霸县凹陷沙一上亚段-东营组沉积相特征及成因分析

霸县凹陷沙一上亚段-东营组沉积相特征及成因分析

文安斜坡的勘探始于1975年，主要集中在斜坡上。最近几年来,在霸县凹陷文安斜坡外带上利用新的三维地震数据,开展处理解释一体化,创新地质认识,开展精细的构造解释,发现了较完整的断背斜构造背景,落实了一批东营组低幅构造圈闭。储层的沉积成因研究是储层砂体预测的重要基础,针对该工区,前人都只进行过一些大的沉积体系的研究(1),在东营组的沉积环境和沉积相的认识上尚存在较大的分歧;而且很少进行过沉积微相的研究。笔者在本文中从构造入手,从岩心研究出发,对沙一段-东营组沉积相展开研究。1文安斜坡沉积相文安城东地区位于渤海湾盆地冀中坳陷霸县凹陷东部斜坡的中段,是一块以文安县城为中心的三维地震勘探工区,面积260km2。其东北为左各庄,西南为长丰镇(图1)。文安斜坡是一个典型的箕状断陷的缓坡,形成于基底断块的继承性翘起作用。斜坡基底古生界和中生界呈明显的楔状,逐渐向西尖灭。古近系则变为北、北东向延伸、东抬西倾的缓坡(2)。沙一段-东营组地层在构造带上减薄,沉积中心由霸县凹陷早期的西南部逐渐向凹陷的北东向迁移。由于后期抬升剥蚀作用,东一段的残留范围较东三段和东二段的范围小,东一段的残留范围以霸县和饶阳凹陷的残留范围最大(3)。2岩芯观察的应用岩芯相标志是沉积相研究最直接的证据,通过岩芯观察,可以从岩石颜色、岩性、结构、层理构造等多个方面来确定有关沉积环境、水动力条件、物源等方面的直接信息。2.1次棱状-次鞣岩通过对取钻井岩芯的观察,可确定沙一段-东营组岩性主要以中砂岩、细砂岩和泥岩为主,偶见细砾岩、粗砂岩和含砾泥岩。细砾岩粒径多为0.1~0.3cm,少量粒径达3~6cm,次棱角状-次圆状,颗粒支撑为主,也见有少量基质支撑,多分布于正韵律底部或下部,与下伏岩性呈冲刷接触或突变接触;砂岩为褐灰、深灰、灰色,各井均有发育,呈次棱-次圆状,分选差-中等,可见有冲刷面;泥岩在本区有明显的灰色和紫红色两种颜色,其中紫红色泥岩,主要分布在沙一上亚段-东营组,灰色泥岩则分布在沙一下亚段,作为安静水体下的原地沉积物,泥岩颜色是恢复古沉积环境水质氧化-还原程度的最佳标志。一般情况,红色、棕色等代表氧化环境,绿色、浅灰、灰色代表还原-弱还原环境,灰黑色、黑色代表还原环境。2.2砾岩金属层理沉积构造是沉积时水动力条件的直接反映,由于受沉积后作用影响较小,所以其指相性较好。通过对岩芯的观察和描述,发现了流动成因的块状层理、平行层理、槽状交错层理、波状交错层理、粒序层理和冲刷面构造,另外还发现了同生变形成因的水下岩脉及生物成因的生物扰动构造。块状层理,在本区有砾岩块状层理和砂岩块状层理两种类型。其一般是由悬浮物的快速堆积、沉积物来不及分异因而不显细层。砾岩块状层理多分布于正韵律底部或下部,与下伏岩性呈冲刷接触或突变接触。出现于辫状河道。细砂岩块状层理出现于洪泛平原辫状河道的中、上部。平行层理(主要出现在沙一段上部,东三段下部偶见),在区内主要发育在浅灰色砂岩中,是在较强的水动力条件下,高流态中由平坦的床砂迁移,床面上连续滚动的砂粒产生粗细分离而显出的水平细层,反映了较强水动力条件下的快速沉积作用。主要见于强水动力条件的河道沉积中。区内交错层理丰富,且类型多样,主要发育波状交错层理(多出现在东一段下部,沙一段上部偶见)和槽状交错层理(多出现在沙一段,东二东三段偶见)。波状交错层理岩性以细砂岩、粉砂岩为主。在粉砂岩中见有虫孔和生物扰动。多见于河流砂体上部和河道间湾的沉积中。槽状交错层理岩性由浅灰色、灰色粗砂岩至细砂岩组成,各层组之间有冲刷面,底部有滞留沉积物,粒度较粗,有时含砾,一般为辫状河道的心滩沉积的产物。粒序层理主要出现在辫状河道中,以组分颗粒的粒度递变为特征,是沉积物在重力和水动力共同作用下沉积而成。冲刷面是由于流速的突然增加,流体对下伏沉积物冲刷、侵蚀而形成的,冲刷面之上的沉积物粒度较下伏沉积物粗。3层内泥质含量变化的需要不同的砂体类型、砂泥组合(或沉积相)所引起的测井电性响应不同。因此,自然电位曲线的幅值、形态及组合关系能够反映沉积环境的变化。测井曲线幅值反映沉积物粒度及水动力能量,幅值越高,表明沉积物粒度越粗,反映沉积能量越强;反之,幅值越低,沉积物粒度细,反映沉积能量越弱。本区电位曲线主要有箱型,钟形(东营组-沙一段上均有出现),齿形(沙一段)和平直曲线(东营组及沙一段下)等。(1)高幅度光滑箱形曲线(图2a,东二段,文95),在东营组频繁出现,反映物源供应充足,水流能量较为稳定。若环境能量变化,沉积物中渗入泥质,曲线将出现齿化现象,称为齿化箱形,一般指示河道沉积。(2)中-高幅度光滑钟形曲线(图2b,东三段,文44),出现于东营组及沙一段上部,反映水流能量向上逐渐减弱或碎屑物质供应量减少,表征河流发生沉积后水流能量降低。当曲线因层内泥质含量变化曲线向泥岩基线方向略回返而出现齿化时称齿化钟形。一般代表河道沉积。(3)低幅近平直(图2c,沙一段下,文93)曲线为平稳环境,出现在东营组上段及沙一段下部,沉积物为泥,代表了河道边缘沉积及河道间沉积。另外,除在本区出现上三种突出曲线类型外,还可见平直或微齿状曲线,反映弱水动力环境,此类型曲线常现于河流相的泛滥平原或三角洲相的前三角洲环境中。4沉积相研究4.1沉积相及结构根据岩芯观察及测井相综合分析,可以看出沙一段上-东营组有典型的二元结构沉积特征,二元结构是河流相沉积的主要标志之一。底部沉积主要含砾砂岩,砂岩。顶部沉积粉砂岩及泥岩。在剖面上有多个二元结构重复出现,是河流相沉积的多阶性。从生产实际出发,可将本工区主要划分以下三种亚相类型。(1)岩、粗砂岩井辫状河一般流程短,水流急、河道不稳定、沉积物粗、泥质含量少,在平面上形成宽阔的带状砂体。岩性由灰色砾岩、粗砂岩和中、细砂岩组成,主要发育块状层理、平行层理、交错层理,在测井相上表现是自然电位曲线为高幅度箱型后钟形。按照粒度和沉积构造特征可以分为砾质辫状河道微相和砂质辫状河道微相。以取芯井102井为例(图3),可看出在东二段,发育有小型的交错层理的灰色砂岩,测井曲线为高幅度箱型,故确定为辨状河道沉积。(2)粉砂岩和泥岩本区的河流相由于河道经常迁移,天然堤很不发育,沉积的主要是具有小型交错层理和水平层理的粉砂岩和泥岩(图4)。由棕红色、灰绿色块状泥岩和粉砂质泥岩薄层组成,局部可见植物化石。(3)水平层理层理由于辫状河的游荡性,其河漫和堤岸亚相不发育,往往此时细粒砂和泥混在一起,形成广泛的洪泛沉积,主要为加积成因。水平层理、小型交错层理泥岩、泥质粉砂岩较常见,有泥裂,化石少见。由于水体较浅,泥岩颜色一般呈红色或紫红色。以取芯井文44井为例(图5),在东三段下部,发育有棕红色泥岩,自然电位曲线表现为平直光滑的特点。4.2全面视野下境下暗灰色在本区发育有极少部分的三角洲沉积,发育在沙一下段,岩芯颜色一般为灰色、灰褐色砂岩及粉砂质泥岩,泥岩为还原环境下的暗灰色。测井曲线为低幅度的箱型、钟形及锯齿形曲线为主,少见低幅平直曲线(1)。沉积亚相分三角洲平原亚相、三角洲前缘亚相、前三角洲亚相。以取芯井文73井为例(图6),沙一段下部发育有三角洲前缘,岩芯颜色为灰色砂岩及灰褐色泥质砂岩,测井曲线为箱型或钟形与平直曲线交替出现,分别代表了水下分支河道微相与分支河道间微相。5措施二下级体系(1)通过对岩石相和测井相综合研究,可知工区范围内,沙一上亚段-东营组