陸架型扇三角洲的沙四段口壩沉積微相研究

1陸架型扇三角洲沉積機(jī)理雙河油田位于陽(yáng)洪塌陷的西南部。該構(gòu)造是一種由西北向東南逐漸傾斜的不對(duì)稱鼻形構(gòu)造。含油氣層段主要為下第三系核桃園組第三段。雙河油田核桃園組第三段扇三角洲沉積具有規(guī)模大、沉積巖性較細(xì),水下分流河道、河口砂壩和前緣席狀砂發(fā)育等特點(diǎn)水下分流河道-河口壩復(fù)合體系是陸架型扇三角洲沉積的主體相帶,也是儲(chǔ)層發(fā)育的主要相帶本文在詳細(xì)的巖心觀察基礎(chǔ)上,運(yùn)用沉積學(xué)原理對(duì)扇三角洲中的向上變粗層序的成因進(jìn)行了分析,這一研究有助于更加深入地了解陸架型扇三角洲的沉積機(jī)理,對(duì)預(yù)測(cè)儲(chǔ)層分布具有重要意義。2含礫砂巖及礫巖的沉積相為了說(shuō)明向上變粗層序的特征,我們選擇雙檢6井Ⅱ油組井深1488.00m到1518.00m(圖2)和IV油組井深1714.9m到1744.21m(圖3)兩段進(jìn)行分析。這兩段基本上為連續(xù)取心,第一段(井深1488.00m到1518.00m)自下而上按巖性差異可分為19層,巖性有深灰-灰褐色泥巖、灰色粉砂巖、細(xì)砂巖、含礫砂巖及礫巖,總體呈現(xiàn)多個(gè)正反韻律層序特點(diǎn),夾層較少。第二段夾層較多,按巖性差異分為55層,由深灰色水平紋理泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、含礫砂巖、礫狀砂巖及礫巖組成多個(gè)正反韻律。圖2表明,泥巖基本上都是灰色到灰黑色顯示深水還原環(huán)境的特征,巖性接觸界面平直,幾乎無(wú)侵蝕作用的痕跡,粉砂巖中見(jiàn)有變形構(gòu)造。砂巖內(nèi)部沒(méi)有明顯的沉積界面,但是由水洗現(xiàn)象可以顯現(xiàn)出層面和粒度變化,每一段都呈現(xiàn)出略微向上變細(xì)的特點(diǎn)。礫巖到含礫粗砂巖段內(nèi)部一般由3~5個(gè)向上變細(xì)的部分組成,每個(gè)向上變細(xì)序列底部一般為礫巖,向上變?yōu)榈[狀砂巖和砂巖,局部序列底部礫石直徑和巖性具有向上變粗特征。從圖3可以看出,本段的向上變粗特征比圖2更加明顯,不僅表現(xiàn)在各層之間,而且砂礫巖層的層內(nèi)也表現(xiàn)出向上變粗的特點(diǎn)。由泥巖-粉砂質(zhì)泥巖-泥質(zhì)粉砂巖-粉砂巖-細(xì)砂巖-粉砂巖-泥質(zhì)粉砂巖-粉砂質(zhì)泥巖-最終到泥巖,這樣由細(xì)到粗再由粗到細(xì)的變化十分常見(jiàn),此外還可見(jiàn)由泥巖-粉砂質(zhì)泥巖(泥質(zhì)粉砂巖)-粉砂巖-細(xì)砂巖-礫狀砂巖和礫巖-細(xì)砂巖-粉砂巖-泥質(zhì)粉砂巖-粉砂質(zhì)泥巖的沉積序列。厚層砂礫巖內(nèi)部向上變粗的特征表明其內(nèi)部為各巖性漸變序列的底部礫石直徑向上增大或變粗。3扇三角洲河口外地區(qū)沉積模式三角洲上的陸上分流河道前進(jìn)到靜止的水體后,有3種沉積方式河流與盆地水體接合的地區(qū)為河口地區(qū),河口的寬闊程度也影響到河口以外沉積物的分布扇三角洲一般是由寬而淺的辮狀河入湖形成的。這一特征決定其水下分流河道不發(fā)育,河道水流密度與湖盆水體密度差別不大,造成等密度軸向射流特征,因此,扇三角洲的河口以外地區(qū)難以發(fā)育典型的水下分流河道。正因?yàn)槿绱?扇三角洲不可能形成一般細(xì)粒曲流河三角洲那樣眾多的典型水下分流河道,同樣,暴露在水面的攔門砂一類的河口壩就不會(huì)存在,扇三角洲河口以外的堆積必然有其特點(diǎn)。在確認(rèn)扇三角洲河口為等密度軸向射流條件下,我們提出扇三角洲河口外地區(qū)沉積模式(圖4),該模式包括如下內(nèi)容。①河道進(jìn)入湖盆形成軸向射流,但由于受慣性力的影響,水流的能量和速度沿著軸向比沿著橫向的能量高、速度大、延伸遠(yuǎn)。②水流所攜帶的沉積物粒度隨著水流能量的減弱而變細(xì),即沿著軸向由近端向遠(yuǎn)端變細(xì),垂直軸向從軸線中心向兩側(cè)變細(xì)。③河道在河口處保持一定的下切作用,故最近端的沉積物堆積較薄,向遠(yuǎn)端增厚,到達(dá)一定程度后,由于水流能量和挾沙能力減弱,沉積物再次變薄。④垂直軸線方向具有相似的特征,即近軸線沉積厚,遠(yuǎn)離軸線部位沉積薄。⑤這種中間厚、兩邊薄的特征形成了一個(gè)凸起的壩狀堆積物,這就是扇三角洲分流河口的河口壩沉積。⑥河口壩的前緣沉積物連片,形成席狀砂。4砂壩遷移加積模式假定隨著河流不斷向湖盆供應(yīng)沉積物,河口壩不斷向上增高,向前方和側(cè)向推移,則必然形成一個(gè)反粒序沉積旋回,即原來(lái)的前緣沉積物被壩核沉積物覆蓋,而粗粒沉積物的分布范圍要小于邊緣沉積物的分布范圍。在沉積間歇期,形成泥質(zhì)披覆,泥質(zhì)來(lái)自湖泊水體中的懸移質(zhì)的垂向加積,由于河道水流的存在,泥質(zhì)只能在壩前緣和兩側(cè)沉積,也可能由于河流完全干涸而覆蓋了整個(gè)砂壩頂面。由此造成了泥質(zhì)夾層既可能與粉砂巖,也可能與細(xì)砂巖,中砂巖甚至與礫巖相接觸,這種接觸關(guān)系在巖心中隨處可見(jiàn)。但是,當(dāng)河道的主流線或河道的位置發(fā)生遷移時(shí),砂壩的垂向生長(zhǎng)并不是沿著垂向軸線不斷增高的,而是伴隨著側(cè)向遷移而增高。我們假設(shè)了3種砂壩遷移加積方式,在每種模式給出了3次砂壩遷移加積事件,并假設(shè)每個(gè)事件結(jié)束后形成不同的泥質(zhì)披覆,分析在這一過(guò)程中所形成的沉積層序。第一種模式(圖5A),泥質(zhì)披覆覆蓋了砂壩的整個(gè)頂面。在砂壩體中心砂巖比例高,形成砂巖集中發(fā)育段,在砂壩兩側(cè),整體粒度變細(xì)形成細(xì)粒席狀砂,在砂壩以外形成泥質(zhì)沉積物?？傮w上呈現(xiàn)反韻律的特征,每個(gè)礫巖段頂面都可保存泥巖。第二種模式(圖5B),泥質(zhì)披覆僅分布在砂壩兩側(cè)一定范圍,未延伸到壩頂部。隨著砂壩的遷移,礫巖層疊加,但彼此之間并沒(méi)有出現(xiàn)泥質(zhì)夾層,泥質(zhì)夾層僅分布在砂壩兩側(cè),細(xì)砂巖、粉砂巖段泥質(zhì)夾層眾多,礫巖、粗砂巖中泥質(zhì)夾層少。第三種模式(圖5C),泥質(zhì)夾層僅分布在砂壩兩側(cè)極小范圍內(nèi)。連續(xù)砂巖段很厚,特別是在砂壩中部很厚的砂層中未見(jiàn)有夾層,砂層之間相互接觸,泥質(zhì)夾層僅與粉砂巖形成互層,構(gòu)成席狀砂。上述3種模式既有相同點(diǎn)又有不同點(diǎn)。相同點(diǎn)如下:(1)總體上的反旋回,即沉積物自下而上總體上變粗;(2)各砂層段內(nèi)部的粒序?yàn)檎?因?yàn)樗鼈兏髯源硪淮嗡饔蓮?qiáng)到弱的變化過(guò)程,沒(méi)有這一過(guò)程,就沒(méi)有沉積作用;(3)靠近軸線部位總是砂礫巖集中發(fā)育段,由中心到兩側(cè),總體粒度變細(xì),砂礫質(zhì)含量減少,泥質(zhì)含量增加,泥巖單層厚度和層數(shù)增加;(4)由于砂壩遷移的不對(duì)稱特征,造成砂壩中心兩側(cè)層序的不對(duì)稱特性。3種模式不同之處表現(xiàn)為隨著泥質(zhì)披覆范圍的擴(kuò)大,砂礫巖中的隔層數(shù)增加,砂礫層之間連通性變差,非均質(zhì)程度增加,而且由于泥質(zhì)層的缺失或增加造成層內(nèi)對(duì)比的難度增大。應(yīng)用上述模式可以很好地解決巖心觀察所面臨的問(wèn)題,包括:(1)正粒序和反旋回的地層層序;(2)厚層的砂礫巖層發(fā)育,有時(shí)為連續(xù)沉積,中間無(wú)夾層,有時(shí)有夾層;(3)粒級(jí)的缺失,如礫巖直接與泥巖接觸等。5巖性的劃分扇三角洲的河口壩不是普通的壩狀砂體,它實(shí)際上是河流入湖后所形成的一系列微相的組合。所以,我們提出河口壩復(fù)合砂體概念-并將之定義為扇三角洲辮狀分流河道進(jìn)入盆地水體后在河口附近形成的以河口壩為主的一系列微相的組合,它主要包括壩核、壩側(cè)緣、壩邊緣、壩前緣、席狀砂和壩間6個(gè)微相類型。壩核粒度最粗,是河流主流線影響的軸線部位,以礫巖、礫狀砂巖和粗砂巖為特征,一般形成塊狀層理、平行層理,偶而可見(jiàn)大型交錯(cuò)層和底部侵蝕面。壩側(cè)緣分布在壩核的兩側(cè),巖性以中砂巖和細(xì)砂巖為主,少量粗砂巖和粉砂巖,一般以平行層理、小型低角度沙紋層理為特征,難以看到侵蝕面一類的構(gòu)造。砂巖中可見(jiàn)破碎泥片等物質(zhì),巖石分選較好。壩邊緣粒度最細(xì),發(fā)育粉砂、泥質(zhì)粉砂和粉砂質(zhì)泥巖,以漫流和垂向加積為主,洪泛事件形成的懸移質(zhì)在此發(fā)育,有可能形成一些小型沙紋、波狀、脈狀、透鏡狀層理和變形構(gòu)造。壩前緣類似于壩側(cè)緣,席狀砂沉積類似于壩邊緣沉積。壩間是兩個(gè)砂壩復(fù)合體的交互部位,一般以泥質(zhì)沉積為標(biāo)志。河口壩復(fù)合體垂直于軸向可分為壩核、核側(cè)緣、壩邊緣和壩間,平行于軸向可分為壩核、核前緣和席狀砂。在河口壩復(fù)