遼河坳陷大凌河油層沉積特征及成因分析

1油氣成藏模式遼寧盤錦市大洼縣2-14-16區(qū)塊位于遼寧省盤錦市大洼縣。在構(gòu)造上，它位于河流凹陷西側(cè)的陡峭斜面上，位于相喜嶺油田中部的26號(hào)井附近。這是一個(gè)由斷層引起的西部高、東部低斜構(gòu)造。區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦,氣候溫濕,交通便利。工區(qū)面積10km2,以大凌河油層、興隆臺(tái)油層和杜家臺(tái)油層等含油層系為主。目的層大凌河油層,油藏埋深2143.0～2610.0m,自上而下發(fā)育大0、大Ⅰ、大Ⅱ、大Ⅲ共四套油水組合。古近紀(jì)遼河坳陷的發(fā)育過(guò)程可細(xì)分為5個(gè)時(shí)期:沙四張裂期、沙三深陷期、沙二收斂期、沙一擴(kuò)張期和東營(yíng)退縮期。1.1東陡西緩的焦?fàn)t形態(tài)斷裂帶開(kāi)始形成,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在坳陷內(nèi)很不均衡,基底拉張裂解,并伴有較強(qiáng)烈的玄武巖噴發(fā)和不均衡的斷塊升降活動(dòng),形成東陡西緩的箕狀湖盆形態(tài)。后期攜帶碎屑的水流自西部山地順勢(shì)而下進(jìn)入湖盆,在湖盆西側(cè)形成扇三角洲沉積。1.2西部凹陷和西部凹陷是斷陷湖盆發(fā)育的高潮時(shí)期,早期深陷擴(kuò)張,沉積和沉降幅度大,晚期逐漸減弱。早期湖盆的強(qiáng)烈深陷和擴(kuò)張?jiān)谖鞑堪枷荼憩F(xiàn)很強(qiáng)烈,湖盆進(jìn)一步擴(kuò)大,湖水加深,大量粗碎屑多以陣發(fā)性重力流進(jìn)入湖盆,形成湖底扇濁積巖沉積。晚期湖盆沉陷幅度減弱,濁流沉積規(guī)模大大縮小,且物源南移,邊部地區(qū)局部不均衡抬升并遭受剝蝕,歡2-14-16區(qū)塊大凌河油層就是在這種沉積背景下發(fā)育形成的。1.3盆內(nèi)邊緣凹陷作為沙三晚期水退過(guò)程的繼續(xù),西部凹陷形成大范圍的淺水湖盆,邊緣地區(qū)雖然時(shí)常有沉積間斷,但凹陷仍保持東陡西緩、北窄南寬的盆地面貌。攜帶碎屑物的短促河流,在洪水季度進(jìn)入湖盆,在湖盆邊緣形成十分發(fā)育的裙邊狀扇三角洲沉積。1.4沙一擴(kuò)建時(shí)期西部凹陷進(jìn)一步擴(kuò)張,水體擴(kuò)大。由于沙二期的填平作用,東西兩側(cè)陡緩差異變小,仍以扇三角洲沉積為主。1.5壓水型含油層系東營(yíng)期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致遼河坳陷再一次大規(guī)模擴(kuò)張,但斷塊運(yùn)動(dòng)明顯減弱,湖盆廣度和深度僅次于沙三段,整個(gè)湖盆表現(xiàn)為持續(xù)水退,形成一套以泛濫平原河流相為主的含油層系。2大凌河油層沉積相大凌河油層為遼河坳陷古近系沉積演化第二旋回深水湖盆的沉積產(chǎn)物,水域分布范圍廣,水體深,沉積物巨厚,主要為半深湖相—深湖相泥巖及濁積砂巖沉積,巖性為半深湖—深湖相深灰、褐灰色泥巖夾2～3組厚度變化較大的灰白色厚層砂巖及長(zhǎng)石砂礫巖,多不顯層理,泥巖質(zhì)純,由湖盆邊緣向凹陷區(qū)地層厚度逐漸加大,靠近洼陷區(qū)厚度可達(dá)數(shù)百米。地層厚度700～850m,東厚西薄。大凌河油層下部為灰褐色油頁(yè)巖、褐灰色泥巖組成的特殊巖性段;中部為灰色泥巖與灰白色巨厚塊狀砂礫巖互層;上部為巨厚塊狀灰色泥巖夾塊狀—不等厚層狀砂巖。深陷區(qū)泥巖厚度大,是本區(qū)的主要生油巖。2.1厚層砂巖沉積相屬于古近系沙三下亞段,是遼河坳陷大幅度沉降初期的產(chǎn)物,斜坡邊部發(fā)育厚層砂巖,向洼陷部位,砂層厚度減少至尖滅,變?yōu)榘瞪鄮r相。沉積厚度350～450m左右,整體由東向西逐漸變薄。底部油頁(yè)巖層,沉積較穩(wěn)定,平面分布廣,是重要的標(biāo)志層。2.2砂體及沉積相屬于沙三中亞段,是遼河坳陷大幅度劇烈下降期的產(chǎn)物,以發(fā)育大套塊狀砂礫巖和大段泥巖互層為特征,縱向上砂、泥分異較好,地層厚度在斜坡上較薄,洼陷中心較厚,整體由東向西逐漸變薄,工區(qū)內(nèi)沉積厚度為200～350m左右。化石組合以深水生態(tài)組合為特征。3沉積相標(biāo)記3.1砂體及成巖性大凌河油層主要巖性以中—細(xì)礫巖和巖屑質(zhì)混合砂巖為主,次為含礫砂巖,成份成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度低,礫石約占27%,粗砂約占23%,中砂約占36%,細(xì)砂約占17%,粉砂約占3%,礫巖相與砂巖相比例相當(dāng),分別為30.7%和32%,含礫砂巖12%。碎屑成份中巖屑占32%、石英30%、長(zhǎng)石22%,成份成熟度僅0.55。巖石成巖性差,巖性為顆粒支撐礫巖、基質(zhì)支撐的中—細(xì)礫巖、礫狀砂巖、含礫不等礫砂巖、中、細(xì)砂巖等。結(jié)構(gòu)成熟度低,尤其是礫巖更為突出,有的礫巖成混凝土狀,分選差,大小混雜,磨圓度為次圓—次棱角狀,礫石排列無(wú)序,膠結(jié)類型以孔隙式為主,次為接觸式,較為松散,屬快速堆積產(chǎn)物。3.2下伏泥巖同生角礫型層面構(gòu)造可見(jiàn)溝模、槽模、重荷模等。另外在巖石中發(fā)育泥質(zhì)條帶和泥礫,多呈撕裂狀,并發(fā)生塑性變形,多數(shù)為下伏泥巖遭受侵蝕而成的同生角礫。3.3粒度特征3.3.1概率曲線粒度概率曲線類型多樣,其中以直線式和兩段式為主,斜度較大,粒度分布范圍0～4;另外還有多段式或三段式粒度概率曲線(圖1)。3.3.2種pq、cr組合圖形主要有兩種類型:一種是平行C=M基線的長(zhǎng)條形,圖形較寬,C值100～300μm,M值20～200μm,C/M=1.5～5;另一種為PQ、QR組合圖形,以QR段平行于C=M基線,圖形寬,離C=M基線較遠(yuǎn),說(shuō)明分選性差。CM圖總體特征表明,大凌河油層沉積物以塊體重力流形式搬運(yùn)為主,部分較大顆粒在搬運(yùn)過(guò)程中具有在底部滾動(dòng)的特點(diǎn)(圖2)。3.4北西南西緣砂體研究區(qū)大凌河油層砂體在平面上受水道控制明顯,呈北西向的條帶狀展布,砂體從北西向南東方向搬運(yùn)沉積。順?biāo)婪较蛏绑w厚度大且穩(wěn)定,垂直水道方向砂體厚度不穩(wěn)定,厚度變化快直至尖滅。3.5地震勘探的相特征3.5.1儲(chǔ)層疊加控礦該種曲線細(xì)分為二種類型:①典形的箱形:負(fù)異常幅度值較高,頂?shù)捉缇鶠橥蛔兘佑|,單層厚度大,在較強(qiáng)的水流條件且有豐富的物源供給,沉積速率高,沉積終止也快,縱向上一般為正韻律。②微齒化箱形曲線:曲線負(fù)異常幅度較大,總體為箱型,但具有多個(gè)鋸齒狀,頂?shù)壮释蛔兘佑|。該種箱形曲線反映出沉積物供給豐富,在總的很強(qiáng)的碎屑供給條件下時(shí)而增強(qiáng),時(shí)而有脈動(dòng)性變化,造成曲線形態(tài)相當(dāng)發(fā)育,儲(chǔ)層疊加厚度大,最大>50m。無(wú)論何種箱形曲線(圖3)均反映沉積體是在高流態(tài)條件下、高物源豐度下的快速堆積及間歇性沉積。箱形曲線形態(tài)在研究區(qū)多分布于辮狀溝道主流線微相中。3.5.2自然電位組合該曲線類型從形態(tài)反映沉積初期碎屑物質(zhì)供給不足,后來(lái)碎屑供給能力不斷增強(qiáng),因而形成了下細(xì)上粗的巖性組合,自然電位曲線發(fā)生了由下向上、由低到高的變化,形成較為典型的反韻律,其形狀如一個(gè)上大下小的漏斗(圖4)。3.5.3反腐敗曲線沉積過(guò)程中,由下至上,碎屑物供給能量由強(qiáng)不斷變?nèi)?碎屑供給、沉積條件變化趨勢(shì)與漏斗形曲線相反(圖5)。3.5.4頂?shù)淄蛔兩绑w反映突發(fā)事件中短時(shí)間內(nèi)的碎屑沉積,由于沉積速度快,終止速度也快,物源供應(yīng)局限,因而形成了厚度較小,頂?shù)淄蛔兊纳绑w。指狀自然電位曲線(圖6),在研究區(qū)主要反映溝道間和中扇前緣微相的曲線類型。3.5.5齒鉆反映碎屑物質(zhì)來(lái)源少而多變的沉積環(huán)境,自然電位曲線幅度小,呈微幅度,曲線呈齒—刺狀(圖7)。3.5.6低平形狀反映不受密度流影響的較平穩(wěn)沉積環(huán)境(圖8)。4微相和微相聚集特征4.1深水環(huán)境地質(zhì)沉積發(fā)育史與斷陷盆地發(fā)育的每個(gè)階段緊密相關(guān),斷裂運(yùn)動(dòng)不僅控制了垂向上旋回的交替,而且也決定了不同地質(zhì)時(shí)期平面上沉積體系的展布,為多種多樣的沉積類型創(chuàng)造了條件。整個(gè)沙三時(shí)期,遼河坳陷西部凹陷呈穩(wěn)定沉積狀態(tài),除邊緣地區(qū)為淺水環(huán)境外,均為深水環(huán)境,形成了以深水濁積相為主的沉積體系。沙三時(shí)期處于凹陷的深陷期,凹陷大幅度沉降,且水系發(fā)育,使其處于深水湖盆環(huán)境。沙三早期,遼河坳陷西部凹陷東部邊界大斷裂北部最為活躍,凹陷快速沉降,水進(jìn)加劇,使其成為深水環(huán)境。因凹陷與周邊高差顯著,使東側(cè)中央凸起的碎屑物質(zhì)沿陡坡陣發(fā)快速滑塌,一部分在東部斷階帶快速沉積成為沖(洪)積扇或扇三角洲,而更多的則是進(jìn)入湖底形成湖底濁積扇沉積體系。西側(cè)緩坡帶也發(fā)育了沖擊扇—扇三角洲沉積體系。沙三中期,西側(cè)緩坡也趨于活躍,西側(cè)物源區(qū)碎屑不能直接陣發(fā)式向湖底輸送,而是集中在早期繼承下來(lái)的水下峽谷(如齊家峽谷、歡喜嶺峽谷)沿湖底輸送,水下峽谷不僅是輸送碎屑物質(zhì)的通道,同時(shí)也是沉積的主要場(chǎng)所,峽谷內(nèi)沉積了塊狀碎屑濁流沉積。沙三晚期,凹陷內(nèi)斷裂活動(dòng)減弱,北部呈隆升態(tài)勢(shì),湖水呈逐漸變淺的趨勢(shì),但是大大縮小的水域依然以深水湖泊環(huán)境為主。由于斷塊差異升降,湖岸遷移,造成沉積中心向南遷移。受斷階、斷槽控制,沉積體呈條帶狀展布,西側(cè)緩坡帶湖底扇的發(fā)育規(guī)模也較前期大大減小。4.2沉積物相類型和沉積物模型4.2.1沉積構(gòu)造依據(jù)趙徴林教授等對(duì)湖相重力流沉積所建立的湖底扇相模式,分析歡2-14-16區(qū)塊大凌河油層沉積時(shí)的古地理和古構(gòu)造條件,以及巖石成份、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、砂體發(fā)育及分布特征,認(rèn)為歡2-14-16區(qū)塊大凌河油層的沉積環(huán)境主要是具供給水道的緩坡型湖底扇中扇亞相,由辮狀溝道(中心、側(cè)緣)、辮狀溝道間、中扇前緣微相組成。辮狀溝道微相:辮狀溝道微相是攜帶大量碎屑物質(zhì)的重力流在上扇主溝道卸掉部份粗粒碎屑物質(zhì)后繼續(xù)向湖心方向延伸擴(kuò)展所形成的。其巖性為具塊狀或遞變層理的礫巖、砂質(zhì)礫巖、砂泥組合或?yàn)榫哂羞f變層理的礫巖、砂層及泥巖組合。主要沉積構(gòu)造為遞變層理、平行層理?？v向上辮狀溝道砂體多為正韻律,偶見(jiàn)為復(fù)合韻律或反韻律。單層厚度較大,一般為10～50m。平面上辮狀溝道砂體呈帶狀分布,局部連片。在測(cè)井曲線上自然電位曲線呈箱形/漏斗形高幅度,視電阻率曲線上呈齒化高阻。溝道側(cè)緣微相:實(shí)際上是辮狀溝道沉積的一部分,位于溝道兩側(cè),一般較溝道巖性細(xì)一個(gè)粒級(jí),單層變薄,厚度4～10m,呈中厚層狀,平面上多呈長(zhǎng)條狀,自然電位呈箱形—指狀,溝道中心和側(cè)緣是漸變過(guò)渡,界限并不明顯,只是根據(jù)砂層厚度人為分開(kāi)。溝道間微相:溝道間是辮狀溝道所夾持的地帶,是洪水浸溢堤岸與溝間平坦地帶的沉積,由于溝間砂體是較低密度下形成的沉積產(chǎn)物,巖性相對(duì)較細(xì),厚度較薄,其巖性為含礫砂巖、砂巖或泥質(zhì)砂巖、不等粒砂巖及泥巖組合,主要沉積構(gòu)造為平行層理。縱向上以正韻律為主,下粗上細(xì),平面上該微相砂體呈片狀、長(zhǎng)條狀展布。自然電位曲線呈小指狀或低幅齒化狀,視電阻率曲線上呈齒化中—高阻狀。前緣微相:巖性為砂巖、粉砂巖及泥巖互層,砂巖中發(fā)育遞變層理及平行層理,單砂層厚度<3m,中—薄層狀,自然電位曲線呈齒形—線形,砂巖細(xì)而薄,平面上多呈土豆?fàn)?、條帶狀。巖性、電性曲線上,溝道間微相和前緣微相很難區(qū)別,兩者的主要區(qū)別是發(fā)育位置不同,前者在溝間,后者在溝前,在歡2-14-16區(qū)塊這種面積較小的研究區(qū),兩微相更難區(qū)分。4.2.2湖底扇砂體及層理特征湖底扇中扇亞相是湖底扇的