袁 靜，梁繪媛，譚明友，陳曉杰，董道濤，孫明江，高若函

(1.中國石油大學地球科學與技術學院，山東青島266580;2.中國石化勝利油田 物探研究院，山東東營257000;3.中國石化 勝利油田 純梁采油廠，山東東營257000)

近年來，隨著油氣勘探程度的不斷提高，單層厚度薄、橫向變化大、隱蔽性強的湖相灘壩砂體的勘探取得了很多突破，尤其在濟陽坳陷已成為重要的儲集砂體類型。前人對東營凹陷［1－3］、沾化凹陷［4］、車鎮(zhèn)凹陷［5－6］和惠民凹陷中央隆起帶［7－8］灘壩砂體的沉積特征、展布規(guī)律和影響因素等已做過較為詳細的工作，而對惠民凹陷南部緩坡帶(以下簡稱惠民南坡)沙四段(沙河街組四段)灘壩砂體的研究相對薄弱。

本文在精細巖心描述的基礎上，結合粒度分析、測井曲線和地震反射特征，并綜合考慮構造發(fā)育背景、物源特征和搬運介質(zhì)性質(zhì)等因素，對惠民南坡沙四段上亞段灘壩砂體進行系統(tǒng)研究。

1 沉積背景

惠民南坡是惠民凹陷南斜坡和夏口斷裂帶的總稱，是由控凹的齊廣斷層和夏口斷層共同控制的大型單斜式緩坡帶，長軸呈北東向，勘探面積約2 400 km2(圖1)。研究區(qū)在單斜背景上被一系列近北東向和北北東向斷層切割，形成了東西向“梁溝相間”、南北向“斷階分帶”的基本構造格局［9］。鉆井揭示該區(qū)地層發(fā)育較為齊全，僅東營末期由于塊斷差異運動，曲堤地壘帶整體南翹，古近系普遍遭受剝蝕，館陶組上覆于沙四段—東營組之上。

根據(jù)區(qū)域構造、地層和沉積情況，將惠民凹陷南坡沙四段劃分為上、下兩個亞段，其中上亞段劃分為4個砂層組。沙四段上亞段沉積時期正值惠民凹陷湖盆擴張時期，在夏口斷層以南湖岸線之上發(fā)育末端扇相，以北地區(qū)發(fā)育濱淺湖灘壩砂體，其中1砂組沉積時期濱湖區(qū)受洪水影響，橫向上較為寬闊，由陸向湖可劃分出泥坪、混合坪和砂坪，為漫湖沉積。巖心物性分析表明，該區(qū)灘壩砂體孔隙度為5% ～21%，平均為11.86%;滲透率為 0.1×10－3～140×10－3μm2，平均為 7.2×10－3μm2;與大多數(shù)灘壩砂體的物性相比較差。

2 沉積特征

2.1 巖性特征

惠民南坡沙四段上亞段濱湖砂壩以淺灰色中－厚層(3～7 m)粉砂巖、粉－細砂巖為主要巖石類型;砂灘以淺灰色薄層(單層厚度多小于2 m)粉細砂巖、粉砂巖與棕紅色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖互層為特征。洪水－漫湖沉積時期，大面積展布的砂灘具有漫湖砂坪特征，與混合坪和泥坪共生。漫湖砂坪位于枯水面附近，是在高能環(huán)境中形成的灰色、褐色、紫紅色薄層(灘砂，單層厚度小于2 m)－中厚層(壩砂，單層厚度大于2 m)砂巖夾紫紅色、棕紅色泥巖沉積，可見雙殼類化石。淺湖砂壩沉積單層厚度一般在2～4 m，多為灰色、深灰色粉砂巖沉積;砂灘一般位于水下地勢較為平坦處，單層多小于2 m，巖石類型多為粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖，有時見植物碎屑。

2.2 結構特征

研究區(qū)沙四段上亞段巖石樣品粒度分析結果表明，其巖石C值平均為0.26～0.35 mm，粒度中值平均為0.08～0.15 mm，反映以粉細砂巖為特征。標準偏差平均為1.03～1.82，分選系數(shù)平均為1.40～1.95，表明巖石分選中等。鏡下觀察巖石碎屑呈次棱角－棱角狀，磨圓度中等，一般為顆粒支撐，有少量樣品為雜基支撐。

上述樣品的粒度概率圖以“一跳一懸加過渡”式和多段式最為常見(圖2)，滾動總體不發(fā)育，跳躍總體斜率大，分選較好。前者主要由跳躍總體、懸浮總體(含量一般不超過40%)及兩者之間的過渡段組成，反映能量中等，但動蕩性較強的流體特征;后者跳躍總體常由兩個次總體組成，反映搬運沉積流體具有沖刷回流現(xiàn)象，是典型的濱淺湖區(qū)水動力特征。

圖1 惠民凹陷區(qū)域構造［9］Fig.1 Structural location of the Huimin Sag［9］

圖2 惠民凹陷南坡沙四段上亞段粒度累積百分比Fig.2 Grain-size accumulative probability curves of beach-bar sandbodies in the upper fourth member of the Shahejie Formation on the south slope of the Huimin Sag

2.3 沉積構造特征

惠民南坡沙四上亞段沉積時期，濱淺湖區(qū)水動力較強，波浪和湖流對沉積物進行沖刷改造，加之水體較淺，生物成因構造發(fā)育，常對原先形成的層理造成不同程度的破壞?？傮w上，研究區(qū)目的層段典型的沉積構造包括:浪成波痕(圖3a)、平行層理(圖3b)、浪成砂紋層理(圖3c)、波狀復合層理(圖3d)、楔狀交錯層理、波狀層理、透鏡狀層理和生物遺跡化石(圖3e)及生物擾動構造(圖3f)等。

3 灘壩展布規(guī)律

為全面分析研究區(qū)灘壩砂體的平面展布和垂向演化特征，從巖心相入手，細致分析了其測井和地震響應。結果表明:研究區(qū)沙四段上亞段砂壩沉積SP曲線一般表現(xiàn)為中、高幅箱形或漏斗形的反粒序特征;砂灘SP曲線一般為中幅的指狀或尖刀狀。在地震剖面上，灘壩砂體主要表現(xiàn)為短軸低頻不連續(xù)中、強反射。在此基礎上，對惠民南坡沙四段上亞段沉積特征進行了綜合研究。

從發(fā)育時間和層位來看，研究區(qū)灘壩砂體主要分布于沙四段上亞段。上亞段4個砂組由下而上呈現(xiàn)兩個退積旋回:4砂組只零星發(fā)育灘砂，壩砂不發(fā)育。3砂組沉積時期灘壩砂體比4砂組發(fā)育。2砂組灘壩砂體較3砂組不發(fā)育。1砂組沉積時期濱淺湖區(qū)域拓寬，具有漫湖沉積特點，發(fā)育類似于潮坪的砂坪、混合坪和泥坪沉積，灘壩砂體尤為發(fā)育(圖4)。

從發(fā)育位置來看，研究區(qū)沙四段上亞段灘壩砂體發(fā)育明顯受到夏口斷層的控制?？傮w上灘砂沿夏口斷層呈帶狀發(fā)育，壩砂在其中串珠狀分布且主要集中于夏口斷層下降盤，特別是夏511—夏960—夏28井區(qū)及附近，即現(xiàn)今曲堤地壘帶北側(cè)(圖5)。

圖3 惠民凹陷南坡沙四上亞段灘壩砂體沉積構造Fig.3 Core photographs showing different sedimentary structures of the upper fourth member of the Shahejie Formation on the south slope of the Huimin Sag

圖4 惠民凹陷南坡沙四段上亞段各砂組沉積相Fig.4 Sedimentary facies of the sand groups of the upper fourth member of the Shahejie Formation on the south slope of the Huimin Sag

圖5 惠民凹陷南坡沙四段上亞段灘壩沉積疊合圖Fig.5 Superimposed map of the beach-bar sand group deposition in the upper fourth member of the Shahejie Formation on the south slope of the Huimin Sag

4 灘壩形成條件

4.1 湖平面變化及水動力條件

灘壩為濱淺湖區(qū)域內(nèi)在波浪和湖流作用下堆積下來的砂體［10］。湖平面變化和水動力條件對灘壩的形成至關重要。湖盆擴張時期，在整體湖侵背景下湖水的周期性動蕩有利于灘壩砂體的形成［5，8］。研究區(qū)1砂組沉積時期湖平面快速上升和周期性洪泛為灘壩的形成提供了水動力條件。

從研究區(qū)沙四上亞段泥巖顏色圖中可以看出(圖6)，在4砂組—2砂組，泥巖顏色基本為氧化色，反映此時研究區(qū)以陸上環(huán)境為主，夏口斷層尚未強烈活動［11］，其北也僅是洪水面之下的濱湖區(qū)域，因此灘壩砂體零星發(fā)育。1砂組沉積時期，夏口斷層活動加劇，湖平面相對上升，且在洪泛作用下頻繁震蕩，濱淺湖區(qū)域展寬。此時，在夏口斷層以北泥巖顏色基本上以深灰色和灰色為主，曲堤地區(qū)泥巖顏色為雜色，表明夏口斷層北側(cè)水體加深，枯水面基本沿夏口斷層一線分布;洪水期湖水可漫過曲堤地壘帶。灘壩砂體基本上分布于枯水面之下，反映枯水面與浪基面之間波浪和沿岸流活躍，有利于灘壩砂體的搬運與聚集。

4.2 構造及古地形條件

惠民凹陷南坡南北向“斷階分帶”的構造格局控制了灘壩的分布位置。研究區(qū)沙四段上亞段灘壩砂體主要集中于曲堤地壘帶北側(cè)，在錢官屯地區(qū)僅零星發(fā)育，沿夏口斷層呈帶狀分布。夏口斷層活動形成地形坡折，促使上升的湖平面在一定時期內(nèi)形成較穩(wěn)定的湖岸帶。斷層坡折下方水體迅速加深，有利于形成能量較強的波浪，控制灘壩砂體沿斷層分布［8］。但與此同時，突然加深的水體受斷層所限，濱淺湖區(qū)域變窄，灘壩砂體的展布寬度隨之變小從而局限于斷層下降盤發(fā)育。

研究區(qū)東西向“溝梁相間”的古地形有利于形成陸上沖溝和曲折的湖岸線。洪泛期湖平面上升，增強的波浪作用可迅速將入湖沉積物沿沖溝搬運并重新聚集，使得灘壩砂體在沖溝之間的湖岸處相對發(fā)育。沿岸流在曲折的岸線阻擋下偏離原方向而形成較強的離岸流，侵蝕湖底沖刷出溝槽，沉積物聚集在溝道間形成壩砂，且在湖岸線曲折處往復遷移［12］。湖岸線的曲折變化會造成沿岸流和湖浪能量的消耗，使得經(jīng)過淘洗的砂粒沉積下來，形成平行于岸線伸展的長條形湖岸砂嘴，并逐步發(fā)展成為條帶狀灘壩［13］。

同時，根據(jù)地層厚度圖估算研究區(qū)灘壩砂體發(fā)育地區(qū)的地形坡度為0.3°～1.5°。這與東營凹陷博興洼陷同時期灘壩沉積的地形坡度(0.5°～1.5°之間［2，14－15］)基本一致，也與 Roelvink 等［16］的模擬結果相符。

4.3 物源供給條件

沙四段上亞段沉積時期，惠民凹陷相對湖平面上升，物源供給能力相對減弱。研究區(qū)沙四段下亞段陸上主要是沖積扇沉積，上亞段則轉(zhuǎn)變?yōu)槟┒松瘸练e。由于末端扇未直接入湖，只能借助于洪水期雨水沖刷與湖漲作用攜帶部分碎屑物質(zhì)入湖成為灘壩物源。此外，基巖的沖刷以及先成的沖積扇扇緣厚層沙泥沉積物也會在波浪沖刷與湖流作用下被重新分配、篩選和聚集，形成灘壩。

從沉積相圖(圖4)上可以看出，末端扇前方的灘壩砂體規(guī)模較小，分布范圍相對局限，以壩砂為主，如3砂組和2砂組末端扇前方的灘壩。這些灘壩主要由洪流攜帶的碎屑物質(zhì)供源。由先成沉積物沿湖岸帶線性供源而成的灘壩平行于岸線帶狀分布，在湖平面頻繁遷移過程中可大片分布，但泥質(zhì)含量較高［17］，如1砂組漫湖砂坪以及砂壩。因此，從灘壩砂體規(guī)模上看，由基巖和先成沉積物供源的灘壩砂體較末端扇供源的灘壩砂體更為發(fā)育。同時，由于末端扇與先成沉積地層供應的沉積物粒度較細，泥質(zhì)含量高，是導致研究區(qū)灘壩砂體物性較差的重要原因。

5 結論

1)惠民凹陷南坡沙四段上亞段灘壩砂以粉細砂巖和粉砂巖為主;粒度概率曲線多為“兩跳一懸”式，反映了搬運沉積流體具有的沖刷回流現(xiàn)象且動蕩性較強的特點;沉積構造主要發(fā)育浪成波痕、平行層理、浪成沙紋層理、波狀層理和生物成因構造。

2)平面上，研究區(qū)沙四段上亞段灘壩砂體沿夏口斷層呈帶狀分布，壩砂在其中串珠狀分布，且主要集中于夏口斷層上盤。垂向上，4個砂組由下而上呈現(xiàn)兩個退積旋回，以1砂組灘壩砂體最為發(fā)育。

3)研究區(qū)1砂組沉積時期，湖平面快速上升和周期性洪泛為灘壩的形成提供了水動力條件，枯水面之下的穩(wěn)定水深和較強波浪作用更利于壩砂發(fā)育。南北向“斷階分帶”的構造格局控制了灘壩的分布位置，夏口斷層形成的地形坡折一方面促進了灘壩砂體沿斷層在上盤聚集，另一方面也限制了灘壩的橫向展布寬度。灘壩沉積物的物源主要來自先成沉積物、基巖和末端扇沉積物，其中前兩者的線狀供源比后者在洪泛期砂體入湖更利于灘壩大面積發(fā)育。

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