东海平湖油气田平湖组沉积相研究

刘成鑫

(上海石油天然气有限公司,上海 200041)

东海平湖油气田平湖组沉积相研究

刘成鑫

(上海石油天然气有限公司,上海 200041)

平湖油气田是东海陆架盆地投入开发最早的油气田,平湖组是其主要的产层之一。长期以来,由于对平湖组沉积相认识一直存在分歧,影响了对其油气分布规律的认识。综合古生物、地化、岩心、录井、地震等资料,分析认为平湖组的沉积相为受潮汐作用影响的辫状河三角洲相,发育的主要微相类型包括有水下分流河道、河口砂坝、水下天然堤、分流间湾微相。这为油田下一步勘探开发提供了有益的指导。

平湖组;沉积相;受潮汐作用影响的辫状河三角洲;平湖油气田;东海

研究区是东海陆架盆地第一个开发的油气田,始新统平湖组是其主要的产层之一。长期以来,由于对平湖组沉积相认识存在分歧[1-6],影响了对其油气分布规律的认识。随着勘探开发的不断深入,该问题显得愈发突出。

1 地质背景

西湖凹陷经历了早期断陷、后期多次挤压隆起的地质演化,充填了厚达万余米的古近系、新近系沉积物,发育了多个构造不整合面[7]。从盆地基底到T30反射界面(平湖组顶界)所限定的古新世—始新世构造层主要分布在下部的断陷内,其厚度和岩相变化受到断裂的明显控制。

研究区平湖组主要为深灰色泥岩、含灰—灰质泥岩、粉砂质泥岩与浅灰色粉砂岩、粉细砂岩、细砂岩、砂砾岩频繁互层,并含多层沥青质煤。

2 沉积相确定标志

根据对研究区现有资料的综合分析研究,认为研究区平湖组沉积背景为半封闭海湾沉积环境,具体沉积相类型为受潮汐作用影响的辫状河三角洲相。

2.1 半封闭海湾确定的依据

2.1.1 古生物特征

在平湖组不同层段发现了较多的生物化石,包括广盐性的底栖有孔虫(如面包虫、希望虫、拟单拦虫、小九字虫等),钙质超微化石,沟鞭藻化石,咸水—半咸水介形虫化石(如刺面介、真花介、新单角介等)[8-9]。尽管这些化石数量多寡有异,分布也不均匀,但却都一致地表明其为非正常盐度的淡水—咸水的过渡环境。

2.1.2 地球化学特征

以往所测平湖组20个泥岩样品的硼含量平均为58.8μg/g(中国地质大学,1994),上海海洋石油局测试的硼含量平均为84.2μg/g[2]。这一数值高于现代、古代陆相沉积物中的硼含量,而低于正常海相沉积物中的硼含量(大于100μg/g)。此外,22个样品的Fe2+/Fe3+的平均值为15.55,属于还原—强还原环境。

从煤质参数看,平湖组煤全硫含量0.61～2.97%,平均1.72%。一般认为,全硫含量大于1%即是咸水或半咸水影响泥炭沼泽的结果(Given P.H.,1985;Bustin R.M.,1987;武法东,1990)[2]。

2.1.3 指相矿物特征

平湖组细砂岩中发现具有指相意义的海绿石,海绿石经电子探针成分分析,显示铝含量高、铁含量低,表明其生成于非标准海相环境,属滨岸带的海陆过渡环境产物。

2.2 受潮汐作用影响的辫状河三角洲相主要标志

2.2.1 黏土矿物

一般情况下,母岩风化作用的晚期阶段,高岭石含量变高。而绿泥石与其相反,在风化作用的早期阶段含量较高。从表1、表2可以看出,PH8井的高岭石含量要高于BG1井,而绿泥石的含量却小于BG1井,由于BG1井位于PH8井的西侧,那么根据这一规律可判定沉积物供应方向为西部斜坡向海。

2.2.2 沉积构造

沉积构造中,常见有冲刷面、板状交错层理、槽状交错层理、平行层理等反映单向流的构造(图1～图2)。砂砾岩中常见与冲刷面有关的泥砾、岩楔,结构成熟度低,反映了物源较近的三角洲的辫状水道强烈的下切作用,明显地表现为辫状河三角洲特征。

表1 PH8井黏土矿物X衍射分析Tab.1 X-ray diffraction analysis of clay minerals from Well PH8

表2 BG1井黏土矿物X衍射分析Tab.2 X-ray diffraction analysis of clay minerals from Well BG1

图1 底冲刷构造,PH8井(左),板状交错层理,PH9井(中)和槽状交错层理,PH4井(右)Fig.1 Structure of basal erode in Well PH8(left),tabular cross-bedding in Well PH9(middle)and trough cross-bedding in Well PH4(right)

图2 板状交错层理(FMI测井),BG1井Fig.2 Tabular cross-bedding(FMI logging)in Well BG1

2.2.3 粒序特征

反粒序沉积是识别三角洲沉积的重要标志,常显示向上变粗层序(从粉砂岩到中、细砂岩),测井曲线表现为漏斗形(图3、图4),表示三角洲中的河口砂坝等坝体沉积。

图3 河口砂坝沉积特征,PH1井Fig.3 Character of the mouth bar in Well PH1

图4 河口砂坝沉积特征,PH5井Fig.4 Character of the mouth bar in Well PH5

2.2.4 粒度特征

研究区平湖组沉积颗粒以次圆为主,总体磨圆度较好。分选性为中等—较好。概率累积曲线为二段式(图5),由单一的跳跃总体和悬浮总体组成,缺少滚动总体,代表了水动力条件较弱的单向水流为主的砂质沉积(分流河道)。

另外,根据统计分析表明,研究区平湖组尤其是中上部地层,砂岩单层厚度较大,为1～28 m,砂地比为最高可达到65%,表现为比较明显的辫状河三角洲特征。且从平下段、平中段至平上段,沉积砂体由薄变厚,粒度由细变粗,砂地比变大,反映了陆源物质(辫状河三角洲)不断向盆地进积。

2.2.5 地震相特征

地震相系指有一定分布范围的地震反射单元,在此单元内地震反射特征如反射结构、几何外形、振幅、频率、连续性、层速度等皆与相邻单元不同。对于沉积体,地震相可以理解为沉积相在地震反射剖面上主要特征的总和。因此不同成因类型的地质体,具有特定的地震响应特征。在研究区地震资料中存在前积反射特征,反映了沉积体由岸线向海湖推进,代表三角洲沉积特征。

图5 PH9井粒度概率累积曲线特征Fig.5 The characteristics of probability cumulative grain size curves in Well PH9

2.2.6 局部潮汐作用特征

在岩心观察中发现平湖组沉积局部有潮汐作用的沉积现象。这种现象代表以小潮期形成的黏土层组为中心,向上或向下有黏土层间隔逐渐加宽的趋势,反映了由下部大潮期沉积向上渐变为小潮期沉积,再逐渐变为大潮期沉积这样一个完整的潮汐周期序列。

另外,平湖组沉积局部的概率累积曲线由双跳跃总体和悬浮总体构成(图6),其中跳跃总体的粗部斜率小,表明分选差,冲刷—回流点偏粗,这种类型的曲线可能代表了不对称的双向水流作用沉积(潮道,受潮汐作用影响的分流河道等)[2]。

综上分析可知,研究区平湖组沉积背景为半封闭海湾沉积环境,具体沉积相类型为受潮汐作用影响的辫状河三角洲相。

3 沉积微相特征

根据以上分析可知,研究区平湖组沉积类型为受潮汐作用影响的辫状河三角洲沉积。研究区只发育三角洲前缘,沉积微相包括水下分流河道、河口砂坝、席状砂、水下天然堤、分流间湾。其沉积特征如下:

3.1 水下分流河道

图6 PH8井粒度概率累积曲线特征Fig.6 The characteristics of probability cumulative grain size curves in Well PH8

岩石类型以灰色、深灰色中细粒砂岩、粉细砂岩和粉砂岩为主,夹泥质粉砂岩、粉砂质泥岩,垂向上呈多层正韵律砂层叠加成向上变细的正粒序剖面结构。主河道砂岩为厚层状,内部发育有槽状、板状交错层理或沙纹层理。剖面向上变为细砂,横剖面呈透镜体状。电测曲线特征为箱状、钟状,自然伽马曲线幅度较低(图1～图2)。在三角洲推进过程中,剖面结构上经常显示水下分流河道砂体的底部与河口砂坝或水下越岸沉积可以形成截切超覆关系,往往河道底部与下伏地层多呈冲刷—充填接触关系,砂体底部以中砂为主,有时发育泥砾段,形成滞留混合沉积。

3.2 河口砂坝

岩石类型为粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩,垂向上呈向上变粗的反粒序剖面结构。砂岩的成分成熟度及结构成熟度中等。内部发育浪成沙纹层理、楔状交错层理、平行层理、液化变形层理以及中、小型槽状交错层理。电测曲线特征为漏斗形,中高幅度,曲线中等光滑—弱齿状,与上下部曲线呈渐变接触(图3、图4)。

3.3 水下天然堤

岩性以灰、深灰色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩为主,略具向上变细变薄的粒序性;层内以发育爬升层理、沙纹层理和水平层理为主,生物扰动钻孔构造、滑塌构造较为常见;剖面上常覆盖在水下分流河道之上,自然电位曲线特征为指状,曲线低幅度齿状,与上下部曲线呈渐变接触。

3.4 分流间湾

分流间湾位于三角洲前缘水下分流河道之间的小型洼地环境中。在低能环境中,有间歇水浪改造作用。一般以接受洪水期水下分流河道溢出和相对远源的悬浮泥沙均匀沉积为主,常形成一系列小面积的尖端指向上游的泥质楔形体。岩性为深灰色泥岩和泥质粉砂岩的韵律薄互层组合(图3上部)。沉积构造以水平和沙纹状层理为主,次为波状层理。泥岩中化石较丰富,以炭化植物为主,大多呈茎干和叶片沿层面密集分布和局部构成煤线产出。同时生物扰动作用强烈,钻孔构造(垂直、水平虫孔)较为发育,砂泥层滑塌变形、包卷构造常见。

4 结论

(1)综合古生物特征、地球化学特征以及指相矿物特征可知平湖油气田平湖组沉积背景为半封闭海湾沉积环境;

(2)综合碎屑成分、黏土矿物、粒度特征、粒序特征、沉积构造、地震特征等分析,平湖油气田平湖组具体沉积相类型为受潮汐作用影响的辫状河三角洲相;

(3)平湖油气田平湖组发育水下分流河道、河口砂坝、水下天然堤、分流间湾4种沉积微相。

[1]牛作民.东海沉积环境分区及其基本特征[J].海洋地质与第四纪地质,1985,5(2):27-36.

[2]武法东.东海陆架盆地西湖凹陷第三系层序地层与沉积体系分析[M].北京:地质出版社,2000.

[3]陈建文.东海陆架盆地第三纪主要砂体类型及沉积环境[J].青岛海洋大学学报,1994,24(2):271-280.

[4]李纯洁,张清胜,孟其林.东海宝石一井第三纪地层层序及沉积环境浅析[J].海洋石油,2002,114(4):14-23.

[5]林志强,周平.东海西湖凹陷新生界沉积相的演化[J].海洋地质与第四纪地质,1994,14(2):63-70.

[6]王丽顺,陈琳琳.东海西湖凹陷下第三系层序地层学分析[J].海洋地质与第四纪地质,1994,14(3):35-42.

[7]冯晓杰.东海陆架盆地中新生代构造演化特征[J].中国海上油气(地质),2003,17(1):33-37.

[8]地质矿产部海洋地质综合研究大队,中国地质科学院地质研究所.东海陆架新生代古生物群古动物分册[M].北京:地质出版社,1989.

[9]地质矿产部海洋地质综合研究大队,中国地质科学院地质研究所.东海陆架新生代古生物群微体古植物分册[M].北京:地质出版社,1989.

Study on sedimentary facies for Pinghu Formation in Pinghu oil and gas field in East China Sea Basin

Liu Chengxin
(Shanghai Petroleum Corporation Ltd.,Shanghai200041)

Pinghu oil and gas field is the first field which has been put into production in East China Sea Basin,and Pinghu Formation is one of the major production layers.For a long time,due to different opinions on sedimentary facies of Pinghu Formation,the understanding about the distribution regularity of oil and gas has been affected greatly.In this study,with paleontology data,geochemistry data,coring data,logging data and seismic data,sedimentary facies ofPinghu Formation have been analyzed thoroughly.Through comprehensive study,it is believed that sedimentary facies of Pinghu Formation is dominated by braid river-delta affected by tide.The sedimentary microfacies include mainly subaqueous distributary channel,subaqueous levee,subaqueous inter-distributary channel,the mouth bar.The study will provide useful guidance for the exploration and development of Pinghu oil and gas field.

Pinghu Formation;sedimentary facies;braid river-delta affected by tide;Pinghu oil and gas field;East China Sea

book=2,ebook=84

TE121.3+1

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.02.009

1008-2336(2010)02-0009-05

2009-12-23;改回日期:2010-03-12

刘成鑫,1977年生,男,2007年3月毕业于同济大学海洋地质专业,获博士学位。E-mail:liucx@shpc.com.cn。