（地质工程专业论文）东营凹陷北带东段古近系砂砾岩扇体储层特征与油气成藏.pdf

摘要 东营凹陷北带东段为铲式断层所控制的陡坡带，古近系沉积时期在断层下降盘 发育了巨厚的砂砾岩体沉积，且砂砾岩体分布于民丰洼陷北缘地区，与洼陷带优质 的烃源岩呈指状交错分布，具有良好的油气成藏条件。在综合利用地质、测井、地 震及相关测试分析资料等基础上，运用沉积学、储层地质学、石油地质学等理论和 方法，对北带东段砂砾岩体的储层特征及油气成藏条件等开展了系统研究。 北带东段砂砾岩体岩石类型多样，碎屑颗粒组分中岩屑、长石等含量高，总体 上主要为近岸水下扇、扇三角洲、陡坡深水浊积扇等沉积类型。在后期的成岩作用 和构造作用共同作用下，砂砾岩体发育了原生孔隙、次生孔隙、裂缝等储集空间， 且次生孔隙和超压裂缝是深部储层主要储集空间类型。 综合利用物性、压汞、试油等资料，对北带东段砂砾岩体储层的物性下限进行 了计算。在此基础上，系统分析了砂砾岩体储层发育的控制因素，沉积作用是控制 砂砾岩有效储层发育的最主要因素，地层压力对储层的控制作用要强于成岩作用对 储层的控制作用。并利用三端元有效储层半定量评价分类方法对砂砾岩体储层进行 了有效性评价。 北带东段砂砾岩扇体不同亚相带的物性与埋藏深度关系密切。埋藏深度小于 3 2 0 0 m 的砂砾岩扇体扇根和扇中亚相均发育有效储层，主要形成“自生自储”或“古生 新储”型构造油气藏或构造岩性油气藏。埋藏深度大于3 2 0 0 m 的砂砾岩扇体扇根砂 砾岩物性低于有效储层物性门限，不发育有效储层，可作为油气侧向封堵层，扇中 砂砾岩有效储层发育。物性变化使扇中亚相依靠扇根的侧向封堵和湖相泥岩的封盖 形成“自生自储”型岩性油气藏，具有“扇缘输导、扇中富集、扇根封堵”的油气成藏 特征。 近几年来东营凹陷北带东段古近系砂砾岩扇体油气勘探开发获得重大突破，上 报控制面积2 1 1 7 平方千米，控制石油地质储量4 8 8 4 万吨，建成产能1 4 6 万吨，取 得了显著的勘探开发效果。 关键词：砂砾岩扇体，储层，沉积相，油气成藏 g l u t e n i t ef a nr e s e r v o i rc h a r a c t e r i s t i c sa n dh y d r o c a r b o na c c u m u l a t i o ni n t h ee a s t e r ns e c t i o no ft h en o r t h e r nb e l t ，d o n g y i n gs a g l iy u z h i ( o i l g a sf i e l de x p l o r a t i o ne n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yc h a o y i n g c h a n g a b s t r a c t t h ee a s t e r ns e c t i o no ft h en o r t h e r nb e l to fd o n g y i n gs a gi sas t e e ps l o p ec o n t r o l l e db y t h el i s t r i cf a u l t ，a n dt h e r ea r eh e a v yl a y e r so fg l u t e n i t ef a nb o d i e sw e l ld e v e l o p e di nt h e h a n g i n gw a l lo ft h em a r g i n a lf a u l t t h eg l u t e n i t ef a nb o d i e sl o c a t e da tt h en o r t h e r nm a r g i no f m i n f e n gl o w - l y i n ga r ef a v o r a b l ep l a c e sf o rp e t r o l e u ma c c u m u l a t i o nd u et ot h e i ri n t e r t i n g e r w i t ht h eh i g h - q u a l i t ys o u r c er o c k si nm i n f e n gl o w l y i n g t h eg l u t e n i t ef a nr e s e r v o i rr o c k c h a r a c t e r i s t i c sa n dh y d r o c a r b o na c c u m u l a t i o nc o n d i t i o n so fp a l e o g e n es y s t e mi nt h ee a s t e r n s e c t i o no ft h en o r t h e r nb e l to fd o n g y i n gs a ga r es y s t e m a t i c a l l ys t u d i e db ym e a n so fg e o l o g i c ， w e l ll o g g i n g ，s e i s m i ca n dt e s td a t au n d e rt h eg u i d a n c eo f s e d i m e n t o l o g y , r e s e r v o i rg e o l o g y a n dp e t r o l e u mg e o l o g y t h em a i ns e d i m e n t a r yf a c i e sa r en e r i t i cs u b a q u e o u sf a n ，f a nd e l t aa n dd e e pw a t e r t u r b i d i t ef a ni nt h et a r g e tz o n e ，a n dt h e r ea r em u l t i p l et y p e so fr o c k sw h e r et h ec o n t e n to f d e b r i sa n df e l d s p a ri sh i g h t h er e s e r v o i rs p a c e si n c l u d i n gp r i m a r yp o r e s ，s e c o n d a r yp o r e sa n d f r a c t u r e sa r ed e v e l o p e di ng l u t e n i t ef a nb o d yu n d e rt h ea c t i o no fd i a g e n e s i sa n dt e c t o n i c p r o c e s s ， a n dt h es e c o n d a r yp o r e sa n do v e r p r e s s u r e df r a c t u r e sa r et h em a i ns p a c e sf o r p e t r o l e u ma c c u m u l a t i o ni nd e e pr e s e r v o i r t h el o w e rl i m i to fe f f e c t i v er e s e r v o i rr o c kp h y s i c a lp r o p e r t yo f g l u t e n i t ef a ni sc a l c u l a t e d b yu s eo fp h y s i c a lp r o p e r t y , m e r c u r yp e n e t r a t i o na n dw e l lt e s td a t a t h e nt h ee f f e c t so f d e p o s i t i o n ，f o r m a t i o np r e s s u r ea n dd i a g e n e s i st ot h ep h y s i c a lp r o p e r t yo fg l u t e n i t ef a n r e s e r v o i rr o c k sa sw e l la si t sp r i m a r yc o n t r o l l i n gf a c t o r si sd i s c u s s e d s e d i m e n t a t i o ni st h e m o s ts i g n i f i c a n tf a c t o rt oc o n t r o lt h ed e v e l o p m e n to ft h ee f f e c t i v er e s e r v o i rr o c kp h y s i c a l p r o p e r t yo fg l u t e n i t ef a n ，a n dt h ee f f e c to ff o r m a t i o np r e s s u r et or e s e r v o i rr o c ki sg r e a t e rt h a n t h a to fd i a g e n e s i s f u r t h e r m o r e ，t h ee f f e c t i v e n e s so fg l u t e n i t ef a nr e s e r v o i rr o c ki s a n a l y z e d b ym e a n so ft h r e ee n d m e m b e rs e m i - q u a n t i t a t i v ea p p r a i s e m e n tm e t h o d t h ep h y s i c a lp r o p e r t yo fg l u t e n i t ef a nr e s e r v o i rr o c k si nd i f f e r e n ts e d i m e n t a r ys u b f a c i e s i sc l o s e l yr e l a t e dt oi t sb u r i a ld e p t h t h el o w e ra n dm i d d l ef a na r ee f f e c t i v er e s e r v o i rr o c k s w h e nt h e i rb u r i a l d e p t hi s l e s st h a n3 2 0 0 m ，a n dt h em a i nr e s e r v o i r t y p e s i n c l u d e s e l f - g e n e r a t i n gs e l f - p r e s e r v i n gp o o la n dp a l e o - g e n e r a t i n gn e o p r e s e r v i n gp o o lw h i c ha r e i i m a i n l ys t r u c t u r a lo rs t r u c t u r a l l i t h o l o g i ch y d r o c a r b o nr e s e r v o i r s a n dt h es e l f - g e n e r a t i n g s e l f - p r e s e r v i n gl i t h o l o b i ch y d r o c a r b o nr e s e r v o i r sa r ef o r m e dw i t ht h el o w e rf a nb e i n gt h e l a t e r a ls e a l i n gd u et oi t sp o o rp h y s i c a lp r o p e r t y , t h el a c u s t r i n em u d s t o n eb e i n gt h ec a p r o c k ， a n dt h em i d d l ef a nb e i n gt h ee f f e c t i v er e s e r v o i rr o c kw h e nt h e i rb u r i a ld e p t hi sm o r et h a n 3 2 0 0 m i ti sc h a r a c t e r i z e db yu p p e rf a ns e r v i n ga st h em i g r a t i o np a t h w a y , m i d d l ef a ns e r v i n g a st h er e s e r v o i rr o c ka n dt h el o w e rf a ns e r v i n ga st h el a t e r a ls e a l i n g t h ee x p l o r a t i o no fg l u t e n i t ef a no fp a l e o g e n es y s t e mi nt h ee a s t e r ns e c t i o no ft h e n o r t h e r nb e l to fd o n g y i n gs a gh a sb e e nm a d eas i g n i f i c a n tb r e a k t h r o u g hi nr e c e n ty e a r s t h e o i l b e a t i n ga r e ai s2 1 17k m 2 ，t h ec o n t r o l l e dr e s e r v ei s4 8 8 4 x 10 4 t ，a n dt h ea n n u a lp r o d u c t i v i t y i s1 4 6 1 0 4 t k e y w o r d s ：g l u t e n i t ef a n ，r e s e r v o i rr o c k ，s e d i m e n t a r yf a c i e s ，h y d r o c a r b o na c c u m u l a t i o n i i i 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油 大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名：窒宣盎 日期：叩年二月日 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印 刷版和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门( 机 构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、 借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、 缩印或其他复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者签 指导教师签名： 日期：1 年占月日 日期：1 ) 夕年么月午日 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第一章前言 1 1 砂砾岩扇体研究现状 随着油气勘探程度的不断提高，陆上油气勘探己进入岩性地层油气藏与构造油气藏 勘探并重的新阶段【2 0 1 ，中国东部地区总体上已进入以岩性地层油气藏勘探为主的阶段 | 4 0 1 。在中国南襄盆地，岩性油气藏储量占总储量的比例高达8 4 6 ，江汉盆地潜江组岩 性油藏占2 8 4 l 1 9 1 ，渤海湾盆地已探明油气储量中岩性地层油气藏储量约占4 0 t 5 6 1 。近 年来，砂砾岩扇体油气藏勘探在南襄盆地、渤海湾盆地等东部断陷盆地中取得了重大突 破，如渤海湾盆地已探明油气储量中，砂砾岩扇体油气藏探明储量约6 1 0 8 t ，占总探明 储量的7 6 3 1 6 7 1 ，其中，在胜利油区砂砾岩扇体油气藏探明储量达4 6 8 3 1 0 8t ，占总 探明储量的1 2 5 。因此，砂砾岩扇体油气藏将是中国东部断陷盆地岩性油气藏勘探的 重要领域。 砂砾岩扇体是一种油田内部的简称，一般指断陷盆地陡坡带由水上或水下快速堆积 的冲积扇、浊积扇、扇三角洲、近岸水下扇等不同沉积类型的单个扇体或相互交织叠置 的扇群中主要由砂岩和砾岩地层构成的似块状地质岩体【9 2 1 。总体上可以归纳为两类。一 是根据砂砾岩扇体发育的构造背景进行分类，王金铎等根据砂砾岩扇体所处的地理位 置，结合古地貌和古地形，可将其分为湖崖型、阶地型、断崖型砂砾岩扇体【8 2 1 ，国梁等 在根据砂砾岩扇体按所处的沉积构造部位将其分为陡坡型、阶地型、湖底型砂砾岩扇体。 二是根据砂砾岩扇体的成因进行分类，较为统一的观点是将砂砾岩扇体划分为冲积扇、 扇三角洲、近岸水下扇、陡坡深水浊积扇和滑塌浊积扇5 种类型的分类方案叫，这也 是全国各油田在油田勘探开发中常用的分类方案。 断陷盆地陡坡带发育多种成因类型的砂砾岩扇体，砂砾岩扇体的发育受到多重因素 的控制，对此很多学者做了相关的研究，总体上认为砂砾岩扇体的分布主要受到古构造、 古气候、湖平面升降变化等因素的控n t 8 6 j 。构造对砂砾岩体的分布的控制作用主要体现 在断裂活动对砂砾岩发育的控制，断裂活动的强弱、边界断裂结构控制了凹陷的形态、 规模、物源、水系，进而直接影响砂砾岩体的成因类型、规模、形态和分布【3 5 】：古气候 的变迁主要影响沉积物的类型，这是因为在不同的气候条件下，地表具有不同的干湿度、 植被面貌和地球化学环境等，从而使风化剥蚀、搬运和沉积条件均有很大的差别，并最 终导致沉积物类型的不同。特别是周期性的气候变化与幕式构造运动一起控制了层序体 系域的分布及内部构成，在不同时期沉积的砂砾岩体成因类型、发育程度有很大的区别 第一章前言 【4 7 】湖平面相对升降是决定砂砾岩体成因类型的主要因素之一，湖平面的周期性变化对 断陷湖盆的沉积物堆积过程起着重要的作用，特别是陡坡带由于断裂活动发育，构造的 抬升、下沉使边缘地带湖平面的变化相对复杂，更加造成水动力条件的复杂多样性，从 而决定了沿陡坡带在不同部位有不同类型的砂砾岩体展布【7 8 】。 古构造、古气候、湖平面升降变化控n t 砂砾岩扇体的时空展布规律【5 5 l 。断陷盆地 边界断裂的剖面组合样式主要有板式、铲式、马尾式、座墩式和阶梯式等五种基本类型 【9 6 1 ，平面组合样式主要有平行或雁行状断裂系、梳状断裂系、帚状断裂系以及断裂调节 带等类型m l ，不同类型的陡坡带和断裂组合型式下发育了不同的砂砾岩分布模式，其总 的特征是：盆缘沟谷控制着扇体发育的位置，构造坡折带控制着砂体的厚度，构造坡折 带之下砂体明显加厚，砂体的展布方向受控于坡折断裂的走向。同时由于陡坡带构造样 式的不同，在湖盆沉积的各个时期，其发育了不同类型的砂砾岩体，陡坡带的构造样式 和相对湖平面的变化控制了砂砾岩体的时间分布规律【4 2 1 ，随着湖平面的上升，一般表现 为冲积扇、扇三角洲、近岸水下扇、湖底扇的沉积演化序列。砂砾岩扇体的识别描述技 术主要包括两个方面的内容：地质和地球物理方法【2 引。砂砾岩扇体的地质识别描述技术 主要是利用层序地层学和沉积学原理，在层序地层格架内进行古地貌恢复，根据砂砾岩 扇体发育分布的规律进行砂体岩扇体有利发育区带的预测【3 3 1 。砂砾岩扇体的地球物理识 别描述技术主要是利用地震相进行砂砾岩扇体的识别，不同类型的砂砾岩扇体，由于沉 积的地质条件不同，加之物源的距离、水体深度、水动力条件和形成机制等各方面的差 异而导致其形态、规模、岩性和物性都有所不同，因此各类扇体具有不同的地震相和测 井相响应特征【旧j 。 很多学者从成藏条件、油气藏类型、控制因素、成藏规律等多方面对砂砾岩扇体油 气成藏进行了相关研究皿3 1 。陡坡带砂砾岩扇体紧邻生油洼陷，具有优越的油源条件【5 】， 油气运移通道主要为断层、不整合以及骨架砂体i l2 1 ，异常流体压力和浮力是油气的主要 驱动力【8 6 1 ，总体来讲，陡坡带砂砾岩扇体具有良好的成藏条件。在陡坡下部主要发育与 扇体有关的岩性油气藏，在断阶位置则主要发育与扇体有关的构造岩性油藏，湖盆边 缘则主要发育与扇体有关的地层超覆及不整合油藏【1 0 5 j 。砂砾岩扇体油气藏主要受到扇 体类型沉积相带、构造运动( 断裂活动) 、陡坡带结构、储集条件等因素的控制【6 2 j ：在 这些因素的控制下，砂砾岩扇体油藏的富集规律表现为：具有构造背景的断阶型陡坡 带最有利于油气富集高产；横向上，深入到生油岩中的扇体成藏条件最好，扇中亚相 最有利于储油，超覆带、浊积扇是各类陡坡带常见的油气聚集场所；临近断层的砂砾 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 岩扇体有利于油气聚集，断阶型陡坡带比单断型陡坡带更有利于油气的富集【6 6 1 。 1 2 研究区砂砾岩扇体油气勘探现状及存在问题 东营凹陷北带东段沙三段、沙四段是优质烃源岩，陡坡带砂砾岩扇体往往与优质的 烃源岩相伴生，油气成藏条件好，勘探潜力巨大。自1 9 9 3 年盐1 6 井沙三下砂砾岩试油 获日产1 0 9 吨的高产工业油流以来，相继发现盐1 8 、盐1 8 2 、永9 2 1 等砂砾岩扇体油气 藏，至1 9 9 6 年在盐1 6 块、盐1 8 块、永9 2 1 块上报沙四段含油面积3 6 9 k m 2 ，探明石油 地质储量9 9 7 1 9 x 1 0 4 t ；2 0 0 8 年在盐2 2 块、永9 2 0 块、盐2 2 2 和永9 3 0 沙四段盐上层系 上报控制储量4 8 8 3 7 9 x 1 0 4 t ：丰深l 重新测试、丰深3 中途测试以及永5 5 9 井中途测试 在盐下砂砾岩体中均获得工业油气流。 尽管东营凹陷北带东段砂砾岩扇体油气勘探取得了一定的突破，但是勘探成功率较 低，勘探成本较高，主要反映了以下几方面问题：( 1 ) 对砂砾岩扇体的沉积相类型、展 布认识不清；( 2 ) 砂砾岩扇体的沉积期次划分困难；( 3 ) 砂砾岩扇体的内部结构及边界 识别困难：( 4 ) 对砂砾岩扇体有效储层分布规律认识不清；( 5 ) 对砂砾岩扇体油气藏成 藏规律认识不清。 1 3 研究内容 在综合分析地质、测井、地震、地球化学等相标志的基础上，开展砂砾岩扇体发育 规律、砂砾岩扇体识别描述技术、砂砾岩扇体期次细分及内幕研究、沉积体系及有效储 层研究，探讨东营凹限北带东段砂砾岩扇体的油气成藏规律，寻找有利的勘探开发方向。 具体研究内容包括： 1 、砂砾岩扇体特征及沉积相类型 2 、砂砾岩扇体沉积体系分布及演化研究 3 、砂砾岩扇体储层特征研究 4 、砂砾岩扇体有效储层评价研究 5 、砂砾岩扇体油气成藏条件及成藏模式研究 1 4 研究方法及技术路线 综合运用地震、钻井、测井、分析化验等资料，划分东营凹陷北带东段砂砾岩扇体 沉积期次，建立高分辨率层序地层格架，研究砂砾岩体沉积类型及分布规律；结合成岩 作用、地层压力、有效储层物性下限等研究，探讨砂砾岩扇体有效储层发育的主控因素， 并进行评价分类：通过沉积物理模拟及地球物理反演，分析和预测砂砾岩扇体内部结构 第一章前言 及空间展布特征：在砂砾岩扇体有效储层评价分类、内部结构分析及预测研究的基础上， 预测有效储层发育的有利区带：在上述研究的基础上，结合砂砾岩扇体成藏条件及地层 压力流体封存箱研究，总结砂砾岩扇体的成藏规律，进行有利勘探目标评价，优选有利 目标进行部署。具体流程见图1 1 。 图1 - 1 技术路线 4 十目班油大学( 华东) i a 预学位论z 第二章区域地质概况 2 1 区域概况 东营凹陷属于渤海湾搞地济阳坳陷内部的一个次级构造单元为一个受陈南断层控 制的、总体呈“北断南超”的箕状断陷盆地【5 “。凹陷北部陡坡带是东营凹陷的一个二级构 造单元，西起滨县凸起，东到青坨子凸起，南起洼陷带，北到陈家庄凸起，呈近东西向 展布勘探面积约2 0 0 0 k m 2 1 8 】。从构造的观点看其北部是陈南断层，东部为青西断层， 西接利津断裂带南部由一系列同生断层与洼陷相沟通。边界断裂是最能反映北部陡坡 带构造特征的地质要素，总体上具有以下特征：陡峭：一般坡度在1 5 3 s 。以上。且剖 面形态大多呈上陡( 倾角约5 0 6 0 0 ) 下缓( 倾角约1 5 3 5 。) 的铲形；深而窄：由于长 期继承性的断陷活动，第三系底面落差均在2 0 0 0 m 以上，一般为3 0 0 0 - 4 0 0 0 m ，最大可 达6 0 0 0 多米，造成坡脚很深，但水平距离较窄，一般仅几公里，最大也只有十几公里； 长而曲折：东营凹陷北部陡坡带由控凹边界断层组成，绵延距离长在1 0 0 公里以上， 但平面形态曲折多变，总体上均呈由北西、北东两组断层耦合而成的锯齿状。研究区构 造特征主要受到凸起南缘基岩古地貌和陈南断裂活动的控制，构造相对简单。 第二章区域地质概况 总体表现为南北分带，东西沟、梁相间，自北向南划分为陈南断阶带、永北断裂带 和民丰洼陷带三个次级构造单元【2 2 1 。民丰洼陷位于东营凹陷东北部，西与胜坨油田相邻， 南靠东辛油田，北邻盐家油气田，东邻永安镇油田，面积约2 0 0 k m 2 ( 图2 1 ) 。 民丰洼陷具有生油洼陷最基本的特征，古近系沙河街组沙三、四段沉积了巨厚的生 油岩系，北带砂砾岩扇体直接与烃源岩接触，易于形成岩性油气藏，勘探潜力巨大。 2 2 构造演化特征 2 2 1 断裂体系分析 研究区基底断裂较发育，而其上覆的地层则构造相对简单，断裂较少，总体上看， 可以分为两套断裂系统，一套沿陈家庄凸起南侧古断剥面发育的陈南断裂带东段，其产 状陡倾，主断面大都呈铲形，倾角约3 0 0 - 4 0 0 ，呈北西西向延伸，主要控制了e k e s 4 的 沉积，地层楔状形态明显，在陈南断层下降盘地层厚度最大，t 6 界面向陈南断裂延伸 显示出上超趋势，反映该界面形成之后，断裂活动已不明显。 另一套断裂系统为陈南断层南侧盆地盖层内发育的坨胜永断裂带东段，是以北部 边界大断层坨胜永大断层为主并受基底构造影响而形成的断裂陡坡带，属于蛇曲状延 伸的同沉积断层。断面倾角在1 5 0 - 2 5 0 ，最小为l o o 。坨胜永断裂带为呈南东东方向延 伸至永安镇西6 k m 处转向东南方向延伸的长条形断裂带。由一系列近于南东东向、北西 向主断层及其次生、伴生的小断层构成。 2 2 2 构造演化分析 研究区构造演化与整个东营凹陷的构造演化具有一致性，东营凹陷北部陡坡带控盆 断层的演化经历了三个阶段；总体上，古近系早期( 基本上对应于孔店组沉积时期) 控 盆断层以板式断层为特征，古近系中期( 沙四段到沙三段早期沉积时期) 控盆断层以铲 式断层为特征，古近系晚期( 沙二段到东营组沉积时期) 控盆断层以坡坪式断层为特征， 三个演化阶段分别对应于断陷盆地的三个发展阶段：即旋转半地堑、滚动半地堑和复式 半地堑【8 9 1 。 民丰洼陷是随着新生界断层在北部陡坡带的发育和东营凹陷中央隆起带开始形成 和发育，凹陷的北部洼陷区被进一步划分为牛庄、民丰、利津三个次级洼陷而出现的。 在中生代后期至早第三纪，北部的陈南大断裂活动强烈、落差大，南部断层活动较弱、 落差小，形成北陡南缓的箕状断陷盆地【1 5 】。 民丰洼陷的构造演化大致分为这几个阶段： 6 中国石油大学( 华东) t 程硕士学位论文 l 、燕山运动的尾幕，导致渤海湾地区东营凹陷在早第三纪早期即孔店至沙四沉积 期，地势高差悬殊，物理风化为主，该时期北部陈南断裂已经开始发育，为盆地初始陷 期，民丰洼陷和利津洼陷处于整个东营凹陷的北部洼陷带，为一广布水体； 2 、到沙四末期燕山运动尾幕基本结束，水体变深，该期为盆地断陷早期； 3 、沙四末至沙三早期济阳运动i 幕( 距今3 8 0 0 万年) 开始发育，整个东营凹陷活 动较强烈，民丰洼陷进入断陷发育期，直到沙三中期持续深陷，深陷幅度较大，水体较 深： 4 、沙三晚期至沙二段沉积期，济阳运动i 幕构造运动有所减弱，水体变浅，盆地 进入收敛期； 5 、沙一段沉积期济阳运动i i 幕( 距今3 2 5 0 万年) 发育，构造活动较强烈，形成再 次深陷，比沙三下和沙三中时期深陷幅度相对较小，但该时期区内广泛发育了一系列的 次级小断层； 6 、到东营组沉积时，水体变浅，断陷盆地进入萎缩期：东营组沉积期末的东营运 动发育，使东营湖盆整体抬升，民丰地区完全被河流相代替，湖盆消亡，和上第三系馆 陶组地层之间在本区形成一侵蚀性角度不整合面。再向上，上第三系地层出现层层超覆 现象，断陷盆地向坳陷盆地转化。 根据东营凹陷南斜坡沙四上的划分标准，在钻井、录井及测井资料分析的基础上， 沙四上亚段可进一步分为纯下和纯上两段。 纯下段为滨湖半深湖沉积，岩性为褐灰色泥岩、油页岩、灰质泥岩夹薄层白云岩、 灰质粉砂岩，粉砂岩等地层横向稳定。电阻率曲线呈梳状尖齿，特征明显，全区对比性 较好。 纯上段滨浅湖半深湖沉积，岩性为灰色厚层灰质页岩油页岩、灰质泥岩、夹薄层 粉砂岩、泥质粉砂岩和泥质白云岩，测井曲线上自然电位曲线较平直，2 5 m 底部梯度视 电阻率曲线呈高幅异常的梳状尖齿，特征明显。厚度相对较大，最大可达2 5 0 m ，一般 厚度近2 0 0 m ，向南受斜坡影响逐渐变薄。本次研究主要以沙四上亚段的纯上段为主。 2 。3 区域性层序地层格架特征 通过对东营凹陷的大量钻井、岩心及地震资料详细的分析和研究，东营凹陷及北带 东段的永北一盐家地区的地层格架目前已经比较明朗。 7 第二章区域地质概况 2 3 1 东营凹陷地层层序 东营凹陷作为渤海湾裂陷盆地的次级凹陷，早第三纪沉积具有明显的旋回性【4 】( 图 2 - 2 ) 。每个旋回表现为冲积扇一河流一滨浅湖一深湖、半深湖一浅湖、残留湖一河流、 三角洲平原、沼泽等的演化规律，通过对岩心、测井等资料的分析，东营凹陷在早第三 纪发育三个旋回，每个旋回有其独特的古环境及古水系、古生物化石组合及岩性组合和 电性特征。 地层 埋 地绝 吉环境旃线 岩 蔽震对 层 准 水面丌 件 深反年 序 弧 层 体 界 系统组 段 度射龄 划 层系 干燥度l ，跫星 降曲线 ( m 】层( m a 分 序 序 组 域 温度 第四帛r 原咀 干蚤岳 山洌堰泞州 j u 月 凉暖湿 地 龆湖沼流 新化= 二二j ll 上 统镇51目 、 第 _ 组1 0 z 二f i i 卜 1 0 0 0 f i 锄 _ - 新系 掰饴 段 z 、， 统蹦 _ _ i2 细 卜= 一 l 段 1 12 46 东 = 二一 一 ) ( 渐 - 苷 2 0 0 a 刁 l z j k ) 新暂if - _p rh s i 统 r 胆 1 2 山 一 哥 _ 一j 1 3 3 80一 a c 一 沙段 a 0 0 0 ， 夕 t 4 ， = p rh s 可 l 、i k 始河 、 、 第 段 1 64 20 生 _ _ 4 0 0 0t 6 n a ck 玎 们 1 耵 f 街 t 7 _ p q _ f = 新 = i n 2a c 组 s 0 0 0 u 玎 段 三 1 85 05 一 _ _ _ _ l 孔 一_ e 0 0 0a c 0 统 段 h s 下 一p r 1 9 譬 界 ，l 二 一 系 5 49 a c 组段 7 0 0 0 f i r6 50 p r 止玎 - i 一生界 图2 - 2 东营凹陷第三系层序地层综合柱状图 孔店组旋回：尽管东营凹陷钻穿孔店组的探井不多，但岩性组合和剖面结构具有红 一黑一红的三分性，东风6 井孔店组底部为一套红色砾岩。柳参2 井揭示的孔二段下部 偏红色，上部偏暗色，暗色层厚达5 0 0 多米，孔一段则为红色，故旋回性是完整而清楚 的，其底部为t r 不整合面，项部在林樊家亦为不整合。 沙四段一沙二下亚段旋回：沙四下亚段为红色砂泥岩沉积，夹石膏和盐岩，为河流 相和间歇湖泊沉积，之上为盐湖至半咸水湖泊的蓝灰色泥岩段( 有人将其划为沙四中) 。 沙四上为暗色、深灰色泥岩、油页岩和生物屑、粒屑、鲕状灰岩和砂岩组成，是东营凹 8 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 陷生油质量最好的层位，也是重要的岩性油气藏赋存层位之一。沙三下亚段以油页岩和 暗色泥岩为主夹薄层砂岩，层位稳定，地震剖面上形成连续性最好的t 6 标准反射层。 据煤岩学研究，油页岩是藻类堆积。区内油页岩在偏光显微镜下其特征与藻类干酪根相 同，岩层中富含介形类化石，另外，在沙三下的油页岩中夹有灰质泥岩和灰质砂岩层。 而另一个事实是：沙三中的深灰色和暗色泥岩中，除扁平高盘螺等个别属种外，几乎不 存在原地动物化石，加上沙三中重力流异常发育，这些都是深湖沉积的重要标志。因此 可以认为，从沙三下至沙三中湖水是逐渐加深的，沉积范围也是逐渐扩大的，也就是说， 沙三下沉积时湖水不如沙三中深。而另一方面，沙三中的中后期开始，随着东营三角洲 的不断向西进积，三角洲平原向西不断推进，且一直延续至沙二下。这就说明，沙三中 的中后期以后湖面是基本稳定的。以上分析表明，这一沉积旋回在沙四下为低水位体系 域，沙四上一沙三下( 或沙三中早期) 为湖侵( 水进) 体系域，沙三中( 或中后期) 一沙三上为 高水位体系域。 第三个沉积旋回为沙二上段至东营组，这是另一个从早期发育冲积扇一河流至中期 滨浅湖、半深湖，到晚期的三角洲平原、河流、湖泊的充填演化沉积旋回。 2 3 2 永北盐家地区地层层序 永北盐家地区成藏条件十分有利，本区南临民丰生油洼陷，油源十分丰富。物源主 要来自北面的陈家庄凸起，剥蚀的是太古界的花岗片麻岩，储层物性好。本区的断层、 地层不整合较发育，为油气的运移提供了良好的通道【4 7 1 。另外，本区沙一、明化镇组的 大套泥岩可作为区域盖层，加上储层间的泥岩隔层，盖层条件较好【3 2 1 。 永北盐家地区位于东营凹陷北部陡坡带，其地层充填序列与裂陷盆地充填规律相 似，具明显的幕式旋回性，主要由三个大的层序旋回组成：孔店组旋回( e k ) 、沙四段 沙二下亚段旋回和沙二上段至东营组旋回，每个旋回均表现为冲积扇一河流一滨浅湖一 深湖、半深湖一浅湖碱留湖一河流、三角洲的演化规律。沙三沙四段处于第二旋回 中，但是由于北部斜坡坡度较陡，物源丰富，其沉积旋回内部结构具有特殊性( 图2 3 ) ， 在岩性、沉积构造、含油性等方面具有独特的规律( 图2 4 ) 。 9 姚篡篙篓瓮懒釉2 懈蚴蝴批蝴区 i o 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 地层层序层序界面湖平面相对变化 层序单元 层序 亚砂类级 陡坡带 超层准准体 系统组段 层 层 层 系 结构 序 段组型别低| 】自i序序 组 序域 上第 上 馆陶组 m 三系统 不整合i 沙一 l 沉积 6 0 ) ，分选中等。悬浮总体含量3 0 - - 4 0 ，粒度区 间3 8 q ，分选较差，粒度较细。此类曲线反映强度中等的稳定牵引流和强度弱或中等 的重力流沉积物粒度特征。如盐2 2 2 2 井。 uz口啪 口朋z 盐2 2 - 2 2 井粒度概率累积曲线永卜5 井2 2 5 6 3 m 处粒度概率累积曲线 a 滚动、跳跃加悬浮式粒度概率累积曲线b 两跳加一悬式粒度概率累积曲线 图3 - 1 4 三段式粒度概率累积曲线 两跳加一悬式：该类曲线由跳跃总体、悬浮总体组成。跳跃总体含量约为5 5 - 6 0 ， 斜率可达到6 0 0 以上，分选很好，与悬浮总体交切点( p 为1 7 5 2 2 5 ；悬浮总体含量4 0 - 4 5 ，分选较差。本类曲线代表水流受阻动荡性增强的水动力特征，主要反映三角洲前 源水下分流河道、河口坝的环境的沉积特征。例如，永1 5 井2 2 5 6 3 m 处发育两跳加一 悬式概率曲线。 嚣 嚣甜 器 帖阳柏孙他置2，o n乱乱 十目6 大学( 华g ) 3 - 程颤学位论文 3 15 沉积构造特征 沉积构造是一种十分重要的相标志，它反映了沉积介质的性质、流体水动力情况、 沉积物的搬运和沉积方式【捌。通过对断陷湖盆陡坡带砂砾岩扇体取心井段岩心的精细观 察描述，总结出砂砾岩扇体具有十分丰富的沉积构造包括物理成因的层理、层面、同 生变形构造及生物成因沉积构造等类型。 l 、层理构造 ( 1 ) 水平层理 水平层理是在比较弱的水动力条件下由悬浮物沉积而成，主要出现在低能环境中 的泥岩、页岩中，如深湖区、扇缘、水道阃等位置。 ( 2 ) 平行层理 主要产于砂岩中，外貌上与水平层理极为相似，但主要形成于强水动力条件下，反 映急流高能环境，如河道、湖岸、海滩和浊流沉积的沟道等。研究区平行层理非常发育， 很多具有平行层理的砂岩含油性较好，为油斑、油浸砂岩。如盐1 6 井2 0 2 1 m 、永2 1 1 井1 8 4 6 m 等处细砂岩中均有发育( 图3 1 5 ) 。 盐1 6 井2 0 0 10 6 m盐18 井2 2 3 04 2 m 永9 2 2 井2 8 6 5 l m 图3 - 1 5 平行层理 ( 3 ) 交错层理 东营凹陷、车镇凹陷、渤南律陷古近系砂砾岩扇体发育多种类型的交错层理，主要 有砂纹层理、板状交错层理及槽状交错层理。 沙纹层理：沙纹层理既有流水成因的，也有波浪成因的。流水成因的砂纹层理中由 于沉积物供给量的不同又可以形成流水砂纹层理或爬升砂纹层理。当细粒沉积物相对供 给较少而呈床沙搬运的情况下，由流水砂纹迁移而形成流水砂纹层理：若沉积物特别是 悬浮物质供给充沛时就会形成爬升砂纹层理，体现了中等水动力环境下沉积物快谜堆积 的产物，其可以出现在扇中的水道间细粒沉积物中。如永2 1 1 井等的粉细砂岩中( 图 3 1 6 ) 。 第= t 砂砾岩a 积特# c 积相类型 承2 1 1 升1 8 4 l r n 围3 一1 6 沙纹层理 板状交错层理：板状交错层理层系之间的界面为平面且彼此平行，层系顶界常具直 脊波纹，底界常有冲刷面在与流水平行的断面上，细层成单向倾斜，在与水流垂直的 断面上，细层可以水平，也可以倾斜。该区典型的板状交错层理如盐18 2 井2 2 8 87 8 m ( 图3 一1 7 ) 。 盐【8 井2 2 4 56 m盐1 8 2 井2 2 8 87 8 m 图3 - 1 7 板状交错层理 槽状交错层理：槽状交错层理层系底界为槽形冲刷面，纹层在顶部被切割，在横剖 面上层系界面与纹层均呈槽状。有时层系底界面冲刷面明显，底部常有泥砾。该类型 层理多出现在河流等水道沉积环境中。 透镜状层理：透镜状层理的特征足泥质层中夹有砂质透镜体是在潮汐水流或波浪 作用较弱，并且砂的供应量不足，泥质比砂质的沉积和保存均有利的条件下形成的。该 层理主要出现在潮问坪和潮上坪，以及三角洲前缘、河流的洪泛沉积中。 ( 4 ) 块状层理 块状层理内部物质比较均匀，无论组分和结构都没有分异。块状层理既可以是悬浮 物质快速沉积形成，如洪水沉积：也可以是密度很高、毫无分选的沉积物沉积形成，如 某些沉积物重力流沉积；有时甚至强烈的生物扰动作用也可以形成块状层理。 中国i 油大学( 华东) t 程硕士学位论立 研究区块状层理发育比较丰富，如永9 2 4 井2 9 0 17 2 r a 、永9 2 2 井2 8 0 62 3 r a 等处( 图 3 1 8 ) 。 永9 2 2 井2 8 】38 7 m永9 2 2 井2 8 0 6 2 3 m永9 2 4 井2 9 0 17 2 m 圉3 - 1 8 块状层理 ( 5 ) 粒序层理 粒序层理又称递变层理是一种以组分颗粒的粒度递变为特征的层理构造，是大量 悬浮物质从流体中快速沉降的结果，常与重力流沉积作用有关，递变层理是大量悬移搬 运的物质从流体中快速沉降的结果常与重力流沉积作用有关。砂砾岩扇体基本上都是 正粒序，发育在重力流沉积中且底部常有冲刷面，如盐1 8 井2 2 5 78 8 m 、2 2 6 08 8 m 处、 盐1 0 0 井1 7 0 36 m 、1 7 1 57 m 处及永2 1 1 井1 8 3 7 5 m 处等均有发育发育粒序层理( 圈3 - 1 9 ) 。 憩 盐1 0 0 井1 7 0 32 m盐1 8 井2 2 6 08 8 r a 图3 一1 9 粒序层理 2 、冲刷面构造 冲刷面是由于流速突然增加流体对下伏沉积物冲刷、侵蚀而形成起伏不平的冲刷 面，冲刷面上的沉积物一般比下伏沉积物粗。洪积扇辨状水道、河流河道以及三角洲的 分流河道等沉积环境易于冲刷面的形成。在所观察的取心井中，冲刷面很常见，冲刷面 之上发育底砾岩且常与粒序层理相伴生。如盐j 6 并2 0 1 05 9 m 、2 0 185 9 m 处，盐1 0 1 井 第= i 砂砾岩沉轵特厦沉日# 兴型 6 6 70 6 m 处盐18 2 井2 2 2 47 1 m 处及永5 5 4 井3 5 6 59 m 等处都有冲刷面的芨育( 图3 - 2 0 ) 盐1 8 2 井2 2 2 47 i m盐1 6 井2 0 1 05 9 m水5 5 4 井3 5 6 68 m 图3 - 2 0 冲刷面构造 3 、同生变形构造 同生变形构造是指沉积物在沉积作用的同时或在固结成岩之f ；i 处于塑性状态时 发生变形所形成的各种构造。 ( 1 ) 重荷模与火焰状构造 重荷模是覆盖在泥质岩之上的砂层底面上的瘤状凸起，是下伏含水塑性软泥承受不 了上覆砂层的不均匀负载而使砂质沉积物陷入下伏泥质物中而产生的；与此同时，当 下伏软泥受压发生畸变时，常被向上挤压，呈薄的舌状体，称为火焰状构造。重荷模与 火焰状构造在浊流环境中最易保存。研究区重荷模及火焰构造如盐2 2 - 斜1 井3 3 6 2 m 、 永9