歧口凹陷歧南低斜坡沙三段物源体系及聚砂规律

张晶，李双文，袁淑琴，冀虎山，刘娟娟

（1.中国石油勘探开发研究院西北分院，甘肃 兰州 730020；2.大港油田分公司勘探开发研究院，天津 300280）

歧口凹陷歧南低斜坡沙三段物源体系及聚砂规律

张晶1，李双文1，袁淑琴2，冀虎山1，刘娟娟1

（1.中国石油勘探开发研究院西北分院，甘肃 兰州 730020；2.大港油田分公司勘探开发研究院，天津 300280）

物源问题一度成为制约歧口凹陷歧南低斜坡沙三段油气勘探的焦点。在综合分析沉积期古地貌及沟谷展布特征、地震属性特征、碎屑颗粒组分、重矿物组合特征、砂体展布特征等资料基础上，探讨歧南低斜坡沙三段沉积时期物源体系特征及分布。结果表明：歧南低斜坡沙三段存在3大物源体系，其中，西部歧南水道物源体系延伸距离远，波及范围大，控制了歧南低斜坡沙三段沉积时期砂体的形成与分布。进一步研究表明，古物源与沉积体系具良好的空间配置关系。受歧南水道主物源体系控制，低斜坡发育辫状河三角洲前缘沉积，砂体分布具“埕宁隆起物源供砂，歧南水道沟槽输砂，物源体系-坡折带联合控砂”的内在机制。物源方向的确定对研究沉积体系展布、砂体分布及有利勘探区预测具重要意义。

歧口凹陷；歧南低斜坡；沙三段；物源体系；聚砂机制

歧口凹陷在新生代伸展裂陷过程中，由于同沉积断裂、断块翘倾和差异沉降活动的叠加，形成多样性的大型斜坡区。近年来，斜坡区是歧口凹陷油气勘探主战场，先后在歧北斜坡、埕北断坡、滨海斜坡发现3个亿吨级规模储量区［1］。目前歧南斜坡勘探程度极低，深层沙三段物源问题一直是歧口凹陷油气勘探的难点和焦点。前人对歧口凹陷古近系物源体系的研究主要集中在东营组、沙一段和沙二段等浅部层系［2-5］，将沙三段作为一个独立研究对象尚属首次。沙三段为研究区主要勘探目的层系之一，由于埋藏深，钻井资料和分析测试资料相对匮乏。目前对该区沙三段物源方向的研究相对较滞后，限制了沉积体系及相带、砂体规模及平面展布格局的研究精度，一定程度上制约了该区油气勘探进程。笔者在总结调研国内外物源分析方法基础上［6-9］，结合现有资料，采取古地貌、地震反射、碎屑组分、重矿物和砂体变化趋势等多种古物源判别方法，对歧南低斜坡沙三段沉积时期古物源方向进行综合研究，为该区下一步油气勘探提供地质依据。

1 研究区地质背景

歧南斜坡位于歧口凹陷向羊三木凸起、埕宁隆起过渡的斜坡区，东部为埕北断坡带，西部为羊三木凸起向东倾伏的单一斜坡构造。受南大港断层、张北断层夹持，整体表现为二级坡折的大型缓坡带。歧南低斜坡位于坡折带之下，具形成大型岩性油气藏的构造背景（图1-a）。

研究区南部埕宁隆起形成于中生代燕山运动时期，古近纪强烈隆升，剥蚀作用强烈，为区内主要物源区。其母岩包括元古界变质岩、寒武—奥陶系碳酸盐岩、石炭—二叠系海相与海陆过渡相沉积岩、中生界碎屑岩、火山碎屑岩与岩浆岩❶程文艳，李会军.大港探区深层沉积体系研究及储层综合评价，1998。结合周边井zh47、z5、z8岩心观察描述及测井、录井资料分析证实，研究区内主要发育辫状河三角洲前缘亚相，常发育水下分流河道和河口砂坝沉积。水下分流河道是辫状河三角洲前缘沉积的主体，分布范围最广。岩性为厚层状灰色含砾砂岩、粗砂岩和细砂岩，砂泥比值高。常见正粒序，底界面可见冲刷面及泥砾沉积。自然伽马曲线一般以中-高幅的箱形、箱形-钟形为主（图1-b）。勘探证实，歧南低斜坡沙三段为多物源汇聚区，受孔店-羊三木凸起物源、埕宁隆起西部物源（油田俗称歧南水道）、埕宁隆起中部物源3个物源体系的影响。究竟以哪支物源体系为主？歧南低斜坡内是否有砂体发育？砂体展布规律如何？等等问题，急待解决。

图1 歧南低斜坡构造位置及地层柱状图（zh47井）Fig.1 Tectonic location map and stratigraphic column of Qinan low-ramp（zh47 well）

2 多物源沉积区的物源体系分析

2.1 沉积期古地貌

古地貌作为沉积地层发育的背景，不仅再现了原始构造格局，还构建了古物源供给系统，包括物源区、沉积区、搬运方向和方式等［10］。古地貌控制物源输送背景，从歧南斜坡带沙三段古地貌立体显示图及近EW向地震剖面可看出，歧南低斜坡四周高、中间低的构造格局控制了研究区物源体系，具多物源古地貌背景。东部孔店-羊三木凸起、南部埕宁隆起等均可提供物源，影响着盆地内沉积作用。歧南斜坡区发现3条近NS向展布的沟谷、自西向东具沟梁相间特点。其中，歧南水道沟槽整体表现为单斜背景，继承性发育，物源稳定，规模较大，是影响歧南低斜坡沉积的主要物源通道（图2）。

图2 歧南斜坡古地貌特征与物源体系分析图Fig.2 Palaeo-geomorphology characteristic and provenance system analysis in Qinan low-ramp

2.2 地震属性分析

研究区提取叠后地震数据各种属性进行比较后，确认平均瞬时频率刻画砂体较精确。从属性分布图上看出，歧南低斜坡主要受歧南水道物源影响（图3-a）。从歧南低斜坡地震反射特征可看出，受孔店-羊三木凸起物源和歧南水道物源控制，不同物源呈指状交叉状，但仍以歧南水道物源为主（图3-b）。

三角洲沉积环境中，三角洲前缘河道在地震反射中呈明显前积特征。前积反射层是三角洲向前推进过程中某个时期湖盆斜坡的反映。利用前积结构可判断古水流方向，进而判断物源［11］。从地震剖面发现，ch42井区和z5井区沙三段存在前积反射，证明该地区古水流方向为WS向（图3-c）。z5井岩心观察也证明该区为辫状河三角洲前缘沉积。

2.3 砂岩碎屑组分特征

砂岩碎屑组分及组合特征与物源区关系密切［12］。据研究区30口井160多个岩心样品薄片分析，平面上，轻矿物在歧南主体区表现为4种不同组合类型，反映出不同物源口砂体输送通道的差异性（表1）。

图3 歧南斜坡沙三段地震属性物源分析图Fig.3 Seismic attributes and provenance system analysis in Qinan low-ramp

表1 歧南低斜坡沙三段碎屑颗粒组分含量Table1 Characteristics of detrital components of Es3in Qinan low-ramp

西部歧南水道物源波及井以zh字号井为代表，砂岩骨架成分具高石英-低长石-中岩屑特征。长石以钾长石为主，岩屑主要为沉积岩岩屑，成分主要为灰岩，岩浆岩和变质岩岩屑含量较少。埕宁隆起中部物源波及井包括zh32、zh22-1及ch54x1等，砂岩骨架成分具高岩屑-低长石特征，石英含量介于西部歧南水道和东部物源口间。岩浆岩岩屑较东部物源口减少，沉积岩岩屑有所增加。孔店-羊三木凸起物源的砂岩骨架成分具低石英-高长石-中岩屑特点，斜长石颗粒含量相对较高，岩屑类型以岩浆岩岩屑为主，影响波及范围主要为歧南西斜坡与歧北斜坡。埕宁隆起东部物源波及范围主要在埕海断坡，具低石英-高长石特点。来自这3个方向物源的碎屑物质在研究区大面积交汇（图4），形成该区多物源混源沉积特征。qn2井与ch59井的碎屑颗粒组分类型和含量的多样性正好说明这点。qn2井、qn8井碎屑组分表明，其处于孔店-羊三木凸起物源和歧南水道物源的交汇区，而ch59井高长石、高岩浆岩的特征表明其来源于孔店-羊三木凸起物源。结合地震资料分析，沙三段沉积时期，孔店-羊三木凸起物源在南大港断层下降盘形成小范围分布的扇群（图3-b），歧南低斜坡仍以歧南水道物源为主，新完钻预探井ch64x1井也证实了这一观点。

图4 歧南低斜坡Es3地层砂岩含量等值线图Fig.4 Sandstone content map of Es3in Qinan low-ramp

2.4 重矿物组合特征

砂岩中重矿物组合类型及分布可作为物源区分析依据之一［13-14］。研究区主要重矿物类型有锆石、电气石、金红石、石榴子石、黑云母等，但重矿物组合不同，物源口具明显分异性。歧南水道物源为高锆石、中低石榴子石、中低磁铁矿，锆石在岩石薄片中的面积比为40%～50%。淡紫色或褐红色锆石常具环带构造，多钝化，磨圆较好，显示出搬运磨蚀痕迹。次为石榴子石，含量（面积比）约15%，磁铁矿及白钛矿含量相对较高。表明歧南水道以沉积岩母岩来源的重矿物组合为特点。中部物源口的重矿物组合特征显示其为埕宁隆起西部物源口与东部物源口的过渡类型，为高锆石、高磁铁矿。孔店-羊三木凸起物源石榴子石含量相对较高，岩石薄片中面积比达50%～70%。次为锆石，含量低，晶体类型单一，棱平直清晰，多为无色及浅粉红色，并伴有少量黑云母。表明孔店物源以中酸性岩浆岩和变质岩来源的重矿物组合为特点，重矿物具“高石榴子石、中低锆石、低磁铁矿”组合特征（表2）。

表2 歧南斜坡各物源区沙三段重矿物类型及含量表Table 2Average contents of heavy minerals in the study area单位：%

2.5 砂体形态及展布特征

砂体分布是研究古物源和古水系的一个重要方法，其原理为水系通过的地区也是砂体最发育地区。通过对歧南斜坡Es3段砂岩百分含量图分析发现，在歧南缓坡带，沿着不同的物源口，发育多个砂岩含量高值带，但沿埕宁隆起中部物源口和东部物源口砂体范围较小，延伸长度较短。沿歧南水道物源口延伸远，呈近NS向条带状展布，从高斜坡到低斜坡，一直向北输送至歧口主凹区。波及范围与距离较大，并与歧北物源交互（图4）。

3 砂体富集规律及成因

在明确歧南水道是主要物源体系的基础上，笔者进一步对沙三段砂体分布规律及控砂机制进行研究，结果发现，物源体系和坡折带对沉积体系和砂体分布具明显控制作用。

3.1 物源体系影响沉积体系空间展布

在上述多种物源分析方法基础上，综合研究区岩心相、砂岩厚度和砂地比等地质成因分析成果，确定研究区存在3大物源-沉积体系分布类型。其中，来自歧南水道的辫状河三角洲-湖底扇-半深湖、深湖沉积体系为工区主控沉积体系，歧南低斜坡主要发育辫状河三角洲前缘水下分流河道和河口砂坝沉积，该体系累计砂岩厚100～170 m，砂地比一般在40%以上；西部缓坡受羊三木凸起物源影响，发育滨浅湖-小型扇三角洲-滩坝沉积体系，主要分布于歧南西斜坡，歧南低斜坡受其影响较小；来自孔店凸起物源的辫状河三角洲沉积体系主要影响歧北斜坡，在南大港断层末端的ch59-ch64x1井区与歧南水道物源交互。受物源体系影响，来自埕宁隆起中部物源的辫状河三角洲沉积体系分布范围较小。

3.2 物源体系与坡折带控制砂体富集

砂体富集需充足的物源、合适的供给通道及与之匹配的可容纳空间，即“有源有型”源型耦合才会聚集砂体［15］。沙三段沉积期，南部埕宁物源与歧南低斜坡间表现为大型缓坡过渡，埕宁隆起物源沿歧南水道、转换带顺坡向歧南低斜坡输送，沉积物波及范围较广，形成大面积辫状河三角洲砂体在坡折处堆积。坡折带下倾方向是沉积卸载区，在歧南低斜坡堆积形成单层厚度大、多期叠置连片的富砂带。结合古地貌分析，推测歧南水道物源的主河道在qn2-ch59井以东，zh47-ch42-z5-z8井区以西地区（图5）。由于歧南水道物源体系延伸距离远，经长距离搬运后，低斜坡水下分流河道砂体成分成熟度和结构成熟度都较高，砂体在纵、横向上的连通性较好，储集物性变好，亦为有利砂体，与斜坡背景相匹配，易形成上倾尖灭型岩性油藏。为有利勘探区块的选择指明了方向，研究成果在实际勘探中得到验证。

图5 歧南低斜坡Es3物源与沉积体系匹配关系图Fig.5 Matching relationship of provenance and Sedimentary systemsof Es3in Qinan low-ramp

4 结论

（1）通过沉积期古地貌、地震属性特征、碎屑颗粒组分、重矿物组合特征、砂体展布特征分析，认为歧南低斜坡沙三段为混合物源区。歧南水道物源，埕宁隆起中部物源和孔店-羊三木凸起物源在此交汇，其中，西部歧南水道物源体系延伸距离远，波及范围大，是影响歧南低斜坡的主物源体系。

（2）受歧南水道物源体系影响，歧南低斜坡主要发育辫状河三角洲前缘沉积，沙三段砂体分布具“埕宁隆起物源供砂，歧南水道沟槽输砂，物源体系-坡折带联合控砂”的内在机制。物源方向的确定对研究沉积体系展布、砂体分布及有利勘探区预测具重要意义。

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Provenance System and Sandy Accumulation Regularity at Es3in Qinan Low-ramp of Qikou Sag

Zhang Jing1，Li shuangwen1，Yuan Shuqin2，Ji Hushan1，Liu Juanjuan1
（1.Research Institute of Petroleum Exploration and Development-Northwest（NWGI），PetroChina，Lanzhou，Gansu，730020，China；2.Petroleum Exploration and Development Research Institute of Dagang Oil-field，Tianjin，300280，China）

The oil and gas exploration of Es3Formation in Qinan low-ramp area has been constrained by the issue of sediment provenance.This article discussed the provenance system characteristics of Es3Formation in Qinan low-ramp by comprehensive analysis of paleo-geomorphology，seismic attribution，clastic particles component，heavy minerals combination，sandy conglomerate distribution.After analyzing all above，three provenance systems were identified in Qinan low-ramp of Es3Formation.Moreover，the extension distance of western direction of Qinan groove provenance is long and the influence range is wide.The forming and distribution of sand bodies in Es3Formation of Qinan low-ramp were jointly controlled by Qinan groove provenance system.The provenance has a good allocating relationship with the depositional system，with the control of provenances，Qinan low-ramp is mainly developed braided river delta front. Sand distribution is controlled by the following mechanism：Chenning uplift source providing sand，Qinan groove transporting sand，paleo-provenance system and slope-break belt controlling sand.The study on the provenances has important significance for sedimentary system，sand body distribution and prediction of favorable exploration areas.

Qikou sag；Qinan low-ramp；The third Member of Shahejie Formation（Es3）；Provenance system；Sandgathering mechanisms

1000-8845（2015）02-245-06

P618.130.2

A

项目资助：国家油气重大专项（2011ZX05001-003-004）、中国石油天然气股份公司重大科技专项（2008-030504）资助

2014-05-07；

2014-07-30；作者E-mail：Jing_zhang@petrochina.com.cn

张晶（1977-），女，山东滕州人，博士，工程师，2007年毕业于中国地质大学地质资源与工程专业，主要从事沉积学与油气勘探研究工作