孤北地区沙三中亚段下部有利砂体研究

张明星，王 蛟

(1.中国石化胜利油田分公司 石油开发中心，山东 东营 257000；2.青岛海洋地质研究所，山东 青岛 266237)

孤北地区位于沾化凹陷孤北洼陷内孤岛凸起的北部，在沙三段沉积时期，主要受孤北断层控制，形成了一套以孤岛凸起为物源的碎屑沉积体系，而在洼陷带则沉积了一套优质烃源岩。沙三段的生储盖组合配置条件好，具有“近源存储”的特点，已发现构造—岩性、上倾尖灭油气藏，探明钻井380余口，是该区重要的油气勘探开发层系[1-3]。吴安彬等[1]认为孤岛凸起北部斜坡带发育扇三角洲、近岸水下扇沉积；袁静等[4]认为孤岛凸起西部斜坡沙三段发育扇三角洲、近岸水下扇和重力流沉积。研究通过系统岩心观察，并未发现与近岸水下扇匹配的混杂堆积厚层砂砾岩体，与扇三角洲匹配的砂砾岩、含砾粗砂岩体为水道底部岩性特征的厚层正旋回砂体沉积，以及与水下重力流匹配的完整的鲍马沉积序列。同时，砂岩粒度普遍偏细，分选、磨圆较好，且测井曲线中可见明显的反旋回，表现为三角洲前缘砂体沉积典型特征。笔者通过岩心观察和测井相分析，明确沉积相类型，并结合古地貌恢复、古沟谷识别、地震属性砂体刻画，建立水进旋回多沟谷弱物源三角洲沉积模式，确定沙三中亚段5～8砂层组沉积微相与有利砂体平面展布。

1 研究区概况

研究区位于沾化凹陷内孤岛凸起北部，包括孤北洼陷西部和渤南洼陷东部，总体呈SW—SE方向(图1)。沙三中亚段沉积时期，孤岛凸起北侧发育多条NE、NEE向同沉积断层，形成多级构造坡折带；西侧发育一系列近EW向正断层[4-5]，与物源注入方向一致，形成断槽型沟谷，控制物源通道。研究区内的断层对有利砂体展布和成藏条件具有明显的控制作用，顺向断坡控制砂体展布，断层启闭以及其与砂体的配置关系，控制油气输导与成藏，主要发育断层—岩性油气藏、上倾尖灭油气藏。

孤北地区在沙三段沉积时期，进入快速裂陷阶段[5-8](裂陷期III幕)。沙三下亚段对应沉积层序的低位体系域，表现为近源沉积物顺断裂带快速堆积，沉积体系粒度粗；沙三中亚段对应湖侵体系域，该沉积时期，盆地沉降速率增大，湖盆快速扩张，沉积物粒度相对较细，且在深洼区带发育一套稳定的半深湖—深湖相优质烃源岩层；沙三上亚段对应高位体系域，湖盆可容空间随沉积充填作用逐渐变小，该段砂体广泛发育，整体地层较薄，顶部在局部地区遭受剥蚀，形成不整合面。根据研究区测井曲线及岩性特征，将沙三中亚段划分为8个砂层组，8砂层组发育一套油页岩(图1)。尽管沙三中亚段沉积于湖盆快速扩张期，发育退积旋回，砂体规模普遍偏小，但由于紧邻烃源岩，近源存储，依然是研究区重要的勘探开发层系，主要发育岩性油气藏、断层—岩性油气藏。以沙三中亚段下部5～8砂层组为研究对象。

图1 沾化凹陷构造背景及沙三段地层特征

2 沉积微相分析

2.1 沉积特征与测井相分析

以往的观点认为，研究区沙三中亚段以孤岛凸起为物源发育了一套扇三角洲、水下重力流沉积[4,9-11]。研究在系统岩心观察中，并未发现以砂砾岩、含砾粗砂岩体为水道底部岩性特征的扇三角洲辫状河道厚层正旋回砂体沉积，以及具有完整鲍马序列的浊流沉积。岩心观察和测井相分析认为研究区沙三中亚段发育以细砂岩、粉砂岩为特征的三角洲前缘砂体，测井曲线中可见河口坝明显反旋回砂体特征，同时砂岩粒度普遍偏细，分选、磨圆较好。

沙三中亚段5～8砂层组沉积于半还原—还原的浅湖—半深湖环境，泥岩颜色表现为灰色、深灰色(图2)。粉砂岩、粉—细砂岩、细砂岩中发育沙纹交错层理、低角度交错层理、平行层理、块状层理，具有下细上粗反旋回特征，岩石薄片镜下不稳定组分长石、岩屑含量高，颗粒分选、磨圆较好(图3)，表现为典型的三角洲前缘河口坝、席状砂沉积特征。SP、GR、COND测井曲线可见明显指型席状砂和漏斗型河口坝反旋回特征(图4)。含泥砾中—粗砂岩、粗砂岩中发育正粒序和冲刷充填构造(图2)，表现为较强水动力条件的水下分流河道沉积特征，岩石薄片镜下不稳定组分长石、岩屑含量高，颗粒分选、磨圆较好(图3)，SP、GR、COND测井曲线表现为明显箱型、钟型水道砂体正旋回特征(图4)。

图2 岩心照片

图3 砂岩薄片镜下照片

图4 孤北地区沙三中亚段5～8砂层组测井相特征

2.2 沉积微相类型

依托多口钻井的岩心观察、综合分析，结合测井曲线标志特征，认为孤北地区沙三中亚段5～8砂层组主要发育三角洲前缘、前三角洲亚相。

(1)水下分流河道微相。水下分流河道是研究区三角洲前缘主要的微相类型，以厚层砂岩为主，发育平行层理，底部具冲刷面，常含砾石。SP、GR、COND曲线为中高幅箱形、钟形，发育正旋回。

(2)水下分流河道间微相。水下分流河道之间，处于弱水动力条件的水下还原环境，水深一般较小。以厚层浅灰色泥岩、砂质泥岩和粉砂质泥岩为主，偶夹薄层粉砂岩，层内发育植物化石，见生物钻孔和生物扰动。SP、GR、COND曲线为低幅近泥岩基线。

(3)河口坝微相。由河流带来的砂泥物质在河口处因流速降低而迅速堆积而成，河口坝以中厚层粉细砂岩和粉砂岩为主要岩石类型，多为反韵律或均质韵律。层内发育浪成砂纹层理、平行层理、爬升砂纹层理、波状层理和斜层理，层内发育植物化石、炭屑、生物扰动。SP、GR曲线为漏斗型、复合漏斗型。

(4)席状砂微相。席状砂位于三角洲前缘远端，由远砂坝和部分河口坝经波浪充分改造而成，以厚约1 m内薄层粉砂岩和泥质粉砂岩为主。岩性质地纯净，分选性好。层内发育浪成砂纹层理、生物钻孔。SP、GR、COND曲线表现为尖齿型、指型起伏。

3 古地貌恢复与物源通道刻画

利用地震解释、钻井、测井等资料，在合成记录标定的基础上，通过时深转换计算地层厚度，用残余厚度法[12-13]，对研究区沙三中亚段古地貌进行恢复。物源通道主要通过地震剖面进行识别。

3.1 古地貌特征

沙三中亚段古地貌整体呈现东西两侧高，中部相对较低，孤岛凸起边缘坡度大，沉积区坡度较缓，发育多级坡折带的特点(图5)。孤岛凸起边缘坡折为第一坡折带，顺凸起边缘向下至沉积区边缘为第二坡折带，沉积中心边缘为第三坡折带。沙三中亚段沉积时期，以孤岛凸起为主要物源区，整体呈东西双侧供源，沉积区地势较为宽缓，湖盆表现为中深、宽湖。

图5 沙三中亚段古地貌恢复

3.2 物源通道类型与分布

从孤岛凸起北侧、西侧地震剖面中，识别出古沟谷和双断槽型沟谷两类物源通道(图6)。通过沙三下亚段底界面(T6)解释，发现孤岛凸起北侧发育3个沟谷型物源通道，西侧发育6个断层控制的断槽型物源通道，断槽型物源通道规模远小于沟谷型物源通道。通过沙三中亚段底界面(T5)解释，发现物源通道继承性发育，且随湖盆扩张，基准面上升，古沟谷由V型演化为W型或U型，反映物源供应强度减弱，古沟谷由侵蚀型逐渐转变为沉积型[14,15]。

4 地震属性砂体刻画

三角洲前缘亚相储集砂体在平面上表现为条带状展布的水下分流河道砂体，片状、朵状分布的河口坝砂体及席状砂。依托三角洲前缘亚相沉积模式，因工区地震资料RMS、绝对振幅属性较为稳定，且对砂体的横向展布及空间变化较为敏感，能有效揭示沉积砂体的边界，研究中优选RMS与绝对振幅融合属性对研究区沙三中亚段5～8砂层组的砂体展布进行刻画(图7)，明确有利油气储层发育区域。

图7 沙三中亚段5～8砂层组RMS与绝对振幅融合属性

(1)8砂层组，研究区地层切片中，RMS振幅高值分布较为扩散，且高值分布受断层影响明显，以中部深洼周缘地带及孤岛凸起边缘较为聚集，研究区整体以低值为主，主要范围为0～2 000。研究区南侧砂体垂直断层走向呈阶梯状推进，其余砂体主要呈条带状或点状分布，整体含砂率较低。

(2)6～7砂层组，研究区地层切片中，RMS振幅高值主要分布在孤岛凸起北侧(最高值为6 000)，整体仍以低振幅为主，低值主要范围为0～2 000。工区内砂体主要以片状或点状分布，整体含砂率较8砂层组低。

(3)5砂层组，研究区地层切片中，RMS振幅高值分布在孤岛凸起北侧和西南部地区，最高值为6 000，整体仍以低值为主，主要范围为0～2 000。孤岛凸起北部断阶缓坡带和南部边缘缓坡带有部分砂体呈片状或条带状展布。研究区整体相对贫砂，含砂率低。

5 沉积模式

利用岩心、测井、地震资料，在沉积相分析、古沟谷识别、古地貌恢复、地震属性砂体刻画的基础上，建立孤岛凸起北部沙三中亚段水进旋回多沟谷弱物源三角洲沉积模式(图8)。

图8 沙三中亚段多沟谷弱物源三角洲沉积模式

沙三中亚段沉积时期，孤北地区处于快速裂陷阶段，盆地沉降速率增大，湖盆快速扩张，地貌上表现为凸起边缘坡度较大，向湖盆中心发育多级构造坡折，整体宽缓，深度适中的古湖盆。孤岛凸起北、西两侧发育9个W型、U型物源通道，较裂陷早期侵蚀型的V型古沟谷，物源供应强度明显减弱。这样的沉积条件更有利于在凸起边缘发育三角洲沉积，与岩心观察、测井相分析的结果一致。由于沙三中亚段发育多期水进旋回，三角洲平原在湖侵过程中不宜保存，所以研究区主要发育三角洲前缘亚相。

6 沉积微相与有利砂体展布

综合地震属性砂体刻画和多沟谷弱物源三角洲沉积模式研究，对孤北地区沙三中亚段5～8砂组沉积微相与有利砂体油气储层展布进行分析。

(1)5砂层组。5砂层组沉积时期，研究区主要发育三角洲前缘水下分流河道、河口坝微相，岩性以含砾砂岩、中—粗砂岩为主，局部见粉—细砂岩，砂体受物源影响，主要呈南东-北西向朵叶状展布(图9(a))，砂体面积大，主要发育在孤岛凸起北侧孤北34井—义941井—义132井一线、义140井—义57一线，最大厚度出现在义941井，约30.5 m。

图9 沙三中亚段5～8砂层组沉积相平面展布

(2)6～7砂层组。6～7砂层组沉积时期，研究区主要发育三角洲前缘河口坝、水下分流河道微相，岩性以细砂岩为主，含砾砂岩为次，砂体主要呈南东-北西向朵叶状展布(图9(b))，砂体面积小，主要发育于孤北14井北侧、义132井—义79井之间、义125井区以及义57井区北侧，最大厚度出现在义79井，约10.5 m。

(3)8砂层组。8砂层组沉积时期，研究区主要发育三角洲前缘河口坝、水下分流河道微相，岩性以粉砂岩、细砂岩为主，中—粗砂岩、含砾中—粗砂岩次之，砂体受物源影响，主要呈南东-北西向朵叶状展布(图9(c))，砂体面积较小，主要发育在孤北38井北侧、义136井—义138井和义981井—义98井一线以及义斜145井南侧，最大厚度出现在义98井，约42 m。

7 结 论

(1)通过系统岩心观察和测井相分析，改变以往认为孤岛凸起北、西两侧沙三中亚段发育扇三角洲、水下重力流沉积的认识，认为研究区沙三中亚段发育以粉砂岩、细砂岩为特征的三角洲前缘沉积，沉积微相有水下分流河道、河道间、河口坝、席状砂微相。

(2)利用井、震资料，通过精细地震解释和残余厚度计算，恢复研究区沙三中亚段古地貌，识别古沟谷，认为地貌为整体宽缓，深度适中的古湖盆，且孤岛凸起北、西两侧发育9个W型、U型物源通道，较裂陷早期侵蚀型的V型古沟谷，物源供应强度明显减弱。

(3)综合沉积相分析、古沟谷识别、古地貌恢复、地震属性砂体刻画，建立研究区沙三中亚段水进旋回多沟谷弱物源三角洲沉积模式，明确沙三中亚段下部5～8砂层组沉积微相的平面展布，认为水下分流河道、河口坝有利砂体主要由南东向北西延伸，呈条带状、朵叶状展布，是进一步有利砂体油气挖潜的主要目标。