李文龍，朱孔學(xué) 陳奮，褚松杰 遲海濤 李磊

(中石油大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠，黑龍江 大慶 163113) (中石油大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠，黑龍江 大慶 163113) (中石油長(zhǎng)城鉆探工程有限公司哈薩克斯坦錄井項(xiàng)目部,北京 100024)

典型淺水三角洲成因?qū)Ρ扰c沉積模式
——以大慶長(zhǎng)垣薩爾圖油層為例

李文龍，朱孔學(xué) 陳奮，褚松杰 遲海濤 李磊

(中石油大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠，黑龍江 大慶 163113) (中石油大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠，黑龍江 大慶 163113) (中石油長(zhǎng)城鉆探工程有限公司哈薩克斯坦錄井項(xiàng)目部,北京 100024)

通過(guò)對(duì)大慶長(zhǎng)垣統(tǒng)層對(duì)比發(fā)現(xiàn)，各區(qū)塊間存在著對(duì)比界限不統(tǒng)一問(wèn)題，原因是對(duì)淺水三角洲地層沉積成因認(rèn)識(shí)不清，造成了區(qū)塊間沉積相帶圖無(wú)法銜接，儲(chǔ)層得不到合理分類評(píng)價(jià)。以該區(qū)塊薩爾圖油層(S)為例，通過(guò)密井網(wǎng)資料進(jìn)行淺水三角洲整體解剖，研究該沉積類型成因?qū)Ρ确椒?，完善其沉積模式。在地層發(fā)育模式方面，分沉積單元級(jí)、沉積單元內(nèi)，采用高分辨率層序地層學(xué)分析方法將例層SⅡ3單元沉積演化劃分為可追溯的6個(gè)時(shí)期，明確其沉積成因，指導(dǎo)成因?qū)Ρ龋辉跍\水三角洲沉積模式方面，通過(guò)多個(gè)單元的精細(xì)解剖，分經(jīng)典的3個(gè)亞相帶類型和4種特殊沉積區(qū)域完善淺水三角洲沉積模式，指導(dǎo)儲(chǔ)層的合理預(yù)測(cè)，加深了對(duì)陸相淺水三角洲的認(rèn)識(shí)程度。

淺水三角洲；地層發(fā)育模式；小層沉積演化；儲(chǔ)層沉積模式

大慶長(zhǎng)垣面積26×104km2，由7個(gè)局部背斜構(gòu)造帶組成，總體呈東緩西陡的不對(duì)稱形，其中位于北部的3個(gè)背斜(喇嘛甸、薩爾圖、杏樹崗)構(gòu)造連續(xù)，油水界面統(tǒng)一，構(gòu)造軸向北東15°左右。經(jīng)前人[1，2]大量研究證實(shí)，長(zhǎng)垣北部主要開發(fā)層系——中部含油組合薩爾圖(S)、葡萄花(P)、高臺(tái)子(G)油層，屬于松遼盆地北部沉積體系，為典型的大型淺水三角洲及部分下游河流沉積，三角洲呈南北向展布，與長(zhǎng)垣構(gòu)造完美匹配。借助密井網(wǎng)開發(fā)井資料，筆者對(duì)該大型淺水三角洲進(jìn)行了整體解剖，研究區(qū)南北長(zhǎng)71km，東西寬18km。研究目的是分析陸相淺水三角洲地層對(duì)比方法，完善淺水三角洲沉積模式，解決油田各開發(fā)區(qū)儲(chǔ)層銜接問(wèn)題[3]，為油田開發(fā)儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)提供地質(zhì)依據(jù)。

1 淺水三角洲地層發(fā)育模式及小層沉積演化分析

地下地質(zhì)體展布特征和沉積規(guī)律研究工作重點(diǎn)是地層劃分對(duì)比，目前精細(xì)地層對(duì)比方法有以下幾種，組合測(cè)井曲線特征對(duì)比法、相控對(duì)比法、旋回對(duì)比法、趨勢(shì)對(duì)比法、地震控制測(cè)井對(duì)比法和高分辨層序地層學(xué)基準(zhǔn)面旋回等時(shí)對(duì)比法。結(jié)合長(zhǎng)垣縱向?qū)佣唷⒈『褡兓蟆⑵矫嫜由扉L(zhǎng)、跨越多個(gè)相帶的儲(chǔ)層特點(diǎn)，多個(gè)開發(fā)區(qū)間對(duì)比統(tǒng)層難度較大，在前人[4，5]“逐級(jí)標(biāo)準(zhǔn)等時(shí)面控制下的逼近層序界面對(duì)比”方法的基礎(chǔ)上，對(duì)最小對(duì)比單元短期基準(zhǔn)面旋回——沉積單元，采用高分辨層序地層學(xué)分析方法[6～10]，研究各單元地層沉積成因本質(zhì)，明確地層接觸關(guān)系，總結(jié)層序地層模式，指導(dǎo)薄儲(chǔ)層大范圍等時(shí)追蹤對(duì)比，對(duì)后續(xù)沉積規(guī)律研究具有重要意義。

1.1地層發(fā)育模式

以典型沉積單元SⅡ3為例，從沉積單元級(jí)、沉積單元內(nèi)共2個(gè)層次分析地層成因。首先，SⅡ3地層等厚圖(圖1)表明，喇嘛甸和杏樹崗南部(以下簡(jiǎn)稱為“杏南地區(qū)”)地層沉積較厚，觀察剖面特征，兩處厚層的成因不同，提出沉積單元間2種地層發(fā)育模式：

圖1 大慶長(zhǎng)垣北部淺水三角洲SⅡ3發(fā)育模式

2)湖退背景下低可容納空間進(jìn)積地層退覆模式 自薩爾圖往南地層逐漸增厚，剖面上可以明顯看到在標(biāo)志層高尖之上，多出一期地層(紅線以上，SⅡ3-1)，向南增厚，但以泥為主，含少量的砂。經(jīng)過(guò)對(duì)小層追溯對(duì)比判相發(fā)現(xiàn)，該時(shí)期地層以表外和大范圍砂巖尖滅地層為主，局部可見(jiàn)非主體，從等厚圖上可看出其與整個(gè)小層的厚度變化符合極好，所以SⅡ3厚度變化與該期沉積物有關(guān)，但它對(duì)沉積相的貢獻(xiàn)不大。就成因來(lái)看，在SⅡ4沉積時(shí)期的最大湖泛期之后，SⅡ3沉積時(shí)期發(fā)生了大范圍湖退，沉積物供應(yīng)充足，下部反旋回較厚，至該層上部。南部仍存在可容納空間，只是空間較小，而北部因無(wú)可容納空間，出現(xiàn)路過(guò)不留甚至發(fā)生侵蝕，使地層與界面對(duì)應(yīng)。上部的小地層向湖進(jìn)積，退覆在下部反旋回地層之上，分布范圍小于下部地層，與下部地層不是同期地層。到SⅡ22時(shí)期仍然湖退，但規(guī)模與SⅡ3時(shí)期相比要小，北部剝蝕前期地層，南部直接覆蓋，保存了該層沉積物。

1.2小層沉積演化

在沉積單元內(nèi)部，從長(zhǎng)垣北部6個(gè)開發(fā)區(qū)各取一口井，組成縱穿研究區(qū)的六井剖面，觀察剖面上井曲線旋回特征變化，分析地層成因。將SⅡ3沉積演化共分13個(gè)階段(圖2)，從基準(zhǔn)面變化來(lái)看可歸為6期，從前到后依次為：

1)最大湖泛期 (a)階段,SⅡ3下部為SⅡ4最大湖泛期沉積物，由于長(zhǎng)期處于水下，推測(cè)地形已基本水平，僅在杏南地區(qū)較深。到SⅡ3沉積初期，相對(duì)深水的杏南地區(qū)生物富集，堆積一層灰黑色含葉肢介泥層，可追溯對(duì)比。其他地區(qū)由于基準(zhǔn)面高，物源供應(yīng)極少，無(wú)沉積。

2)基準(zhǔn)面下降期 隨后的(b)～(f)階段，研究區(qū)首先發(fā)生了快速差異沉降，形成了底面形態(tài)，與此同時(shí)，基準(zhǔn)面開始快速下降，造成喇嘛甸和薩爾圖北部地區(qū)(以下簡(jiǎn)稱“薩北地區(qū)”)來(lái)不及堆積細(xì)粒物質(zhì)。而后基準(zhǔn)面緩慢下降，該時(shí)期的地形變化使得碎屑物質(zhì)供應(yīng)充足，補(bǔ)平地形差異后，在水下進(jìn)行均速堆積，粗粒物質(zhì)的波及區(qū)堆積砂，細(xì)粒物質(zhì)的波及區(qū)堆積泥，整體上隨基準(zhǔn)面下降形成反旋回。當(dāng)堆積物處于基準(zhǔn)面以上時(shí)，表層粗粒物質(zhì)被侵蝕，填平補(bǔ)齊，基準(zhǔn)面一直下降至薩爾圖南部地區(qū)(以下簡(jiǎn)稱“薩南地區(qū)”)和薩爾圖中部地區(qū)(以下簡(jiǎn)稱“薩中地區(qū)”)之間的位置，地形發(fā)生了明顯變化。薩中地區(qū)以北傾斜地形的保持，與基準(zhǔn)面之上的河流沉積建造有關(guān)。

3)基準(zhǔn)面上升期 從(g)～(h)階段，基準(zhǔn)面開始緩慢上升，北部可容納空間已經(jīng)變大，但地形平緩也造成碎屑物質(zhì)供應(yīng)減少，碎屑物最遠(yuǎn)只能堆積到薩中地區(qū)，隨基準(zhǔn)面上升形成正旋回，南部出現(xiàn)沉積間斷。而后，北部突然快速沉降，導(dǎo)致河流轉(zhuǎn)向，取道長(zhǎng)垣西部外圍，碎屑物質(zhì)快速堆積，補(bǔ)平地形差異的過(guò)程也造成了鄰層砂泥的突變接觸。在該程中，薩南地區(qū)以南仍無(wú)堆積，最后的頂面地形恢復(fù)到了平衡位置。

4)基準(zhǔn)面快速上升期 至(i)階段，基準(zhǔn)面快速上升，北部?jī)H有少量物質(zhì)堆積，南部仍無(wú)堆積。與此同時(shí)，杏南地區(qū)緩慢沉陷，沉陷和上升的共同作用，很快使水體達(dá)到一定深度且穩(wěn)定下來(lái)，生物富集呈介形蟲泥灰層堆積。由于該時(shí)期整體地形較為平坦，層位一直延伸到薩南地區(qū)，形成標(biāo)準(zhǔn)層。

5)基準(zhǔn)面快速升降期 (j)～(k)階段，基準(zhǔn)面又一次快速下降，到達(dá)薩中地區(qū)附近，北部發(fā)生剝蝕。同時(shí)，南部快速沉陷，造成了新的可容納空間，但碎屑物質(zhì)供應(yīng)少，僅在薩南地區(qū)和杏樹崗北部地區(qū)(以下簡(jiǎn)稱“杏北地區(qū)”)堆積砂，至杏南地區(qū)堆積以泥為主。而后基準(zhǔn)面又一次上升，北部?jī)?yōu)先堆積，順物源減薄，南部繼續(xù)沉降，杏南地區(qū)又堆積一層泥。綜合前期來(lái)看，薩中地區(qū)以北侵蝕又沉積，表現(xiàn)為路過(guò)不留，南部在經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的沉積間斷后又多出一期小旋回層，是由可容納空間增大引起的。自此SⅡ3堆積結(jié)束。

6)后期剝蝕期 到(l)階段，SⅡ22沉積時(shí)基準(zhǔn)面再次下降，剝蝕還未固結(jié)的北部SⅡ3，基準(zhǔn)面存在能量差異，凸凹不平，薩北地區(qū)剝蝕更深，喇嘛甸上部仍剩余一點(diǎn)前期補(bǔ)充的正旋回。

經(jīng)深埋，按砂泥差異壓實(shí)[12]，到(m)階段時(shí)，最終形成現(xiàn)今的SⅡ3，對(duì)其進(jìn)行頂拉平。與實(shí)測(cè)曲線旋回性對(duì)應(yīng)較好，基本符合地下事實(shí)。

實(shí)際剖面經(jīng)上述分析，可以把SⅡ3分成6期等時(shí)成因地層，自下而上分別是：底部杏南生物標(biāo)準(zhǔn)層；下部殘留反旋回層；北部快速填充正旋回層；中部薩南-杏南生物標(biāo)志層；上部南部反旋回層；頂部正旋回層。對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，考慮到地質(zhì)變化復(fù)雜性，仍選取同一剖面上的井驗(yàn)證，規(guī)律一致，基本控制SⅡ3沉積過(guò)程。該方法的提出，可以有效解決同一沉積體系內(nèi)薄層大范圍等時(shí)追蹤對(duì)比問(wèn)題。

圖2 大慶長(zhǎng)垣北部淺水三角洲SⅡ3沉積演化分析

2 淺水三角洲沉積的一般性與特殊性

2.1淺水三角洲沉積的一般性

通過(guò)跨區(qū)聯(lián)井剖面和密井網(wǎng)閉合的地層格架，認(rèn)識(shí)整個(gè)地區(qū)的各層砂體的展布特征，最后確定沉積相帶的展布與沉積體系的演化。基于前人[12，13]認(rèn)識(shí)，長(zhǎng)垣北部薩爾圖油層具有建設(shè)性三角洲沉積特征，相帶分異明顯，各亞相帶發(fā)育齊備；三角洲前緣亞相帶十分寬廣，發(fā)育分流河道砂體，河口砂壩砂體不太發(fā)育；砂體一般順物源分布，具有明顯的方向性。仍以重點(diǎn)解剖層位SⅡ3為例，對(duì)一般淺水三角洲進(jìn)行解剖，該單元可分為3個(gè)亞相帶，分別是泛濫-三角洲分流平原亞相，三角洲內(nèi)前緣亞相，三角洲外前緣亞相(圖3)。

1)泛濫-三角洲分流平原亞相(辮狀分流) 主要分布在喇嘛甸，單井以箱形曲線為主，該期河流主體在喇嘛甸經(jīng)過(guò)，呈寬帶狀連片分布，下切能力強(qiáng)，并從薩中地區(qū)西側(cè)流出長(zhǎng)垣，長(zhǎng)垣東側(cè)油田上僅存在其較弱的水下分流。喇嘛甸地區(qū)河流強(qiáng)度大，是整個(gè)薩爾圖油層長(zhǎng)垣河流強(qiáng)度最大的一期，揭示了該期沉積物供給極為充足，儲(chǔ)層發(fā)育極好，有效厚度一般在2.5m以上，且明顯下切下部層位。其間夾雜的個(gè)別變差部位，預(yù)測(cè)為早期辮狀分流河道充填，也可能是2條辮流帶之間少量零星分布的溢岸砂體。辮狀分流直接與內(nèi)前緣亞相側(cè)向突變接觸，推測(cè)為辮狀河末端沉積。辮狀河河道寬而淺，河流流速大，河底輸砂強(qiáng)度大，河谷平直，彎度低，處于限制性谷地之間，向河谷之外分叉決口較困難。在辮狀分流末端，即使進(jìn)入水下，仍具有較強(qiáng)下切能力并向更遠(yuǎn)處延伸，在其陸上部分，同樣也造成了以辮狀河為主體，分流平原直接側(cè)向突變到內(nèi)前緣亞相的情況。

2)三角洲內(nèi)前緣亞相(過(guò)渡狀三角洲) 主要分布在薩中地區(qū)以北，該亞相的特點(diǎn)是介于枝狀和坨狀三角洲之間。在內(nèi)前緣水下分流河道砂體之間分布著一些錯(cuò)疊連片狀的薄層粉砂和泥質(zhì)粉砂巖，也出現(xiàn)少量發(fā)育較好的席狀砂，不如坨狀三角洲席狀砂分布面積大，同時(shí)水下分流河道砂體的枝網(wǎng)形態(tài)雖然仍可識(shí)別，但不如枝狀三角洲典型。該類三角洲沉積時(shí)，湖泊的水深、能量和邊緣覆蓋時(shí)間都介于以上二者之間，波浪的改造作用雖比枝狀三角洲有所增強(qiáng)，但還是很微弱，只能搬運(yùn)粉砂級(jí)以下的細(xì)粒物質(zhì)，且多數(shù)未能將其均夷為連續(xù)的席狀砂，而河流仍不失其控制作用。在薩南地區(qū)和杏北地區(qū)交界處內(nèi)、外前緣分界線位置，砂體發(fā)育較差。經(jīng)下部地層解剖繪制相圖發(fā)現(xiàn)，SⅡ4相同部位沉積較厚，且與上部SⅡ3有明顯旋回界限，推測(cè)SⅡ3在該處沉積時(shí)受下部厚層影響造成局部地形高，不利于砂體堆積，造成沉積厚度薄，主要砂體沉積時(shí)期碎屑物質(zhì)越過(guò)該區(qū)向南部堆積。

3)三角洲外前緣亞相(不穩(wěn)定席狀砂) 主要分布在杏樹崗地區(qū)，席狀砂主體部分呈條帶狀和小片狀分布，連續(xù)性較差，面積約占外前緣亞相的30%～40%，其余大部分地區(qū)為極薄的非主體席狀砂及表外儲(chǔ)層所占據(jù)，部分地區(qū)相變?yōu)樯皫r尖滅區(qū)。整體上席狀砂大多較薄，僅在部分片狀砂體的核部相對(duì)較厚。研究區(qū)西部存在一個(gè)來(lái)自西北部的物源供應(yīng)，與北部流出長(zhǎng)垣的辮狀分流趨勢(shì)相近，該物源的貢獻(xiàn)直接影響著南部砂體的來(lái)源以及南北部砂體間的連通關(guān)系。從地層等厚圖中并未見(jiàn)北西-南東向的延伸趨勢(shì)，反而有依長(zhǎng)垣方向順北東-南西向的增厚趨勢(shì)，甚至偏東部位置地層沉積更厚，推測(cè)研究區(qū)南部的砂體仍主要由薩北地區(qū)河流體系供應(yīng)，而西北部的物源僅供應(yīng)少量的砂體，分布于薩南地區(qū)和杏北地區(qū)的西部交界處。

2.2淺水三角洲沉積的特殊性

淺水三角洲是三角洲沉積體系中的一種特殊類型，它是在水體淺、地形平緩部位形成的以分流河道砂體為主體的三角洲類型[14]。大慶長(zhǎng)垣北部薩爾圖油層沉積時(shí)期湖泊面積相對(duì)較大，并保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，河、湖均具有一定能量和規(guī)模，所形成的單旋回三角洲規(guī)模形態(tài)接近于闊葉形或梨形，反映湖泊對(duì)三角洲有較強(qiáng)的改造作用。薩爾圖沉積相研究成果還揭示出4種淺水三角洲特殊沉積現(xiàn)象，分別為SⅡ81的分流間灣沉積、SⅡ13的風(fēng)暴流沉積、SⅡ5的斜坡帶沉積、SⅡ82的濱外壩沉積。上述4種類型由于儲(chǔ)層較差，過(guò)去并不受重視，沒(méi)有形成固定模式。筆者對(duì)4種沉積類型進(jìn)行成因解剖，繪成淺水三角洲沉積模式圖(圖4)，特征如下。

1)分流間灣沉積 位于分流之間，多為薄層砂巖、生物灰?guī)r和泥質(zhì)巖互層沉積，相對(duì)穩(wěn)定的濱淺湖特征。其成因?yàn)?，早期處于高部位，使河流順其兩?cè)流過(guò)沖刷切割，之后湖面上升河道充填，當(dāng)充填至與早期高地同高時(shí)，沉積面積突然變大，使得水流速度減慢，攜砂能力減弱，泥砂便在早期高地周圍堆積，當(dāng)湖面再次下降，湖水便被限制在早期水道圈定的范圍內(nèi)，形成分流間灣，而后河流會(huì)避開前期的沉積向其他低洼部位遷移，使此處間灣保持較長(zhǎng)時(shí)間，直到下次湖面大范圍抬升停止。越靠近物源，砂巖尖滅范圍越大，向分流點(diǎn)方向儲(chǔ)層逐漸變好。研究區(qū)預(yù)測(cè)位置如圖4(a)所示，僅發(fā)育分散的溪流，以大面積砂巖尖滅為主。

2)風(fēng)暴流沉積 在三角洲前緣相，沉積物的供應(yīng)來(lái)自水下分流河道，并由湖浪改造。僅在季節(jié)性洪水引起的事件性沉積中，河流能量強(qiáng)，攜帶更大量的碎屑物質(zhì)得以向湖盆推進(jìn)，由于河流的不均勻沖刷，使得充填過(guò)程水下分流河道砂厚度不一，再經(jīng)過(guò)后期的湖浪改造，形成斷續(xù)形態(tài)，在古河流最遠(yuǎn)端，形成風(fēng)暴流沉積，表現(xiàn)為席狀砂中局部的砂體富集體。預(yù)測(cè)分布位置如圖4(b)所示。

3)斜坡帶沉積 在不同的沉積條件下，如沉積地形坡度、物源距離、集水面積等因素共同影響下，所形成的沉積類型、規(guī)模和砂體特征有很大不同，因而相帶展布特征也不同。在大范圍的長(zhǎng)緩坡內(nèi)，局部出現(xiàn)相對(duì)短陡而且面積較小的斜坡帶，往往形成大范圍砂巖尖滅，或僅有表外儲(chǔ)層出現(xiàn)，與其順流方向的上、下端呈突變接觸。研究區(qū)預(yù)測(cè)位置如圖4(c)所示，局部地形坡降明顯。

4)濱外壩沉積 在前緣席狀砂的外緣濱淺湖區(qū)，出現(xiàn)大面積穩(wěn)定分布的砂壩砂體，向上突變?yōu)樗綄永戆瞪鄮r，砂層頂?shù)状嬖阝}質(zhì)粉砂巖薄層，砂層內(nèi)鈣質(zhì)含量也較多，垂向加積成因，厚度大，沿湖岸線平行方向伸長(zhǎng)。由于局部地形變化，在濱淺湖較強(qiáng)沿岸流及湖浪的作用下，將附近老三角洲前緣沉積物搬運(yùn)至新三角洲湖區(qū)再沉積形成，可以與新三角洲相隔一段距離，也可緊鄰新三角洲。由于水下地形平坦，砂體也呈席狀分布，但受兩側(cè)物源水動(dòng)力方向影響，宏觀上有明顯沿岸線方向帶狀拉長(zhǎng)趨勢(shì)，巖心觀察見(jiàn)波浪成因構(gòu)造和生物鉆孔，可以加以確定。位置如圖4(d)所示。

3 結(jié)論

1)大慶長(zhǎng)垣淺水三角洲典型層位SⅡ3沉積級(jí)別存在侵蝕早期進(jìn)積地層疊合模式、湖退背景下低可容納空間進(jìn)積地層退覆模式兩種。在沉積單元內(nèi)，通過(guò)高分辨率地層成因分析，對(duì)照測(cè)井曲線旋回特征變化，將SⅡ3單元沉積演化共分13個(gè)階段，歸為6期成因地層。

2)重點(diǎn)解剖研究區(qū)層位SⅡ3可分成泛濫-三角洲分流平原、三角洲內(nèi)前緣和三角洲外前緣3個(gè)沉積亞相帶。進(jìn)而分析了薩爾圖油層，建立了分流間灣、風(fēng)暴流、斜坡帶和濱外壩共4種淺水三角洲特殊沉積模式，有效指導(dǎo)儲(chǔ)層的合理預(yù)測(cè)。

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TE121.3

A

1673-1409(2017)19-0001-07

2016-09-19

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(“863”計(jì)劃)( 2013AA064903)；國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05006-005)。

李文龍(1986-)，男，博士，工程師，主要從事精細(xì)油藏描述方面研究,liwenlong1102@163.com。

[引著格式]李文龍，朱孔學(xué)，陳奮，等.典型淺水三角洲成因?qū)Ρ扰c沉積模式[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2017,14(19):1～7.