义东断裂带沙四段湖相碳酸盐岩沉积特征

2013-04-25孙耀庭

中国石油大学胜利学院学报 2013年1期

孙耀庭

（中国石化胜利油田分公司地质科学研究院，山东东营 257015）

海相油气勘探中，碳酸盐岩油藏具有储量大、产量高的特点［1－2］，已形成一套成熟的勘探评价技术。但湖相沉积盆地通常只在演化的特殊阶段或特殊位置发育碳酸盐岩沉积，且规模较小，其研究相对薄弱。义东断裂带南部发育二台阶断层，断阶内多口井于沙四上亚段钻遇碳酸盐岩储层，钻遇厚度差别较大，产能各异，有利储层分布复杂，预测难度大。由于湖相碳酸盐岩研究起步较晚，未引起足够重视，尚未形成成熟的研究思路和方法［3］，笔者综合运用岩心、薄片、测井、地震等资料和多种技术手段，研究义东断裂带湖相碳酸盐岩沉积相类型与分布，具有重要的理论与实践意义。

1 研究区地质概况

义东断裂带位于渤海湾盆地济阳坳陷沾化凹陷西部，形成于中生代末期，受区域应力场控制，在义和庄东部地区表现为右旋扭张应力背景切割中古生界的压性构造，发育了走向NE、倾向SW的扭张性义东断裂带，延伸长约15km，并在古近纪和新近纪持续活动，尤其是古近纪断陷活动强烈，断距超过2km，在下降盘一侧形成了走向NE的四扣洼陷，义东断层沿南西方向延伸，并演化成义南断层（图1）。义东断裂带南部由于缺乏近东西向断层与义东断层的沟通，其西部又为剥蚀区基底地层的抬升区，物源供给少，使得碎屑沉积物少，但在义东断裂系所形成的断阶处水体较浅，沙四段沉积期水体趋咸，南部较窄的断阶带发育了碳酸盐岩沉积。

图1 义东断裂带区域位置

2 碳酸盐岩岩相研究

由于碳酸盐岩岩相丰富、非均质性强，传统的碎屑岩录测井资料难以反映碳酸盐岩的岩相变化［4］。此处充分应用岩心薄片资料，确定研究区发育的碳酸盐岩类型；然后用岩心刻度测井，确定不同类型碳酸盐岩的电性标准，优选了对碳酸盐岩矿物组构特点有较好响应的自然伽马、声波时差及密度测井曲线重建碳酸盐岩岩相。

通过系统观察4口井岩心的103块薄片，细分出该区发育的3类碳酸盐岩：生物碎屑灰／云岩类、（含）砂质灰／云岩类和石膏质灰／云岩类。

生物灰岩类有灰质管状藻礁白云岩、介形虫泥晶灰岩、螺灰岩、泥晶藻灰岩等多种类型（图2）。分析样品可见，主要岩类是礁白云岩，并普遍发生去白云石化作用及亮晶方解石和重晶石充填，主要组分有藻屑、粉屑、砂屑、砾屑、团块及枝丛藻管状藻、团粒、藻泥、介形虫、螺、轮藻、有孔虫及生物碎片等，其次见胶磷矿及周期性分布的泥质，义东断裂带的义深4、义东301等井均发育此类灰岩，测井曲线上表现为低密度、低伽马特征（表1）。

图2 义东断裂带生物灰／云岩类特征

表1 义东断裂带碳酸盐岩类电性特征

砂质灰岩类指有陆相碎屑混入与碳酸盐颗粒或泥晶混合沉积形成的碳酸盐岩砂屑，泥灰质（及灰质）砂屑和矿物碎屑含量相近，分布不均匀。矿物碎屑以粉细砂为主，除石英、长石、岩屑外，还见有白云石碎屑。胶结物主要为方解石，见少量黄铁矿，偶见介形虫碎片，测井曲线上表现为低声波时差、高密度特征（表1）。

石膏质灰岩类呈薄层状，常为硬石膏岩夹层，有的层段纹层状构造发育，岩石类型以隐晶泥灰岩为主，发育少量隐晶白云岩和粉砂屑灰岩、螺灰岩，普遍含泥、含膏，测井曲线上表现为高伽马特征（表1）。

3 碳酸盐岩沉积相

对义东断裂带碳酸盐岩岩性特征及发育构造位置的研究表明，该区沙四上亚段碳酸盐岩可划分为生物礁、澙湖和半深湖3种沉积亚相。

3.1 生物礁沉积亚相

生物礁主体厚、两翼薄，可分为礁核、礁缘、礁前3种微相［5］。礁核位于生物礁部位，主要发育管状藻礁白云岩，原生管间孔、管内残余孔隙及次生溶蚀孔隙发育，储集物性最好；礁前位于礁核平行岸线方向向湖一侧，主要为生物云岩、粒屑云岩、生物砂屑灰岩和生物隐晶灰岩，储集空间为残余粒间孔及次生溶孔，该微相水体活跃，同时坡度大，易滑塌，碳酸盐岩颗粒大小混杂，物性较好；礁后为礁体向澙湖的延伸部分，主要沉积生物泥晶灰岩，少量为砂质灰岩，储集空间为铸模孔、溶孔、次生淋滤孔，物性较差。普遍发育的藻类可能与生物礁的存在有关，藻类格架间通常被藻屑和亮晶方解石等充填，表明水介质具有一定的流动性，适合藻类生长。

3.2 澙湖沉积亚相

澙湖为生物礁体与陡坡断面之间局限水体，岩性以生物粉晶灰岩和生物砂屑灰岩为主，生物隐晶灰岩和粒屑泥晶灰岩也有发育，孔隙不发育，暴风潮可暂时抬高湖面、冲破生物礁坝或越顶而过，对潟湖产生重大影响，短时间改变其轮廓，引起侵蚀和堆积。湖面上升太快时，生物礁坝将被淹没，导致潟湖消失。

3.3 半深湖亚相

半深湖亚相由于水体安静缺乏碎屑物质注入，发育盐湖、泥膏岩和灰质泥岩，偶有生物碎屑滑落沉积，反映水体局限、能量较弱及盐度较大的特征。

研究表明，受古地貌及物源供给条件控制，义东断裂带北部，由于与其相接的近东西向断层的发育，加之该块为基底地层向盆地的倾伏端，使义和庄凸起的碎屑物质易于搬运至该处沉积，义东7井以北的区块沙四段发育近岸水下扇体。义东断裂带南部由于缺乏近东西向断层与义东断层的沟通，其西部又为剥蚀区基底地层的抬升区，物源供给少，使得碎屑沉积物少，但在义东断裂系所形成的断阶处水体较浅，沙四段沉积期水体趋咸，易于形成碳酸盐岩沉积。总结该区沉积模式，可以得出：半深湖处为（膏）泥岩和泥灰岩沉积，陡坡带断阶局部高地发育内碎屑灰岩为生物礁沉积，相对低洼处为局限澙湖沉积（图3）。由于该期水体比较稳定，水体温度适中，水体咸度有利于造礁生物生长，礁体生长速度较快且易于保存。生物礁灰／云岩主要发育在湖盆扩张停止后的稳定期（基准面缓慢下降期）。