坳陷湖盆浅水三角洲沉积特征与油气成藏研究——以饶阳凹陷蠡县斜坡为例

杨 帆，邹才能，侯连华，于兴河，李胜利

(1.中油勘探开发研究院，北京 100083;2.中国地质大学，北京 100083)

坳陷湖盆浅水三角洲沉积特征与油气成藏研究
——以饶阳凹陷蠡县斜坡为例

杨 帆1，邹才能1，侯连华1，于兴河2，李胜利2

(1.中油勘探开发研究院，北京 100083;2.中国地质大学，北京 100083)

浅水三角洲是大规模岩性油气藏发育的基础，其形成的弥散状分布的砂体和频繁进退的湖平面是大规模岩性地层圈闭形成的有利条件。在岩心精细描述的基础上，利用测井、地震等地球物理手段，分析饶阳凹陷蠡县斜坡沙河街组沉积相类型及成因，建立了浅水三角洲的沉积模式，为在构造圈闭不发育的背景下寻找岩性、地层油气藏提供了勘探方向。

沉积特征;岩性油气藏;浅水三角洲;沙河街组;蠡县斜坡;饶阳凹陷

引言

近年来，在中国渤海湾盆地、松辽盆地、鄂尔多斯晚三叠世、四川盆地晚三叠世都发现了浅水三角洲。经勘探证实，坳陷湖盆大面积浅水三角洲及湖盆中心砂体是岩性油气藏勘探的重要目标，是大面积低丰度岩性油气田形成的基础，具有重要的油气勘探意义［1－5］。浅水三角洲的概念最早由Fisk提出，主要发育在地形平缓、整体沉降缓慢的坳陷盆地，或稳定克拉通盆地背景下有河流注入的浅水湖盆［4，6］。浅水三角洲在沉积动力学、沉积微相的组成、展布特征等方面有别于正常三角洲。

蠡县斜坡位于渤海湾盆地冀中坳陷中部，为一北北东向、西抬东倾的大型宽缓低幅度继承性沉积斜坡［7－8］，在沙二、沙一下亚段形成了浅水广域湖盆，具备浅水三角洲发育的构造背景。本文以蠡县斜坡为例，详细解剖浅水三角洲的沉积特征和成因，明确浅水三角洲发育的地质背景，建立陆相坳陷湖盆浅水三角洲的发育模式，为坳陷湖盆浅水三角洲的岩性、地层油气勘探提供新思路。

1 浅水三角洲的特征

1.1 平面分布特征

浅水三角洲是蠡县斜坡沙二段、沙一下亚段最重要的沉积相类型之一，覆盖了斜坡近70%的面积。其中，以安国—博野水系为主的南部物源为主要供源方向，形成的砂体分布范围广，厚度较大，而在斜坡北部的台地地貌区，三角洲分布范围相对较小。浅水三角洲分流河道大量发育，河流能量远大于湖水改造的能量，河道向湖区推进速度快且远，可达40 km以上，形成的分流河道砂体分布面积广，相比而言，河口坝欠发育。

1.2 岩心、测井响应特征

通过38口井636 m的岩心观察表明，蠡县斜坡沙二段岩心多为中细砂岩和粉细砂岩，泥岩颜色多为杂色，水道化特征明显，各种冲刷现象常见;沙一下亚段岩心粒度偏细，以粉细砂岩为主，分选磨圆及含油性较好，泥岩颜色一般多为深灰色或灰绿色，深灰色优质泥页岩大量发育，虫孔、植物茎干和炭化植物碎片亦较为常见，黄铁矿等较多出现，反映出水下较强的还原环境(图1)。

在层理构造方面，冲刷面比较常见，其上发育槽状层理、板状交错层理和块状层理，反映了快速卸载快速堆积的沉积特征。复合层理、浪成沙纹层理等沉积特征常见，表明水体动荡，受湖浪影响较大。斜坡中北部局部高部位还钻遇了生物介壳和生物灰岩。

从不同沉积环境特征上看，三角洲平原表现为中、细砂岩与红色泥岩构成的正旋回，具有“砂包泥”的特点;以中高幅钟形、箱形－高幅指状测井组合为主，顶部渐变、底部突变，呈现出浅水三角洲的特征。冲刷面附近可见红色拉张状定向排列的泥砾，分流河道砂体的单韵律层一般厚度为1～2 m，在岩相组合特征上，多出现Sp、Sh、Sm、Sr的组合。

图1 蠡县斜坡岩－电关系模板

三角洲前缘岩性以灰色细砂岩、粉砂岩与灰色泥岩不等厚互层为主，水下分流河道沉积构造类型丰富多样，主要为各种交错层理和波状层理，底部发育冲刷面，富含灰色泥砾、炭屑和植物茎干，多出现Sp、St、Sr岩相组合;测井表现为中幅钟形或箱形为主，齿化严重，顶部渐变，底部突变;单砂层的厚度一般为3～4 m，最大可达6 m;河口坝微相以中幅弱齿化漏斗形或舌形为主，顶部突变，底部渐变，以Sp、Sh、Sr和Mh岩相为主，单砂层厚度一般在1 m左右，下细上粗反旋回，顶部常常因河道冲刷而被破坏。

滨浅湖滩砂坝微相主要发育在沙一下亚段，由于大规模的快速湖泛而形成。岩性主要为厚层块状中细砂岩，可见块状层理、波状交错层理、小型波纹层理等。测井上以中低幅弱齿化漏斗形、舌形或钟形为主，顶底渐变。

1.3 地震响应特征

由于蠡县斜坡坡度小，整体十分平缓，地震同相轴连续性好，不存在Gilbert型三角洲模式的顶积层、前积层、底积层的三层结构。盆地宽缓，无明显的破坡折，上超、下超特征仅能在斜坡高部位和盆地中央物源卸载区识别，且多形成低角度前积反射(图2)。

图2 前积地震响应特征

2 浅水三角洲的发育条件与特点

与正常三角洲不同，中国坳陷盆地大型浅水三角洲前缘带储集体以水下分流河道砂为主，河口坝、席状砂不发育［9－10］。通过对蠡县斜坡的构造、沉积分析，认为浅水三角洲的发育主要受构造、古水深和物源供给3个方面控制，其中构造和古水深是形成浅水三角洲的先决条件。

2.1 构造条件

一般浅水三角洲形成于盆地的坳陷期，沉降缓慢，地势平缓，构造活动微弱，且有充足的沉积物供给。饶阳凹陷在古近系经历了5个演化阶段，盆地从沙二段开始进入坳陷发育阶段，至东营时期消失［7］。

蠡县斜坡古近系沙河街组地层坡度较小，平均坡度仅有3～5°，特别是沙二至沙一早期，坡降一般仅为1～3 m/km，呈现典型的缓坡特征;沙二段、沙一下亚段三角洲体系规模大，分布面积可达1× 103～2×103km2。盆地演化过程中，太行山持续抬升，水系发育，物源供给充足;盆内稳定沉降，古地形宽缓，湖泊收缩扩张波及范围广，水体总体较浅，有利于入湖河流携带碎屑物进入蠡县斜坡，广泛分布各种形态的砂体。

2.2 古水深

蠡县斜坡古近系主要发育4次湖侵，即Ek1、Es4、Es2－3时期。其中Ek1、Es4时期凹陷湖泊范围较广，湖水深度大(半深湖—浅湖)，湖侵时间长;Es2－3时期湖泊发育局限，湖水深度浅，湖侵时间短;Es1下时期保定凹陷湖水与饶阳凹陷连接，构成冀中坳陷的广湖发育期，但湖侵时间短，湖水深度相对较浅。根据沉积颗粒粒径、沉积构造、古生物等标志，可估算出蠡县斜坡在沙一下亚段水深为10～20 m。

2.3 物源供给

蠡县斜坡沙河街组的浅水三角洲发育于沙二段、沙一下亚段的湖盆坳陷时期，气候温暖潮湿，处于二级层序基准面的下降末期和上升初期，物源充足，沉积物向盆内大幅推进，斜坡处沉积砂体的最大厚度可达70 m，单期河道厚度为4～6 m，砂地比为45%～65%。

2.4 浅水三角洲发育特点

根据蠡县斜坡沙河街组三角洲的发育特点，建立了浅水三角洲发育模式(图3)。沙三时期处于饶阳凹陷的断陷深陷期，气候干燥，地层抬升剥蚀明显，物源充足，沉积物进积形成了大量灰绿、红褐色砂岩，沉积体系以辫状河三角洲平原为主，南部的主要物源与北部的次要物源在高阳—西柳鼻状构造带交汇。浅水三角洲主要发育在沙二段晚期和沙一下亚段。在盆地断陷萎缩的背景下沙二段接受沉积，此时构造抬升，气候干燥，湖平面下降，斜坡区大面积区域暴露于地表，在蠡县斜坡范围内沉积了1套较粗粒的红褐色砂岩，以发育浅水三角洲平原为典型特征;进入沙一下沉积时期，蠡县斜坡已经非常平缓，在前期填平补齐作用的基础上，斜坡上垒、堑相间的格局已不复存。蠡县斜坡北西向的保定凹陷和蠡县斜坡已连片，除继承性发育的物源外，南部还存在由北西向直接从太行山跨过高阳低凸起进入蠡县斜坡的物源;沙一下亚段经历了饶阳最大规模的一次湖泛，由于地层坡度缓，蠡县斜坡大部分面积都被湖水所覆盖，满坡都被浅水三角洲前缘所覆盖，在物源边缘区形成了滩坝储集体。

图3 蠡县斜坡沙河街组浅水型三角洲沉积模式

3 浅水三角洲的岩性、地层油气藏勘探

大型浅水三角洲具备中低丰度岩性、地层油气藏大面积成藏和油气富集的有利条件:①小油气柱、中低压力系统降低了成藏条件要求;②平缓构造背景条件下，大面积浅水三角洲;体系形成的弥散状广泛分布的岩性圈闭和成岩圈闭，湖水频繁进退可在高部位形成地层超覆和遮挡的地层圈闭;③大型浅水三角洲体系中低孔渗砂岩成藏和保存条件好，能够形成自生自储油气聚集，并能形成由大规模岩性、地层油气藏群构成的中低丰度油气田(区);④浅水三角洲平原—前缘过渡带发育广覆式烃源岩，如沙一下亚段大规模湖泛形成的遍布整个蠡县斜坡的“特殊岩性段”，具备大面积成藏的物质基础，且与大面积分布的砂体直接接触，储盖配置良好，有利于油气成藏。

3.1 岩性油气藏

在宽浅湖区相对低可容空间条件下，浅水三角洲砂体横向迁移与纵向推进，形成大规模连片叠置的河道砂体。在局部高地围斜部位、坡折带附近都可造成砂体局部富集，形成尖灭型砂体，如蠡县斜坡南部的宁52油藏(图4)。

建设性的成岩作用还可以形成大规模的成岩岩性圈闭。浅水三角洲平原—前缘过渡带大规模低孔低渗厚层砂岩中，主要发育成岩作用形成的成岩圈闭。建设性成岩作用形成成岩圈闭有2种成因，一是在大面积低孔低渗砂岩中存在局部有效储层，外围由于破坏性成岩作用形成致密胶结带，使渗透性储集体被致密带包裹而形成圈闭，如斜坡中北段的西柳10油藏，位于三角洲平原—前缘过渡带上，北西向物性致密而封闭成藏;二是在低孔渗岩性背景下，由于建设性成岩作用形成的次生高孔渗物性变化带(主要是煤系地层排出的酸性水促使溶蚀作用发生而形成的有效储层)在低孔渗背景下自成圈闭。

图4 蠡县斜坡油藏类型

3.2 地层油气藏

在沙三、二段沉积时期，区域构造抬升作用加强，在研究区北部的刘李庄潜山和雁翎潜山地区，地层因暴露地表而遭受剥蚀，倾角较小，剥蚀面积较广，形成了区域性不整合。随着基准面的上升和盆地的沉降和埋藏，沙一下段发育了古近系以来最大的一次湖泛，蠡县斜坡北部发育的三角洲砂体层披覆在不整合面之上，在蠡县斜坡北部形成了地层圈闭。如北部的雁60沙二段地层超覆油藏和雁9沙二段地层削截油藏。

4 结论

(1)蠡县斜坡沙河街组沙二段、沙一下亚段构造平缓，广湖水浅，具备发育浅水三角洲的良好地质基础。主要微相有三角洲平原分流河道、分流间湾，三角洲前缘水下分流河道、河口坝、前缘席状砂、水下分流间，滨浅湖的滩砂坝等，其中分流河道、水下分流河道、滩砂坝是主要的砂体类型。

(2)浅水三角洲的发育主要受构造、古水深和物源供给3个方面控制，其中稳定的构造运动、平缓的构造形态和较浅的古水深是浅水三角洲发育的先决条件，充足的物源供给是浅水三角洲形成的物质基础。

(3)在缺乏构造圈闭发育的条件下，浅水三角洲体系形成的弥散状广泛分布的砂体和频繁进退的湖平面是岩性、地层油气藏形成的有利条件，小油气柱、中低压力系统降低了成藏条件要求。蠡县斜坡4个大型的鼻状构造围斜部位和局部的坡折附近可形成砂体尖灭型、成岩封闭性岩性圈闭;北部受湖平面升降的影响，可形成大规模分布的不整合，是地层圈闭的有利发育区。

致谢:感谢中国石油华北油田采油一厂高翠欣所长、李瑞军主任对本研究的指导和帮助;感谢项目组成员任小军、苑坤等的辛勤工作!

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Sedimentary characteristics and hydrocarbon accumulation in shallow－water delta of depression lake basin: a case study with Lixian slope in Raoyang depression

YANG Fan1，ZOU Cai－neng1，HOU Lian－hua1，YU Xing－he2，LI Sheng－li2
(1.Research Institute of Petroleum Exploration＆Development，PetroChina，Beijing 100083，China; 2.China University of Geosciences，Beijing 100083，China)

Shallow－water delta is fundamental for development of large scale lithologic reservoirs.Dispersed distribution of sands and frequent transgression－regression of lake level are favorable conditions of forming lithologic－stratigraphic traps.Sedimentary facies and genesis are analyzed for the Shahejie formation in Lixian slope in Raoyang depression based on detailed core description in conjunction with logging and seismic methods.A depositional model of shallow－water delta has been built.This research provides exploration guide for finding lithologic and stratigraphic reservoirs in regions where structural traps were not developed.

sedimentary characteristic;lithologic reservoir;shallow－water delta;Shahejie formation;Lixian slope;Raoyang depression

TE122.1

A

1006－6535(2012)03－0026－05

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.03.006

20110917;改回日期:20111016

国家自然科学基金“陆相湖盆斜坡带顺坡流与沿坡流相互作用机理及沉积构型响应”(41072084);国家重大专项“岩性地层油气藏成藏规律、关键技术及目标评价”(2011ZX05001)

杨帆(1984－)，男，2005年毕业于中国地质大学(北京)宝石与材料工艺学专业，2010年毕业于中国地质大学(北京)油气田开发专业，获博士学位，现从事岩性、地层油气藏等石油勘探地质工作。

编辑黄华彪