泌陽凹陷畢店地區(qū)核三段Ⅵ-Ⅶ油組沉積微相研究

呂文雅，姚光慶，舒 坤，胡 榮，翁劍橋

(1.中國石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；2.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院；3.中國石油吐哈油田分公司勘探開發(fā)研究院；4.中國石化河南油田分公司石油勘探開發(fā)研究院)

畢店地區(qū)位于南襄盆地泌陽凹陷的西北部，主力含油層系為古近系核桃園組第三段，核三段進(jìn)一步分為8個油組，其中Ⅵ-Ⅶ油組砂體發(fā)育較厚,為該區(qū)的主力油層。

一些學(xué)者對畢店地區(qū)及周邊區(qū)域的沉積特征進(jìn)行了一些研究。彭勇民等(2008)認(rèn)為畢店地區(qū)核三段Ⅲ-Ⅵ砂組可識別出湖底扇和湖泊相，具有較典型的重力流沉積特征[1]；劉俊青等(2010)認(rèn)為泌陽凹陷核三段發(fā)育扇三角洲、辮狀河三角洲及湖泊相沉積[2]；廖紀(jì)佳等(2012)認(rèn)為泌陽凹陷深凹陷核三段發(fā)育辮狀河三角洲前緣、近岸水下扇、湖泊及滑塌濁積扇沉積[3]。

研究區(qū)油藏圈閉類型多樣，斷層發(fā)育，砂體邊界難以確定，各砂體的剖面展布規(guī)律的認(rèn)識還不太明確，單砂體在平面上連片困難。目前該地區(qū)油藏地質(zhì)、沉積相及砂體研究不能滿足勘探開發(fā)的需求。在詳細(xì)了解畢店地區(qū)構(gòu)造沉積背景的基礎(chǔ)上，應(yīng)用巖心、測井及錄井等資料，對該區(qū)Ⅵ、Ⅶ油組各單層沉積微相剖面、平面及空間展布規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)研究。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

畢店地區(qū)位于南襄盆地泌陽凹陷古城-畢店鼻狀構(gòu)造帶，主要發(fā)育一條北東、傾向北西的的正斷層[1]。研究區(qū)東西寬11 km，南北長10 km，總面積110 km2，處于較深水沉積區(qū)，位于南部扇三角洲、西北部古城三角洲、北部付灣-張廠、王集三角洲交互疊加部位。研究區(qū)主體在古城三角洲的控制下，處于多物源(扇)三角洲的前緣部分。已有勘探成果表明，畢店地區(qū)油氣顯示層位主要在核三段Ⅲ-Ⅶ油組，其中Ⅵ-Ⅶ油組的砂體最發(fā)育，是該區(qū)下一步勘探重點(diǎn)，Ⅵ-Ⅶ油組沉積微相研究對該區(qū)油氣勘探開發(fā)十分重要。

2 沉積相標(biāo)志

2.1 巖石相

通過對畢店地區(qū)8口取心井累計(jì)進(jìn)尺232.24 m的巖心進(jìn)行詳細(xì)系統(tǒng)的沉積學(xué)觀察，識別出具有一定儲集意義的8種巖石相(見表1)，為微相分析提供第一手資料。

2.2 測井相

不同的沉積相類型具有不同的測井響應(yīng)組合形式，各種測井曲線的形態(tài)、幅度、鋸齒化程度等反映了沉積相的變化[4]。根據(jù)取心井巖心不同沉積微相所對應(yīng)的自然電位(SP)和自然伽馬(GR)曲線或電阻率(Rt)曲線的組合形態(tài)分析，劃分了6種測井相標(biāo)志(表2)，并建立了不同沉積亞相和微相的測井相與巖石相的對應(yīng)關(guān)系。測井曲線形態(tài)只代表巖石相組合在測井曲線上的綜合反映，對儲層砂體粒序、厚度、夾層、頂?shù)捉缑娴忍匦苑从趁舾校c具體巖石相或沉積微相的關(guān)系還需結(jié)合其它資料進(jìn)一步分析。

3 沉積微相類型及特征

根據(jù)巖心相和測井相分析，結(jié)合巖石結(jié)構(gòu)特征及相序，研究區(qū)核三段Ⅵ-Ⅶ油組的主要發(fā)育三角洲與扇三角洲沉積體系，同時發(fā)育有重力流和湖泊沉積體系。三角洲沉積體系中發(fā)育三角洲前緣和前三角洲兩種亞相，扇三角洲沉積體系中發(fā)育扇三角洲前緣和前三角洲兩種亞相，湖泊沉積體系中發(fā)育中深湖和淺湖亞相。為了進(jìn)一步識別三角洲前緣和扇三角洲前緣微相類型，將三角洲前緣劃分為水下分流河道、河口壩、分支間灣和遠(yuǎn)砂壩4種微相，將扇三角洲前緣劃分為水下分流河道、前緣砂、分支間灣和席狀砂4種微相。

表1 畢店地區(qū)核三段Ⅵ-Ⅶ油組巖石相類型

表2 畢店地區(qū)核三段Ⅵ-Ⅶ油組測井相類型

3.1 三角洲沉積體系

受不同方向物源的影響，本區(qū)西北方向發(fā)育古城三角洲、北部發(fā)育付灣-張廠三角洲和東北方向發(fā)育王集三角洲，但是總體上古城三角洲為本區(qū)最主要的沉積體系。研究區(qū)主要發(fā)育三角洲前緣和前三角洲亞相，以下分別對三角洲主要沉積微相的特征進(jìn)行詳細(xì)分析。

3.1.1 水下分流河道

水下分流河道底部呈沖刷或突變接觸，河道底部滯留沉積由淺灰色、分選、磨圓較差的含礫砂巖組成，呈塊狀，局部泥礫發(fā)育。由于水動力的減弱，向上部層序正粒序特征明顯，頂部通常夾薄層粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖等。巖性主要為中細(xì)砂巖與含礫砂巖，主要發(fā)育塊狀層理、交錯層理、平行層理及波狀交錯層理。測井曲線上總體呈高幅箱形、鐘形等多種類型，如圖1a，為典型正旋回水下分流河道微相。在對8口取心井各種沉積微相砂巖厚度統(tǒng)計(jì)后，發(fā)現(xiàn)取心井段分流河道砂巖平均厚度為2.98 m，分布范圍為1.1～6.4 m，其中薄層分流河道砂體(小于2 m)出現(xiàn)的頻率為20%，所占厚度比例為10%。

3.1.2 河口砂壩

通過巖心觀察發(fā)現(xiàn)，該類微相發(fā)育較少，表現(xiàn)出由下向上粒度逐漸變粗、泥質(zhì)含量逐漸變少的反韻律遞變粒序特征，測井曲線以單個中高幅度漏斗形為主。在研究區(qū)西南部的杜1井，受古城方向物源影響，Ⅵ油組局部發(fā)育有河口砂壩沉積微相，見圖1b。

3.1.3 遠(yuǎn)砂壩

遠(yuǎn)砂壩位于河口砂壩較遠(yuǎn)的部位，沉積物較河口砂壩細(xì)，厚度小于河口砂壩，其巖性主要為細(xì)砂巖、粉砂巖及泥質(zhì)粉砂巖互層，主要發(fā)育波狀交錯層理、脈狀-波狀-透鏡狀復(fù)合層理及水平層理，沿紋層面可分布較多的植物碎屑和碳屑，生物擾動構(gòu)造和潛穴較發(fā)育，測井曲線多為中-低幅漏斗形(圖1c)，具有相對較高的GR值和低Rt值，顯示其砂質(zhì)含量低，泥質(zhì)含量高的特點(diǎn)。

3.2 扇三角洲沉積體系

研究區(qū)扇三角洲形成于斷陷湖盆陡坡環(huán)境，為推進(jìn)到穩(wěn)定水體中的沖積扇，主要發(fā)育扇三角洲前緣和前三角洲亞相，各微相的特點(diǎn)如下。

3.2.1 水下分流河道

水下分流河道微相上接扇三角洲前緣的主河道，砂巖較發(fā)育，表現(xiàn)為向上變細(xì)的河道砂巖的多次疊置，其間夾有較少的河道間泥質(zhì)、粉砂質(zhì)巖層。除向上變細(xì)的層序外，底部常有較薄的遞變層理發(fā)育段，向上變?yōu)閴K狀砂巖，平行層理砂巖夾在塊狀砂巖之間。巖性以不等粒砂巖、粗砂巖、細(xì)砂巖為主。其SP曲線呈箱形或鐘形(圖1d)。

3.2.2 前緣砂

前緣砂微相是扇三角洲沉積的重要標(biāo)志，具由下至上反旋回沉積序列，巖性主要為灰色或灰白色不等粒砂巖、細(xì)砂巖及粉砂巖。砂巖顆粒較細(xì)，成熟度較高，分選較好，砂泥間互層，可見波狀交錯層理、變形層理。測井曲線特征如圖1e所示。

3.2.3 席狀砂

三角洲前緣河道沉積物經(jīng)湖泊水流改造后，極易發(fā)生橫向遷移而形成席狀砂，砂體分布較廣，其間由薄層泥所隔開，厚度較薄，砂質(zhì)較純。發(fā)育平行層理、水平層理，也有波狀層理。GR或Rt曲線為低幅度的微齒化指狀(圖1d)，巖性主要為薄層的粉細(xì)砂巖。

3.2.4 前三角洲

處于浪基面以下的較深水區(qū)，主要由砂質(zhì)泥巖、生物擾動泥巖和黑色頁巖組成。發(fā)育水平層理，含較豐富的介形蟲等化石。SP曲線平直。

圖1 畢店地區(qū)核三段Ⅵ-Ⅶ油組典型測井相特征

3.3 湖泊體系

研究區(qū)主要發(fā)育淺湖和中深湖沉積。淺湖亞相位于濱湖亞相內(nèi)側(cè)及浪基面以上的地帶，基本位于水下，沉積物受波浪和湖流作用影響較強(qiáng)。巖石類型以淺灰色、灰綠色粘土巖和粉砂巖為主，可夾有少量薄層或透鏡體狀化學(xué)巖。中深湖亞相位于浪基面以下，為靜水還原環(huán)境。巖性以黑灰色、深灰色、灰褐色泥巖為主，局部可見薄層油頁巖。泥巖質(zhì)純、性脆，發(fā)育塊狀層理及水平層理。此外，深湖相泥巖中往往夾有濁積巖，巖性為條帶狀或薄層粉砂巖、細(xì)砂巖。在SP及雙側(cè)向曲線上，表現(xiàn)為低幅平滑-微齒線形，反映了水動力條件平靜，物源供給嚴(yán)重不足的特征。

3.4 水下重力流

泌陽凹陷深水區(qū)重力流砂體發(fā)育廣泛，已有不少學(xué)者提出泌陽南部趙凹、安棚、下二門及畢店等地區(qū)發(fā)育濁積砂(扇)或滑塌濁積扇的觀點(diǎn)[1,5-8]。本次巖心觀察和砂體對比中，發(fā)現(xiàn)畢店地區(qū)局部層段存在豐富的重力流沉積現(xiàn)象。

重力流沉積是由沉積物和水混合而成的高密度紊流與上覆水體存在的密度差產(chǎn)生的重力引起的，所以總是呈底流形式沿水下斜坡流動。研究區(qū)重力流沉積在巖性上比較單一，主要以細(xì)砂巖、粉細(xì)砂巖和少量中粗砂巖為主，與湖盆中的泥巖呈互層產(chǎn)出。研究區(qū)重力流沉積，由于距離物源較遠(yuǎn)，巖性一般較細(xì)，多為中細(xì)砂巖，發(fā)育豐富的變形構(gòu)造。變形構(gòu)造一般伴隨著快速沉積而產(chǎn)生，它是水下滑坡的良好標(biāo)志，常表現(xiàn)特殊的重力變形沉積構(gòu)造，如各種包卷層理、負(fù)荷構(gòu)造的發(fā)育、泥巖撕裂及揉皺變形現(xiàn)象明顯，泥質(zhì)團(tuán)塊及砂(泥)礫不均勻分布(圖1f)。

4 沉積微相平面展布及垂向演化

畢店地區(qū)核三段Ⅵ-Ⅶ油組處于西北部古城三角洲、北部付灣-張廠三角洲、東北部王集三角洲及南部扇三角洲四個主要沉積體系交匯區(qū)。如圖2所示，Ⅵ-Ⅶ油組自北向南均發(fā)育三角洲沉積體系和扇三角洲沉積體系：受古城三角洲控制，發(fā)育三角洲沉積體系，主要的微相有三角洲水下分流河道、河口砂壩、遠(yuǎn)砂壩；受南部扇三角洲控制，發(fā)育扇三角沉積體系，主要發(fā)育微相有扇三角洲水下分流河道、前緣砂、席狀砂；東南部發(fā)育湖泊沉積體系，其中三角洲沉積體系較發(fā)育。受構(gòu)造、古氣候、物源及湖平面升降等影響，導(dǎo)致Ⅵ油組和Ⅶ油組砂體、微相展布及發(fā)育規(guī)模都不太一樣，Ⅶ油組相對于Ⅵ油組而言，北部三角洲沉積體系更發(fā)育一些，南部扇三角洲沉積體系都不是太發(fā)育。這反映本區(qū)三角洲發(fā)育的動蕩性和不穩(wěn)定性，沉積特征不一樣。東南部在不同時期湖泊沉積范圍擴(kuò)大，表明沉積時湖平面相對有所增加。

統(tǒng)計(jì)分析研究區(qū)各沉積體系的發(fā)育規(guī)模，可以用圖3較形象地描述各沉積體系的平面展布特點(diǎn)。由于扇三角洲一般發(fā)育在緊鄰物源區(qū)、地形坡度較陡的盆地邊緣，向前推進(jìn)距離較短，沉積體半徑短沉積厚度大，平面呈扇形，規(guī)模較小，長寬比小；三角洲一般發(fā)育在遠(yuǎn)離物源區(qū)、地形較緩的盆地邊緣，向前延伸的距離較遠(yuǎn)，沉積厚度較小，平面呈鳥足狀或條帶狀，規(guī)模較大，平面分布上沉積體長寬比較大；水下重力流沉積體指泥、砂、礫混雜的，以重力為驅(qū)動，懸浮搬運(yùn)的高密度底流沿水下斜坡流動形成的沉積體，研究區(qū)水下重力流沉積距離物源較遠(yuǎn)，平面形態(tài)近似圓形，長寬相當(dāng)。

圖2 畢店地區(qū)核三段Ⅵ-Ⅶ油組沉積微相空間展布

圖3 不同沉積相砂體規(guī)模分布

5 沉積微相與油氣分布的關(guān)系

研究區(qū)前三角洲亞相、中深湖和淺湖亞相，水體較深，為還原或弱還原環(huán)境，以泥巖為主，適于有機(jī)質(zhì)的保存和向石油的轉(zhuǎn)化，是良好的生油環(huán)境。

畢店地區(qū)處于多物源交匯區(qū)，水體動蕩，其中三角洲前緣處于淺湖區(qū)，波浪作用強(qiáng)，水體能量高。水下分流河道較發(fā)育，砂質(zhì)沉積物受到湖浪的淘洗，來回沖刷搬運(yùn)，因此砂體分選、磨圓較好，泥質(zhì)含量低，儲層物性較好，孔隙發(fā)育，是良好的儲集體。此外遠(yuǎn)砂壩、前緣砂、席狀砂受淺湖沿岸流的搬運(yùn)和改造，較大面積發(fā)育，砂質(zhì)純凈，分選好，砂體側(cè)向連通性好，且緊鄰有利于油氣生成的前三角洲亞相，是有利的油氣聚集的空間[9-10]。因此，研究區(qū)西北部的古城三角前緣、北部付灣-張廠三角洲前緣、東北部王集三角洲前緣和南部扇三角洲前緣砂體是良好的儲集體。其次，砂體的高滲透帶與微相密切相關(guān),通常位于分流水道砂體和河口砂壩砂體內(nèi)，高滲透帶的走向與砂體的展布方向一致，砂體厚度大的部位，其滲透率高[11]。此外，在中深湖區(qū)發(fā)育的重力流沉積體系中砂體發(fā)育，緊鄰生油區(qū)，儲層質(zhì)量較好，可為油氣聚集提供有利的條件[6]。

6 結(jié)論

(1)畢店地區(qū)屬于多物源交匯區(qū)，發(fā)育三角洲、扇三角洲、湖泊、水下重力流沉積體系。三角洲沉積體系發(fā)育水下分流河道、河口砂壩、分流間灣與遠(yuǎn)砂壩微相及前三角洲亞相；扇三角洲沉積體系發(fā)育水下分流河道、前緣砂、分支間灣與席狀砂微相及前扇角洲亞相；湖泊體系發(fā)育淺湖及中深湖亞相；水下重力流體系主要為水下重力流水道。其中三角洲前緣水下分流河道和扇三角洲水下分流河道，砂體相對較厚；往深凹陷方向，砂體厚度減薄，主要發(fā)育遠(yuǎn)砂壩、席狀砂等微相。

(2)受構(gòu)造、古氣候、沉積物源及湖平面升降等的影響，導(dǎo)致Ⅵ油組和Ⅶ油組砂體、微相展布及發(fā)育規(guī)模都不太一樣，Ⅶ油組相對于Ⅵ油組而言，北部三角洲沉積體系更發(fā)育一些，其中水下分流河道分布更廣泛，而往深凹陷區(qū)，南部扇三角洲沉積體系都不是太發(fā)育，這反映本區(qū)三角洲發(fā)育的動蕩性和不穩(wěn)定性，在不同時期沉積特征不一樣。東南部湖泊沉積范圍擴(kuò)大，表明沉積時湖面擴(kuò)展，湖平面升高，以退積沉積為主。

(3)三角洲前緣水下分流河道、遠(yuǎn)砂壩砂體及扇三角洲前緣水下分流河道、前緣砂、席狀砂砂體受湖浪的沖洗改造，分選磨圓較好，儲層物性較好是良好的油氣儲集帶，此外深水區(qū)重力流沉積的砂體緊鄰生油區(qū)，有利于油氣聚集。在該區(qū)下一步的油氣勘探開發(fā)中，應(yīng)該優(yōu)選三角洲前緣水下分流河道、遠(yuǎn)砂壩，扇三角洲前緣水下分流河道、前緣砂、席狀砂及水下重力流發(fā)育的區(qū)塊。

在論文的研究過程中，得到了河南油田分公司勘探開發(fā)研究院開發(fā)二室黃鄭主任熱心的幫助，在論文撰寫過程中得到了曾聯(lián)波教授、彭勇民研究員和李偉才的指導(dǎo)與幫助，在此表示衷心的感謝。

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