对霸县某地区沉积体系中油气储集体的研究

于晓菲 王雪 许梦 许文倩 张静仪(中国地质大学，北京 100083)

0 引言

霸县凹陷是渤海湾盆地冀中坳陷内部中新生代发育的次一级凹陷，是华北油田油气生产的主要区域之一，其中古近系是重要的勘探层系[1-3]。随着油气勘探的深入，霸县凹陷油气勘探以由早期的构造圈闭为主，转向岩性-地层圈闭勘探。资源评价结果显示，霸县凹陷还有较多的剩余油气资源，其中大部分富存于深层岩性油气藏中[4]。但霸县凹陷砂体成因类型、空间分布及岩性油气藏的分布等特征缺乏系统的认识，影响了勘探进展。前人有关该区沙二、沙三段的研究较多，为了进一步拓展油气开发的新领域，研究重点开始向东营组—沙一段等层段转移。因此，对该地区进行沉积体系分析，明确砂体成因类型、空间分布规律等，为后续油气分布及油气运移研究奠定了理论基础，在霸县凹陷进一步油气勘探中显得尤为重要。

1 地质背景

1.1 凹陷位置

霸县凹陷属于中国渤海湾中—新生代含油气盆地，位于冀中坳陷东部凹陷中部。西部与牛驼镇凸起相邻，向东为文安斜坡带，北部与廊固凹陷、武清凹陷以霸县二台阶和里澜断层相隔，南接徐水-新安横向调节断层。研究区为一个西陡东缓、西高东低的箕状继承性凹陷，南北长约80km，东西宽约为70km，走向为北东向，勘探面积约为5500km2[5]。盆地控制断裂的强烈活动导致凹陷古近系地层沉积厚度约7km，由于断裂活动的差异性，地层厚度变化大，岩相变化较快。

1.2 地层特征

研究区从下向上发育古近系孔店组、沙河街组、东营组三组地层。孔店组为一套河湖相碎屑岩，颜色分层性明显，并夹有少量玄武岩。各层厚度分布不均，小到几十米，大到几百米。沙河街组与孔店组为平行不整合接触，主要为暗色湖相砂泥岩，含有碳酸盐和生物碎屑灰岩。各层厚度从沉积中心向凹陷边缘逐渐减小。东营组岩性主要为粉砂岩、砂质泥岩、砂岩，夹有少量白云质灰岩和泥岩。

1.3 构造演化

冀中坳陷形成于燕山运动塑造的呈NE-SW 向凸凹基底背景上，霸县凹陷的伸展裂谷作用受地幔热底辟作用产生的张力和板块边缘向板块传递的力的影响，新生界沉积之前为区域性宽缓褶皱构造[6-7]。依据断裂组合及断层活动特征，将霸县凹陷古近系这一裂谷发育期细分为3幕裂陷过程和6个演化阶段[8]。

2 沉积相类型

沉积构造是沉积物内部的宏观特征，是沉积时期环境的具体表现和重要标志。霸县凹陷古近系沉积相组成类型丰富，主要发育冲积扇、三角洲、河流、近岸水下扇、滩坝和湖泊等沉积相类型[9-10]。

2.1 沉积体系组合

2.1.1 湖泊-滩坝体系

湖泊-滩坝体系主要分布于强烈断陷Ⅱ幕和Ⅲ幕的早期，湖泊相以浅湖、半深湖深灰色，灰色泥岩夹薄层细砂岩、粉砂岩为特征，霸县凹陷深湖发育阶段广泛分布黑色油页岩与暗色泥岩互层沉积。滩坝主要形成于(Es1x)沉积期，是快速湖侵阶段的产物。该时期物源供给能力较弱，气候温润水体清且浅，霸县凹陷内部广泛形成了一套以暗色泥岩、油页岩与灰色细砂岩、灰岩及生物灰岩互层沉积，成为“特殊岩性段”，是陆源碎屑滩与生物碎屑滩的混积结果。沉积构造主要有块状层理、波状层理、楔状层理和平行层理等； 层面可见浪成波痕和剥离线理等。

2.1.2 风暴沉积体系

风暴沉积是由于地震、海啸和台风的作用，以及风暴流对海岸、浅水湖甚至近岸地区的侵蚀和冲刷，正常沉积条件下形成的正常沉积物被再次搅拌悬浮，并通过暴雨回流输送到邻近的浅水湖盆。因此，陆相环境中的风暴岩常发育于湖滨浅层。风暴沉积常形成块状层理、波状层理、交错层理、丘状交错层理和浪成砂交错层理五种层理结构，以及生物逃逸痕迹和同生变形构造。

2.1.3 浅水三角洲沉积体系

研究区浅水三角洲主要的构造类型是平行层理、槽状交错层理和波状交错层理。当物质供给充足时，通常形成以平行层理为主的厚层细砂岩相；当物质供给不足，湖波作用强烈时，往往形成槽状交错层理或波浪交错层理细砂岩相[11]。研究区的槽状交错层理以小规模发育于分支河道中。平行层理与交错层理伴生，一般指示急流、河道侧向迁移的浅水环境，多见于浅水三角洲分支河道的底部。波状交错层理主要是沉积水体波浪振荡造成的，一般位于席状砂微相环境中，当水流能量较大时，泥沙沉积，泥浆悬浮；当水流能量较弱时，悬浮物沉积在槽内或覆盖在起伏的砂层上，表明水动力条件中等的浅水沉积环境。

2.2 沉积相平面展布

研究区岔河集构造带的沉积相类型和演化模式受其特殊的古地形控制。岔河集构造带位于牛坨镇隆起东侧牛东断裂的错断处。古地形、地貌条件显示了浅水三角洲环境。根据岩心资料分析，研究区沉积构造以牵引、排水构造为主，存在波状层理等多种浅湖三角洲相标志；测井相以正旋回河道砂体为主，很少出现逆旋回河口坝和远坝砂体，广泛分布席状砂。

根据岩心资料及地震属性分析，得出研究区沉积相平面展布图(见图1)。

图1 地震属性(左)沉积相平面展布图(右)

3 古风向及古物源

3.1 古物源

上述沉积相研究表明，3个区块(岔南、岔中、岔北)的物源主要来自西部的牛坨镇隆起，并存在激发物源。其中，岔北区块来自北和西北部，岔南区块来自西南部，沉积物经中低能河流向东部浅水湖泊环境运移。平面上，沙河街组一段砂体呈东西向展布，西厚东薄。由于古隆起及其周围地区的遮挡，砂体重新分布(见图2)。同时，综合湖波和海流的改造作用，形成了厚滩坝砂体。

图2 滩坝形成水动力条件示意图

3.2 古风向

风场的作用是普遍存在于自然环境中，包括碎屑岩和碳酸盐岩沉积环境。风场有两个作用对象：地表沉积物和水下沉积物。风场对地表沉积物有直接的影响，包括风蚀、搬运和风沙沉积，其结果是风成沉积体系的形成；而风场的间接作用，包括冲刷作用、搬运作用和沉积作用，其原理是风驱动水体运动产生波浪，并对水下沉积物进行分配或改造，改造滨岸、河口湾角洲等沉积体系就是其作用的结果[12]。

风场方向控制波浪的方向，进而影响湖盆中央砂体沉积的展布形态，滩坝砂体反映了正常的长时间风向，风暴沉积反映事件性大风暴的风向，在沙一段沉积期，研究区风向总体来自东部方向，风暴也是此方向。风力、水动力与物源输入方向相反，二者相互平衡，最终形成河口湾、无障壁海岸、障壁海岸和风暴沉积。

4 结语

(1)划分出三类沉积体系，一类是沉积体系为湖泊-滩坝体系；第二类沉积体系为风暴沉积体系；第三类沉积体系为浅水三角洲沉积体系。

(2)结合地震平解释图，做出了沉积相展布图，判断出物源来自于北西向牛驼镇凸起，以及古风场为南东向。

(3)古风向及古物源对油气的生储空间配置以及油气的输导和聚集起着一定的影响。霸县凹陷具有良好的油源条件和发育的油源断层。其古地貌具有“坳陷隆起”的特征。具有良好的油气成藏条件，多套油层发育，深部勘探潜力大。