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黄河口凹陷明下段浅水三角洲沉积及勘探意义

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黄河口 凹陷 明下段 浅水 三角洲 沉积 勘探 意义
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2009年4月 第28卷第2期 大庆石油地质与开发 2009 8 0.3969/J.000—3754.2009.02.001 黄河口凹陷明下段浅水三角洲沉积及勘探意义 余宏忠 ' 李建平 彭文绪 林畅松 甄彦琴 (1.中国地质大学能源学院,北京100083;2.中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300452) 摘要:从层序地层学角度进行浅水三角洲成因分析,认为黄河口凹陷明下段浅水三角洲沉积水体深浅变化是控 制浅水三角洲砂体展布的主要因素。在总结出浅水三角洲有别于一般三角洲沉积的独特特征并与传统的河流相 沉积比较后认为,浅水三角洲沉积体系具备更好的储盖组合关系及优越的成藏条件,可为浅层的油气勘探尤其 是岩性油气藏勘探提供更可靠的保障。 关键词:黄河口凹陷;明下段;浅水三角洲;层序地层;岩性油气藏 中图分类号:献标识码:A 文章编号:1000009)02N U t ,U ,an—1.00083,2.00452,of of is of of n it of of of 着渤海海域油气勘探的深人和认识的提高, 对于浅层新近系沉积体系的地质认识也逐渐发生改 变。传统观念认为渤海新近系馆陶组以辫状河沉积 为主,明化镇组以曲流河沉积为主。但早在1992 年李建平等在《渤海明化镇组细分层》中认为渤 海明化镇组下段存在湖泊沉积,2000年何仕斌等 收稿日期:20081 基金项目:国家自然科学重点基金项目(0238059)、中国海洋石油总公司综合科研项目资助。 作者简介:余宏忠,男,1974年生,工程师,在读博士,从事石油地质综合分析工作。 E—2· 大庆石油地质与开发 2009正 研究了渤中坳陷及其邻区新近系沉积相研究及储盖 评价,分析了渤中坳陷及其邻区新近系沉积特征和 油气勘探潜力…。2002年李思田等在《 油田上第三系沉积体系及储层相精细分析》项目 中确认了渤中地区湖泊沉积的存在,识别出正常湖 泊三角洲和辫状河三角洲沉积;徐长贵等进一步论 述渤中凹陷新近系三角洲的沉积特征及其油气勘探 建议 J。2003年杨香华、郑振英等在发现和确认了湖泊的存在和浅水三角洲 J。2004 年米立军等发现了渤海新近纪古湖发育的直接证 据,并论述了沉积有机质中浮游藻类丰度和类型、 无定形有机质含量变化以及地层序列中富藻沉积层 发育程度 。2004年杨东明等在黄河口凹陷围区 的济阳坳陷北部新近系馆陶组中发现辫状三角洲一 浅水湖泊沉积体系 。 所谓浅水三角洲,是指在水体浅、地形平缓部位 形成的以分支流河道砂体为主体的三角洲类型。渤 海湾盆地新近系湖盆处于坳陷期,整个盆地沉降速 度明显减慢,处于总体坳陷过程中的一个显著充填 时期。盆地地形十分平缓。沉积时期气候变得相对 干旱,湖面大规模快速下降、收缩,同时受气候季节 性、周期性变化的影响,湖面波动频繁,由此引起的 岸线摆动大而迅速,具有独特的沉积特征 J。 1区域地质背景 黄河口凹陷位于渤海湾盆地的东南部,夹持在 渤南、垦东两个凸起之问。黄河口凹陷古近系一现 今构造面貌总体表现为西深东浅、北陡南缓、凹中 有隆、断裂发育。营潍断裂带西支穿过凹陷中部, 凹陷中央构造隆起带将凹陷分为东西两个次级凹 陷。经地震勘探发现凹陷内发育有近东西和北东向 两组构造,断隆带、断阶带、陡坡带和次洼明显受 断裂的控制,而缓坡带断裂相对不发育,黄河口凹 陷整体结构表现为北断南超的箕状凹陷(图1)。 黄河口凹陷面积约3 300 新近系最大厚 度约2 500 降速度为125 m/近纪的黄 河口凹陷构造稳定、缓慢沉降;水域范围大、内部 无分割;地形平缓、坡度小;湖面波动迅速、垂向 上层序不连续,具备发育浅水三角洲的条件 j。 区域沉积相研究结果表明,黄河口凹陷及其周缘广 泛分布有滨浅湖相的浅水三角洲沉积,该范围内砂 岩含量小于25%,单层厚度一般为3~7 大 单层厚度为15—20 m。储集物性很好,孔隙度平 图 of 为22%~38%,渗透率平均为43×10一一7 490 ×10一 m ,属高孔、高渗储层。普遍发育厚层泥 岩,泥岩单层最大厚度一般在0 m,可以形 成良好的盖层,与曲流河砂体、浅水三角洲平原分 支河道砂体、前缘河口坝砂体组成多套垂向叠置组 合,具有油气藏形成的最佳地层剖面组合。这种砂 泥岩互层段具有良好的自储自盖能力,明下段泥岩 厚度越大,越有利于油气的聚集和保存,容易形成 大中型油气田¨ 。 截至2007年底,黄河口凹陷及其围区累计发 现油气当量约6×10 m ,其中在黄河口凹陷及其 周围的浅水三角洲沉积相带中找到超过2×10 m 的储量,建成日产4 000 产能()。黄河口凹陷的浅水三角洲展示了广阔的勘探 前景。 2浅水三角洲存在的证据 渤海油田油气勘探虽然已经有40多年的历史, 但由于海上开采难度大、成本高,至今探井密度仅为 陆地油田的1/25。以前受勘探程度的制约,人们普 遍认为渤海新近系为一套冲积河流相沉积,缺乏良 好的盖层,勘探风险较大。然而随着近两年尤其是 黄河口凹陷及周边勘探力度的加大,发现海域中南 部新近系不仅发育河流相沉积,且还发育范围较广 的浅水湖泊沉积,在浅水湖泊的大型定向河流人湖 处还发育重要的储集体——浅水三角洲砂体。 2.1古生物证据 在渤海海域中南部、北部馆陶组中上部和明化 镇组下段都发现了典型的湖相微体古生物化石组 合。主要为淡水型的盘星藻属面球 藻属面球藻属萄 第28卷第2期 余宏忠等:黄河3· 藻属见有丰富的渤海藻属渤海藻属藻属面锥藻属凸藻 属咸水藻类组合,含量 一般在25%~40%,低者约10%,个别含量高达 45%。这些藻类一般出现在滨浅湖中。如在1地区明下段中常见的藻类则有多甲藻、光面球 藻、粒面球藻、克氏藻、木质卵形孢、小光对裂 孢、盘星藻、褶皱藻、毛球藻等,这些藻类多出现 在滨浅湖中,水体浅(图2)。在新近系除发现大 量的藻类外,近两年在多口探井中还见有其它门类 的古生物化石,如腹足类化石、介形类化石、轮藻 类化石等。 深 类个数 沉积相 多甲 光面+粒面 小光对裂孢 盘新 度 0… 7o 萋科 球藻/个数 /个数 藻屠 蓿皱藻 毛球藻 砰} 藁类十数 /个数 /个数 /个数 /m 相 亚相 /个数 0——10D 5 0 10 0 10 0 5 0 5 l; 平原 1400 — 浅 永 — 三 1500 角 - 洲 平扉( 前缘 前三角洲 1700 河浸滩 _ 曲 发育带 流 河 河道 阿梗滩 发育带 图2 f .2泥岩特征 渤海海域中南部明下段发育了明显不同于河流 相沉积的泥岩特征,普遍表现为灰绿色、绿灰色、 浅灰色,大部分皇块状结构,反映了该区新近纪存 在相对稳定的水体环境。偶尔也会出现紫红色泥 岩,这是因为明下段沉积期湖底地形平缓,水体较 浅,处于半氧化、半还原的状态,受气候影响,湖 面产生周期性的波动,湖平面下降幅度明显,使得 早期沉积的泥岩易遭氧化而呈现紫红色,这种泥岩 一般色泽比较鲜艳,质地较纯。而河流相泥岩往往 为棕红色、杂色浅灰绿色等,花斑结构常见,也不 同于半深湖一深湖相泥岩的深灰色、黑色。因此, 新近系渤海中南部泥岩有其自身的特点,综合研究 特征后认为是浅水湖泊中沉积的泥岩。 2.3测井响应及相序组合特征 测井曲线上有反映三角洲进积、加积特征的测 井响应;三角洲沉积的测井响应为平直基线一漏斗 形一箱形一钟形一齿形的测井曲线形态组合,这不 同于河流相的箱形一钟形一指形的曲线组合。区域 上来说渤海中南部新近系岩性整体偏细,砂岩以粉 细砂岩为主,在、— 6粒序的粉 细砂岩,判断这是三角洲前缘河口坝砂体的典型沉 积特征,而且由于河口坝砂经受湖浪的充分淘洗, 其中上部含油性往往好于下部含油性。而河流相的 河道砂一般呈现正粒序,下部含油性好于上部含油 性,顶部沉积泛滥平原的泥质岩类。在相序上,水 下分流河道常叠置在先期沉积的河口坝上或直接覆 盖在浅湖泥之上。 2.4砂岩百分比及粒度特征 在藻类含量较高的地区砂岩含量一般较低,渤 海海域中南部明下段砂岩百分含量明显偏低(为 10%~30%),有的井区砂岩含量甚至在10%以 下,这比周边河流相发育区砂岩百分含量低很多, 说明渤海中南部是一个汇水区域。砂岩粒度概率累 积曲线特征主要有以下几种类型: (1)二段式模式由跳跃总体和悬浮总体组成, 在两总体的截点处是突变的,表明水流能量突然降 低,沉积物快速堆积是未受到其它水流改造作用的 结果 他 ; (2)双跳跃的三段式模式,由滚动、跳跃和 悬浮总体组成,粗截点和细截点处均为突变,悬浮 总体含量较高(达25%),双跳跃组分的出现反映 沉积物经历了冲刷回流的水动力条件,粒度特征表 明该段砂岩已经进人湖区受到湖水波浪明显的改造 作用所形成的特征。 河口坝砂体粒度概率累积曲线常表现为这种过 渡式概率累积曲线特征。 3浅水三角洲层序地层学成因分析 黄河口凹陷新近系处于湖盆的坳陷期,基底整 体一致下降,构造活动相对较弱,路上和水下地形 较为平缓,同时湖面水体大规模收缩,湖盆进人萎 缩期,水体很浅。岩性明显表现为氧化到半氧化环 境的特点,主要由灰白色、浅灰色的砂岩、粉砂 岩、粉沙质泥岩和灰绿色、浅灰色、绿灰色、杂色 及紫红色泥岩组成,反映三角洲主体发育在滨浅湖 环境中,部分出露水面。泥岩中微化石毛球藻属一 褶皱藻屑组合、皱面球藻一网面球藻属组合、椭圆 第28卷第2期 余宏忠等:黄河口凹陷明下段浅水三角洲沉积及勘探意义 ‘5· 团井点位置团地 度日蠹髓 回物源方向 图4 i g.4 of Oi 5 油田明下段湖 侵域沿层地震属性(1550~156 of 、中强振幅中高频平行反射;测井曲线表现为高 特征;物源丰富,可容纳空间也较大,砂体多 数较厚,穿越断层的北东一南西走向分布明显。 由于砂体成片,连通性较好,且穿越断层,不 利于油气保存。因此,每个Ⅳ级旋回代表一次浅水 三角洲的沉积过程,即随着湖面的季节性、周期性 波动升降,由湖泊边缘向湖泊中心方向充填推进, 尔后又由于基底沉降作用和三角洲朵体的侧向迁移 作用,使浅水湖盆的三角洲朵体表面被湖水缓慢 覆盖,在三角洲前缘相带上直接沉积半深一深湖相 泥岩。每个浅水三角洲前缘充填沉积旋回的底部是 半深湖一深湖相泥岩、三角洲外前缘席状砂和三角 洲外前缘泥坪相;中部为多期叠置的水下分流河 道、内前缘席状砂夹分流间灰绿色泥岩,底部则随 着湖面在三角洲朵体表面上的扩大,再次发育三角 洲外前缘席状砂、三角洲外前缘泥坪和半深一深湖 相泥岩每个旋回都反映了一次水深由深变浅又变深 的全过程 15,16 3。 总体而言,新近系明下段水体的深浅变化直接 影响砂体的沉积类型,黄河口凹陷新近系明下段砂 体总体表现浅水三角洲沉积,在明下段底部低位域 沉积时期,由于湖泊水体较浅,砂体主要受河流控 制,以河控三角洲为主;在明下段中上部湖侵域及 高位域时期,砂体由于受湖泊及波浪作用改造,以 浪控三角洲为主。但是,即使在同一体系域内部, 由于Ⅳ级层序的水体变化,砂体在各个Ⅳ级层序之 间也存在着明显的差异。 4岩性油气藏勘探 由于湖泊的存在,浅水三角洲沉积体系尤其是 滨浅湖相中泥岩分布广泛、厚度稳定,成为良好的 封堵盖层,为构造及岩性地层圈闭发育提供了较好 的封堵条件,由于湖泊相泥岩的存在使得油气勘探 风险之一盖层质量得到改善。同时,浅水三角洲沉 积体系岩性主要为大套厚层泥岩夹薄层砂岩,能够 提供分布面积范围较广的三角洲前缘席状砂、河口 坝等沉积类型的优质砂体,且砂泥比配置合理,使 其具备比河流相更为有利的储盖组合关系,是优质 的储盖组合,具有更加优越的成藏条件 ’’ ]。岩 性油气藏尤其凹陷中浅层岩性油气藏的形成需要具 备3个成藏条件: 一是需要具备一定的构造背景,积极寻找构造 背景下的岩性油气藏; 二是需要发育储集性能好的储集空间,储层在 平面上既要有一定的分布范围,同时在横向上也需 要有一定的变化,这样有利于形成岩性尖灭等类型 的油气藏; 三是储层与油源断层具备良好的配置关系,储 层与油源断层有效接触是形成岩性油气藏的油气运 移的关键因素。 黄河口凹陷中浅层由于受持续活动性断层以及 新构造运动的影响形成大量的多种类型的构造条 件,凹陷中大量发育的河湖交互带沉积是形成浅水 三角洲的有利场所,油源断层与浅水三角洲砂体有 效配置为黄河口凹陷新近系岩性油气藏形成提供了 可靠的保障(图6)。 由于岩性地层油气藏勘探不断取得重大突破, 探明储量占中国石油储量的50%以上,2003年和 2004年三级地质储量均超过60%,已成为中国陆 上油气勘探的主战场 19]。2007年,渤海海域黄河 口凹陷第一口针对浅层岩性油气藏勘探的探井成功 钻探,并喜获商业高产油气流,在1 403. 416.50 均日产气约 ·6· 大庆石油地质与开发 2009正 —·滨浅湖[] |主流线团探井位置 图6黄河口凹陷明下段Ⅳ旋回沉积相 of V 4×10 而 /d,开创了渤海海域浅层油气勘探的新局 面。黄河口凹陷浅层岩性油气层勘探的潜力巨大, 在黄河口凹陷区已经发现了一大批凹陷内浅层中型 油气藏(包括(南)油田、质油藏、4、南及中型优质油气藏),而在这些优质油气藏的周边 及围区,存在多种类型的岩性地层圈闭,随着黄河 口凹陷勘探的深入,寻找浅层构造背景下岩性油气 藏将是黄河口凹陷油气勘探方向之一。 5结 论 (1)黄河口凹陷明下段浅水三角洲沉积作为 一种新型的沉积体系日益被中海石油(中国)渤 海油田的勘探工作者所认识和接受,初步取得了较 好的勘探成果。 (2)从层序地层学角度分析,黄河口凹陷明 下段地层划分为1个完整的Ⅲ级层序及4个Ⅳ级层 序,水体的深浅变化是控制浅水三角洲沉积体系砂 体展布的关键因素。 (3)黄河口凹陷新近系明下段砂体总体表现 浅水三角洲沉积,在明下段底部低位域沉积时期以 河控三角洲为主,在明下段中上部湖侵域及高位域 时期以浪控三角洲为主。 (4)浅水三角洲沉积体系因其具备比河流相 更为有利的储盖组合关系,对于寻找浅层构造背景 下岩性油气藏具有十分重要的意义。 参考文献: [1]何仕斌,李丽霞,李建红.渤中坳陷及其邻区第三系沉积特 征和油气勘探潜力分析[J].中国海上油气(地质),2001, 15(1):61.71. 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