安棚深层系扇三角洲沉积微相研究

2017-06-19乔卫朋韩丰华苏剑红

石油地质与工程 2017年3期

关键词：砂坝层理三角洲

黄磊，黄庆，黎明，乔卫朋，韩丰华，苏剑红

(1.中国石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南郑州 450000；2.中国石化河南油田分公司采油一厂)

安棚深层系扇三角洲沉积微相研究

黄磊1，黄庆1，黎明1，乔卫朋2，韩丰华1，苏剑红1

(1.中国石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南郑州 450000；2.中国石化河南油田分公司采油一厂)

通过大量的岩心观察和描述，结合沉积特征、测井、区域地质等基础资料，对安棚深层系沉积特征与沉积相进行了全面的分析，认为安棚深层系属近源快速堆积的扇三角洲沉积体系，共划分为9种岩相特征；在砂岩和砾岩中发育平行层理、斜层理、块状层理；主要发育水下分流河道、河口坝、席状砂等微相。明确了不同时期、不同砂体的沉积微相展布特征，同时与冲积扇沉积体系进行对比研究。在对扇三角洲的形成条件、岩性特征、沉积微相特征分析的基础上，研究了扇三角洲的识别标志，并建立了扇三角洲的沉积模式。

泌阳凹陷；安棚油田；扇三角洲；沉积微相；沉积模式

扇三角洲是指冲积扇或辫状河直接入湖(海)，形成由水上到水下的中、粗碎屑岩沉积体系。安棚油田位于泌阳凹陷东南部，深层系主要指埋深大于3 000 m左右的核三段Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ油组，主要发育西南向平氏和南向栗园-杨桥物源，两物源相互交汇，共同形成该区的储集层砂体。前人研究认为，安棚深层系属扇三角洲沉积体系，但对沉积微相层内纵向展布及平面分布缺乏整体认识[1-2]。

1 沉积微相类型及特征

1.1 粒度特征分析

前人研究认为，深层系砂岩粒度曲线主要以两段式为主[1]，其累积粒度概率曲线表明，大部分砂、砾岩是以滚动或跳跃方式搬运的。安2051井的C-M图样品岩性主要为粉砂质不等粒砂岩、粉砂岩、粉砂质细砂岩，粒度中值平均为3.281，反映了砾、砂沿河道底部滚动搬运及递变悬浮搬运的特点，属牵引流沉积，为典型的近源水下河道沉积。

1.2 岩性及沉积构造特征

从岩心描述来看，安棚深层系的沉积构造类型主要有层理构造、侵蚀构造、变形构造和生物成因构造。砂砾岩发育，反映近源快速堆积沉积，属于扇三角洲沉积[1-5]的特点。

根据安棚岩性资料综合分析，认为该区岩性类型有：粉砂岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩、含砾砂岩、砾状砂岩及砂砾岩；主要发育斜层理、平行层理、透镜状层理、波状层理、脉状层理、水平层理等。将该区共划分了9种岩相。

(1)块状层理砾岩相。以中-细砾岩为主，砾径多为1～3 cm，少量砾径达4～5 cm；砂、砾混杂堆积，砾石呈悬浮态镶嵌于砂质中，多呈块状或具不明显的正递变，偶见巨砾占据整个岩心；分选中等-差，一般出现于砂体底部，底部见突变面，出现于近源水下分流河道沉积中。

(2)块状层理砾状砂岩相。以砾状砂岩为主，分布较为均匀，多呈块状或具不明显的正递变，常见颗粒支撑和杂基支撑，砾径一般为0.5～1.5 cm，多出现于水下分流河道，在河口坝也有沉积出现。

(3)块状层理含砾砂岩相。以中、粗砂为主，块状构造，细砾含量5%～10%，分选和磨圆中等；一般出现于砂体的底部和中下部，多出现于水下分流河道沉积和河口坝沉积中。

(4)块状层理砂岩相。由中、粗砂及少量细砂组成，形成块状层理，局部偶见细砾；形成于强水动力条件下，多出现于砂体的下部，以及水下分流河道的远端，在近端水道中也有出现。

(5)斜层理砂岩相。岩性以中、细砂岩为主，常见低角度的小型交错层理或脉状层理，规模以小到中型为主，为河道沉积、河口坝和远砂坝沉积。

(6)平行层理砂岩相。岩性从粉砂到粗砂均可见，层面上见碳化植物碎片和碳化树干，层理构造为平直的平行纹理或连续的平行纹理，主要见于强水动力条件的河道和河口坝沉积中。

(7)波状层理砂岩相。岩性由细砂岩、粉细砂岩、粉砂岩及泥质粉砂岩间互组成，碳屑含量较高，形成于水动力较弱的环境中，多见于远砂坝和席状砂沉积中。

(8)变形层理砂岩相。岩性为砂岩、粉砂岩和泥质粉砂岩，主要为由泻水构造引起的变形层理和包卷层理，偶见少量虫孔和生物扰动构造，多出现在扇三角洲前缘席状砂、远砂坝和河口坝沉积中。

(9)泥岩相。岩性为深黑色、灰黑色的泥岩、页岩，发育水平层理，为弱水动力条件下的产物，出现于河道间沉积或前扇三角洲沉积中。

2 沉积微相展布

2.1 层内微相识别

岩心观察资料表明，安棚深层系纵向上同一口井同一个小层内部包含多种微相类型(图1)，多期水道相互叠置，单期次水道厚度一般不超过1 m，微相变化快，单个微相厚度小，这对沉积微相的描绘带来了很大的困难。单从测井相上很难对它进行描述，因此根据与微相相关性较好的泥质含量曲线来进行统计分析，并结合测井相模式定量出每个小层内部的不同沉积微相类型。通过对单井纵向上沉积微相进行精细描述，认为泥质含量小于9%为水下分流河道和河口坝微相，泥质含量大于20%为前扇三角洲和远砂坝微相(图2)。

图1 单井相剖面(层内微相变化)

图2 孔隙度与泥质含量交会图

2.2 典型相特征分析

据岩心描述和分析，安棚深层系为扇三角洲沉积体系，主要发育水下分流河道、河口坝、远砂坝、席状砂和河道间等微相，并总结归纳了6种典型的沉积微相模式。

(1)近源水道沉积。这种微相位于扇根部位，因单层厚，自然伽马曲线形态表现为中高幅顶底突变的箱形、钟形，曲线光滑或微齿化，个别呈现中等齿化现象。光滑反映粒度变化不大，齿化反映小层内部微相的多个期次的变化。

(2)中远源水下分流河道沉积。这种微相一般发育在扇中部位，微相以中远源水下分流河道为主，分选相对较好。自然伽马曲线形态表现为光滑箱形或钟形，表明其砂体向上变细的正韵律层序，反映沉积环境能量由强变弱的特征。

(3)水下分流河道-河口砂坝沉积。这种微相组合一般发育在扇中与扇端的过渡地带，微相以水下分流河道为主，但河口坝也占到了一定的厚度比例。自然伽马曲线形态表现为从高幅度值的漏斗形过渡到低幅度值的箱形，反映了一次完整的进积过程。

(4)河口砂坝-水下分流河道沉积。这种微相组合一般发育在扇中与扇端之间，更靠近扇端区域，微相以河口砂坝为主，水下分流河道占的比例较小。自然伽马曲线形态表现为两端高值幅度成斜坡状向上爬升，中间低值幅度成箱形或钟形，反映出离物源较远、河道的控制作用较弱的特点。河道微相是否发育取决于某一期次的物源是否充分和水动力能否完成对粗颗粒沉积物的输送。

(5)河口砂坝沉积。这种微相组合一般发育在扇端地带，离物源较远，河道输送的沉积物未能到达该区域，属于河道前端沉积，因此水动力一般较弱。沉积的颗粒较细，微相以多期河口砂坝为主，自然伽马曲线形态表现为漏斗形，齿化反映小层内部河口砂坝的不同期次变化。

(6)前三角洲沉积。前扇三角洲在沉积上的部位是扇三角洲前缘席状砂以远的滨浅湖范围，除滨浅湖相泥岩外，个别部位零星分布滑塌浊积。由于滨浅湖沉积在岩性上以较厚的泥岩或粉砂质泥岩为主，个别部位夹有泥质粉砂岩或粉砂岩，所以测井相特征表现为大段的泥岩基线，多平滑或弱齿化，水动力弱。有些井夹有浊积砂体，自然伽马曲线上为指形，顶底为突变关系，但有些井自然伽马值的幅度较小，在自然电位曲线上则显得更为低幅、平直。

2.3 沉积微相展布特征

核三段Ⅶ砂组沉积时期，物源主要来自西南和南部古桐柏山地区，砂体在平面上表现为扇状堆积体的沉积特征。来自栗园、杨桥方向的碎屑物质经南部的主水道进入研究区，沉积砂体连为一片，发育规模较大的沉积扇体，水流强度较强，两条主河道向北延伸 (图3)。从全区范围来看，砂体厚度自西、南向北东有逐渐减薄趋势，同时研究区西、南部砂岩厚度明显大于北东部，南部的两个河道微相与西南部平氏方向的两支河道微相分别连成一片，说明核三段Ⅶ砂组沉积时期水流活动比较强烈；同时全区席状砂微相沉积连成一片，成为一个整体，自西向北东向展布。Ⅷ油组沉积时期的物源供应与Ⅶ油组相比减少，微相类型偏向细粒，来自不同方向的河道微相延伸短，河道界限主要分布在泌185井、泌252井附近，平氏河道界限在泌262井、安84井附近；Ⅸ油组各沉积时期河道的变化较频繁，河道微相的界限分布在安84井、泌213井、泌255井附近，Ⅸ22小层开始只发育栗园物源，前扇三角洲分布在东北角。平氏砂体从下至上向东侧向扩张，分布范围不断增大。栗园砂体厚度变化快，呈退积型，自下向上砂体向南迁移，剖面上呈阶梯状或楔状展布，剖面上与平氏砂体互为消长关系，且沿着物源方向，从扇三角洲前缘到前扇三角洲砂体厚度有降低的趋势，且砂岩岩性逐渐变细，前扇三角洲沉积主要为深湖泥岩；垂直物源方向上，砂体厚度在河道发育区最厚，在物源交汇处有降低的趋势[6-7]。

3 沉积模式

图3 安棚深层系沉积微相

3.1 扇三角洲识别标志

安棚油田深层系的沉积体系前人已进行过不同程度的描述 ,在这里重点针对冲积扇沉积体系进行对比，整体上认为安棚深层系属于扇三角洲沉积。沉积相的对比识别标志主要从沉积体系的定义、形成条件、岩性特征、亚相划分等方面进行对比识别，冲积扇一般位于扇三角洲的根部，两者具有本质性的区别 (表1)。

3.2 沉积模式

安棚地区组成扇体的砂、砾岩基本上与灰黑-黑色湖相泥岩共生，无或很少有陆上暴露标志[8-9]，所处的沉积环境为扇三角洲沉积环境。根据沉积的垂向层序及砂体的分布特征，结合研究区的实际情况，建立了该区的扇三角洲沉积模式(图4)，其为靠山型扇三角洲复合体。

从图中可以看出，研究区共有两个物源供应区，一个是来自南部方向的栗园及杨桥砂体(栗园扇三角洲和杨桥三角洲)；另一个是来自西南方向的平氏砂体(双河扇三角洲)。三个砂体相互交汇，呈连片分布，不同时期扇体规模各不同。该区主要发育扇三角洲前缘亚相，并进一步细分为水下分流河道、河口坝和席状砂等微相。扇三角洲前缘河道和河口坝的砂地比较高，含砂量超过60%；单层厚度及砂体的总厚度都比较大；席状砂展布面积较大，粒度较细，单砂层变薄，含砂量也逐渐降低，前扇三角洲主要以泥为主。