渤南洼陷沙四上亞段多類(lèi)型儲(chǔ)集體沉積成巖差異性分析

于洋，劉鵬，宋國(guó)奇, 2，劉雅利

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渤南洼陷沙四上亞段多類(lèi)型儲(chǔ)集體沉積成巖差異性分析

于洋1，劉鵬1，宋國(guó)奇1, 2，劉雅利3

(1. 中國(guó)石油大學(xué)(華東) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島，266000；2.中國(guó)石化勝利油田分公司，山東東營(yíng)，257000；3. 中國(guó)石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營(yíng)，257000)

針對(duì)渤南洼陷沙四上亞段發(fā)育的多類(lèi)型儲(chǔ)集體成因機(jī)制不明、成巖演化不清等問(wèn)題，利用鉆井、測(cè)井及分析化驗(yàn)等資料，對(duì)渤南洼陷沙四上亞段早、晚沉積期形成的中鹽湖盆和多鹽湖盆從沉積、成巖2個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比研究，并預(yù)測(cè)有利儲(chǔ)集體類(lèi)型。研究結(jié)果表明：中鹽湖盆與多鹽湖盆在沉積期的氣候、水體和地貌環(huán)境方面都存在明顯差異，各自形成不同類(lèi)型的儲(chǔ)集體；受控于膏巖層產(chǎn)生的堿鹵水，2類(lèi)湖盆都經(jīng)歷酸堿交替的成巖環(huán)境，其中多鹽湖盆受堿性流體影響較大，導(dǎo)致兩類(lèi)湖盆在各成巖階段的成巖作用強(qiáng)度不同；砂巖灘壩和扇三角洲前緣為中鹽湖盆有利儲(chǔ)集體類(lèi)型，近岸水下扇扇端和扇三角洲前緣為多鹽湖盆有利儲(chǔ)集體類(lèi)型，多鹽湖盆尋找有利儲(chǔ)集體應(yīng)盡量避開(kāi)受堿性流體影響較大的2.8~3.3 km深度段。

沉積?成巖差異性；多類(lèi)型儲(chǔ)集體；沙四上亞段；渤南洼陷

渤南洼陷位于濟(jì)陽(yáng)坳陷沾化凹陷東部，是沾化凹陷的一個(gè)三級(jí)負(fù)向構(gòu)造單元，其北靠埕東凸起，南臨陳家莊凸起，西接義和莊凸起，東為孤島凸起，是濟(jì)陽(yáng)坳陷古近系、新近系發(fā)育最全、沉積厚度最大、成藏條件最好的洼陷[1?2]，因此其為濟(jì)陽(yáng)坳陷深層攻關(guān)的主要目標(biāo)區(qū)之一，該區(qū)淺層的勘探程度相對(duì)較高[3?4]，但其油氣勘探的難點(diǎn)在于沙四上亞段這種深部層位，深層油氣勘探是當(dāng)今石油工業(yè)界普遍關(guān)注的問(wèn)題，它涉及到通過(guò)深部勘探來(lái)尋找含油氣的新層系、新領(lǐng)域等重要問(wèn)題。前人雖已認(rèn)識(shí)到渤南洼陷沙四上亞段發(fā)育了多類(lèi)型儲(chǔ)集體并出現(xiàn)了多種成巖現(xiàn)象[5?8]，但造成不同儲(chǔ)集體同時(shí)沉積的因素以及不同儲(chǔ)集體的成巖作用差異性等一系列深層次的問(wèn)題研究還未涉及，這些更深層次的問(wèn)題關(guān)乎有利儲(chǔ)集體的評(píng)價(jià)與優(yōu)選，直接制約著深層油氣勘探，有待進(jìn)行研究。因此，本文作者結(jié)合前人研究成果，分析了渤南洼陷沙四上亞段多類(lèi)型儲(chǔ)集體從早期沉積作用到后期成巖作用整個(gè)形成、演化階段的差異性，并依據(jù)各類(lèi)型儲(chǔ)集體在沉積、成巖階段的演化規(guī)律預(yù)測(cè)了有利儲(chǔ)集體類(lèi)型，不僅豐富了多類(lèi)型儲(chǔ)集體沉積、成巖對(duì)比研究的方法和思路，而且為渤南洼陷深層油氣勘探指明了方向。

1 沉積作用差異性

1.1 沉積環(huán)境

1.1.1 氣候環(huán)境

古氣候因大氣組成成分不同、緯度帶差別和海陸格局的差異而引起氣候帶的迥異，從而成為控制沉積作用的重要因素[9?10]。利用研究區(qū)沙四上亞段的孢粉資料可得出樣品點(diǎn)溫度、濕度比散點(diǎn)圖(圖1)。圖1中顯示沙四上亞段低位域沉積期濕度和溫度比相對(duì)較高，反映出溫暖濕潤(rùn)的氣候環(huán)境；而到湖侵域和高位域沉積期，濕度和溫度比都有不同程度下降，反映了相對(duì)干燥的氣候環(huán)境。因此，沙四上亞段低位域沉積期，氣候溫暖濕潤(rùn)，雨水較多，主要沉積了碎屑巖儲(chǔ)集體；但到湖侵和高位域沉積期，氣候變得干燥，導(dǎo)致了湖水咸化，從而有利于鹽類(lèi)的析出，形成了碳酸鹽巖灘壩和鹽湖膏巖層，正是氣候的變化造就了研究區(qū)沙四上亞段低位域和湖侵、高位域沉積期形成了不同的巖石類(lèi)型，發(fā)育了多類(lèi)型儲(chǔ)集體。

◆—低位域；■—湖侵域+高位域

1.1.2 水體環(huán)境

對(duì)水體環(huán)境的分析主要集中在水體鹽度和深度兩個(gè)方面。首先，對(duì)鹽度的分析是依據(jù)黏土礦物從水體中吸收的硼元素含量與水體的鹽度呈對(duì)數(shù)關(guān)系這一原理[11?12]，利用硼元素含量定量計(jì)算了古鹽度。對(duì)研究區(qū)沙四上亞段各體系域的古鹽度進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，低位域沉積期古鹽度為1.0%左右，而到湖侵域和高位域沉積期古鹽度逐漸升高，為1.5%以上。再依據(jù)鹽湖劃分標(biāo)準(zhǔn)[13]，據(jù)此將低位域沉積期定義為中鹽湖盆沉積階段，湖侵和高位域沉積期定義為多鹽湖盆沉積階段。古鹽度主要影響碳酸鹽巖沉積，而對(duì)碎屑巖影響不 大[14?15]，在認(rèn)識(shí)到古鹽度控制著碳酸鹽巖沉積后，將碳酸鹽巖展布與古鹽度進(jìn)行疊合，發(fā)現(xiàn)其主要分布在古鹽度大于1.5%的區(qū)域，說(shuō)明湖水的咸化為碳酸鹽巖的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)和介質(zhì)條件，這也為碳酸鹽巖沉積出現(xiàn)在湖侵和高位域中進(jìn)行了合理的解釋。因此，由于水體鹽度的不同，渤南洼陷沙四上亞段低位域?yàn)樗樾紟r沉積，而到湖侵和高位域沉積期，碳酸鹽巖和碎屑巖同時(shí)沉積。

關(guān)于水體深度，本文采用微體古生物定量水深 法[16]還原了各體系域沉積期的水體深度。研究發(fā)現(xiàn)：低位域沉積期古水深最大30 m，而到湖侵和高位域沉積期古水深最深達(dá)55 m，且碳酸鹽巖灘壩主要分布在水深10~30 m的區(qū)域，扇三角洲和砂巖灘壩分布在水深小于30 m的區(qū)域，而近岸水下扇主要分布在水深大于40 m的區(qū)域(圖2)。由此可得出：受控于水深，低位域總體較淺的水深環(huán)境發(fā)育了扇三角洲和砂巖灘壩，湖侵和高位域水體較深環(huán)境下則出現(xiàn)了近岸水下扇沉積。因此，水體鹽度和深度的差異性共同控制了不同沉積期多類(lèi)型儲(chǔ)集體的形成。

(a) 低位域；(b) 湖侵域

1.1.3 地貌環(huán)境

在利用地層對(duì)比法[17]恢復(fù)剝蝕厚度并進(jìn)行壓實(shí)校正后，還原了渤南洼陷沙四上亞段各體系域沉積期的古地貌形態(tài)。古地貌總體呈北陡南緩、東西兩凹、中間一隆的構(gòu)造格局，其中在低位域沉積期，洼陷帶集中在北部，南部地勢(shì)相對(duì)較高，周邊高凸起提供的物源注入湖盆，在相對(duì)較緩的古地貌背景下形成了大面積的扇三角洲，由于物源供應(yīng)充足，扇三角洲往湖盆中心推進(jìn)，在扇三角洲前端又形成了砂巖灘壩；到湖侵域沉積期，古地貌形態(tài)有所變化，主要是北部和東西兩側(cè)的邊緣斷層開(kāi)始活動(dòng)，形成了較大的斷層傾角，使得盆山過(guò)渡區(qū)成為陡坡帶，供源凸起和北部陡坡帶組成的高山深湖地形背景利于碎屑物質(zhì)順陡坡直插湖底，形成了粒度粗、分選差的近岸水下扇，但是由于南部地貌相對(duì)較緩，由陳家莊凸起提供物源，碎屑物質(zhì)推進(jìn)到穩(wěn)定水體中，形成扇三角洲；高位域沉積期繼承了湖侵域的沉積特點(diǎn)，呈現(xiàn)北部近岸水下扇、南部扇三角洲的沉積面貌?？傮w上，低位域整體較緩的地貌背景下無(wú)近岸水下扇發(fā)育，以扇三角洲和砂巖灘壩為主，而到湖侵和高位沉積期，隨著構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的增強(qiáng)，古地貌發(fā)生變化，形成的高山深湖地貌環(huán)境促進(jìn)了近岸水下扇的形成(圖2)。

1.2 儲(chǔ)集體類(lèi)型

1.2.1 中鹽湖盆

據(jù)沉積環(huán)境研究可知，渤南洼陷沙四上亞段中鹽湖盆出現(xiàn)在低位域沉積期，這一時(shí)期氣候溫暖濕潤(rùn)，水體鹽度較小、深度較小，再加之地貌相對(duì)平緩，研究區(qū)盆緣處普遍發(fā)育扇三角洲，在扇三角洲前端發(fā)育砂巖灘壩(圖2(a))。其中扇三角洲平原亞相主要由灰色礫巖、含礫砂巖和粗砂巖組成，分選和磨圓都較差，發(fā)育大型交錯(cuò)層理、平行層理等沉積構(gòu)造，分選系數(shù)平均為2.1，原始孔隙度平均為31.8%；扇三角洲前緣巖性主要由灰色、灰白色粗砂、細(xì)砂及粉砂巖組成，發(fā)育交錯(cuò)層理、波狀層理、平行層理和層內(nèi)變形構(gòu)造等，局部見(jiàn)沖刷面，分選和磨圓相對(duì)較好，分選系數(shù)均值為1.5，原始孔隙度為36.2%；前扇三角洲沉積了深灰色粉砂質(zhì)泥巖和泥巖，夾少量細(xì)、粉砂巖，可見(jiàn)塊狀和水平層理，原始孔隙度為30%左右。此外，中鹽湖盆中發(fā)育的砂巖灘壩在經(jīng)歷了長(zhǎng)距離搬運(yùn)后，成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度均較高，分選系數(shù)均值為1.6，原始孔隙度為35.2%，巖性主要由灰色細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖與灰色、深灰色泥巖頻繁互層組成，發(fā)育波狀層理、平行層理以及低角度交錯(cuò)層理。

1.2.2 多鹽湖盆

多鹽湖盆沉積期，沉積環(huán)境發(fā)生了較大改變，表現(xiàn)在氣候由濕潤(rùn)到干燥、水體鹽度逐漸升高、水體深度穩(wěn)步增大、地貌環(huán)境由緩變陡，這一系列變化致使沉積相類(lèi)型開(kāi)始多樣化，首先在北部陡坡帶發(fā)育了近岸水下扇，其次在南部緩坡帶古隆起處沉積了碳酸鹽巖灘壩，再次在西部義和莊凸起盆緣處出現(xiàn)了生物礁(圖2(b))。

陡坡帶沉積的近岸水下扇從扇根到扇端巖性逐漸由混雜礫巖、礫巖、含礫砂巖往砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖以及砂質(zhì)泥巖演變，分選性總體較差，分選系數(shù)均值由扇根的4.3到扇中的2.8再到扇端的2.1，原始孔隙度也由扇根的26.2%經(jīng)過(guò)扇中的29.1%增大到扇端的31.8%；多鹽湖盆的緩坡帶依然發(fā)育扇三角洲，這一時(shí)期的扇三角洲沉積特征和中鹽湖盆相似，各沉積亞相的原始孔隙度也和中鹽湖盆扇三角洲相近；出現(xiàn)的碳酸鹽巖灘壩巖性為石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r、膏質(zhì)灰?guī)r及砂質(zhì)灰?guī)r，橫剖面上厚層灰?guī)r、泥灰?guī)r與薄層泥巖、灰質(zhì)泥巖互層；研究區(qū)的生物礁呈帶狀發(fā)育在西部義東斷層下降盤(pán)，巖性以厚層的生物灰?guī)r為主。

1.3 沉積模式

中鹽湖盆和多鹽湖盆無(wú)論在沉積環(huán)境上，還是在發(fā)育的沉積相類(lèi)型上都存在明顯差異，因此二者有著不同的沉積模式。

1.3.1 中鹽湖盆

中鹽湖盆沉積期為低位域沉積階段，這一時(shí)期古地貌較平緩，盆緣均為緩坡，在盆中心發(fā)育洼陷帶。該沉積期，四周凸起皆提供物源，在季節(jié)性洪水作用下，陸源碎屑物質(zhì)順溝道注入湖盆之中，進(jìn)入湖盆后，坡度變緩，地勢(shì)開(kāi)闊，碎屑物質(zhì)向四方散開(kāi)，在水面上、下大量堆積，形成扇三角洲。由于物源供應(yīng)較充足，加之古地貌平緩，在扇三角洲前端又形成了砂巖灘壩，砂巖灘壩分布面積較大，不同扇三角洲前端的砂巖灘壩橫向相鄰、縱向疊置(圖3(a))?？傮w上，中鹽湖盆沉積特征簡(jiǎn)單，其沉積模式可以概括為盆緣廣布扇三角洲，盆內(nèi)疊置砂巖灘壩。

(a) 中鹽湖盆；(b) 多鹽湖盆

1.3.2 多鹽湖盆

多鹽湖盆沉積期為湖侵和高位域沉積階段，這一時(shí)期不但氣候、水體環(huán)境發(fā)生了一定變化，而且構(gòu)造活動(dòng)增強(qiáng)，湖盆演變?yōu)橐槐睌嗄铣|西兩側(cè)以斷層為界的箕狀湖盆，北部埕南斷層及東部孤西斷層傾角變大，形成了坡陡水深的沉積背景，岸上洪流攜帶大量泥、砂和礫石順斷崖直泄而下，直抵崖角深水區(qū)，并沖蝕湖底形成水道，繼續(xù)向前推進(jìn)一定距離形成了近岸水下扇，研究區(qū)發(fā)育的近岸水下扇為多水道直接入湖，相互疊合而成；南部地形坡度較緩，易形成扇三角洲，在南部緩坡帶的隆起部位還分布有帶狀、團(tuán)塊狀的碳酸鹽巖灘壩；到西部義東斷層下降盤(pán)廣泛發(fā)育帶狀展布的生物礁?？傮w上形成了陡坡近岸水下扇、緩坡扇三角洲、古隆起碳酸鹽巖、古洼陷鹽湖沉積這一面貌(圖3(b))。

2 成巖作用差異性

2.1 成巖環(huán)境與階段

2.1.1 成巖環(huán)境

成巖環(huán)境分析是成巖研究的基礎(chǔ)[18]，依據(jù)黏土礦物以及膠結(jié)物含量的垂向分布特征對(duì)研究區(qū)沙四上亞段不同類(lèi)型湖盆的成巖環(huán)境進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)：黏土礦物高嶺石以及膠結(jié)物黃鐵礦在1.8~2.8 km的體積含量較高；當(dāng)埋深超過(guò)2.8 km時(shí)，二者的體積含量逐漸降低；再往深處，當(dāng)埋深超過(guò)3.3 km時(shí)，二者的體積含量又穩(wěn)步上升，到4.0 km時(shí)甚至超過(guò)了1.8~2.8 km深度段的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，而方解石膠結(jié)物和伊利石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)正好與上述2種礦物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化規(guī)律相反。據(jù)此可推斷出：研究區(qū)沙四上亞段在2.8 km以上總體為酸性成巖環(huán)境，2.8~3.3 km為堿性成巖環(huán)境，3.3 km以下在經(jīng)歷了弱堿性、堿酸過(guò)渡環(huán)境后演變?yōu)樗嵝猿蓭r環(huán)境(圖4(a))。

(a)，(b)，(c)，(d)，(e)，(f) 成巖環(huán)境；(g)，(h) 成巖作用強(qiáng)度

在分析成巖環(huán)境成因機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)，膏巖層的分布與堿性成巖環(huán)境的形成有著密不可分的關(guān)系。表現(xiàn)在：從2.8 km開(kāi)始出現(xiàn)了膏巖層并由此帶來(lái)了堿鹵水，致使2.8~3.3 km烴源巖鏡質(zhì)體反射率雖已超過(guò)0.5%，發(fā)生生烴作用并排出了有機(jī)酸，但仍為堿性成巖環(huán)境。在認(rèn)識(shí)到膏巖層產(chǎn)生的堿鹵水可形成堿性成巖環(huán)境后，經(jīng)分析認(rèn)為：研究區(qū)的膏巖層主要發(fā)育在多鹽湖盆沉積期的洼陷中部，多鹽湖盆受到堿性流體影響最大，其一直到4.0 km之下膏巖層不再發(fā)育時(shí)才免受堿鹵水影響，故在2.8~4.0 km經(jīng)歷了先堿性后酸性的成巖環(huán)境；在中鹽湖盆中雖未沉積膏巖層，但由于同等深度地層中流體容易發(fā)生橫向交換，因此堿鹵水的存在對(duì)中鹽湖盆也產(chǎn)生了影響，其中在2.8~3.3 km深度段，由于其烴源巖鏡質(zhì)體反射率小于0.7%，雖處于生烴門(mén)限之下，但生烴過(guò)程中排出的有機(jī)酸有限，受堿鹵水影響而總體處于堿性成巖環(huán)境中，但到3.3 km之下鏡質(zhì)體反射率大于0.7%時(shí)，雖或多或少還受堿鹵水影響，但此時(shí)生烴作用產(chǎn)生的大量有機(jī)酸足以中和掉堿性流體而使之處于酸性成巖環(huán)境中(圖4(a))。

因此，中鹽湖盆和多鹽湖盆在2.8 km以上地層中同為酸性成巖環(huán)境(圖5(a))，而到2.8 km以下時(shí)受膏巖層產(chǎn)生的堿鹵水影響，多鹽湖盆演變?yōu)閺?qiáng)堿性成巖環(huán)境(圖5(b))，并在3.3 km以下逐漸往酸性成巖環(huán)境過(guò)渡，到4.0 km以下時(shí)才完全轉(zhuǎn)變?yōu)樗嵝猿蓭r環(huán)境。反觀中鹽湖盆，由于只是受到堿鹵水橫向流體交換的影響，其只在2.8~3.3 km呈現(xiàn)出弱堿性成巖環(huán)境并向酸性成巖環(huán)境轉(zhuǎn)化(圖5(c))，到3.3 km之下時(shí)就已演變?yōu)樗嵝猿蓭r環(huán)境(圖5(d))。

(a) 含碳酸鹽巖泥質(zhì)粉沙巖，淺部酸性成巖環(huán)境下溶蝕強(qiáng)烈，產(chǎn)生大量粒間溶孔(黑色)。羅803，2.235 29 km；(b) 含礫不等粒巖屑砂巖，堿性成巖環(huán)境下膠結(jié)強(qiáng)烈，大量方解石(紅色)充填粒間孔隙。羅354，2.961 7 km；(c) 長(zhǎng)石巖屑砂巖，酸堿交替環(huán)境下鐵白云石膠結(jié)物(藍(lán)色)和粒間溶孔(黑色)并存。義160，3.129 69 km；(d) 中細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖，深部酸性成巖環(huán)境下壓實(shí)、溶蝕強(qiáng)烈。義170，3.809 1 km

圖5 渤南洼陷沙四上亞段不同成巖環(huán)境下的成巖現(xiàn)象

Fig. 5 Diagenetic phenomenon about different types of diagenetic environments of Es41in Bonan Sag

2.1.2 成巖階段

研究區(qū)沙四上亞段中鹽湖盆和多鹽湖盆環(huán)境下形成的沉積物在沉積和埋藏階段所處的深度范圍大部分重合，在成巖階段劃分中很難將二者區(qū)分開(kāi)，故把沙四上亞段作為一個(gè)整體進(jìn)行了成巖階段研究。通過(guò)分析研究區(qū)沙四上亞段鏡質(zhì)體反射率(o)發(fā)現(xiàn)，其普遍大于0.5%，其中o大部分介于0.5%與1.3%之間，少數(shù)大于1.3%(圖4(a))，說(shuō)明研究層段整體處于中成巖A期，少數(shù)進(jìn)入中成巖B期和晚成巖階段。這一認(rèn)識(shí)在伊/蒙混層中蒙脫石質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化上也有所體現(xiàn)，研究區(qū)沙四上亞段蒙皂石質(zhì)量分?jǐn)?shù)整體小于50%，部分小于15%，說(shuō)明整體處于中成巖A期，少數(shù)處于中成巖B期[19?20]。因此，綜合鏡質(zhì)體反射率和蒙皂石含量?jī)煞N方法可得出研究區(qū)沙四上亞段整體處于中成巖A期，少數(shù)進(jìn)入中成巖B期。

2.2 成巖作用類(lèi)型與強(qiáng)度

研究區(qū)沙四上亞段由于埋深較大經(jīng)歷了多個(gè)成巖演化階段，無(wú)論中鹽湖盆還是多鹽湖盆中的儲(chǔ)集體都出現(xiàn)了多種成巖現(xiàn)象，最常見(jiàn)的有壓實(shí)作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用，此外還有交代作用、壓溶作用、白云化作用等成巖類(lèi)型。中鹽湖盆和多鹽湖盆在成巖類(lèi)型上區(qū)別不大，但受成巖環(huán)境影響，成巖作用強(qiáng)度在各個(gè)演化階段出現(xiàn)差異。首先，在2.8 km以上中鹽湖盆發(fā)育的純泥巖生烴能力不如多鹽湖盆發(fā)育的膏質(zhì)泥巖，因此，中鹽湖盆儲(chǔ)集層所受的有機(jī)酸溶蝕作用較多鹽湖盆弱，而膠結(jié)作用略強(qiáng)于多鹽湖盆；其次，在 2.8~3.3 km深度段，中鹽湖盆沒(méi)有膏巖沉積，不產(chǎn)生堿性流體，其只是受橫向堿性水體交換作用影響，膠結(jié)作用比多鹽湖盆弱，但壓實(shí)作用比多鹽湖盆強(qiáng)，同時(shí)溶蝕作用也比多鹽湖盆高；再次，到3.3 km以下，隨著生烴過(guò)程中大量有機(jī)酸的排出，中鹽湖盆儲(chǔ)集層成巖環(huán)境過(guò)渡為純酸性環(huán)境，而多鹽湖盆還受到堿性流體影響，因此，膠結(jié)作用比多鹽湖盆弱，溶蝕作用則比多鹽湖盆強(qiáng)(圖4(b))。

2.3 成巖模式

2.3.1 中鹽湖盆

中鹽湖盆碎屑巖儲(chǔ)集層從沉積開(kāi)始直到埋深 2.4 km時(shí)，整體為弱堿性成巖環(huán)境，所經(jīng)歷的是早成巖階段，這一階段的成巖作用主要有壓實(shí)作用和膠結(jié)作用，方解石發(fā)生膠結(jié)，石英出現(xiàn)微弱溶蝕；當(dāng)埋深超過(guò)2.4 km時(shí)，o大于0.5%，有機(jī)質(zhì)開(kāi)始生烴，伴隨著有機(jī)酸的排出成巖環(huán)境由弱堿性向酸性過(guò)渡，并進(jìn)入中成巖階段，這一時(shí)期石英次生加大邊開(kāi)始出現(xiàn)，同時(shí)早期形成的碳酸鹽巖膠結(jié)物開(kāi)始溶蝕，長(zhǎng)石、巖屑也發(fā)生溶蝕，粒間、粒內(nèi)溶孔發(fā)育；隨著埋深的繼續(xù)增大，到2.8 km時(shí)，受到膏巖層堿性流體橫向交換的影響，成巖環(huán)境由酸性逐漸過(guò)渡到弱堿性，進(jìn)入到中成巖A期的末端，此時(shí)石英次生加大邊發(fā)生微弱溶蝕，少量膠結(jié)物充填原生、次生孔隙，一定程度上阻止了壓實(shí)作用的發(fā)生；隨著埋深到達(dá)3.3 km處，o進(jìn)一步增大，排出的有機(jī)酸數(shù)量逐漸升高，成巖環(huán)境由堿性過(guò)渡到酸性，這一時(shí)期處于中成巖B期，到達(dá)機(jī)械壓實(shí)的末期，早期膠結(jié)物和長(zhǎng)石、巖屑溶蝕明顯，石英次生加大可達(dá)3級(jí)，孔隙以殘留粒間孔、溶蝕粒間孔以及粒內(nèi)溶孔為主，顆粒呈凹凸接觸，并有裂縫出現(xiàn)(圖6(a))。

圖6 渤南洼陷沙四上亞段不同類(lèi)型湖盆成巖模式及孔隙度演化

2.3.2 多鹽湖盆

多鹽湖盆儲(chǔ)集層成巖模式與中鹽湖盆相似，但由于所處的成巖環(huán)境不同，導(dǎo)致各個(gè)成巖階段的成巖強(qiáng)度不同，故多鹽湖盆與中鹽湖盆在對(duì)原生孔隙破壞和對(duì)次生孔隙形成方面的貢獻(xiàn)率存在差異。首先，多鹽湖盆在2.2~2.8 km酸性成巖環(huán)境下發(fā)生的溶蝕作用強(qiáng)于中鹽湖盆，產(chǎn)生的次生孔隙多于中鹽湖盆；其次，當(dāng)?shù)?.8~3.3 km堿性成巖環(huán)境時(shí)，多鹽湖盆有著比中鹽湖盆高得多的膠結(jié)率，原生孔隙多被膠結(jié)物充填，儲(chǔ)集層孔隙度下降明顯；最后，當(dāng)埋深超過(guò)3.3 m時(shí)，多鹽湖盆還受堿性流體影響，而中鹽湖盆則完全演變?yōu)樗嵝猿蓭r環(huán)境，故多鹽湖盆的溶蝕作用弱于中鹽湖盆，形成的次生孔隙也比中鹽湖盆的少(圖6(b))。

3 有利儲(chǔ)集體類(lèi)型

研究區(qū)沙四上亞段在沉積早期和晚期分別存在兩種不同的沉積環(huán)境，各沉積環(huán)境下形成了不同類(lèi)型的儲(chǔ)集體，據(jù)沉積作用差異性研究可知中鹽湖盆中砂巖灘壩、扇三角洲前緣和扇三角洲平原具有較好的分選性，也具有較高的原始孔隙度，但扇三角洲平原發(fā)育在盆緣處，遠(yuǎn)離生烴洼陷，有機(jī)酸對(duì)其影響較小，溶蝕作用較弱，再加之相對(duì)較差的結(jié)構(gòu)成熟度，容易被壓實(shí)，從而在后期成巖改造過(guò)程中損失了大量的原始孔隙度，不再是有利的儲(chǔ)集體類(lèi)型；而扇三角洲前緣和砂巖灘壩雖靠近洼陷中心處，埋深較大，但其受有機(jī)酸影響強(qiáng)烈，形成了大量次生孔隙，為有利儲(chǔ)集體類(lèi)型。反觀多鹽湖盆，其原始孔隙度較發(fā)育的儲(chǔ)集體類(lèi)型為扇三角洲前緣、扇三角洲平原以及近岸水下扇扇端，其中扇三角洲平原和中鹽湖盆相似，不再是有利儲(chǔ)集體類(lèi)型，而扇三角洲前緣和近岸水下扇扇端靠近生烴洼陷，受有機(jī)酸影響較大，成為次生孔隙較發(fā)育的有利儲(chǔ)集體，需要指出的是由于2.8~3.3 km深度段受堿性流體影響較大，在多鹽湖盆中尋找有利儲(chǔ)集體時(shí)應(yīng)盡量避開(kāi)此深度段。

4 結(jié)論

1) 渤南洼陷沙四上亞段低位域沉積期氣候溫暖濕潤(rùn)、水體較淺、鹽度較小，在較平緩地貌背景下普遍發(fā)育扇三角洲和砂巖灘壩，為中鹽湖盆沉積階段；湖侵和高位域沉積期氣候干燥、水體較深、鹽度較大，在箕狀湖盆背景下形成了陡坡近岸水下扇、緩坡扇三角洲、古隆起碳酸鹽巖、古洼陷鹽湖沉積這一面貌，為多鹽湖盆沉積階段。

2) 渤南洼陷沙四上亞段整體處于中成巖A期，少數(shù)進(jìn)入中成巖B期，主要有壓實(shí)作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用3種成巖現(xiàn)象；受膏巖層發(fā)育深度和厚度控制，多鹽湖盆和中鹽湖盆都在2.8~3.3 km深度段出現(xiàn)了不同程度的堿性成巖環(huán)境，其中多鹽湖盆直到4.0 km以下才不受堿性流體影響；多鹽湖盆和中鹽湖盆所經(jīng)歷的成巖環(huán)境不同，其成巖作用強(qiáng)度在各個(gè)演化階段也出現(xiàn)了較明顯差別。

3) 扇三角洲前緣和砂巖灘壩為中鹽湖盆有利儲(chǔ)集體類(lèi)型；扇三角洲前緣和近岸水下扇扇端為多鹽湖盆有利儲(chǔ)集體類(lèi)型，多鹽湖盆尋找有利儲(chǔ)集體應(yīng)盡量避開(kāi)受堿性流體影響較大的2.8~3.3 km深度段。

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(編輯 陳愛(ài)華)

Analysis ofdifferences about sedimentation and diagenesis of multi-type reservoir in upper part of Es4 in Bonan sag

YU Yang1, LIU Peng1, SONG Guoqi1, 2, LIU Yali3

(1. College of Geo-Science and Technique, China University of Petroleum (Hua Dong), Qingdao 266000, China;2. Shengli Oilfield Company, SINOPEC, Dongying 257000, China;3. Geological Science Research Institute, Shengli Oilfield Company, SINOPEC, Dongying 257000, China)

Thegenetic mechanism and diagenesis evolution about multi-type reservoir in the upper part of Es41in Bonan Sag are complex and are still poorly understood. To solve these problems, based on comprehensive analysis of drilling data, logging data and analysis testing data, a contrast study was carried out about sedimentation and diagenesis of moderate salt lake basin and multiple salt lake basin that developed in early stage and later stage of Es41in Bonan Sag, and predicted the favorable reservoirs. The results show that obvious differences exist about climate, water body and palaeogeo morphology in moderate salt lake basin and multiple salt lake basin at depositional stage, that controlled by alkali halide from gypsum, the two types of lake basins undergo alternately diagenetic environment of acid and alkali, and the multiple salt lake basin is influenced by alkali halide more seriously. The intensity of diagenesis is different between moderate salt lake basin and multiple salt lake basin at different diagenesis stage, the sandstone beach bar and fan delta front are favorable reservoirs in moderate salt lake basin and near-shore subaqueous fan front and fan delta front are favorable reservoirs in multiple salt lake basin, the depth range between 2 800 m and 3 300 m is influenced by alkali halide more serious and there exist no favorable reservoirs, which should be kept away when seeking favorable reservoir.

differences about sedimentation and diagenesis; multi-type reservoir; upper part of the Es4; Bonan sag

10.11817/j.issn.1672-7207.2015.06.026

P618.130.2

A

1672?7207(2015)06?2162?09

2014?08?13；

2014?10?20

國(guó)家重大科技專(zhuān)項(xiàng)(2011ZX05006)(Project (2011ZX05006) supported by Important National Science and Technology Specific Project)

劉鵬，博士研究生，從事儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)及油氣成藏研究；E-mail：1018pengliu@163.com