引用本文
陈启南, 程俊生, 冯国良, 杨德强, 刘畅. 大湾区块陡坡带沙三中亚段砂砾岩体沉积特征及成因探讨[J]. 录井工程, 2024,35(1): 106-111.
CHEN Qi#cod#x02032;nan, CHENG Junsheng, FENG Guoliang, YANG Deqiang, LIU Chang. Sedimentary characteristics and genesis of sandy conglomerate of the middle Es3 in the actic region of Dawan Block [J]. Mud Logging Engineering, 2024,35(1): 106-111.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2024.01.017  
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大湾区块陡坡带沙三中亚段砂砾岩体沉积特征及成因探讨
陈启南①,②, 程俊生①,②, 冯国良①,②, 杨德强①,②, 刘畅①,②
①中国石油集团录井技术研发中心
②中国石油长城钻探工程有限公司录井公司

作者简介：陈启南 工程师,1981年生,2006年毕业于桂林工学院资源勘查专业,现在中国石油长城钻探工程有限公司录井公司从事油气勘探方面的研究工作。通信地址：124010 辽宁省盘锦市石油大街77号。电话：13188559993。E-mail：chqn.gwdc@cnpc.com.cn

收稿日期: 2023-10-20
基金: 中国石油重大科技专项“辽河油田千万吨稳产关键技术研究与应用”（编号：2017E-16）
摘要

辽河坳陷东部凹陷大湾区块陡坡带沙三中亚段沉积时期发育了一套砂砾岩体,由于该区勘探程度较低,前人尚未对该区砂砾岩体进行深入的分析和研究,对其成因及分布规律认识不清,制约了该区的勘探进程。利用岩心观察、岩石薄片、粒度分析、重矿物组合特征以及古地貌恢复等技术手段,对研究区砂砾岩体沉积特征、物源及成因进行研究,结果表明：大湾区块陡坡带沙三中亚段砂砾岩体为近岸水下扇沉积体系,物源来自于东部茨榆坨潜山凸起,同时大湾区块位于茨榆坨潜山凸起倾没端,是主物源的优势倾泻方向,有利于形成规模扇体。在此基础上明确了大湾区块陡坡带沙三中亚段砂砾岩体展布特征,从而为大湾区块陡坡带岩性油气藏勘探寻找有利目标提供了指导。

关键词: 砂砾岩体; 陡坡带; 沉积特征; 近岸水下扇; 成因探讨; 东部凹陷; 大湾区块
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Sedimentary characteristics and genesis of sandy conglomerate of the middle Es3 in the actic region of Dawan Block
CHEN Qi′nan①,②, CHENG Junsheng①,②, FENG Guoliang①,②, YANG Deqiang①,②, LIU Chang①,②
①Mud Logging Technology R & D Center, CNPC, Panjin, Liaoning 124010,China
②GWDC Mud Logging Company,CNPC, Panjin, Liaoning 124010,China
Abstract

A set of sandy conglomerate is developed during the deposition of the middle Es3 Formation in the actic region of Dawan Block in the eastern sag, Liaohe depression. Due to the low exploration degree in this area, the sandy conglomerate has not been deeply analyzed and studied, and its genesis and distribution law are not clear, which restricts the exploration process in this area. The sedimentary characteristics, provenance and genesis of the sandy conglomerate in the study area are studied by using core observation, petrographic thin section and grain size analysis, combined with the characteristics of heavy mineral assemblages and palaeogeomorphology restoration and other technical means. The results show that the sandy conglomerate in the study area is deposited by nearshore subaqueous fan, and its provenance is from the eastern Ciyutuo buried hill uplift. At the same time, Dawan Block is located at the pitching end of Ciyutuo buried hill uplift, which is the dominant pouring direction of the main proventsource and conducive to the formation of large-scale fan. On this basis, the distribution of sandy conglomerate mass has been defined and the guidance for oil and gas exploration in the actic region of the Dawan Block has been provided.

Keyword: sandy conglomerate; actic region; sedimentary characteristics; nearshore subaqueous fan; discussion on genesis; eastern sag; Dawan Block
0 引言

断陷湖盆陡坡带通常发育粗碎屑沉积, 碎屑岩被深湖相泥岩包裹, 成藏条件优越, 因而该类型构造带越来越受到重视[1, 2, 3]。近几年, 随着勘探技术的发展, 陡坡带砂砾岩油气藏成为油气勘探的重要领域[3, 4]。东营凹陷、大民屯凹陷、西部凹陷、玛湖凹陷均在陡坡带砂砾岩中发现大量油气规模储量, 证明陡坡带的勘探价值和潜力。

辽河坳陷东部凹陷北段大湾区块陡坡带在沙三中亚段发育了一套砂砾岩体并见到良好油气显示, 区块内W 23、W 29井在该套砂砾岩体中压裂试油获得工业油流, 展示了该区块陡坡带具有较大的油气勘探潜力。由于该区勘探程度较低, 前人尚未对该区砂砾岩体进行深入的分析和研究, 对其成因及分布规律认识不清, 制约了该区的勘探进程。本文在岩心、录井、测井数据基础上, 通过岩性成分、粒度特征等研究, 结合重矿物组合特征、古地貌恢复等分析, 认为大湾区块沙三中亚段陡坡带砂砾岩体物源来自于东侧茨榆坨潜山, 为近岸水下扇沉积成因。根据此认识, 结合波阻抗反演技术落实砂砾岩体展布规律, 以期推动该区块油气勘探, 为下步井位部署提供地质依据。

1 区域地质概况

东部凹陷位于辽河坳陷的东部, 平面上表现为北东走向的狭长洼陷, 是新生代发育起来的具有“ 东断西超” 特征的箕状断陷型凹陷[5]。研究区位于东部凹陷铁匠炉-大湾超覆带中北段（图1）, 东部以茨西断层与茨榆坨潜山构造带相接, 西部与中央凸起相望, 构造上表现为由北西向南东倾斜的平缓单斜。

图1 东部凹陷大湾区块构造位置

根据区域构造演化情况, 东部凹陷经历了初陷期、深陷期、衰减期和拗陷期4个阶段[5, 6]。沙三中亚段沉积时期, 研究区处于湖盆深陷期的扩张阶段, 该时期茨西断层活动强烈, 湖盆快速下降, 湖平面上升。沙三中亚段沉积早期, 东侧茨榆坨潜山出露地表遭受剥蚀, 为沉积提供了物源, 在陡坡带发育了多个砂砾岩体; 至沙三中亚段沉积中-晚期, 东部凹陷整体沉降, 湖盆不断扩张以及湖平面不断上升, 东侧茨榆坨潜山淹没在水下, 东侧物源趋衰微, 该时期陡坡带主要沉积一套深灰色的半深湖-深湖相泥岩, 覆盖在砂砾岩之上, 形成了一套良好的储盖组合。

2 砂砾岩体沉积特征

通过对大湾区块陡坡带沙三中亚段取心井的岩心观察, 并综合岩心分析化验、录井资料, 对砂砾岩体沉积特征进行分析, 进而对该区块砂砾岩体沉积成因进行研究。

2.1 岩石学特征

碎屑颗粒成分可以很好地指示沉积物的搬运距离：物源相同的情况下, 搬运距离越远, 石英含量越高, 长石和岩屑含量则越低[7]。从岩心、岩屑来看, 陡岸带发育砾岩和砂岩两种岩相。砾岩粒径主要分布在2~4 mm之间, 以细砾岩为主, 砾岩磨圆度为次棱-次圆状, 分选性差-中等; 砂岩见含砾不等粒砂岩、中-粗砂岩以及细砂岩。从岩心薄片分析资料来看, 岩性为岩屑砾岩、长石岩屑砾岩和含砾岩屑长石砂岩等（图2）。陆源碎屑成分主要为岩屑、长石和石英, 岩屑含量为38%~88%, 平均65.6%, 以变质岩岩屑以及中性、酸性岩浆岩岩屑为主, 少量沉积岩碎屑; 长石含量为7%~39%, 平均22.9%; 石英含量为1%~29%, 平均10.7%。整体来看, 岩屑含量较高, 长石、石英含量普遍偏低, 说明成分成熟度低, 搬运距离短, 反映为近源快速沉积特征。

图2 大湾区块岩心薄片分析

2.2 粒度特征

粒度是沉积物颗粒最基本的表征之一, 其特征与形成环境有密切的关系, 是判断沉积物搬运机制、成因类型的重要依据[8, 9]。从岩心粒度分析资料来看, 研究区沙三中亚段陡坡带砂砾岩粒度概率曲线表现为“ 一跳一悬夹过渡” 三段式[9]（图3a）, 曲线由斜率依次降低的跳跃总体、过渡段和悬浮总体组成, 过渡段与跳跃总体的截点粒径ϕ 值在-1~-0.5之间, 过渡段与悬浮总体的截点粒径ϕ 值在1.5~2之间。跳跃总体组分颗粒较粗, 以细砾、中-巨砂为主, 含量50%~70%, 曲线斜度为60° 左右; 过渡段组分以中砂为主, 含少量细砂, 含量约30%, 曲线斜度为30° ~45° ; 悬浮总体颗粒组分包括细砂和部分粉砂, 含量10%左右, 曲线斜度为10° 左右, 粒级粒径ϕ 值分布介于2~9之间, 反映水动力较强的沉积环境。

图3 砂砾岩粒度概率曲线和粒度C-M图

从图3b粒度C-M图（C值为累积曲线上颗粒含量1%处对应的粒径, 代表水动力搅动开始搬运的最大能量; M值为累积曲线上颗粒含量50%处对应的粒径, 代表水动力的平均能量）可见, 样品点呈平行于C=M的长条带状, 沉积物最大粒径为1 400~7 200 μ m, 粒度中值为400~2 900 μ m, 粒度较粗。从图上看, 沉积物整体分选较差, 呈递变悬浮方式搬运, 表现出典型的重力流沉积特征。

2.3 沉积构造特征

通过岩心观察发现, 研究区沙三中亚段砂砾岩发育以下几种沉积构造：厚层块状层理（图4a）、粒序层理（图4b、图4c）、冲刷面构造（图4d）及漂浮状砾石（图4e）, 这几种层理均为近岸水下扇的典型沉积构造[10]; 同时也见水平层理（图4f）, 岩性以深灰色、灰黑色泥岩为主, 反映为深湖-半深湖相还原沉积环境。

图4 大湾区块沙三中亚段砂砾岩沉积构造

3 砂砾岩体成因探讨

通过对研究区的构造背景、古地貌特征及沉积物源供给进行分析, 研究探讨陡岸带砂砾岩体的成因。

3.1 构造背景

沙三中亚段沉积时期, 东部凹陷处于盆地拉张裂陷阶段, 该时期构造活动强烈, 是湖盆形成的重要时期。在水平拉张及断块旋转共同作用下, 研究区发育一条北北东向展布的西倾正断层（茨西断层）, 该断层控制了茨榆坨潜山凸起和大湾洼陷的形成与演化。

茨西断层为位于东部凹陷北部东侧的一条控洼断层, 活动时间长。从地震剖面上看, 茨西断层表现为板式, 断面陡峭且平直, 坡度60° ~70° 。通过对三维地震资料进行精细解释发现, 茨西断层断距较大, 断层断距具有从北往南逐渐变小的特征。从茨西断层上、下盘垂向位移时间上看, 北部垂向位移量大, 在700~900 ms之间, 在测线号6254处达到最大; 往南部断层垂向位移逐渐变小, 由700 ms下降到200 ms以下（图5）。这种高差大、坡度陡的构造特征是形成近岸水下扇的有利地形条件[11]。

图5 茨西断层断距地震特征

3.2 古地貌特征

根据三维地震资料的精细解释, 确定沙三中亚段地层厚度, 在此基础上对沙三中亚段沉积前古地貌进行恢复（图6）。沙三中亚段沉积时期, 研究区西部为向东倾斜的单斜地貌特征, 坡度较缓; 东部以发育茨榆坨潜山凸起和断层控制的凹槽为特征, 坡度较陡。茨榆坨潜山凸起北高南低, 由北向南倾没, 表现为一个走向斜坡。大湾区块位于茨榆坨潜山倾没端, 与大湾洼陷相邻, 该地形有利于茨榆坨潜山凸起剥蚀的碎屑沿着斜坡往大湾区块搬运, 并在洼陷区进行沉积。同时, 依据构造精细解释, 在茨西断层测线号6100、6400处发现断距异常点（图5）, 识别出2个残存的古沟谷。这2个古沟谷作为物源通道, 形成良好的源汇耦合关系, 是形成陡岸带砂砾岩体的重要因素, 平面上与W 3、W 23砂砾岩体位置吻合。

图6 大湾区块沙三中亚段沉积前古地貌特征

3.3 沉积物源供给

重矿物组合特征是追溯沉积物源方向的一种有效手段[12]。通过对西部斜坡带、茨榆坨潜山构造带及大湾区块的沙三中亚段砂砾岩重矿物资料进行统计分析发现：西部斜坡带地区重矿物组合以绿帘石（46.9%~74.5%）、白钛石（7.1%~20.1%）、锆石（3%~27.4%）、石榴石（1.8%~11.7%）为主, 含少量黑云母（2.1%~8.3%）、钛磁铁矿（1.4%~4.6%）等; 茨榆坨潜山构造带地区重矿物组合以白钛石（26.1%~45%）、锆石（9.5%~40.5%）、石榴石（1.7%~20.25%）为主, 含少量电气石（1.6%~9.6%）、黑云母（0.7%~4.2%）; 大湾区块重矿物组合以白钛石（28.5%~47.6%）、锆石（25.6%~52.9%）、石榴石（8.6%~19.5%）为主, 含少量钛磁铁矿（2.1%~4.1%）、电气石（0.5%~2.5%）。

通过对比, 平面上也较为清楚地展示了不同地区的重矿物组合分布特点（图7）。西部斜坡带地区重矿物组合为绿帘石、白钛石、锆石、石榴石, 不稳定重矿物绿帘石含量高, 反映近物源特征, 前人研究表明西部斜坡带物源来自西部中央凸起[13]。茨榆坨潜山构造带与大湾区块地区重矿物组合特征相似, 以白钛石、锆石、石榴石为主, 反映两个地区物源一致, 说明大湾区块物源来自东部茨榆坨潜山一带。

图7 东部凹陷中北段沙三中亚段重矿物组合特征及分布

3.4 砂砾岩体成因

依据上述分析结果表明, 沙三中亚段沉积时期茨榆坨潜山凸起出露地表接受剥蚀, 存在能够从东侧提供物源的条件。根据W 26、W 29和W 23等井的钻探结果及砂砾岩体的沉积特征分析, 大湾区块砂砾岩体的岩屑含量高, 成熟度低, 主要为岩屑砾岩、长石岩屑砾岩和含砾岩屑长石砂岩, 反映是近源快速沉积的特征。结合重矿物组合特征分析对比, 明确了大湾区块砂砾岩体物源来自于茨榆坨潜山凸起。同时, 茨榆坨潜山凸起北高南低, 由北向南倾没, 表现为一个走向斜坡, 形成一个高效的物源通道。大湾区块位于茨榆坨潜山凸起倾没端, 是主物源的优势倾泻方向, 有利于源区剥蚀物持续搬运进来, 从而形成一定规模的砂砾岩体。

4 砂砾岩体分布特征

根据物源及沉积体系分析, 应用沟谷控扇、断裂控砂等理论, 依据钻井、录井和测井等资料及古沟谷识别, 并结合地震波阻抗属性预测, 对砂砾岩体平面展布进行了综合研究, 绘制了大湾区块陡坡带沙三中亚段砂砾岩体沉积相分布预测图（图8）, 明确了该区砂砾岩体平面分布特征。

图8 大湾区块陡坡带沙三中亚段砂砾岩体沉积相分布预测

大湾区块陡坡带沙三中亚段受物源通道影响, 发育W 3、W 23两大近岸水下扇相砂砾岩体, 沿茨西断层呈裙摆状分布。W 3扇体物源通道小, 发育规模较小, 延伸距离短, 有1口井钻遇扇中部位, 砂岩厚度71 m; W 23扇体位于茨榆坨潜山倾没端, 古沟谷大, 物源供给充沛, 发育规模较大, 有7口井钻遇该套扇体, 砂体厚度在50~90 m, 平均厚度68 m。W 23扇体临近大湾生油洼陷, 源储配置关系好, 其中有5口井经试油获得工业油流, 展示出该套扇体具有较好的油气勘探前景。

5 结论

（1）通过对大湾区块砂砾岩体的岩性特征、粒度特征、沉积构造特征等分析, 综合反映该区域砂砾岩体为近源快速沉积的结果, 确认为近岸水下扇沉积体系, 岩性为岩屑砾岩、长石岩屑砾岩和含砾岩屑长石砂岩等。

（2）通过重矿物组合特征分析对比, 结合古构造及古地貌分析, 明确大湾区块物源来自于茨榆坨潜山凸起。同时, 大湾区块位于茨榆坨潜山凸起倾没端, 是碎屑物倾泻的有利场所, 在周边能形成一定规模的砂砾岩体。

（3）根据沉积特征、物源分析与古沟谷的识别, 运用地震波阻抗反演技术, 明确了大湾区块陡坡带沙三中亚段砂砾岩体展布特征, 可为岩性油气藏勘探寻找有利目标提供指导。

编辑 唐艳军

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