0 前言

渤海湾盆地石臼坨凸起周边富集了我国多个重要的含油气盆地，古近系中深层储集体广泛发育^{[1, 2]}。受古近系地震资料品质低以及海上勘探评价阶段钻井资料有限等因素的限制，沉积体系及沉积相类型的研究多为宏观的区域性研究，制约了储层的精细描述^[3]。

石臼坨地区A油田沙河街组，油气资源极其丰富。前人笼统地认为储层物源主要来自于油田南侧的石臼坨凸起，建立的构造沉积响应模式忽视了主控断裂活动性的差异性。研究者^{[4, 5, 6, 7, 8, 9]}通过对研究区地质背景分析，发现断裂活动造成的古地貌特征对研究区的沉积特征、沉积演化以及储层展布特征具有重要的控制作用。笔者结合盆地的形成背景，在构造演化分析的基础上，通过构造-古地貌研究，阐述了古地貌特征和储层展布特征之间的匹配关系，揭示了古地貌对沉积体系的控制作用和机理。

渤海A油田位于石臼坨凸起东倾末端北侧边界断裂下降盘的断坡带上，南依石臼坨凸起，北临秦南生油凹陷，背山面洼。构造上为断鼻构造，被石臼坨凸起北侧雁列式排列的边界断层所夹持，受控于石臼坨凸起东倾末端北侧边界断裂，属于断层和地层超覆共同形成的构造-地层复合圈闭。现阶段共钻探井、评价井6口，钻井揭示古近系沙河街组沙一、二段为主要烃源岩层，储层埋深在3 200 m左右，单井油层累积厚度可达200 m，最大单层油层厚度130 m。

构造位置上研究区隶属于渤中坳陷秦南凹陷陡坡带，受北东东向雁行排列断层影响，区内古近系发育了不同尺度、不同类型的各种断裂构造。研究区南北方向上构造具四分性(图 1)：自南向北依次分为凸起带、斜坡带、断裂带及洼陷带；北东东走向雁行排列的断层将凸起带与斜坡带分开，洼陷带与斜坡带分居断裂带南北两侧，东部为继承性发育的低凸起，自西向东呈现出沟梁相间的构造特点，各个构造带由早到晚具有良好的继承性。

图 1 研究区沙三段顶面构造图 Fig. 1 Depth structure map of the third member of Shahejie Formation

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从过A-1井的近南北向构造演化剖面(图 2)可以看出，不同级次的断裂，其活动时间不同，对于不同时期沉积作用所起的控制作用也不相同，主干断裂持续活动、次级断裂以晚期活动为主。沙一、二段沉积前，控凹边界断裂F₁强烈活动，F₂断裂开始活动。东营组沉积时期，即图 2中东营组沉积前至馆陶组沉积前时期内，控凹断层F₁仍继承前期活动性，其活动性变化不大，而F₂断层活动强度明显增大，其下降盘沉积了巨厚的东营组。馆陶组沉积前，断裂活动明显减弱，构造基本定型。纵观整个构造演化史，沙一、二段沉积时期，研究区南部和西部所形成的凸起区，为砂体在低洼处沉积提供了物源，碎屑物沿古冲沟被源源不断地运送于此沉积，并以此向前方低洼处推进。

图 2 过A-1井南北向构造演化剖面 Fig. 2 Profile of south-north direction structure evolution through A-1 well

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构造运动所形成的古地形、古地貌直接或间接地控制着沉积体的类型、规模及分布特征样式^{[10, 11, 12]}。主断裂的形态、坡度的变化控制着沉积类型，洼地的大小及低洼程度控制了沉积规模；而主断裂与次级平行或斜交的断层构成了断阶、转换带等多种地形、地貌特征，并影响水系的发育^{[13, 14, 15, 16, 17]}。

以地震解释成果为基础，采用层序界面拉平进行古水平面恢复，从而进行古地貌恢复。分析古地貌特征可以发现，研究区沙一、二段自上而下层系可以划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ这3期砂组，沉积初期即Ⅲ砂组沉积前整体为沟梁相间的古地貌特征(图 3)。Ⅲ砂组沉积时期A-4井区沉积物源主要来自南部，从沉积古地貌上看，A-4井所处沟槽规模最大，沉积坡度陡，沉积碎屑搬运距离短，发育了一套近源的快速沉积体。A-2井区相对于A-4井区沟槽规模小，地势相对平坦，沉积坡度小。A-2井区物源主要来自西部，Ⅲ砂组沉积时期物源供给强度弱；Ⅱ砂组沉积时期继承了Ⅲ砂组的古地貌特点，此时西部物源供给强度增大，东西两个井区都发育了较大规模的沉积，加上湖平面的上升等因素的影响Ⅱ砂组的沉积范围要大于Ⅰ砂组。经过前期的填平补齐作用，Ⅰ砂组沉积时期沟梁幅度明显减小，地势更为平坦；同时由于该时期湖平面上升，沉积体退积，沉积体向湖中心的推进距离小于Ⅱ砂组。

图 3 c研究区沙一、二段沉积前古地貌恢复图 Fig. 3 Paleogeomorphology reconstruction before the first and second member of Shahejie Formation deposition

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结合区域沉积背景，综合岩心、壁心以及各种分析化验和测井曲线资料分析，A-1井区主要为砂泥岩沉积，局部层段见鲕粒灰岩和生屑灰岩的碳酸盐岩沉积，发育浅水螺化石，说明为陆相的湖相或过渡相沉积；岩性以岩屑长石砂岩为主，中粗粒，成熟度中等，反映为近源的快速沉积，C-M图可见牵引流和重力流沉积特征共存，且牵引流沉积多于重力流沉积的特征；岩心层理多样(图 4a)，滑塌、包卷、砂球、砂枕等同生沉积构造发育，分流河道和河口砂坝均发育，为典型的过渡相沉积特征，这些特征均反映了扇三角洲的沉积特点。

图 4 研究区沙一、二段典型岩心照片 Fig. 4 Typical core pictures of the first and second member of Shahejie Formation

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A-4、A-5井区Ⅱ、Ⅲ砂组岩性以砂砾岩为主，砾石无分选无磨圆，杂基支撑结构；粒序层理、块状层理发育(图 4b)，局部可见鲍马序列，兼有牵引流和重力流的双重特征；粒度粗、分选差，C-M图显示偏重力流沉积的特点，为扇三角洲前缘沉积靠平原亚相的分流河道沉积。而I砂组沉积时期，A-4井分析化验资料及薄片鉴定特征为碳酸盐岩含量高，陆源碎屑、表鲕粒、生屑不同程度混合，为扇三角洲前缘沉积，局部地区发育碳酸盐岩台；观察A-5井岩心发现生屑灰岩、生屑白云岩发育，且与鲕粒同生，沉积构造上以反韵律层为主，代表水动力强的生屑滩沉积；在砾岩沉积段(图 4c)可看到大量的螺化石分布在颗粒间或局部富集成层，粒度结构中滚动、跳跃组分含量高，C-M图上显示粒度偏粗，牵引流特征明显，这些特征反映Ⅰ砂组沉积时期A-5井周边主要发育扇三角洲近岸过渡带的滨浅湖滩坝沉积。

对于陆相断陷盆地，断裂、古地貌及物源供给方式是影响沉积体系发育及分布的重要因素。沙一、二段沉积时期，北东东向断裂虽发育，但不同断层的活动性差异较大，从而一定程度上控制了沟谷发育位置、规模以及坡折带的类型，进而控制了沉积的类型及规模。

结合沉积特征认识，分析沉积演化历程发现，在Ⅲ砂组沉积时期A-1井区物源供给不足，沉积物以泥岩为主，为浅湖、半深湖沉积。而同时期的A-4、A-5井区为沟谷规模发育最大的区域，沉积坡度大、物源供给充足，发育了一套近源快速沉积的砂砾岩体。Ⅱ砂组时期湖平面上升，可容空间增大，断裂活动加剧，西部、北部物源供给充足，两个井区都发育了多期规模较大的扇三角洲沉积。到Ⅰ砂组时期湖平面进一步上升，气候变的温暖潮湿，A-1井区断裂活动微弱，物源供给不足，泥岩为主，为浅湖、半深湖相。而A-4、A-5井区断层持续活动，物源供给充足，发育了大规模沉积，沉积厚度达数百米，沉积相类型以扇三角洲相为主，A-5井周边发育滩坝沉积。虽然研究区地震资料品质低，但是从顺物源地震剖面(图 5)上仍然可以看出，沉积区坡度大，扇三角洲在坡折带上沉积，扇体内部反射杂乱，振幅较强。

图 5 过A-4井顺物源方向地震剖面图 Fig. 5 Seismic section map of A-4 well along the source direction

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研究区沙一、二段以扇三角洲沉积为主，古地貌的差异性及后期沉积的填平补齐导致了Ⅲ砂组到Ⅰ砂组这3个砂组的沉积范围有较大变化。由于研究区储层埋藏深、地震资料品质低、井资料有限，笔者以沉积模式为指导，基于地震切片演绎技术，利用多种地震属性分析技术进行扇体空间展布特征描述及砂体边界识别，刻画了这3个沉积时期的地震相响应特征。地震属性图(图 6a,b,c)上白线包络部分即为描绘出的各扇体的发育范围。结合单井沉积特征、沉积演化认识和地震相分析结果，更真实地描述出了研究区扇三角洲的沉积特征和展布范围(图 6a’,b’,c’)。

a, a’.Ⅲ砂组; b, b’.Ⅱ砂组; c, c’.Ⅰ砂组。 图 6 研究区沙一、二段各砂组地震属性分析及沉积相平面展布图 Fig. 6 Seismic attribute and sedimentary facies for every sand group in the first and second member of Shahejie Formation

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分析发现，沙一、二段不同沉积时期，发育了不同规模的单断式陡坡坡折带控制下的扇型扇三角洲沉积。Ⅲ砂组和Ⅰ砂组沉积时期，A-4、A-5井区物源主要来自南部凸起，以大型近源扇三角洲沉积为主，Ⅰ砂组沉积时期，A-5井周边局部发育滩坝沉积；由于A-2井区所处古冲沟规模较小，西部物源形成的扇体规模较小。Ⅱ砂组沉积时期，A-1井区和A-4井区沉积体明显受不同物源体系的控制，A-1井区物源来自凸起西部的构造转换带，A-4井区大型近源扇三角洲沉积物源来自南部凸起，两股物源共同形成了挠曲地形坡折带控制下的朵叶型扇三角洲，砂体展布范围广、厚度大，是本工区沉积规模最大的时期。而由于研究区东部物源缺乏且沟槽规模很小，整个沙一、二段时期砂体基本不发育，造成了研究区内明显的沉积展布不对称。同时受构造运动的影响，工区南北被断层夹持，东西部超覆，砂体沉积厚度受控于石臼坨凸起的物源，表现为北厚南薄，向东、西方向变薄的特征。

综上所述，造成两个井区沉积体规模显著不同的主要控制因素为古地貌特征，A-4井区处于研究区最大的沟槽发育地带，成为南部物源区古水系的汇集区；另外因物源近，沉积坡度陡等因素的影响，碎屑沉积物随水流冲出山谷后直接入湖沉积，形成了沉积厚度巨大的扇三角洲沉积。A-1井区所处的区域沟槽规模小，构造幅度较平缓，加上受西部物源供给强度的影响，Ⅰ砂组和Ⅱ砂组沉积时期形成的扇三角洲规模远比A-4井区小。总体表现为“大沟对大扇、小沟对小扇”的沉积特点。

沟谷控制古水系走向及入盆卸载端口。印支运动末期济阳坳陷受北东向拉张应力场的控制，发育了数条北西向断裂带及大量伴生断层^[18]。新生代发生构造应力场的转换，北东向断层切割北西向断层，凸起上早期形成的北西向断层成为后期构造运动中易遭受剥蚀的薄弱部位，沿断面形成古冲沟或下切谷。石臼坨凸起东倾末端发育的大量沟谷，控制了主要的古水流方向。水流沿凸起北侧形成的沟谷流入湖盆，在靠近深洼陷的坡折带沉积，成为主要的沉积物卸载区。

盆地的古构造和沉积充填的空间配置受构造坡折带的分布特征、活动历史和组合样式所决定，不同的组合样式会造成各异的局部古地貌特征，并制约着沉积物的分散过程和砂体分布样式^[19]。研究区断陷盆地内发育的同沉积断裂带引起地形坡度的突变，形成同沉积断裂构造坡折带，并控制着砂体沉积的厚度，构造坡折带之下砂体厚度明显增加，如图 5所示。除了构造坡折以外，沉积坡折所形成的古地貌形态对于砂体的分散沉积及展布样式同样具有重要的作用。石臼坨地区边界断层坡度相对较陡，由临近凸起推进到湖盆中的冲积扇，形成厚度巨大的扇三角洲沉积，砂体厚度在物源方向上由坡上至坡下形成由薄变厚再变薄的变化趋势。除物源的供给因素外，沟槽的规模、不同沉积时期古地貌的构造幅度一同控制了扇体向前推进的距离、规模和展布样式，因此构造低部位及沉积坡折带都是砂体的有利沉积区。

1)石臼坨凸起是大型扇三角洲等沉积体系的物源供给区，受雁行排列断层影响，盆缘斜坡带形成沟梁相间的地貌格局。研究区的斜坡、沟谷以及断层等古地貌单元将物源区和沉积区联系起来，并决定了物源的运输通道和卸载场所，而砂砾岩体的分布明显受古地貌的控制，优先沉积于古冲沟前方对应的低洼区，形成了优质的扇三角洲储层，并具有“大沟对大扇、小沟对小扇”的沉积特点。

2)盆地边缘沟谷与高地相间分布的古地貌格局在研究区中西部具有良好的继承性，物源的供给方式、沟槽的规模、不同沉积时期古地貌的构造幅度共同控制了扇三角洲砂体的规模、组成和结构。而研究区东部沟谷规模较小，缺乏物源，储层不发育。古地貌控制沉积，且多物源体系共存，形成了沙一、二段不同的沉积演化阶段中，沉积体在不同区域发育规模的差异性。