惠民凹陷沙三下亚段沉积特征与油气储层有利砂体分布

冯佃亮，傅 强*，李德勇

（1. 同济大学海洋与地球科学学院，上海 200092；2. 中国海洋大学海洋地球科学学院，山东·青岛 266100 ）

惠民凹陷沙三下亚段沉积特征与油气储层有利砂体分布

冯佃亮1，傅 强1*，李德勇2

（1. 同济大学海洋与地球科学学院，上海 200092；2. 中国海洋大学海洋地球科学学院，山东·青岛 266100 ）

本文以济阳坳陷惠民凹陷沙三下亚段储集层为研究对象，通过岩心、测井、录井等资料，研究了目的层的岩石学特征，恢复了物源方向、确定了沉积相类型，预测了有利油气勘探的砂体分布。研究得出：惠民凹陷沙三下亚段储集岩主要为灰色中粒长石砂岩与岩屑长石砂岩；沉积物主要来自于鲁西隆起，主要沉积相类型为三角洲前缘亚相，砂体主要发育于水下分流河道与河口砂坝微相。综合砂体厚度、砂地比等成果图件恢复了惠民凹陷沉积相平面展布、预测了三处有利于油气富集的砂体分布范围。

惠民凹陷；沉积相；油气储层；沙三下亚段

惠民凹陷是济阳坳陷的一个次级构造单元。惠民凹陷蕴藏着丰富的潜在油气资源，但目前对该凹陷沙三下亚段有利砂体的分布情况认识程度并不充分。为实现油田的稳定发展、增储上产，有必要加大对主要储层的沉积特征及有利砂体展布情况的研究工作。国际上，储层沉积学这一科学术语在第13届国际沉积学大会上被正式应用[1]，对储层物性、储层沉积相与沉积作用过程的评价成为提高石油采收率的重要技术[2～5]。由于断层发育，相变快，油气勘探进展不顺利，造成惠民凹陷勘探与研究认识程度比济阳坳陷其它凹陷都低。截至目前，研究工作主要集中在地层划分、构造单元区划以及断裂识别方面，针对新发现的沙河街组沙三下亚段含油气层位的岩性及沉积相展布特征尚不清晰，因此对该层的岩性、沉积相以及有利砂体分布的预测有利于解决实际勘探中遇到的困难[6～9]。

本文通过岩心观察，利用测井、钻井等信息，分析惠民凹陷沙三下亚段的岩石学特征，对砂体厚度、砂地比及沉积微相展布进行探讨，以期为寻找油气提供有益指导。

1 地质概况

惠民凹陷位于济阳坳陷西南部，属中国东部裂谷系渤海湾裂谷盆地中的一个次级半地堑凹陷（图1），具有北断南超的开阔型箕状凹陷特征[10]，凹陷长轴大致呈NNE走向，东西长约90km，南北宽约70km，面积约6300km2；南以齐河广饶断裂与鲁西隆起相接，北与基山—郑店断裂及埕宁凸起相邻，东西分别与东营凹陷和辛县凹陷相通，且由临南、滋镇、阳信、庙北、里则镇五个次级洼陷以及中央隆起带和南斜坡等七个次级构造单元组成[11,12]。

惠民凹陷形成于古近纪，构造演化可以划分成为四个阶段，即：初始沉降期（孔店组—沙四段）、强烈沉降深陷期（沙三段—沙二下亚段）、裂陷回返期（沙二上—东营组）和萎缩期（新近纪—第四纪）[13]。本次研究的目的层是惠民凹陷古近系沙河街组（表1）沙三下亚段储集层。

图1 惠民凹陷区域构造Fig.1 The regional structure of Huimin Sag

惠民凹陷内，自南东至北西向，砂砾岩含量逐渐降低，泥岩颜色逐渐加深，稳定重矿物组合（金红石+锆石+电气石）占比逐渐增多，不稳定重矿物组合（绿帘石+黄铁矿+重晶石）占比逐渐降低；通过分析地层测井资料，恢复的古水流方向主要为北西向。据此可判断，惠民凹陷沙三下亚段时期，物源主要来自鲁西隆起，其次为埕宁凸起与林樊家凸起。

表1 惠民凹陷地区沙河街组地层发育情况Table 1 The situation of stratum development of Shahejie Formation in Huimin Sag

2 岩性特征分析

储层的岩石学特征对储层的储集能力、成岩作用与沉积微相起关键作用[14～16]。储层原生孔隙的改造、次生孔隙的发育及初始孔隙度的演化都受岩石学特征的控制并直接影响储层的储集能力，岩石的物质组成、结构及胶结物等都对岩石的成岩作用有重要的影响，岩石学特征是判断沉积相类型的关键性相标志[17]。

通过对惠民凹陷300多口探井的岩性数据统计分析，沙三下亚段泥岩含量较高，以灰色和深灰色为主，含量为68.41%。砂岩类型从粉砂岩到砾岩皆有分布，砂岩以长石砂岩与岩屑长石砂岩为主，长石岩屑砂岩与岩屑砂岩含量较少（图2）。

图2 惠民凹陷沙三下亚段地层砂岩类型三角图Fig.2 The triangular diagram of sandstone types of ES3X stratum in Huimin Sag

砂岩岩石致密，圆度以次棱为主，粒径一般分布在0.1～0.5mm，粒度变化范围较大，最大值平均为1.15mm，最大值在钱官屯地区（3.5mm），最小值在里则镇地区（0.273mm）；分选程度与风化程度中等，胶结类型以孔隙胶结为主，其次为接触胶结与基底胶结（表2）。

表2 惠民凹陷内部不同构造单元岩石结构成熟度分析Table 2 The rock's texture maturity of different tectonic units in Huimin Sag

砂岩中石英含量较高，平均为49.42%，最大值出现在商河地区为57.58%，最小值在阳信洼陷地区为43.2%；燧石平均含量为0.88%，临盘、商河地区含量较高，阳信洼陷地区含量最低；钾长石平均含量为16.62%，除在阳信洼陷和钱官屯地区含量较少外，其他地区含量相差不大；斜长石在全区分布也较为均匀，平均含量为14.18%；岩浆岩平均含量为6.37%，最大值在阳信洼陷地区为14.08%，最小值为2.71%；变质岩平均含量为10.92%，最大值在临南洼陷地区，为16.51%，最小值在商河地区，为2.6%；沉积岩含量较低但分布较为均匀，平均为3.45%；云母类含量较少，平均为0.54%（表3）。

表3 惠民凹陷内部不同构造单元岩石学特征分析Table 3 The petrologic characteristics from different tectonic units in Huimin Sag

3 沉积构造与沉积相类型

惠民凹陷沙三段沉积相曾被划分为三种类型，即扇三角洲、深水浊积扇—长轴三角洲及沿岸滩坝—短轴三角洲[18]。

通过详细的岩心观察、测录井资料，结合前人研究成果与区域地质资料，本文认为惠民凹陷沙三下亚段时期主要沉积相为三角洲前缘亚相，并识别出了分流河道、河口砂坝、远砂坝、席状砂、分流间湾等沉积微相（图3）。

图3 惠民凹陷沙三下亚段地层岩心沉积构造特征Fig.3 The sedimentary and structure characteristics of ES3Xstratum in Huimin Sag

3.1 水下分流河道沉积微相

沉积物主要是砂质沉积物，为三角洲的构造格架。河道上部常见有水平层理、波状层理、交错层理及平行层理，底部发育有冲刷面构造（图4）。自然电位曲线常为钟形，岩石粒度自下而上逐渐变细，呈正韵律。

图4 沙三下亚段地层水下分流河道沉积特征（夏47井）Fig.4 The sedimentary characteristics with underwater distributarychannels of ES3Xstratum based on Xia 47 well

3.2 河口砂坝沉积微相

因水流速度变小，分流河道所携带的沉积物质在分流河道与湖泊交汇口处迅速堆积形成河口坝微相。岩性主要是中细砂岩、粉细砂岩、粉砂岩及泥质粉砂岩，分选好，呈反韵律特征，常见构造有交错层理、波状层理、平行层理及低角度斜层理等（图5），部分砂岩段碳屑富集，生物扰动构造发育，其中最具特色的是多出现在砂坝层序中上部的低角度交错层理。

图5 沙三下亚段地层河口砂坝沉积特征（夏斜98井）Fig.5 The sedimentary characteristics with estuary sandbank of ES3Xstratum based on Xiaxie 98 well

3.3 远砂坝沉积微相

因河口坝与水下分流河道砂体受湖流作用，部分细粒砂质再次运移在河口坝的末端沉积而成。沉积物质主要是细砂岩与粉砂岩，粒径较细，砂体厚度较薄，通常表现为夹在泥岩中的薄层砂。因湖流能量小，砂体发育不充分，多呈孤立的透镜状。在测井曲线上，多表现为枣核状、微齿状或漏斗状。

3.4 席状砂沉积微相

砂质较为单一，分布范围广泛，厚度较薄，韵律性不明显或反韵律；常见构造有沙纹层理、水平微波状层理及生物虫孔构造。在测井曲线上，自然电位曲线多为高幅指状。

3.5 分流间湾沉积微相

沉积物主要是黏土，细砂与粉砂含量较少，构造主要有透镜状层理、水平层理，可见浪成波痕和生物介壳，一般是洪水时河床漫溢堆积而成。测井曲线中，自然电位曲线常呈低幅指状。

4 沉积体系分布

惠民凹陷沙三下亚段砂体厚度最薄为20m，整体上砂体厚度在40～100m之间。惠民凹陷西北部盘河三角洲盘4井、盘深3井附近区域砂体厚度达到最大，达240m，平均在140m以上；在凹陷东北部阳信洼陷阳17井附近，砂体厚度明显增加，最大值在240m左右；南部江家店—瓦屋三角洲与双丰三角洲砂体厚度在60～80m之间（图6）。

图6 惠民凹陷沙三下亚段砂体厚度平面展布Fig.6 The sandstone thickness' plane distribution of ES3Xstratum in Huimin Sag

惠民凹陷地区整体砂地比在0.1以上，凹陷西南部双丰三角洲地区砂地比达到最大值（0.7）；基山三角洲砂地比分布较为均匀，平均在0.3～0.4之间；江家店—瓦屋三角洲整体砂地比在0.3以上，夏90井附近砂地比在0.6以上；盘河三角洲砂地比在0.1～0.5之间，整体在0.3左右（图7）。

图7 惠民凹陷沙三下亚段砂体砂地比平面展布Fig.7 The ratio of sandstone thickness and mudstone thickness plane distribution of ES3Xstratum in Huimin Sag

通过详细观察岩心，综合构造、测井、录井等资料，结合砂体厚度、砂地比值分布等图件，编绘惠民凹陷地区沙三下亚段沉积相平面展布（图8）。鲁西隆起、林樊家凸起及埕宁凸起为惠民凹陷地区主要的沉积物来源，砂质沉积物主要集中在惠民凹陷西部地区并形成了四个砂体厚度中心，即基山三角洲、盘河三角洲、双丰三角洲和江家店—瓦屋三角洲，在凹陷东北部阳信洼陷地区发育有近岸水下扇沉积。

在惠民凹陷地区，三角洲前缘亚相占三角洲沉积的主体，并且在钻井岩心中识别出了三角洲前缘亚相的五个微相，即：水下分流河道、河口砂坝、远砂坝、席状砂及分流间湾。

图8 惠民凹陷沙三下亚段沉积相平面展布Fig.8 The sedimentary faces' plane distribution of ES3Xstratum in Huimin Sag

惠民凹陷沙三下亚段的物源来自鲁西隆起、埕宁凸起与林樊家凸起，充足的陆源碎屑物质通过河道逐步向地势相对较低的湖盆沉积。沉积的砂体在纵向上向湖盆深处延伸，形成一定规模的三角洲沉积，同时在三角洲的前端发育滑塌浊积岩体。

综合上述分析，认为在盘河三角洲盘深1井、盘深3井附近区域，双丰三角洲夏321井、夏323井附近区域，江家店—瓦屋三角洲夏942井附近区域发育有利于油气成藏的砂体。

5 结论

通过钻井、录井资料、区域地质资料等资料综合分析的基础上，对惠民凹陷沙三下亚段储层发育特征有了更进一步的认识，划分了沉积相，预测了有利砂体分布，这对惠民凹陷沙三下亚段勘探油气具有一定的指导意义。研究取得了以下认识：

（1）惠民凹陷沙三下亚段灰色与深灰色泥岩占比较大，储层砂岩主要为岩屑长石砂岩与长石砂岩，岩石石英含量较多，圆度以次棱为主，粒径变化较大，胶结类型主要是孔隙胶结；

（2）惠民凹陷沉积物主要来自鲁西隆起、埕宁凸起与林樊家凸起，形成了四个砂体厚度中心；

（3）惠民凹陷地区主要沉积相是三角洲沉积且三角洲前缘亚相占据主体，识别出了五种沉积微相；

（4）惠民凹陷沙三下亚段目的层有利储集砂体主要有三个，即：盘河三角洲盘深1井、盘深3井附近区域，双丰三角洲夏321井、夏323井附近区域，江家店—瓦屋三角洲夏942井附近区域。

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Distribution and sedimentary characteristics of sand bodies favorable for oil and gas reservoirs in the ES3Xstratum in Huimin Sag

FENG Dian-Liang1, FU Qiang1, LI De-Yong2
(1. School of Ocean and Earth Science, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. College of Marine Geoscience, Ocean University of China, Shandong Qingdao 266100, China)

s: Taking reservoirs in the ES3Xstratum in Huimin Sag, Jiyang Depression, as a research focus, we investigated the target bed's petrologic characteristics and recharge source direction, and determined types of sedimentary faces and predicted advantageous areas for oil and gas exploration based on core, logging, and other data. The results indicate that: (1) rocks of the ES3Xstratum in Huimin Sag are mainly gray medium-grained arkose and cutting arkose; (2) the sediments are mainly from the Luxi uplift; and (3) the main sedimentary faces is a delta front facies, with sand bodies developed in underwater distributary channels and on channel mouth bars. Considering the thickness of sand bodies and the ratio of sandstone thickness to mudstone thickness, we recovered the planar distribution of sediments in Huimin Sag, and predicted the distribution of sand bodies favorable for hydrocarbon accumulation.

Huimin Sag; sedimentary faces; oil and gas reservoir; ES3Xstratum

P512.2

A

2095-1329(2015)03-0078-05

10.3969/j.issn.2095-1329.2015.03.018

2015-05-07

2015-07-25

冯佃亮(1988-),男,硕士生,主要从事油气储层地质研究.

电子邮箱: fdl123@126.com

联系电话: 021-65980148

国家十二五科技重大专项“近海富烃凹陷资源潜力再评价和新区新领域勘探方向”(2011ZX05023-001)

＊通讯作者: 傅强(教授/博导): fuqiang@tongji.edu.cn