永９５井沖積扇特征及其石油地質(zhì)意義

高　丹　鐘建華　張凌杰　王　勇　徐延廣

文章編號：1006-6535(2009)02-0030-04

摘要：以東營凹陷永95井為例，根據(jù)巖心、測井、地震等資料，從地震相和單井相兩方面對永95井沖積扇特征進(jìn)行了剖析。其中，根據(jù)單井相分析將該井沖積扇沉積相分為扇根、扇中、扇端3個(gè)亞相，并將扇中亞相細(xì)分為辮狀水道、辮狀水道間和縱壩3個(gè)微相?？碧奖砻?，沖積扇沉積易形成有效儲(chǔ)層，形成油藏還具有“自我保護(hù)”的能力；沖積扇的形成很可能使上覆地層形成扇背斜油藏，或使下伏基巖形成基巖風(fēng)化殼油藏。

關(guān)鍵詞：沖積扇；地震相；單井相；風(fēng)化殼油藏；永95井

中圖分類號：TE121.3；TE122.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引 言

干熱氣候條件下，地殼運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)烈地區(qū)巖石風(fēng)化產(chǎn)物易在暫時(shí)性水流(雨水或洪水)或山區(qū)河流作用下，在山口附近形成錐狀或扇狀堆積體，稱為洪積錐或洪積扇，因其具有山區(qū)河流沖積成因特點(diǎn)，故也稱沖積扇。我國中、新生代含油氣盆地幾乎均發(fā)育不同規(guī)模的沖積扇體，如準(zhǔn)噶爾盆地西北緣克拉瑪依油田礫巖油藏、濟(jì)陽坳陷北部陡坡帶沖積扇油藏、黃驊坳陷棗園沖積扇油藏、吐哈盆地鄯勒古近系氣藏等，沖積扇型儲(chǔ)層占我國碎屑巖儲(chǔ)集層6.0%^[1]。

永95井位于東營凹陷北部陡坡帶東辛北帶，北鄰陳家莊凸起。陳家莊凸起沙四—沙三下段沉積前處于盆地?cái)嘞莩跗冢诺匦胃卟畲?，陳南斷層在孔店組—沙四段沉積期斷距達(dá)1 150 m，加之氣候相對干旱，物理風(fēng)化嚴(yán)重，形成大量碎屑物質(zhì)，碎屑物被季節(jié)性暴雨形成的間歇性河流搬運(yùn)，沿溝谷向下傾泄，在谷口附近堆積形成沖積扇，即為永95井及周圍地區(qū)廣泛發(fā)育的沖積扇沉積體系。

1 沖積扇特征

永95井地區(qū)沖積扇主要發(fā)育于東營凹陷斷陷初期，分布于古近系沙四段及其他層序的低位域，其形成明顯受陳南斷層控制，具有以下特征：地震剖面具雜亂-短波反射結(jié)構(gòu)^[2]；極少有機(jī)質(zhì)發(fā)育；泥巖常為灰色，鈣質(zhì)成分含量較高；沉積地層通常由辮狀河道或厚層泥石流沉積組成，或兩者兼有^[3]；沉積物主要為礫巖、砂質(zhì)礫巖、礫質(zhì)砂巖等；垂向上常具有向上變細(xì)、變薄的正旋回；突發(fā)性強(qiáng)，以剝蝕充填為主，沉積厚度大，沉積物顏色多變，巖性和礫巖成分多樣，分選和磨圓較差。

1.1 地震相

沖積扇在地震剖面上的形態(tài)和剖面切過扇體的方向有關(guān)：當(dāng)?shù)卣鹌拭娣较蚺c沖積扇軸向一致時(shí)，呈指向山區(qū)或盆地的鍥形；當(dāng)?shù)卣鹌拭娣较虼怪庇跊_積扇軸向時(shí)，表現(xiàn)為不規(guī)則透鏡狀，側(cè)向上呈串珠狀排列。沖積扇主體一般為雜亂堆積的砂礫巖，因此，地震相通常表現(xiàn)為無反射、雜亂反射或丘狀反射。永95沖積扇地震相即表現(xiàn)為向湖盆呈鍥形，與北部基巖相連，內(nèi)部呈雜亂反射的地震相。另外，可能與沖積扇沉積接觸基巖邊界風(fēng)化嚴(yán)重有關(guān)，沖積扇沉積與基巖分界不清晰(圖1)。

1.2 單井相

通過巖石學(xué)特征、粒度分布特征、沉積構(gòu)造特征以及碎屑顆粒組分組合所反映的氣候特征等分析，可以確定永95井沙三下亞段為沖積扇沉積，并可進(jìn)一步劃分為扇根、扇中、扇端3個(gè)亞相。

1.2.1 扇根亞相

第2期高 丹等：永95井沖積扇特征及其石油地質(zhì)意義 扇根亞相分布于鄰近沖積扇頂部地帶的古沖溝和古溝口處，沉積厚度較大，并發(fā)育單一或2～3個(gè)直而深的主水道。永95井2 190.0～2 402.9 m段為扇根亞相沉積，主要發(fā)育主水道沉積，沉積物主要為碎屑流和泥石流。巖性主要為灰色礫巖、粗砂巖和極薄灰色泥巖。礫巖礫石成分復(fù)雜，但以片麻巖、火山巖、長石和灰?guī)r等為主。礫石直徑一般為0.5～1.0 cm(最大礫石直徑達(dá)16 cm)，呈棱角狀，分選差，排列雜亂，多為雜基支撐，泥質(zhì)膠結(jié)，局部為灰質(zhì)膠結(jié)，大塊礫石上見到較多的裂縫。遞變層理、塊狀層理和沖刷面等發(fā)育。自然電位曲線呈鐘型，電阻率曲線呈鋸齒型。電測平均孔隙度為2.62%，滲透率為0.15×10^-3μm²。

1.2.2 扇中亞相

扇中亞相位于沖積扇中部，以具有中—較低沉積坡角的辮狀河道沉積為特征^[4]。永95井2 033.7～2 190.0 m段為扇中亞相沉積，主要發(fā)育辮狀水道、縱向砂壩和辮狀河道間3種沉積微相。沉積物主要為礫巖、礫狀砂巖和砂巖。相比扇根亞相沉積，砂、礫含量增加，沉積物分選性相對扇根變好，礫石、碎屑多呈疊瓦狀排列。砂巖和砂礫巖中出現(xiàn)由辮狀河流形成的不明顯的平行層理和交錯(cuò)層理，河道沖刷-充填構(gòu)造較發(fā)育。

1.2.2.1 辮狀水道微相

主水道進(jìn)入扇中部位出現(xiàn)分叉所形成的分支河道即為辮狀河道，一般呈輻射狀分布于扇中地帶，彎曲度通常較主水道大^[5]。永95井辮狀水道微相沉積主要為碎屑流沉積，含少量泥石流薄層。巖性主要為中礫巖、細(xì)礫巖、砂巖和少量薄層泥巖。礫石中礫石分選性、磨圓度均較差，但多呈疊瓦狀排列，厚度變化較大，與扇體規(guī)模基本成正比。主要發(fā)育遞變層理、平行層理和沖刷-充填構(gòu)造等。自然電位曲線呈齒化箱型或鐘型。實(shí)測平均孔隙度為13.04%，平均滲透率為10×10^-3μm²。

1.2.2.2 辮狀水道間微相

辮狀水道間發(fā)育于扇中亞相帶內(nèi)地形較高的部位，為洪水規(guī)模特別大，流體呈席狀覆蓋扇根或漫出縱壩時(shí)的沉積產(chǎn)物。沉積物相對較細(xì)，以砂質(zhì)和泥質(zhì)沉積為主，粘土含量高，偶爾發(fā)育薄層泥石流沉積，為泥石流流量大、漫過溢岸沉積的產(chǎn)物。辮狀水道間沉積持續(xù)時(shí)間較短，攜載量少，沉積厚度不大，常與辮狀水道呈相變關(guān)系(該沉積特征為辮狀河道改道提供了潛在勢能條件)。辮狀水道間沉積橫向上分布較穩(wěn)定，可追蹤性強(qiáng)，可作為對比輔助標(biāo)志^[6]。

1.2.2.3 縱壩微相

縱壩微相又稱辮流砂島微相，為洪水溢出辮狀河道時(shí)沿河道邊附近沉積的產(chǎn)物^[7]。單期縱壩微相沉積厚度較小(一般小于1 m)，沉積物主要為細(xì)礫和含礫砂巖，礫石多呈次棱角狀，分選極差，排列雜亂，與辮狀河道間沉積呈相變接觸，縱向上具有下細(xì)上粗的反粒序韻律，粒度概率曲線呈上凸弧形，表明沉積物分選差，以重力流沉積為主。實(shí)測平均孔隙度為8.71%，平均滲透率為1.18×10^-3μm²。

1.2.3 扇端亞相

扇端亞相為整個(gè)沖積扇沉積物最細(xì)，流體能量最低的部分，呈環(huán)帶狀圍繞在沖積扇周圍^[8]。沉積物多為砂質(zhì)、泥質(zhì)，礫石較為少見。扇端亞相可進(jìn)一步劃分為水道徑流及片流2種微相。

1.2.3.1 水道徑流微相

水道徑流微相沉積表現(xiàn)為多個(gè)薄層向上變細(xì)的小旋回組成的韻律沉積，可夾有少量泥質(zhì)沉積，具辮狀水道層序特征，但規(guī)模小、能量低、厚度小(單旋回厚度一般小于40 cm)。沉積物多為礫石和砂質(zhì)，發(fā)育小型交錯(cuò)層理、平行層理及沖刷-充填構(gòu)造。由于徑流水道常相互切割、疊置，沉積平面非均質(zhì)性較強(qiáng)。

1.2.3.2 片流微相

徑流水道消失時(shí)，流體呈席狀散開，攜帶的泥質(zhì)及粉、細(xì)砂堆積，即為片流沉積。砂巖成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度相對較高，但沉積厚度較小，一般僅為5～15 cm，水平層理發(fā)育。片流微相沉積泥巖成層性較好，分布廣泛。

2 石油地質(zhì)意義

(1) Calatayud盆地中生代沖積扇油藏、Sade盆地古近系沖積扇油藏，國內(nèi)準(zhǔn)噶爾盆地西北緣沖積扇礫巖油藏、濟(jì)陽坳陷陡坡帶沖積扇油藏、黃驊坳陷棗園沖積扇油藏等的開發(fā)^[9]實(shí)踐證明，沖積扇沉積能夠發(fā)育有效儲(chǔ)層，特別是砂礫巖沖積扇體儲(chǔ)層油氣地質(zhì)意義十分巨大。但沖積扇油藏往往縱向上多期疊合，平面上交叉疊置，內(nèi)幕結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，造成層內(nèi)、層間、平面非均質(zhì)性嚴(yán)重，地震反射雜亂，測井解釋困難，對其石油地質(zhì)意義的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

(2) 沖積扇的形成和分布通常與扇背斜有關(guān)。由于低位沖積扇的存在，上覆水進(jìn)體系域沉積易形成扇背斜圈閉，有利于成藏，該類圈閉在東營凹陷豐深1井沙四段已有發(fā)現(xiàn)。

(3) 沖積扇一般不整合沉積于裂縫十分發(fā)育的基巖風(fēng)化殼上，油氣可能沿裂縫散失或形成基巖裂縫型油氣藏^[10]，克拉瑪依油田石炭系基巖油藏即為此類。

(4) 沖積扇主體通常被扇端亞相和扇間凹地低滲透或非滲透地層從扇體下傾方向和兩側(cè)包裹，使沖積扇體油氣藏具有“自我保護(hù)”能力，即使成藏后遭遇構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起的地層產(chǎn)狀改變(不包括斷裂作用)，已成藏的油氣也不易發(fā)生遷移和外溢^[11]。

(5) 蓋層破壞通常會(huì)導(dǎo)致油氣藏的破壞，但沖積扇油氣藏具有“一扇一藏”特征和“自我保護(hù)”能力，遭受破壞時(shí)通常僅限于局部蓋層破壞，而不會(huì)出現(xiàn)整個(gè)沖積扇體系油氣藏的破壞。

永95井屬于砂礫巖扇體沉積，層內(nèi)、層間、平面非均質(zhì)性嚴(yán)重，地震反射雜亂，測井解釋困難，其油氣的保存與沖積扇的“自我保護(hù)”能力有著密切的關(guān)系。

3 結(jié) 論

(1) 根據(jù)地震相和單井沉積相研究，可以確定永95井沙三下亞段為沖積扇沉積，并可在單井內(nèi)進(jìn)一步劃分為扇根、扇中、扇緣3個(gè)亞相，扇中亞相又可分為辮狀水道、辮狀水道間、縱壩3種微相。

(2) 沖積扇沉積能夠發(fā)育有效儲(chǔ)層，特別是與永95井沖積扇類似的砂礫巖沖積扇體儲(chǔ)層油氣地質(zhì)意義十分巨大。

(3) 實(shí)踐和研究表明，沖積扇沉積具有很好的成藏潛力，并且具有“自我保護(hù)”能力，使成藏后受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響發(fā)生破壞的可能性大大降低，永95井油氣保存與沖積扇的“自我保護(hù)”能力有著密切的關(guān)系。

(4) 沖積扇上覆地層具有形成扇背斜油藏的有利條件，下伏基巖易形成基巖裂縫性油藏，永95井及其他沖積扇油藏勘探中應(yīng)加強(qiáng)此項(xiàng)研究。

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編輯 董志剛