沉积学报
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泌阳凹陷南部陡坡带核三段砂体沉积和油气分布特征

  摘要:泌阳凹陷南部陡坡带核三段发育有三种不同类型的沉积砂体:扇三角洲砂体,辨状河三角洲砂体,曲流河三角洲砂体。不同类型的砂体分布在凹陷区域的不同位置,受物源等地质条件的影响,其砂体沉积特征及储集性能和油气的分布均具有明显的差异。本文通过岩石组成、层理类型、内部相带的发育情况等方面阐述了三种类型的沉积砂体特征,并进一步对三种沉积砂岩的储集性能及其油气分布做了论述。

  论文关键词:泌阳凹陷,砂体沉积,储集性能,油气分布

    泌阳凹陷是南襄盆地的一个次级凹陷,位于河南省南部唐河与泌阳县之间,其基底属于秦岭褶皱带的褶皱基底,新生代由于受南部北西西向的唐河—栗园断裂和东部北东向的泌阳—栗园断裂的共同作用,形成

    了南陡北缓的扇形箕状断陷盆地。凹陷总面积1000 km2,有效勘探面积800km2,中、新生界沉积岩厚度达8000m,其中油源岩的最大厚度为2200m。根据凹陷的古构造地貌特征和现今构造格局,可以将其划分为三个带:南部陡坡带、中部深凹带和北部斜坡带(图1)。

    2 砂体分布特征

    泌阳凹陷属于断陷湖盆,因其南缘和东缘长期受北西向及北东向断裂张性活动控制,形成南深北浅的箕状,沉降中心和沉积中心偏向东南部安棚—安店一带。核三段时期,泌阳凹陷南部陡坡带沿边界断裂带下盘一侧发育了平氏,杨桥,侯庄,古城,井楼,长桥,桂岸等一系列的不同类型的砂体。通过借鉴前人的研究成果和根据录井资料、测井资料、地震资料、分析化验资料和古生物资料的分析,对该地区的砂体类型可以归纳为以下3种:扇三角洲砂体,辨状河三角洲砂体,曲流河三角洲砂体。

    扇三角洲砂体

    扇三角洲主要发育于靠近南部边界断层的陡坡带,如井楼,长桥,桂岸,平氏,杨桥形成扇三角洲群,在东部边界断层梨树凹,下二门一带也有扇三角洲分布。其中平氏扇三角洲沉积规模最大,相带发育比较完整,且双河,赵凹等主力油田也与该砂体的储性有关系。

    该地区主要发育扇三角洲前缘和前扇三角洲亚相,扇三角洲平原亚相不发育,根据钻井资料揭示只有泌150井核三段V砂组底部基岩不整合面之上见有一套厚约40m的扇三角洲平原块状砾岩沉积【1】。扇三角洲前缘是扇三角洲平原在水下的延伸,是该区扇三角洲砂体的最主要的分布相带,由碎屑流沉积、水下分流河道沉积、水下分流河道间沉积及河口砂坝、席状砂沉积组成。

    1、碎屑流为平原环境中灾害事件形成的泥石流在水下的延伸,其沉积特征类似于泥石流沉积,但颜色多为浅灰—灰色。由砾岩、砂砾岩构成,砾石大小不等,分选差,含量在40~60%左右;填隙物为不等粒砂级颗粒及泥质。电测曲线呈箱形。

    2、水下分流河道沉积为平原环境中间灾变期形成的分流河道在水下的延伸,一般以砂岩、含砾砂岩为主,砾岩相对少些、细些。砂、砾岩层灰白色、浅灰色,厚层、块状,单层厚度多为5-10m左右,部分由多个砂岩透镜体在纵向上相互叠置而形成厚达数米的砂体。砂体中发育大、中型槽状交错层、平行层理,砂体底部发育冲刷面构造,电测曲线多呈钟形、中高辐指状。

    3、河口砂坝在研究区不甚发育,主要由砂、粉砂岩组成,厚度较薄,具沙纹层理。

    4、水下分流河道间沉积是水下分流河道之间的较细粒沉积,由深灰色泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩组成,见水平层理和植物碎屑,电测曲线多呈微齿状-平直状。

    前扇三角洲亚相主要由块状或发育水平层理的泥岩组成,通常夹有扇三角洲前缘向前延伸形成的薄层砂岩或透镜体,由于中间夹有砂岩而形成脉冲的特征(图2)。

    图2 前扇三角洲测井响应 图3风暴岩沉积(泌246井) 图4浊流沉积(泌255井)

    辨状河三角洲砂体

    盆地东北端的孙岗—程店一带主要以辨状河沉积为主,从沉积背景上看,坡度中等,分流河道具有高度沟道化得特征,具有辨状河河道三个沉积单元结构的特点【3】,前缘亚相中反韵律的河口砂坝发育,在前三角洲泥岩中浊积岩比较发育,是比较典型的辨状河三角洲沉积。该区域主要发育辨状河三角洲前缘亚相和前辨状河三角洲亚相。

    辫状河三角洲前缘是辫状河三角洲沉积最活跃的场所,其沉积物亦是辫状河三角洲的主体,水下分流河道,河口砂坝,远砂坝,和前缘席状砂构成了前缘亚相的砂岩骨架部分。其中水下分流河道特别活跃,其沉积物在前缘亚相中占总量的85%以上。

    1、水下分流河道是平原亚相中辨状河道入湖后在水下的延续部分,沉积物粒较粗,以含砾砂岩,中砂岩,细砂岩为主,呈浅灰色、灰色,分选较好,磨圆度为次圆状,发育粒序层理,小型交错层理,板状层理。水下分流河道砂体表现为下部粒度分选好,泥质含量低,向上变细,逐渐过渡为粉砂质泥岩,分选差,泥质含量增加;其自然电位曲线多呈箱状、钟形、指状。水下分流河道由于频繁改道,导致水道砂体横向拼接、连合,形成分布面积较大的复合砂体。

    2、河口砂坝微相纵向上主要分布在核三段的Ⅰ油组底部和Ⅲ油组,以中,细粒砂岩为主,圆度为次圆状,分选较好,沉积构造主要发育了交错层理、压扁层理、波状层理、浪成波痕,从下向上多显示由细变粗的层序;电测曲线多呈低辐指状或漏斗状。

    3、远砂坝沉积主要为粉砂岩,单层厚度多为1-5m,具向上变粗的沉积序列,具小型交错层理,电测曲线多呈低辐指状或漏斗状。

    4、前缘席状砂微相以粉砂岩为主,分布于河口砂坝前方和侧翼,厚度薄,呈席状稳定分布,分选较好,岩性纯,显示反韵律的粒序,表现为砂泥减互层。其中可见交错层理、波状层理、浪成波痕发育,电测曲线多呈低—中辐指状。

    前辫状河三角洲位于辫状河三角洲前缘向湖的较深水区,由灰色、深灰色薄层状粉砂质泥岩、泥岩组成。由于河流携带大量的碎屑沉积物在河口部位不断堆积,坡度变的越来越陡,在洪水和其他因素的诱发下,常常在前辨状河三角洲中形成浊积岩(图3—图4),并且构成了前辨状河三角洲的主要储积体【2】。

    曲流河三角洲砂体

    曲流河三角洲是在距源区相对较远和沉积坡度较缓的条件下,由曲流河入湖而形成的。研究区河流流域面积小,曲流河三角洲规模不大,但仍然具有曲流河三角洲所共有的沉积特征。研究区曲流河三角洲发育于凹陷西北部的高庄、前杜楼一带,面积约70km2.也只有三角洲前缘亚相和前三角洲亚相发育。

    曲流河三角洲前缘处于湖平面之下、正常浪基面之上,是三角洲砂体的主体。进一步可划分为水下分流河道、河口坝、远砂坝、前缘席状砂,其中以河口砂坝发育最为典型。

    1.水下分流水道

    水下分流河道沉积主要砂岩组成,呈浅灰色、灰色,中、厚层至块状,单砂层厚度多为2-10m,砂体呈条带状,与其下伏岩层呈突变接触,而且底面为凹凸不平的冲刷面,与上伏岩层多为渐变接触,自下而上由粗变细。平行层理、交错层理发育。其自然电位曲线多呈钟形、箱状、齿状。

    2.河口坝

    河口坝沉积是三角洲前缘亚相带中的主要沉积类型,由交错层理和波状交错层理的中,细砂岩组成。砂岩分选好,成熟度高,垂向剖面上组成反旋回层序。

    3.远砂坝

    主要为粉砂岩,单层厚度较薄,具向上变粗的沉积序列,其自然电位曲线呈漏斗形。

    4.前缘席状砂

    前缘席状砂沉积主要为河口砂坝向湖盆一侧分布的水平纹理粉,细砂岩及水流和波浪成因波状交错层理粉,细砂岩沉积。砂层薄,一般不超过1m,分布广,分选好,其自然电位曲线呈指状。

    前三角洲亚相位于三角洲前缘的前方,是三角洲沉积最厚的地区,主要为浅灰色块状或水平纹理泥岩中夹薄层波状交错层理粉砂岩和泥质粉砂岩。在毕店地区由于洪水和重力流的影响,三角洲前缘砂向前滑塌形成了滑塌浊积岩。

    3砂体的储集物性

    断裂陡坡带南部附近的扇三角洲前缘亚相的各种微相砂体是双河,赵凹,安棚等油田的主要储层。储集性能中等到好,孔隙度一般为15%—25%,渗透率为0.63-1.82μm2。各种微相带砂体中,前缘砂储层最好,水下分流河道砂物性中等,河口砂坝和边缘席状砂物性最差。同类砂体由于埋藏深度不同,受成岩作用和当时古气候,古地貌的影响,其储集性能差别较大。如安棚油田位于平氏扇三角洲东部靠近深凹陷一侧,埋藏深比位于平氏扇三角洲中部的双河油田深450米以上【5】,又处于弱水动力区,因此物性变差,同类型砂层物性与双河油田相比,孔隙度降低了2%—4%,渗透率降低了0.2-0.7μm2。

    侯庄辨状河三角洲前缘构成了王集,新庄油田的主要储层,水下分流河道砂是该地区最主要的储层。岩石分选好,基质含量较低,砂,砾岩体的侧向连续性和连通性能较好,因此该区有较高的渗透率和孔隙度,但是随着油藏埋深的加大,孔隙度和渗透率有所降低。

    古城油田的储层主要由曲流河三角洲前缘相砂构成,岩性主要为细砂岩和粉砂岩,砾岩和含砾砂岩都比较少。砂层比较薄一般少于10m,但是横向分布比较稳定,整个油田的物性比较好,孔隙度平均为26%,渗透率平均为0.67μm2。

    4油气展布特征

    泌阳凹陷主要生,储油层段是呈南厚北薄楔状的核桃园组油层,展布面积达950㎞2,占凹陷残余地层分布面积的90%以上,生油层厚度以安棚区最厚【4】。泌阳凹陷的储集层也很发育,与生油层的空间配置也很理想,为油气的排聚奠定了良好的基础。其中核三段是主要的含油层位,因此分析核三段的油气分布规律对更进一步在南部陡坡带找油有重要指导作用。

    油气纵向分布特征

    核三段作为泌阳凹陷的主力储层,不同砂组的油气分布有差异,其Ⅲ,Ⅳ砂组的储量占据全部储量的近一半,区带内不同的构造部位的主力含油层位不同,下二门油田储集层主要是Ⅰ,Ⅱ砂组;赵凹—安棚油田主力储集层主要为Ⅳ,Ⅴ砂组;双河油田主力储集层为核三段Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ砂组(表1)。

    表1 泌阳凹陷南部陡坡带核三段探明储量分布

    砂体沉积

    层位 双河油田 赵凹—安棚油田 下二门油田

    油气分布

    Eh3(Ⅰ) 418.0 22 391.6

    Eh3(Ⅱ) 2723.0 138 265.9

    Eh3(Ⅲ) 2943.0 667 131.0

    Eh3(Ⅳ) 1105.4 154 676 10.0

    Eh3(Ⅴ) 604.3 1.0

    Eh3(Ⅵ) 1505.1 1.0

    Eh3(Ⅶ) 469.0 8.0

    Eh3(Ⅷ) 650.2

    油气分布

    砂体沉积

    通过在工区内选取3条十字剖面绘制油藏剖面图(图6-图10),剖面位置如图(图5)。第一条十字剖面位于双河油田区域内,南北方向选择了泌33—泌28—泌35—泌9—泌4—泌210六口井组成,东西方向选择了泌42—泌28—泌36—泌52四口井,双河油田是位于南缘陡坡带与深凹区过渡带逆牵引构造背景下的砂岩上倾尖灭区。从绘制的油藏剖面图可知双河油田的油藏主要分布在核三段下部,Ⅰ砂组的储集层比较不发育,油水层整体沿平氏方向变厚,向西北方向变薄。

    图5 泌阳凹陷南部陡坡带核三段油藏剖面位置示意图

    油气分布砂体沉积

    图6 泌42—泌52油藏剖面图 图7 泌210—泌33油藏剖面图

    第二条十字剖面位于赵凹油田区域内,它是由泌89—泌86—泌195—泌239—泌185—泌97井组成的北南方向剖面和泌302—泌115—泌254—泌185—泌98井组成的南西方向剖面组成,赵凹油田也位于南缘陡坡带与深凹区过渡带逆牵引构造背景下的砂岩上倾尖灭区。该地区油层主要发育于Ⅲ,Ⅳ砂组,往安棚地区储层的埋藏较深,在核三段下部储层较发育。在泌156井和泌157井间区域由于受到成岩物性影响,在Ⅲ,Ⅳ砂组中出现了干层和油层直接过度现象。

    泌阳凹陷南部陡坡带核三段砂体沉积和油气分布特征

    图8 泌97—泌89井油藏剖面图 图9 泌302—泌98井油藏剖面图

    第三条十字剖面选在下二门油田区域内,它由南北向的泌189—泌198—泌191—泌160井剖面和北西向的泌193—泌191—下13—下12剖面构成,下二门油田位于凹陷东部边界断层下降盘内侧,构造形态为近南北向的短轴背斜构造,具有下小上大的特点,其主力储集层在核二段及其上部储层中,在核三段储集层也比较发育,油气主要埋藏于Ⅱ,Ⅲ砂组,根据剖面图可知由南向北储集层变厚,在泌160井附近的核三上段储层非常发育,但是油气含量少,主要在Ⅲ砂组有油气显示;北西方向剖面表面储层整体比较发育,但是靠近断层带油气显示先对较少。

    砂体沉积泌阳凹陷

    图10 泌189—泌160井油藏剖面图图 图11 泌下12—泌193井油藏剖面图

    油气平面分布特征

    泌阳凹陷南缘陡坡带下二门构造与深凹区双河—赵凹构造带是泌阳凹陷油气最富集的区域,已发现的油田有双河、赵凹-安棚、井楼、下二门,占泌阳凹陷地质储量的绝大部分,其中双河油田是一个亿吨级大油田,占凹陷已发现地质储量的约1/3。南部地区的局部构造向深凹区倾没,因此对油气聚集非常有利。勘探成果表明,在鼻状构造主体部位的高断块钻探多能见到较厚的油层,而到其翼部的低部位一般含油情况变差或者没有油层。说明鼻状构造不仅给油气聚集提供了有利场所【6】,而且对油气的富集起着良好的控制作用,油气田的展布沿南缘陡坡带与深凹区过渡区呈半环带状分布。

    5结论

    泌阳凹陷南部陡坡带核三段碎屑岩的沉积体系独具特色,在这小型的断陷湖盆中发育有扇三角洲,曲流河三角洲,辨状河三角洲三种类型的沉积砂体,三种类型的三角洲砂体都具有中等到好的储集性能。多种类型的三角洲砂岩储层的发育是泌阳凹陷油气聚集的一个重要条件,对油气的分布起着一定的控制作用。

    在该地区,三角洲沉积体系中的浊积岩比较发育,储集性能也较好,并且处于坡折带的有力构造部位,因此对该地区要加强对浊积岩的研究。

    泌阳凹陷南部陡坡带核三段沿断裂带储集层最发育,远离断裂带油水层变薄,储集性能变差。

  参考文献

  1. 李斌。孟自芳。李相博。《泌阳凹陷第三系构造特征与沉积体系》。吉林大学学报。2005年。35(3):335~337.

  2. 邱荣华。李纯菊。郭双亮。《泌阳凹陷三类三角洲沉积特征及储集性能》。石油勘探与开发。 1994年。21(1):101~105.

  3. 邵先杰。 《泌阳凹陷新庄辨状三角洲沉积体系及储集性能》。特种油气藏。 2006年。13(5):23~25.

  4. 李祥权。杜学斌。陈少平。《泌阳凹陷油气勘探的新领域》。断块油气田。2004年。11(6):19~21.

  5. 王敏。秦伟军。赵追。《南襄盆地泌阳凹陷油气藏形成条件及聚集规律》。石油与天然气地质。2001年。22(2):171~175.

  6. 温志新。 《南襄盆地泌阳凹陷南部陡坡带隐蔽油气藏形成与分布》。石油实验地质。2006年。28(2):119~121.

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