對霸縣某地區沉積體系中油氣儲集體的研究

于曉菲 王雪 許夢 許文倩 張靜儀(中國地質大學，北京 100083)

0 引言

霸縣凹陷是渤海灣盆地冀中坳陷內部中新生代發育的次一級凹陷，是華北油田油氣生產的主要區域之一，其中古近系是重要的勘探層系[1-3]。隨著油氣勘探的深入，霸縣凹陷油氣勘探以由早期的構造圈閉為主，轉向巖性-地層圈閉勘探。資源評價結果顯示，霸縣凹陷還有較多的剩余油氣資源，其中大部分富存于深層巖性油氣藏中[4]。但霸縣凹陷砂體成因類型、空間分布及巖性油氣藏的分布等特征缺乏系統的認識，影響了勘探進展。前人有關該區沙二、沙三段的研究較多，為了進一步拓展油氣開發的新領域，研究重點開始向東營組—沙一段等層段轉移。因此，對該地區進行沉積體系分析，明確砂體成因類型、空間分布規律等，為后續油氣分布及油氣運移研究奠定了理論基礎，在霸縣凹陷進一步油氣勘探中顯得尤為重要。

1 地質背景

1.1 凹陷位置

霸縣凹陷屬于中國渤海灣中—新生代含油氣盆地，位于冀中坳陷東部凹陷中部。西部與牛駝鎮凸起相鄰，向東為文安斜坡帶，北部與廊固凹陷、武清凹陷以霸縣二臺階和里瀾斷層相隔，南接徐水-新安橫向調節斷層。研究區為一個西陡東緩、西高東低的箕狀繼承性凹陷，南北長約80km，東西寬約為70km，走向為北東向，勘探面積約為5500km2[5]。盆地控制斷裂的強烈活動導致凹陷古近系地層沉積厚度約7km，由于斷裂活動的差異性，地層厚度變化大，巖相變化較快。

1.2 地層特征

研究區從下向上發育古近系孔店組、沙河街組、東營組三組地層?？椎杲M為一套河湖相碎屑巖，顏色分層性明顯，并夾有少量玄武巖。各層厚度分布不均，小到幾十米，大到幾百米。沙河街組與孔店組為平行不整合接觸，主要為暗色湖相砂泥巖，含有碳酸鹽和生物碎屑灰巖。各層厚度從沉積中心向凹陷邊緣逐漸減小。東營組巖性主要為粉砂巖、砂質泥巖、砂巖，夾有少量白云質灰巖和泥巖。

1.3 構造演化

冀中坳陷形成于燕山運動塑造的呈NE-SW 向凸凹基底背景上，霸縣凹陷的伸展裂谷作用受地幔熱底辟作用產生的張力和板塊邊緣向板塊傳遞的力的影響，新生界沉積之前為區域性寬緩褶皺構造[6-7]。依據斷裂組合及斷層活動特征，將霸縣凹陷古近系這一裂谷發育期細分為3幕裂陷過程和6個演化階段[8]。

2 沉積相類型

沉積構造是沉積物內部的宏觀特征，是沉積時期環境的具體表現和重要標志。霸縣凹陷古近系沉積相組成類型豐富，主要發育沖積扇、三角洲、河流、近岸水下扇、灘壩和湖泊等沉積相類型[9-10]。

2.1 沉積體系組合

2.1.1 湖泊-灘壩體系

湖泊-灘壩體系主要分布于強烈斷陷Ⅱ幕和Ⅲ幕的早期，湖泊相以淺湖、半深湖深灰色，灰色泥巖夾薄層細砂巖、粉砂巖為特征，霸縣凹陷深湖發育階段廣泛分布黑色油頁巖與暗色泥巖互層沉積。灘壩主要形成于(Es1x)沉積期，是快速湖侵階段的產物。該時期物源供給能力較弱，氣候溫潤水體清且淺，霸縣凹陷內部廣泛形成了一套以暗色泥巖、油頁巖與灰色細砂巖、灰巖及生物灰巖互層沉積，成為“特殊巖性段”，是陸源碎屑灘與生物碎屑灘的混積結果。沉積構造主要有塊狀層理、波狀層理、楔狀層理和平行層理等； 層面可見浪成波痕和剝離線理等。

2.1.2 風暴沉積體系

風暴沉積是由于地震、海嘯和臺風的作用，以及風暴流對海岸、淺水湖甚至近岸地區的侵蝕和沖刷，正常沉積條件下形成的正常沉積物被再次攪拌懸浮，并通過暴雨回流輸送到鄰近的淺水湖盆。因此，陸相環境中的風暴巖常發育于湖濱淺層。風暴沉積常形成塊狀層理、波狀層理、交錯層理、丘狀交錯層理和浪成砂交錯層理五種層理結構，以及生物逃逸痕跡和同生變形構造。

2.1.3 淺水三角洲沉積體系

研究區淺水三角洲主要的構造類型是平行層理、槽狀交錯層理和波狀交錯層理。當物質供給充足時，通常形成以平行層理為主的厚層細砂巖相；當物質供給不足，湖波作用強烈時，往往形成槽狀交錯層理或波浪交錯層理細砂巖相[11]。研究區的槽狀交錯層理以小規模發育于分支河道中。平行層理與交錯層理伴生，一般指示急流、河道側向遷移的淺水環境，多見于淺水三角洲分支河道的底部。波狀交錯層理主要是沉積水體波浪振蕩造成的，一般位于席狀砂微相環境中，當水流能量較大時，泥沙沉積，泥漿懸??；當水流能量較弱時，懸浮物沉積在槽內或覆蓋在起伏的砂層上，表明水動力條件中等的淺水沉積環境。

2.2 沉積相平面展布

研究區岔河集構造帶的沉積相類型和演化模式受其特殊的古地形控制。岔河集構造帶位于牛坨鎮隆起東側牛東斷裂的錯斷處。古地形、地貌條件顯示了淺水三角洲環境。根據巖心資料分析，研究區沉積構造以牽引、排水構造為主，存在波狀層理等多種淺湖三角洲相標志；測井相以正旋回河道砂體為主，很少出現逆旋回河口壩和遠壩砂體，廣泛分布席狀砂。

根據巖心資料及地震屬性分析，得出研究區沉積相平面展布圖(見圖1)。

圖1 地震屬性(左)沉積相平面展布圖(右)

3 古風向及古物源

3.1 古物源

上述沉積相研究表明，3個區塊(岔南、岔中、岔北)的物源主要來自西部的牛坨鎮隆起，并存在激發物源。其中，岔北區塊來自北和西北部，岔南區塊來自西南部，沉積物經中低能河流向東部淺水湖泊環境運移。平面上，沙河街組一段砂體呈東西向展布，西厚東薄。由于古隆起及其周圍地區的遮擋，砂體重新分布(見圖2)。同時，綜合湖波和海流的改造作用，形成了厚灘壩砂體。

圖2 灘壩形成水動力條件示意圖

3.2 古風向

風場的作用是普遍存在于自然環境中，包括碎屑巖和碳酸鹽巖沉積環境。風場有兩個作用對象：地表沉積物和水下沉積物。風場對地表沉積物有直接的影響，包括風蝕、搬運和風沙沉積，其結果是風成沉積體系的形成；而風場的間接作用，包括沖刷作用、搬運作用和沉積作用，其原理是風驅動水體運動產生波浪，并對水下沉積物進行分配或改造，改造濱岸、河口灣角洲等沉積體系就是其作用的結果[12]。

風場方向控制波浪的方向，進而影響湖盆中央砂體沉積的展布形態，灘壩砂體反映了正常的長時間風向，風暴沉積反映事件性大風暴的風向，在沙一段沉積期，研究區風向總體來自東部方向，風暴也是此方向。風力、水動力與物源輸入方向相反，二者相互平衡，最終形成河口灣、無障壁海岸、障壁海岸和風暴沉積。

4 結語

(1)劃分出三類沉積體系，一類是沉積體系為湖泊-灘壩體系；第二類沉積體系為風暴沉積體系；第三類沉積體系為淺水三角洲沉積體系。

(2)結合地震平解釋圖，做出了沉積相展布圖，判斷出物源來自于北西向牛駝鎮凸起，以及古風場為南東向。

(3)古風向及古物源對油氣的生儲空間配置以及油氣的輸導和聚集起著一定的影響。霸縣凹陷具有良好的油源條件和發育的油源斷層。其古地貌具有“坳陷隆起”的特征。具有良好的油氣成藏條件，多套油層發育，深部勘探潛力大。