粒度分布曲线在胜坨地区沙三段沉积微相识别中的应用

王 健

(中国石化胜利油田分公司 胜利采油厂,山东 东营 257000)

碎屑岩粒度是受搬运介质、搬运方式及沉积环境等因素控制的,反过来,这些成因特点必会在碎屑岩的粒度中得到反映,是粒度资料确定沉积环境的依据[1-3]。以维谢尔为代表的学者对粒度分布曲线在沉积相类型确定中的应用做了大量的研究工作[4-6],但因不同沉积环境的水动力条件、搬运方式等特征具有相似性,仅依据粒度分布曲线确定沉积相类型仍存在多解性[7-8]。笔者在胜坨地区南部沙三段沉积体系研究过程中,选取同一沉积微相内的相邻深度段,利用粒度分布曲线的组合样式准确识别沉积微相类型,一定程度上解决沉积相的多解性问题。

1 区域地质概况

胜坨油田背靠凸起(陈家庄凸起、滨县凸起、青坨子凸起),面向洼陷(利津洼陷、民丰洼陷),构造上位于东营凹陷北二级构造断裂带中部(图1),是一个构造复杂的背斜油藏。沙三段为一套完整的河流—三角洲相沉积,综合利用录测井、岩心和粒度分析等资料,在研究区识别出三角洲平原分流河道、前缘河口坝、水下分流河道和远砂坝共4种沉积微相。

图1 胜坨地区构造位置

2 三角洲平原-水上分流河道

胜坨地区沉积物源来自周围凸起,碎屑物质以砂岩为主。三角洲平原水上分流河道岩性主要为中砂岩。河道底部为含砾砂岩和中粗砂岩,可见泥砾,往上为含砾砂岩、粉细砂岩,见平行层理、各种小型交错层理等构造,河道底部可见冲刷充填等构造。粒度分布曲线组合样式由典型跳跃-悬浮式和单一悬浮式两种类型组成(图2)。典型跳跃—悬浮式主要反映牵引流的沉积特征,见于平原分流河道顶部。其跳跃组分含量大于80%,斜率45°～50°,分选较好;悬浮组分含量约为10%,两者相交点Φ值为4.0～4.2。单一悬浮式主要反映重力流沉积特征,见于三角洲平原分流河道底部及中下部的砾状砂岩和粗砂岩中。该曲线整体形态为上拱弯曲长弧形,跳跃组分粒径偏粗、含量高,一般大于85%,分选差,与悬浮组分呈弧状过渡,相交点不明显。其反映水携能力强的洪水流,因出物源山口,流速骤降,碎屑物质迅速沉积的特征。

图2 三角洲平原水上分流河道粒度分布曲线组合样式

3 三角洲前缘-水下分流河道

水下分流河道是三角洲前缘的重要组成部分,是平原河道向湖或海的继续延伸,随河流作用的增强,水下分流河道延伸距离增长。沉积物粒度偏细,以砂、粉砂岩为主,泥质不发育，常见槽状交错层理、平行层理及冲刷面等沉积构造。粒度分布曲线组合样式由低斜多跳悬浮式和高斜两跳悬浮式两种类型。低斜多跳悬浮式(图3)主要见于河道底部中粗砂岩中,其基本特征:跳跃组分又分为3个次级组分,总含量85%～90%,斜率25°～45°,分选较差;悬浮组分含量约为10%,分选差。其反映携带能力强的水体,携带粗碎屑物入湖,受湖水阻滞,快速卸载的特征。高斜两跳悬浮式(图3)主要见于水下分流河道沉积旋回中上部中细砂岩和粉砂岩中,粒度分布曲线的基本特征是:跳跃组分又分为两个次级组分,总含量70%～85%,分选好,斜率大于50°;悬浮组分含量大于15%,与跳跃组分相交点Φ值为2.0～4.0。随着深度的增大,悬浮组分与跳跃组分相交点Φ值逐渐减小,该种曲线是湖浪与入湖水流综合作用的结果[3],且自上而下水动力条件逐渐增强。

4 三角洲前缘-河口坝

河口坝是三角洲前缘重要的砂体类型,水动力条件也最为复杂，总体可归结为波浪作用及河流作用。根据两者的强弱不同,河口坝出现的位置有两种可能:河流作用强,河口坝主要位于水下分流河道的末端;波浪作用强,河口坝位于平原分流河道入湖/海的河口处[9]。笔者总结了两种不同位置的河口坝的粒度分布曲线组合样式。

4.1 以河流作用为主河口坝

以河流作用为主的河口坝,因其河流的推进能力强,河口坝主要位于水下分流河道的末端,沉积物以细粒碎屑为主,岩性自下而上为泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩,呈现明显的反粒序特征,沉积构造见交错层理及平行层理。该种河口坝顶部为低斜多跳悬浮式,中底部为两跳一悬式的粒度分布曲线组合样式(图4)。低斜多跳悬浮式粒度分布曲线的主要特征为:跳跃组分又分为3个次级组分,累积含量达80%～90%,3个次级组分斜率基本25°～60°,分选不齐,剩余的悬浮组分含量10%～20%,分选差。低斜多跳悬浮式粒度分布曲线主要出现于河口坝顶部的细砂岩中,反映了洪泛期的水携粗粒沉积物,由于河口区波浪作用的阻挡,水体不稳,水流速度骤减,碎屑物质快速堆积的特征。两跳一悬式粒度分布曲线主要出现于河口坝的中—底部粉细砂岩中,其特征为:跳跃组分又分为两个次级组分,累积含量大于70%,粗粒级跳跃组分斜率大,反映砂岩的分选好;细粒级跳跃组分斜率小,分选中等,反映了波浪作用偏弱的特征。悬浮组分含量小,分选差,与跳跃组分的相交点Φ值为4.0～5.0,与水下分流河道相比,Φ值明显增大,反映河口坝底部水动力条件减弱。该种曲线跳跃组分与悬浮组分的交点Φ值自上而下逐渐变大,说明反粒序的河口坝碎屑物质粒径小,波浪能量弱的沉积特征。

图3 三角洲前缘水下分流河道粒度分布曲线组合样式

图4 以河流作用为主的河口坝粒度分布曲线组合样式

4.2 以波浪作用为主的河口坝

波浪作用对三角洲的形成和发育极为重要,尤其是对河口砂体的再搬运,其主要体现在对河流携带沉积物的改造。以波浪作用为主的河口坝,因其河流的推进能力弱,波浪的阻滞能力强,河口坝往往发育于分流河道入湖河口处,平面上略呈新月形、圆形、舌形等。若有较强的湖流、湖浪改造,可使砂粒发生侧向迁移,使各河口坝相连,形成平行岸线的条带状砂堤。该种河口坝因为波浪作用的淘洗,砂质较纯,岩性自下而上由粉砂岩递变到细砂岩。沉积构造见各种交错层理及波纹层理,生物成因构造发育。该种河口坝的顶部为牵引-跳跃-悬浮式,中下部为高斜两跳悬浮式粒度分布曲线组合样式(图4)。牵引-跳跃-悬浮式粒度分布曲线主要见于河口坝顶部的中细砂岩中,其主要特征为:3个次级组分发育齐全,牵引组分含量少,一般小于15%,斜率一般低于20°,与跳跃组分的交点Φ值约为2.0,反映砂质粒径粗,分选差;跳跃组分含量70%～85%,斜率约为50°,与悬浮组分的交点Φ值为3.0～4.0,反映砂质分选好;悬浮组分含量15%,斜率低,砂质分选差。高斜两跳悬浮式是以分选良好的跳跃组分为主,少量牵引和悬浮组分,主要出现于河口坝的中下部粉细砂岩中,其特点与河流作用强的河口坝的曲线特点相似,但跳跃组分的斜率明显偏大,反映经过波浪作用的加工,砂岩明显分选好的特征。该种曲线与波浪带浅滩型粒度分布曲线特征相似,是波浪加工的典型曲线特征,因缺乏强水动力条件,牵引组分常为分选差的细砂岩[1]。

图5 以波浪作用为主的河口坝粒度分布曲线组合样式

5 结束语

用粒度分布曲线图解释环境是最有效的一种图解形式。综合各种沉积环境的概率曲线可见,由于不同沉积环境水动力条件的变化,沉积物的搬运方式不同,导致各种沉积环境的粒度分布曲线也不同,但这些变化有一定规律。粒度分布曲线对水动力条件的变化较灵敏,利用单条曲线判断沉积相会存在多解性,但利用粒度分布曲线的组合样式能很好的识别沉积微相。胜坨地区南部沙三段不同的沉积微相具有不同的粒度分布曲线组合样式,正是利用这种差异性,可以很准确地识别沉积微相类型。

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