沉积相分析在岩性油气藏勘探中的应用

王 玲,孙廷彬,吉亚明,杨 飞

(中国石化中原油田分公司，河南 濮阳 457000)

0 引 言

东濮凹陷随着构造油气藏勘探程度的不断提高，发现规模油气储量的几率越来越小，急需寻找新的勘探领域，实现资源接替。近年来，学者们对岩性油气藏的分类、成藏机理与富集问题进行研究[1-5]，有效地解决了制约岩性油气藏勘探的关键技术问题[6]，指导了渤海湾盆地、二连盆地等岩性油气藏勘探，并相继取得突破，岩性油气藏已经成为新增储量的重要部分。柳屯洼陷位于东濮凹陷北段，烃源岩埋深大，生烃条件优越，具有很好的岩性油气藏勘探潜力，但一直以来没有新的突破。分析认为该洼陷是东濮凹陷的内部洼陷，发育多个物源、且沉积类型多样，纵向多层油层叠置，缺乏系统、精细的沉积体系研究是制约柳屯洼陷岩性油气藏勘探的主要问题。因此，明确柳屯洼陷物源方向，开展沉积相研究，对柳屯洼陷岩性油气藏勘探具有重要意义。

1 区域地质概况

柳屯洼陷是东濮凹陷北部的一个三级构造单元，南与海通集洼陷相邻，北与马寨洼陷相连，西南与胡状集构造的胡5断块区相接，西边界为邢庄断层，东边界为文西断层，呈以洼陷为中心的负向构造形态(图1)。平面上划分为西南斜坡(胡99—胡111井区)、洼陷西翼(胡110—胡96井区)、洼陷东翼(濮深18—文408井区)。

图1 柳屯洼陷区域位置

柳屯洼陷沙三段沉积厚度为4 000 m，既是主要生烃层系，也是主要储集层系，可细分为沙三上、沙三中、沙三下3个亚段。沙三中亚段是主要的油气富集层系，自上而下划分了12个砂组。其中，顶部的沙三中1—中3砂组以厚层灰白色盐岩夹薄层页岩、油页岩为主，以胡96井为界，洼陷西翼不发育盐岩，洼陷东翼发育一套5～10 m厚的盐岩，分布稳定。中下部的沙三中4—中12砂组是主要的含油层系，岩性以深灰色、灰色泥岩，油页岩夹灰色、黄褐色粉砂岩，细砂岩为主，也是岩性油气藏的主要发育层位。

2 物源体系分析

2.1 古地貌特征

沙三中早期，湖盆整体较深，洼陷西翼是湖盆的沉积和沉降中心。柳屯洼陷整体呈现北深南浅，南北陡坡，东西缓坡的特点，洼陷西部发育北西—南东向古冲沟，是有利的物源供给通道(图2)。沙三中晚期，洼陷的西南部逐渐抬升，形成斜坡-洼陷的古地貌格局。西南斜坡具有水浅坡缓的特点，易形成牵引流沉积，是沉积物堆积的有利场所。洼陷东翼为沉降中心，具备发育近岸水下扇或浊积扇的古地貌条件[7]。

图2 柳屯洼陷沙三中亚段古地貌

2.2 特征元素分布特征

同一物源区特征元素的含量比值在沉积、搬运和成岩过程中变化不大，但在物源区和沉积区具有可比性，是判断和区分不同物源区的重要参数。西南斜坡、洼陷西翼、洼陷东翼特征元素含量比值分布模式均表现为Mg与Mn之比单一高峰型，数值差别较大(表1)。因此，西南斜坡、洼陷西翼及洼陷东翼属于不同的物源区[8]。

表1 柳屯洼陷沙三中亚段特征元素含量比值分布

2.3 砂地比分布特征

通过砂地比分布特征分析发现，柳屯洼陷沙三中亚段发育北西向和南东向2个物源方向。其中，西南斜坡物源供给充足，为主要物源区，砂岩含量为40%，物源方向为北西向；洼陷西翼物源供给能力相对较弱，砂岩含量为25%～35%，物源方向为北西向；洼陷东翼局部发育有小物源，沙三中8砂组砂岩含量最高，为25%，物源方向为南东向。

由古地貌特征、特征元素分布特征及砂地比分布特征综合分析可知，柳屯洼陷发育西南斜坡、洼陷西翼、洼陷东翼3个物源区。其中，西南斜坡物源供给充足，为主要物源区，物源方向为北西向。西南斜坡为单斜构造，水浅坡缓，有利于沉积物堆积，可以发育大型牵引流沉积。洼陷西翼物源方向为北西向，由于水深坡陡，且物源供给能力较弱，可以发育各类小型扇体。洼陷东翼物源方向为南东向，为柳屯洼陷的沉降中心，来自文西断层的物源供给能力弱，可能发育有近岸水下扇或浊积扇等重力流沉积。

3 沉积相类型及特征

3.1 辫状河三角洲

辫状河三角洲碎屑颗粒含量为65%～88%。其中，石英含量最高，为55%～85%，平均为65%；岩屑含量次之，为8%～27%，平均为19%，岩屑成分以沉积岩岩屑和变质岩岩屑为主；长石含量略低于岩屑含量，为10%～25%，平均为16%，成分以斜长石为主。颗粒分选中等，磨圆以次圆—次棱角状为主，结构成熟度中等偏差。

辫状河三角洲平原的岩性主要为砖红色、浅肉红色细砾岩、粗砂岩(图3a)，发育大量交错层理、平行层理(图3b)，测井相为齿化箱形及钟形。

图3 典型岩心沉积构造

Fig.3 Typical core sedimentary structure

辫状河三角洲前缘的岩石类型主要为灰色砾岩、粗砂岩与灰色泥岩互层，砾岩分选中等偏差，磨圆为次圆—次棱角状，成熟度较低。沉积构造为细砾岩正粒序构造、平行层理及各种交错层理(图3c)，测井相为箱形及钟形。

3.2 滑塌浊积扇

滑塌浊积体属于再搬运沉积物、岩性一般较细，以细砂岩为主，并含有大量盆内碎屑，如泥岩撕裂屑、泥砾等。浊积岩常见各种同生变形构造(图3d、e)，其中，滑塌构造发育最普遍，此外，还发育平行层理、交错层理等。由于构造活动频繁，柳屯洼陷浊积岩常见裂缝，裂缝内多被盐岩或石膏充填。由于物源供给量、构造活动强度等诱导因素变化，浊积扇沿辫状河三角洲扇体运移方向随机分布，滑塌距离及浊积扇体面积不确定。

4 沉积相平面展布特征

柳屯洼陷东翼水体最深，为半深湖—深湖环境；洼陷西翼次之，为半深湖环境；西南斜坡水体最浅，以滨浅湖为主。在水体环境及地形坡度差异的影响下，不同区带的沉积相展布特征也各不相同(图4)。

在柳屯洼陷西南斜坡，沉积地形坡度相对较缓，物源供给充足，沿邢庄断层下降盘继承性发育3个辫状河三角洲前缘扇体。其中，斜坡带西段的胡99井区，坡度最小，扇体发育范围最广，水下分流河道向南可延伸至开36井区。靠近洼陷带部位坡度相对较陡，辫状河三角洲扇体发育规模明显小于西段。从各时期辫状河三角洲发育特征来看，砂体规模由下而上具有增大的趋势。在柳屯洼陷西翼，沿邢庄断层下降盘发育2个小规模辫状河三角洲扇体，受到坡度较大、水体较深的影响，扇体具有厚度大、延伸距离短的特点，各时期扇体发育规模有所差别。其中，沙三中6、中2沉积时期砂体规模最大，但受到物源供给差异的影响，中6时期胡110井区扇体发育规模大于胡108井区，中2时期则相反。

图4 柳屯洼陷沙三中亚段各砂组沉积相平面展布

在柳屯洼陷东翼，沙三中12—沙三中4沉积时期主要为半深湖—深湖环境，沿文西断层下降盘局部发育浊积扇，物源来自文留滩坝砂体；沙三中2时期发育盐湖沉积。洼陷东翼发育的浊积扇易形成透镜体岩性油气藏。

5 岩性油气藏潜力分析

柳屯洼陷是东濮凹陷的重要生烃洼陷，主要生油层系为沙三中亚段—沙三下亚段。油气沿邢庄断层及文西断层向上运移，在柳屯洼陷的断鼻、断块等有利圈闭聚集成藏，受构造及储层双重影响，形成多种类型油气藏。

西南斜坡沙三中亚段沿邢庄断层下降盘发育有3个辫状河三角洲扇体(胡99、胡114、胡111井区)(图4)，扇体叠置连片，由于单斜构造，砂体沿上倾方向尖灭，侧向与泥岩接触。由胡99—胡111井油藏解剖可知(图5)，水下分流河道微相储集砂体物性较好，是岩性油气藏勘探的有利相带。构造上倾方向及次生断层的有效封堵与有利沉积微相相结合，形成构造-岩性油气藏，油气聚集在辫状河三角洲水下分流河道侧缘高部位[9-10]。

洼陷西翼发育小型辫状河三角洲扇体，由于与构造背景配置良好，为油气垂向及侧向运移提供了良好条件，是构造-岩性油气藏勘探的良好地区。

图5 柳屯洼陷西南斜坡带胡99井-胡111井油藏剖面

沙三中亚段文西断层下降盘与上升盘对接的地层是中生界致密地层，侧向上封堵良好，有利于洼陷东翼的油气聚集与保存。同时，洼陷东翼位于柳屯洼陷生油中心，沙三中6—中8砂组发育有2个较大规模的滑塌浊积扇(濮深18井区、文408井区)(图4)，沙三中1砂组发育的厚层盐岩形成良好的盖层，成藏条件优越。浊积扇可以形成透镜体岩性油气藏，是岩性油气藏勘探的有利相带[11-17]。

6 结 论

(1) 柳屯洼陷沙三中亚段发育西南斜坡、洼陷西翼、洼陷东翼3个物源区，西南斜坡为主要物源区，物源方向为北西向。

(2) 柳屯洼陷沙三中亚段主要发育辫状河三角洲、浊积扇及湖泊相。沿邢庄断层下降盘继承性发育多个辫状河三角洲，西南斜坡辫状河三角洲扇体发育规模最大，沿文西断层下降盘洼陷东翼局部发育浊积扇。水体变浅、物源供给条件变化是辫状河三角洲扇体规模变化的主要影响因素，扇体规模经历了3次由小变大的过程。此外，水体变化，断裂活动增强是浊积扇规模变化的主控因素。

(3) 西南斜坡紧邻生油洼陷，且位于油气运移的通道上，具有有利的成藏条件。水下分流河道广泛发育，横向上砂岩变化明显，与单斜构造配置，易在储层上倾侧向尖灭形成构造-岩性油气藏。洼陷东翼构造活动强烈，发育滑塌浊积扇，上部有沙三中1砂组发育的厚层盐岩封盖，易形成透镜体岩性油气藏。