蠡縣斜坡西柳10斷塊沙三段沉積相特征

孫文釗，張廷山，張 喜，王旭旭，席家輝，欒雪瑩

（1.西南石油大學地球科學與技術學院，四川成都 610500；2.中國石油長慶油田分公司第十二采油廠，甘肅慶陽 745400；3.“油氣藏地質及開發工程”國家重點實驗室·西南石油大學，四川成都 610500）

蠡縣斜坡是冀中坳陷油氣勘探重要的地區之一[1]，研究區西柳10斷塊位于蠡縣斜坡中北部北東邊緣（見圖1）。隨著該區塊勘探不斷深入，暴露出產層橫向變化劇烈、油水關系復雜等問題。而前人已對蠡縣斜坡古近系開展過不同程度的沉積相研究，大多數人認為沙河街組沙三段主要發育辮狀河三角洲沉積[2-5]，但前人的認識只適用于明確整個蠡縣斜坡的勘探思路，沉積相研究的精度不足以為勘探有利區的下步有效預測和解決研究區油藏開發中的難題提供可靠依據。因此本文從研究區10余口井的巖心觀察入手，再通過對錄井、測井等資料的綜合分析，較系統地開展對冀中坳陷蠡縣斜坡中北部西柳10斷塊主力產層沙三段的沉積微相精細研究，并精細刻畫砂體展布特征，以期為解決該區塊及鄰區勘探和開發中的難題提供可靠依據。

圖1 研究區平面位置及構造分布圖（據劉金龍等，2016）

1 區域地質背景

饒陽凹陷是渤海灣盆地冀中坳陷中含油氣資源豐富的凹陷之一。蠡縣斜坡位于饒陽凹陷西北部，是在前古近紀古隆起上繼承性發育起來呈北東走向的一個大型寬緩斜坡[6]，該斜坡為高陽古背斜的東翼，整體呈西抬東傾、北高南低[7]。西柳10斷塊位于蠡縣斜坡中北部北東邊緣，斷塊主斷裂近東西向展布，整體呈現北西高南東低的態勢，距離東部生油凹陷較近[8]。研究區古近系發育地層從老到新依次為孔店組、沙河街組、東營組；沙河街組自下而上分為沙四段（Es4）、沙三段（Es3）、沙二段（Es2）、沙一段（Es1）。目前已發現的含油層系為沙三段、沙二段、沙一下亞段，其中，沙三段為主力含油層系，該段劃分為沙三下亞段與沙三上亞段，沙三下亞段自下而上再細分為Es3II-2、Es3II-1兩小層，上亞段自下而上細分為Es3I-4、Es3I-3、Es3I-2、Es3I-1四小層。

蠡縣斜坡在沙河街組沉積時期經歷了初期沉積較少到發育大量辮狀河三角洲和湖相沉積的轉變；到沙三晚期，該斜坡整體發育大面積辮狀河三角洲相[9]。

2 沉積相標志

2.1 巖石學特征

通過巖心觀察表明，研究區沙三段砂巖以灰褐色、灰白色為主，泥巖以紫紅色、褐色為主（見圖2）。灰白色反映了弱還原-弱氧化條件，灰褐色、紫紅色、褐色反映了氧化條件。綜合以上整體顏色特征說明研究區沙三段沉積時期以氧化沉積環境為主。

圖2 西柳10斷塊沙三段泥巖與砂巖巖心照片

研究區沙三段砂巖以灰白色細砂巖與粉砂巖為主，還發育較少泥質粉砂巖與粉砂質泥巖。研究區砂巖以巖屑長石細砂巖為主。

圖3 沉積構造巖心照片

綜合以上砂巖與泥巖的顏色特征及巖性特征，均反映出研究區沙三段沉積時期發育三角洲平原沉積。

2.2 沉積構造

通過觀察沙三段巖心發現：研究區主要發育的層理有塊狀層理、平行層理、砂紋交錯層理，其中塊狀層理反映辮狀河道的快速沉積特征（見圖3-c），平行層理也代表了較強水動力條件下的沉積環境（見圖3-b），而粉砂巖中發育的大量砂紋交錯層理，反映灘間充填砂體與河道邊緣較低能沉積環境（見圖3-d）。上述層理均屬于流動成因的沉積構造，反映出研究區沙三段沉積時水動力能量的快速變化，且具有“牽引流”沉積特征。大量發育的沖刷面為典型的河道底部沉積，其向上往往分布分選磨圓較差的礫石，常呈疊瓦狀排列（見圖3-a）；在灰白色粉砂巖中發現的碳化植物化石碎片指示三角洲平原沉積環境（見圖3-e）。

3 測井相特征

通過總結取心井測井曲線形態與沉積微相之間的關系，進而可利用測井曲線對未取心井的沉積微相進行識別與劃分。本次分析研究區5口取心井及31口未取心井的自然伽馬曲線（GR），發現主要有4種測井曲線形態，分別為箱形、鐘形、鋸齒形以及指形。

3.1 箱形

研究區“箱形”曲線GR值低，曲線幅度較高，弱齒化-齒化，規模4 m～8 m居多，對應巖性多為中-厚層細砂巖，發育塊狀層理，為典型的心灘微相。以研究區10-142井沙三下亞段中部GR曲線為例，該段曲線呈弱齒化“箱形”，厚度約為5 m，頂底均為突變接觸，表明水體能量變化快（見圖4-a）。

3.2 鐘形

該類型曲線GR值高于“箱形”曲線低于“鋸齒形”曲線，多見由下至上值逐漸升高，少見由上至下升高或由上下向中間減少，中-高幅，齒化，對應巖性主要為粉砂巖，其次為粉-細砂巖及少量泥質粉砂巖，發育沉積構造有沖刷面，板狀交錯層理，對應灘間充填微相。以研究區西柳109井沙三下亞段下部GR曲線為例，曲線頂底均為漸變式，反映物源逐漸減少，水體能量逐漸減弱（見圖4-b）。

3.3 鋸齒形

圖4 西柳10斷塊沙三段測井曲線特征與沉積相類型

該類型曲線GR值較高，曲線幅度變化較大，一般為中-低幅，對應巖性較復雜，多為薄層泥質粉砂巖、粉砂質泥巖互層，還有少量泥巖與粉砂巖，泥質含量較高，發育砂紋交錯層理，對應河道邊緣微相。以研究區西柳10-142井沙三下亞段中部GR曲線為例，中-低幅，齒化程度較高，曲線頂底均為漸變式，表明水體能量較弱但變化速度較快。

3.4 指形

該類型曲線GR值高，曲線幅度變化較大，光滑狀-齒化狀，巖性為泥巖夾薄粉砂層，為河漫灘微相。以研究區109井沙三上亞段下部GR曲線為例，可看到呈弱齒化-齒化且接近泥巖基線背景下的“指狀”曲線，頂底均為突變接觸，說明水動力條件極弱，物源供應極少。

4 沉積相類型及特征

通過系統整理巖心照片及測井數據，在深入分析沙三段巖石學特征、沉積構造和測井曲線形態等相標志的基礎上，通過巖心精細觀察與測、錄井資料綜合分析，結合區域沉積背景，認為冀中坳陷蠡縣斜坡西柳10斷塊沙三段整體表現為強氧化-弱氧化環境下的陸上碎屑沉積，發育辮狀河三角洲相，結合前人認識[10，11]，主要屬于辮狀河三角洲平原亞相，識別出心灘、灘間充填、河道邊緣、河漫灘等4種微相。

4.1 辮狀河三角洲相

蠡縣斜坡沙三段主要發育辮狀河三角洲平原亞相，亞相再細分為心灘、灘間充填、河道邊緣及河漫灘等微相。

4.1.1 心灘微相 研究區沙三段心灘微相，為多期辮狀河道快速遷移、疊加后所保留下來的良好儲集灘砂體，巖性以中-厚層細砂巖為主，發育塊狀層理，無韻律，GR測井曲線形態呈中-高幅“箱形”，砂體厚度為2.5 m～7 m。

4.1.2 灘間充填微相 灘間充填微相為經過頻繁遷移改道后辮狀河道內充填的、儲集性相對較差的沉積砂體，該砂體砂巖顆粒粒徑相對較小且泥質含量相對較高，分布于辮狀河道內緊鄰心灘砂體，分布規模較大，巖性以粉砂巖為主，其次為薄層粉-細砂巖及少量泥質粉砂巖，發育板狀及砂紋交錯層理，GR測井曲線以鐘形為主，齒化明顯，GR值高于心灘但低于河道邊緣微相，一般厚度為0.5 m～2.5 m。

4.1.3 河道邊緣微相 河道邊緣微相為河道遷移過程中河道間形成的薄層砂沉積，代表了辮狀河道中河流作用較強、物源供應充分時滿溢作用形成的產物，緊鄰河漫灘，其分布規模較小，儲集性差，巖性以泥質粉砂巖、粉砂質泥巖及粉砂巖為主，泥質含量高，發育砂紋交錯層理，GR測井曲線形態多呈鋸齒形，低-中幅，曲線幅度變化大，一般為0.2 m～2 m厚。

4.1.4 河漫灘微相 河漫灘微相為辮狀河道間的泥質沉積，巖性以泥巖為主，常見中-厚層泥巖夾薄層粉砂巖，不發育明顯的沉積構造，GR曲線值高，以指形為主，呈光滑狀-齒化狀。

5 沉積微相展布特征

通過研究沉積微相展布可以比較直觀地解釋沉積相的時空展布和演化規律。本次以各沉積微相巖石學特征及其對應的測井相特征為依據，結合物源體系特征[5，6]，以小層為編圖單位，從縱向展布與平面展布兩方面來分析研究區沙三段沉積微相空間展布規律。

5.1 微相縱向展布

在明確劃分識別單井沉積微相的基礎上，結合物源方向，在研究區建立6條北西-南東向（順物源）沉積微相連井剖面，4條北東-南西向（近垂直物源）沉積微相連井剖面，綜合所有剖面特征發現研究區沙三段整體發育辮狀河三角洲平原亞相，心灘砂體較為發育且側向連續性較好，整體發育大規模灘間充填微相，灘間充填砂體包圍心灘與河漫沉積，河漫灘呈無規律分布。以位于研究區中北部的西-東向10-122井—10-77井沙三段沉積微相連井剖面（近垂直物源）為例，心灘砂體厚度一般為2 m～6 m。10-84井與10-77井Es3I-1小層上部與中部，10-98井與10-96井Es3I-3小層中下部，10-122井、10-98井、10-96井與10-84井Es3I-4小層上部，10-96與10-84井Es3I-4小層下部，10-122井與10-98井Es3II-1小層下部，心灘砂體均呈厚層連續狀分布；各小層中也見較多不同規模孤立狀心灘砂體。灘間充填砂體大規模分布在整個沙三段。

5.2 微相平面展布

圖5（a） Es3I-3 沉積微相平面圖

圖5（b） Es3I-3 砂體平面展布圖

西柳10斷塊沙三段平面上都屬于辮狀河三角洲平原亞相，研究區內辮狀河道呈北西-南東向大范圍展布，河道寬度變化范圍大，在幾百米至幾千米之間，其中，沙三下亞段各小層均發育三期河道，上亞段各小層均發育兩期河道。在沙三段沉積微相平面展布中，心灘微相為河道中的主要單位，也呈不規則透鏡體狀北西-南東向展布在河道中，單個心灘砂體厚度通常為2 m～7 m；晚期灘體多在早期灘體的基礎上形成，且大多在順河道垂向與側向上形成較好的疊置關系，整體表現出良好的繼承性；灘間充填微相大范圍分布在心灘與河道邊緣之間，砂體厚度小于2 m。河漫泥巖微相常呈不規則長條狀夾在辮狀河道之間，一般發育較少。就研究區沙三段6小層的平面相展布特征而言，物源主要來自于西北部，辮狀河道發育，心灘及其疊置部分為優勢沉積相帶，各小層平面相展布之間具有較好的繼承性。現以Es3I-3小層和Es3I-1小層為例，分述微相平面展布特征如下：

Es3I-3小層在繼承Es3I-4小層沉積微相展布格局的基礎上，西部河道稍有變窄，寬度范圍為2 230 m～2 606 m，東部局部河道變窄，為829 m～1 468 m。心灘砂體展布方向不變，西部灘體數量增多且規模變大，中東部灘體相對偏小，灘體砂厚一般為2.5 m～7 m，局部可達8 m，西部砂體相對更厚；下部灘體整體發育規模大于上部灘體，說明該時期水動力條件由強變弱，物源供應逐漸減少。灘間充填微相包圍心灘大范圍分布在河道中，砂厚較薄，一般為0.5 m～2 m厚。河漫灘規模小且發育少，多呈不規則條帶狀分布，但在中西部分布的河漫灘順河道延伸較遠，將研究區西部主河道與中東部河道完全阻隔（見圖5）。

Es3I-1小層沉積時期，物源供應再次增多，整體辮狀河道寬度有所增大，西部河道進一步萎縮，西部河道為437 m～876 m寬，中東部1 375 m～1 875 m寬。心灘體數量增多，東部心灘規模仍較大，向西逐漸較小，砂體厚度為2 m～7 m，局部可達8 m；上部灘體多形成于下部灘體中下部，其大多在空間上形成較好的疊置關系，僅少量灘體呈孤立分布。河漫灘主要分布在西部與中部。

6 結論

（1）研究區沙三段的巖性及沉積構造綜合反映了三角洲平原沉積環境特征。箱形、鐘形、鋸齒形以及指形的GR曲線形態大體指示了心灘、灘間充填、河道邊緣、河漫灘等微相類型的存在。

（2）沙三段各小層辮狀河道均呈西北-東南向展布，分布廣泛，心灘砂體發育且大多在空間上相互疊置，灘間充填砂體包圍心灘充填在河道中，河漫灘呈不規則長條狀分布于河道間。