0 引言

油田开发早期，在有限资料支撑下的油藏描述指导了勘探和开发过程，但受当时研究技术手段和资料应用程度的限制，这些地质认识往往存在一定的局限性。随着油气田开发过程的进行，一些复杂的地质问题凸显，传统的地质认识逐渐难以满足开发需求，针对这些问题的沉积模式修正以及重认识成为解决该类开发难题的有效途径^[1-2]。

卫城油田是典型的开发油藏，其开发历经试采试注、建产上产、稳产和产量递减等阶段^[3]。该油藏断层极其发育，组合关系复杂且研究程度低。早期地质研究普遍认为该区域沙河街组发育湖泊背景下的三角洲沉积体系^[4-5]；但实践验证表明，这些认识缺乏对整体沉积环境演化的考虑，束缚了该地层的油气勘探。近几年，随着勘探和开发程度的提高，沙四段深层油藏成为主攻方向，开发过程中遇到的地质难题逐渐增多^[6]。因此，细化沉积相基础研究和修正沉积模式认识成为必要课题。笔者依据钻井、岩心等资料，在详细分析该区域沉积特征的基础上，提出了末端扇—滨浅湖滩坝相过渡型沉积的沉积体系，对比了沉积差异性，对沉积机制及模式进行了修正，并总结沉积演化和分布规律，以期为该类型沉积的精细表征和油藏的高效开发提供理论指导和现实依据。

1 地质概况

东濮凹陷是渤海湾盆地临清坳陷的次一级构造单元^[7-8]，东以兰考断裂系为界连鲁西隆起，西接内黄隆起，南邻兰考凸起，北承莘县凹陷，受地壳水平应力作用影响逐渐裂解而成双断式箕状断陷，南宽北窄，总体呈NNE向延伸(图 1a)。研究区所在卫城油田区域构造位于东濮凹陷中央隆起带北端，是多组断裂带控制下切割形成的复杂断裂隆起带，整体呈NE向走向(图 1b)，面积约35 km²。断裂活动形成了众多断块圈闭，是油气聚集的有利场所。其中，研究区卫81断块为卫城构造主体上的主力断块，属于典型地垒构造，其内部被一系列NEE向次级断层进一步复杂化(图 1c)。

古近系沙河街组四段(以下简称沙四段)沉积时期，构造活动剧烈，经历了初始裂陷期和深陷扩张期两个阶段，地层偏转频繁，底部与下伏中生界孔店组呈不整合接触，顶部与沙三段整合接触，相当于一个湖平面上升的三级层序，地层整体埋深2 600~2 970 m，厚度150~350 m。根据地层旋回特征，沙四段自下而上分为5个中期旋回(Es₄¹—Es₄⁵)，进一步划分为20个短期旋回，总体上呈正旋回特征^[9-10]。

2 沉积特征及差异性 2.1 岩石学特征

从碎屑岩颜色和岩性组合来看，研究区的沙四段明显分为两部分：下部地层主要为红棕色粉砂岩、泥质粉砂岩及紫红色泥岩，且多呈互层出现；上部主要是灰绿色粉砂岩、泥质粉砂岩及泥岩。且自下而上泥质体积分数增加，岩性逐渐变细，推测沉积环境由陆上氧化环境向水下还原环境转变。

在此基础上，对岩心样品分析测试进行了分类统计，结果(图 2)显示：研究区沙四下亚段(Es₄^2-5—Es₄⁵)砂岩类型主要为长石质石英砂岩和岩屑质长石砂岩(图 2a)，石英体积分数为59.6%~81.3%，平均体积分数为73.1%，长石体积分数为10.1%~21.4%，平均体积分数为17.2%，岩屑较少，平均体积分数为9.7%；沙四上亚段(Es₄^1-1—Es₄^2-4)砂岩类型主要是岩屑质长石砂岩，包含部分长石质石英砂岩和长石质岩屑砂岩(图 2d)，石英体积分数为62.1%~73.8%，平均体积分数为67.3%，长石体积分数为14.6%~23.3%，平均体积分数为20.4%，岩屑体积分数为6.2%~20.5%，平均体积分数为12.3%。整体上看，结构成熟度较高，磨圆度为次棱状—次圆状，中等分选，孔隙胶结为主，粒径变化相差不大。

该区沙四段砂岩粒度分布总体以跳跃组为主，体现较强的水动力特征，悬浮组分体积分数为15%~20%，滚动组分极少。其中：沙四下亚段粒度概率累积曲线主要类型为两段式和两段加过渡式(图 2b，c)，反映牵引流为主的水动力特征；上亚段多发育双跳跃三段式粒度概率累积曲线，跳跃总体表现为多个直线段组成的折线(图 2e，f)，其总体的形成可能受波浪和岸流的再搬运作用影响，指示波浪、潮汐的冲刷回流。

综上可以发现，单一沉积环境的认识难以概括研究区所呈现的岩石学特征，混合沉积组合可以较好地解释该地区的沉积差异性。

2.2 沉积构造特征

沉积构造对沉积环境的研究和识别有重要的指示作用^[11]。取心井岩心观察发现，卫81断块沙四段的沉积构造同样具有较明显的分段性。下亚段存在明显的冲刷充填构造(图 3a)，指示近物源方向的河道发育；在河道层序的底部可见大量的槽状交错层理(图 3b, c)发育，层理厚度较小，纹层中夹有泥屑等；远离物源方向，槽状交错层理发育规模减小至不发育。上亚段未见明显的冲刷充填构造，而以多种波浪成因的沉积构造最为常见，如低角度交错层理(图 3d)、波状-透镜状层理和波纹层理(图 3e)等，其形成发育受滨浅湖波浪和沿岸流作用控制，反映浅水环境的滩坝沉积特征。

整个沙四段中，平行层理、水流沙纹层理和水平层理也较为发育(图 3f, g, h, i)。其中：平行层理主要反映水体较浅、河流水动力条件较强或者水流反复冲刷的沉积环境；水流沙纹层理主要反映水动力条件较弱、沉积物供给不足的环境；水平层理常与泥质层形成韵律互层，可以看作是缓慢水流下的沉积产物。另外，还存在部分生物扰动构造以及变形构造等。

3 沉积机制及模式 3.1 控制因素分析

在对研究区沙四段沉积特征及其差异性分析的基础上，结合前人^[12-14]的研究，认为卫81断块沉积主要受古地形、物源供给和水动力变化等几方面影响。

古地形  构造运动控制了物源区和沉积区的分布和状态，也控制了盆地类型和形态^[15-17]。研究区所属中央隆起带在大的地质背景上属于断陷湖盆的水下隆起部分，其基底岩层相对平缓，上覆岩层整体上受基底岩层控制。研究区所处地区在沙四下亚段时期，初期裂陷形成单断式箕状凹陷，断层控制的斜坡断裂带坡度逐渐变缓，水体向周缘辐散，碎屑物质大量沉积；在沙四上亚段时期，裂陷加剧，凹陷地层分布范围迅速扩张，湖盆张缩构造格局基本建立，水面升降频繁，水体总体加深，研究区所处的中央隆起带已初具规模，形成了长期的水下隆起区。

物源供给  研究区沙河街组四段沉积时期存在物源供给类型的变化^[18]。初始抬升期，物源主要来自于西部和西北部的近岸浅水沉积，随季节性降雨起伏和洪水流的交替影响推进到不稳定水体形成砂质堆积体；强烈抬升期，研究区逐渐过渡为开阔的滨浅湖环境，西部缓斜坡的大型河流注入消失，湖盆周缘碎屑物质在湖浪和岸流的作用下不断地被改造、搬运再沉积，成为主要的物源供给方式。

水动力变化  对应于物源供给变化，该区域沉积环境的水动力条件也发生了变化。下亚段沉积时期，沉积构造特征说明该区域以牵引沉积为主，水动力条件主要是牵引流，并且受缓坡地形和半干旱气候的影响，水流能量减少；上亚段沉积时期，河流流量消失，受周期性气候影响，湖平面发生频繁升降，波浪及其次生的沿岸流成为对沉积物质发生侵蚀、搬运和沉积作用的主要水动力。

3.2 沉积机制与沉积模式

综上分析认为，卫81断块沙四段沉积特征有较为明显的差异性，存在着不同于以往单一三角洲沉积形成机制和沉积模式的认识。结合控制因素分析，建立了古地形、物源供给和水动力变化综合控制的末端扇—滩坝的组合沉积体系，认为卫81断块沙四段的发育处于两种沉积环境的过渡期，整体上呈现由末端扇沉积向滨浅湖滩坝沉积过渡的组合沉积特征(图 4)。

末端扇沉积  沙四下亚段沉积时期，东濮凹陷处于初始裂陷期，古地形平坦，基底为略呈NE倾的单斜^[7]。研究区西北部和西部的多个物源水系提供了沉积物供给，牵引流是主要的水动力条件。在炎热干燥的古气候条件下，蒸发作用强烈，河流流量受其影响逐渐消减，且随着地形变缓，河型向分散状态转换，搬运能力随之骤减；因而在河流的终端碎屑物质快速堆积，形成了以砂质沉积为主的末端扇沉积^{[7, 19-20]} (图 4a, b, c)。研究区内主要发育末端扇沉积的中部亚相(近端亚相和远端亚相在研究区未见发育，这里不重点描述)，包括分流河道、近河道漫溢、远河道漫溢和泥滩等微相(沉积微相特征见表 1)。受多个物源以及季节性降水和洪水流的交替影响，研究区内分流河道极为发育且改道频繁，河道漫溢沉积形成于洪水期河水溢出过程，分布广泛，并与多形成于枯水期的泥质沉积形成砂泥互层；同时，砂岩沉积中的泥质条带和泥质夹层极为发育，也成为该区区别于三角洲沉积的一个显著特征。

滨浅湖滩坝沉积  沙四上亚段时期，东濮凹陷裂陷加剧，地壳运动以快速沉降为主，研究区所处中央隆起带基本形成^[7]。伴随着湖盆扩张，水体深度不断加大，湖水覆盖面积广泛，整体上水体较浅，形成开阔的浅湖环境。在此环境下，近岸浅水沉积物源注入消失，水下隆起为研究区提供了稳定物源，碎屑物质在湖浪和沿岸流的强烈作用下被重新改造，搬运至隆起控制的缓坡带处形成滩坝沉积^[21-25] (图 4d, e, f)。研究区内广泛发育滩坝复合砂体，可进一步划分为坝砂、滩砂和滨浅湖泥等微相类型(沉积微相特征见表 1)。坝砂和滩砂主要岩性为泥质粉砂岩和粉砂岩，多平行于岸线呈线状或片状展布，面积随物源供给强弱变化，垂向上由于坡度缓、湖平面高频振荡等因素造成各期砂体叠置，多与灰色、灰绿色滨浅湖相泥岩互层，规模较小的砂体则表现为透镜状。

4 沉积演化特征与分布规律 4.1 垂向演化特征

研究区沙四段在相序上整体表现为一个先向上变细后变粗的沉积序列，即沙四段下亚段沉积末端扇中部亚相随着沉积环境的转变向沙四上亚段沉积时期过渡为滩坝沉积。

沙四下亚段末端扇中部亚相垂向层序向上呈现“分流河道—近河道漫溢—远河道漫溢—泥滩”的相序趋势，单一砂体层序以向上逐渐变细的正韵律砂体沉积为主，电性曲线底部与泥岩呈突变接触，向上渐变为箱形或钟形。分流河道垂向上表现为多个小韵律层叠置成较厚的复合韵律层，河道漫溢常与分流河道层序互层出现，近河道漫溢在垂向上往往是多个正粒序相互叠加而成，远河道漫溢则以正韵律和均匀韵律为主(图 5a)，席状砂岩表现出向上变细的趋势，具有明显的底界和侧向边界。

沙四上亚段滩坝砂体垂向层序以反旋回居多，电性曲线顶部常与泥岩呈突变接触，向下逐渐过渡为漏斗形，在垂向上通常反映出多期滩坝连续叠加、齿状幅度有明显差异的复合滩坝砂体的沉积特点。坝砂和滩砂在相序上的差异主要体现在厚度上，坝砂多呈相对厚层反韵律，滩砂呈薄层反韵律，两者电性曲线齿状幅度差异大，并以微齿最为明显，反映水流持续反复冲刷的沉积特点(图 5b)。

4.2 平面分布规律

沙四下亚段沉积时期，研究区处于浅水环境，表现出湖进砂退的特点。物源主要来自西北部近岸浅水沉积，碎屑物质经若干水道进入研究区，向东南延伸并不断分叉，河道漫溢形成连片沉积，在平面上表现为扇状堆积体的沉积特征(图 6a)。研究区范围内，末端扇中部亚相各微相发育较为齐全，顺物源方向分流河道向河道漫溢微相演化，全区砂体发育厚度也存在自北西向南东明显减薄的趋势。研究区西南部区域离源区较近处水流活动强劲，河道较发育且频繁分叉汇聚，在部分井区形成分流河道网状体系，堆积成较大的沉积扇体，河道砂体砂/泥比值一般为0.5~0.7，砂体最厚处可达20 m；研究区中部及东北部区域分流河道发育程度相对较低，扇体发育规模较小，且随着沉积进行发育程度逐渐减弱。

沙四上亚段沉积时期，湖平面上升导致沉积环境发生转变，末端扇沉积不再发育，受控于湖浪和近岸流的改造、搬运，滩坝沉积成为研究区主要发育的微相类型(图 6b)。整体上看，滩坝砂体呈复合砂体连片分布，侧向迁移明显。坝砂多呈椭圆状或长条状排列，其长轴方向大致平行于研究区主控断层延伸方向；滩砂在坝砂周缘伴生，呈连片席状，整体亦呈现平行于湖岸线的特征。结合地形特征，滩坝砂体主要集中于隆起周缘，浅湖泥相主要集中在相对较低的微地貌单元处。在此控制之下，砂质及泥质沉积均呈现连片状分布，砂体主要集中发育在研究区中轴线附近，以西南部尤甚，砂体厚度整体呈现中间厚两边薄、西南厚东北薄的分布特征。

5 结论

1) 研究区沙河街组四段由于其特殊的沉积环境演化发育了末端扇—滨浅湖滩坝组合沉积体系，古地形特征、物源供给和水动力变化等因素综合控制了沉积体系的发育，沙四下亚段河流末端能量损失、流量波动，发育末端扇沉积，随湖平面频繁大面积扩张收缩等变化，上亚段过渡为滨浅湖滩坝沉积。

2) 沙四段砂体在沉积特征上存在着明显的差异性，在沉积机制分析的基础上，下亚段划分了分流河道、河道漫溢、泥滩等末端扇微相类型，上亚段划分了坝砂、滩砂以及滨浅湖泥等滩坝沉积微相类型。

3) 不同沉积机制控制下的砂体具有各自的展布特征，末端扇沉积的分流河道顺物源方向向河道漫溢和泥滩演化，形成扇状堆积体，砂体厚度逐渐减薄；滩坝砂体整体呈复合砂体连片分布，侧向迁移明显，坝砂呈椭圆状或长条状镶嵌在滩砂中，并以长轴平行于主控断层走向分布。