天津塘沽地区东营组沉积环境分析

王继革，靳宝珍，杨永江，钱洪强，刘 斐，牛伟达

（天津地热勘查开发设计院,天津市河东区卫国道189号 300250）

天津塘沽地区东营组沉积环境分析

王继革，靳宝珍，杨永江，钱洪强，刘 斐，牛伟达

（天津地热勘查开发设计院,天津市河东区卫国道189号 300250）

塘沽地热田是天津滨海新区地热资源比较富集的地段，古近系东营组为孔隙型热储，对其开发利用尚处于起步阶段。为了查明该组热储沉积特征，寻找地热流体有利富集区，笔者在对该区的区域地质构造特征、热储特征、岩性和测井曲线的综合分析的基础上，对其沉积环境进行了对比研究。结果表明：1）该组沉积环境为海陆过渡环境的三角洲相和河口湾相，自东Ⅲ段到东Ⅰ段显示沉积湖盆由扩张到收缩的变化规律。2）东Ⅲ段-东Ⅱ段沉积环境以近缘三角洲前缘，湖岸砂坝沉积为主，有利于地热流体富集，河头－塘沽以南为地热流体有利富集地段。3）东Ⅰ段的沉积环境大部分已演变为沼泽平原相，在东北部为分流河道沉积，砂层相对发育，为地热流体的有利富集段。

东营组；地热资源；渗透率；沉积环境；三角洲相

1 引言

塘沽地区位于滨海新区的核心区，随着滨海新区的开发、开放重大战略决策的实施，对清洁、环保的可再生能源—地热资源的需求迅速上升，开发、利用规模呈逐年增长态势。在原有热储开发近饱和的情况下，东营组作为新开发的热储层越来越引起人们的关注。

东营组在塘沽地区分布广泛，沉积厚度大，岩性变化也较大。大港油田地质工作者为寻找油气资源，在该区域东营组岩相古地理研究方面，做了一些工作，建立了三角洲沉积的相模式[1]，许多学者就天津的地热资源现状与可持续性开发利用问题[2]，滨海新区地热资源潜力分析及开发利用对策[3]，塘沽地区东营组地热资源开发潜力及其对策分析[4]，天津市塘沽地区东营组热储回灌［5］以及区域上地热成因方面进行了研究［6］。据近期地热勘查成果［7］，该组厚度为100～660 m，砂泥比35%～38%，孔隙度20%～35%，渗透率200～1 000 mD。由于本区东营组的研究资料较少，地热开发和管理的依据不很充分，以往地热勘查基本没有从热储的沉积环境进行过研究，因此本文在分析大港油田已有研究成果和地热相关资料基础上，结合对塘沽地区东营组4眼地热井地质资料及测井曲线进行了分析对比，试图通过对本区东营组沉积环境分析，对该热储层的分布、地热流体富集区域及富集层位有较为全面的认识，为开发利用好该热储层、指导地热开发、降低开发风险提供有益帮助。

2 地质概况

2.1 构造特征

本区纵跨了两个Ⅳ级构造单元即北塘凹陷和板桥凹陷[8]（图1），其中北塘凹陷位于黄骅坳陷的北部，西以沧东断裂为界与潘庄凸起相接，北以汉沽断裂为界与宁河凸起相邻。南以海河断裂为界与板桥凹陷相连，总体上基岩顶板埋深西浅东深[7]，新生界厚度1 300～5 000 m。本区主体位于北塘凹陷次级构造塘沽鼻状构造带之上。板桥凹陷位于黄骅坳陷南部，西以沧东断裂为界与白塘口凹陷相邻[3]，北以海河断裂为界与北塘凹陷相接；基岩顶板埋深总体西浅东深，新生界厚度为1 500～5 000 m。

2.2 热储特征

东营组在本区普遍分布，依据岩性特征，自上而下可划分为东Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个岩性段。东Ⅰ段主要岩性为粉细砂岩与泥岩互层，上部为泥岩，下部粉细砂岩发育。东Ⅱ段岩性主要为泥岩，夹粉细砂岩层。东Ⅲ段岩性以粉细砂岩为主，夹有薄层泥岩。粉细砂岩发育泥质胶结物，顶板埋深1 500～2 300 m，表现为西浅东深的特征，西部靠近沧东断裂最浅为1 500 m，而东部则大于2 000 m。厚度100～660 m，变化较大。古近系的划分主要依据介形虫类化石组合特征，其中东营组为弯脊东营介组合和单峰华衣介组合。

本区东营组热储层揭露顶板埋深为1 500～2 300 m，厚度为100～660 m，砂泥比35%～38%，孔隙度20%～35%，渗透率200～1 000 mD。其中海河断裂以南，顶板埋深1 500～2 200 m，渗透率200～900 mD；在海河断裂以北，顶板埋深1 600～2 300 m，渗透率300～1 000 mD。根据热储层岩性特征，东营组热储层下部为灰绿色泥质岩类与砂岩，砂砾岩互层，厚300 m左右，孔隙度20%～28%，少量层位达25%～30%；中部以泥页岩为主，赋水条件较差；上部以砂屑岩沉积为主[9]，由灰绿色变为杂色，紫红色泥岩，和灰白色混合砂岩、岩屑质长石砂岩和砂砾岩组成，其储层厚200 m左右，孔隙度22%～35%。

3 成因分析

本文依据勘探井TR21岩性组合规律及其测井资料（图2），结合区域研究成果对本区域东营组沉积环境进行了初步分析。

本区东营组是一套以泥岩，粉砂岩为主的陆源细碎屑沉积，含长石、石英及少量岩屑，岩屑呈棱角－次棱角状，磨圆差。从沉积序列看，从下往上碎屑物粒度由细变粗。Ⅲ段底部为灰黑、深棕色泥岩，往上依次为灰绿色泥岩，粉砂岩且碎屑逐渐增多，到了Ⅱ段上部出现了中－粗粒砂岩，为一下细上粗的反旋回沉积序列，而这正是三角洲沉积的重要特征。从本剖面测井曲线（图2）也可以反映沉积层序的变化，测井曲线下部由平直渐变至齿形，向上波动幅度增大，成前积式组合，应属于三角洲前缘部分（远砂坝沉积），中部为中幅箱形加积式组合，代表三角洲前缘河口砂坝沉积，到了第Ⅰ段沉积时电测曲线波动幅度趋于平缓代表三角洲平原的漫滩沼泽沉积。再结合沉积物特点，砂与泥比值低，悬浮负载多，河流的泥沙输入量大，未见海相指示化石等，由此可见，本区东营组沉积的陆源碎屑物应为河控三角洲沉积。结合其它地区沉积物不同阶段的沉积特征，将东营组进一步划分为以下2个亚相：1)三角洲平原亚相，其中包括沼泽平原沉积、分流河道沉积、三角洲分流平原沉积；2）三角州前缘亚相，其中包括河口砂坝沉积、远砂坝沉积。

图1 塘沽地区构造位置图Fig.1 Geological structure position of Tanggu area

根据上述可以从空间上恢复东营期在本区沉积形成河控三角洲沉积相的演化过程，一个完整的河控三角洲沉积体系在平面上由陆地向湖盆方向依次为三角洲平原（主要由沼泽平原和分流河道沉积组成），三角洲前缘（主要由河口砂坝和远砂坝组成），前三角洲环境（厚层泥质沉积）,这三种沉积环境平面上大致呈环带状分布。

本区陆源碎屑物主要来源于北部燕山褶皱带[10]，北部由北向南分别沿宁河，涧河两个方向，西部由西向东自小东庄西，分别沿古河道向湖盆方向搬运、迁移，在河流进入湖盆的河口部位，由于水流能量的突然减弱，大部分粗粒的负载沉积下来形成了河口砂坝沉积，其余较细粒的物质呈悬浮状态被水流携带到离河口较远的地方形成远砂坝泥岩，粉砂岩沉积构成了三角洲前缘亚相，而且离河口越远，沉积物粒度越细。随着分流河道分叉改道，向前推进，以及河水周期性涨落，又形成了三角洲平原亚相的沼泽平原、分流河道沉积。因此，本区东营组在平面上从陆地到湖盆依次出现三角洲平原、三角洲前缘的沉积次序。

图2 TR21井东营组沉积岩相分析图Fig.2 Dongying sedimertary circumstance analysis of TR21 well

通过对东Ⅰ到东Ⅲ段沉积环境对比分析，可以看出东营组三角洲沉积环境的发育过程。

东Ⅲ段沉积组合为本区三角洲沉积形成的初期。沿湖岸由东到西依次为三角洲前缘，三角洲分流平原及分流河道沉积。由于分流河道发育，所携带的大量陆源碎屑物入湖后细碎屑物可以被搬运到更远的地方沉积下来，因此，三角洲前缘沉积亚相沿湖岸以东广泛分布。结合相剖面图可以看出，沉积物厚度由西向东逐渐加大，粒度愈来愈细。东Ⅱ段沉积为三角洲沉积体系成熟期。湖盆面积达到最大，以三角州平原沉积亚相为主。形成沼泽平原，三角洲分流平原，湖岸砂坝，滨海滩沉积。到了东Ⅱ段后期－东Ⅰ段沉积时，由于构造变化造成了湖盆萎缩，沼泽平原面积进一部扩大，属水退河流三角州沉积，结合相剖面图3至图5可以看到沉降中心由西向东推移。

结合其它地区东营组岩性分析，歧口凹陷的巨厚泥质沉积应为前三角洲沉积，这样由板桥凹陷沿东南方向到歧口凹陷应为一个完整的三角洲平原到三角洲前缘再到前三角洲的河控三角洲沉积序列。

东营组沉积时期，随着地壳的抬升，坳陷的减弱，本区由深水湖泊沉积环境转变为浅水河流三角洲沉积环境，表明本区处于一个相对较低的平坦地形，北、西部山区长期遭受剥蚀形成古陆。古水流向：北部自宁河、涧河由北向南；西部自葛沽由西向东。由于剥蚀区与湖盆边缘距离比较近，河流所携带的泥砂经过短距离搬运即可到达湖盆边缘，因此本组碎屑物及所含岩屑分选、磨圆差。同时也说明侵蚀区地形切割强烈，河道坡度较大，水流比较急。本组Ⅲ段中下部沉积物主要由泥岩、粉砂岩构成，杂基含量高，粉砂岩具水平层理，表明该段地层沉积是在低能，静水，弱氧化、弱还原条件下的沉积。由于东营组沉积期间，本区处于地壳整体抬升，湖盆萎缩阶段，湖盆面积小，水体浅，波浪潮汐作用弱，携带大量泥砂的河流入湖卸载形成的三角洲更具河控特点，潮汐、波浪对其影响作用小，从而使三角洲呈朵状伸向湖泊中心。

三角洲沉积与地下水富存有着密切的关系,三角洲沉积的粉细砂岩为地下水的富集和泾流提供了良好的水文地质条件，尤其河控三角洲的河口砂坝、前缘席状砂体，由于湖水的反复冲刷所形成的砂体分选好，泥质含量低，透水性高，具有良好的储水性能。

4 结语

图3 北塘凹陷东营组Ⅲ段沉积环境分析图Fig.3 Dongying Fm.Ⅲsedimentary environment analysis of the Beitang depression

图4 北塘凹陷东营组Ⅱ段沉积环境分析图Fig.4 Dongying Fm.Ⅱsedimentary environment analysis of the Beitang depression

图5 北塘凹陷东营组Ⅰ段沉积环境分析图Fig.5 Dongying Fm.Ⅰsedimentary environment analysis of the Beitang depression

本区东Ⅲ段－东Ⅱ段物源区主要来自北部，西部的葛沽地区为次要的物源区，东Ⅰ段物源来自北部。塘沽以东为湖区沉积环境，塘沽地区则为三角洲及沼泽平原沉积环境。自东Ⅲ段到东Ⅰ段显示湖盆由扩张到收缩的变化规律，东Ⅲ段－东Ⅱ段沉积时本区以近缘三角洲前缘，湖岸砂坝沉积为主，有利于地热流体富集，其在河头～塘沽以南为有利地段，到了东Ⅰ段时本区大部分地区已演变为沼泽平原沉积，只有其东北地区为分流河道沉积，砂层相对发育，为地热流体的有利富集段。

[1]廖运涛，王华，王家豪，等.黄骅坳陷中区古近系东营组沉积特征及有利勘探区带预测[J].古地理学报，2009，11（5）：562-572.

[2]马凤如，林黎，王颖萍，等.天津地热资源现状与可持续性开发利用问题[J].地质调查与研究，2007，29（3）：222－228.

[3]杨永江,穆春一,靳宝珍.滨海新区地热资源潜力分析及开发利用对策[J].中国国土资源经济，2009，22（4）.

[4]杨永江,，张子亮，刘九龙，等.塘沽区东营组地热资源开发潜力及其对策分析[J].地质调查与研究，2009，32（3）.

[5]穆春一,杨永江，张子亮，等.天津市塘沽区东营组热储回灌浅析[J].经营管理者，2009，7.

[6]高宝珠，王心义，曾梅香，等.天津市地热流体成因、年龄及补给条件研究[R].天津地热勘查开发设计院，2002.

[7]靳宝珍，孙宝成，林黎，等.天津市塘沽区东营组地热资源普查报告[R]．天津地热勘查开发设计院，2008．

[8]张淑凤，林黎，张淑清,等.天津市滨海地区地热资源普查[R].天津地热勘查开发设计院，1999.

[9]靳宝珍，张子亮，刘斐，等.天津市滨海新区地热资源潜力调查研究报告[R].天津地热勘查开发设计院，2007．

[10]陈墨香.华北地热[M]，北京：科学出版社，1988，89-106.

Sedimentary Environment Analysis on Dongying Formation in Tanggu Area,Tianjin

WANG Ji-ge,JIN Bao-zhen,YANG Yong-jiang,QIAN Hong-qiang,LIU Fei,NIU Wei-da
（Tianjin Geological Engineering Investigation Institute,Tianjin 300250,China）

Tanggu geothermal field is an area rich in geothermal resources in Binhai NewArea,Tainjin City.Dongying Formation stratum is a pore geothermal reserve,and its exploitation is still at the initial stage.In order to ascertain the depositional characteristics of the geothermal resources,search for rich geothermal zone,and provide basis for the exploitation of geothermal resources,we analysed the sedimentary environment of Dongying Formation through systematic investigation of structural feature,geothermal storage,lithological characters and geothermal well logs.It is suggested that:1)the sedimentary environment of Dongying Formation belongs to shelf sea with delta and estuarine facies.East Section III to I revealed the variation of the sedimentary lake basin from extensional period to shrinkage period.2)East Section III to II is mainly delta front facies and lake sand bars.This variation is propitious to the geothermal fluid enrichement.The favorable geothermal region is the south part of Hetou-Tanggu.3)Most of East Section I changes into swamp-plain sediment.The sediment of the northeast part in this area is the distributary riverway facies with developed sand layer.Geothermal fluid is advantageously enriched in this region.

Dongying Formation;geothermal resources;permeability;sedimentary environment;delta facies

P514.61+1

A

1672－4135(2011）01－0034-06

2010-10-19

天津市塘沽区东营组地热资源普查（天津市国土房地热任字（2008）003号）

王继革(1964-)，男，双学士，工程师，长期从事地质普查及地热地质研究工作，E-mail:ji.ge.wang@163.com。