是根據(jù)巖芯觀察和泥巖顏色、砂巖、砂礫巖資料統(tǒng)計，初步確定沉積相類型，以取芯井段和全井段沉積相分析為立足點，以連井沉積相分析為橋梁，以顏色分區(qū)圖、砂礫巖含量、砂巖含量等值線圖為依據(jù)，由點到線，由線到面，定量編制不同時期的沉積體系平面分布圖，進而查明有利砂體的展布位置。這種方法是采用各種因素獨立分析，根據(jù)分析結(jié)果綜合作圖。這樣的方法在大的區(qū)域研究上是切實可行的，但在油田小區(qū)塊精細研究時，就顯得研究精度不夠。本區(qū)主要發(fā)育扇三角洲沉積，僅僅利用砂巖厚度圖及砂巖含量圖只能劃分到亞相，這種精度的沉積相研究不能夠滿足當前勘探與開發(fā)的需要。因此，筆者提出了相對單因素綜合作圖法來繪制各沉積時期的沉積相平面圖。相對單因素綜合作圖法主要采用各粒級砂巖的相對含量來刻畫沉積微相的平面展布特征，可以彌補傳統(tǒng)的沉積相作圖方法精度低的不足。在研究中反復(fù)提取粗砂／砂、粉細砂／砂、泥砂／砂、砂／地等相對單因素，編制沉積相圖，結(jié)果顯示能更好地反映水下分流河道、水下分流河道間、河口壩、席狀砂等微相的展布特征，顯著提高了研究精度。相對單因素在單因素的基礎(chǔ)上更加前進一步，單因素是能獨立反映某地區(qū)、某地質(zhì)時期、某層段沉積環(huán)境某些特征的因素。單因素相對值則更進一步突出各單因素中隱含的有用信息，為沉積微相研究提供了強有力的證據(jù)。

3.2 沉積相平面展布特征

在層序格架內(nèi)，采用相對單因素綜合作圖法，綜合利用研究區(qū)194口單井資料，在巖芯觀察分析和單井相分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合地震、測井等資料，編制了沙河街組各個三級層序的沉積相平面分布圖（圖4）。

SQ2（沙四上亞段）沉積時期，湖盆水體相對較淺，砂礫巖沉積厚度不大，扇體主要分布在歡14井區(qū)—千10井區(qū)、歡629井區(qū)及錦82井區(qū)，連片分布。其他地區(qū)砂體厚度均較小，且在平面上均成條帶狀展布；該時期物源主要來自歡喜嶺地區(qū)。來自齊家的物源經(jīng)過齊135井區(qū)進入洼陷區(qū)。SQ2沉積時期水體較淺，且古地形隆洼相間，在低洼處主要為扇三角洲前緣水下分流河道沉積。由于水道改道頻繁，導(dǎo)致水下分流河道分布范圍較大，在歡9井及歡621井區(qū)主要發(fā)育粒度較細的粉砂巖和細砂巖，主要為扇三角洲前緣的河口壩沉積，在向洼陷方向主要是經(jīng)水流改造形成的呈條帶狀的席狀砂沉積。砂體主要集中分布在歡喜嶺地區(qū)和齊家地區(qū)，鴛鴦溝地區(qū)主要為濱淺湖環(huán)境（圖4a）。

SQ3沉積時期，湖盆范圍逐漸增大，水體深度逐漸增加，構(gòu)造活動加強，扇三角洲主要在西八千和歡喜嶺地區(qū)發(fā)育，扇體規(guī)模較大，連片分布。河口壩相主要在西八千和歡喜嶺地區(qū)水下分流河道前端發(fā)育。湖底扇相也有發(fā)育，在齊歡下臺階北部地區(qū)，由于水體較深，物源距沉積區(qū)較遠，形成的湖底扇沉積主要發(fā)育在歡634井—齊62井區(qū)，規(guī)模較大；在雙92井區(qū)也有一定規(guī)模的湖底扇砂體發(fā)育。在研究區(qū)中部，湖底扇主要發(fā)育在歡95井—歡171井區(qū)，規(guī)模相對較小，為河道前端滑塌形成（圖4b）。

SQ4沉積時期是湖盆構(gòu)造活動最強烈階段，湖盆范圍最廣，湖底扇砂體最為發(fā)育。由于西八千地區(qū)物源供應(yīng)不足，扇三角洲水下分流河道僅在千10井區(qū)有小范圍發(fā)育，但在錦31井區(qū)、錦119井—錦307井區(qū)發(fā)育湖底扇相。在歡喜嶺地區(qū)，靠近斜坡區(qū)的歡59井和歡60井區(qū)發(fā)育規(guī)模不大的扇三角洲；由于構(gòu)造活動強烈，歡喜嶺下臺階地區(qū)扇三角洲前緣砂體易滑塌形成湖底濁積砂體。該期湖底扇砂體規(guī)模較大，主要發(fā)育在歡45井—歡23井—歡634井區(qū)，向洼陷區(qū)一直延伸至歡南1井—雙118井區(qū)、雙202井區(qū)。斜坡區(qū)來自齊家的物源在研究區(qū)西北角有小范圍發(fā)育。雙深3井區(qū)滑塌形成的濁積扇砂體規(guī)模相對較?。▓D4c）。

SQ5沉積時期，近物源區(qū)大部分地層由于構(gòu)造抬升遭受剝蝕?，F(xiàn)今殘留地層中，西八千地區(qū)的扇三角洲前緣砂體規(guī)模較大，從研究區(qū)西部邊界近東西向延伸至歡南5井區(qū)。歡喜嶺地區(qū)砂礫巖體發(fā)育程度較低，主要分布在歡619井區(qū)和歡621井區(qū)。來自歡喜嶺和西八千地區(qū)的扇三角洲前緣滑塌濁積砂體主要發(fā)育在歡634井－歡102井區(qū)；齊家地區(qū)扇三角洲砂體和湖底扇砂體均發(fā)育較局限，扇三角洲砂體呈近南北向條帶狀展布。湖底扇相小規(guī)模發(fā)育在齊62井—雙深3井區(qū)（圖4d）。

SQ6沉積時期，物源主要來自西八千和齊家南北兩個方向，扇體非常發(fā)育。由于該期水體較淺，砂體進積幅度很大，西八千地區(qū)尤為顯著。西八千地區(qū)扇體延伸很遠，錦31井區(qū)的砂體延伸至歡南4井區(qū)，千5井區(qū)的砂體延伸至歡34井區(qū)。在西八千地區(qū)河口壩砂體非常發(fā)育，規(guī)模較大的河口壩砂體發(fā)育在錦307井—雙201井—雙118井區(qū)，規(guī)模稍小的分布在各水下分流河道前端。齊家地區(qū)扇三角洲砂體主要發(fā)育在研究區(qū)東北部，在雙117井區(qū)主要發(fā)育河口壩砂體，該區(qū)發(fā)育大片席狀砂體。在研究區(qū)中部近北西向一帶主要為濱淺湖相泥巖發(fā)育，將西八千和齊家兩大扇體明顯的分割開來（圖4e）。

SQ7沉積時期，砂體主要發(fā)育在研究區(qū)的上臺階地區(qū)，主要發(fā)育扇三角洲－湖底扇相沉積。在西八千斜坡區(qū)，扇三角洲分布范圍大，扇體連片分布，各河道延伸長短不一。歡喜嶺地區(qū)砂體相對不發(fā)育，其扇體主要經(jīng)歡66井區(qū)進入至歡12井區(qū)。在齊家地區(qū)，扇體在上臺階地區(qū)連片分布，其河道前端砂體滑塌至雙605井區(qū)形成湖底扇相，在錦310井區(qū)、雙94井區(qū)及雙203井區(qū)均有小范圍的湖底扇砂體發(fā)育，可能為西八千扇體前端砂體滑塌形成（圖4f）。

3.3 沉積相垂向演化

沙四段沉積時期，遼河盆地處于拉張裂陷階段。SQ1（沙四下亞段）在研究區(qū)不發(fā)育。SQ2沉積時期，湖盆向南擴張，沉積中心位于歡喜嶺下臺階地區(qū)。研究區(qū)此時水體仍較淺，山區(qū)沖積扇攜帶大量粗碎屑物質(zhì)沿短軸方向入湖，發(fā)育了以砂礫巖為主的扇三角洲沉積體系。沙四段沉積時期總體上是一個湖侵的過程（圖5）。

圖5 歡喜嶺地區(qū)沙河街組沉積充填模式Fig.5 Depositional Filling Pattern of Shahejie Formation in Huanxiling Area

沙三段沉積時期是盆地斷裂活動最強烈的時期，盆地發(fā)育進入大幅度劇烈深陷階段。由于凹陷東部邊界斷層的強烈活動，形成了東陡西緩的箕狀凹陷。研究區(qū)SQ3沉積時期繼承了沙四段的沉積體系，仍以扇三角洲沉積為主，伴隨著扇三角洲前緣砂體滑塌形成較大規(guī)模的湖底扇相沉積。SQ4沉積時期，沉陷劇烈，為盆地最大水進期，湖盆沉降速率大于沉積速率，廣泛發(fā)育了以湖底扇及暗色泥巖為主的沉積物。SQ5沉積時期構(gòu)造運動減弱，盆地回返水退，發(fā)育了以扇三角洲為主的沉積體系（圖5）。

SQ6沉積時期，盆地開始新的沉降，但擴張運動較弱，西部凹陷歡喜嶺地區(qū)仍保持原來的沉降中心，西八千和齊家方向的粗碎屑物沿短軸方向進入湖盆，形成扇三角洲沉積體系（圖5）。

SQ7沉積時期，盆地內(nèi)斷裂活動加劇，西部凹陷進一步擴張和沉陷，使湖盆大規(guī)模水進，水體范圍超過前期。SQ7沉積時期，研究區(qū)仍以扇三角洲沉積為主，但與SQ6沉積時期相比，扇體后退，河口壩和席狀砂較為發(fā)育，湖相泥巖沉積范圍較大。SQ7沉積時期末期，盆地再一次隆起，第二旋回結(jié)束（圖5）。

由此可見，歡喜嶺地區(qū)的沉積相垂向演化具有明顯的旋回性特征，自下而上存在兩個水進旋回，分別為SQ2～SQ5水進旋回以及SQ6與SQ7水進旋回。在水進旋回初期，盆地構(gòu)造活動相對較弱，水體相對較淺，發(fā)育以扇三角洲為主的沉積砂體類型，湖底扇沉積規(guī)模較小；水進旋回中后期，盆地構(gòu)造活動強度大，湖盆水體加深，扇三角洲規(guī)模減小，而湖底扇沉積規(guī)模明顯擴大。

4 結(jié)語

（1）通過對巖芯、鉆井、測井及相關(guān)資料的綜合研究表明，遼河西部凹陷歡喜嶺地區(qū)沙河街組主要發(fā)育扇三角洲、湖底扇、濱淺湖和半深湖—深湖相4種沉積相類型。

（2）扇三角洲為本區(qū)主要的儲集砂體，在沙河街組沉積時期持續(xù)發(fā)育；湖底扇主要發(fā)育在SQ3和SQ4沉積時期。

（3）本區(qū)沉積相垂向演化具有明顯的旋回性，自下而上存在兩個水進旋回，SQ2～SQ5水進旋回以及SQ6與SQ7水進旋回。

（4）在水進旋回初期，盆地構(gòu)造活動相對較弱，水體相對較淺，發(fā)育以扇三角洲為主的沉積砂體類型，湖底扇沉積規(guī)模較??；水進旋回中后期，盆地構(gòu)造活動強度大，湖盆水體加深，扇三角洲規(guī)模減小，而湖底扇沉積規(guī)模明顯擴大，分布在廣闊的半深湖—深湖環(huán)境內(nèi)，形成非常有利的儲集砂體。

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