断陷湖盆缓坡带古河道定量恢复方法及油气地质意义:以霸县凹陷文安斜坡东营组为例
2021-11-05张自力朱筱敏陈贺贺张锐锋曹兰柱施瑞生谢爽慧
张自力,朱筱敏*,陈贺贺,张锐锋,曹兰柱,施瑞生,谢爽慧
1. 中国石油大学(北京) 地球科学学院,北京 102249;
2. 中国石油天然气股份有限公司 华北油田分公司,任丘 062550
1 前言
河流相作为一种重要的油气储集单元,一直以来备受诸多石油地质学家和沉积学家的关注(Miall,1985; Posamentier et al.,2001; Catuneanu, 2006;吴胜和等,2008;Yue et al.,2019)。作为油气田开发的重要储层类型,河流砂体定量表征会影响油气田开发效率。对于古河道的古河型及古水文的定量估算由来已久,前人通过计算河道的宽度、深度、古坡度及流量等参数,从而判断沉积环境,确定河流类型,并建立了大量的河流环境和沉积(层序)模式,为油气勘探开发提供指导依据(Shanley and Mccabe, 1968;Wright and Marriott, 1993;李勇,2013,蒲秀刚等, 2018)。近些年来,国内外学者基于露头上沉积构造的三维几何参数特征分析,对其发育的沉积要素进行定量化解释,推进了深时沉积体系定量化表征的相关研究(Bridge,2003;Bhattacharya et al.,2004,2016)。此外,地震沉积学理论及技术的出现,极大地推动了对沉积地质体三维几何形态、内部结构和沉积过程的研究(Wood and Mize-Spansky,2007;Zeng et al.,2004;朱筱敏等,2009, 2011, 2020)。众所周知,相比于海相沉积盆地,陆相断陷湖盆具有沉积体系类型多、沉积体规模较小、砂体侧向连续性相对较差且储层控制因素复杂的特征。断陷盆地缓坡是物源供给明显、沉积体系类型多样的构造单元,特别是在湖盆演化的坳陷阶段发育储集性能良好的多种类型河流沉积。显然,如何明确古河型、控制因素、砂体成因类型及规模砂体的空间分布特征,是河流相岩性—地层圈闭勘探开发的难点。
霸县凹陷文安斜坡古近系东营组发育一套以泛滥平原—河流为主的沉积建造,是在氧化环境下形成的红色陆相碎屑岩沉积(张文朝等,2001;张自力等,2019)。近些年来在文安斜坡河流相油气勘探取得了一系列成果,显示出东营组具有平面上含油连片、纵向上不同含油层系叠置的特点,但是对于砂体空间分布及其定量表征、岩性油气藏分布规律缺乏系统性的认识,这很大程度上制约了东营组河道砂岩岩性油气藏的勘探开发进程(赵力民等,2009;冯晗等,2012;杨德相等,2016)。得益于霸县凹陷文安斜坡较高的钻井覆盖率和丰富的取心资料,尤其是三维深度地震数据的应用,为东营组河流定量化研究提供了丰富而坚实的研究材料。本次对文安斜坡东营组河流相河型参数定量化研究体现了地质与地球物理方法的交叉综合:(1)岩心沉积构造定量化解释;(2)典型测井曲线筛选计算;(3)井震标定地震剖面测定;(4)定量地震地貌学分析。基于单井尺度开展沉积构造定量化解释,意在获得河道深度和宽度等参数;基于地震尺度开展定量地震地貌学分析,意在获得河道宽度和长度等参数。通过上述两种尺度、四种分析方法的定量化研究,既能获得河流相地貌学参数,又可以相互印证定量化研究精度,从而有利于断陷湖盆缓坡带河流相定量化研究。
2 区域地质概况
冀中坳陷为渤海湾中新生代含油气盆地西部的次一级负向构造单元,是在华北古地台基底上发育起来的中、新生代沉积坳陷(图1)。霸县凹陷是冀中坳陷北部的一个次级构造单元,文安斜坡位于霸县凹陷东部构造缓坡带,东临沧县隆起区,北部以里澜断层与武清凹陷相隔,向南延伸至饶阳凹陷北部南马庄构造带,整体呈NE—SW走向(翟光明,1998; 张文朝等, 2001)。文安斜坡是霸县凹陷古近纪时期,受断裂活动不均衡性以及盆地基底断块翘倾共同作用下形成的西断、东超这一典型箕状洼陷的构造缓坡。
钻井资料显示,霸县凹陷古近系发育齐全,自下而上发育孔店组(Ek)、沙河街组(Es)、东营组(Ed)(图2)。东营组属于霸县凹陷古近系强烈断陷三幕中第二阶段稳定差异沉降时期的产物,整体呈楔状,由西向东逐渐超覆减薄,顶部遭受剥蚀。东营组沉积时期工区内发育以NE-SW向小型正断层,多是早期老断层再次活动的产物(图3),斜坡带断层控制沉积作用有限,仅调节局部砂岩的分散方向。东营组时期霸县凹陷沉积、沉降中心分别位于牛东断层北段下降盘霸县洼槽和南段的白洋淀次洼,文安斜坡物源主要来自于工区东部大城凸起,自北向南依次发育苏桥、文安和长丰镇三大主要物源口(图1)。
图1 冀中中北部地区霸县凹陷文安斜坡位置及盆地结构图Fig. 1 Map showing the location of the Wen’an slope and the basin structures of Baxian sag in Jizhong Depression
图2 霸县凹陷盆地演化及东营组地层特征Fig. 2 Basin evolution and stratigraphic characteristics of Ed in Baxian sag
图3 霸县凹陷东营组地层结构及地震反射特征(剖面位置见图1)Fig. 3 Stratigraphic structures and seismic reflection characteristics of Ed in Baxian sag
研究区东营组埋深浅(<2500 m),地层厚度差异较大(厚度950~40 m),垂向上显示出粗—细—粗的完整沉积旋回,泥岩颜色为上下红,中间绿,可划分出三个亚段(图2)。下部岩性为互层紫红色泥岩与灰色砂岩夹薄层灰色泥岩,中部为灰色、灰绿色含螺泥岩夹薄层砂岩、粉砂岩,上部为互层浅灰色砂岩与紫红色泥岩,岩心中砂岩普遍胶结疏松,泥岩呈松散状。实际生产中,习惯将文安斜坡按构造位置划分为外、中、内三个部分,其中斜坡中带特别是临近大城凸起区的斜坡外带是东营组厚层砂岩、砂砾岩主要的分散区域,而斜坡内带以厚层红色、棕红色泥质沉积为主(图3)。通常认为,文安斜坡东营组时期河道类型以砾质辫状河微相和砂质辫状河道微相为主的辫状河沉积。笔者研究认为,气候的周期性变化影响了物源输入量,并与断块的翘倾共同作用控制了文安斜坡河流类型和砂体特征。东营组河流周期性地水位变化形成曲流河和辫状河沉积,主要发育河道沉积、河道沙坝沉积和泛滥平原沉积3类亚相和6种微相砂体类型(纪友亮等,2009;张振平等,2009;张自力等,2020;Zhang et al.,2019)。
3 河型参数及计算
3.1 河型参数类型
成功的河流相储层勘探与开发取决于表征河流相砂砾岩体的三维几何参数。此外,高精度的三维储层建模,也需要对储集体三维几何参数做出准确的估算。前人基于大量河流相露头的野外实测,参考第四系河流相储层几何构型参数的关系,发展了一系列古河道水文参数的计算方法,并建立了各个水文变量之间的相互关系,这些水文参数及其之间的相互关系,已经被广泛地应用于曲流河、辫状河、三角洲等沉积储集砂体预测工作(Shanley and Mccabe, 1968;Wright and Marriott, 1993;Bridge and Tye,2000; Bridge,2003;Bhattacharya and Tye,2004; Bhattacharya et al.,2016;吴胜和等,2008;Yue et al.,2019)。
3.1.1 主要河道参数
3款面膜拟合水光指数提升结果其消费者使用后自我评估水光感结果见表9, 将通过该模型计算得到的拟合水光指数提升百分比与自我评估使用产品后肌肤水光感进行Pearson相关性分析结果见表10。
本次综合前人的研究方法并根据霸县凹陷地质和地球物理资料特征,通过定量岩心分析、测井相解释、定量地震沉积学和地震反射特征分析这四种方法计算河流相参数,其主要的河型参数包括(表1):交错层理厚度(S/cm),沙丘高度(B/cm),河道沉积时水深(D/cm),平均河道深度(Dc/m),满岸河道深度(Dmax/m),河道宽度(Wc/m),河道带宽度(wcb/km或m),主河道厚度(H/m),平均主河道厚度(Hc/m),河流长度(L/ km或m),河流流向(A/°)。
表1 霸县凹陷文安斜坡东营组河道参数对比表Table 1 Comparison of channel parameters of Ed in Wen’an slope of Baxian sag
3.1.2 河道参数之间相互关系
其中:S为岩心上单个正韵律层段冲刷面至楔状交错层理顶部的厚度;β为沙丘顶部被冲刷未保存部分的厚度;Bm为平均沙丘高度(Bridgeet et al.,2000;Bhattacharya et al.,2004,2016;Chen et al.,2019)。
3.2 河型参数计算
3.2.1 基于岩心的定量沉积构造解释
在牵引流沉积中,沉积构造的厚度规模(尤其是楔状交错层理的层系厚度)体现了沉积水动力条件,间接指示了沉积时期河道的水体深度。基于河道宽深之间的定量化关系,可得出河道的宽度等参数(Bridge,2003;Bhattacharya et al., 2004,2016)。定量化计算地下河道或河道带的宽度需要准确的估算最大河道满岸深度,而最大河道满岸深度的估算,需要通过完整的、未削截的、去压实校正的河道沙坝厚度。岩心和露头估算河道深度最直接的方法是测量点坝的厚度,一般认为点坝的厚度可以近似代表河流深度。这种估算方法多应用于野外露头的实测分析中,但由于古代沉积物点坝受多期河道的改造,难以识别完整的单一旋回,对河道深度的估算存在一定困难。因此,通过残存河道点坝内部沙丘的高度进行最大河道满岸深度的计算,成了唯一相对准确且可行的方法。沙丘的高度与沙丘内部交错层理的厚度密切相关。因此,进行精确的定量化沉积构造解释,需要统计尽可能多取心井岩心资料中的交错层理厚度,以增加数据的代表性和稳定性(Bridge and Tye,2000)。
基于霸县凹陷文安斜坡12口取心井268 m岩心观察统计(n=59)(图4),东营组河道砂岩交错层理厚度(S)为5~75 cm,主要的厚度分布于8~31 cm,平均交错层理厚度(Sm)为19.55 cm(图5)。利用上述经验公式①,获取β参数值,并依次带入②-④。从而获得沙丘高度(B)为23.6~91.6 cm,平均沙丘高度(Bm)为57.7 cm,主河道沉积水深(D)为1.34~5.21 m,平均水深(Dm)为3.29 m,主河道满岸水深(Dmax)为2.35~9.15 m,平均满岸水深(Dmaxa)为5.77m。通常认为主河道厚度(H)与满岸水深(Dmax)相近(H=1.1 Dmax),主河道厚度(H)为2.14~8.32 m,平均主河道厚度(Hc)为5.25 m。通过经验公式⑤和⑥,计算得出主河道满岸宽度(W)为15.2~179.6 m,平均主河道满岸宽度(Wc)为84.4 m,河道带宽度(w)101.9~1847.2 m,平均河道带宽度(wcb)为782.8 m。
图4 霸县凹陷文安斜坡东营组典型岩心分析柱状图Fig. 4 Typical core analyses of Ed in Wen’an slope of Baxian sag
图5 霸县凹陷文安斜坡东营组河流相砂体岩心解释交错层理厚度分布(n=59)Fig. 5 Thickness distribution of riverine cross bedding based on core analyses in Ed of Wen’an slope, Baxian sag
3.2.2 基于测井相河型参数估算
霸县凹陷文安斜坡东营组一期完整的河道下部发育交错层理的中—粗粒砂岩,上部河道岩性则主要为细砂岩、粉砂岩及泥岩。在录井岩电解释过程中,通过测井曲线(SP、GR、AC)形态(“箱”型、“钟”型等)可以用来识别河道单期河道底界面,顶界面则通过GR曲线中砂岩向泥岩高值转变位置进行识别,同时剔除多期相互切割的河道段,SP测井曲线多为复合“箱”型、复合“钟”型等结构。
图6 霸县凹陷文安斜坡东营组东三段厚度及钻井岩电特征分布图(范围见图1)Fig. 6 Distribution of formation thickness and lithology/electricity characteristics of the Ed3 in Wen'an slope, Baxian
3.2.3 地震沉积学定量刻画
大量研究表明,地震沉积学是沉积砂体成像的一个强有力工具,其研究流程中的一个关键技术是地层切片。不同于地震时间切片、沿层切片,地层切片技术能极大的减少切片的穿时问题,特别适合楔形沉积层序内部沉积演化的分析。地震模型和三维地震解释均表明,地层切片技术能够真实的呈现最贴近地质时间界面,通过该技术获得的地层切片反映的是地质时间界面(沉积界面)上的地震属性。借助等时地层切片方法,建立垂向地层切片数据库,进而精细刻画沉积体地貌特征,分析并建立垂向演化规律(Zeng et al.,2004)。定量地震地貌学其定量化依据是地震振幅属性的边界特征,不同岩性对于地震反射属性的响应强度不同,认为地震属性边界被认为是真实沉积相边界的最小范围(Posamentier and Kolla,2003; Wood and Mize-Spansky,2007)。针对不同的沉积体系,其定量化地震地貌学分析中关注的沉积要素特征不同,对于文安斜坡东营组河流相定量化地震地貌学研究,可以获得平均河道带宽度(Wcb)、平均主河道宽度(wc)、平均河道带长度(Lcb)以及河道流向等参数(A)。
本次研究采用曾洪流、朱筱敏等人(2012)提出的地震沉积学工作流程(Zeng et al., 1998;朱筱敏等,2009, 2012, 2020),主要包括建立高精度等时地层格架、90°相位变换、属性优选、地层切片的制作和地貌—沉积学解释等内容。研究区三维地震数据覆盖面积约为823 km2,原始的地震资料相位角为0°,地震有效频带宽度6~65 Hz,主频27 Hz,正常极性。利用Geoscope软件在建立地层模型的基础上进行地层切片的制作,以东营组顶底T2、T3界面为边界,在东营组内部差值100张地层切片。
通过精细地层切片制作和解释,选取No.61和No.82这两张典型地层切片(位置见图2)列举河流相定量地震沉积学研究(图7)。根据岩性与波阻抗关系,在RMS属性切片中,砂质相带多呈现暖色(红—黄)的反射特征,泥质相带多呈现冷色(蓝)的反射特征,砂泥间互相带多呈现过渡色(绿)的反射特征。借助井—震岩性标定,直接获取河道带宽度(w)为0.89~3.22 km,主要集中于1.04~2.61 km,平均河道宽度(wbc)为1.71 km(测量主河道宽度(W)为0.20~0.92 km,平均主河道宽度(Wc)为0.5 km)。河道长度(L)为18.5~28.2 km,平均河道带长度(Lcb)为25.1 km(表2)。估算并统计得出文安斜坡河流流向与正北夹角(Angle)为40~65°。根据经验公式④、⑤和⑥计算得出,工区内主河道沉积水深(D)为4.94~6.44 m,平均水深(Dm)为5.69 m,主河道满岸水深(Dmax)为8.67~11.3 m,平均满岸水深(Dmaxa)为9.98 m。主河道满岸宽度(W)为163~263 m,平均主河道宽度(Wc)为210 m,主河道厚度(H)为7.9~10.3 m,平均河道厚度(Hc)为9.1 m。
表2 霸县凹陷文安斜坡东营组基于定量地震沉积学分析方法的河道参数对比表Table 2 Parameters based on quantitative seismic sedimentology analyses of Dongying formation in Wen’an slope of Baxian sag
图7 霸县凹陷文安斜坡东营组典型地层切片特征及分析图(范围见图1)Fig. 7 Stratigraphic slice and analysis of Ed in Wen’an slope of Baxian sag
3.2.4 地震反射河型参数估算
三维地震资料的广泛应用推动深时沉积学的研究由点维度(钻孔资料)和线维度(二维地震测线)向体维度(三维地震数据体)转变。根据工区大量钻井岩/电特征,识别和分析河道砂岩组合特征,通过井—震标定明确河道砂体的空间分布,利用地震反射连续性识别同期河道及河道带边界,从而获得主河道及河道带视宽度。结合区域地质背景和地层切片估算剖面中河道流向与剖面夹角,通过三角函数计算最终得到真实河道(带)宽度。再根据经验公式反推河流深度,满岸深度及厚度等参数(Zhang et al.,2019)。
以研究区东南部钻遇主河道探井W93为重点解剖对象(图6a),利用横切河流流向6条地震剖面,以东营组顶底T2和T3反射层为标志层,并将顶部反射界面T2层拉平,识别河道(带)特征,估算河道参数(图8)。研究目标剖面河流长度(L)为3.28 km,剖面中河流流向与剖面夹角(α)为40~50°。河道带测量宽度为2.25~3.4 km(剔除受剥蚀影响的图8a剖面),主河道带测量宽度为0.03~0.65 km,平均测量宽度为0.25km,主河道测量累积厚度(h)为16~32 m,平均测量累积厚度(hc)为19.5 m(表3)。通过三角函数计算,获得河道带宽度(w)1.47~2.64 km,平均河道带宽度(wcb)为1.96 km,主河道满岸宽度(W)为30~580 m,平均主河道宽度(Wc)为90 m。根据经验公式④、⑤和⑥计算得出河流沉积期河道深度(D)为4.4~5.9 m,平均水深(Dm)为5.25 m,主河道满岸水深(Dmax)为7.7~10.3 m,平均满岸水深(Dmaxa)为9.2 m,主河道厚度(H)为7.0~9.4 m,平均主河道厚度(Hc)为4.8 m。
表3 霸县凹陷文安斜坡东营组基于地震相分析方法的河道参数对比表Table 3 Parameters based on seismic facies analyses of Ed in Wen’an slope of Baxian sag
图8 霸县凹陷文安斜坡东三段单河道定量化分析图(张自力等,2020)Fig. 8 Quantitative analysis of single channel in the middle section of Wen’an slope Ed3 in Baxian sag
3.3 河型参数对比分析
通过上述两类、四种方法计算得出文安斜坡东营组河道参数(表1),发现利用不同方法恢复的缓坡河流河型参数结果之间存在一定差异,不同计算方法之间各有优、劣势。其中,地震反射可以直接测量河道边界宽度,但受地震资料品质(分辨率)影响,对薄层砂体厚度估计误差较大而且只反映现今埋藏厚度。通过地层切片可以直接反映沉积体平面展布特征,对于多期河道叠置区域,不能有效区分各期次河道边界,往往使河道参数计算结果数值偏大。测井相分析结果可以直接反应河道残余厚度,通过统计学分析可以准确获得河道参数,特别是在多井区单期次河道保存较好区域比较适用。基于定量岩心分析方法需要大量岩心观察结果,且取心井段须均匀分布。
在断陷湖盆缓坡地质与地球物理资料分布不均的情况下,多方法综合应用恢复河流参数显得尤为重要。研究区最丰富的莫过于钻井岩/电资料,大量的统计学结果最接近真实河道参数。因此,以测井相分析结果为参考,将其余三种方法的计算结果与测井相分析结果进行对比投点,获得主河道平均宽度(Wc)和河道砂岩平均厚度(Hm)散点图(图9)。其中,主河道宽度(Wc)普遍小于200 m,主河道砂体厚度(Hm)集中于1.5~10 m。根据各资料的优缺点及投点结果,本次研究认为,霸县凹陷文安斜坡东营组河道带宽度(w)为1.04~2.61 km,平均宽度(wcb)为1.71 km;主河道宽度(W)为15.2~179.6 m,平均宽度(Wc)为84.4 m;主河道沉积水深(D)为1.34~5.21 m,平均水深(Dc)为3.29 m;主河道满岸水深(Dmax)为2.35~9.15 m,平均满岸水深(Dmaxa)为5.77 m;主河道厚度(H)为2.15~8.32 m,平均厚度(Hc)为5.25 m。
图9 霸县凹陷文安斜坡东营组河流相河道各参数间关系散点图Fig. 9 Diagram showing the relationship among parameters of fluvial facies of Dongying formation in Wen’an slope of Baxian sag
4 河型特征及油气地质意义
4.1 河型特征
霸县凹陷文安斜坡东营组钻井岩电/组合特征及其井—震标定研究表明,当东营组砂地比大于35 %时,地层切片上RMS>2400(红);当砂地比为35%~20%,2400>RMS>1300(红—黄);当砂地比为20%~10%,1300>RMS>600(黄—绿);如砂地比小于10%,RMS<600(绿—蓝)(图7)。由此可以发现,研究区东部切片颜色通常以黄—红色调为主(RMS>1300),且此类颜色多呈条带状分布,而研究区西部切片颜色则以黄—绿色为主(1300>RMS>600),局部红色呈斑点状分布(RMS>2400),即由地层切片结果反映出,文安斜坡中外带砂岩集中发育(图6b),通常砂地比>20%,呈“条—带”状,斜坡中内带砂岩平面较为分散,整体砂岩含量<20%,多呈“席—带”状,高砂岩含量呈“点”状分布(图7)。前人研究认为带状砂岩以代表顺直到弯曲的挖掘性河流沉积,而席状砂岩体为河流侧向迁移或席状泛滥的产物(朱筱敏,2008)。
在文安斜坡中,东侧外带特别是主要物源输入口,强水动力条件下河流具有强烈的下蚀能力,在相对固定的河谷内多期河流相互冲刷、叠置形成厚层的河道砂体,主河道砂岩平面呈条状分布。随搬运距离增加,河流流速逐渐减缓,水体能量降低,沉积物大量卸载,此时河流兼具下蚀和侧向侵蚀能力,在明显拓宽的河道带内砂岩连片分布,平面上呈分散带状特征。而文安斜坡西侧内带的河流,河流水体能量进一步减弱,河流缺乏下蚀能力,以侧向侵蚀作用为主,大部分细粒沉积物在该区堆积,形成薄层的河道砂岩和厚层的泛滥平原泥质互层沉积,薄层河道砂岩平面呈“席—带”状分布。因此,在文安斜坡中外带发育垂向挖掘性河流为主,侧向迁移为辅;文安斜坡内带以侧向迁移河流为主,多为河流泛滥的结果,而斜坡中带是二者之间的过渡类型。
4.2 典型切片沉积解释
结合井—震标定结果,对东营组东三段上部No.82典型地层切片做精细化解释(图2位置)。研究区发育S17—W9井、S46—W71井等处形成7条河道带,呈NEE—SWW方向在文安斜坡依次展布(图10)。河道带宽度(wbc)1.04~2.61 km,工区内河道延伸长度(L)5~28 km,主河道延伸距离与河道延伸长度相近。河道砂岩为工区内砂岩的主要成因形式,地震切片中为强反射(RMS>2000)特征,呈条带状集中分布于文安斜坡的中外带,即S27-W80-S66-W67井一线东部地区(图6,7),如W27、S71、W51井等,河道砂岩厚度(H)2~8 m,含砂率大于30%。其次为主河道与河道带之间分布的河道沙坝,地层切片中多为河道带背景下的中—强反射(2400>RMS>1300),河道沙坝的长轴方向多与河道延伸方向平行,长度数十米到数百米不等,如W55,W96,W7等井,河道沙坝厚度3~7 m,含砂率大于25%。河道沙坝容易受到后期河道破坏和改造,形成复合河道砂体,部分河道沙坝具有较强的继承性,长期处于暴露状态形成下部砂岩上部泥岩的泥质点坝,如W28,W121等井。此外,河道带之间广泛的低RMS(<600)区域为泛滥平原泥质沉积,泥质背景下的局部高值区,是受洪水影响在泛滥平原上形成的决口扇沉积,如W132,R106等井。
图10 霸县凹陷文安斜坡东营组典型地层切片解释和沉积相展布图(范围见图1)Fig. 10 Stratigraphic slices and sedimentary facies distribution of Ed in Wen’an slope, Baxian sag
4.3 油气地质意义
霸县凹陷文安斜坡古近系东营组河道的定量化恢复研究表明,东营组相互切割叠置的、厚层(单层厚度>4 m)河道砂岩主要分布于文安斜坡中外带地区,而斜坡内带地则发育相对薄层(单层厚度<3 m)孤立的河道砂岩(图6)。垂向上东营组河道发育程度逐渐降低,与霸县凹陷整体抬升、湖盆消亡、准平原化作用相关,体现在地层切片振幅强度减弱(图7),垂向单砂体的厚度及累积砂体厚度降低(图2),河道带宽度逐渐降低,砂地比减小。源区和沉积盆地高差逐渐减小,文安斜坡东营组河型由早期的周期性辫状河—曲流河复合河型向晚期的曲流河转化。
霸县凹陷文安斜坡具有较为优越的油气聚集成藏条件,东营组河道砂岩具有“下生上储”的油藏特征。东营组埋深普遍小于2500 m,钻井岩心较为疏松,砂岩原生孔隙保存良好,河道砂体及河道沙坝是优质的油气储集体(孔隙度(φ)为22.9%~31.4%,平均渗透率(K)为2117.6×10-3μm2)。东营组内部断层普遍为弱活动正断层或后期正断层,连通下伏沙河街组烃源岩层系的深大断裂通常是油源断层,为沙河街组生成的油气向上运移提供垂向通道,而厚层的泛滥平原泥岩是优质的盖层和侧向封堵层。因此,在文安斜坡内带被泛滥平原包裹的“席—带”状河道砂岩,其含砂率小于20%,是薄层河道砂岩透镜体和砂岩上倾尖灭岩性(圈闭)油藏潜力勘探区域。斜坡中带与泛滥平原间互出现的带状河道砂岩,含砂率20%~35%之间,是非均质性遮挡和砂岩上倾尖灭岩性(圈闭)油藏优势分布。斜坡中外带相互切割的“条—带”状河道砂岩,含砂率>35%是构造—岩性油气藏勘探区域(图7)。此外,文安物源口及苏桥物源口河道更为发育(图10),相对厚层的河道砂岩是油气侧向运移的主要通道,沿着河流延伸方向开展油气勘探,一定程度上可以提高勘探成功率。综上所述,文安斜坡东营组河道砂岩油气勘探具有良好的勘探前景和经济效益。
5 讨论与结论
河流相空间差异沉积受控于多种地质因素,特别是在断陷湖盆中构造作用控制了古地貌的高低,决定了湖盆中河流的整体流向和分布范围,盆地的次级断裂调节了局部河流流向,而气候的周期性变化影响了物源输入量及河流的形成和砂体构型等(Posamentier et al.,1988;Wright et al.,1993;Van et al.,1998)。文安斜坡东营组作为霸县凹陷这一典型单断湖盆构造缓坡带,构造、气候及流量的综合控制下河流相沉积具有强烈的空间差异性,河道砂岩沉积物粒度组成,单期河道带宽度,河道厚度以及河流侵蚀能力等方面都与其在斜坡带的延伸距离相关。因此,通过地震沉积学地层切片技术,对于缓坡河流相沉积类型、微相砂体的空间演变,尤其是对砂体边界和岩性圈闭的刻画能够提供重要的参考和有力的依据。此外,在构造、气候及流量的综合控制下,同一时期河流体系中主河道和支流河道的河型、层序结构和充填特征也存在一定的差异,而对河流相层序结构以及等时界面的寻找一直以来是河流相研究的热点之一(Gonzalez-Bonorino et al.,2010;Hampson,2012;Tan et al.,2020,谈明轩等,2020)。在等时地层格架下综合各控制因素,利用基于定量地震沉积学的方法分析和讨论断陷缓坡河流河型和演化、砂岩结构及空间分布规律,可能是解决这个复杂问题的有效方法和途径。
通过对霸县凹陷文安斜坡东营组古河道定量恢复,得到以下主要认识:
(1)霸县凹陷文安斜坡东营组河道带宽度(w)为1.04~2.61 km,平均宽度(wcb)为1.71 km;主河道宽度(W)为15.2~179.6 m,平均宽度(Wc)为84.4 m;主河道沉积水深(D)为1.34~5.21 m,平均水深(Dc)为3.29 m;主河道满岸水深(Dmax)为2.35~9.15 m,平均满岸水深(Dmaxa)为5.77 m;主河道厚度(H)为2.15~8.32 m,平均厚度(Hc)为5.25 m,河道长度(L)为18.5~28.2 km,平均河道带长度(Lcb)为25.1 km,流向(A)为40~65°。
(2)霸县凹陷文安斜坡东营组发育北部苏桥、中部文安和南部长丰镇三个物源输入口,由大城凸起物源区形成的7条辫状河道带呈NEE-SWW展布。斜坡中外带为主要的砂岩卸载区,河流以垂向挖掘性河流为主,侧向迁移为辅,河道砂岩平面呈“条—带”状。文安斜坡内带以侧向迁移河流为主,下蚀作用为辅,河道砂岩呈“席—带”状。
(3)霸县凹陷文安斜坡东营组河道砂岩具有良好的油气勘探前景,发育“下生上储”的油藏特征,其中斜坡内带薄层河道砂岩发育透镜体和砂岩上倾尖灭岩性(圈闭)油藏,斜坡中带与泛滥平原间互出现的带状河道砂岩易形成非均质性遮挡和砂岩上倾尖灭岩性(圈闭)油藏,斜坡中外带厚层河道砂岩是构造—岩性(圈闭)油气藏发育区。
致谢: 本文原始资料来源于中石油华北油田勘探开发研究院,对中石油华北油田相关专家在本次研究中的大力支持和指导深表感谢!感谢审稿专家的意见和帮助!