渤海Z 油田东二下亚段沉积特征及演化模式

张振杰

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）

许多学者针对辽东湾坳陷在构造演化、层序地层划分以及沉积储层等方面开展了许多工作并取得了大量的成果[1-3]。研究表明，辽东湾坳陷在构造演化期次上分别经历了初始裂陷期、热沉降期、断陷期等沉积过程。在东二段沉积时期，构造活动较弱，大部分地区构造断裂活动停止，盆地内部构造断裂带对沉积体系的展布控制作用减弱，而盆地外部物源开始较多地输入该区，使得盆地北部及东部以推进程度较小的三角洲沉积为主，而南部及西部则以正常三角洲的远距离推进为主[4-5]。Z 油田构造上处于辽西凹陷北洼，前人围绕该区域的研究工作大多针对整个凹陷，早期的研究成果并不能够满足油田后期的调整挖潜需要[6-8]。因此，根据重矿物数据、岩心、录井和测井等资料，在区域沉积模式的指导下，对Z 油田东营组东二下亚段的沉积物源方向、层序地层格架以及沉积微相类型开展研究，建立油田的沉积演化模式，以期为今后油田调整挖潜提供地质参考。

1 区域地质概况

Z 油田位于渤海北部的辽东湾坳陷内部，自西向东可以划分为辽西凹陷、辽西低凸起、辽中凹陷、辽东凸起和辽东凹陷共5 个次级构造单元。辽西凹陷为其中的一个三级构造单元，呈北东-南西走向，东部受辽西低凸起和中央凸起所阻挡，西部为燕山隆起区，整个凹陷表现出狭长的带状特征[9]。Z 油田东北侧紧邻鸳鸯沟凹陷，东南侧以辽西一号断层与为界，整体为受控于辽西一号断层及西部走滑边界断层所形成的不规则鼻状构造，油气成藏位置非常有利（图1）。

图1 研究区区域构造位置

2 沉积物源分析

辽东湾坳陷在东二段沉积时期各凹陷和凸起对盆地内沉积体系的分隔作用逐渐减弱，在盆地两侧物源供应的基础上有利于形成三角洲沉积体。其中，位于研究区西部的燕山隆起区和东部的中央凸起区物源经历风化剥蚀等作用，分别经兴城水系和凌河水系进入辽西凹陷沉积区。

目前物源分析的方法越来越多，应用较多的有重矿物分析法、沉积法、碎屑岩类分析法等[10-12]。重矿物因其耐磨性和稳定性在物源分析中占重要地位，尤其是多元统计方法的应用使得通过重矿物进行物源分析逐渐从定性向定量化发展[13-15]。由于Q型聚类分析的结果更为直观，其聚类谱系图能更明确、清楚地表达数值分类结果[16]，故采用Q 型聚类方法对研究区油组内的物源进行分析。利用Z 油田各单井东营组东二下亚段Ⅰ-Ⅳ油组重矿物样品和邻近区块两口探井的重矿物样品资料，采用Q 型聚类分析的组间联结法，度量区间为欧式平方距离进行分析，得到了研究区的聚类谱系图（图2）。从图2 中可以看出：由于邻近区块的J-3-3 和J-3-5井的物源为东部的中央凸起，当距离系数为10 时，所有的样品明显地被分为两个样本区。结合区域沉积及各单井在平面上的位置综合分析认为，Z 油田东营组东二下亚段Ⅳ油组以及Z-2-2-Ⅲ油组的物源方向整体也是来自东侧的中央凸起，而Z-2-1-Ⅲ油组、Z-2-3-Ⅲ油组、Z-2-1-Ⅱ油组、Z-2-3-Ⅱ油组和Z-2-2-Ⅰ油组的物源方向则可能是来自西侧的燕山隆起区。

图2 Z油田东二下亚段重矿物Q型聚类谱系特征

3 层序地层格架及砂体发育特征

根据高分辨率层序地层学理论[17]，以岩心、录井和测井资料分析为基础，结合井震标定结果，可将研究区东二下亚段4 个油组划分为1 个中期基准面旋回和5 个短期基准面旋回（自下而上依次为SSC1-SSC5），在此基础上建立等时层序地层格架（图3），分析地层格架内砂体分布与基准面旋回变化的关系可知，研究区层序地层格架内沉积砂体的发育具有如下特点：

图3 Z 油田东二下亚段层序地层格架及砂体发育特征

（1）在SSC1 和SSC2 短期基准面旋回内，湖平面整体逐渐上升，该时期可容纳空间较大物源供给相对不足，垂向上表现为大套泥岩背景下的薄层砂岩沉积特征，砂体主要位于基准面上升半旋回早期以及下降半旋回晚期，自然伽马曲线以漏斗形和指形为主，少量箱形和钟形的组合特征。

（2）在SSC3 短期基准面旋回内，湖平面表现为持续上升后逐渐下降，在基准面上升半旋回时期，可容纳空间继续增加沉积物供应持续减少，砂体呈退积结构，垂向上砂体沉积逐渐减薄，泥岩含量增加；在基准面下降半旋回中-晚期，可容纳空间逐渐减小，沉积物供给逐渐增加砂体呈现进积结构，砂体主要位于基准面下降半旋回的晚期，自然伽马曲线以漏斗形为主、少量指形和箱形（钟形）的组合特征。

（3）在SSC4 和SSC5 短期基准面旋回内，湖平面整体仍是继续下降，该时期可容纳空间减小，物源供给相对充足，砂体呈现进积结构，垂向上整体表现出“砂包泥”的特征，砂体主要位于基准面下降半旋回的晚期，自然伽马曲线以漏斗形和箱形为主、少量指形的特征。

总之，在中期基准面旋回控制下的短期基准面旋回内，沉积物供给和可容纳空间的变化对储集砂体的发育具有明显的控制作用，砂体在基准面上升半旋回早期和下降半旋回中-晚期最发育。

4 沉积特征及演化模式

4.1 东二下亚段沉积微相类型

根据前述稳定重矿物资料分析认为，物源来自于西部的燕山隆起和东部的中央凸起。统计分析发现各井东二下亚段钻遇的单砂层及累计砂层厚度均较薄，同时各井区砂岩百分含量较低（8.9%～21.2%），说明该区储层整体发育状况一般。在此基础上，结合岩心、录井以及测井曲线等资料分析认为，研究区位于这两个沉积体系的边部，属于三角洲前缘沉积，主要的沉积微相类型有水下分流河道、河口坝、水下分流间湾及远砂坝-席状砂[18]，各微相特征如下。

水下分流河道：作为三角洲平原分流河道入湖后在水下的延续部分，水下分流河道是研究区发育的典型沉积微相类型之一。岩性以中-细粒岩屑长石砂岩为主，局部含砾，岩心观察垂向上可见明显的下粗上细的正韵律沉积特征，见交错层理和块状层理，砂层底部可见冲刷面（图4a）。粒度概率曲线表现为明显的两段式，跳跃组分含量较高，自然伽马和自然电位曲线多为箱形或钟形。

河口坝：岩性以中-细粒岩屑长石砂岩为主，岩心上呈现出下细上粗的反旋回特征（图4b），自然伽马和自然电位曲线多为漏斗形。

水下分流间湾：作为水下分流河道之间相对低洼的湖湾地区，水下分流河道间岩性以深灰色泥岩为主，介形虫化石丰富，个体小，化石保存不完整，自然伽马曲线较平直。

远砂坝-席状砂：岩性以细粒岩屑长石砂岩为主，自然伽马和自然电位曲线多为指形。

4.2 东二下亚段沉积演化模式

测井解释结果表明，Z-2-1 井Ⅱ油组和Ⅲ油组与Z-2-2 井相对应的油组流体界面矛盾，说明Ⅱ油组和Ⅲ油组储层横向分布较局限。另外，钻井和测试资料显示，Z-2-1 井Ⅳ油组钻井为气层，而测试日产原油105 m3；Z-2-2 井Ⅳ油组钻井为油层，而测试日产气6.08×104m3。Z-2-1 井区气底深度较Z-2-2 井区油顶深度高3.6 m，同时，位于Z-2-1 井区的生产井产出原油，进一步说明两个井区的砂体连通，储层横向分布相对稳定。

图4 Z油田东二下亚段砂体沉积构造特征

在前述物源分析、层序地层格架以及沉积微相研究的基础上，结合实钻井资料分析认为，在中期基准面旋回早期（SSC1-SSC2 时期），物源以东侧中央凸起方向为主，该时期可容纳空间较大，物源供给相对不足。平面上，砂体呈现出条带状指进的特征，以发育薄层远砂坝-席状砂及河口坝沉积为主，水下分流河道次之；到基准面旋回中期（SSC3-SSC4 时期），随着东侧物源供给的减少而西侧增加，砂体在平面上表现为两个明显的分区沉积特征。Z-2-1 井区和Z-2-2 井区分属两个不同的沉积朵体，东侧砂体仍然以远砂坝-席状砂以及河口坝沉积为主，而西侧砂体则逐渐以水下分流河道沉积为主；在中期基准面旋回晚期（SSC5 时期），可容纳空间变小，物源供给由相对不足变为相对充足，Z-2-1 井和Z-2-2 井所在区域均为来自西侧的物源沉积，以河口坝、水下分流河道沉积为主。

综上所述，在东二下亚段沉积早期，物源以东侧中央凸起方向为主，随后到沉积的中-晚期逐渐过渡到以西侧为主，两个沉积体系呈现出此消彼长关系（图5）。

5 结论

（1）通过采用Q 型聚类方法对重矿物含量分析后认为，Z 油田存在东西两支物源，东侧物源来自于中央凸起而西侧物源来自于燕山隆起。

（2）Z 油田古近系东营组东二下亚段可以划分为1 个中期和5 个短期基准面旋回，在中期基准面旋回控制下的短期基准面旋回内，沉积物供给和可容纳空间的变化对储集砂体的发育具有明显的控制作用，在基准面上升半旋回早期和下降半旋回中-晚期为砂体发育的有利部位。

图5 Z油田东二下亚段沉积演化模式

（3）Z 油田位于两个沉积物源体系的边部，属 于三角洲前缘沉积，主要的沉积微相类型有水下分流河道、河口坝、水下分流河道间及远砂坝-席状砂。在中期基准面旋回早期，物源主要是以东侧中央凸起方向为主；到基准面旋回中期直至晚期逐渐过渡到以西侧物源为主，两个沉积体系呈现出彼此消长关系。