（矿产普查与勘探专业论文）黄骅坳陷板桥滨海地区沙三段沉积体系.pdf

中文摘要 论文题目： 专 业： 硕士生： 指导教师： 黄骅坳陷板桥滨海地区沙三段沉积体系 矿产普查与勘 杜贵嵘( 签名 赖生华( 签名 摘要 板桥滨海地区位于渤海湾盆地黄骅坳陷中部，紧邻沧县隆起。本文选取了该地区沙 三段作为研究的关键层位，以沉积学、测井地质、地震地层学、地震沉积学、古地貌恢 复及沉积体制理论等理论和方法，开展该地区沉积体系研究，揭示板桥滨海地区沉积体 系分布规律。 首先利用钻井岩心、测井、地震和室内测试分析资料，认为研究区沙三段为湖相沉 积体系，并识别出扇三角洲、辫状河三角洲、近岸水下扇、远岸水下扇及湖泊5 种沉积 相，并对各亚相和微相进行了详细分析。 钻井岩心与测井结合，识别出7 种测井相。齿化箱形、钟形、齿化钟形主要反映水 道沉积；齿化漏斗形、指状主要反映砂坝沉积；尖峰形主要反映席状砂。 井震结合，建立沙三段沉积一地震响应模式。丘状相和透镜状相主要代表了砂坝； 充填相主要与各种水道有关；前积相反映扇三角洲；平行相主要反映了湖泊中的湖泥与 砂岩互层的特点；乱岗相是盆底扇复合体。 古地貌恢复表明，断裂系统决定了古地貌特征。断洼区不仅是沉积物搬运的通道， 而且是有利砂岩富集的沉积场所，。 结合古地貌特征、单井相分析、连井相分析、砂体空间分布特征及地震属性的资料。 研究认为，在沙三沉积时期，沙三3 发育扇三角洲和辫状河三角洲。沙三2 、沙三1 发育 近岸水下扇和远岸水下扇复合体、扇三角洲、辫状河三角洲。 关键词：沙三段；古地貌恢复；沉积体系 论文类型：基础研究 英文摘要 s u b j e c t ：s e d i m e n t a r ys y s t e m so ft h e t h i r dm e m b e ro fs h a h e j i ef o r m a t i o na t b a n q i a o b i n h a iz o n eo fh u a n g h u ad e p r e s s i o n s p e c i a l i t y ：m i n e r a lr e s o u r c ep r o s p e c t i n ga n de x p l o r a t i o n n a m e ：d ug u i r o n g ( s i i n s t r u c t o r ：l a is h e n g h u a ( a b s t r a c t b a n q i a o - b i n h a ia r e ai sl o c a t e di nt h ec e n t r a lp a r to fn u a n 曲u ad e p r e s s i o no fb o h a ib a y b a s i n ，c l o s i n gt oc a n g x i a nu p l i f t t h e l i r dm e m b e ro fs h a h e j i ef o r m a t i o na r e ai ss t u d i e di n t h i st h e s i sb a s e do nt h et h e o r ya n dt h em e t h o do fs e d i m e n t o l o g y , g e o l o g i c a ll o g g i n g ，s e i s m i c s t r a t i g r a p h y , s e i s m i cs e d i m e n t o l o g y , p a l e o g e o m o r p h i c r e c o n s t r u c t i o na n dd e p o s i t i o n a l r e g i m e t h ep u r p o s eo f t h i ss t u d yi st or e v e a lt h ed i s t r i b u t i o no fd e p o s i t i o n a ls y s t e m s t h el a k ed e p o s i t i o n a ls y s t e mi nt h i sa r e aa n df i v et y p eo ff a c i e s ，i n c l u d i n gf a nd e l t a , b r m d e df i v e rd e l t a , n e a r s h o r es u b a q u e o u sf a n s ，f a r s h o r es u b a q u e o u sf a n s ，l a k e ，a n da n a l y s e s s e d i m e n t a r yf a c i e s ，s u b f a c i e sa r ei d e n t i f i e dc o m b i n i n gt h ed r i l l i n gc o r e ，w e l ll o g ，s e i s m i ca n d i n t e r i o rt e s t i n ga n a l y s i s t h em i c r o f a c i e sa n dp r e s s u r ep h a s ea r ea l s os t u d i e di nd e t a i l s e v e nt y p e sl o g g i n gf a c i e si si d e n t i f i e db yc o m b i n i n gd r i l l i n gc o r ea n dw e l ll o gi nt h i s t h e s i s t h ec h a n n e ld e p o s i t i o ni sm a i n l yr e f l e c t e db yt h e t e e t ho fb o x l o g ，b e l ll o ga n dt e e t ho f b e l ll o g ；t h es a n ds h e e ti sr e f l e c t e db yt h et e e t ho ff u n n e l - s h a p e dl o ga n df i n g e rl o gr e f l e c tb a r , s p i k i n gl o g t h er e s p o n s em o d eo fd e p o s i t i o na n ds e i s m i co ft h et h i r dm e m b e ro fs h a h e j i ef o r m a t i o n i sc o n s t r u c t e db yc o m b i n i n gt h ei n f o r m a t i o no fd r i l l i n gc o r ea n ds e i s m i c t h ep a p e rc o n s i d e r e d t h a tm o u n d e df a c i e sa n dl e n s i n gf a c i e sr e f l e c tb a r ；t h e r ei sp r e f e r a b l er e l a t i o n s h i pb e t w e e n f i l l i n gf a c i e sa n dc h a n n e l ；f o r e s e tf a c i e sr e f l e c tf a nd e l t a ；p a r a l l e l i n gf a c i e sr e f l e c tc h a r a c t e r i s t i c o fi n t e r b e do fl a k em u da n ds a n d s t o n ei nl a k e ；c h a o t i cf a c i e sr e f l e c tb a s i nf l o o rf a nc o m p l e x p a l e o g e o m o r p h i cr e c o n s t r u c t i o ni n d i c a t e st h a tf a u l ts y s t e md e c i d e sp a l e o g e o m o r p h i c c h a r a c t e r i s t i c f a u l td e p r e s s i o ni sn o to n l yt h ec h a n n e lo ft r a n s p o r t a t i o n ，b u ta l s ot h es a n d s t o n e d e p o s i t i o ns i t e b a s e do np a l e o g e o m o r p h i cc h a r a c t e r i s t i c s ，s i n g l ew e l lf a c i e sa n a l y s i s ，c o n n e c t i n gw e l l f a c i e sa n a l y s i s ，s p a t i a ld i s t r i b u t i o no fs a n dc h a r a c t e r i s t i c sa n ds e i s m i ca t t r i b u t e sd a t e s t h e r e s e a r c hc o n s i d e r st h a td u r i n gt h es e d i m e n t a t i o no fe s 3 ，f a nd e l t aa n db r a i d e dr i v e rd e l t aa r e d e v e l o p e di ne s 3 3 , w h i l ec o m p l e xf a no fn e a r s h o r es u b a q u e o u sf a n sa n df a r s h o r e s u b a q u e o u sf a n s ，f a nd e l t aa n db r a i d e d f i v e rd e l t aa r ed e v e l o p e dd u r i n ge s 3 2a n de s 3 1 k e yw o r d s ：t h et h i r dm e m b e ro fs h a h e j i ef o r m a t i o n ；p a l e o g e o m o r p h i cr e c o n s t r u c t i o n ； d e p o s i t i o n a ls y s t e m t h e s i s ：f u n d a m e n ts t u d y i i i 学位论文创新性声明 本人声明所呈交的学位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中所罗列的内容以外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安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做 了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：连蝮盔日期：驾丝区：2 2 学位论文使用授权的说明 本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读 学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、 公开阅览、借阅以及申请专利等权利，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录 到中国学位论文全文数据库并通过网络向社会公众提供信息服务。本人离校后发表 或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大 学。 论文作者签名：盘燃 导师签名： 日期：釜狸：堑：2 2 日期：型垒：! 五：丝 注：如本论文涉密，请在使用授权的说明中指出( 含解密年限等) 。 第章绪论 1 1 选题的目的和意义 第一章绪论 歧1 2 1 凹陷位于黄骅坳陷中区，是黄骅坳陷最大的生油凹陷，勘探面积近3 0 0 0 k m 2 。 本次研究的板桥滨海地区北至新港断层、南至南大港断层、西至沧县隆起，东至沙垒田 凸起。总面积约有2 0 0 0 k m 2 。该区具有开展地震地质综合研究的良好的岩心、钻井、地 震等基础资料条件。高品质的连片三维地震覆盖了研究区，并有上百探井钻到了勘探目 的层段( e s 3 ) ，周缘有揭穿沙三段的大量钻井资料，其中沙三段取芯井有几十口，尤其 歧深l 井、歧深6 等井的勘探突破，显示该区有良好的油气资源。然而，由于目前对研 究区沙三段的沉积体系缺乏足够的认识，从而在一定程度上制约着该区石油勘探工作。 因此，通过开展对研究区沙三段的沉积体系的研究，也对下一步油气探勘目标及部署有 着重要指导意义。 1 2 研究现状 1 2 1 沉积体系研究方法现状 沉积体系是指相同沉积环境中所沉积的三维岩体。因此，沉积体系决定了储集体空 间展布规律及几何形态。这对确定油气勘探区域、方向、层位以及开发过程中井网布署、 调整起着至关重要的作用。目前，可以通过两种思路研究沉积体系。 第一种是基于沉积动力学的单因素分析法，主要强调与搬运和沉积过程有关的作用。 不同沉积环境中水介质能量、p h 值e h 有差异，因此，沉积过程中必然由于物理、化学 及生物分异作用而使颗粒成份、大小、分选、磨圆及杂基和胶结物含量：类型产生有规 律的变化【l 】。该方法认为，只要将上述特征的变化规律研究清楚，就可以确定沉积体系 的变化特征。 另一种是沉积体制。沉积体制研究方法是用古地貌特征、岩性特征及水体深度研究 沉积体系。该方法是基于地貌学、现代沉积考察，认为沉积时的地貌特征和基准面升降 决定了沉积体系分布规律。在沉积模拟中，几何形态模拟学者【2 卅并不试图模拟沉积盆中 发生的沉积过程，而是利用平衡剖面概念来定义沉积表面的形状。相互作用的沉积过程 的效应称为沉积体n t 8 1 。该定义代表了沉积过程在地质时间和空间上的动力学平衡，其 最终结果是将平衡剖面夷平 9 1 。 1 2 2 地震沉积学研究现状 ( 1 ) 国外研究现状 西安石油大学硕士学位论文 2 0 0 5 年2 月，地震沉积学国际会议在休斯敦召开，标志着地震沉积学作为- - 1 3 新的 学科开始受到人们的关注。从地震地层学、层序地层学到地震沉积学的发展，意味着地 震信息和技术在地质学领域应用的逐步深入。当然，由于地震分辨率和研究手段的限制， 地震沉积学还没有形成一套系统的理论体系【1 0 1 。 1 9 9 8 年曾洪流，h e n r y ，r i o l a 等首次使用了“地震沉积学”这一概念【l l j ，认为地震 沉积学是利用地震资料来研究沉积岩及其形成过程的二门学科【1 2 1 。地震岩石学和地震地 貌学组成了地震沉积学的核心内容【1 3 】。将地球物理技术与沉积学研究相结合，二者联合 反馈进行沉积相分析是目前地震沉积学应用领域中使用最多的一种研究方法，但这只是 地震沉积学应用的一个方面。地震沉积学与地震地层学、层序地层学、沉积学等学科相 关，但是在概念、研究内容、方法技术等方面都有所不同。 曾洪流和c h a r l e sk e r a n s 在p e r m a i n 盆地k i n g d o m a b o 储层研究中发现，在前积的 碳酸盐岩台地边缘和斜坡沉积中，主反射同相轴并不沿倾斜的地质时间界面。通过对三 角洲前积体中常见的平行倾斜界面模型进行正演的结果得出结论：地震资料的频率成分 控制了地震反射同相轴的倾角和内部反射结构【1 4 l 。低频地震资料中同相轴更倾向于具有 岩性意义而不是时间意义。实际应用的中深层地震资料的主频一般在3 5 h z 以下，有些深 层资料甚至低于2 0 h z ，所以对于实际使用的地震资料而言，在岩性界面( 或岩石物理界 面) 与沉积时间界面相交时，反射同相轴是穿时的。这一观点否定了反射同相轴的严格 等时性，动摇了v a i l “在自然界中，不存在形成的地震反射平行于岩性地层单元顶面的 物理界面 的假设，对地震地层学的研究基础提出了强有力的挑战。 地震沉积学在井资料、基础地质研究成果及地质规律指导下更多的运用地震资料和 地震的研究方法，目前采用的关键技术主要包括9 0 。相位转换技术、地层切片技术和分 频解释。这三项地震沉积学的关键技术都是基于一点认识：地震反射同相轴不是严格等 时的，地震资料的频率控制了同相轴的倾角和内部反射结构。 ( 2 ) 国内研究现状 国内近几年广泛开展利用地震资料进行沉积相、地层岩性识别的研究，但尚停留在 地球物理技术在地质研究中简单丽直接应用的层面上，缺乏对地球物理地质意义的深入 探究，更没有形成一套系统的理论体系和方法系列。截至2 0 0 6 年初，国内没有地震沉积 学的研究成果发表或以其他形式公开。2 0 0 6 年8 月，中国石油大学林承焰、董春梅、张 宪国等经过近一年的研究最先在国内公开发表了地震沉积学研究成果【15 1 ，研究小组在将 该研究成果初步应用于大港埕海油田及胜利乐安油田勘探开发实践的过程中对地震沉积 学提出了自己的新观点。 2 0 0 6 年8 月，董春梅、张宪国等在大港埕海油田地震相研究过程中提出：由于地震 分辨率和技术条件的限制，地震沉积学还不能运用地震的手段对沉积岩及其形成过程进 行全面的研究，其研究内容目前主要涉及地震岩石学、地震地貌、沉积体系和相以及沉 2 第一章绪论 积史的研究，随着地震分辨率的提高以及地球物理技术的不断进步，地震沉积学才有可 能真正成为继地震地层学和层序地层学之后研究沉积岩及其形成过程的- - 1 7 新学科。在 此基础上，2 0 0 6 年1 1 月，林承焰、张宪国等将地震沉积学定义为“利用地震的手段结 合井的资料来进行宏观的地层、岩石、沉积史、沉积体系和沉积相的平面展布研究的一 门学科”【1 6 1 。 2 0 0 6 年8 月，董春梅、张宪国等在秘鲁d o r i s s a 油田地震储层研究中发现：以曾洪 流为代表的国外学者提出的9 0 。相位转换并不是普遍适用的，因此提出了更为灵活的相 位转换技术。 林承焰、张宪国等通过对地层切片的原理与沉积作用地质过程进行对比分析指出： 用地层切片研究沉积相的方法并没有解决地震纵向分辨率限制的问题。对于薄互层的 地层来说地震反射同向轴实际上是一系列薄互层的综合响应，所以并不是在两个等时界 面间的每一个等比例内插层面都对应一个等时沉积界面。因此，对于薄互层而言，利用 地层切片进行沉积相研究时，地层切片的纵向密度并不是越密越好；对厚度小于地震纵 向分辨率的薄层来说，地层切片显示的信息并不是该地质时间单元内发育的沉积相的反 映；地层切片技术基于的假设认为，在两个等时的沉积界面间进行垂向等厚分割是近 似于沿等时沉积界面的，这种假设认为垂向上地层的沉积速率不随时间变化。事实上， 沉积速率受到沉积物供应速率、可容空间变化等因素的影响，而沉积物供应速率、可容 空间变化都在构造运动、古气候变化等的影响下随时间不断变化，任何地质过程都是包 含时间变量的多元函数。对于某一个具体的平面位置上的点来说，它所处的构造部位和 沉积环境在垂向上是随着时间不断变化的，所以其沉积速率是随时间变化的，而且在很 多情况下这种变化的影响之大是不容忽略的。 1 2 3 黄骅坳陷中区板桥一滨海沙三段沉积体系研究现状 多年油气勘探表明，黄骅坳陷沙河街组具有丰富的油气资源，是大港油区勘探的重 要层系之一，因此区内沙河街组的沉积体系研究就成了重中之重。而涉及到区内古近纪 沙河街组沉积体系研究，主要有两个轮次，其一，在二十世纪八十年代中期，武汉地质 学院与大港油田石油勘探开发研究院共同完成了黄骅坳陷第三系沉积相及沉积环境， 对本区进行了较为初步的沉积相研究，认为区内主要发育近岸水下扇、粒屑滩坝及砂坝 等沉积【1 7 _ 2 0 l 。其二，中国科学院地质与地球物理所的严德天承担的黄骅坳陷中部沙三段 沉积体系的研究，认为黄骅坳陷中部沙三段主要发育扇三角洲体系、辫状河三角洲体系、 湖泊体系和重力流等沉积体系1 2 1 】；北京石油大学的陈纯芳承担的板桥凹陷沙三段沉积体 系与物源分析的研究，认为主要形成了扇三角洲一深水浊积扇深湖沉积体系和近岸水 下扇一深湖沉积体系【2 2 1 。 但以上研究都是整个黄骅坳陷的沙三段，对于亚段没有详细的研究，为了下二步油 西安石油大学硕士学位论文 气探勘目标及后期精细开发，有必要进行更深、更细的研究。 1 3 题目来源 题目来源于大港油田板桥一滨海地区沙三段地震地质及沉积体系研究科研项目的 一部分。 1 4 研究内容 1 研究目的、意义和国内外现状，在现有认识和对资料收集和熟悉的基础上，了解 沉积体系及研究区域的研究进展。 2 通过井震结合，标定研究区的层位。 3 综合利用完钻井、录井、测井、地震资料，根据宏观的岩心观察和微观的相标志 以及测井相、地震相的研究，分析沉积相、亚相及微相。 4 结合古地貌，砂体空间分布，地震属性资料，编制每个亚段沉积体系平面展布图， 揭示沉积体系的平面展布规律。 1 5 研究方法及技术路线 充分利用己有的岩、电、地震资料的基础上，开展地震相、测井相、沉积相三项联 合分析。首先进行井一震对比，标定研究区的层位，建立研究区岩性地层格架。之后， 进行全区追踪对比及地震相、地震属性的地质解释，结合砂体空间分布特征及古地貌分 析的结果，进而在岩性地层格架中确定沉积体系的平面展布规律。( 图1 1 ) 1 6 完成的工作量 在论文撰写的过程中，完成的工作量主要有如表1 1 。 表1 1 论文完成工作量统计 项目工作量项目工作量 岩心观察 1 4 口井古地貌恢复3 层 岩心照片 2 8 0 张地震属性分析 1 3 5 0 k m 2 地震相一沉积 岩性地层格架3 条剖面 2 6 个 响应模式 地层厚度、砂岩 典型井相分析1 7 口井9 张 厚度、砂地比 地震沉积相 8 条剖面 沉积体系 9 张 解释剖面平面分布 4 第一章绪论 图1 1 技术路线图 5 西安石油大学硕士学位论文 第二章区域地质概况 2 1 基本构造格局及构造演化 ( 1 ) 基本构造格局 黄骅坳陷属于大陆内部裂陷一坳陷盆地，从裂谷动力学及运动学的角度看，介于被 动裂谷及拉分盆地之间，是基底走糈与盖层伸展双体制下的产物。盆地构造特征表现出 时空上的叠合性和时间上的序列性，表现出多旋回成盆、多旋回构造反转及多层结构的 总特点。这些构造风格及演化的特殊性主要由黄骅盆地特殊的区域构造背景及盆地结晶 基底构造的不均一性所决定，而后者显然是影响盆地发展的主因。黄骅盆地古近纪裂陷 盆地发育在鲁西、太行山及燕山三大结晶基底交接部位。大致以深部结晶基底缝合线位 置为界，可划分为三个大构造区块，即陆地北东向构造区、滨浅海北东东向构造区及北 塘构造区。据内部断块发育特点又可将裂陷区进一步划分为若干个次级断块区，各断块 区具有不同的构造样式及演化特点。 本次研究的板桥滨海地区位于渤海湾盆地次级坳陷黄骅坳陷中北部，北至新港断 层、南至南大港断层、西至沧县隆起，东至沙垒田凸起，总面积约有2 0 0 0 k i n 2 。研究层 位为沙河街组沙三段。在研究区域内，可以进一步划分为沧县隆起、板桥凹陷、沙皇田 凸起、港西凸起四个构造单元。( 图2 - 1 ) 图2 - 1 研究区所在位置示意图 6 第二章区域地质概况 ( 2 ) 构造演化 黄骅拗陷下第三系地层发育与分布情况表明其经历了初期断陷、中期深陷扩展、晚 期收缩衰退三大阶段【2 3 1 。 在中生代后的长期侵蚀准平原化背景上，受喜山运动影响出现断裂活动，初期形成 了些分割的地堑式洼地，主要分布于沧县隆起东侧大断裂下盘地区，以沧州附近为中 心自北西向南东延伸，平面上呈不对称箕状，剖面上呈向南东变薄的楔状体。在板桥地 区可能有分布。 盆地发育早期，以沉陷为主，间以相对的隆升活动，显示出多旋回的沉积特点。始 新统末，区域构造隆升，之后出现了沙河街组沉积时期更大范围的沉降活动，进入了湖 盆扩展阶段。 沙河街组地层广泛分布，逐层超复在下覆不同时代地层之上。自沙三段开始，盆地 内各级次凹陷水域逐渐联通。至沙一段期，盆地水域达到了最大扩展范围。其沉积厚度 受边界断裂及盆地内二级同生断裂的控制。总体具有拗陷内北、西陡深沉积厚；南东缓 浅沉积薄的不对称箕状结构。 渐新统晚期，区域构造进入隆升阶段，尽管仍间有相对沉降，但继其后则是更强烈 的抬升，最终形成了上下第三系之间的区域不整合。湖盆的收缩过程为自周边逐渐向中 心推移，原凹陷带分布的西、北两边抬升较显著。导致凹陷中心自北西向东南转移，东 营组沉积期呈现出以岐口凹陷为中心的拗陷格局。 2 2 地层特征 板桥一滨海地区古近系地层由老至新分别为孔店组、沙河街组、东营组【2 4 1 。 孔店组地层厚度一般为2 5 0 0 m ，沿坳陷西部、沧东边界断裂下降侧分布。岩性以红 色含砂、砾泥岩、灰色泥岩和大段红色碎屑岩为主，顶部为一套红色泥膏岩沉积，这自 下而上“红一黑一红 的三大岩性段组成一完整旋回。总体反映了早期分割小湖盆沉积 阶段完整的旋回过程。底与中生界，顶与渐新统为不整合接触。 沙河街组地层一般厚3 0 0 0 m ，厚度中心沿坳陷西界、北界的边界断裂下降侧分布， 为一套暗色湖相砂泥岩沉积，一些地区夹有基性火山岩及湖成碳酸盐岩与蒸发岩。 沙三段厚4 0 0 - - , 1 5 0 0 m ，为一套多旋回暗色砂、泥岩沉积。沙三段在研究区内厚度分 布不均，沿坳陷西北侧的板桥、北大港、沈青庄等地区沉积厚度大，厚8 0 0 1 5 0 0 m ，不 同凹陷区具备不同的沉积特征。 在以前的研究中北塘地区和南部其它地区地层的划分方案不一致，这影响了资料的 共用等。在本次研究中，根据层序地层原理，按照岩性组合、电性组合和沉积旋回特征， 结合油田的勘探开发实践，重新进行了地层划分与对比，将整个研究区沙三段划分为三 个亚段，自下而上称沙三3 、沙三2 、沙三1 亚段。 7 西安石油大学硕士学位论文 板桥、北大港、沈青庄地区：沙三段厚8 0 0 1 0 0 0 m ，以砂、泥岩为主，砂岩以含泥 含砾不等粒及细粒岩屑质长石砂岩为主，旋回层上部泥岩以深灰色为主，下部渐变为褐 灰、紫灰色。沙三3 、沙三2 各由一个不完整的正旋回组成，沙三1 由一个不完整的反旋 回组成。 沙二段：厚度小于l o o m 大于3 0 0 m ，是沙三段末期隆升侵蚀之后再次湖进的早期 沉积。主要分布于板桥一歧口凹陷区，一般有两个不完整旋回层。歧口凹陷西端、港西 隆起围斜带广大范围内无沙二段沉积，这些地区下伏沙三段剥蚀明显。 沙一段：经过沙三一沙二时( e s 3 e s 2 ) 的振荡性湖迸之后，沙一时( e s l ) 总体上转为稳 定的湖进，其产物广泛超覆于区内不同地层之上，并形成湖泊碳酸盐岩与陆源碎屑岩的不 等厚互层的地层剖面。 东营组地层一般厚1 0 0 2 0 0 0 m ，为一完整旋回，顶为新近系、古近系间区域不整合。 在坳陷边缘，如河海断裂以北、塘沽、高尚堡一带，与沙河街组分界明确，常有一组底 部砂砾岩层。 8 第三章沙三段沉积体系特征研究 第三章沙三段沉积体系特征研究 沉积体系是指过程相关的沉积相的组合体，或者在沉积环境和沉积作用方面具有成 因联系的三维岩相组合体【2 5 1 。也有的研究者更明确地认为沉积体系指具同期、同源、同 成因、同水系的一组相组合【2 6 1 。沉积体系的基本建造块体或单元是沉积相【2 7 1 。沉积体系 组系指两个以上反映相关沉积过程或成因联系的沉积体系的成因组合体。 3 1 岩石类型及特征 岩石类型及岩石学特征是最为重要的相标志之一。岩心观察和薄片鉴定表明，研究 区沙三段基本上为陆源碎屑岩，偶见碳酸盐岩。岩石类型包括砾岩、砂岩、粉砂岩、泥 ( 页) 岩。 ( 1 ) 砾岩 砾岩在研究区沙三段中分布较为广泛，在沧县隆起边缘的部分钻井中厚度较大，可 达几十米，其它钻井一般厚度不大。砾岩一般以细砾岩( 砾径2 - 1 0 m m ) 、中砾岩( 砾径 l - l o o m ) 为主，粗砾岩较少。按成因，研究区沙三段砾岩主要有两类：碎屑流沉积的砾 岩和分流河道底部沉积的砾岩。 碎屑流沉积的砾岩厚度较大，颜色杂乱，其中的砾石堆积杂乱，无层次，无分选， 无方向性；砾石大小悬殊，小者在1 c m 以下，大者可达十余厘米甚至达数十厘米；砾石 以棱角状一次棱角状为主，个别磨圆较好；砾石间为砂质及粘土杂基充填。这类砾岩多 分布于近岸、远岸水下扇、扇三角洲沉积中。 分流河道底部沉积的砾岩厚度极小，分布于河道沉积层序的底部，与砂岩一起构成 向上变细的层序。砾岩一般多为杂色或紫红色，杂乱分布，砾石也大小不一，分选差， 棱角状一次圆状均有，成分为砂岩、泥岩、石英岩等，砾间填隙物为砂、泥质等。这类砾 岩多分布于扇三角洲前缘水道沉积和辫状河三角洲平原的水道沉积中。 ( 2 ) 砂岩 研究区沙三段砂岩分布十分广泛，是研究区沙三段油气的主要储集岩类。 从岩心观察和薄片分析结果来看，砂岩的粒级变化较大，包括细砂岩、中砂岩、粗 砂岩和含砾不等粒砂岩，以细砂岩和中砂岩为主。统计1 3 7 5 片薄片的分析鉴定结果，碎 屑粒径范围为0 0 3 - 2 5 m m ，一般0 1 0 o 2 5 m m ，平均粒度中值为0 2 3 5 m m 。按成分分类， 主要为岩屑长石砂岩，其次为长石砂岩和长石岩屑砂岩，少量岩屑砂岩和混合砂岩( 表 3 1 ) 。砂岩中碎屑颗粒成分主要为长石、石英和岩屑( 表3 2 ) ，不稳定组分含量高，反 映成熟度低的特点。颗粒基本上以次棱角状至次圆状为主，颗粒间多为点接触、线接触 或点线接触，部分为凹凸线接触。粒间填隙物主要有粘土杂基充填和钙质胶结两种类 型( 表3 3 ) 。多为孔隙式或接触式胶结。 9 西安石油大学硕士学位论文 表3 1 板桥一滨海地区沙三段砂岩类型统计表 岩屑长石 长石岩屑 岩石类型长石砂岩岩屑砂岩 混合砂岩合计 砂岩砂岩 样品数6 2 4 1 61 44 61 35 5 1 百分比( )1 1 37 5 5 2 58 32 41 0 0 表3 2 板桥滨海地区沙三段砂岩中颗粒类型统计表( 样品数：1 4 3 0 ) 碎屑颗粒石英长石岩屑其它合计 平均含量( ) 3 0 23 7 4 2 6 75 71 0 0 表3 3 板桥一滨海地区沙三段砂岩粒问填隙物类型统计表( 样品数：1 3 7 5 ) 填隙物类型粘土杂基方解石 白云石硅质自生高岭石 含量范围 m 巧5 o 0 5 0 , - 4 2 o 3 0 1 2 平均含量 5 21 0 43 o1 2o 4 研究区砂岩一般形成于扇三角洲沉积、近岸水下扇、远岸水下扇和辫状河三角洲中， 也有少量出现于浅湖砂坝或半深湖至深湖的滑塌沉积、浊流沉积中。 ( 3 ) 粉砂岩 粉砂岩在研究区沙三段中分布也很广泛，大部分层位中均有分布，但其数量较砂岩 少。粉砂岩中颗粒成分较复杂，总体上以石英、长石颗粒为主，其粒间填隙物以粘土杂 基为主，也有钙质胶结的。粉砂岩多与砂岩伴生出现，与砂岩组成向上变细或向上变粗 的层序，其沉积构造多为中小型交错层理、液化变形层理等。多出现在扇三角洲、浅湖 砂坝及半深湖至深湖的浊流沉积中。 ( 4 ) 泥( 页) 岩 这类岩石是研究区沙三段中分布最广的一类岩石。特别是沙三2 亚段分布最多。其 颜色变化较大，多数为灰色、深灰色至灰黑色，部分为紫红色或暗紫红色。它们形成于 水动力条件极弱、水体安静的沉积环境，颜色较深者应为水体较深环境沉积之产物，如 浅湖至深湖和前扇三角洲等，颜色发红者应为氧化环境沉积之产物，如扇三角洲平原的 水道间沉积。 1 0 第三章沙三段沉积体系特征研究 3 2 沙三段沉积体系划分。 本次研究采取先地质，后地震，地质约束地震，地震精心刻画地质、地质与地震充 分结合的研究思路。层序地层学、沉积学、地震岩性学及地震地貌学等多学科结合来研 究板桥滨海地区沙三段地震地质及沉积体系【2 9 】。运用沉积学的研究方法，对沙三段沉积 进行成因相、测井相及地震特征的分析。 在前人研究的基础上，通过对2 1 口井的岩心观察描述及岩心相分析，研究区沙三段 为湖相沉积体系，共识别出扇三角洲、辫状河三角洲、近岸水下扇、远岸水下扇和湖泊 5 种相，1 5 种亚相，几十种微相( 表3 4 ) 。 表3 - 4 板桥滨海地区沙三段沉积体系分类表 相亚相微相 扇三角洲平原水道、水道间 重力流水道、水下分流河道、水道间、河口滩坝、滩坝间、 扇三角洲 扇三角洲前缘 远砂坝、席状砂 前扇三角洲前三角洲泥 辫状河三角洲平原 辫状河道沉积、堤岸沉积 辫状河三角洲 辫状河三角洲前缘水下分流河道沉积、支流间湾沉积、河口砂坝、远砂坝 前三角洲前三角洲泥 上扇主水道、水道间 近岸水下扇中扇水道、水道间、沉积叶状体、叶状体间 下扇 上扇主水道、水道间 远岸水下扇中扇水道、水道间、沉积叶状体、叶状体间 下扇 滨浅湖滨浅湖泥、滨浅湖砂坝 湖泊半深湖深湖泥、半深湖深湖砂坝、 半深湖深湖 断槽充填砂砾岩体 西安石油大学硕士学位论文 3 3 沉积微相特征分述 3 3 1 扇三角洲相 扇三角洲( f a nd e l t ao rf a n d e l t a ) 这一名词是a h o l m e s ( 1 9 6 5 ) 和j h m c g o 、l ( 1 9 7 0 ) 提出来的，把扇三角洲定义为从邻近高地推进到稳定水体( 海、湖) 中去的卜 积扇，因此它是个成因类型名词，而不是指形状似扇形的扇状三角洲( f a n 1 i k ed e l t a ) 。 地形高差大、坡度陡、构造活动强烈、半干旱气候条件、近源、洪枯水流量变幅大、物 源区母岩易于机械风化等既是冲积扇发育的有利条件，也是扇三角洲形成的条件。扇三 角洲的特征既不同于经典的冲积扇，也不同于传统上由河流一湖泊或者河流海洋相互作 用形成的三角洲，而是兼有两者特征的过渡类型，是一种具有独立特色的过渡型沉积体 系。我国学者吴崇筠、薛叔浩等( 1 9 9 2 ) 根据扇三角洲的发育位置，将其分为靠山型和 靠扇型两大类。 根据沉积水动力条件，可以将扇三角洲划分为扇三角洲平原、扇三角洲前缘及前扇 三角洲3 个亚相。 ( 1 ) 扇三角洲平原亚相 在沈7 井及旺古1 井一带可见扇三角洲平原沉积。研究区扇三角洲是冲积扇进积到 湖泊中而形成，其平原部分类似于冲积扇沉积，以突发性、瞬时的灾变事件产生的重力 流沉积与间灾变期正常沉积交替进行的，并以碎屑流沉积占绝对优势，沉积物粒度普遍 很粗，砾岩发育，由碎屑流沉积、短暂的扇上分流河道沉积及漫流沉积等微相组成，其 中以块状砾岩组成的碎屑 流沉积物及含砾砂岩及砂 岩组成的扇上分流河道沉 积为主。在沈7 井沙三2 亚 段钻井剖面上可见分流河 道由灰白色、浅棕红色、浅 灰绿色砂砾岩、含砾不等粒 砂岩、中砂岩组成( 图3 1 ) ， 漫流沉积主要为紫红色砂 亚 深颜 沉积相 自然电位 岩性剖面 声波时差 沉积构造岩性描述 亚微 t m v ) 度 ( 邺m ) 相 段】57 ，色 1 6 04 ，0 相相 i m l 中要发育浊 末越刚 乏 缀 驶色、杂色 扇 = 水 沙 f o 翰 产舡层砂质砾 角 角 ：。 _ 5 岩期蒹色芘 j 9 ：二! ：g - 芦 岩，炙泉色 j 中砂岩。自 洲 苌 譬一 兰a 然屯位曲线洲 m 道一 为。曲状蔚 原 三5 广 丁雨 f 历 繁，站奢l 二! ： e 理。 木m 鲥、 图3 1 沈7 井沙三2 亚段扇三角洲平原水道微相剖面 质泥岩、泥岩组成，泥石流沉积主要由褐灰色、灰白色砂砾岩、含砾不等粒砂岩组成， 砾石成分主要为石英、泥砾和岩屑砾石，最大砾径达6 c m ；砾石呈次棱角状，无定向， 大小混杂，分选性差。且该井的漫流沉积厚度较分流河道厚度大，显示漫流沉积发育， 这可能与其处于主河道间或边部有关。 ( 2 ) 扇三角洲前缘亚相 扇三角洲前缘亚相可进一步划分为重力流水道、水下分流河道、水道间、河口滩坝、 1 2 第三章沙三段沉积体系特征研究 滩坝间、远砂坝和席状砂微相。扇三角洲前缘在研究区沙三3 亚段发育。 1 ) 重力流水道微相 板深5 - 1 井第4 次取心，沙三3 亚段3 7 0 39 3 7 0 87 m 发育重力流水道沉积( 图3 - 2 ) ” 、* 、 了 常歌移 歹 2 一乏 = = = 。 帮获移 ) 乏 ： = = = 曼= 一= ， _一f 一一- 席破移 、 g 乏 图3 1 5 沈7 沙三1 井扇三角洲前缘席状砂 在河口坝周围和前方呈大范围 分布的细一粉砂岩薄层，厚度一般为 o 5 1 o m ，砂体在平面上呈席状，在 剖面上呈条带状，剖面上往往与前扇 三角洲泥岩互层。板8 8 4 井3 0 2 4 1 5 - 3 0 6 7 4 7 m 为湖泥夹席状砂，砂厚 0 5 - 2 m ；沈7 井1 5 8 0 - - 1 6 0 1 m 为前 三角洲泥夹席状砂，电测曲线为指状 特征( 图3 1 5 ) 。 ( 3 ) 前扇三角洲亚相 前扇三角洲岩性较细，以灰色、灰绿色、深灰色泥岩夹泥质粉砂岩为主，发育水平 层理、波状层理及砂、泥沉积的复合层理。虫孔发育，含较多的生物化石。有时和滨浅 湖较难区分。歧深6 井4 2 4 5 9 - 4 3 6 1 2 m 为前扇三角洲亚相，岩性为深灰色泥岩夹灰色 砂岩，上部为扇三角洲前缘。 3 3 2 辫状河三角洲相 辫状河三角洲系辫状河入湖( 或海) 而形成，同曲流河入湖( 或海) 形成的曲流河 三角洲一样，研究区辫状河三角洲亦明显地可分出辫状河三角洲平原、辫状河三角洲前 缘及前辫状河三角洲3 个亚相。 ( 1 ) 辫状河三角洲平原亚相 主要分布在庄4 4 井、庄浅4 井及庄海4 井一带。辫状河三角洲平原亚相类似于辫状 1 7 西安石油大学硕士学位论文 河沉积，由辫状河道砂坝及堤岸沉积2 个沉积微相组成，其中占主导地位的是辫状河道 砂坝沉积。 辫状河三角洲平原亚相类似于辫状河沉积，由辫状河道砂坝及堤岸沉积2 个沉积微 相组成，其中占主导地位的是辫状河道砂坝沉积。辫状河道砂坝沉积类似于辫状河心滩 沉积，在沉积过程中砂体频繁侧向迁移加积。岩性较粗，常由砾岩、含砾砂岩及砂岩组 成，其中主体岩性为含砾中、粗粒砂岩。单一分流河道砂体的沉积物具明显向上变细特 征，常从细砾岩、含砾粗砂岩到中、粗粒砂岩；单一砂体的最大厚度从0 2 - 2 5 0 m 不等； 砂体中沉积构造发育，常见冲刷面构造、平行层理及大、中型槽状交错层理，而河道砂 坝频繁侧向迁移加积形成的“侧积交错层”发育，侧积交错层的特征清楚。纵向上，通 常可见许许多多的河道砂体相互叠置成厚度巨大的砂体。 堤岸沉积为洪水期水体漫越河道，在河道两侧积水洼地中沉积的细粒物质，主要由 粉砂岩和泥岩的薄互层组成，发育沙纹层理；局部因河道砂坝的不断迁移、侵蚀破坏， 使堤岸沉积物呈透镜状或藕节状断续展布。 ( 2 ) 辫状河三角洲前缘亚相 辫状河三角洲前缘是辫状河三角洲沉积的最 活跃场所，主要出现在研究区南缘；辫状河三角洲 前缘沉积物是辫状河三角洲的主体，由水下分流河 道、支流间湾沉积、河口砂坝及远砂坝4 个微相组 成。 1 ) 水下分流河道微相 水下分流河道沉积为辫状河三角洲前缘的主 体( 图3 1 6 ) 。 水下分流河道是平原环境中辫状河道入湖后 在水下的延续部分，其沉积特征与辫状河道砂坝极 为相似，岩性较辫状河道砂坝稍细，主要为含砾砂 岩、粗砂岩、中砂岩及细砂岩构成，岩石中泥质杂 基含量极，呈颗粒支撑。单一水下分流河道砂体显 示清楚的下粗上细特征，从含砾中、粗粒砂岩到细 砂岩，主体为砂岩。砂体中沉积构造发育，常见大、 中型槽状交错层理、平行层理及冲刷充填构造，局 部见板状交错层理，砂体底部见泥砾，而砂体频繁 o c 私： ，i ： 颦y r 扣8 l i “f 掏j 立 赴，葶妇c 私t 微十1 凰 盘湖n l j 矗霉 2806 2 8 0 z 虱 一- 水 2 8 0 挂， 名基 卜 2 8 0 乞 j2 8 l f ) ji 分 2 8 】l 垒k 浙【 扣r i 瞧 2 8 12 2 8 - t 2 8 l q j 2 8 1 i 垂冒、劳莹哇 兰 28l 图3 1 6 庄6 6 井沙三2 水下分流河道 微相剖面图( 1 2 筒岩心) 侧向迁移加积形成的侧积交错层更是其主要的沉积构造，完全可作为其相标志。单一水 下分流河道砂体厚度为0 2 2 2 m ，纵向上常见若干水下分流河道砂体相互叠置组成厚度 较大的砂体( 图3 1 7 ) 。 1 8 第三章沙三段沉积体系特征研究 3 0 8 80 0 m ，沙三1 ，底部为 砾岩中上部为砂岩 3 0 8 2 m ，沙三1 ，下部粗砂 岩，向上为中细砂岩 图3 1 7 扣4 9 2 井，沙三1 ，第2 筒心辨状河三角洲前缘水下分流河道 3 ) 河口砂坝微相 2 ) 支流间湾微相 支流问湾沉积在研 究区前缘亚相中普遍可 见，由粉砂岩、粉砂质 泥岩和泥岩组成，见水 平层理及小沙纹层理， 由于水下分流河道迁移 频繁，部分支流问湾沉 积物往往受到侵蚀破 坏，咀大小不等的透镜 状夹在河道砂体中。 河口砂坝特征清楚，由粉砂岩、细砂岩及中砂岩组成，常显示向上变粗层序( 从粉砂 岩到中、细砂岩) 及向上变 | l 再变细层序，河口 砂坝中沉积构造发育，常见浪成沙纹层理，液化 变形层理。平行层理及中、小型槽状及板状交错 层理( 图3 - 1 8 ) 。 ( 3 ) 前辫状河三角洲亚相 前辫状河三角洲位于辫状河三角洲前缘带 向湖的较深水区，由灰绿色、深灰色薄层状泥( 页) 岩及粉砂质泥( 页) 岩组成，见水平层理，植物叶 片化石亦普遍可见；岩层横向分布非常稳定。前 三角洲泥中常见三角洲前缘的滑塌沉积物。 由上进沉积特征可看出，作为研究区主要沉 积相类型