金湖凹陷三河次凹斜坡帶灘壩砂展布特征及控砂機(jī)制

盧黎霞，劉 浩

（1.中國石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇揚(yáng)州 225009；2.中國石化江蘇油田分公司勘探管理部，江蘇揚(yáng)州 225009）

金湖凹陷位于蘇北盆地西部，面積約5 050 km2，包括斜坡帶、中央凹陷帶和斷裂帶等次級(jí)構(gòu)造單元，其中斜坡帶可進(jìn)一步劃分為汊澗斜坡、西斜坡和寶應(yīng)斜坡，中央凹陷帶可進(jìn)一步劃分為汊澗次凹和卞閔楊等次級(jí)構(gòu)造單元［1-2］。區(qū)內(nèi)目前共發(fā)現(xiàn)了劉莊等14 個(gè)油氣田及多個(gè)含油構(gòu)造（圖1），呈帶狀分布于斜坡帶中南部，如高集、崔莊等構(gòu)造高帶及閔橋構(gòu)造高帶。含油層系以阜二段（E1f2）為主，油氣藏類型以斷鼻、斷塊構(gòu)造為主，油源主要來自三河次凹、龍崗次凹和汊澗次凹，其中三河次凹成熟烴源巖分布范圍廣，油源條件最有利。但由于三河次凹斜坡帶河道砂巖儲(chǔ)層和構(gòu)造圈閉發(fā)育程度低，油氣勘探一直未能獲得突破。基于巖心觀察描述與精細(xì)地層對(duì)比，重點(diǎn)開展沉積體系、沉積微相及控砂機(jī)制研究，以及灘壩砂體展布精細(xì)刻畫與隱蔽油藏形成條件研究，部署H8 井鉆探，在E1f2獲得勘探突破。

圖1 金湖凹陷三河次凹構(gòu)造

1 沉積微相及砂體展布特征

1.1 地層分布特征

E1f2沉積期，金湖凹陷整體為廣湖沉積，地層發(fā)育穩(wěn)定，但縱向沉積旋回變化較強(qiáng)［3］。依據(jù)沉積旋回、巖性、電性變化特征等，將E1f2自下而上劃分為阜二段三亞段（E1f23）、阜二段二亞段（E1f22）和阜二段一亞段（E1f21）三個(gè)亞段。其中E1f23砂巖儲(chǔ)層發(fā)育，頂部發(fā)育一套生物灰?guī)r，下部為砂泥巖互層，總體為一正旋回。E1f23可進(jìn)一步劃分為三個(gè)砂層組，自上到下為一砂組、二砂組、三砂組。E1f22和E1f21以廣湖沉積為主，主要發(fā)育泥巖、泥灰?guī)r（圖1）。

1.2 沉積相類型及演化特征

E1f2沉積期，蘇北盆地處于快速拉張和沉降時(shí)期，海平面上升造成海水侵入盆地，湖盆加深，湖水被部分咸化，盆地處于欠補(bǔ)償沉積時(shí)期，陸源沉積物大幅度減少，陸源碎屑沉積主要發(fā)生在E1f2沉積的早期，金湖凹陷物源主要來自張八嶺隆起，建湖隆起具有小規(guī)模物源供給［2］，三河次凹斜坡帶砂體受雙向物源的影響，主要發(fā)育三角洲和濱淺湖沉積，可進(jìn)一步劃分為水下分流河道、河口壩和灘壩等沉積微相［3］（圖2），特征分述如下。

圖2 金湖凹陷三河斜坡帶E1f23取心段沉積相柱狀圖

三角洲前緣分支河道微相：以灰色粉砂巖、粉細(xì)砂巖為主，砂體底部發(fā)育沖刷面或巖性突變面，其上見磨圓狀定向排列的泥礫，向上發(fā)育平行層理、中小型交錯(cuò)層理、波狀層理等，構(gòu)成向上變細(xì)的正韻律，上部往往發(fā)育生物潛穴和生物擾動(dòng)構(gòu)造。其中E1f23三砂組早期泥巖見棕色和灰色間互，反映沉積水體較淺，為半氧化環(huán)境；向上到一砂組、二砂組泥巖顏色逐漸演變?yōu)榛疑蜕罨疑w加深，以還原環(huán)境為主。常見多期河道的疊加，自然電位曲線形態(tài)多為“箱型”或“鐘形”。

三角洲前緣河口壩微相：以粉砂、泥質(zhì)粉砂為主；砂體具下細(xì)上粗的反韻律或細(xì)—粗—細(xì)的復(fù)合韻律特征，砂體頂?shù)着c泥巖呈漸變或弱突變接觸，內(nèi)部多發(fā)育平行、波狀、斜層理等沉積構(gòu)造，局部可見塊狀構(gòu)造，頂?shù)撞客簧飶?qiáng)烈擾動(dòng)。周圍泥巖多為灰色和深灰色，顯示為水下還原環(huán)境。河口壩微相自然電位曲線多為“漏斗形”或“復(fù)合型”。

灘壩微相：主要為粉砂巖、粉細(xì)砂巖夾泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖條帶，顏色以灰色、深灰色為主，多具向上變粗的反韻律或細(xì)—粗—細(xì)的復(fù)合韻律特征；沉積構(gòu)造以平行層理、波狀層理、小型砂紋交錯(cuò)層理為主，蟲孔、生物擾動(dòng)發(fā)育，反映形成于沉積速率較慢的淺水環(huán)境。自然電位曲線形態(tài)主要為“指狀”、“鋸齒狀”、“舌狀”或反旋回“漏斗形”［4-7］。

聯(lián)井相和平面相分析表明，E1f23為典型的水進(jìn)沉積，整體處于濱淺湖環(huán)境，但橫向上各砂組沉積具差異性。南部高集、崔莊地區(qū)發(fā)育水下分流河道和灘壩砂體，三河次凹北部地區(qū)主要發(fā)育灘壩砂體（圖3）。

三砂組沉積期，三河次凹斜坡帶整體處于由E1f1大型三角洲向E1f2濱淺湖沉積的過渡階段。水下分流河道主要分布于高集—崔莊西南地區(qū)，其西北地區(qū)發(fā)育灘壩沉積。

二砂組沉積期，湖侵加劇，三角洲退積明顯。水下分支河道整體南移，主要分布于高集及以西地區(qū)，在GX21、GX22 等井區(qū)也有零星分布，多為殘留河道；灘壩砂體集中分布于H4井以南地區(qū)。

一砂組沉積期，三河次凹斜坡帶具平緩、淺水沉積背景，灘壩砂體廣泛發(fā)育，在崔莊—高集至H8井一帶連片分布（圖3）。

圖3 金湖凹陷三河斜坡E1f23各砂層組沉積微相

總體來看，三河次凹位于E1f2三角洲相向湖泊相過渡區(qū)，灘壩砂體發(fā)育，砂體變化較快，是尋找隱蔽油藏的有利地區(qū)。

1.3 砂體展布特征

上述沉積展布及演化特征，導(dǎo)致三河次凹E1f23各砂組砂巖分布特征存在差異。一砂組和三砂組砂巖較發(fā)育，崔莊—高集—H8井附近均有發(fā)育。三砂組在高集—崔莊西南地區(qū)發(fā)育水下分流河道、河口壩砂體，向北東發(fā)育灘壩砂體，平面上呈孤立狀分布。一砂組主要發(fā)育灘壩砂體，平面上連片分布。二砂組砂巖整體南移，主要分布于高集及其以西地區(qū)，三河次凹砂巖欠發(fā)育，平面上呈孤立狀分布（圖4）。

圖4 金湖凹陷三河斜坡E1f23砂巖等厚圖

2 控砂機(jī)制分析

對(duì)于灘壩砂體的形成及控制因素，前人已有研究［8-9］，本文基于研究區(qū)E1f23各砂組砂體展布規(guī)律及差異性分析，開展砂體形成機(jī)制研究，認(rèn)為研究區(qū)灘壩砂體展布受物源和水下古隆起兩因素控制。

E1f23沉積期，研究區(qū)物源主要來自西南側(cè)靠近張八嶺隆起區(qū)，僅在三河次凹北部局部地區(qū)發(fā)育小規(guī)模水下分流河道，正是這種南北物源差異，導(dǎo)致研究區(qū)砂體整體由南往北、由西往東呈減少趨勢(shì)。此外，地震剖面解釋發(fā)現(xiàn)，物源供給與構(gòu)造背景密切相關(guān)（圖5），北部地區(qū)劉莊以北發(fā)育一條規(guī)模較大的斷層，阻隔了建湖隆起物源的大規(guī)模注入。由于缺乏大規(guī)模物源注入，在局部水下隆起區(qū)形成灘壩沉積，如在劉莊地區(qū)E1f23沉積了大套生物灰?guī)r，在三河次凹斜坡帶發(fā)育灘壩砂沉積。

圖5 過三河北地區(qū)近南北向地震剖面

水下隆起區(qū)是灘壩砂體發(fā)育的有利區(qū)。三河次凹斜坡帶整體表現(xiàn)為寬緩的沉積背景，通過精細(xì)構(gòu)造刻畫及斷層分析，認(rèn)為本區(qū)水下古隆起發(fā)育主要受古構(gòu)造高帶和斷層活動(dòng)控制，具有南北成帶展布的特點(diǎn)，其中局部地區(qū)（如H8 塊）發(fā)育古微幅構(gòu)造背景，控制灘壩砂體發(fā)育。

除此之外，通過對(duì)斷層活動(dòng)性與已鉆井砂巖發(fā)育情況統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)該區(qū)發(fā)育大量近北東向和近東西向吳堡期早期活動(dòng)斷層、吳堡期長期活動(dòng)斷層和吳堡期一次性斷層。其中吳堡期早期活動(dòng)斷層在地震剖面上表現(xiàn)為T31（E1f2頂界面反射）基本無斷距，T33（E1f2底界面反射）斷距較大，表明該類斷層上升盤在三砂組沉積期為局部構(gòu)造高地，有利于三砂組灘壩砂體發(fā)育；吳堡期長期斷層，在E1f2至E1f3沉積期開始活動(dòng)，其上升盤三砂組可能發(fā)育灘壩砂體，也可能不發(fā)育；吳堡期一次性斷層在E1f3沉積以后才開始活動(dòng)，其上升盤灘壩砂體不發(fā)育（圖6）。

圖6 三河次凹斜坡帶吳堡期斷層特征

3 結(jié)論

（1）三河次凹斜坡帶E1f2物源主要來自張八嶺隆起區(qū)，自西向東整體由三角洲前緣沉積向?yàn)I淺湖沉積過渡，其中三角洲前緣亞相主要分布于西南部高集—崔莊以西地區(qū)，主要發(fā)育水下分支河道、河口壩微相；濱淺湖亞相主要分布于高集-崔莊以北、以東地區(qū)，微相類型主要為灘壩砂、濱淺湖泥等。

（2）受沉積相控制，三河次凹斜坡帶E1f23砂體整體不發(fā)育，砂體縱橫向展布具有明顯差異性。縱向上一砂組和三砂組砂巖較發(fā)育，崔莊—高集—H8井附近均有發(fā)育。平面上，三砂組在高集—崔莊以東地區(qū)發(fā)育水下分流河道、河口壩砂體，往北西發(fā)育孤立狀分布的灘壩砂體；一砂組主要發(fā)育灘壩砂體，平面上連片分布；二砂組砂體整體南移，主要分布于高集及其以西地區(qū)，三河次凹斜坡帶砂巖欠發(fā)育，平面上呈相對(duì)孤立狀分布。

（3）三河次凹斜坡帶灘壩砂體分布主要受物源和水下古隆起控制。東北部斜坡帶物源供給不足，是灘壩砂體發(fā)育有利區(qū)，其中古構(gòu)造高帶和吳堡期早期活動(dòng)斷層上升盤形成的水下古隆起是灘壩砂發(fā)育有利部位。