现代滩砂沉积特征及其对油气勘探的启示

王升兰，姜在兴，邱隆伟，刘 晖

（1.中海油研究总院，北京100027；2.中国地质大学（北京）能源学院，北京100083；3.中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东青岛266580；4.中国地质调查局油气资源调查中心，北京100029）

现代滩砂沉积特征及其对油气勘探的启示

王升兰1，姜在兴2，邱隆伟3，刘 晖4*

（1.中海油研究总院，北京100027；2.中国地质大学（北京）能源学院，北京100083；3.中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东青岛266580；4.中国地质调查局油气资源调查中心，北京100029）

薄互层滩坝油藏具有近油源、储集性能较好和生储盖组合配置较为完善等有利的油气富集条件，逐渐成为中国东部油区的重点勘探领域；但与其他沉积体系相比，对滩坝沉积体系的研究程度尚欠深入。为此，以峡山水库现代滩砂沉积为研究对象，对其组成、沉积构造、粒度特征、沉积单元划分以及沉积序列等进行了研究。结果表明，滩砂沉积物主要以细砂和粉砂为主，分选较好，呈席状分布于水库滨岸地带，发育层理、波痕、生物潜穴、贝壳碎片和植物碎屑等沉积构造，粒度概率累积曲线包括两段式、两跳一悬式、一跳一悬夹过渡式3种类型；其沉积单元可划分为滩后席状砂、滩脊和滩脊间，在垂向上沉积序列主要表现为明显的反旋回特征，自下而上依次发育滨湖泥、滩脊间、滩脊以及滩后席状砂，且风向、风力和地貌是控制研究区滩砂形成的主要因素。通过对现代滩砂沉积特征及形成控制因素的分析，可以有效地识别沉积盆地中物性较差的滩砂砂体和物性较好的坝砂砂体，并预测其分布，对于提高滩坝油藏的勘探成功率具有重要意义。

滩砂坝砂现代沉积相序滩坝油藏峡山水库

在油气勘探早期，对于薄互层滩坝油藏，由于其砂层薄和地震识别难度大［1］等原因一直未成为油气勘探的重点。但近年来，随着油气勘探的进一步深入以及对油气资源的迫切需求，薄互层滩坝储集体因为其具有近油源、储集性能较好和生储盖组合配置较为完善等有利的油气富集条件［2］，逐渐成为中国东部油区的重点勘探领域［3-6］，并已取得了较好的勘探成果［7］。但与其他沉积体系［8-9］相比，对滩坝沉积体系的研究程度尚不深入，且滩坝砂体多以砂、泥岩薄互层为特征，单层厚度薄，横向变化较大，分布规律较为复杂［6］，勘探难度也较大；因此，加强对滨浅湖滩坝砂体沉积特征的研究则显得尤为重要。现代沉积研究作为一种重要的沉积体系研究手段，对于恢复地史时期各种类型沉积砂体的沉积特征，以及研究其分布规律均具有重要意义［10］。为此，以山东半岛中部潍坊市峡山水库滩砂现代沉积考察为基础，对其岩性、沉积构造和粒度等沉积特征进行研究，探讨滩砂的垂向序列，以期为滨浅湖滩坝砂体的分布规律及滩坝油藏的勘探提供有益的借鉴。

1 研究区概况

峡山水库位于山东省东部潍坊市东南约25 km，安丘市与高密市之间的潍河中下游，地理位置为东经119°21′～119°31′，北纬36°16′～36°31′。其形似喇叭状，南北长约30 km，东西宽约15 km，集水面积为4 210 km2，平均水面面积为100 km2，平均水深为5 m，属于浅水型水库［11-13］。峡山水库的水面开阔，岸线较平直，湖湾少，底部平坦，库岸斜缓，形状和生态环境均与浅水湖泊类似［2，14］。受季风和地貌控制，在水库东南部浅水地区广泛发育滩砂及相关沉积构造；且由于季节性水位变化较大，尤其在春、夏2季，湖水下降幅度较大［2，14］，滩砂沉积体常暴露于水面之上，适于进行现代沉积考察。

2 滩砂沉积特征

滩砂是指主要分布于水体边缘波浪作用带以上至地形陡坎或最高水位线之间，在以沿岸流、冲刷回流为主要水动力特点的环境中，在湖（海）滨岸地带较平坦地形上，由湖浪、湖流作用形成的薄且分布面积较大的砂质沉积体，在枯水期滩砂常接受风的改造［14］。

2.1沉积物特征

峡山水库滩砂沉积物主要由细砂、粉砂、泥质粉砂和粉砂质泥等组成。由于受到拍岸浪的冲洗，砂质沉积物的分选较好，呈席状分布于水库滨岸地带，滩砂单层厚度较薄，一般小于0.5 m，以薄互层为特征。

2.2 沉积构造特征

滩砂沉积主要受拍岸浪的控制，水动力较强，水退时期亦暴露于水面之上，遭受风的改造，因此其沉积构造类型较为多样，主要有层理、波痕、生物碎片及潜穴等（图1）。层理主要为波浪成因的冲洗交错层理、浪成沙纹层理、波状层理、波状复合层理、透镜状层理以及平行层理等，其中冲洗交错层理是滩砂沉积最具有代表性的层理类型（图1a）。波痕也是滩砂沉积中较为常见的沉积构造（图1b），除正常浪成波痕之外，干涉波痕和修饰波痕也比较发育，此外滩砂暴露于水上的部分也易于在风的作用下形成不对称的、具有平直波峰的风成波痕。滩砂沉积中的生物碎片分为贝壳碎片和植物碎屑2种类型，由于滨岸带的水进、水退比较频繁，因此造成大量贝壳类生物死亡，主要为螺类和蚌类，其介壳成层分布于滩砂之上；同时由于滩砂沿湖岸线分布，植物比较发育，可见成层分布的植物碎屑（图1c）。由于受拍岸浪作用的影响，生物潜穴基本为垂直钻孔（图1d），偶见倾斜潜穴。

图1 峡山水库滩砂沉积构造特征

2.3 粒度特征

研究区样品粒度分析结果表明，滩砂沉积物主要为细砂，粒度中值平均为0.236 mm，平均粒径为0.238 mm［14］，沉积物跳跃组分含量较高，多在95%以上，悬浮组分含量较低。粒度概率累积曲线主要包括两跳一悬式、两段式和一跳一悬夹过渡式3种类型（图2）。两跳一悬式较为常见，主要由2段跳跃组分和1段悬浮组分组成，缺少滚动组分，是由于沉积环境中存在冲流和回流2种水动力条件造成的；跳跃组分斜率较陡，说明滩砂分选很好，冲刷—回流分界点的φ值为2～3，悬浮组分含量一般小于5%，与跳跃组分交切点的φ值为3～3.5。两段式由较高斜率的跳跃次总体和悬浮次总体组成，跳跃组分含量大于90%，悬浮组分含量小于10%，与跳跃组分交切点的φ值为2.5～3.5。一跳一悬夹过渡式由较高斜率跳跃次总体、悬浮次总体以及较低斜率的过渡段组成，跳跃次总体含量大于90%，悬浮次总体含量小于10%，跳跃组分、悬浮组分与过渡组分交切点的φ值分别为2.5～3和3.5～4。

图2 峡山水库滩砂沉积物粒度概率累积曲线

2.4 沉积单元

根据岩性、沉积构造、粒度特征以及微地貌形态可将滩砂划分为滩后席状砂、滩脊和滩脊间3个沉积单元（图3）。滩后席状砂位于平时水位线与丰水期水位线之间，沿湖岸线呈席状分布，沉积物主要为细砂，局部含泥质沉积物，细砂分选较好，发育生物介壳等沉积构造，粒度概率累积曲线主要为两段式和一跳一悬夹过渡式。滩脊位于水位线附近，受水体波浪控制明显，为滩砂沉积中砂质沉积物相对较厚的部分，其形态表现为线状或鱼鳍状，与波浪方向呈一定夹角，并延伸至水面以下；沉积物主要为细砂和中砂，局部可见定向排列的细砾，分选好，发育冲洗交错层理、波状层理、生物潜穴以及指示水流方向的冲流痕及冲沟等沉积构造，粒度概率累积曲线主要为两跳一悬式和两段式。滩脊间位于两条滩脊之间，沉积物较细，以细砂和粉砂为主，夹部分泥质沉积物；主要发育波状层理、透镜状层理、波痕和生物爬迹等沉积构造，局部富集植物碎屑及生物介壳，粒度概率累积曲线主要为两跳一悬式和两段式。

图3 峡山水库滩砂沉积单元划分

2.5 沉积序列

图4 峡山水库滩砂沉积序列

滩砂在垂向上的沉积序列主要表现为明显的反旋回特征，自下而上依次发育滨湖泥、滩脊间、滩脊以及滩后席状砂（图4）。滨湖泥不属于滩砂沉积，但从垂向序列来看，滨湖相滩砂一般沉积于滨湖泥之上。滨湖泥一般为泥质沉积物，其层理主要为水平层理，植物碎屑较为发育，可见成层分布的植物茎叶。滩脊间以泥质沉积物夹少量砂质沉积物为主，主要发育波状层理、透镜状层理以及水平层理等，此外波痕也较为发育，主要为峰谷均圆的对称波痕和受双向水流影响形成的干涉波痕。滩脊为滩砂沉积中水动力作用最强的部分，沉积物粒度最粗，以粉砂和细砂为主，可见定向排列的砾石，单层砂体厚度较大；主要发育冲洗交错层理、波状层理、平行层理及浪成沙纹层理等，波痕主要发育由单向水流形成的不对称波痕。滩后席状砂以细砂和粉砂为主，发育障碍痕和生物介壳等沉积构造，受风的改造作用明显。

3 对油气勘探的启示

3.1 滩砂砂体识别

现代沉积研究是识别地史时期各种类型沉积砂体的重要手段之一［10］，因此可以将现代滩砂沉积特征作为识别地史时期滩砂的重要标志。断陷盆地缓坡带滩砂砂体主要具有以下特征：①沉积物粒度较细，以细砂和粉砂为主，单砂层厚度薄，以砂、泥薄互层为特征；②主要发育波浪成因的冲洗交错层理、浪成沙纹层理、波状层理、透镜状层理、浪成波痕、干涉波痕、生物潜穴、贝壳碎片和植物碎屑等沉积构造；③粒度概率累积曲线包括两段式、两跳一悬式和一跳一悬夹过渡式3种类型；④在垂向上的沉积序列主要表现为明显的反旋回特征。根据现代滩砂砂体的沉积特征，结合现代滨湖相坝砂砂体的沉积特征［2］，将先前作为一个整体研究的滩坝砂体进一步划分为储层物性相对较差的滩砂砂体和储层物性较好的坝砂砂体，对于薄互层滩坝砂体的研究，以及提高滩坝油藏的勘探成功率［7］具有重要意义。

3.2 滩砂砂体分布预测

峡山水库处于暖温带大陆性季风气候区［15］，以潍河流域为主要水源，多年平均年降水量为677.8 mm［12］。1961—2005年研究区平均风速为3.4 m/s［15］，区域大风以北风和南风为主要风向；冬季冷空气活动频繁，以偏北大风为主；春、秋季节，因冷、暖空气交换加剧，偏北大风与偏南大风交替出现；夏季除受台风影响出现大风，强对流天气造成的雷暴大风也时有发生［16］。受大风影响，水库的水面常形成波浪和假潮等现象，且在盛行风向下风区东南部的浅水地区广泛发育滩砂及相关沉积构造，而在地形坡度较陡的西部和北部上风区则较少发育滩砂沉积。表明风向、风力和地貌是影响滩砂发育的重要因素，因此加强沉积盆地古气候和古地貌研究，并通过现代滩砂控制因素的分析，明确沉积盆地中滩砂的有利分布区，对于预测滩砂的分布［17］具有重要意义。

3.3 应用实例

在沙四段上亚段沉积时期，渤海湾盆地东营凹陷受行星风系及反气旋作用影响，主要盛行西北风或北风［1］，在凹陷南部博兴洼陷缓坡区，地形坡度一般小于0.5°［18］，非常平缓，因此预测博兴洼陷南部沙四段上亚段沉积时期应发育滩砂沉积。勘探结果也证实，博兴洼陷南部沙四段上亚段发育大面积分布的滩砂砂体［18］，表现为坝砂成带、滩砂连片的分布特征；滩砂的岩性以粉砂和粉细砂为主，单层厚度一般小于2 m，并与泥岩频繁互层，孔隙度为5%～15%，渗透率为0.01×10-3～10×10-3μm2；坝砂砂体的岩性以细砂为主，单层厚度一般为2～6 m，孔隙度为10%～20%，渗透率为0.1×10-3～100×10-3μm2。在勘探过程中，以厚度较大、物性较好的坝砂砂体作为有利勘探目标，如博兴洼陷高89井钻遇较厚的坝砂油层，获得了较高的工业油流，有效地推动了东营凹陷滩坝油藏的勘探。

4 结论

峡山水库滩砂呈席状沿岸线广泛分布，沉积物主要以细砂和粉砂为主；发育波浪成因的冲洗交错层理、浪成沙纹层理、波状层理、透镜状层理、浪成波痕、干涉波痕、生物潜穴、贝壳碎片和植物碎屑等沉积构造；粒度概率累积曲线主要包括两跳一悬式、两段式和一跳一悬夹过渡式3种类型；其沉积单元包括滩后席状砂、滩脊和滩脊间，在风力和波浪的作用下，滩砂在垂向上的沉积序列主要表现为明显的反旋回特征，自下而上依次发育滨湖泥、滩脊间、滩脊以及滩后席状砂。现代滩砂的沉积特征可以作为识别地史时期滩砂的重要标志。通过对现代滩砂控制因素的分析认为，滩砂的发育主要受风向、风力和地貌控制，因此，加强沉积盆地古气候（风力和风向）和古地貌研究，可以较好地预测滩砂砂体的有利分布区。根据现代滩砂的沉积特征，将滩坝砂体进一步细分为储层物性相对较差的滩砂砂体和储层物性较好的坝砂砂体，并应用于薄互层滩坝砂体的研究中，可以有效地提高滩坝油藏的勘探成功率。

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编辑邹潋滟

TE112.23

：A < class="emphasis_bold">文章编号：1

1009-9603（2014）01-0016-04

2013-12-02。

王升兰，女，工程师，硕士，从事油气地质研究。联系电话：13426015669，E-mail：wangshl8@cnooc.com.cn。

*通讯作者：刘晖，男，助理研究员，博士。联系电话：13488778788，E-mail：liuhui@cags.ac.cn。

国家自然科学基金项目“祁连山冻土区天然气水合物储层结构模式研究”（41202076）。