孔店油田馆陶组辫状河—曲流河转换及其控制因素

刘海，林承焰，张宪国

（中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东 青岛 266580）

孔店油田馆陶组辫状河—曲流河转换及其控制因素

刘海，林承焰，张宪国

（中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东 青岛 266580）

为探讨孔店油田馆陶组河流类型的转换模式，在沉积学的理论指导下，通过对研究区岩心及测井资料的详细描述，在河流成因岩相类型识别的基础上，确定了6种沉积微相类型，并且通过对馆陶组地层垂向沉积微相、河道堆叠样式和河道宽厚比等的变化特征分析，确定了研究区发育辫状河和曲流河2种类型的河流，并建立了研究区的沉积模式；在此基础上，对河型转换的控制因素进行了分析。研究表明：基准面变化、物源供给及古气候3个因素控制着孔店油田馆陶组河流类型的转换过程。受到基准面的逐渐升高、物源供给能力的减弱及古气候环境变的干热等因素的影响，馆陶组沉积逐渐由辫状河体系向曲流河转换，最终建立了研究区河型演化模式。

沉积特征；河流类型；主控因素；演化模式

0 引言

河流的形成是一个复杂过程，在时空上极具变化性，会表现出多种河型。河道形态受多种因素的控制，在外界因素发生变化的情况下，河型就可能发生转化，河型的转化会导致不同河段砂体的发育特征存在明显差异［1］。河型研究是判别地下不同成因砂体的关键，较为准确地判断河型并分析各种河型的演变规律，对于河流相储层的石油勘探及开发具有重要的指导意义。近年来，国内外的众多地质学家对河型转化特征和机制进行了研究［2-12］。本文以研究区地下资料分析为基础，综合前人在现代沉积、露头［13-18］等研究中获得的认识，确定了研究区发育的河流类型，总结了河型转化主控因素并重新建立了工区的沉积演化模式。

1 研究区概况

孔店油田位于黄骅坳陷中部地区的孔店凸起构造带，是一个被断层切割的背斜构造［19］。新近系馆陶组埋深1206～1434 m，油田开发过程中又细分为3段，本次研究的目的层为馆二和馆三段。黄骅坳陷经历了早期的断陷发育期，在中新世开始进入坳陷阶段，馆陶组地层为坳陷期早期沉积，发育以河流相为主的粗碎屑岩，不整合于下部地层之上［20-21］。

2 沉积特征

2.1 岩相类型

岩相的变化代表了沉积物形成时期水动力条件的变化，是分析沉积物成因类型的重要依据［10］。本次研究中共识别出8种岩相类型，包括1种粗粒度砾岩相、3种砂岩相、2种粉砂岩相和2种泥岩相（见图1）。砾岩相常在砂体底部发育，属于强水动力冲刷河床后的滞留沉积，研究区馆三段底部常见此岩相类型；砂岩相是研究区的主要岩相类型，馆三段以中粗砂岩为主，馆二段细砂岩较为发育，砂岩是沙床在河床底部沉积形成，由于水动力条件的变化呈现各种不同的层理类型，研究区常见板状、槽状交错层理，均为河道内常见的层理类型；粉砂岩相在馆三段偶见，馆二段较为发育，通常见于砂体上部，以发育砂纹层理为特征，砂体内部也可见到薄层状粉砂岩，粉砂岩相常发育于漫流沉积内；泥岩相包括块状泥岩和碳质泥岩2种，其中块状泥岩主要在泛滥平原安静的水体内发育，而碳质泥岩则发育在植被较丰富的沼泽环境内。

图1 研究区馆陶组岩相分类

2.2 沉积微相

通过进一步的岩心观察，总结岩石相组合特征，结合测井资料，可识别出6种河流体系沉积微相。

1）河道。河道砂体底部常发育颗粒支撑砾岩，砾石具有叠瓦状排列特征，属于河道滞留沉积，向上发育槽状交错层理、板状交错层理或者块状砂岩，顶部可见砂纹层理粉砂岩，垂向上整体表现为向上变细的正韵律特点，内部的多个底冲刷界面反映出河道砂体沉积时的多期古洪水事件 （见图2a）。河道内部岩相变化复杂，具有较强的非均质性。

2）心滩。心滩是研究区馆三段发育的一种主要的微相类型，由沉积物顺流加积形成，底部以板状或槽状交错层理粗砂、含砾粗砂岩为主，向上粒度变细，发育板状交错层理中砂岩及细砂岩。整体上粒度较为均匀，表现为均质韵律特征，测井曲线包络线形态通常是箱形或略微向上收敛的钟形（见图2b、图3）。心滩内部可见多个泥质或粉砂质夹层，是平水期或枯水期形成的落淤层［22］。

3）边滩。边滩是馆二段发育的一种常见微相，其底部常发育板状交错层理中细砂岩，顶部发育波状交错层理砂岩、粉砂岩等，内部可观察到到多期泥质夹层，反映了边滩沉积过程中经历了多次的洪水事件。单期增生体规模常为2～3 m，由于洪水事件的持续时间和携带沉积物不同而有所差异（见图2c）。

4）堤岸。堤岸沉积物粒度较细，多为粉砂岩和砂岩，沉积构造以块状和砂纹层理为主。垂向上常与河道沉积或泛滥平原沉积毗邻（见图2d），平面上发育于河道两侧，当河道迁移频繁时，堤岸沉积往往被冲刷难以得到很好的保存。

5）泛滥平原。泛滥平原是洪水时期，洪水漫过堤岸形成广泛的细粒沉积，在研究区馆三段下部不太发育，在馆三段上部及馆二段较为发育，岩性主要是厚层块状泥岩，厚度在几米到几十米，内部可发育粉砂质薄层（见图 2d）。

6）沼泽。河漫沼泽发育于河漫平原的低洼处，常为富含有机质的灰黑色碳质泥岩沉积（见图2e）。

图2 沉积微相垂向层序特征

2.3 河流类型

馆陶组二、三段整体厚度约120 m，发育2种不同的河流类型。其中：馆三段发育厚层的粗粒度辫状河道砂体，心滩为辫状河中最重要的微相类型（见图3），富含砾石的河道砂体主要在该层段发育，粒度变化范围广而且矿物成熟度较低；多期河道相互叠加且频繁切割，河道砂体叠加厚度可达70 m，河道宽厚比大于100，地层剖面含砂率大于70%，由于辫状河道的频繁迁移，堤岸及泛滥平原沉积被冲刷严重，因而发育较差。上部的馆二段发育相对较细的曲流河沉积，边滩沉积较为发育（见图3），矿物中石英体积分数也相对增加。在地层剖面中，曲流河道砂体多呈孤立状发育，河道砂体宽厚比相对较小（小于70），与馆三段相比，馆二段河流二元结构中的上部单元极为发育，地层剖面中泛滥平原占比为48.5%，由于河道的侧向迁移和冲刷，堤岸在凹岸发育较差。

3 控制因素及演化模式

3.1 控制因素

1）馆陶组沉积早期，基准面最低，可容空间较小，且来自西南部沧县隆起的沉积物供给充足。研究区此时为低位域沉积体系，发育广泛的辫状河沉积，表现为多期大规模交切河道。随着基准面的上升，可容空间迅速增加，这时期河道弯曲度增大，侧向迁移现象较为常见，河流由辫状河转变为曲流河，河道相对孤立地发育在泛滥平原内，黄骅坳陷在后裂谷期的持续沉降是导致沉积基准面上升的主要原因。2）盆地沉降还导致沉积物源供给能力的减弱，自馆三段向上到馆二段，粗碎屑沉积物逐渐减少，沉积砂体规模减小，沉积物分选性变好，这些特征都是沉积物源减弱、变远的主要表现。3）古气候环境也是影响河型变化的一个重要因素，湿润的气候容易形成携带大量粗碎屑的辫状河流。孢粉研究表明：馆三段的被子植物中以胡桃科、桦科、榆科为主，桦科中以拟桦粉属较多，裸子类含量为馆陶组最高值段，主要为松科，杉科少量，蕨类孢子中以水龙骨单缝袍较常见，孢粉组合特征显示出湿润的古气候环境；馆二段被子植物中桦科类型及数量增多，水生及湿生植物减少，以蓼粉属为主的水生植物含量降至10%以下，双子叶草本花粉含量明显增高，反映出相对干燥的古气候环境［23］（见图4）。另外，馆三段泥岩以灰白、灰绿色为主，馆二段发现大量杂色、肉红色泥岩，也反映出古气候自湿润向干旱的转变。

图3 研究区取心井垂向沉积序列

3.2 沉积演化模式

结合沉积特征、空间展布与河流成因进行分析，深入探讨馆陶组沉积体系的演化规律，最终建立了研究区沉积演化模式（见图4）。从图4可以看出：在馆陶组早期沉积阶段，沉积基准面相对较低，气候潮湿，沉积物供应充足，在研究区内广泛发育辫状河，沉积物快速沉积，河道频繁运移，砂体厚且横向延伸范围广。随后基准面开始迅速上升，可容空间迅速增加。在此期间，气候变得干燥，沉积物供应减少，河流的下切能力相对下降，河道弯度开始增加，侧向迁移变得较为常见，河道规模减小，堤岸和泛滥平原沉积广泛发育，沉积体系变为曲流河。

图4 馆陶组古地理环境

4 结论

1）馆陶组二段和三段发育辫状河和曲流河2种类型的河流沉积，可以识别出8种主要的岩相类型和6种主要的微相类型。馆三段发育辫状河沉积，从宏观上看，辫状河地层剖面具有“砂包泥”的特征，多期河道频繁切割、相互叠置，河漫沉积发育较差；向上砂体厚度逐渐减薄，河道砂体呈孤立透镜状发育，河漫细粒沉积开始广泛发育，河流类型也由辫状河转变为曲流河。

2）沉积基准面变化、物源供给、古气候等因素控制着馆陶组河流类型的转换过程，随着基准面的逐渐升高、物源供给的减弱、古气候环境的改变，馆陶组沉积体系逐渐由辫状河向曲流河转换。

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（编辑 赵旭亚）

Controlling factors and transformation from braided river to meandering river,Guantao Formation,Kongdian Oilfield

LIU Hai,LIN Chengyan,ZHANG Xianguo
(School of Geosciences,China University of Petroleum,Qingdao 266580,China)

In order to discuss the model of fluvial style transform of Guantao Formation in Kongdian Oilfield,based on the detailed description of core and logging data,under the guidance of the sedimentology theory,six sedimentary microfacies were identified by the identification of lithofacies.Through the analysis of the characteristics of variation on vertical sedimentary microfacies,stacking pattern and width-thickness ratio of channels of Guantao Formation,braided channel and meandering channel were identified and the sedimentary model was established in study area.The analysis of controlling factors on fluvial style transform shows that baselevel changes,sediment supply and paleoclimate affected the fluvial styles of Guantao Formation in Kongdian Oilfield.With the rise of the base level,the weakened supply and the drying of paleoclimate,the fluvial style changed from braided river to meandering river and regional sedimentary evolution model was established.

sedimentary characteristics;fluvialstyle;controlling factor;evolution model

国家自然科学基金项目“基于沉积过程分析的砂质辫状河储层中细粒沉积成因机制与分布模式研究”（41672129）

TE121.2

A

10.6056/dkyqt201706001

2017-05-01；改回日期：2017-09-10。

刘海，男，1986年生，在读博士研究生，主要从事储层地质学方面的研究。E-mail：oceliu@163.com。

刘海，林承焰，张宪国.孔店油田馆陶组辫状河—曲流河转换及其控制因素［J］.断块油气田，2017，24（6）：735-739.

LIU Hai，LIN Chengyan，ZHANG Xianguo.Controlling factors and transformation from braided river to meandering river，Guantao Formation，Kongdian Oilfield［J］.Fault-Block Oilamp;Gas Field，2017，24（6）：735-739.