廟西南凸起館陶組淺水辮狀河三角洲沉積特征及砂體演化

趙國(guó)祥，官大勇，劉朋波，黃穎，劉丹丹

中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300452

0 引言

從上世紀(jì)50年代Fisk在研究密西西比河三角洲時(shí)提出淺水三角洲認(rèn)識(shí)以來(lái)[1]，大量學(xué)者對(duì)淺水三角洲進(jìn)行了深入的研究[2-4]。國(guó)內(nèi)對(duì)于淺水三角洲的研究開始于上世紀(jì)80年代，目前，主要的含油氣盆地如松遼、渤海灣、鄂爾多斯、塔里木和準(zhǔn)噶爾等都有淺水三角洲沉積的相關(guān)報(bào)道[5-8]。針對(duì)不同地區(qū)淺水三角洲沉積背景、形成條件、砂體展布、沉積特征等方面進(jìn)行詳細(xì)分析，對(duì)于淺水三角洲發(fā)育條件，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為應(yīng)滿足以下地質(zhì)條件：1)較淺的水體環(huán)境，具有頻繁多變的湖平面；2)相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境，具備盆廣坡緩的古地形；3)整體緩慢沉降的大型坳陷盆地環(huán)境，具備充足的古物源[5,7,9-11]。與此同時(shí)越來(lái)越多的學(xué)者也開始關(guān)注氣候變化對(duì)淺水三角洲沉積的影響，認(rèn)為不同氣候條件下三角洲砂體形態(tài)具有差異性。對(duì)于干旱氣候條件而言，已有學(xué)者對(duì)松遼盆地[5,12]、柴達(dá)木盆地[13-14]進(jìn)行大量研究，認(rèn)為其淺水三角洲與濕潤(rùn)氣候下淺水三角洲具有以下幾方面的差異：1)湖泊蒸發(fā)量大，湖盆發(fā)生收縮，以河流沉積作用為主，三角洲平原亞相大面積分布，而前緣亞相分布范圍局限；2)干旱氣候條件下由于水體的不穩(wěn)定性導(dǎo)致泥巖頻繁出露水面遭受氧化，因此導(dǎo)致氧化色泥巖與弱還原色泥巖的頻繁交互出現(xiàn)；3)干旱氣候引起的湖盆萎縮導(dǎo)致前三角洲發(fā)育較少，很少見大套前三角洲泥巖發(fā)育。

近年來(lái)渤海南部海域黃河口凹陷新近系油氣勘探取得突破，不斷有大型淺水三角洲油氣藏的發(fā)現(xiàn)，相繼發(fā)現(xiàn)了渤中25-1S、渤中28-34 等淺水三角洲儲(chǔ)層砂體的大中型油田，獲地質(zhì)儲(chǔ)量超過10億方[6]。但以往對(duì)于海域內(nèi)淺水三角洲的研究大多集中于明化鎮(zhèn)組下段[15-16]，雖然部分學(xué)者對(duì)海域內(nèi)館陶組淺水三角洲環(huán)境也有所論述[17-18]，但與之相關(guān)的學(xué)術(shù)研究卻少有報(bào)道。

廟西南凸起及其周緣是近幾年海域內(nèi)新近系研究的熱點(diǎn)，該區(qū)周邊蓬萊19-3、蓬萊25-6及蓬萊19-9油田均證實(shí)本區(qū)館陶組為主要的油氣富集層段，但對(duì)于該區(qū)館陶組沉積類型存在不同的觀點(diǎn)，部分學(xué)者認(rèn)為本區(qū)以曲流河沉積為主[19-20]，也有人認(rèn)為以辮狀河為主，還有學(xué)者認(rèn)為該區(qū)以辮狀河三角洲沉積為主[21-22]，目前仍沒有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。但顯然，明確其館陶組沉積體系類型及分布特征，有利于后期油氣的精細(xì)勘探與開發(fā)。因此，本文利用廟西南凸起蓬萊20油田、渤南低凸起東部蓬萊19-3油田、蓬萊25-6油田已鉆井資料結(jié)合地震資料及各項(xiàng)分析化驗(yàn)技術(shù)對(duì)廟西南凸起西南端館陶組沉積相進(jìn)行了詳細(xì)分析，明確了該區(qū)館陶組時(shí)期為干旱氣候條件下淺水辮狀河三角洲沉積體系，同時(shí)分析了不同時(shí)期沉積砂體沉積演化特征，為該區(qū)下一步勘探提供一定的借鑒意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

渤海海域作為渤海灣盆地在海上的區(qū)域，是陸上含油氣盆地向海域的自然延伸。但與華北含油氣盆地陸區(qū)新近系相比，海域新近系沉積有著明顯的不同[17,22]。陸地區(qū)域由于其緊鄰物源區(qū)，新近系整體以粗粒沉積為主，表現(xiàn)為沖積平原沉積；而新近系渤海海域作為渤海灣盆地沉積沉降中心，是陸源碎屑物質(zhì)最終的歸宿。

廟西南地區(qū)位于渤海海域東側(cè)邊界處，西邊毗鄰渤中凹陷，東邊緊鄰膠遼隆起，也是郯廬走滑斷裂穿越的區(qū)域(圖1)。前人利用蓬萊19-3油田重礦物分析、粒度分析及地震資料認(rèn)為館陶組時(shí)期源巖主要來(lái)自東部膠遼隆起[21]，后期對(duì)廟西南凸起蓬萊20-2油田重礦分析證實(shí)館陶組時(shí)期同樣以東部膠遼隆起物源為主，兩者物源具有一致性。此外蓬萊19-3油田館陶組大量古生物分析證實(shí)本區(qū)存在淺水湖泊，見有豐富的渤海藻屬、副渤海藻屬、錐藻屬及角凸藻屬等一系列濱淺湖沉積中常見的藻類屬種，其含量一般介于25%～40%，個(gè)別含量高者可達(dá)45%，已有學(xué)者證實(shí)這些湖泊類化石不屬于再沉積產(chǎn)物[6,17,22]，膠遼隆起充足的古物源及淺水湖泊的發(fā)育為本區(qū)發(fā)育淺水辮狀河三角洲奠定了基礎(chǔ)。

圖1 廟西南凸起區(qū)域位置圖Fig.1 The location of Miaoxinan Uplift

2 淺水辮狀河三角洲發(fā)育背景

2.1 古構(gòu)造背景

相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境，具備盆廣坡緩的古地形是形成淺水三角洲的基本條件。湖底地形的坡度直接影響水體摩擦力的大小和波浪能量對(duì)河口沉積物的改造程度[23-25]。漸新世末，受到印度板塊與歐亞板塊之間的碰撞，中國(guó)西部地區(qū)開始隆升而東部則整體開始沉降，同時(shí)由于裂陷作用的基本結(jié)束導(dǎo)致區(qū)域隆升，湖盆萎縮，盆地區(qū)先期沉積地層部分遭受剝蝕均夷，盆地進(jìn)入了區(qū)域性坳陷特點(diǎn)的后裂陷階段[26]。渤海海域成為漸新世晚期以后的沉降中心。利用平衡剖面法對(duì)廟西南凸起及其周邊地質(zhì)歷史上各個(gè)時(shí)期地質(zhì)體空間形態(tài)、位置和相互關(guān)系進(jìn)行了恢復(fù)(圖2)，從所繪制的平衡剖面來(lái)看，研究區(qū)自館陶組沉積初期具有基底穩(wěn)定均勻沉降的特點(diǎn)，地勢(shì)平坦，地層的產(chǎn)狀也接近水平，地形坡度小于1°，對(duì)研究區(qū)館陶組地層厚度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出館陶組時(shí)期地層厚度變化不大。由此可見，研究區(qū)在館陶組時(shí)期具有盆淺湖闊的古地形，為大型淺水三角洲的發(fā)育提供了穩(wěn)定沉降的盆地構(gòu)造基礎(chǔ)。

圖2 廟西南凸起及周邊平衡剖面圖Fig.2 Balance cross sections of Miaoxi′nan Uplift and surrounding area

2.2 古水體背景

作為基于湖(海)水深度進(jìn)行三角洲分類的一種三角洲類型，水體深度也是判別淺水三角洲的條件之一。對(duì)于古水深的確定，目前多基于以下幾個(gè)方面：1)具有水深意義的生物標(biāo)志[27]，比如鈣藻、介形蟲與顆石藻等；2)能指示水深的沉積結(jié)構(gòu)、自生礦物等[28]；3)能夠揭示古水深的地球化學(xué)特征[29]，比如U/Th、V/Cr、Ni/Co和自生U含量。本次對(duì)研究區(qū)古水深的確定以古生物及微量元素分析為主。古生物方面：河流相藻類特征以綠藻和疑源類的毛球藻等為主；河湖過渡相以疑源類中光面球藻、粒面球藻常見為主要特征；湖相藻類溝鞭藻、疑源類、綠藻均有分布。蓬萊19-3油田及蓬萊20-2油田古生物分析資料證實(shí)館陶組常見藻類以毛球藻、盤星藻、光面球藻、粒面球藻等為主，其中蓬萊20-2油田區(qū)以河流相及河湖交互相的綠藻及疑源類的毛球藻等為主，而蓬萊19-3油田館陶組底部及頂部溝鞭藻、疑源類發(fā)育，且見有豐富的渤海藻屬、副渤海藻屬等濱淺湖沉積中常見的藻類屬種，反映蓬萊19-3油田區(qū)在館陶組沉積早期及晚期均存在有淺水湖泊(圖3)。元素分析古水深大多為定性的分析，但有學(xué)者[30]利用沉積巖中鈷(Co)含量來(lái)定量推算古水深，且取得了不錯(cuò)的效果。本次利用PL20-2-A井鈷(Co)含量對(duì)蓬萊20-2油田區(qū)館陶組最大古水深計(jì)算認(rèn)為水深介于3～14 m，平均值10 m(表1)。同時(shí)沉積構(gòu)造也是反映水體深度及動(dòng)力學(xué)的良好標(biāo)志，由于淺水三角洲水體較淺、其層理的形成更多受控于河流作用，研究區(qū)大量取芯資料顯示館陶組發(fā)育大型交錯(cuò)層理、斜層理，顯示其水體深度整體應(yīng)小于20 m。綜合考慮古生物、元素分析及沉積構(gòu)造特征認(rèn)為研究區(qū)整體處于淺水環(huán)境、水深應(yīng)小于20 m，蓬萊19-3油田區(qū)館陶組沉積早期及晚期水深較大、存在淺水湖泊，而蓬萊20-2油田區(qū)館陶組沉積時(shí)期整體水深較蓬萊19-3油田淺。

2.3 古氣候背景

對(duì)于在淺水緩坡沉積環(huán)境形成的三角洲而言，氣候是淺水三角洲形成發(fā)育和展布形態(tài)的主要控制因素。在不同氣候下形成的淺水三角洲沉積特征各不相同，特別是三角洲前緣分流河道的組合形態(tài)和三角洲前緣的面積可發(fā)生較大變化。現(xiàn)代實(shí)例觀察及模擬實(shí)驗(yàn)證實(shí)對(duì)于干旱氣候形成“大平原，小前緣”特征，而潮濕氣候則形成“小平原，大前緣”的特征[5,12-14]。

孢粉資料是較易獲得并能反映地質(zhì)時(shí)期氣候變化的直接證據(jù)，孢粉組合的縱向變化反映了古氣候的變化與沉積環(huán)境的變遷。研究區(qū)暖溫帶落葉闊葉樹種胡桃科豐富、榆粉屬較為常見，暖溫帶樺科大量發(fā)育，喜濕的楓香粉屬、伏平粉屬等幾乎絕跡，總體反映了偏干旱的暖溫帶氣候。此外特征礦物組合及微量元素也可用來(lái)判別古氣候，研究區(qū)已鉆井顯示館陶組時(shí)期處于干旱的氣候環(huán)境，表現(xiàn)為掃描電鏡中見大量結(jié)晶形態(tài)完好的石鹽晶體(圖4a，b)，此外還見有晶體結(jié)晶程度較高，晶形完好的鈣芒硝晶體(圖4c)，作為干熱氣候指示礦物[31]，該晶體的出現(xiàn)認(rèn)為是在濃縮鹵水的淡化階段，直接從鹵水中快速結(jié)晶出來(lái)[32]。此外沉積巖中含有的常量元素、微量元素及其中某些元素的比值已經(jīng)被廣泛用于恢復(fù)古氣候[33]，如Sr /Ba值及Sr/Cu值，其計(jì)算比值越高代表氣候相對(duì)干燥。研究區(qū)館陶組Sr /Ba值較之東營(yíng)組及明化鎮(zhèn)組下段整體偏高，表明館陶組時(shí)期氣候干燥；Sr/Cu比值介于1～10指示溫濕氣候，而大于10指示干熱氣候[34]，館陶組Sr/Cu比值介于8.7～46.2，同樣證實(shí)為干旱氣候環(huán)境(表1)。此外對(duì)沾化凹陷館陶組陸相螺化石層同位素分析[35]及孤東油田館陶組微量元素分析[36]證實(shí)區(qū)域上館陶組存在一次重要的氣候干熱化事件，氣候條件由濕溫氣候逐漸向干旱氣候過渡。

綜合分析，廟西南凸起及周緣館陶組時(shí)期地形平緩，在蓬萊19-3油田區(qū)存在淺水湖泊特征，具有發(fā)育淺水三角洲沉積的背景，且干旱或半干旱的氣候環(huán)境下東側(cè)膠遼隆起母源區(qū)強(qiáng)烈的物理風(fēng)化作用為大型淺水三角洲的形成提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖3 廟西南凸起及周邊古生物判別水體柱狀圖Fig.3 The histogram for indicate varied depth of water around Miaoxi′nan Uplift and surrounding area

表1 廟西南凸起館陶組元素分析數(shù)據(jù)表

注：最大古水深計(jì)算公式見文獻(xiàn)[30]。

圖4 館陶組干旱氣候條件下特征礦物照片a.顆粒表面被石鹽包裹，箭頭所指(PL20-2-B井，1 334 m，含礫長(zhǎng)石巖屑砂巖，掃描電鏡)；b.掃描電鏡下見晶型良好的石鹽顆粒(PL20-2-C井，1 160 m，長(zhǎng)石巖屑砂巖，掃描電鏡)；c.放射狀鈣芒硝(箭頭所指)、蒙皂石和黃鐵礦單晶充填粒間孔隙；(PL20-2-1井，1 065 m，砂礫巖，掃描電鏡)Fig.4 The characteristics of the mineral photos under arid climate connected wells′profile

3 淺水辮狀河三角洲沉積特征

3.1 粒度較粗、塑性巖屑較多、成熟度低，顯示近源沉積

對(duì)廟西南凸起蓬萊20-2油田及周邊蓬萊19-3油田、蓬萊25-6油田15口井巖芯、壁芯觀察及巖石薄片鑒定進(jìn)行統(tǒng)計(jì)認(rèn)為，廟西南凸起館陶組整體粒度較粗，巖芯及壁芯中均可見礫石(圖5a，b，c)，礫石主要粒徑介于0.5～2 cm，最大粒徑4.3 cm，以石英巖巖屑及其他變質(zhì)巖巖屑為主。巖石薄片鑒定館陶組巖石類型為長(zhǎng)石巖屑中砂巖，其中石英顆粒含量占5%～46%，長(zhǎng)石約占16.5%～43.5%，巖屑占16.5%～76.5%。巖屑組成上蓬萊20-2油田、蓬萊25-6油田及蓬萊19-3油田均以變質(zhì)巖巖屑(變質(zhì)石英巖為主)及少量火成巖巖屑(中酸性噴出巖)為主，反映出三者具有相似的物源供給，均來(lái)自南側(cè)膠遼隆起。巖石成分成熟度Q/(F+R)較低，平均值為0.38，雜基含量較低，平均值為4.5%，顆粒分選較好，磨圓以次棱—次圓為主。低成分成熟度、較粗的粒度顯示為南側(cè)近源沉積，同時(shí)大量含礫砂巖證實(shí)以辮狀河供源體系為主。此外蓬萊19-3油田某井在1 415～1 416 m取芯段見多套煤線發(fā)育(圖5e)，顯示其淺水三角洲平原特征。

圖5 廟西南凸起及周緣館陶組淺水辮狀河三角洲典型沉積構(gòu)造a.PL20-2-A井，1 031 m，含礫中砂巖，箭頭所指礫石大小1.8 m，井壁取芯；b.PL19-3-A井，1 250.4～1 250.61 m，含礫粗砂巖，箭頭所指礫石大小1.1 m；c.PL19-3-A井，1 414.34～1 414.53 m，巖芯中見大量礫石定向排列，其中最大礫石直徑1.5 cm；d.PL19-3-A井，1 182.34～1 182.47 m，沖刷面(照片左邊為底部)；e.PL19-3-A井，1 415.39～1 415.60 m，巖芯中見多套煤線發(fā)育；f.PL19-3-A井，1 046.79～1 046.90 m，多期河道沖刷疊置(照片左邊為底部)；g.PL19-3-A井，1 525.87～1 528.92 m，含鈣粉砂巖，館陶組底部反映淺水三角洲前緣水下沉積特征，滴酸起泡；h.PL19-3-A井，1 147.25～1 147.43 m，紅褐色泥巖與土黃色泥巖互層反映水體的頻繁變化；i.PL19-3-A井，1 491.43～1 491.63 m，水平層理發(fā)育；j.PL19-3-B井，1 135.68～1 135.88 m，槽狀交錯(cuò)層理(照片右邊為底部)；k.PL19-3-B井，1 164.72～1 165 m，槽狀交錯(cuò)層理(照片右邊為底部)；l.PL20-2-B井，1 074.52～1 074.68 m，巖芯中見典型強(qiáng)水流環(huán)境下槽狀交錯(cuò)層理(箭頭所指)Fig.5 The characteristics of the mineral photos under arid climate of Guantao Formation

3.2 沉積水動(dòng)力強(qiáng)，反映較強(qiáng)牽引流作用的粒度概率曲線

辮狀河的物源體系導(dǎo)致研究區(qū)整體具有強(qiáng)的水動(dòng)力強(qiáng)度，研究區(qū)所取巖芯中發(fā)育有豐富的、強(qiáng)水動(dòng)力成因的沉積構(gòu)造，如沖刷面(圖5d，f)、平行層理(圖5i)，槽狀交錯(cuò)層理(圖5j，k，l)、楔狀交錯(cuò)層理以及泥礫定向或疊瓦狀排列等。同時(shí)也可見靜水沉積環(huán)境下含鈣粉砂巖沉積(圖5g)，顯示水下沉積特征。粒度概率累積曲線表現(xiàn)為典型的兩段式，跳躍總體和懸浮總體發(fā)育。垂向上多表現(xiàn)為多期次正韻律疊加，多期河道間可見明顯沖刷面(圖5f)。

3.3 發(fā)育多叉的分流河道，但單層厚度薄，砂地比值低

水槽模擬實(shí)驗(yàn)[37-38]、大量現(xiàn)代實(shí)例研究[39-40]及中國(guó)西部地區(qū)大范圍分布的辮狀水系證實(shí)緩坡區(qū)域同樣有可能發(fā)育有辮狀河沉積，同時(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及Weissmannetal.[41]運(yùn)用Google Earth對(duì)全球700多個(gè)沖積河流沉積體系、張昌民等[42]對(duì)中國(guó)西部沉積盆地發(fā)育的分支河流體系統(tǒng)計(jì)可以得出對(duì)于小于1度的地形其河流延伸范圍仍可達(dá)到40～50 km。因此對(duì)于緩坡淺水三角洲而言，只要物源供給充足就有可能形成大面積淺水三角洲。但由于地形平緩導(dǎo)致分流河道不穩(wěn)定，在平面上頻繁改道，砂體橫向變化快，單砂層厚度較薄，砂地比低，這也是淺水三角洲有別于其他三角洲的要素之一。研究區(qū)館陶組沉積時(shí)期構(gòu)造背景穩(wěn)定，受干旱氣候影響東側(cè)膠遼隆起供源豐富，館陶組沉積物總厚度約400 m，由于地形平緩分流河道不穩(wěn)定，在平面上頻繁改道、合并和廢棄，砂體大面積分布，但橫向變化快。單砂體厚度多集中在0～5 m間，最大砂層厚度可達(dá)21 m，整體砂地比低，在0～0.45間變化，平均值為0.32，隨著向凹陷中心推進(jìn)，水動(dòng)力減弱，砂層厚度減薄，砂地比值降低(圖6)。

3.4 反映河流沉積的紫紅色泥巖大面積展布

泥巖自生色是恢復(fù)古沉積環(huán)境氧化還原的重要標(biāo)志，同時(shí)在缺少探井資料區(qū)也是簡(jiǎn)易劃分亞相的手段之一。通過對(duì)研究區(qū)取芯資料及系統(tǒng)的巖屑觀察發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)館陶組泥巖顏色自下而上整體呈現(xiàn)出紫紅色—雜色—黃褐色—灰綠色的特征(圖5h、圖6)，顯示出沉積時(shí)期水體的動(dòng)蕩變化特征，同時(shí)也反映了水體較淺的氧化—弱氧化環(huán)境。

4 館陶組時(shí)期砂體特征及演化分析

淺水三角洲砂體由于其沉積特征與河流相具有的明顯差異，具有優(yōu)越的成藏條件。研究區(qū)蓬萊19-3油田館陶組中段更是有砂便有油，顯示了本區(qū)淺水辮狀河三角洲砂體優(yōu)越的成藏背景，因此對(duì)于其砂體的演化深入分析有助于進(jìn)一步了解其特征。

圖6 廟西南凸起及周緣館陶組連井剖面(井點(diǎn)位置見圖1)Fig.6 Connected wells’ profile of Guantao Formation

前已述及，構(gòu)造變化、氣候、湖平面變化影響著淺水辮狀河三角洲沉積，所以地形及氣候是影響淺水三角洲砂體形態(tài)的關(guān)鍵因素。以蓬萊20油田為例，根據(jù)研究區(qū)氣候的轉(zhuǎn)變及與古地形的耦合關(guān)系，利用三維可視化、地震屬性、地層切片等技術(shù)，結(jié)合區(qū)域內(nèi)探井、評(píng)價(jià)井巖性資料，認(rèn)為館陶組不同時(shí)期淺水三角洲砂體的形態(tài)具有孤立式、多邊式及切疊式三種砂體結(jié)構(gòu)。

4.1 館陶組時(shí)期砂體特征

4.1.1 館陶組初期—孤立疊置式砂體樣式

館陶組初期，蓬萊20-2油田及蓬萊19-3油田整體以三角洲平原亞相為主，但在蓬萊19-3區(qū)由于發(fā)育淺水湖泊，局部存在淺水三角洲前緣亞相(圖5g)。沉積微相以辮狀分流河道及河道間沉積為主，辮狀分流河道由底部滯留沉積、廢棄充填組成。鉆井顯示其單層砂體較厚，砂體最厚22.3 m，最小僅0.8 m，平均厚4.8 m，主要集中在3～7 m(圖6)。垂向上形成由多期次相互切割并連續(xù)疊置的河道砂體，沉積物粒度較粗，從底部往上形成細(xì)礫巖—含礫粗砂巖—粗砂巖—中砂巖的正旋回，呈多個(gè)次級(jí)正旋回疊置，這也是淺水辮狀河三角洲最重要的識(shí)別標(biāo)志。測(cè)井曲線呈尖銳鋸齒狀、GR曲線以中高幅光滑、齒化厚箱型為主，少量為鐘型為特征；地震剖面上表現(xiàn)為低頻、弱連續(xù)、短軸狀、中強(qiáng)振幅反射特征。辮狀分流河道間以泥巖為主，泥巖顏色以偏氧化色的紅褐色及黃褐色為主。由于受古地形影響，河道與河道間在平面上相對(duì)孤立，蓬萊20-2油田館陶組底部厚砂層油水關(guān)系矛盾也證實(shí)平面上河道相對(duì)孤立。

4.1.2 館陶組中期—多邊疊置式砂體樣式

館陶組中期多邊式砂體是研究區(qū)重要的油氣富集段。逐漸干旱的氣候?qū)е滤w面積減少，泥巖顏色及取芯資料顯示蓬萊20-2油田主要以淺水辮狀河三角洲平原亞相為主，微相以辮狀分流河道及河道間沉積為主，紫紅色泥巖與灰色泥巖的不斷交互反映出水體變化強(qiáng)烈，而蓬萊19-3油田區(qū)則主要為淺水辮狀河三角洲前緣亞相為主，微相以辮狀水下分流河道及水下分流河道間沉積為主，泥巖顏色多以灰綠色、淺灰色為主，巖芯中可識(shí)別出水下決口扇微相。受氣候及地形的影響河道寬而淺，整個(gè)研究區(qū)館陶組中部大部分河道砂體厚度小于2 m，而蓬萊19-3油田由于處于淺水三角洲前緣亞相，水下分流河道局部疊置導(dǎo)致部分單砂層最大厚度可達(dá)20 m，但取芯資料可識(shí)別出多期砂體疊置關(guān)系(圖6)。橫向上由于河流頻繁遷移形成廣泛分布的分流河道(及水下分流河道)復(fù)合體，其平面形態(tài)具有與席狀砂相類似的特點(diǎn)，平面呈放射狀分布且疊置連片，但粒度較粗且發(fā)育典型交錯(cuò)層理是其與席狀砂間的典型區(qū)別。同時(shí)大面積疊置連片的砂體分布也為油氣橫向運(yùn)移提供路徑，研究區(qū)館陶組中段大套含油段證實(shí)砂體間連通性好。

4.1.3 館陶組晚期—切疊連片式砂體樣式

館陶組晚期研究區(qū)氣候由干旱氣候逐漸向濕潤(rùn)亞熱帶轉(zhuǎn)變，氣候變化導(dǎo)致湖平面的升高，整個(gè)研究區(qū)沉積相整體以淺水辮狀河三角洲前緣亞相為主，微相以辮狀水下分流河道及水下分流河道間沉積為主。水動(dòng)力的增強(qiáng)導(dǎo)致砂體厚度較大，一般介于11～21 m，最大砂體厚度35 m，尤其館陶組頂部厚度在15～20 m的厚砂層，其測(cè)井相應(yīng)表現(xiàn)為齒化厚箱型，地震剖面上表現(xiàn)為低頻、強(qiáng)連續(xù)、強(qiáng)振幅反射特征，全區(qū)穩(wěn)定分布(圖6)。但壁芯及巖芯資料顯示厚砂層是以多期砂體相互疊合為主，不同河道間發(fā)育明顯沖刷面，后期河道對(duì)前一期河道有明顯的切割、侵蝕、沖刷破壞作用，如PL25-6-A井館陶組頂部15 m厚砂層測(cè)井響應(yīng)為一整套砂層，但其取芯段可見6期明顯沖刷面(圖7)。泥巖顏色研究區(qū)整體以灰綠色為主，顯示水下沉積。

4.2 砂體演化分析

館陶組初期，海域內(nèi)古近系到新近系斷坳轉(zhuǎn)化導(dǎo)致區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，對(duì)古近系剝蝕頂面的填平補(bǔ)齊，該時(shí)期可容納空間增長(zhǎng)速率較低，但沉積物供給充足，粗粒沉積物快速堆積并強(qiáng)烈進(jìn)積。而研究區(qū)又因次一級(jí)基準(zhǔn)面下降，上升半旋回上部的細(xì)粒物質(zhì)被沖刷侵蝕而僅保存下部的粗粒沉積，導(dǎo)致底部形成大套河道砂體與薄層泥巖互層特征[43-44]，該時(shí)期由于物源供給充足，研究區(qū)整體巖性以砂礫巖、含礫中砂巖為主，向上呈正旋回。同時(shí)館陶組底部砂巖百分含量顯示從蓬萊20-2油田到蓬萊19-3油田砂巖含量逐漸減少，也證實(shí)了物源來(lái)自東北方向的膠遼隆起。

到館陶組中期，在經(jīng)歷了館陶組初期填平補(bǔ)齊作用之后，館陶組中期研究區(qū)整體處于非常平緩的古地貌背景下，古氣候從半干旱向干旱轉(zhuǎn)變，由于氣候的變化導(dǎo)致湖泊蒸發(fā)量大，湖盆發(fā)生收縮，河流沉積作用大范圍發(fā)生，研究區(qū)僅在蓬萊19-3油田發(fā)育前緣亞相，形成典型的“大平原、小前緣”的特征，同時(shí)坡度的減緩，主河道不斷分叉向四周散開，攜帶的碎屑物質(zhì)快速沉積，易于形成寬闊但低淺的小型河道沉積。近幾年國(guó)內(nèi)外大量學(xué)者也證實(shí)不管是河流沉積還是三角洲沉積在干旱氣候條件下平緩區(qū)域極易形成由某一點(diǎn)向四周擴(kuò)散的河道類型，在平緩地形上形成發(fā)散狀三角洲，在這種模式下由于河道極易改道在縱向上形成薄層砂體與薄層泥巖互層的特殊現(xiàn)象，平面上從近物源區(qū)向遠(yuǎn)物源區(qū)單砂層厚度逐漸減薄，砂巖百分含量也逐漸減少[41-42,45-46]。研究區(qū)從近物源的蓬萊20-2油田往遠(yuǎn)物源的蓬萊19-3油田同樣呈現(xiàn)單砂層逐漸減薄的特征。

圖7 PL25-6-A井館陶組頂部取芯段巖芯素描圖Fig.7 Core sketch of top Guantao Formation of Well PL25-6-A

館陶組晚期研究區(qū)氣候由干旱氣候逐漸向濕潤(rùn)亞熱帶轉(zhuǎn)變，氣候的變化導(dǎo)致水流的增大，而充足的沉積物供給造成砂體呈切疊式樣式，反映了在基準(zhǔn)面低幅上升過程中，可容納空間的增長(zhǎng)率遠(yuǎn)小于沉積速率，因此大部分的沉積物由于受到水動(dòng)力改造無(wú)法保留下來(lái)。而當(dāng)基準(zhǔn)面再一次下降時(shí)，由于可容納空間的再次減少導(dǎo)致河流沖刷作用加強(qiáng)，早期沉積下來(lái)的細(xì)粒物質(zhì)被沖刷近殘留底部部分，形成底部具沖刷面與單一向上變細(xì)的塊狀分流河道砂體。當(dāng)基準(zhǔn)面再一次升降時(shí)，重復(fù)上述過程，最終導(dǎo)致形成向PL25-6-A井頂部多期砂體相互疊合的特征。

綜上所述，氣候變化引起的湖平面變化是本區(qū)砂體疊置樣式多樣的原因。館陶組早期雖物源供給充足，但受古地形影響河道砂體樣式呈孤立式，砂體間難以有效連通，含油性整體以油水同層及含油水層為主；而館陶組中期干旱氣候下河道的頻繁改道導(dǎo)致雖然單層厚度較薄但平面疊置連片利于橫向連通，有助于油氣橫向運(yùn)移；頂部切疊式砂體由于砂體厚度大橫向展布廣其油氣主要受構(gòu)造控制，在構(gòu)造高部位成藏，但由于儲(chǔ)層較厚，側(cè)封性是影響其成藏的關(guān)鍵。因此館陶組中部多邊式及頂部切疊式砂體是本區(qū)下一步勘探的重點(diǎn)。

5 結(jié)論

(1) 渤海海域廟西南凸起館陶組構(gòu)造穩(wěn)定，古地形坡度小于1°；氣候分析證實(shí)該時(shí)期以半干旱—干旱氣候?yàn)橹?，低的古地形及?qiáng)風(fēng)化作用為研究區(qū)形成淺水辮狀河三角洲提供了基礎(chǔ)。

(2) 干旱的氣候條件造成研究區(qū)湖盆穩(wěn)定，形成“大平原，小前緣”的特征，平原亞相則以河流沉積作用占據(jù)主要為主，表現(xiàn)為研究區(qū)館陶組淺水辮狀河三角洲巖性在不同時(shí)期具有差異性，館陶組底部以分支河道砂礫巖、含礫粗砂巖為主，向上粒度逐漸變細(xì)；館陶組中部及頂部以含礫中砂巖及中細(xì)砂巖為主，整體含礫特征反映近源沉積特征；紫紅色泥巖與雜色、灰綠色泥巖交互沉積是干旱氣候下淺水三角洲的典型特征，多變的泥巖顏色一方面反映本區(qū)水體的頻繁變化，另一方面也是本區(qū)亞相劃分的關(guān)鍵。

(3) 氣候變化及古地形坡度是影響本區(qū)砂體形態(tài)的關(guān)鍵因素。在整體充足物源背景下館陶組早期河道沉積，但受古地形的影響砂體形態(tài)以孤立疊置式為主，砂體單層厚度較大但橫向連通差；中期干旱的氣候及平緩的地形使得研究區(qū)發(fā)育類似辮狀分支河道沉積，單砂層較薄但平面疊置連片沉積；晚期氣候變的濕潤(rùn)，水動(dòng)力增強(qiáng)，水體面積增加，導(dǎo)致前緣亞相水下分流河道發(fā)育，形成多期疊置連片的砂體沉積。