大民屯凹陷西部斜坡带沙河街组四段沉积相特征

2014-08-04秦刚长江大学工程技术学院湖北荆州434023

石油天然气学报 2014年12期

关键词：电测沉积相三角洲

秦刚 (长江大学工程技术学院,湖北荆州434023)

郑艳忠 (延长油田西区采油厂研究所,陕西延安717500)

张天君 (中石油青海油田分公司涩北作业公司,青海海西817000)

大民屯凹陷西部斜坡带沙河街组四段沉积相特征

秦刚 (长江大学工程技术学院,湖北荆州434023)

郑艳忠 (延长油田西区采油厂研究所,陕西延安717500)

张天君 (中石油青海油田分公司涩北作业公司,青海海西817000)

利用岩心观察、录井及测井等资料,结合岩石粒度特征,对大民屯凹陷西部斜坡带沙河街组四段(Es4)沉积类型及其演化特征进行了深入剖析。研究表明,区内主要发育浊流沉积和重力流沉积2种类型,沉积物多为强水动力下快速堆积;主要沉积相类型包括近岸水下扇、浊积扇、扇三角洲、湖泊共4种;Es4沉积早期构造活动强烈,物源主要来自于西部斜坡,发育为扇三角洲沉积和近岸水下扇沉积,中后期,受湖盆扩张影响,研究区主要发育滨浅湖-半深湖沉积。

大民屯凹陷;沙河街组;浊积扇;近岸水下扇;扇三角州;沉积相

1 区域地质概况

大民屯凹陷西部斜坡带历经40多年的勘探、开发,已发现了太古界,中上元古界,古近系沙河街组四段 (Es4)、三段、一段等5套含油气层系[1～5]。Es4是断陷盆地初陷-深陷阶段的沉积产物,最大沉积厚度可达800m。按沉积旋回特征可以分为上、下2部分。下部陡坡带岩性为灰色的厚层块状砂砾岩、砂岩夹薄层紫红色、灰色及褐灰色泥岩,而洼陷部分则为大段灰褐色泥岩与油页岩夹薄层的砂岩透镜体,连续厚度大,分布面积广,为研究区主要的油气源岩,地层厚度0～380m;上部为厚层灰褐色、深灰色泥岩局部夹中、厚层灰白色含砾砂岩和砂岩、粉砂岩,厚度一般为300～500m。

2 粒度标志

粒度是碎屑沉积物的重要结构特征,通过粒度分析可作为碎屑岩沉积相划分的重要标志。通过对研究区内取心井的粒度资料进行系统的分析与统计[6],绘制了C-M图及概率累计曲线。

2.1 C-M图

C-M图是一种参数散布图,其点群分布范围不一致,图的形态、位置也随之改变。根据上述特点,结合其他地质资料 (如岩石类型、沉积构造、古生物等),对研究区沉积环境进行解释。

1)区内典型的浊流沉积,其C-M图(图1(a))中C为500～8000μm,M为150～800μm。以C为3000μm线为界,将图形分上、下2段。上段粒度大,点少且分散,为图形次要部分,平行C轴,即说明M变化不大,C变化较大,指示底部有滚动搬运颗粒存在;下段为图形的主要部分,平行且远离于C=M基线,其C/M为5左右,表明沉积分选较差。

2)区内快速堆积条件下的重力流产物,其C-M图(图1(b))中C为300～1000μm,M为80～300μm,且C/M为2.5～6,反映该段岩石分选性中等-差,整体以递变悬浮搬运为主,顶部有少量均匀悬浮搬运,属于典型的扇三角洲前缘水下分流河道沉积。

图1 研究区Es4沉积物C-M图

2.2 概率累计曲线

概率累计曲线是应用正态概率标度的累积曲线,对沉积环境进行分析、研究的一种图解方法,主要用于分析搬运沉积物的水动力条件,以对沉积环境作出解释。研究区Es4粒度概率累积曲线主要表现为3种类型:

1)2段式概率累积曲线 2段直线分别代表跳跃与悬浮搬运方式,其中跳跃次总体约占85%左右,且斜率较高,分选较好;悬浮次总体约占15%左右,总体含量较低。该概率累计曲线多见于扇三角洲前缘水下分流河道沉积微相中。

2)含过渡带的2段式概率累积曲线该曲线在粒度分布上表现为除悬浮和跳跃总体外,还出现一过渡带,其曲线形态的变化与层理变化相一致。当沉积层为递变-块状层理时,概率累积曲线主要为悬浮总体与过渡带组成,且过渡带极为发育,跳跃总体含量较低。当沉积层发育平行-板状交错层理时,过渡带变小,而跳跃总体较为发育。上述关系进一步说明了重力流水道沉积的密度流性质以及沉积过程中密度流可向牵引流转化。该概率累积曲线主要发育于扇三角洲前缘亚相,属无分选状态下的快速卸载。

3)3段式粒度概率曲线由跳跃总体、牵引总体和悬浮总体所构成,跳跃总体斜率较高,分选较好;牵引总体和悬浮总体斜率较小、分选较差。反映在牵引流环境下水动力变化较大,由于后期河流流速降低,使得早期强水流环境下的沉积物受到改造。该类曲线主要分布于水下分流河道及河口坝等微相中。

3 沉积相类型及特征

大民屯凹陷西部斜坡带Es4主要发育近岸水下扇、浊积扇、扇三角洲和湖泊4种沉积相类型。

3.1 扇三角洲

主要分布于西部斜坡,Es4沉积时期突发性洪水携带大量碎屑物质快速入湖堆积,为扇三角洲沉积提供了有利条件。研究区扇三角洲前缘依附于西部边界,断层较为发育,岩性以砂砾岩、含砾砂岩、粗砂岩、中砂岩和细砂岩为主。区内扇三角洲相仅发育扇三角洲前缘亚相,可进一步划分出水下分流河道、河口坝及前缘席状砂等微相类型。

1)水下分流河道为Es4最重要的沉积类型,区内沈225井、沈257井、沈241井(图2)、沈263井、沈268井等井中均发育有典型的水下分流河道沉积。电测曲线为箱形或钟形。

2)河口坝为分选较好的含砾砂岩和砂岩组成,与灰色泥岩互层,层理发育,以低角度交错层理和平行层理为主,偶见块状层理。电测曲线呈漏斗形-钟形或前积指状。

图2 沈241井水下分流河道沉积微相组合图

3)前缘席状砂广泛分布于河口坝外缘,砂体层薄,岩性较细,主要由灰色细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩组成,中间夹薄层深灰色泥岩、粉砂质泥岩。电测曲线为指状或齿状。

3.2 近岸水下扇

近岸水下扇岩性主要为砾岩、砾状砂岩和含砾砂岩,分选与磨圆较差。

3.2.1 扇根

1)主水道沈263井Es4下部多为杂色砂砾岩体,见碎屑支撑,电测曲线具低幅箱形或钟形特征(图3)。

2)主水道间分布于主水道沉积之间,岩性主要为泥岩,电测曲线特征主要为低幅平直形。

图3 沈263井主水道沉积微相组合图

3.2.2 扇中

1)辫状水道沈263井Es4发育典型辫状水道沉积,该微相类型是近岸水下扇沉积的主体,可作为较好的油气储集体(图4)。

2)辫状水道间岩性多以细砂岩、泥质粉砂岩及泥岩为主,由于受到辫状水道的冲刷作用,单层厚度较薄,电测曲线特征表现为低幅平直或微齿化曲线。

3)扇中前缘岩性以细砂岩和粉砂岩为主,沉积于辫状水道前端。

图4 沈263井辫状水道沉积微相组合图

3.2.3 扇端

岩性主要为粉砂岩和泥岩,属近岸水下扇主体与湖泊相过渡带,电测曲线多为低幅指状。

3.3 浊积扇

研究区浊积扇主要发育中扇和外扇亚相。

1)中扇以分支水道为沉积主体,宽度较大,沉积砂体较厚,以砂砾岩、含砾砂岩 (图5、6)和细砂岩为主,多具正韵律特征,电测曲线以中等幅度箱形、钟形为主。

图5 块状层理含砾砂岩段(沈232井,2894.38～2894.28m)

图6 块状层理含砾砂岩段(沈635井,759.70～2759.86m)

2)外扇位于浊积扇的最前缘,与深湖泥岩过渡接触,呈席状分布,水动力环境相对较弱,电测曲线主要为中-低幅指形。

4 沉积相演化特征

Es4沉积早期 (图7),研究区构造活动强烈,物源主要来自西部斜坡,表现为进积特征,发育有扇三角洲前缘和近岸水下扇沉积,东部多为滨浅湖-半深湖沉积。Es4沉积中后期(图8),湖侵范围不断扩大,沉积物供应速率与可容空间的增长速率相比明显不足,盆地呈欠补偿状态,从而导致水体快速侵入,使盆地大部分地区摆脱陆上环境而成为深水盆地,研究区主要发育滨浅湖-半深湖沉积[7,8]。