东濮凹陷马寨油田卫95块扇三角洲沉积特征及沉积模式

尹楠鑫， 李存贵， 贾云超， 李中超， 熊运斌， 张文成， 王德波， 孙 力

( 1. 中国石化中原油田分公司 博士后工作站，河南 郑州 450018； 2. 中国石化中原油田分公司 勘探开发科学研究院，河南 郑州 450018； 3. 中国石化中原油田分公司 开发管理部，河南 濮阳 457001； 4.中国石化中原油田分公司 第三采油厂，河南 濮阳 457000 )



东濮凹陷马寨油田卫95块扇三角洲沉积特征及沉积模式

尹楠鑫1,2， 李存贵3， 贾云超4， 李中超2， 熊运斌2， 张文成4， 王德波2， 孙 力2

( 1. 中国石化中原油田分公司 博士后工作站，河南 郑州 450018； 2. 中国石化中原油田分公司 勘探开发科学研究院，河南 郑州 450018； 3. 中国石化中原油田分公司 开发管理部，河南 濮阳 457001； 4.中国石化中原油田分公司 第三采油厂，河南 濮阳 457000 )

沙三下亚段是马寨油田卫95块的主要含油层系，钻井资料显示储层厚度大、砂体成因复杂、相带认识难度大.为了研究卫95块沙三下亚段的沉积特征及沉积模式，根据地质学及沉积学理论，分析其泥岩颜色、岩石类型及组合、粒度特征、构造特征及沉积相.结果表明：位于东濮凹陷西北端第三断阶带的马寨油田卫95块发育扇三角洲前缘亚相，物源主要来自于西部的内黄隆起；该亚相又进一步识别出水下分流河道、水下分流河道侧翼、席状砂和水下分流河道间等4种微相，各主力砂组发育多期扇三角洲沉积，各扇体相互叠置，呈北西—南东向展布；亚相以水下分流河道和席状砂微相为主，其余微相次之.在区域构造背景的基础上，结合扇体的物源方向及时空展布特征，总结卫95块的沉积微相模式，为油田开发提供参考.

东濮凹陷； 马寨油田； 卫95块； 沙三下亚段； 扇三角洲； 沉积微相； 沉积相模式

0 引言

1965年，Holmes A在研究英格兰西海岸现代沉积时，提出“扇三角洲”概念，即“从邻近高地推进到稳定水体的冲击扇”[1].人们研究扇三角洲沉积体系的成因机制、形成条件、沉积及层序,以及它与油气的富集关系等[2-10]，补充和完善“扇三角洲”概念及类型，并提出研究方法[11-14].我国中、新生代含油气盆地多与陆相湖泊成因有关，与湖泊关系密切的扇三角洲是油气聚集成藏的重要储集体，在该沉积体系开发的石油地质储量占我国总开发量的5.4%[15].因此，开展扇三角洲的研究可以有效地指导油气田的勘探与开发.

马寨油田卫95块经过多年的勘探开发，由于油藏地质复杂、基础地质研究薄弱，从投入开发至今，对油田目的层位的沉积层序、沉积体系、主力砂体的空间分布认识不清，基础地质研究的滞后制约油田的勘探开发效果.因此，亟需利用岩心及测井资料，开展卫95块沉积微相的时空展布研究，建立研究区的沉积相模式，为有利目标预测提供地质依据.在区域沉积背景分析的基础上，笔者综合研究钻井岩心及测井资料，认为卫95块沙河街组沙三段下亚段(沙三下亚段)主要发育扇三角洲沉积；分析卫95块的沉积特征、微相展布及演化过程，总结发育模式，为东濮凹陷相似地质条件油田的扇三角洲研究提供参考.

1 区域地质概况

马寨油田卫95块位于河南省濮阳市岳村乡，区域构造位置处于东濮凹陷西斜坡北部，油田南接胡状集油田，东北部为文明寨油田，东临卫城油田，西侧为内黄隆起[16].该油藏为非均质性严重的复杂断块油藏，东边以东倾的卫98断层为界，西边以卫95-6断层为界，主力产油层为沙三下亚段，含油面积为3.2 km2，埋藏深度为1 600～2 000 m，地层厚度为400～460 m，石油地质储量为612×104t,整体呈现为南窄北宽的楔形长条.马寨油田卫95块沙三下亚段地层发育在东濮凹陷盆地深陷期，各种沉积作用异常活跃，控制盆地发育的断裂大规模活动，在西部斜坡带被3条北东向二级羽状断层分割成4个台阶，大规模的断裂活动也控制同期沉积分布[16].这样的地形特征及控制盆地发育的断裂是形成扇三角洲的有利条件(辫状河三角洲虽然与扇三角洲沉积特征有一定相似性，但主要发育于宽缓平原的缓坡带).断块发育一系列的北东—南西、南东—南南东、北北东—南南西及近东西向的小断层[17].沙三下亚段时期，在西北方向水系长期发育，水系携带的陆源碎屑物质粒度较粗，多为细砂岩、粗砂岩及含砾砂岩，碎屑岩结构成熟度较低，颗粒分选程度中等，碎屑磨圆度以次棱—次圆状为主，反映近物源、水动力较强、快速沉积的特点.储层平均孔隙度为19.5%，平均渗透率为140×10-3μm2，属于中孔中渗储层.根据马寨油田卫95块地层划分结果，卫95块共划分S3下1、S3下2、S3下3、S3下4、S3下5、S3下6、S3下7等7个砂组.

2 沉积微相类型及相标志

东濮凹陷是一个多旋回沉积的新生代断陷—坳陷盆地，沙三沉积期处于盆地沉积大旋回的中期，强烈断陷、湖广、水深的古环境和古气候特征使得湖盆的轴线和缓坡带有长期的水系发育，大量的陆源碎屑物质沿湖盆轴线及斜坡地带沉积下来.控制盆地发育的断裂活动使得凹陷西部斜坡带被3条二级断层切割成4个台阶.位于凹陷西北端的马寨油田卫95块沙三下亚段地层发育于东濮凹陷盆地深陷期，气候干旱，构造上处于西部斜坡带的第三台阶东部，易形成扇三角洲沉积.岩心观察、粒度分析、岩石组合特征、沉积构造及测井资料的研究表明，卫95块沙三下亚段发育扇三角洲前缘亚相，亚相又进一步划分为4种微相，分别为水下分流河道、水下分流河道侧翼、席状砂及水下分流河道间.

2.1 泥岩颜色及特殊岩性

泥岩的原生色对沉积物卸载堆积时的水体具有很好的物理化学条件指示.研究区反映局部氧化环境的杂色泥岩少见，在已有取心井目的层段出现一大套深灰色—浅灰色泥岩(见图1(a))，同时，还存在反映深水—半深水沉积环境的灰色页岩(见图1(b))；根据岩心观察及薄片分析，卫95块沙三下亚段地层也发现反映还原环境的黄铁矿(见图1(c)).综合分析泥岩、页岩颜色及特殊岩性(黄铁矿)，认为卫95块沙三下亚段地层发育时期主要为浅水到半深水—深水环境.

图1 马寨油田卫95块还原色泥岩及特殊岩性

2.2 岩石类型及组合

该区岩性以浅灰色泥岩夹粉砂岩、中粗砂岩及含砾砂岩为主，自西向东粒度逐渐减小.分析研究区5口取心井的铸体薄片：马寨油田卫95块沙三下亚段砂岩主要为岩屑长石砂岩(见图2).成分成熟度和结构成熟度较低，成熟度指数一般小于2.0.颗粒分选程度差，分选因数为1.8～2.1，碎屑磨圆度差，为次棱状，为快速短途搬运堆积的产物.胶结类型以基底式、基底—孔隙式和孔隙式为主，具有较低的结构成熟度，而以杂基支撑的砾石又是重力流沉积的重要指示(见图3).

图2 马寨油田卫95块沙三下亚段砂岩分类

2.3 粒度特征

沉积物在水动力条件下存在滚动、跳跃、悬浮3种搬运方式，每种搬运方式都间接反映沉积物的粒度大小.上凸圆弧型曲线代表重力流沉积，多段式曲线大致可分成三段—四段，跳跃总体质量分数一般在40%以上，过渡段在30%左右，含有一定的悬浮物质.此类型反映分选较差的扇三角洲水下分流河道间砂体微相类型.二段式加过渡段曲线一般由悬浮总体和跳跃总体组成，有时中间夹有少量过渡段，跳跃总体段坡度较陡，反映较好的分选性，为水下分流河道砂体的粒度特征.由跳跃总体和悬浮总体组成的二段式，截点平均粒度中值多为2.0φ～4.0φ.粒度概率曲线图反映具有复合型水动力机制的扇三角洲沉积特征，以牵引流为主，伴有重力流的特征(见图4).

图3 马寨油田卫95块沙三下亚段铸体薄片特征

粒度参数更清楚地反映粒度分布特征，对判断沉积环境有较大作用.常用的参数有平均粒径、标准偏差、分选因数、偏度、峰度等.粒度偏细，平均粒度中值在2.5φ～5.2φ之间，平均为3.6φ，属粗粉砂级.分选中等—差，平均标准偏差在0.7～2.6之间，属于河砂—冲积扇之间的沉积物.偏度为偏态—极正偏态，在0.1～1.0之间，反映河砂的偏度特点.峰度一般大于1.1，反映峰形窄的尖锐—很尖锐型，说明两组沉积物混合沉积的结果也是河砂的沉积特征.

图4 马寨油田卫95块沙三下亚段粒度概率累计曲线特征

2.4 沉积构造

沉积构造及其组合特征是判别沉积相的重要标志，直接反映沉积时期占优势的沉积介质和能量条件，因沉积环境和水动力条件不同，沉积物在沉积过程中形成的沉积构造也不同[18-19].根据卫95块5口取心井的岩心观察与描述，卫95块沉积构造复杂，主要以牵引流作用的沉积构造为主，还伴生重力流成因的沉积构造.卫95井在1 698.30 m处发育的水平层理，反映扇三角洲远端的半深水—深水沉积环境(见图5(a))；卫95-54井在1 778.60 m处发现的包卷层理，颜色以浅灰色砂岩为主，多见于软薄层的粗粉砂层或细粉砂层，主要是由液化层的层间流动引起的原生层理弯曲，常见于鲍马序列的“C”段，是重力流的一种重要指示；平行层理多出现在粉砂岩和中细砂岩中，多见于水下分流河道微相、水下分流河道侧翼及远砂坝微(见图5(c))相；小型槽状交错层理，层理发育厚度较小，高度一般在2.0～6.0 cm，反映高能的水流

图5 马寨油田卫95块沙三下岩心沉积构造特征

条件，也多发育在水下分流河道、河道侧翼及席状砂等微相中(见图5(d))；卫95井反映河道底部沉积特征的冲刷构造，界面上下岩性差异明显，冲刷面上部砂岩中常见水流冲刷形成的泥砾，偶见植物根茎(见图5(e))，显示冲刷面倾斜角度大，有别于辫状河三角洲冲刷面平缓的特征；卫95-152井在1 837.42 m处发现泥岩撕裂屑构造，主要是由强烈的水流冲刷泥岩所致，是重力流沉积的典型特征(见图5(f))；卫95-152井由底向上至顶部由递变层理状砂岩和平行层理砂岩组成，除粒度变化外，没有任何内部纹层，主要是由河道改道而后期细粒沉积物覆盖在早期沉积的河道之上形成的(见图5(g)).卫95-152井在1 816.05 m处为滑塌变形构造，研究区构造主要发育在细粒粉砂岩和泥质粉砂岩中，多是由斜坡带的沉积物受重力作用发生流动变形而形成的(见图5(h))，也是扇三角洲与辫状河三角洲的显著差异.

2.5 沉积微相测井响应特征

2.5.1 水下分流河道

岩性以浅灰色、灰白色含砾砂岩、粗、细砂岩为主，具有向上变细的正旋回特征，单层厚度大于2.00 m，分选一般，磨圆较好.发育平行层理、小型交错层理、递变层理等，河道底部见冲刷构造，底部砾石顺层排列，以泥砾为主.粒度概率图由滚动、跳跃、悬浮3个总体组成，并以跳跃组分为主，斜率较大，自然伽马曲线为典型的钟形或箱形, 钟形曲线反映水流能量向上逐渐减弱或碎屑物质供应量减少，表示河流发生沉积后水流能量降低.箱形曲线反映物源供应充足，水流能量较稳定，结合研究区的水动力条件及沉积环境，卫95沙三下亚段水下分流河道的测井响应形态在箱形或钟形的基础上演化出5种测井曲线组合类型(见图6).

2.5.2 远砂坝或席状砂

研究区远砂坝微相岩性由浅灰色、灰色泥质粉砂岩与粉砂岩组成，受湖浪的改造作用较大，分选和物性较好，垂向上表现为小型反韵律结构，并与前扇三角洲泥岩呈过渡关系，垂向薄层细、粉砂岩与泥岩交互出现，使剖面结构复杂化.砂体单层厚度一般为1.00 m，粒度概率累积曲线一般由3～4个总体构成，测井曲线形态以锯齿状、指状及锥形为主(见图6).

2.5.3 水下分流河道侧翼

水下分流河道侧翼以极细砂和粉砂为主，常具有少量黏土夹层.沉积构造以砂纹层理和小型交错层为主.由于水下分流河道频繁改道冲刷，该微相沉积的砂体厚度较薄，一般在2～3 m之间.自然伽马曲线呈对称齿状、指状或小型齿化钟形及低幅漏斗状(见图6).

2.5.4 水下分流河道间

岩性以浅灰色泥岩、粉砂质泥岩为主，水体相对稳定，发育水平层理，自然伽马曲线接近于泥岩基线，多呈平直状(见图6)，偶有夹杂薄层粉砂岩，自然伽马曲线形态呈低幅锯齿形.

3 单井沉积微相及平面相展布特征

3.1 单井沉积微相

针对研究区5口取心井资料，主要根据岩心资料和测井曲线组合形态，以及分层、分砂体进行单井沉积微相分析，指导非取心井的单井沉积微相划分，揭示目的层段沉积微相的垂向演化.以卫95-39井为例(见图7)，在1 842.00～1 872.00 m取心4次，储层砂体非常发育，沉积微相发育以水下分流河道为主，其次为水下分流河道侧翼，席状砂和水下分流道间相对不发育.岩性多以粗、细砂岩、粉砂岩为主，其次为含砾砂岩，局部夹有反映水下分流河道间的浅色泥岩、泥页岩.水下分流河道微相的沉积物颗粒分选一般，磨圆较差.沉积构造为反映水动力较强的交错层理、平行层理、递变层理等，底部多具冲刷面和河道滞留沉积，砾石顺层排列，以泥砾为主.在1 851.60 m处冲刷面上，岩性由中细砂岩向上递变为低流态的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩，呈现鲍马序列的部分特征，间接指示重力流沉积特点，该取心井段粒度概率累积曲线主要有二段式和三段式两种类型：二段式主要由跳跃总体和悬浮总体组成，反映水下分流河道侧翼的沉积特征，沉积物粒度较细；三段式主要由跳跃总体和悬浮总体加过渡段组成，截点在2.0φ～4.0φ之间，反映水下分流河道的沉积特征.概率累积曲线出现上凸的弧形，表明牵引流和重力流伴生的扇三角洲沉积特点.结合5口井在研究区的分布位置，概括卫95块扇三角洲垂向层序.卫95块沙三下亚段地层沉积旋回性明显，由多期小型进积扇体叠合的地层整体表现为一个向上变粗的反旋回，旋回内部的单砂体多以正韵律、均质韵律及复合韵律出现，各韵律层厚度为5～30 cm.

图6 马寨油田卫95块沉积微相及测井相分类

3.2 平面相展布特征

研究区物源主要来自西北部的内黄隆起，砂体自西向东呈扇状散开，并向东部减薄.由于卫95块自下至上分为7个砂组，在不同的沉积时期，卫95块具有不同的沉积特点.

沙三下亚段7砂组沉积时期，卫95块水体下降，水动力条件变强.水下分流河道自西部和西北部进入研究区，自西向东延伸，砂体厚度在5～30 m之间，在卫95-76到卫95-25井一线、卫95-71、卫95-6井区形成4个砂体厚度高值区，砂体厚度大于25 m，主要为分流河道砂体，单层砂体在5～10 m之间，表明小事件、多沉积的特点.根据单井沉积微相和砂体等厚图，北部砂体较南部的厚，西部砂体厚于东部的(见图8(a)).

图7 马寨油田卫95-39井单井沉积微相

沙三下亚段5砂组时期，储层砂体较发育，该区湖盆边缘水系发育，季节性降雨形成的洪水流量较大，大量的陆源碎屑物质被卸载于研究区的斜坡带，使北部与中部水下分流河道微相中砂岩沉积较厚，来自西北部、西部的多条主水道砂体厚度一般为5～20 m，北部砂体较厚，在卫95-22井区周围砂体厚度大于30 m，为水下分流河道的主体(见图8(b)).卫95块5砂组从下至上砂体呈渐厚趋势，表明5砂组时期水体逐渐下降，水动力条件逐渐增强.水下分流河道砂体连接叠复，漫溢砂体呈扇状展布，多个扇体相互连接，呈裙状展布.

沙三下亚段4砂组时期，研究区是一个水退的过程.研究区西部砂体相对发育，来自内黄隆起的碎屑物质由水下分流河道经西北部和西部进入研究区.砂体厚度在5～35 m之间，南部砂体较北部砂体发育，呈裙状展布.自西北部有一条河道进入研究区，砂体呈舌状朵体展布，向前推进，远砂坝砂体在卫95-80、卫95-180和卫95-2、卫95-71井区发育.多条分流河道进入研究区，形成以水下分流河道砂体为骨架支撑，水道漫溢砂体互相连接、叠复的扇三角洲沉积(见图8(c)).

图8 马寨油田卫95块沙三下亚段主力砂组沉积微相平面展布

沙三下亚段2砂组沉积时期，砂体在平面上表现为3个较大的扇状堆积体连接发育，扇体相互叠覆(见图8(d)).来自内黄隆起的碎屑物质经西北部的4条主要河道进入研究区域，在斜坡带上卸载沉积，3条主要河道向东延伸并不断分叉，砂体连片性好，向东南方向展布；席状砂体在水下分流河道侧翼边缘展布，与远端盆地亚相沉积相接.

分析卫95块沙三下亚段主力砂组沉积微相平面图，物源主要来自研究区西部和西北部的内黄隆起，砂体形态多为扇状、带状分布，微相以水下分流河道和席状砂为主.沙三下亚段早期沉积的扇三角洲主要分布于卫95块的东北角，随后向西南方向迁移，到沙三下亚段中晚期，扇三角洲沉积体系又回迁至北东方向，说明它在干旱—半干旱气候条件下形成.根据平面相展布，扇体规模普遍偏小，扇体延伸长度为1.00～2.00 km，呈朵状特征，有别于呈朵叶状一般延伸几公里的辫状河三角洲.

4 沉积模式

卫95块沙三下亚段地层位于西部斜坡带的三台阶.三台阶范围较广，断层相对较少，坡度相对较陡，有利于冲积扇的延伸发育，在湖盆边缘易形成扇三角洲，由于近物源、流程短、突发性事件强，可多次形成扇三角洲，从而组合成巨厚的扇三角洲复合体.在古地理位置上，它位于浅湖—半深湖区，在干旱—半干旱的古气候条件下，由西北方向内黄隆起的物源易形成冲击扇，继而经过短距离的搬运作用，在湖盆边缘形成扇三角洲相.由图8可知，研究区主要位于扇三角洲相的前缘亚相，砂体在平面上表现为扇状堆积体，自西向东呈渐薄的趋势.每个砂组沉积时期均是由几期扇三角洲堆积叠置而成的，扇体由西向东呈群带展布，泥岩颜色多以反映弱还原环境的灰、浅灰为主，偶见少量黄铁矿颗粒.物源近，搬运距离短，沉积物粒度较粗，层理构造丰富.另外，由于扇三角洲为牵引流作用结果，其粒度概率累积曲线多呈二段式或三段式.此外，粒度概率累积曲线存在直线型或近于直线型的上凸弧形，粒级跨度大，曲线斜率低，表明牵引流沉积过程中有重力流共存的特点.分析卫95块沉积成因及沉积特点，总结研究区的沉积模式(见图9).

图9 马寨油田卫95块沙三下亚段沉积模式

5 结论

(1)马寨油田卫95块沙三下亚段泥岩颜色以反映水下弱还原环境的灰色、浅灰色为主，氧化色泥岩少见，偶见反映还原环境的黄铁矿；岩石类型以岩屑长石砂岩为主，部分为长石岩屑砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩，碎屑岩成分成熟度和结构成熟度较低；粒度概率累积曲线以牵引流为主，伴有重力流的水动力特征；沉积构造以牵引流作用的沉积构造为主，同时伴生重力流成因的构造，表明卫95块沙三下亚段发育扇三角洲沉积体系.

(2)卫95块沙三下亚段发育扇三角洲前缘亚相，扇三角洲前缘进一步划分水下分流河道、水下分流河道侧翼、席状砂和水下分流河道间4种微相.卫95块沙三下亚段沉积时期，其水体呈现深—浅—深的特征，扇体在平面上的分布由北东向南西、再向北东方向不断迁移摆动.

(3)卫95块沙三下亚段沉积模式为多期的扇三角洲由西北部斜坡带向湖盆中央充填，形成巨厚的扇三角洲复合体.平面上多个扇体相互连接，呈裙带展布；垂向上不同期次的扇体相互切叠.

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2015-06-29；编辑：陆雅玲

国家科技重大专项(2011ZX05001)

尹楠鑫(1982-)，男，博士后，工程师，主要从事油气田开发地质方面的研究.

TE121.2

A

2095-4107(2015)06-0020-10

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2015.06.003