（构造地质学专业论文）东辛地区沙三中亚段湖相浊积岩研究.pdf

东辛地区沙三中亚段湖相浊积岩研究 李果营( 构造地质学) 指导老师：钟建华( 教授) 摘要 浊积岩砂岩油藏目前已经成为国内外油气勘探和开发的重要领域。 在我国中、新生代陆相含油气盆地中，在湖盆沉积中心的洼陷区域，广 泛存在着以各类浊积岩砂体为主要储集体且储量相当丰富的砂岩岩性油 气藏，浊积岩体具有埋藏深、砂泥岩薄互层出现，成因复杂、层位难以 确定、分布规律不易掌握、以及勘探风险大等特点。本论文正是基于岩 性油气藏勘探的需要，对湖相浊积岩特征进行描述，总结其发育的一般 规律。这对于浊积岩油藏的勘探和开发具有重要的现实意义。 从岩芯观察入手。以东营凹陷中央隆起带东辛地区沙三中亚段湖相 浊积岩为研究对象，以层序地层学和沉积学为理论基础，综合运用地震、 钻井、测井、化验分析等资料，建立了东辛地区沙三中亚段的完整的层 序地层格架。 通过对浊积岩的岩性、沉积构造等特征进行详细描述，指出本区存 在有根式浊积扇砂体、无根式滑塌浊积岩和断层槽沟浊积岩等三种砂岩 类型，并揭示了各类砂体的成因、分布规律和控制因素，建立了东辛地 区沙三中亚段不同类型浊积岩的沉积体系和沉积模式 在对浊积岩体的岩石学特征、储集空间、储集物性以及浊积岩体储 层的油气分布控制因素等分析研究的基础上，对本区潮相浊积岩体的含 油性进行了评价，确定了有利的储集层，指出了下一步勘探的有利方向。 关键词。东辛地区，浊积岩，沉积特征，储层特征 s t u d i e so nt h ec h a r a c t e r i s t i c so fl a k et u r b i d i t ei nt h e m i d d l ep a r to ft h et h i r ds e c t i o no ft h es h a h e j i ef o r m a t i o n i nd o n g x i nr e g i o n l ig u 0 - y m g ( t e c t o m c s ) d i r e c t e db yp r o f e s s o rz h o n gj i a n - h u a a b s t r a c t t u r b i d i t y s a n d s t o n er e s e r v o i r sh a v e b e e na l l i m p o r t a n tf i e l do f h y d r o c a r b o ne x p l o r a t i o na n dd e v e l o p m e n ti nt h eb a s i n sa l lo v e rt h ew o r l d , a s w e l la si nc h i n a l i t h o l o g i cp o o l sa r ec o m p o s e do f t u r b i d i t ys a n d s t o n e sa n d o t h e rs a n d s t o n e sa r ef r e q u e n t l yf o di nt h em e s o z o i c - c e n o z o i cn o n - m a r i n e o i l b e a r i n gb a s i n i t sv e r yd i f f i c u l tt op r e d i c ta n dd e s e r i p tt u r b i d i t er e s e r v o i r b e c a u s eo ft h es p e c i a ls u b t l eo ft u r b i d i t es a n d b o d y t h e r e f o r es t u d y i n gt h e s e d i m e n t a r yc h a r a c t e r i s t i c so ft u r b i d i t er e s e r v o i ra n dt h ed e s c r i p t i o nm e t h o d o ft u r b i d i t er e s e r v o i rh a st h ei m p o r t a n ta n dr e a l i s t i c m e a n i n gf o rt h e e x p l o r a t i o na n dd e v e l o p m e n t o f t u r b i d i t er e s e r v o i r f o c u s e do nt h et u r b i d i t eo ft h em i d d l ep a r to ft h et h i r ds e c t i o no f s h a h e j i ef o r m a t i o ni nd o n g x i na r e a , b a s e do ns e q u e n c es t r a t i g r a p h ya n d s e d i m e n t o l o g y ，c o m b i n e dw i t ht h ed a t ao fs e i s m i c ，d r i l l ，l o g g i n ga n d l a b o r a t o r yt e s t ，ac o m p r e h e n s i v es o q 啦n c cs t r a t i g r a p h i c a lf r a m e w o r ki s e s t a b l i s h e df o rt h em i d d l ep a r to ft h et h i r ds e c t i o no fs h a h e j i ef o r m a t i o ni n d o n g x i n a r e a t h r o u g ht h ep a r t i c u l a rd e s c r i p t i o no fl i t h o l o g y a n d s e d i m e n t a r y c h a r a c t e r i s t i c s ，i ti ss u g g e s t e dt h a tt h e r ea r et h r e et y p e so ft u r b i d i t c si nt h i s i i i a r e a t h ep a p e rh a sd i s c l o s e dt h eo f i g i nt y p e so fe v e r yt u r b i d i t ys a n d s t o n e s ， d i s t r i b u t i o np a t t e r na n dc o n 舡o l l i n gf a c t o r so f t u r b i d i t ys a n d s t o n e s ，a n ds e tu p ac o m p r e h e n s i v es e d i m e n t a r ym o d e li nt h i sa r e a o nt h eb a s i so fs t u d y i n gt u r b i d i t ys a n d s t o n e sp e t r o l o g yc h a r a c t e r i s t i c s ， r e s e r v o i rs p a c e ，r e s e r v o i rc a p a c i t ya n dm a i nf a c t o r so fw h i c hc o n t r o l l e dt h e o i l g a sd i s t r i b u t i o n , t u r b i d i t y s a n d s t o n e s b e a r i n go i l - g a sp r o p e r t y i s e v a l u a t e da n dt h eb e n e f i c i a lr e s e r v o i ri sg i v e n k e yw o r d s ：d o n g x i nr e g i o n , t u r b i d i t e ，s e d i m e n t a r yc h a r a c t e r i s t i c s ， r e s e r v o i rc h a r a c t e r i s t i c s 独创性声明 本人声明所星交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论 文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国 石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了 谢意。 签名： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国石油大学有关保留，使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅；学 校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手 段保存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 跏年上其这e t 7 。绰q - 月2 尹e t 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 第1 章前言 1 1 研究目的及意义 浊积岩是由浊流沉积作用形成的地质岩体。浊流是一种载有大量悬 浮物质而十分混浊的水下重流( d e n s i t yc u r r e n t ) ，其理论是2 0 世纪5 0 年 代以来地质学领域取得的重大成就之一n “1 。目前，国内外有关海相浊 积岩的研究比较深入，且已系统化，与海相特征略有不同的是，陆相湖 盆浊积岩一般表现为个体多、体积小、且成群出现，其研究方法多引用 海相浊积理论，总体上处于不完善阶段。因此对湖相浊积岩的形成机制、 沉积特征和分布规律进行系统地探讨，无疑是对陆相湖盆浊流沉积研究 领域的有益的扩展。 岩性油气藏是含油气盆地进入较高勘探阶段的主要勘探对象。越来 越多的勘探实践和研究资料证实，我国中、新生代陆相含油气盆地中， 在以湖相沉积为主的洼陷内广泛存在着以各类浊积砂体为主要储集体的 砂岩岩性油气藏，具有相当丰富的储量，构成陆相含油气盆地的一大特 色。其中尤以东营凹陷最为典型。随着老油田勘探和开发程度的不断提 高，勘探难度日益增大，油气勘探形势越来越严峻，勘探研究的主要对 象必然由大型的、简单的构造油气藏转移到隐蔽的、复杂的岩性油气藏 方面。自9 6 年以来，东营凹陷每年所探明的储量有近一半来自岩性油气 藏且多为浊积岩油气藏。因此，对其研究具有很高的经济价值。 东辛地区是东营凹陷中央断裂背斜带的重要组成部分，以发育复杂 断块油气藏而闻名全国。其位于中央断裂背斜带的中东段，周围有“五 油三洼”，即北、西、南分别面临民丰洼陷、利津洼陷、牛庄一六户洼陷； 西北、东北、东南、西南分别是胜坨油田、永安镇油田、广利油田、现 河庄油田和郝家油田，除了断块油气藏以外，随着油气勘探的深入进行 也出现一批岩性油气藏等新的油气勘探领域，其中尤以沙三中亚段浊积 岩油气藏的勘探开发对增储上产意义重大。但是，由于该类砂体特殊的 复杂性，仍有以下几个方面的问题需要解决或提高： ( 1 ) 由于本区浊积岩储层物源多，变化大、砂体埋藏深、隐蔽性强 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 等特点，因此对其成因、控制因素及分布规律缺乏整体性研究及认识。 ( 2 ) 对本区湖相浊积岩的储层特征也缺乏深入和精细的研究。 显然，从沉积特征和储层特征等方面对这些问题进行深入系统分析 研究，不断发展和丰富原有的认识，不仅对东辛地区浊积岩岩性油气藏 的进一步勘探开发具有现实的指导意义，而且对其他类似地区岩性油气 藏的研究工作具有较大借鉴意义。 1 2 国内外研究现状 浊积岩油气藏是岩性油气藏的一种，该类储集体的形成主要与浊流 活动有关“1 。l o w e ( 1 9 7 9 ) 根据流体的流变学特征，将沉积物重力流划 分为具流体流变学性质的流体态流( f l u i d a lf o w ) 和具塑性流变学性质 的岩屑流( d e b r i sf l o w ) 。另一类流体介于两者之间，称之为液化流 ( 1 i q u i f i e df l o w ) ，它兼具流体流变学特征和塑性流变学特征。然后再根 据流体内沉积物颗粒的支撑机制进一步细分为：浊流( t u r b i d i t y c u r r e n t ) ；液化流( f l u i d i z e df l o w ) ；颗粒流( g r a i nf l o w ) ；泥流( m u d f l o w ) 或凝滞性碎屑流( c o h e s i b v ed e b r i sf l o w ) 口】。 l o w e ( 1 9 8 2 ) 根据浊流中所含沉积物颗粒把浊流划分为三种类型“1 低密度浊流，沉积物主要由泥、粉砂和细与中砂组成，由流体湍流支 撑的；砂质高密度浊流，沉积物为含粗砂至细砾，也含泥、粉砂和中 细砂，支撑机制是湍流和阻碍沉积的力：砾质高密度浊流，沉积物中 含有更粗的颗粒细砾到巨砾，同时也还含有泥、粉砂和砂，因而各种支 撑机制都有而以分散应力和基质浮力为主，并且颗粒浓度要求较高，大 于2 0 3 0 时才稳定。 然而，对于这一高、低密度浊流的划分，最近有些学者，如 g s h a n m u g a m ，提出了异议1 他认为，从流变学特征来看，高密度浊 流实际上不应称作浊流，而应该看作一种碎屑流，因为它具有塑性流变 学的特征，而非浊流的流体流变学特征。更确切地说它是一种介于粘性 碎屑流与非粘性碎屑流之间的一种流体，他建议称之为砂质碎屑流 ( s a n d yd e b r i sf l o w ) 除此之外，t r n a r d i n 等人( 1 9 7 9 ) ，r g w a l k e r 等人( 1 9 7 8 ) 的许 2 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 多文章中对沉积物重力流均有论述“】。 我国自6 0 年代中期才引进浊流理论，而实际研究工作是从7 0 年代 才开始，较国外晚了近2 0 年，而且这期间只有李继亮等( 1 9 7 8 ) 公开发 表过浊积岩方面的论文。但是从7 0 年代末至8 0 年代初开始并迅速掀起 了浊流研究的热潮，1 9 8 3 年召开的全国浊流沉积学术会议使这一研究达 到了高潮。很快就跟上了国外的步伐。一方面，展开了包括浊流在内的 多种类型重力流沉积特征的研究；另一方面，十分重视重力流沉积模式 的研究，不同的学者根据其研究区的资料，先后提出各种地方性或区域 性的重力流沉积模式，同时也非常重视碳酸盐岩重力流沉积及沉积模式 的研究；再一方面，对重力流含矿性的研究也取得了一定的进展，我国 许多学者先后在辽河油田、渤海湾盆地等许多地方发现了与重力流有关 的油气藏r , e , g a9 0 年代以来，我国对浊流沉积的研究主要体现在对其内 部的层序结构、物源方向及沉积盆地水深的研究方面，有的学者还从储 油物性、生储盖组合的空间演化与构造的关系来对深水扇进行研究印“】。 值得提出的是过去讲的浊积岩一般是只能用鲍马层序描述的，具递 变层理的中细粒浊积岩；而现今发现更多的是不能用鲍马层序描述的， 牵引流和密度流沉积同时并存的粗碎屑浊积岩。但无论如何，大家的共 识是浊流沉积形成与风暴浪底之下的深水环境，即浊积岩周围的围岩必 须是深水沉积岩。 1 2 1 浊积岩序列 浊积岩序列是反映浊流垂向沉积构造和沉积特征( 主要是岩性和沉 积构造) 的标准层序。具有代表性的有b o u m a 序列、l o w e 序列、s t o w 和p i p e r 序列，它们分别代表经典浊积岩层序，粗碎屑浊积岩层序和远洋 浊积岩层序。 ( 1 ) b o u m a 序列1 3 一个完整的b o u m a 序列是有五段组成：t a 段为粒级递变段或块状段， t b 段为下部平行纹层段，t c 段为流水波纹层段，t d 段为上不平行纹层段， l 段为浊流间的泥岩段。这一序列已经得到广泛的承认和应用，它是描 述砂质浊积岩的经典之作 ( 2 ) l o w e 序列钉 3 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 l o w e 提出的砂、砾质高密度浊流沉积序列，解决了部分粗碎屑浊积 岩的标准层序及其成因问题，一个完整的高密度浊流沉积序列自下而上 可分为六段：r l 段为具牵引流构造的粗砾岩；r 2 段为反递变砾石层；r 3 段为正粒序砾石层；s l 为具牵引流构造的砂岩段；s 2 为薄层状具反粒序 的砂岩层；s 3 为块状或正粒序的砂岩段。l o w e 认为砾质高密度浊流沉积 了r 卜r 2 、r 3 段后，可成为砂质高密度浊流，随着水动力条件的变化， 依次沉积了s l 、s 2 、s 3 段，最后再向低密度浊流转化，沉积了b o u m a 序 列的t b 一。段，而s 3 相当于t a 段。 b o u m a 序列和l o w e 序列相结合可以较好地解释湖泊粗碎屑浊积扇 的沉积特点。 ( 3 ) s t o w 和p i p e r 序列 s t o w 和p i p e r 序列是一令细粒( 粉砂质和泥质) 浊积岩序列，p i p e r 把一个完整的层序分为三段：e l 段为粒序粉砂岩为主的泥岩段；e 2 段为 粒序泥岩段；e 3 段为非粒序泥岩段“”。在此基础上s t o w 和p i p e r ( 1 9 8 4 ) 进一步把一个完整的细粒浊积岩划分为九段n ”：t o 消退波纹层段；t i 具粉砂岩包卷纹层泥岩段；t 2 低幅波纹层段；t 3 清晰水平层段；t 4 不明 显水平层段；t 5 束状纹层段；t 6 粒序层段；t 7 非粒序层段；t s 薄层生物 扰动层段。 这两种序列结合起来能很好的解释和描述细粒浊积岩的沉积层序。 1 2 2 浊积扇模式 浊积扇模式亦即浊积流沉积环境及其沉积特征的标准空间综合模 式，它是对浊流沉积环境和沉积特征的高度概括。意大利人m u t t i 和 r u c c i l u c h i ( 1 9 7 2 ) 对古代海底扇模式进行了系统的总结c 1 4 , 美国人 n o r m a r k ( 1 9 7 8 ) 对现代海底扇模式进行了分析研究c i s , 加拿大人w a l k e r ( 1 9 7 8 ) 根据这两种模式建立了著名的海底扇综合模式口】，得到了广泛 的认同和应用。我国学者也十分重视重力流沉积模式的研究，不同的学 者根据其研究区的资料，先后提出各种地方性或区域性的重力流沉积模 式叭柳，同时也非常重视碳酸盐岩重力流沉积及沉积模式的研究哺珥羽。 当然这些大多是借鉴国外成熟的理论和经验而建立的。 ( 1 ) 古代海底扇模式 4 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 m u t t i 和r u c c i - l u c h i ( 1 9 7 2 ) 对古代海底扇模式进行了系统的研究 后，提出由海底峡谷、内扇，中扇和外扇组成的古代海底扇沉积模式。 海底峡谷为浊流搬运通道，可由几个小峡谷汇聚成一个大峡谷；内扇有 主水道和水道间组成；中扇有分流水道及水道间组成；外扇由分流水道 前缘组成；外侧为深海平原。 ( 2 ) 现代海底扇模式 美国入n o r m a r k ( 1 9 7 8 ) 对现代海底扇模式进行了分析研究，提出 海底扇从地貌上可分为三部分：上扇发育一条或多条具天然堤的辫状或 弯曲状水道，沉积物在整个扇区最粗，天然堤为层状砂和分山；中扇纵 剖面呈上凸形，在上扇水道出口处发育一个沉积叶状体或叠覆扇，叠覆 扇上游发育分支水道，下游不发育水道；下扇地形平坦，不发育水道， 无粗粒沉积，与深水平原沉积区不易分开。 ( 3 ) 综合海底扇相模式 g r w a l k e r ( 1 9 7 8 ) 建立的海底扇相模式比较典型，他把海底扇划分 为以下几个相带：补给水道；上扇亚相；中扇亚相；外扇亚相和盆地平 原相；另外还有深切水道形成的深切扇等。 补给水道：相当于海底峡谷，它将含大量碎屑物质的浊流输送到海 底扇上去，在这里能保存下来的沉积物是充填水道的粗物质，如碎屑流 形成的分选极差的无层理的含砾泥岩和紊乱砾岩。以及滑塌形成的滑塌 层。当海平面上升时期碎屑物质被切断时，它将为泥质物质堵塞。 上扇亚相：是一个单一的两侧被天然堤限制的较深水道。水道中间 最深处为沉积颗粒支撑的较粗砾岩：两旁阶地上沉积较细的砾岩或砂岩； 天然堤上为薄层的粉砂岩与泥岩互层，相当b o u m a 层序的c d e 组合。 中扇亚相：是由许多叠覆的扇形砂质叶体组成，可以分为两个带。 内带辫状水道区：从上扇水道末端开始分叉成许多辫状水道。它无天 然堤，水道宽且浅，容易迁移沉积物主要是含砾砂岩和块状砂岩，呈 透镜体，并由于水道迁移而连接起来，将水道间的泥质冲掉，因而垂向 剖面上许多砂层直接叠覆，中间无或少泥质夹层但具冲刷面，形成多层 楼样式的复合砂岩。含砾砂岩中长呈递变层理，并可出现平行层理；块 状砂岩一般较厚，可出现泄水构造。若特大浊流经过，在水道中可留下 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 少许较粗的滞留砾石，若浊流小，沉积具b o u m a 层序的的经典浊积岩。 外带无水道：位于中扇前端的的平坦区，这里水道已消失。沉积物为 砂泥互层，成完整b o u m a 序列的a e 组合。 外扇亚相和盆地平原相：位于中扇的外围，地形平坦，沉积缓慢， 深海沉积周期性地被浊流沉积所间断。形成薄层的粉砂岩与深水泥岩的 频繁互层，可用b o u m a 序列的c d e 组合来描述，其分布广、厚度和岩 性都较稳定。外扇和深海平原逐渐过渡，岩性和特征上不好断然分开。 海底扇的垂向层序，若是向前推进的海底扇，其理想程序是：从底 向上为外扇一中扇一上扇的依次叠加，总趋势是反旋回，但对每一个相 带来说，外扇和中扇外侧无水道区均为向上变粗变厚的层序，中扇辫状 水道区和上扇水道中的沉积为向上变细变薄的程序。 另外，w a l k e r 的海底扇平面上还有一个向前延伸很远的切入水道， 穿过了中扇和外扇，向深海平原处散开形成又一个扇。沉积特征是切入 水道的砂砾粗碎屑浊积岩嵌入周围的经典浊积岩中。切入水道的成因是 由于海底扇加速推进，上扇水道对早的扇体进行深切的结果。吴崇筠 ( 1 9 8 6 ) 认为，切入水道和其前端的扇体是在前述的海底扇之后形成的， 实践上有一定的间隔，物源供应、海底地形、海面升降等条件均不同， 所以不一定要同列一个模式阿】。 上述浊积扇模式既有共性有个性，共性是都具有供给水道、扇体相 带三分；个性反映了由于古地理背景、构造、气候和物源条件不同，导 致沉积特征各异。此外，有些浊积岩体不宜用扇状模式或不具扇形特征， 如断层槽沟浊积岩、透镜状浊积岩、火山碎屑浊积岩等。 1 3 技术路线及主要研究内容 本文以东营凹陷中央隆起带东辛地区沙三中亚段湖相浊积岩为研究 对象，以现代沉积学、层序地层学、构造地质学、储层地质学和石油地 质学等多学科的理论为指导，综合运用地质、地震、测井等信息，在研 究东辛地区浊积岩沉积背景的基础上，从沉积相、测井相、地震相等多 方面对其成因、沉积特征及空间展布规律进行了综合分析，建立了东辛 地区沙三中亚段湖相浊积岩沉积体系和沉积模式。利用储层测试先进技 6 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 术手段分析研究区浊积岩的储层特征和演化规律，并进行综合评价。按 图1 1 的技术路线进行了以下具体内容的研究。 ( 1 ) 开展盆地构造演化史和研究区构造特征研究，揭示本区湖相浊 积岩的沉积背景。 ( 2 ) 应用现代沉积学、陆相层序地层学等理论建立了东辛地区沙三 中亚段湖相浊积岩等时地层格架，为浊积岩的沉积特征、空间展布规律 及储层特征研究提供了有效的地层约束。 ( 3 ) 依据现代沉积学原理，根据各种相标志，揭示砂体成因类型、 分布规律，建立湖相浊积岩沉积模式。 ( 4 ) 开展湖相浊积岩成岩作用和储层特征研究，对本区湖相浊积岩 体的含油性进行评价，进而对有利区块进行预测。 叵互亟玉巫面圃 图1 - 1 研究技术路线图 7 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章区域地质概况 第2 章区域地质概况 前人对东营凹陷及其东辛地区作了大量的基础地质研究乜“。本章 在前人研究基础上，根据本论文工作的研究内容的需要，对研究区地层、 沉积等基本地质特征进行了总结。 2 1 研究区位置 东辛油田隶属于东营凹陷，是东营凹陷中央断裂背斜带的重要组成 部分。东营凹陷地理上位于山东北部，东临莱州湾，西过高青，南抵广 饶，北至陈家庄。东西长约9 0 k i n ，南北宽约6 5 k i n ，面积约5 7 0 0 k m 2 。 东辛油田位于东营凹陷中央断裂背斜带中东段，三面邻洼，北邻民 丰洼陷、西邻利津洼陷、南邻牛庄一六户洼陷( 图2 1 ) 。该油田东西长 约2 8 k i n ，南北宽约7 7 k m ，勘探面积约2 1 7 k i n 2 。 图2 - 1 东辛油田区域位置图 2 2 地层发育特征 据钻井揭示，东辛地区自下而上发育有太古界、新生界的下第三系 ( 孔店组、沙河街组、东营组) 、上第三系( 馆陶组、明化镇组) 和第四 系( 平原组) 地层( 表2 - 1 ) 。 8 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章区域地质概况 表2 - 1 东辛地区钻遇地层简表 层位主要岩性 平原组松散黄色泥砂岩 明化镇组 浅棕红色泥岩 馆陶组上部为泥质粉砂岩，下部为含砾砂岩 东营组灰白色含砾砂岩，粉砂岩及浅灰绿色泥岩和棕红色泥岩 沙沙一段上部为粉砂岩，中部泥岩夹生物灰岩，下部泥岩夹粉砂岩 河 沙= 段浅灰绿色疏松粉砂岩夹粉砂岩、泥岩，古少量岩屑夹灰绿色 衡 泥岩 组 沙三段 上部泥岩夹粉砂岩，中部砂岩夹泥岩，下部暗色泥岩夹薄层 粉砂岩 沙四段上部泥页岩、油页岩、灰质泥岩为主，下部砾岩 前震旦基底花岗片麻岩及侵入岩 ( 1 ) 下第三系 沙四段( e s 4 ) 沙四段地层下部为浅灰色、杂色、灰白色砂、泥岩互层夹石膏、盐 岩；中部为巨厚浅灰色硬石膏层、深灰色泥岩夹薄层灰黄色杂卤石、钙 芒硝层，动物化石甚少，孢粉化石较为常见；上部为厚2 0 0 米以上的灰 质岩和页岩 沙三段( e s 3 ) 该段下、中部时期济阳坳陷湖泊最为兴盛，东辛油田处于半深一深 湖相，沉积了厚达1 0 0 0 多米的暗色泥岩为本区最主要的生油岩系，其中 夹数套厚层三角洲前缘滑塌浊积储集砂体、广布于东营地区，但连续性 较差。 沙三中段地层以“鼓包泥岩”为顶界，以油页岩集中段顶界为底界， “鼓包泥岩”是含灰质、砂质的泥岩。油页岩集中段属于沙三下地层， 为棕褐色，质纯、油脂感强、成薄层状的页岩、可燃烧。油页岩多与深 灰色泥岩互层、内含大量的介形虫化石、螺化石及植物碎片，油页岩集 中段厚度一般大于1 0 0 米( 营8 9 井其厚度达1 1 0 米) 。 9 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章区域地质概况 沙二下段( e s 25 ) 主要为三角洲相沉积，厚度2 5 0 5 4 0 米左右。沙二下底部以灰色泥 岩为主，向上以三角洲前缘砂岩为主，泥岩和砂岩中常夹有灰色泥岩。 沙二下砂岩多为粉、细砂岩，砂体的沉积相又可分为远岸砂坝及河口砂 坝等微相。远岸砂坝以灰白色、灰色粉砂岩及深灰色泥岩为主，具波状 层理及透镜状层理，河口砂坝以灰色细砂岩、粉砂岩为主，砂岩分选好， 砂岩构造从上至下有水平薄纹层理，水平层理及斜层理。 沙二上段( e s 22 ) 为河流一三角洲相沉积，岩性主要为砂泥岩互层，含砂率远大于沙 一段，上部地层为中一厚层粉一细砂岩，中砂岩与紫红色泥岩、灰绿色 泥岩互层。下部为灰绿、灰色泥岩与透镜体粉砂岩互层，以及多层炭质 泥岩、薄层灰质粉砂岩条带发育。地层厚度在1 5 0 3 7 0 米之间，砂岩厚 度一般在2 0 - 3 5 米，砂层厚度与地层厚度之比为2 0 - 3 5 。 沙一段( e s l ) 沙一段地层为湖泊相沉积。以大套灰绿、灰色泥岩为主，上部夹中 一厚层细砂岩及生物灰岩，中部夹针孔灰岩，下部为白云岩。顶部的“豆 状砂岩”在全区分布，一般为1 0 1 5 米厚，厚者可达2 0 米，薄者可达5 - 6 米，由于分布较稳定，砂层物性好，所以油层产能高。沙一段中其它薄 砂体虽然厚度较薄( 一般1 2 5 米) ，但由于分布较稳定，储层物性好， 也是高产油层( 如营8 断块) 。砂层厚度与地层比值较小，一般为2 0 3 0 。 ( 2 ) 上第三系和第四系 馆陶组( n g ) 馆陶组厚度多在2 5 0 3 5 0 米之问，下部为灰白色含砾一砾状砂岩及 细砾岩夹多层灰质砂岩薄层；上部为棕黄、棕红色泥岩、泥质粉砂岩及 灰白色粉细砂岩、灰绿色粉砂岩互层。 明化镇组( n m ) 明化镇组厚度在6 1 0 7 1 0 米之间，下部为棕红色泥岩夹棕黄色泥质 粉砂岩、粉砂岩及灰绿色粉砂岩，底部含石膏；上部以棕黄、棕红色泥 岩为主，夹黄色、棕红色粉砂岩和泥质粉砂岩 平原组( q p ) 1 0 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章区域地质概况 平原组厚度在3 2 0 3 9 0 米之间，以土黄色、土红色粘土、砂质粘土 为主，夹土黄色、灰色粉砂层和泥质粉砂层，底部含砾石。 2 3 沉积特征 东辛地区古近系岩性序列以红色砂泥岩、蒸发岩、礁灰岩、厚层暗 色泥岩、三角洲砂岩、粒屑灰岩为特征，共划分为五个沉积旋回，经历 了湖泊三角洲河流相的演变过程脚1 。受喜山运动影响，本区自古近纪以 来，从干热的内陆型封闭盆地演变为湿热的开启型近海湖盆，当湖水退 出后，又从山前倾斜平原过渡为开阔的近海平原。陆相沉积体系的各种 沉积在本区都有发现。 古近纪沙四段沉积时期，本区进入了盆地的快速充填阶段，由于气 候干热，堆积了一套河流湖泊相的泥岩、砂岩和盐膏岩。沙四沉积后期， 气候转为湿热，湖盆水体进一步加深，开始出现富含有机质的暗色泥岩 沉积。 至沙三中、下段沉积时期，本区演变为湿热的开启型湖盆前三角洲 环境，以大套暗色泥岩沉积为主，厚度大，分布广，富含有机质，是本 区的主要生油岩系。同时发育了大量的滑塌浊积扇。浊积扇的分布受古 地形与水动力条件、断裂活动的控制。洼陷斜坡带构造活动比较稳定， 水动力条件较强，有利于浊积砂体的发育；二级同生大断层控制了沉积 作用，其下降盘也是浊积砂体有利发育地区。浊积砂体在纵向上发育多 套，平面上单个砂体分布范围小，但多套砂体往往叠置连片。沙三中下 段沉积后期，湖盆水体变浅，逐渐演变为滨浅湖为主的沉积。 沙二段由于水退作用，全区演变为三角洲水上平原沉积，河流作用 为主导因素，河流作用不断加强，显示了高建设性三角洲沉积特征。沙 二段沉积体系内受断裂影响小，断裂仅影响了局部水流的变化。河口坝 与分流河道砂是沙二段储层的主要骨架相，严格受沉积体系控制。 沙一段沉积时期，水体又有所加深，以砂泥互层演化为以泥质沉积 为主，夹少许碳酸盐岩，成为良好的区域盖层。 至东营组沉积时期，水体又变浅，逐渐演化为河流相砂泥岩互层沉 积为主。 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章构造特征研究 第3 章研究区构造特征研究 3 1 区域构造背景 东营凹陷属于渤海湾盆地济阳坳陷内的一个次级构造单元，为北断 南超的“单断式”中新生代复合断陷盆地。删( 图3 - t ) 。其南为鲁西隆 起，北为陈家庄凸起，东有青坨子凸起，西有滨县、青城凸起，是一个 四周有凸起环绕，但又与其它凹陷相通的晚侏罗一早第三纪断陷复合盆 地，晚第三纪以后，属华北近海拗陷盆地的一部分。凹陷内部发育一系 列正向二级构造带，走向东西的中央断裂背斜带就发育于深洼陷之中。 图3 - 1 东营凹陷南北向构造剖面图 东营凹陷共有五套不同结构的构造层：基底构造层，为太古界花 岗岩片麻岩；下构造层，为寒武一奥陶系海相碳酸盐岩和石炭一二叠 系海陆交互相沉积；中构造层，为中生界火山岩建造；上构造层， 为下第三系陆相碎屑沉积；顶构造层，为上第三系和第四系的近海冲 积平原相沉积。这五套构造层也反映了东营凹陷地质构造发展的五个阶 段，即褶皱运动阶段( 前震旦纪) 、振荡运动阶段( 含早古生代、海西运 动时期、印支运动时期及早、中侏罗纪) 、断陷阶段( 包括晚侏罗世一自 垩纪) 、断拗阶段( 早第三纪) 和拗陷阶段( 晚第三纪) 。 平面上，东营凹陷构造格局基本上受控予断裂系统，发育有多种类 型的正向二级构造带和多个负向二级构造带。正向二级构造带类型主要 有：陡坡断裂构造带、断裂鼻状构造带、缓坡断裂构造带、断裂背斜带、 凹陷边缘超剥带、潜山披覆构造带等。负向二级构造单元主要有利津洼 陷、牛庄洼陷、博兴洼陷、广利南洼陷及花沟西向斜等六个构造单元。 在凹陷的中部，由于盐膏层及欠压实泥岩层塑性拱张等多种因素，发育 一大体呈n e e 向展布的中央断裂背斜带( 图3 - 2 ) 。 ； e v 斟蠢 中国石油大学( 华东) 硕士论文 第3 章构造特征研究 图3 2 东营凹陷二级构造带划分图( 据姜在兴等，2 0 0 0 ) 研究表明，盆地中正、负构造单元之间的边界不仅是构造转换带， 而且也是重要的沉积相转换带，对沉积体系和砂体的分有重要的控制作 用。此外，负向次级构造单元决定了凹陷油气潜量的大小，而正向次级 构造带则控制了油气的聚集。因此，对盆地内次级构造单元及其规律的 认识对油气勘探开发有重要意义。 通过穿越全区的密集三维地震网络的解释和分析，东营凹陷盆地结 构的空间组合和分布具有以下特征： ( 1 ) 东营凹陷第三系有两个不同结构特征的构造层序构成，上覆于 前第三纪基底岩系之上下第三系孔店组、沙河街组和东营组构成下部 同裂陷期构造层序，其间为区域性裂后不整合界面t l 。凹陷是在变形的 基底岩系上发育的，形成一系列半地堑一半地垒构成的基底断块系统。 受基底断块系统控制的老第三系里楔形，梯形块状充填于半地堑或地堑 之中。上第三系呈层状或毯状披覆于整个盆地区。 ( 2 ) 总体上看，东营凹陷为“北断南超”半地堑式盆地。但是对裂 陷期控盆边界断裂的详细解剖分析表明：控制e k - e s 4 地层的主边界断裂 1 3 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章构造特征研究 呈近e w 向或n 唧向展布，控制e s 3 - e d 的边缘断层具有n e 向展布特征， 二者之间有一个大约2 0 - 3 0 。的偏转角度，显然为两个不同构造应力场 的产物。因此，该盆地应由三个盆地单元叠置而成，即下部盆地构造单 元( e k e & ) ，中部盆地构造单元( e s 厂e d ) 和上部盆地构造单元( n 瓴) 。 ( 3 ) 下部盆地单元的基本结构形式为由陈南断裂带控制的北部半地 堑式断陷和由石村断裂和齐一广断层控制的博兴地堑式断陷组成的复式 断陷盆地；中部盆地单元为由坨一胜一永断裂带，滨南一利津断裂带和 高青一平南断裂带控制的半地堑式断陷盆地，在北西部陡坡断裂带上多 有同向伴生断裂发育，而在东南部缓坡带上多有反向调节式断层发育； 上部盆地单元为整个渤海湾盆地热沉降期( 拗陷期) 底层的一个组成部 分。 3 2 构造演化 东营凹陷在第三纪盆地经历了古近纪多幕裂陷伸展作用及新近纪的 坳陷作用阶段，故把古近纪称之为多幕裂陷充填期，新近纪称为断后坳 陷充填期( 图3 - 3 ) 。从构造层序上来看，可以划分出两大构造层：第一 构造层是古近系。包括孔店组、沙河街组和东营组，上覆于前第三纪老 地层之上；第二构造层是新近系，包括馆陶组和明化镇组，覆盖于整个 盆地区 ( 1 ) 多幕裂陷充填期 多幕裂陷充填期，按其内发育的较大规模的不整合面、沉积充填的 特征、火山岩发育的特点及构造发育特征可进一步划分为四个裂陷幕： 早期初始裂陷幕、晚期初始裂陷幕、裂陷伸展幕和裂陷收敛幕。 早期初始裂陷幕：相当于孔店组。n w w 向断层活动强烈，发育了 浅湖沼泽到干旱气候条件下的极浅湖红色泥岩和砂岩沉积建造，局部见 盐岩、石膏，伴有亚碱性拉斑玄武岩喷发。 晚期初始裂陷幕：相当于沙四段，n w w 向断层仍活动并控制着沙 四段地层的沉积。该幕处于极为干旱气候向潮湿气候的转变期，早期发 育了以红色泥岩、灰色泥岩与砂岩互层夹岩盐石膏为主的沉积。晚期沙 1 4 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章构造特征研究 四上，发育了一套浅湖一半深湖相的生物灰岩，浅湖滩坝及油页岩沉积， 伴有亚碱性石英拉斑玄武岩喷发。 早期初始裂陷幕和晚期初始裂陷幕的发育均受控于由n e - s s e 向拉 张应力作用产生的n w w 向断裂的控制。到裂陷伸展幕，本区的构造应 力场发生转变，n w w - s e e 向伸展应力占优势，地层的发育转为主要受 n e 、n e e 向断层的控制。 裂陷伸展幕：相当于沙三一沙二下，此时区域性构造应力场发生转 变，n w w - s e e 向伸展应力占优势，盆地断裂作用强烈，n e 、n e e 向断 层活动频繁，并控制地层的展布。此时发育了潮湿暖气候环境下的以深 湖油页岩、泥岩、浊积扇及三角洲一河流为主的沉积，伴有多次橄榄拉 斑玄武岩、橄榄玄武岩的喷发，构成了东营凹陷最主要的生油和储油组 合及其储油构造。 裂陷收敛幕：相当于沙二上一东营组。此时断裂活动减弱，早期发 育了一套以辫状河平原一广泛分布的浅湖为主的沉积，晚期发育了一套 以冲积扇为主的沉积。该幕末期东营凹陷受区域构造演化动力学背景的 控制，抬升遭受剥蚀结束了多幕裂陷充填期的构造演化，伴有大规模发 育的碱性到强碱性玄武岩如霞石碧玄岩及碱性超基性岩的喷发。此后该 凹陷与渤海湾盆地一起整体沉降进入断后拗陷充填期。 ( 2 ) 断后拗陷充填期 由于受区域盆地构造动力学条件的作用，本区构造应力场由右旋张 扭变为右旋压扭，同时地壳深部热地幔也开始了热回流。盆地总体上表 现为几乎无断裂活动而是整个渤海湾盆地一起整体下沉，早期热沉降幕， 发育了一套在渤海湾盆地分布较为稳定的以细砾岩、含砾砂岩夹灰绿色、 紫红色泥岩及砂岩夹灰绿色，紫红色泥岩为主的辫状河、曲流河为主的 沉积，伴有强碱性的玄武岩碧玄岩的沉积。晚期加速热沉降，发育了一 套以冲积相夹海泛层的沉积。 1 5 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章构造特征研究 地层 年龄 层序 火山 沉积毫事 盆地暮式允填演化 代号( m a )界面 活动 裂陷幕 分期 n 棚 兰1孝降；蠹 i 增大 入 加琏沉积 兰 u 囊 置lq 兰电 生 兰兰 后 土 箍 量兰l 土 克 j 兰r沉 n i l 生 兰生? 填 生一u m 蕊 牟 兰1d a 一j 生 期 兰生 野 兰 1 4 js ，生羔 附 囊 陷 多 收 麓 暮 暮 l 高 裂 髯 囊 晕 陷 e 嬲 例 i 譬 充 e e 一s f e 一， “ ，7s 工 - s ， 专 钆一 噜出 - 4 2 , 0敷 e 1 e 一f 已t k i l 5 0 5一s _ e t 黼 早 填 期 e 1 鞘 i l 栩 期 嫱 叠套刭 理 e 如 ! e e 划 一一 陷 _ c l 薹羽 辱 图3 - 3 东营凹陷充填序列与构造演化 东辛构造是东营凹陷中央断裂背斜带的一部分，其形成经历了沙四 末具雏形，沙三一沙一期发育，东营组一馆陶组定型等三大阶段，才 构成现今复杂的构造面貌( 图3 4 ) 。 1 6 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章构造特征研究 在始新世早中期。东营凹陷主要特征是裂陷强烈，盆地沉降幅度大， 扩展速度快，形成了大面积的深水湖盆，堆积了大套湖泊相砂泥岩系， 后期在凹陷中部又沉积了盐岩、石膏，并开始有小型断裂产生。由于盖 层负荷和泥岩自重使得含水软泥带动负载层一起沿沉积底面向凹陷中心 作区域性迁移同时随着上覆沉积盖层的不断增加，负载层的压力差越 来越大，促使孔店组一沙四段盐膏层及软泥岩系塑性层向凹陷中心压力 相对薄弱带集中并拱起，开始出现中央断裂背斜带的雏形这其中陈南 大断层的逆牵引也发挥了重要作用。 进入沙三上段沉积时期，主断层处在发育高峰期，沉积速度快，负 载层的厚度进一步增大，加之有盐膏不渗透层的阻隔，阻碍沙四及沙三 中下段泥岩的压实成岩，从而形成了具有高异常压力的塑性泥岩层。沙 三后期三角洲不断向南推进，随着中央隆起带的产生和发展，东营凹陷 开始分异，以辛镇一现河庄一梁家楼为界，南部出现牛庄洼陷，北部出 现利滓洼陷和民丰洼陷，形成了三个沉积中心。在这个阶段，由于包括 塑性层在内沉积盖层厚度增大和陈南断层上盘急剧下滑在此处产生的上 拱分力迫使断裂背斜带加大上升幅度，先成断层如营8 一辛3 断层成为 控带断层，继承基底断裂，在塑性层上拱的影响下发展，并在断裂的下 降盘出现辛镇逆牵引构造，随着辛北断裂的发育和塑性层的进一步拱升， 最后发育成辛镇断裂伴生一塑性拱张构造。而东营构造由于处在三个洼 陷的邻接处，塑性层从三个方面向这里集中，因而形成了穹窿形构造， 顶部断裂呈放射状，属较典型的塑性拱张构造。 至东营时期，又出现一次断裂活动高峰期( 东营运动) ，但较沙三期 明显减弱，只是在构造带上形成许多纵横交错的小断层，这里也有沉积 盏层的加厚和岩性横向变化以及由此产生的差异压实作用。至此，东辛 构造基本定型，但微弱的隆起和断裂活动一直延续到上第三系馆陶组和 明化镇组 1 7 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章构造特征研究 馆 聿期 东蕾来期 涉四 束 期 涉四 阜期 图3 4 中央背斜带构造演化图 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章构造特征研究 3 3 研究区构造特征 东辛地区在构造上处于渤海湾盆地南部东营凹陷的中部，隶属于东 营凹陷中部中央断裂背斜带中东段，是中央断裂背斜带的重要组成部分， 以发育复杂断块油气藏而闻名。其东为中央断裂背斜带东段辛东构造带， 西为郝家一现河庄断裂带和利津洼陷，南临牛庄洼陷，北临胜坨构造和 民丰洼陷，基本构造形态为一鞍部连接起来的东营、辛镇两背斜构造嘲。 整个构造被两组近东西向的大断层切割，形成一个大地堑( 图3 5 ) 。 在背斜构造的背景上，断层将其复杂化。构造南北两翼发育两组近 东西向延伸、向构造核部下落的二级断层，将该构造反向切割成