黃河口凹陷南部緩坡帶館陶組河流相層序特征

陳容濤，牛成民，王清斌，楊 波，王飛龍，王 軍

（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 300459）

自層序地層學(xué)提出以來(lái)，已有很多學(xué)者先后提出了各自的河流相層序地層模式[1-5]，這些模式的體系域中，沉積體系分布與濱線遷移相關(guān)聯(lián)，容易通過(guò)現(xiàn)存的濱線沉積特征揭示沉積時(shí)期濱線遷移過(guò)程及其相應(yīng)的類型，比較適用于能夠與海（湖）層序?qū)Ρ鹊慕鼮I地區(qū)河流沉積。但是，在基本不受海（湖）平面影響的內(nèi)陸河流沉積環(huán)境中，缺失海（湖）侵或海（湖）退濱線的沉積證據(jù)，不宜用這些近濱河流相層序地層模式來(lái)解釋[6-8]。針對(duì)這一問(wèn)題，文獻(xiàn)［9］—文獻(xiàn)［12］在河流相層序地層分析中，引入了低可容納空間體系域和高可容納空間體系域的概念，可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。

渤海灣盆地黃河口凹陷館陶組為內(nèi)陸河流沉積，前人分析認(rèn)為，黃河口凹陷館陶組主要發(fā)育辮狀河沉積，巖性以穩(wěn)定分布的大套厚層砂礫巖為主，泥巖蓋層缺乏，油氣難以成藏，因此館陶組的勘探?jīng)]有引起足夠的重視。通過(guò)近幾年的勘探實(shí)踐，筆者發(fā)現(xiàn)黃河口凹陷南部緩坡帶館陶組的巖性特征與傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)不一致，砂巖粒度呈現(xiàn)變細(xì)的趨勢(shì)，同時(shí)砂巖百分含量變小，儲(chǔ)蓋組合特征明顯變好。因此，有必要對(duì)黃河口凹陷館陶組的沉積層序特征進(jìn)行深入研究，以便指導(dǎo)該區(qū)館陶組的油氣勘探。由于研究區(qū)館陶組為不受海平面影響的內(nèi)陸河流沉積，筆者采用了文獻(xiàn)［12］提出的河流相層序地層學(xué)分析方法。

1 區(qū)域概況

黃河口凹陷位于渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷東北部，北側(cè)為渤南低凸起，南側(cè)為墾東—青坨子凸起和萊北低凸起，東側(cè)為廟西凹陷，西鄰沾化凹陷，凹陷總面積3 309 km2，郯廬斷裂西支穿過(guò)黃河口凹陷中部。古近紀(jì)—現(xiàn)今黃河口凹陷構(gòu)造面貌表現(xiàn)為西深東淺、北陡南緩、凹中有隆、斷裂發(fā)育，總體上為北斷南超的箕狀凹陷[13-15]，研究區(qū)位于黃河口凹陷南部緩坡帶（圖1）。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置

2 低可容納空間和高可容納空間體系域

低可容納空間體系域和高可容納空間體系域，由文獻(xiàn)［12］針對(duì)內(nèi)陸河流相層序地層研究所提出，主要強(qiáng)調(diào)了可容納空間的變化及沉積物供給對(duì)內(nèi)陸河流層序的控制作用。根據(jù)低可容納空間體系域和高可容納空間體系域模式，只有在基準(zhǔn)面上升時(shí)期才會(huì)發(fā)生沉積作用，而基準(zhǔn)面下降時(shí)期主要發(fā)生侵蝕作用，進(jìn)而形成不整合面，這是與近濱線河流層序模式的一個(gè)重要區(qū)別。低可容納空間體系域和高可容納空間體系域的定義，是依據(jù)粗粒的河道充填沉積與細(xì)粒的泛濫平原沉積的相對(duì)比例來(lái)區(qū)分的。低可容納空間體系域主要以多期疊置的辮狀河道充填沉積為主，反映了層序發(fā)育早期基準(zhǔn)面上升速率較小，可容納空間有限，河流只能不斷沖刷疊置形成厚層復(fù)合河道砂體；高可容納空間體系域以細(xì)粒泛濫平原沉積包裹曲流河孤立河道沉積為主，反映了層序發(fā)育晚期基準(zhǔn)面上升速率較快及高可容納空間的特征。一個(gè)完整的非常規(guī)體系域河流層序，在基準(zhǔn)面上升時(shí)期沉積形成地層，在基準(zhǔn)面下降時(shí)期侵蝕形成層序界面（圖2）[16]。

圖2 低可容納空間體系域和高可容納空間體系域河流相層序地層模式（據(jù)文獻(xiàn)［16］）

3 研究區(qū)館陶組河流相沉積特征

識(shí)別沉積相類型是建立層序地層格架的基礎(chǔ)，根據(jù)巖心、測(cè)井、地震資料綜合分析，研究區(qū)館陶組可識(shí)別出辮狀河和曲流河兩種類型的沉積相。

3.1 辮狀河

研究區(qū)辮狀河由河道和河漫組成。河道（包括滯留沉積和心灘）主要由灰色含礫粗砂巖、含礫中砂巖以及灰色粗砂巖、砂礫巖組成，可見(jiàn)大型槽狀交錯(cuò)層理、平行層理和明顯的河道沖刷面。河漫由紅褐色、綠灰色泥巖和粉砂質(zhì)泥巖組成，發(fā)育塊狀層理（圖3a）?？v向上河道厚度明顯大于河漫厚度，砂地比為0.65～0.80.在自然伽馬、自然電位和視電阻率曲線上，河道呈高幅齒化箱形，河漫呈中低幅直線形。在地震剖面上，辮狀河沉積呈亂崗狀反射結(jié)構(gòu)，具中低頻、中弱振幅斷續(xù)反射特征。

3.2 曲流河

研究區(qū)曲流河也可識(shí)別出河道（包括滯留沉積和邊灘）和泛濫平原（包括天然堤、決口扇、河漫灘等）兩個(gè)單元。河道沉積主要是由灰色粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖組成，局部含礫石，呈向上變細(xì)的沉積序列，發(fā)育小型交錯(cuò)層理、波狀層理、爬升層理、沙紋層理，底部可見(jiàn)沖刷面和礫石順層排列（圖3b）。泛濫平原沉積則主要由灰綠色或紅褐色粉砂質(zhì)泥巖和泥巖組成。河道沉積物的厚度和泛濫平原沉積物的厚度相近，砂地比為0.25～0.40，自然伽馬、自然電位和視電阻率曲線呈中幅鐘形，幅度明顯低于辮狀河沉積。在地震剖面上則表現(xiàn)為亞平行反射結(jié)構(gòu)，具中低頻、中強(qiáng)振幅斷續(xù)反射特征。

圖3 研究區(qū)辮狀河沉積模式（a）和曲流河沉積模式（b）

4 層序地層格架及其沉積相發(fā)育規(guī)律

4.1 層序地層格架建立

根據(jù)巖心、測(cè)井、地震資料，結(jié)合前述高—低可容納空間體系域模式，建立了研究區(qū)館陶組層序地層格架，共識(shí)別出2個(gè)三級(jí)層序，每個(gè)三級(jí)層序都發(fā)育了低可容納空間體系域和高可容納空間體系域（圖4）。SQG2層序底界面SB2為整個(gè)渤海灣盆地的區(qū)域角度不整合面，地震剖面上表現(xiàn)為連續(xù)的強(qiáng)地震反射同相軸，較容易識(shí)別；SQG1層序底界面SB1可以看出明顯的河道下切特征；SQG1頂界面SB0為館陶組與明化鎮(zhèn)組下段的分界面，為一沉積轉(zhuǎn)換面。SQG2層序低可容納空間體系域在地震剖面上整體以弱反射為背景，夾少量連續(xù)性較差的低頻、中強(qiáng)振幅反射，波形變化較明顯；SQG2高可容納空間體系域具有一定連續(xù)性，中低頻率，強(qiáng)弱振幅交互相特征，在地震剖面上可以見(jiàn)到底部下凹，上部雙向超覆的地震反射。SQG1低可容納空間體系域在地震剖面整體表現(xiàn)為，在弱反射背景中，出現(xiàn)中等連續(xù)、波形較為穩(wěn)定的中等頻率、中強(qiáng)振幅反射；SQG1高可容納空間體系域整體表現(xiàn)為，在弱反射背景中，出現(xiàn)不連續(xù)、波形變化較大的中等頻率、中強(qiáng)振幅反射，可見(jiàn)孤立的底部上凹，上部雙向超覆的地震反射特征。低可容納空間體系域主要發(fā)育辮狀河沉積，測(cè)井曲線表現(xiàn)為齒化箱形—齒化鐘形組合；高可容納空間體系域主要發(fā)育曲流河沉積，測(cè)井曲線表現(xiàn)為光滑或齒化鐘形—齒化直線形組合，兩個(gè)層序的底界面為明顯的河道下切沖刷面。

圖4 研究區(qū)館陶組層序地層劃分

4.2 層序格架下沉積體系演化特征

通過(guò)地震反演屬性優(yōu)選，認(rèn)為均方根振幅屬性能有效反映研究區(qū)館陶組各體系域砂體分布特征。通過(guò)提取2個(gè)層序各體系域的均方根振幅屬性平面圖，可以看出在低可容納空間體系域時(shí)期，研究區(qū)砂體分布廣泛，沒(méi)有明顯的河道化特征，代表辮狀河頻繁擺動(dòng)的產(chǎn)物。其中SQG2層序低可容納空間體系域相對(duì)SQG1層序低可容納空間體系域時(shí)期砂巖分布范圍更廣，由于SQG2層序底界面為一個(gè)區(qū)域性的角度不整合面，基準(zhǔn)面下降幅度大，河谷下切程度大，在隨后的基準(zhǔn)面上升時(shí)期，初始可容納空間極低，導(dǎo)致SQG2層序低可容納空間體系域時(shí)期河道頻繁遷移改道，泥質(zhì)沉積難以保持，而SQG1層序低可容納空間體系域時(shí)期可容納空間相對(duì)較高，保存了少量的泥質(zhì)沉積。從高可容納空間體系域均方根振幅屬性平面圖上可以看出，研究區(qū)砂巖發(fā)育較少，整體以泥質(zhì)沉積為主，且砂體呈窄條帶狀分布特征，呈現(xiàn)出明顯的曲流河道的特征（圖5）。SQG1層序整體泥巖含量較SQG2層序高，反映了從SQG2到SQG1時(shí)期，基準(zhǔn)面呈上升趨勢(shì)。

圖5 研究區(qū)各體系域均方根振幅屬性平面圖

4.3 層系格架下沉積體系的分布特征

綜合上述分析，繪制了研究區(qū)館陶組4個(gè)體系域的沉積相平面展布圖，整體表現(xiàn)為辮狀河與曲流河兩種沉積體系交替出現(xiàn)的特征。在館陶組沉積早期，基準(zhǔn)面快速下降，研究區(qū)以侵蝕下切作用為主，同時(shí)形成層序界面，在館陶組SQG2層序低可容納空間體系域時(shí)期，基準(zhǔn)面緩慢上升，研究區(qū)為辮狀河沉積，主要發(fā)育河道沉積，巖性以砂礫巖、含礫砂巖為主，基本不發(fā)育河漫灘泥質(zhì)沉積，具有多期河道砂體切割疊置、砂地比高、粒度較粗、砂巖累計(jì)厚度偏大、河道沉積分布廣泛的特征；在館陶組SQG2層序高可容納空間體系域時(shí)期，基準(zhǔn)面快速上升，可容納空間較大，研究區(qū)為穩(wěn)定的曲流河沉積，主要為泛濫平原微相的細(xì)粒泥質(zhì)沉積，發(fā)育北東—南西向孤立的2條明顯的曲流河沉積體系，具有泥地比高、厚度中等、泛濫平原沉積范圍較廣且比較穩(wěn)定的特征。隨后，基準(zhǔn)面下降，形成SQG1層序底界面。在SQG1層序低可容納空間體系域時(shí)期，由于基準(zhǔn)面下降幅度較低，可容納空間相對(duì)SQG2層序低可容納空間體系域處于一個(gè)較高的水平，研究區(qū)為辮狀河沉積，以河床、心灘沉積為主，巖性以含礫砂巖為主，夾少量河漫灘泥質(zhì)沉積，相比SQG2層序低可容納空間體系域，河道沉積范圍較局限，且砂體粒度較細(xì)，砂體切割疊置程度較低。在SQG1層序高可容納空間體系域時(shí)期，基準(zhǔn)面快速上升，可容納空間較大，研究區(qū)沉積體系再一次演化為曲流河沉積，主要為泛濫平原微相的細(xì)粒沉積，發(fā)育3條近南北向孤立的曲流河道（圖6）。

5 儲(chǔ)蓋組合特征及勘探啟示

5.1 河道砂體構(gòu)型類型及特征

根據(jù)研究區(qū)河流相砂體發(fā)育特征，河道砂體構(gòu)型可分為三大類，即孤立式構(gòu)型、側(cè)拼式構(gòu)型和疊拼式構(gòu)型[17]（圖7），其中辮狀河主要為疊拼式構(gòu)型和側(cè)拼式構(gòu)型，曲流河主要為孤立式構(gòu)型。

（1）孤立式構(gòu)型 指單河道砂體孤立發(fā)育，相互之間基本不連通的構(gòu)型，垂向上呈現(xiàn)泥包砂的特征，主要發(fā)育在高可容納空間體系域的曲流河沉積中，測(cè)井曲線為鐘形—直線復(fù)合型（圖7a）。

（2）側(cè)拼式構(gòu)型 單河道砂體僅僅在側(cè)向上相互切割拼接，在垂向上沒(méi)有砂體的相互疊置，側(cè)向上相鄰河道砂體之間沖刷接觸，基本沒(méi)有泥巖隔層或者夾層，砂體側(cè)向連通性較好，垂向連通性差。代表可容納空間中等的條件下，河道砂體側(cè)向遷移，相互切割而成，主要發(fā)育在低可容納空間體系域晚期的辮狀河沉積中，測(cè)井曲線為鋸齒狀箱形（圖7b）。

圖6 研究區(qū)各體系域沉積體系平面分布

（3）疊拼式構(gòu)型 代表河道砂體在橫向和縱向相互拼合疊置，進(jìn)而形成的大型復(fù)合砂體。這種構(gòu)型是由于河道頻繁擺動(dòng)、往復(fù)沖刷切割沉積而成的，主要發(fā)育在低可容納空間體系域的辮狀河沉積中，可以細(xì)分為完全疊拼式與不完全疊拼式兩種類型。完全疊拼式構(gòu)型指多個(gè)單河道砂體在橫向和縱向上充分疊置、互相切割，砂體之間基本沒(méi)有泥巖隔層或夾層的砂體構(gòu)型。各單砂體一般呈沖刷接觸關(guān)系，且?guī)缀醵枷嗷ミB通。代表可容納空間極低的條件下，河流只能在橫向及側(cè)向上頻繁沖刷，進(jìn)而形成的高度聚合的河道沉積。復(fù)合河道砂體類似一套厚層的單河道砂體，測(cè)井曲線一般呈箱形，難以區(qū)分每個(gè)單獨(dú)河道砂體。SQG2低可容納空間體系域下部主要發(fā)育這一類砂體構(gòu)型。不完全疊拼式構(gòu)型指多個(gè)河道砂體拼合疊置與切割，但中間存在少量的泥巖隔層或者夾層的砂體構(gòu)型。各單河道砂體之間基本連通，但連通性相對(duì)完全疊拼式構(gòu)型要差。代表可容納空間較低的條件下，河流頻繁擺動(dòng)，相互切割而成，SQG2低可容納空間體系域中部及SQG1低可容納空間體系域下部主要發(fā)育這一砂體構(gòu)型（圖7c）。測(cè)井曲線主要呈箱形，但是存在少量低幅齒化，代表不同單砂體之間的薄層泥巖隔層或者夾層。

圖7 研究區(qū)河道砂體構(gòu)型類型

5.2 儲(chǔ)蓋組合

綜合上述沉積體系及儲(chǔ)集層構(gòu)型研究，認(rèn)為研究區(qū)館陶組存在2種類型的儲(chǔ)蓋組合（圖8）。

第一種為低可空容納空間體系域的辮狀河道砂巖與高可容納空間體系域曲流河泛濫平原泥巖儲(chǔ)蓋組合：辮狀河砂巖主要為疊拼式儲(chǔ)集層構(gòu)型，砂體儲(chǔ)集層物性、連通性都非常好，而曲流河泛濫平原泥質(zhì)沉積發(fā)育較廣泛，沉積厚度大，可以作為良好的區(qū)域蓋層，此類儲(chǔ)蓋組合可形成大、中型的構(gòu)造、地層油氣藏。

第二種為高可容納空間體系域內(nèi)部曲流河道砂巖與泛濫平原泥巖儲(chǔ)蓋組合：曲流河砂巖主要為孤立式構(gòu)型，周邊廣泛發(fā)育的泛濫平原泥質(zhì)沉積可以作為良好的局部蓋層，此類儲(chǔ)蓋組合主要形成中、小型的巖性油氣藏。

5.3 勘探啟示及實(shí)踐

通過(guò)本次研究，認(rèn)為研究區(qū)存在2種良好的儲(chǔ)蓋組合類型，有力指導(dǎo)了研究區(qū)館陶組的油氣勘探。通過(guò)近幾年的勘探實(shí)踐，在研究區(qū)范圍內(nèi)相繼發(fā)現(xiàn)了KL2-1，KL3-2，BZ34-9等油田及含油氣構(gòu)造，且在KL3-2油田館陶組獲得了日產(chǎn)131 m3的高產(chǎn)油井，勘探效果良好，為黃河口凹陷的油氣勘探尋找到了一套新的勘探層位，也為渤海灣盆地海域其他類似地區(qū)的館陶組油氣勘探提供了借鑒。

6 結(jié)論

（1）建立了黃河口凹陷南部緩坡帶河流相層序地層格架，研究區(qū)館陶組共劃分為2個(gè)三級(jí)層序，每個(gè)層序都發(fā)育一個(gè)低可容納空間體系域和一個(gè)高可容納空間體系域。

（2）低可容納空間體系域發(fā)育辮狀河沉積，砂體呈疊拼式與側(cè)拼式構(gòu)型，為良好儲(chǔ)集層；高可容納空間體系域發(fā)育曲流河沉積，砂體為孤立式構(gòu)型，泥巖發(fā)育，可作為局部蓋層，同時(shí)可以為下部辮狀河沉積提供區(qū)域蓋層。

（3）研究區(qū)館陶組存在2套較好的儲(chǔ)蓋組合，可以為油氣聚集提供條件，為研究區(qū)及相似區(qū)域館陶組的油氣勘探提供了依據(jù)。