典型浅水三角洲成因对比与沉积模式<br/>——以大庆长垣萨尔图油层为例

典型浅水三角洲成因对比与沉积模式
——以大庆长垣萨尔图油层为例

2017-10-14李文龙朱孔学陈奋褚松杰迟海涛李磊

长江大学学报(自科版) 2017年19期

李文龙，朱孔学陈奋，褚松杰迟海涛李磊

(中石油大庆油田有限责任公司第三采油厂，黑龙江大庆 163113) (中石油大庆油田有限责任公司第八采油厂，黑龙江大庆 163113) (中石油长城钻探工程有限公司哈萨克斯坦录井项目部,北京 100024)

典型浅水三角洲成因对比与沉积模式
——以大庆长垣萨尔图油层为例

李文龙，朱孔学陈奋，褚松杰迟海涛李磊

通过对大庆长垣统层对比发现，各区块间存在着对比界限不统一问题，原因是对浅水三角洲地层沉积成因认识不清，造成了区块间沉积相带图无法衔接，储层得不到合理分类评价。以该区块萨尔图油层(S)为例，通过密井网资料进行浅水三角洲整体解剖，研究该沉积类型成因对比方法，完善其沉积模式。在地层发育模式方面，分沉积单元级、沉积单元内，采用高分辨率层序地层学分析方法将例层SⅡ3单元沉积演化划分为可追溯的6个时期，明确其沉积成因，指导成因对比；在浅水三角洲沉积模式方面，通过多个单元的精细解剖，分经典的3个亚相带类型和4种特殊沉积区域完善浅水三角洲沉积模式，指导储层的合理预测，加深了对陆相浅水三角洲的认识程度。

浅水三角洲；地层发育模式；小层沉积演化；储层沉积模式

大庆长垣面积26×104km2，由7个局部背斜构造带组成，总体呈东缓西陡的不对称形，其中位于北部的3个背斜(喇嘛甸、萨尔图、杏树岗)构造连续，油水界面统一，构造轴向北东15°左右。经前人[1，2]大量研究证实，长垣北部主要开发层系——中部含油组合萨尔图(S)、葡萄花(P)、高台子(G)油层，属于松辽盆地北部沉积体系，为典型的大型浅水三角洲及部分下游河流沉积，三角洲呈南北向展布，与长垣构造完美匹配。借助密井网开发井资料，笔者对该大型浅水三角洲进行了整体解剖，研究区南北长71km，东西宽18km。研究目的是分析陆相浅水三角洲地层对比方法，完善浅水三角洲沉积模式，解决油田各开发区储层衔接问题[3]，为油田开发储层分类评价提供地质依据。

1 浅水三角洲地层发育模式及小层沉积演化分析

地下地质体展布特征和沉积规律研究工作重点是地层划分对比，目前精细地层对比方法有以下几种，组合测井曲线特征对比法、相控对比法、旋回对比法、趋势对比法、地震控制测井对比法和高分辨层序地层学基准面旋回等时对比法。结合长垣纵向层多、薄厚变化大、平面延伸长、跨越多个相带的储层特点，多个开发区间对比统层难度较大，在前人[4，5]“逐级标准等时面控制下的逼近层序界面对比”方法的基础上，对最小对比单元短期基准面旋回——沉积单元，采用高分辨层序地层学分析方法[6～10]，研究各单元地层沉积成因本质，明确地层接触关系，总结层序地层模式，指导薄储层大范围等时追踪对比，对后续沉积规律研究具有重要意义。

1.1地层发育模式

以典型沉积单元SⅡ3为例，从沉积单元级、沉积单元内共2个层次分析地层成因。首先，SⅡ3地层等厚图(图1)表明，喇嘛甸和杏树岗南部(以下简称为“杏南地区”)地层沉积较厚，观察剖面特征，两处厚层的成因不同，提出沉积单元间2种地层发育模式：

图1 大庆长垣北部浅水三角洲SⅡ3发育模式

2)湖退背景下低可容纳空间进积地层退覆模式自萨尔图往南地层逐渐增厚，剖面上可以明显看到在标志层高尖之上，多出一期地层(红线以上，SⅡ3-1)，向南增厚，但以泥为主，含少量的砂。经过对小层追溯对比判相发现，该时期地层以表外和大范围砂岩尖灭地层为主，局部可见非主体，从等厚图上可看出其与整个小层的厚度变化符合极好，所以SⅡ3厚度变化与该期沉积物有关，但它对沉积相的贡献不大。就成因来看，在SⅡ4沉积时期的最大湖泛期之后，SⅡ3沉积时期发生了大范围湖退，沉积物供应充足，下部反旋回较厚，至该层上部。南部仍存在可容纳空间，只是空间较小，而北部因无可容纳空间，出现路过不留甚至发生侵蚀，使地层与界面对应。上部的小地层向湖进积，退覆在下部反旋回地层之上，分布范围小于下部地层，与下部地层不是同期地层。到SⅡ22时期仍然湖退，但规模与SⅡ3时期相比要小，北部剥蚀前期地层，南部直接覆盖，保存了该层沉积物。

1.2小层沉积演化

在沉积单元内部，从长垣北部6个开发区各取一口井，组成纵穿研究区的六井剖面，观察剖面上井曲线旋回特征变化，分析地层成因。将SⅡ3沉积演化共分13个阶段(图2)，从基准面变化来看可归为6期，从前到后依次为：

1)最大湖泛期 (a)阶段,SⅡ3下部为SⅡ4最大湖泛期沉积物，由于长期处于水下，推测地形已基本水平，仅在杏南地区较深。到SⅡ3沉积初期，相对深水的杏南地区生物富集，堆积一层灰黑色含叶肢介泥层，可追溯对比。其他地区由于基准面高，物源供应极少，无沉积。

2)基准面下降期随后的(b)～(f)阶段，研究区首先发生了快速差异沉降，形成了底面形态，与此同时，基准面开始快速下降，造成喇嘛甸和萨尔图北部地区(以下简称“萨北地区”)来不及堆积细粒物质。而后基准面缓慢下降，该时期的地形变化使得碎屑物质供应充足，补平地形差异后，在水下进行均速堆积，粗粒物质的波及区堆积砂，细粒物质的波及区堆积泥，整体上随基准面下降形成反旋回。当堆积物处于基准面以上时，表层粗粒物质被侵蚀，填平补齐，基准面一直下降至萨尔图南部地区(以下简称“萨南地区”)和萨尔图中部地区(以下简称“萨中地区”)之间的位置，地形发生了明显变化。萨中地区以北倾斜地形的保持，与基准面之上的河流沉积建造有关。

3)基准面上升期从(g)～(h)阶段，基准面开始缓慢上升，北部可容纳空间已经变大，但地形平缓也造成碎屑物质供应减少，碎屑物最远只能堆积到萨中地区，随基准面上升形成正旋回，南部出现沉积间断。而后，北部突然快速沉降，导致河流转向，取道长垣西部外围，碎屑物质快速堆积，补平地形差异的过程也造成了邻层砂泥的突变接触。在该程中，萨南地区以南仍无堆积，最后的顶面地形恢复到了平衡位置。

4)基准面快速上升期至(i)阶段，基准面快速上升，北部仅有少量物质堆积，南部仍无堆积。与此同时，杏南地区缓慢沉陷，沉陷和上升的共同作用，很快使水体达到一定深度且稳定下来，生物富集呈介形虫泥灰层堆积。由于该时期整体地形较为平坦，层位一直延伸到萨南地区，形成标准层。

5)基准面快速升降期 (j)～(k)阶段，基准面又一次快速下降，到达萨中地区附近，北部发生剥蚀。同时，南部快速沉陷，造成了新的可容纳空间，但碎屑物质供应少，仅在萨南地区和杏树岗北部地区(以下简称“杏北地区”)堆积砂，至杏南地区堆积以泥为主。而后基准面又一次上升，北部优先堆积，顺物源减薄，南部继续沉降，杏南地区又堆积一层泥。综合前期来看，萨中地区以北侵蚀又沉积，表现为路过不留，南部在经历了长时间的沉积间断后又多出一期小旋回层，是由可容纳空间增大引起的。自此SⅡ3堆积结束。

6)后期剥蚀期到(l)阶段，SⅡ22沉积时基准面再次下降，剥蚀还未固结的北部SⅡ3，基准面存在能量差异，凸凹不平，萨北地区剥蚀更深，喇嘛甸上部仍剩余一点前期补充的正旋回。

经深埋，按砂泥差异压实[12]，到(m)阶段时，最终形成现今的SⅡ3，对其进行顶拉平。与实测曲线旋回性对应较好，基本符合地下事实。

实际剖面经上述分析，可以把SⅡ3分成6期等时成因地层，自下而上分别是：底部杏南生物标准层；下部残留反旋回层；北部快速填充正旋回层；中部萨南-杏南生物标志层；上部南部反旋回层；顶部正旋回层。对结果进行验证，考虑到地质变化复杂性，仍选取同一剖面上的井验证，规律一致，基本控制SⅡ3沉积过程。该方法的提出，可以有效解决同一沉积体系内薄层大范围等时追踪对比问题。

图2 大庆长垣北部浅水三角洲SⅡ3沉积演化分析

2 浅水三角洲沉积的一般性与特殊性

2.1浅水三角洲沉积的一般性

通过跨区联井剖面和密井网闭合的地层格架，认识整个地区的各层砂体的展布特征，最后确定沉积相带的展布与沉积体系的演化。基于前人[12，13]认识，长垣北部萨尔图油层具有建设性三角洲沉积特征，相带分异明显，各亚相带发育齐备；三角洲前缘亚相带十分宽广，发育分流河道砂体，河口砂坝砂体不太发育；砂体一般顺物源分布，具有明显的方向性。仍以重点解剖层位SⅡ3为例，对一般浅水三角洲进行解剖，该单元可分为3个亚相带，分别是泛滥-三角洲分流平原亚相，三角洲内前缘亚相，三角洲外前缘亚相(图3)。

1)泛滥-三角洲分流平原亚相(辫状分流) 主要分布在喇嘛甸，单井以箱形曲线为主，该期河流主体在喇嘛甸经过，呈宽带状连片分布，下切能力强，并从萨中地区西侧流出长垣，长垣东侧油田上仅存在其较弱的水下分流。喇嘛甸地区河流强度大，是整个萨尔图油层长垣河流强度最大的一期，揭示了该期沉积物供给极为充足，储层发育极好，有效厚度一般在2.5m以上，且明显下切下部层位。其间夹杂的个别变差部位，预测为早期辫状分流河道充填，也可能是2条辫流带之间少量零星分布的溢岸砂体。辫状分流直接与内前缘亚相侧向突变接触，推测为辫状河末端沉积。辫状河河道宽而浅，河流流速大，河底输砂强度大，河谷平直，弯度低，处于限制性谷地之间，向河谷之外分叉决口较困难。在辫状分流末端，即使进入水下，仍具有较强下切能力并向更远处延伸，在其陆上部分，同样也造成了以辫状河为主体，分流平原直接侧向突变到内前缘亚相的情况。

2)三角洲内前缘亚相(过渡状三角洲) 主要分布在萨中地区以北，该亚相的特点是介于枝状和坨状三角洲之间。在内前缘水下分流河道砂体之间分布着一些错叠连片状的薄层粉砂和泥质粉砂岩，也出现少量发育较好的席状砂，不如坨状三角洲席状砂分布面积大，同时水下分流河道砂体的枝网形态虽然仍可识别，但不如枝状三角洲典型。该类三角洲沉积时，湖泊的水深、能量和边缘覆盖时间都介于以上二者之间，波浪的改造作用虽比枝状三角洲有所增强，但还是很微弱，只能搬运粉砂级以下的细粒物质，且多数未能将其均夷为连续的席状砂，而河流仍不失其控制作用。在萨南地区和杏北地区交界处内、外前缘分界线位置，砂体发育较差。经下部地层解剖绘制相图发现，SⅡ4相同部位沉积较厚，且与上部SⅡ3有明显旋回界限，推测SⅡ3在该处沉积时受下部厚层影响造成局部地形高，不利于砂体堆积，造成沉积厚度薄，主要砂体沉积时期碎屑物质越过该区向南部堆积。

3)三角洲外前缘亚相(不稳定席状砂) 主要分布在杏树岗地区，席状砂主体部分呈条带状和小片状分布，连续性较差，面积约占外前缘亚相的30%～40%，其余大部分地区为极薄的非主体席状砂及表外储层所占据，部分地区相变为砂岩尖灭区。整体上席状砂大多较薄，仅在部分片状砂体的核部相对较厚。研究区西部存在一个来自西北部的物源供应，与北部流出长垣的辫状分流趋势相近，该物源的贡献直接影响着南部砂体的来源以及南北部砂体间的连通关系。从地层等厚图中并未见北西-南东向的延伸趋势，反而有依长垣方向顺北东-南西向的增厚趋势，甚至偏东部位置地层沉积更厚，推测研究区南部的砂体仍主要由萨北地区河流体系供应，而西北部的物源仅供应少量的砂体，分布于萨南地区和杏北地区的西部交界处。

2.2浅水三角洲沉积的特殊性

浅水三角洲是三角洲沉积体系中的一种特殊类型，它是在水体浅、地形平缓部位形成的以分流河道砂体为主体的三角洲类型[14]。大庆长垣北部萨尔图油层沉积时期湖泊面积相对较大，并保持在一个相对稳定的状态，河、湖均具有一定能量和规模，所形成的单旋回三角洲规模形态接近于阔叶形或梨形，反映湖泊对三角洲有较强的改造作用。萨尔图沉积相研究成果还揭示出4种浅水三角洲特殊沉积现象，分别为SⅡ81的分流间湾沉积、SⅡ13的风暴流沉积、SⅡ5的斜坡带沉积、SⅡ82的滨外坝沉积。上述4种类型由于储层较差，过去并不受重视，没有形成固定模式。笔者对4种沉积类型进行成因解剖，绘成浅水三角洲沉积模式图(图4)，特征如下。

1)分流间湾沉积位于分流之间，多为薄层砂岩、生物灰岩和泥质岩互层沉积，相对稳定的滨浅湖特征。其成因为，早期处于高部位，使河流顺其两侧流过冲刷切割，之后湖面上升河道充填，当充填至与早期高地同高时，沉积面积突然变大，使得水流速度减慢，携砂能力减弱，泥砂便在早期高地周围堆积，当湖面再次下降，湖水便被限制在早期水道圈定的范围内，形成分流间湾，而后河流会避开前期的沉积向其他低洼部位迁移，使此处间湾保持较长时间，直到下次湖面大范围抬升停止。越靠近物源，砂岩尖灭范围越大，向分流点方向储层逐渐变好。研究区预测位置如图4(a)所示，仅发育分散的溪流，以大面积砂岩尖灭为主。

2)风暴流沉积在三角洲前缘相，沉积物的供应来自水下分流河道，并由湖浪改造。仅在季节性洪水引起的事件性沉积中，河流能量强，携带更大量的碎屑物质得以向湖盆推进，由于河流的不均匀冲刷，使得充填过程水下分流河道砂厚度不一，再经过后期的湖浪改造，形成断续形态，在古河流最远端，形成风暴流沉积，表现为席状砂中局部的砂体富集体。预测分布位置如图4(b)所示。

3)斜坡带沉积在不同的沉积条件下，如沉积地形坡度、物源距离、集水面积等因素共同影响下，所形成的沉积类型、规模和砂体特征有很大不同，因而相带展布特征也不同。在大范围的长缓坡内，局部出现相对短陡而且面积较小的斜坡带，往往形成大范围砂岩尖灭，或仅有表外储层出现，与其顺流方向的上、下端呈突变接触。研究区预测位置如图4(c)所示，局部地形坡降明显。

4)滨外坝沉积在前缘席状砂的外缘滨浅湖区，出现大面积稳定分布的砂坝砂体，向上突变为水平层理暗色泥岩，砂层顶底存在钙质粉砂岩薄层，砂层内钙质含量也较多，垂向加积成因，厚度大，沿湖岸线平行方向伸长。由于局部地形变化，在滨浅湖较强沿岸流及湖浪的作用下，将附近老三角洲前缘沉积物搬运至新三角洲湖区再沉积形成，可以与新三角洲相隔一段距离，也可紧邻新三角洲。由于水下地形平坦，砂体也呈席状分布，但受两侧物源水动力方向影响，宏观上有明显沿岸线方向带状拉长趋势，岩心观察见波浪成因构造和生物钻孔，可以加以确定。位置如图4(d)所示。