王麗娟，陳曉平

（1.中國石化華北石油工程有限公司錄井分公司，河南鄭州 450000； 2.中國石化河南油田分公司第一采油廠，河南南陽 473132）

灘壩砂巖作為陸相斷陷湖盆中重要的儲集類型，因距烴源巖近、儲集性能好、生儲蓋配置合理[1–6]，一直以來都是油氣勘探的重點領(lǐng)域。近年來，在渤海灣盆地、準(zhǔn)噶爾盆地、江漢盆地等均發(fā)現(xiàn)以灘壩砂體為儲集體的油氣田[7–9]，并顯現(xiàn)出良好的油氣勘探開發(fā)前景。高陽地區(qū)沙一下亞段灘壩砂體發(fā)育，前人的研究多側(cè)重于砂體類型和儲層特征[10–11]，對灘壩砂體沉積特征和控制因素的分析相對缺乏，嚴(yán)重制約了該區(qū)下一步勘探開發(fā)。

高陽地區(qū)位于冀中坳陷饒陽凹陷蠡縣斜坡帶上，北鄰雁翎潛山構(gòu)造帶，南至劉村低凸起，西部以高陽斷層為界，東接任西潛山構(gòu)造帶和肅寧潛山構(gòu)造帶[12]，整體具有西抬東傾、北高南低的構(gòu)造特征（圖1）。研究區(qū)坡度較緩，斷裂體系不發(fā)育。沉積初期為斷坳湖盆擴展期，經(jīng)歷古近系以來最大規(guī)模的湖侵[13]，湖域范圍廣，廣泛發(fā)育濱淺湖灘壩，以淺灰色細(xì)砂巖為主，含少量粉砂巖，夾灰綠色泥巖、薄層狀灰褐色鮞狀灰?guī)r及生物灰?guī)r；沙一下亞段沉積末期，區(qū)域性構(gòu)造抬升，湖盆開始收縮，研究區(qū)主要發(fā)育辮狀河三角洲沉積體系，灘壩不發(fā)育。

圖1 高陽地區(qū)地理位置

1 灘壩砂體沉積特征

1.1 巖性特征

通過對研究區(qū)13 口取心井約400.0 m 巖心的觀察，67 塊巖心薄片的分析，并結(jié)合95 口井基礎(chǔ)地質(zhì)資料，認(rèn)為高陽地區(qū)沙一下亞段沉積砂體可分為灘砂和壩砂，其中灘砂巖性較細(xì)，以粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主；壩砂巖性較粗，以細(xì)砂巖為主，不含粗砂和礫巖。沙一下亞段地層總厚度70.0～90.0 m，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，灘壩砂體平均厚度占地層總厚度的27.9%，且整個灘壩砂體中細(xì)砂巖占85.0%以上，說明灘壩砂體中以壩砂為主。通過對砂體中礦物成分含量的分析，認(rèn)為高陽地區(qū)灘壩砂體主要巖石類型為巖屑長石砂巖，其中石英含量為45.0%～55.0%，長石含量為30.0%～40.0%，巖屑含量為10.0%～15.0%，具有中等結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度。

研究區(qū)沙一下亞段灘壩砂體粒度概率累計曲線主要表現(xiàn)為“多跳一懸式”（圖2），跳躍總體往往由3～4 個直線段組成，且直線段斜率較低，跳躍組分體積分?jǐn)?shù)較大，約70.0%～90.0%，說明河水?dāng)y帶大量碎屑物質(zhì)入湖[14]，同時，濱淺湖水體動蕩，對沉積物反復(fù)淘洗、改造，造成粒度曲線呈現(xiàn)多段式特征。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，粒度概率曲線懸浮組分體積分?jǐn)?shù)較少，為10.0%左右，跳躍與懸浮總體交切點位于3.5 φ附近，反映出水體流速較慢且穩(wěn)定性較差。

圖2 高34 井沙一下亞段灘壩砂體粒度概率曲線

1.2 沉積構(gòu)造特征

通過對高30、高105、高34 等取心井的巖心觀察，發(fā)現(xiàn)灘壩砂體沉積構(gòu)造多樣，且灘砂與壩砂因形成條件的差異沉積構(gòu)造明顯不同，其中，灘砂巖性較細(xì)，反映沉積水動力較弱，主要發(fā)育水平層理、波狀層理和小型交錯層理，縱向上單砂層厚度較?。?.0～3.0 m），表現(xiàn)為“泥包砂”沉積組合特征，同時在灘砂頂面偶見植物碎片；壩砂巖性較粗，反映沉積水動力強，多發(fā)育平行層理、波狀交錯層理、板狀交錯層理，單砂層厚度大（3.0～8.0 m），表現(xiàn)為厚層砂巖與泥巖互層，如高30 井巖心可見多套壩砂與濱淺湖泥相互疊置，在井深2 565.5 m 處壩砂下粗上細(xì)，呈正韻律特征，底部見沖刷面構(gòu)造（圖3a）。

高陽地區(qū)沙一下亞段灘壩砂體還具有一些特殊的沉積構(gòu)造現(xiàn)象，既有反映水流或波浪作用較弱的植物炭屑、生物潛穴（圖3b），也有反映砂體迎水面向上爬升沉積形成的上攀層理（圖3c），還有因砂體供應(yīng)不足形成的透鏡狀層理，同時，還可見到球枕構(gòu)造（圖3d）、包卷層理（圖3e）等因砂泥巖組合不穩(wěn)定而形成的揉皺變形構(gòu)造。

1.3 測井相特征

圖3 高陽地區(qū)沙一下亞段灘壩砂體沉積構(gòu)造

通過對13 口取心井的巖性與電性關(guān)系的分析，發(fā)現(xiàn)自然電位曲線能夠很好的區(qū)分巖性，根據(jù)曲線形態(tài)的不同，認(rèn)為高陽地區(qū)沙一下亞段灘壩砂體存在以下4 種測井相特征：

指形：自然電位曲線表現(xiàn)為尖峰或較圓滑的指狀形態(tài)，曲線在砂巖段呈現(xiàn)明顯的負(fù)差異，且差異幅度較大，同時見向上逐漸增大的反韻律特征，頂?shù)诪橥蛔兘佑|。此種曲線特征對應(yīng)于砂泥薄互層，砂巖巖性主要為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，少量細(xì)砂巖，砂體厚度較薄，單層厚度一般小于3.0 m，此種沉積序列說明砂體物源供應(yīng)不足，反映低能沉積環(huán)境，代表灘砂沉積。

箱形：自然電位曲線表現(xiàn)為高幅微齒化箱形，頂?shù)锥紴橥蛔兘佑|，略顯下粗上細(xì)的正韻律特征，對應(yīng)砂體較厚，單層厚度一般大于5.0 m，以細(xì)砂巖為主，此種曲線形態(tài)反映沉積過程中物源充足，水動力條件較強，代表壩砂沉積。

漏斗形：自然電位曲線表現(xiàn)為頂部高幅、底部漸變?yōu)榈头螒B(tài)，曲線值下小上大，頂部為突變接觸、底部為漸變接觸。此類曲線下部對應(yīng)泥巖或粉砂巖，上部為細(xì)砂巖，表現(xiàn)為向上變粗的反韻律特征，說明沉積時水動力逐漸增強，反映沉積物逐漸前積或順流加積的沉積環(huán)境[15]，一般代表壩砂沉積。

鐘形：自然電位曲線形態(tài)與漏斗形相反，曲線值下部最大，向上逐漸變小，頂部為漸變接觸、底部為突變接觸，反映砂體下粗上細(xì)，為典型的正韻律特征，是水動力逐漸減弱，物源供給逐漸減小的表現(xiàn)，代表灘砂沉積。

1.4 分布特征

高陽地區(qū)沙一下亞段經(jīng)歷低位體系域、湖侵體系域、高位體系域3 個沉積期，不同沉積時期灘壩砂體的分布特征明顯不同[16]。低位體系域砂體分布廣泛，主要發(fā)育三角洲前緣–濱淺湖亞相；湖侵體系域時期，湖平面上升，研究區(qū)主要發(fā)育濱淺湖灘壩亞相；高位體系域，西南部物源供應(yīng)充足，主要發(fā)育三角洲前緣–濱淺湖亞相。

在低位體系域時期（圖4），研究區(qū)西部靠近主物源區(qū)，物源供應(yīng)充足，從高陽低凸起至東南方向發(fā)育大面積辮狀河三角洲前緣砂體，在沿岸流和波浪的作用下，水下分流河道砂體被搬運至東北部（高30、高33、高43 井區(qū)）和東南部（高22、高23、西柳101 井區(qū)）等地區(qū)，在靠近湖盆中心處形成大面積的灘壩砂體，其中壩砂多呈橢圓狀或長條狀排列，長軸方向大致為西南向，與湖岸線平行，灘砂發(fā)育面積更大，呈席狀展布。低位體系域時期，灘壩發(fā)育區(qū)砂地比普遍大于0.4，說明水動力較強，波浪或湖浪的沖刷改造使得灘壩砂體在垂直物源方向上均勻分布。鉆井資料顯示，灘壩砂體厚度變化穩(wěn)定，單井平均厚度為23.3 m，僅東北部高51 井區(qū)，厚度最大，可達(dá)35.0 m。

圖4 高陽地區(qū)沙一下亞段低位體系域沉積相

在湖侵體系域時期（圖5），隨著湖水范圍擴大，水體變深，可容納空間增大，西部三角洲前緣亞相開始萎縮，整個研究區(qū)處于濱淺湖亞相。由于物源供應(yīng)不足，砂地比多為0.2～0.4，灘壩砂體逐漸向岸方向退積，呈“條帶狀”分布在西部高陽斷層一側(cè)，分布范圍明顯較低位體系域時期小，主要集中分布在高14 井區(qū)，而靠近湖盆中心位置灘壩砂體則不發(fā)育。統(tǒng)計砂體厚度發(fā)現(xiàn)，湖侵體系域時期砂體厚度較薄（15.3～25.6 m），平均厚度為17.8 m。

圖5 高陽地區(qū)沙一下亞段湖侵體系域沉積相

在高位體系域時期（圖6），湖平面整體上升，但由于沉積物供給速率大于湖平面上升速率，故相對湖平面下降，在西部造成等效湖退，原湖侵體系域時期發(fā)育的灘壩砂體基礎(chǔ)上疊置發(fā)育辮狀河三角洲砂體，而東南部高29、高22 井區(qū)，灘壩砂體則繼承性發(fā)育，厚度較湖侵體系域時期厚。高位體系域時期，灘壩砂體分布范圍進(jìn)一步縮小，但略向湖盆中心遷移。

圖6 高陽地區(qū)沙一下亞段高位體系域沉積相

2 灘壩砂體控制因素

2.1 物源供應(yīng)

高陽地區(qū)沙一下亞段灘壩砂體物源主要來自于西部辮狀河三角洲，西部陸源碎屑物質(zhì)供應(yīng)的多少一定程度上控制了灘壩砂體的大小和規(guī)模[17]。低位體系域時期，西部辮狀河三角洲體系發(fā)育，陸源碎屑供應(yīng)充分，河流搬運作用強，波浪或湖流改造作用弱，灘壩砂體不發(fā)育；而中東部靠近湖盆中心地區(qū)，河流作用弱，所攜帶的砂體供應(yīng)有限，受波浪和湖流的改造、搬運、再沉積作用，形成較大面積的灘壩，如高43、高22 等井區(qū)（圖4）。在湖侵體系域時期，湖盆范圍擴大，水體加深，湖岸線向西部遷移，辮狀河三角洲萎縮，陸源碎屑供應(yīng)不足，可供波浪和湖流影響的砂體減少，西部靠近物源區(qū)發(fā)育小規(guī)模的灘壩砂體（圖5）。在高位體系域時期，陸源碎屑物質(zhì)供應(yīng)相對充足，砂體向湖盆方向推進(jìn)，水體較深，造成浪基面以下大部分砂體很少受湖浪的搬運、遷移和改造，限制了灘壩砂體的大面積發(fā)育，僅在靠近湖盆中心西側(cè)發(fā)育小范圍的灘壩砂體（圖6）。

2.2 古地貌

研究區(qū)整體上屬于發(fā)育在古高陽背斜東翼的沉積型緩坡上，地勢平緩、坡度較小。通過恢復(fù)沙一下亞段的古地貌發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)西北高、東南低，在緩坡背景下局部存在古地貌高地，結(jié)合灘壩砂體的平面分布發(fā)現(xiàn)，灘壩砂體的展布受古地貌控制明顯，在古地貌高地，波浪淘洗作用充分[18]，以沉積厚層壩砂為主，如高9 井、高9–1X 井位于古高地，發(fā)育細(xì)砂巖21.0 m，而高9–3X 井、高9–4X1 井位于古隆起周緣，沉積以粉砂巖為主的灘砂，厚度較薄。

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，古地貌控制灘壩砂體展布特征的另一方面表現(xiàn)在地形坡折帶上。研究區(qū)西部發(fā)育的高陽斷層作為同沉積斷層，在斷陷湖盆內(nèi)部形成同沉積斷裂坡折帶，坡折帶造成波浪能量突然變化[19]，能夠加大可容空間，有利于沉積物大量堆積，如西部高陽斷層下降盤，砂體明顯加厚，為灘壩砂體的沉積提供了充足的物質(zhì)基礎(chǔ)，在坡折帶附近，高28 井—高115 井—高11 井—高14 井—高30 井一線，以發(fā)育厚層灘壩砂體為主，夾碳酸鹽巖灘壩和濱淺湖泥。而研究區(qū)北部，地勢比較平緩，坡折不明顯，因缺乏砂體突然卸載的觸發(fā)機制[20]，使得大部分砂體被搬運至遠(yuǎn)端，主要發(fā)育濱淺湖泥，灘壩不發(fā)育。

2.3 湖岸線

湖岸線作為陸上與水下的沉積分界線，其位置控制濱淺湖灘壩砂體的分布[21–22]。研究區(qū)地形平緩，湖平面的升降變化會導(dǎo)致湖岸線的大幅度擺動，湖岸線頻繁變遷，縱向上多期砂體疊置發(fā)育，橫向上砂體向湖區(qū)進(jìn)積或退積[23]。當(dāng)湖岸線向湖盆中心遷移，即湖平面下降，形成進(jìn)積式灘壩砂體組合；當(dāng)湖平面上升，即湖岸線向陸地方向移動，發(fā)育退積式砂體組合；當(dāng)湖岸線在一定時間內(nèi)保持相對穩(wěn)定，則形成加積式砂體組合。研究區(qū)沙一下亞段沉積期經(jīng)歷古近系以來最大規(guī)模的湖侵，水體持續(xù)上漲，湖岸線頻繁后退，使得平面上三角洲前緣的外緣或側(cè)緣形成若干條平行展布的灘壩砂體（圖7），并且沿湖岸線連片發(fā)育。湖平面的頻繁變化導(dǎo)致湖岸線的頻繁變遷，造成灘壩砂體垂向上多期疊置發(fā)育、橫向上廣泛分布。

3 灘壩砂體沉積模式

圖7 高陽地區(qū)沙一下亞段湖岸線遷移與砂體分布示意圖

通過對高陽地區(qū)沙一下亞段灘壩砂體沉積特征、分布特征及成因機理的分析，建立灘壩砂體沉積模式（圖8）。斷陷湖盆擴張初期（低位體系域時期），西部辮狀河三角洲砂體物源供應(yīng)充分，經(jīng)過長距離搬運后，經(jīng)湖浪的改造，在緩坡區(qū)坡折帶附近，大量卸載砂體，在古地貌高地上沉積厚層的灘壩砂體，平面上圍繞辮狀河三角洲前端呈長條狀、帶狀分布；在湖侵體系域時期，湖平面上升，湖岸線向西退卻，物源供應(yīng)不足，形成的灘壩砂體厚度較薄、規(guī)模較??；在高位體系域時期，物源供給增強，辮狀河三角洲砂體向湖盆中心方向進(jìn)積，經(jīng)波浪的改造后，在前緣附近再次沉積形成灘壩。

圖8 高陽地區(qū)沙一下亞段灘壩沉積模式

4 結(jié)論

（1）高陽地區(qū)沙一下亞段濱淺湖灘壩砂體發(fā)育，其中灘砂巖性較細(xì)，以粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，壩砂巖性較粗，以細(xì)砂巖為主，灘壩砂體具有“多跳一懸式”粒度特征和與碳酸鹽巖灘壩、濱淺湖泥交互沉積的特征。

（2）研究區(qū)灘壩砂體發(fā)育多種波浪成因的沉積構(gòu)造，反映了沙一下亞段復(fù)雜的水動力條件。灘壩砂體存在指形、鐘形、箱形、漏斗形4 種測井相類型，指形和鐘形代表灘砂沉積，箱形和漏斗形反映不同的壩砂沉積特征。

（3）沙一下亞段經(jīng)歷低位體系域、湖侵體系域、高位體系域3 個沉積期。低位體系域時期，灘壩砂體靠近湖盆中心大面積分布，壩砂呈橢圓狀或長條狀分布，灘砂呈席狀展布，灘壩砂體厚度較大，且分布穩(wěn)定；湖侵體系域灘壩砂體呈“條帶狀”分布在西部高陽斷層一側(cè)，分布范圍明顯較低位體系域小，厚度較薄；高位體系域灘壩砂體主要分布在湖盆中心西側(cè)，分布范圍小。

（4）物源供應(yīng)控制灘壩砂體的發(fā)育程度和大小規(guī)模，古地貌影響灘壩的發(fā)育類型和分布位置，湖岸線控制灘壩的分布形態(tài)和組合樣式，多因素綜合影響導(dǎo)致高陽地區(qū)沙一下亞段灘壩砂體多期發(fā)育、垂向疊置、橫向上廣泛分布。