中国海洋大学学报自然科学版  2019, Vol. 49 Issue (9): 110-119  DOI: 10.16441/j.cnki.hdxb.20180337

引用本文  

周连德, 孙风涛, 来又春, 等. 渤海莱州湾凹陷KL油田沙河街组混积背景下的沉积特征与沉积演化[J]. 中国海洋大学学报(自然科学版), 2019, 49(9): 110-119.
ZHOU Lian-De, SUN Feng-Tao, LAI You-Chun, et al. Sedimentary Characteristics and Sedimentary Evolution in Mixed Sediments Background of Shahejie Formation in KL Oilfield, Laizhou Bay Depression, Bohai Bay Basin[J]. Periodical of Ocean University of China, 2019, 49(9): 110-119.

基金项目

国家科技重大专项“渤海海域大中型油气田地质特征”项目(2011ZX05023-006-002)资助
Supported by the Characteristics of Large and Medium-sized Oil and Gas Fields in Bohai Sea"in Major Special Project of National Science and Technology(2011ZX05023-006-002)

作者简介

周连德(1982-),男,高级工程师。E-mail:zhould@cnooc.com.cn

文章历史

收稿日期:2018-10-12
修订日期:2019-01-06
渤海莱州湾凹陷KL油田沙河街组混积背景下的沉积特征与沉积演化
周连德 , 孙风涛 , 来又春 , 张国坤 , 刘文超     
中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海石油研究院, 天津 300459
摘要:渤海湾盆地莱州湾凹陷KL油田地区古近系沙河街组发育了陆源碎屑岩和碳酸盐岩的混合沉积构造,国内外学者在莱州湾凹陷地区已做了一些岩相古地理方面研究工作,但KL油田地区的混合沉积研究至今未涉及。由于KL油田地区钻遇沙河街组沙三下亚段的井较少(迄今全地区钻遇沙三下亚段井9口),本文充分利用有限的钻井资料,结合岩心资料、分析化验资料、单井沉积相解剖以及地震相分析,对渤海湾盆地莱州湾凹陷KL油田地区碳酸盐岩台地混合沉积特征以及沉积演化模式进行了较为深入的探讨。研究表明,KL油田古近系沙河街组主要以扇三角洲沉积体系为主,混积岩主要发育在沙河街组沙三下亚段,而沙三下亚段发育三种不同的沉积环境:KL-1井区发育辫状河三角洲,中部KL-4井区发育滨浅湖混积滩坝,东部KL-9井区在Ⅰ油组处于潍北凸起物源供给区,发育了扇三角洲。沙三下亚段沉积时期,沉积物在碳酸盐岩台地上进行混合沉积,狭义上表现为混积岩,主要类型包括:泥质灰岩、含泥灰岩、灰质粉砂岩;广义上表现为混积层系,主要类型包括:含陆源碎屑一碳酸盐混积岩、含碳酸盐一陆源碎屑混积岩、碳酸质一陆源碎屑混积岩。
关键词渤海湾盆地    混积岩    扇三角洲    沉积微相    沉积演化力    

陆源碎屑和碳酸盐岩混合沉积的分布范围非常广泛,由于混合沉积的研究起步较晚,且受不同沉积条件的制约,研究相对薄弱,没有形成一套成熟的理论。混合沉积的控制因素很多,主要包括构造活动、物源、风暴流、海(湖)平面变化等事件作用和气候变化等[1-3]。每一种控制因素的影响机理复杂,并且多个影响因素有时相互影响共同起作用。随着国内外学者对混合沉积研究的加深,近几年来对混合沉积控制因素更加全面,对有关混合沉积成岩作用及其油气地质意义方面的研究力度也在加大[4]

环渤海湾盆地下古生界海相碳酸盐岩层系地层具有良好的油气勘探前景,但是由于碳酸盐岩的岩性多不纯,或其与陆源碎屑岩以互层或夹层的产状出现,构成广义的混合沉积—混积层系,导致环渤海湾地区下古生界沉积广泛发育[5]。前人认为渤海湾盆地莱州湾凹陷KL地区主要发育三角洲和滨浅湖两种沉积环境,不同沉积环境下由于水动力条件的不同,物源供给的不同,就会发育不同类型的混积岩[6]。KL油田构造上位于莱州湾凹陷南部斜坡带,北、东面临洼,成藏条件优越,西部发育有碳酸盐岩、陆源碎屑岩混积形成的混积岩,东部有火山碎屑物质。本文结合渤海湾盆地莱州湾凹陷KL油田地区岩心资料、分析化验资料、单井沉积相解剖以及地震相分析等资料,对渤海莱州湾凹陷KL油田混合沉积背景下的沉积环境进行了研究分析。

1 区域地质背景概况

莱州湾凹陷是渤海湾盆地典型的断陷湖盆之一,该凹陷是华北板块内部于中生界基底之上发育的新生代凹陷,可划分为东缘走滑构造带、东洼、西缘走滑构造带、北缘陡坡带、北洼、中央隆起构造带、南洼和南缘缓坡带等8个次级构造宽缓单元[6]。KL油田位于渤海南部海域莱州湾凹陷南部斜坡带高部位,北侧紧邻莱州湾凹陷北洼,东侧紧邻莱州湾凹陷南次洼,整体受反向控洼断层和走滑断裂共同控制,构造圈闭发育且圈闭形态好[7]。大量研究成果表明,KL地区构造区靠近物源,储层发育,储盖组合良好,烃源断层与砂岩输导层耦合良好,油气运移通畅,成藏条件优越,是莱州湾凹陷南斜坡带的有利目标。同时,根据地震剖面的反射特征、地层的岩性特征和电测曲线来划分地层基准面旋回,由此对沙三下地层进行旋回划分,将目的层沙三下亚段分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ油组,细分为8个小层。

中国陆相断陷湖盆一般都经历形成、发育和萎缩三个发展阶段。与这三个阶段相对应的构造变化性质是断陷、坳陷和抬升,湖盆水体也因此呈浅—深—浅变化。多数湖相混积岩发育集中在湖盆扩张阶段[8],如研究区KL油田的沙三下亚段时期为湖盆裂陷晚期—坳陷初期的过渡阶段,此时湖盆相对开阔,水体面积较大,在适宜的气候条件下,可大量发育藻类等生物,从而在滨、浅湖区的有利地貌位置形成各种类型的碳酸岩,较深水湖区或局限台地环境下则形成泥晶灰岩或泥灰岩,整体上以碳酸盐岩沉积体系发育为主,同时该时期构造活动缓和、湖盆升降与沉积作用缓慢补偿,尤其在湖盆缓慢扩张收缩的情况下,最有利于湖相碳酸盐岩形成[9-10]

2 沉积环境分析 2.1 古气候分析

古气候对湖相混积岩沉积的控制远比海相碳酸盐岩显著得多[11]。研究区湖相混积岩多沉积于温湿与半干旱交替的气候环境。当气候湿润温暖,降雨量大,湖盆水体开阔,碎屑岩与混积岩相对发育; 而在较干早期,河水流量小,湖盆面积稳定,进入湖盆的陆源碎屑迅速减少,同时水体清澈,适宜各类湖泊生物繁衍,导致碳酸盐岩尤其是生物碳酸盐岩相对发育; 而当气候更趋干燥、湖盆面积持续收缩时,陆源碎屑大量注入湖区,水体浑浊、浓缩、咸化并形成不利于生物生长的高盐度环境,根本上抑制了多数生物碳酸盐岩的发育,此时陆源砂泥和灰泥为其主要沉积物[12]

图 1 莱州湾凹陷KL油田区域构造位置图和KL油田井位图 Fig. 1 Regional tectonic location map of KL oilfield in Laizhou Bay depression and well map of KL oilfield

图 2 莱州湾凹陷KL油田古水深综合柱状图 Fig. 2 Comprehensive water histogram of KL oilfield in Laizhou Bay depression
2.2 研究区沉积环境初步分析

在斜坡整体构造稳定的情况下,研究区受湖平面变化及由此产生的物源供应变化的综合影响。湖面上升、湖域扩大,随着可容纳空间的增大,三角洲退积,A/S比值增大,湖侵体系域沙泥供应降低,KL-4井区沉积条带状薄层滩砂,同时,在清水环境下、大量浅湖生物开始出现,碳酸盐岩滩坝较发育[13]。研究区主要发育三角洲、滨浅湖、半深湖—深湖三种沉积相,在半深-深湖环境下,水深较深,水动力条件弱,没有来自外界的物源供给,内部沉积生成泥岩和泥灰岩,较深的水环境下灰质来源于化学沉淀而非外界供给。在滨浅湖条件下易于发育碳酸盐岩,纯净的碳酸盐岩来自滨浅湖内源沉积的结果,之后河流携带外界的陆源碎屑岩进入,与碳酸盐岩发生混积,形成白云质砂岩、灰质砂岩、灰质泥岩等一系列混积岩[14]。在三角洲前缘的外围和前三角洲,其沉积环境已与滨浅湖十分类似,发育的混积岩类型也相同,多为灰质粉砂岩,灰质泥岩等。

3 沉积相及微相分析 3.1 碎屑岩和混积岩岩性特征及标志

本文对研究区沙三下亚段10口钻探井的壁心观察,选取若干块岩石样品进行普通薄片、染色薄片、铸体薄片、重矿物及微量元素、扫描电镜等实验室微观分析。结合电测曲线和录井资料,将该区沙三下亚段的岩性简化归为碎屑岩、混积岩和火成岩三种主要类型。其中对于混积岩的认识,根据Mount和后人的研究将混合沉积划为间断混合、相混合、原地混合和源地混合共4种成因类型[15],渤海湾盆地莱州湾凹陷KL油田地区主要为源地混合形成的混积岩, 表现为2种混合沉积类型:结构混合沉积和互层混合沉积。同时,研究区结构混积岩的分类根据碳酸盐含量又可以分为陆源碎屑质-碳酸盐混积岩(碎屑岩中含10%~50%的碳酸盐)和碳酸盐质-陆源碎屑混积岩(碳酸盐岩中含10%~50%的陆源碎屑)两种类型。

研究区沙三下亚段碎屑岩主要发育粉砂岩、泥质粉砂岩、细砂岩、含砾细砂岩等,其中粉砂岩、细砂岩为主(见图 3); 泥岩总体含量较高,颜色以灰色、灰白色为主,底部偶见红褐色,总体反映分段为水体浅—半深的弱氧化—还原的沉积环境。研究区陆源碎屑岩中细砂岩和粉砂岩较为发育,颜色一般为灰白色、灰色。根据薄片鉴定以及砂岩三端元组分图(见图 4)可知,长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩为主要砂岩类型,其次为长石砂岩。

(A: KL-4, 1 099 m, 灰质泥岩, 灰色,含灰质中等,与稀盐酸反应中等; B:KL-4, 1 125 m, 灰质泥岩, 灰色,含灰质重,与稀盐酸反应中等; C:KL-5, 1 107 m,油浸粉砂岩,褐灰色,泥质胶结,疏松; D: KL-5,1 204 m, 油斑细砂岩,褐灰色,成分以石英为主,少量长石及暗色矿物,细粒为主,部分中粒,偶见砾石,次棱角-次圆状; E: KL-6,1 213.5 m,泥质粉砂岩,灰色,泥质分布较均匀,胶结中等; F: KL-8, 1 541 m,油斑泥灰岩,浅灰色,泥晶结构,块状构造,与稀盐酸反应较剧烈。A: KL-4, 1 099 m, limestone mudstone, grey, medium limestone, medium reaction with dilute hydrochloric acid; B: KL-4, 1 125 m, limestone mudstone, grey, heavy limestone, medium reaction with dilute hydrochloric acid; C: KL-5, 1 107 m, oil-leached siltstone, brown-grey, mudstone cementation, loose; D: KL-5, 1 204 m, oil-porphyry fine sandstone, brown-grey, mainly composed of quartz, a small amount of feldspar and dark minerals, fine grains are Main, part medium grained, occasional gravel, sub-angular-sub-circular; E: KL-6, 1 213.5 m, argillaceous siltstone, grey, argillaceous distribution is more uniform, moderate cementation; F: KL-8, 1 541 m, oil porphyry marl, light grey, mudstone structure, massive structure, and the reaction with dilute hydrochloric acid is more intense. ) 图 3 KL油田沙三下段碎屑岩和混积岩壁心及岩心特征 Fig. 3 Core characteristics of clastic rocks and hybrid sedimentary rocks in the lower member of Shahejie Formation, KL oilfield

图 4 KL油田沙三下亚段砂岩成分三端元组分图 Fig. 4 Three-terminal component map of sandstone composition in the lower member of Shahejie Formation in KL oilfield

沙三下亚段时期,由于湖水深度较大,陆源碎屑供给减少,水动力减弱,在部分井区(KL-4、KL-5、KL-6、KL-7)发育了一套浅湖湖相的陆源碎屑岩—碳酸盐岩沉积,根据陆源碎屑颗粒与碳酸内碎屑的统计表明,沙三下亚段主要发育含陆源碎屑的碳酸盐混积岩④和碳酸盐质陆源碎屑混积岩⑥、⑦(见图 5)。其中,陆源碎屑为长石和石英、火成岩岩块; 碳酸盐主要呈泥晶状,碳酸盐岩主要发育泥质灰岩和泥质白云岩。

(①粘土岩或泥岩; ②混积砂质粘土岩或泥岩; ③砂岩; ④含陆源碎屑—碳酸盐混积岩; ⑤陆源碎屑质—碳酸盐混积岩; ⑥含碳酸盐—陆源碎屑混积岩; ⑦碳酸质—陆源碎屑混积岩; ⑧灰岩。①Soil rock or mudstone; ②mixed sandy clay rock or mudstone; ③Sandstone; ④contains terrestrial debris-carbonate mixed rock; ⑤terrigenous clastic-carbonate mixed rock; ⑥carbonate-terrestrial debris Jishi; ⑦Carbonate-Land Source Clastic Mixed Rock; ⑧Limestone. ) 图 5 KL16油田混积岩分类图 Fig. 5 The hybrid sedimentary rocks classification chart of KL oilfield hybrid

总体上看,研究区内碎屑岩的颗粒中石英含量20%~60%,可见多期次生加大现象,也可见颗粒破碎现象(见图 6); 长石含量在20%~40%之间,长石易风化蚀变,相对石英,长石的稳定性较差,含量变化较大。Ⅰ油组偶见少量藻屑、介形虫等生物碎屑,鲕粒类型复杂,形状不一,多为单核的陆源碎屑(见图 6)。

(A: KL-6,1 182.7 m, 长石砂岩, 单偏光25倍, 孔隙发育较好主要见粒间孔、溶蚀粒间孔, 孔径范围为0.03~0.3 mm; B:KL-6,1 219 m, 粉砂岩, 单偏光25倍, 孔隙发育较差, 见粒间孔、溶蚀粒间孔, 孔径范围为0.01~0.03 mm, 连通性较差; C:KL-9,1 552 m, 石英砂岩, 正交偏光200倍, 石英多具加大边; D: KL-10,1 679 m, 长石砂岩,正交偏光10倍,石英、长石加大; E: KL-9,1 567 m,含藻屑泥晶灰岩,正交偏光100倍, 鲕粒; F: KL-9, 1 558.73 m泥质灰岩, 单偏光25倍; G:KL-9,1 575 m泥质白云岩, 正交偏光25倍; H:KL-5,1 097 m,泥质白云岩,正交偏光25倍,见生物碎屑; I:KL-6,1 238 m,泥晶白云岩,单偏光25倍。A: KL-6, 1 182.7 m, feldspar sandstone, single polarized light 25 times, pore development is better, mainly see intergranular pore, dissolution intergranular pore, pore size range is 0.03~0.3 mm; B: KL-6, 1 219 m, siltstone, single polarized light 25 times, pore development is poor, see intergranular pore, dissolution intergranular pore, pore size range is 0.01~0.03 mm, poor connectivity; C: KL-9, 1 552 m, quartz sandstone, orthogonal polarized light 200 times, quartz has more edges; D: KL-6, 1 219 m, siltstone has more edges; 1, 1 679 m, feldspar sandstone, orthogonal polarization 10 times, quartz and feldspar increase; E: KL-9, 1 567 m, algal-bearing micrite limestone, orthogonal polarization 100 times, oolite; F: KL-9, 1 558.73 m muddy limestone, single polarization 25 times; G: KL-9, 1 575 m muddy dolomite, orthogonal polarization 25 times; H: KL-5, 1 097 m, muddy dolomite, muddy dolomite, orthogonal polarization 25 times, bioclastic; H: KL-5, KL-5, 1 097 m, 1 097 m, muddy dolomite, orthogonal polarization 25 times, bioclastic; I: KL-I: 1 236, KSingle Polarization 25 times. ) 图 6 KL油田沙三下亚段碎屑岩和混积岩铸体薄片特征 Fig. 6 Characteristics of the clastic rock and hybrid sedimentary rocks castings in the lower member of the Shahejie Formation in the KL oilfield
3.2 沉积相类型与识别标志

通过对KL油田地区10口井的壁心观察和薄片观察,并结合测井资料、录井资料,以碳酸盐岩沉积学理论为指导确定了研究区沉积相类型与识别标志(见表 1)。研究区西部KL-1井区、中部KL-4井区及东部KL-10井区沉积相构成有明显差异。

表 1 KL油田沙三下亚段沉积相类型及特征 Table 1 Sedimentary facies types and characteristics of the lower member of Shahejie Formation in KL oilfield
3.2.1 辫状河三角洲相

辫状河三角洲岩性上主要由中、细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、以及粉砂质泥岩、泥岩组成(见图 3)。三角洲沉积构造发育,类型多种多样,兼具河流冲积、波浪改造的特点,常见平行层理、槽状和板状交错层理、浪成沙纹层理、水平层理、斜波状层理等(见图 7B7C),另可见冲刷、变形、生物扰动等构造[16]。研究区辫状河三角洲相主要分布于西部的KL-1井区,测井曲线组合依次为平直基线—漏斗形—箱形—钟形—齿形,反映了三角洲沉积不断前积的特点。从地震剖面上看,具席状外形,其反射特征明显,向湖盆方向表现为斜交复合型前积结构,反映了充足的物源供源、高能沉积机制、稳定沉降等环境。

(A: KL-4, 1 087 m, 泥灰岩, 纹层,浅灰色,成分以方解石为主,与稀盐酸反应剧烈; B:KL-6, 1 192.5 m, 细砂岩, 水平层理,灰色,细粒为主,部分粉粒,次棱角-次圆状,分选中等,泥质胶结,疏松; C:KL-8, 1 443.5 m,泥质粉砂岩,褐灰色,泥质分布较均匀,胶结较疏松; D: KL-8,1 533.5 m, 泥灰岩,浅灰色,泥晶结构,块状构造,具水平层理,见多条微小裂缝,被方解石全充填,与稀盐酸反应较剧烈; E: KL-6, 1 243.5 m, 砂质白云岩,灰色,泥晶-粉晶结构,块状构造,致密,见溶蚀孔洞及微裂缝。A: KL-4, 1 087 m, Marl, Layer, light grey, The composition is mainly calcite, Reacts strongly with dilute hydrochloric acid; B: KL-6, 1 192.5 m, Fine sandstone, Horizontal bedding, gray, Fine-grained, partially powdered, sub-angular-sub-circular, sorted, etc., muddy cemented, loose; C: KL-8, 1 443.5 m, Argillaceous siltstone, brown gray, argillaceous distribution is more uniform, loose cementation; D: KL-8, 1 533.5 m, Limestone, light gray, mudstone structure, massive structure, with horizontal bedding, see many small cracks, full filling by calcite, and reaction with dilute hydrochloric acid is more intense; E: KL-6, 1 243.5 m, Sandy dolomite, gray, mudstone-powder crystal structure, massive structure, compact, see dissolution voids and micro-cracks.) 图 7 KL油田沙三下亚段沉积构造特征 Fig. 7 Sedimentary structural features in the lower member of the Shahejie Formation in the KL oilfiel
3.2.2 滨湖相

滨湖相主要分布于研究区中部的KL-4、KL-5、KL-6井区,包括灰泥坪和泥坪两个亚相类型(见图 8A)。灰泥坪亚相混积岩大量发育,为浅灰色砂质灰岩、灰质泥岩和灰质粉砂岩等为主,可见破碎的螺和瓣腮类生物碎屑,该相带岩石以块状和交错层理为主。泥坪亚相主要岩石类型为灰褐色的泥岩、泥灰岩、灰质泥岩,多为薄纹理层,偶见生物碎屑化石,反应了水体安静和水动力条件较弱的特征。

图 8 A.沙三下亚段滨浅湖滩坝测井相特征; B.沙三下亚段三角洲前缘测井相特征 Fig. 8 A. Logging characteristics of Shore-shallow lake dam in the lower member of the Shahejie Formation; B. Logging characteristics of Delta front in the lower member of the Shahejie Formation
3.2.3 浅湖相

浅湖主要指的是最低浪基面之下,氧化作用面之上的部位,浅湖相主要分布于研究区中部的KL-4、KL-5、KL-6井区,水体较浅且搅动较大,适合藻类和底栖动物繁衍。根据沉积体发育的差异主要有混积滩、混积坝和湖湾三个亚相类型(见图 8A)。

(1) 混积滩

主要分布于浅湖地带,在垂向上表现为泥岩、灰质泥岩与较薄粉砂岩、灰质粉砂岩的频繁互层,粒序多为有时不明显的反韵律。由于受到波浪的双向冲洗,层理主要发育冲洗交错层理,其他可见透镜状层理、波状复合层理等,植物碎片及炭屑发育。在自然电位曲线(SP)上多表现为异常幅度较高的较密集的“尖刀状”指形,整体上看形成向上幅度加大的反旋回。

(2) 混积坝

混积坝亚相是浅湖相沉积的主体部分,研究区混积坝沉积的主要剖面特征为灰质粉砂岩与灰质泥岩、泥岩互层,灰质粉砂岩层数少,但单层厚度较大(一般大于3 m)。沉积构造以浪成沙纹层理、波状层理等多种浪成成因的构造最为典型,其他可见平行层理、水平层理、生物潜穴等构造在测井上,自然电位(SP)曲线多表现为齿化的漏斗形或宽幅正向指形。

(3) 湖湾

湖湾的沉积环境与半深湖十分类似,主要岩石类型为深灰至褐色的泥灰岩、泥晶灰岩、灰质泥岩、泥质灰岩、泥岩,水平层理发育,生物不发育,偶见介形虫碎屑。湖湾相主要分布于研究区中部的KL-8井区,其水体安静且水体能量较低。

3.2.4 扇三角洲相

研究区东部的KL-9、KL-10、KL-11井区发育扇三角洲沉积,由于坡度较缓,冲积扇上的河流入湖后能量很快消失,所携带的沉积物迅速沉积,从而形成狭窄的粗碎屑带。

研究区主要发育扇三角洲前缘亚相,由水下分流河道、分流河口砂坝、前缘席状砂等微相所组成(见图 8B)。水下分流河道岩性主要为杂基支撑、分选较差、成熟度较低、磨圆较差(次棱角为主)的灰、灰绿色含砾砂岩、中—粗砂岩、中—细砂岩以及局部的薄层状粉砂岩。概率曲线可见一段式、多段式以及两段式、三段式,反映了不同的水流环境。沉积构造见冲刷面、粒序层理、平行层理、交错层理等。自然电位(SP)表现为箱型、钟形等; 河口砂坝岩性上多见呈互层的灰绿、灰褐、灰色的中、细、粉砂岩组。粒度概率曲线可见低斜三段式、一跳一悬夹过渡式等。层理可见平行层理、槽状层理、沙纹层理、波状层理等,其他可见冲刷和搅浑构造。自然电位(SP)主要为箱型或箱型、钟形的组合; 前缘席状砂岩性上主要为厚度较小的粉砂岩、细砂岩与薄层泥岩互层。自然电位(SP)为低幅指形。

3.3 单井相及相模式

根据研究区丰富的壁心资料和电性资料建立了KL油田单井的沉积微相相标志(见图 9)。通过对各类测井资料所反映出的沉积信息(岩性、物性、泥质含量等)以取心井为标准进行归类、判别,得到研究区单井的沉积特征。并做出正确的地质解释,进而分析测井曲线的形态与砂体特征之间的关系,建立研究区测井相模式图。

图 9 莱州湾凹陷KL油KL-5井单井沉积相图 Fig. 9 Sedimentary facies map of KL-5 single well in KL oilfield, Laizhou Bay depression

综合上文分析可知,整个沙三下亚段为滨浅湖沉积(见图 8),其中沙三下亚段下部Ⅲ油组3小层为大套灰色细砂岩夹灰质泥岩沉积,砂岩中灰质含量较少,厚度较大,发育水平层理、交错层理等沙坝的沉积特征; 中部Ⅲ油组2小层到Ⅱ油组3小层为大套灰绿色灰质泥岩夹薄层灰质粉砂岩沉积,为块状层理,综合判断为泥坪沉积; 上部Ⅱ油组2小层到Ⅰ油组1小层为薄层灰质粉砂岩、粉砂岩与灰质泥岩互层沉积,偶见生物碎屑,发育沙纹层理、水平层理等沙滩的沉积特征; 整体上揭示了湖平面频繁变化的滨浅湖沉积环境(见图 9)。

3.4 沉积相及沉积微相平面展布

本文明确了研究沙三下亚段Ⅲ油组、Ⅱ油组、Ⅰ油组的沉积相及沉积微相平面展布,以下以沙河街组沙三下亚段Ⅰ油组为例进行沉积相及沉积微相平面展布特征分析。沙三下亚段Ⅰ油组沉积时期,气候潮湿,研究区处于稳定发展时期,由于之前沉积物的快速堆积,中部KL-4、KL-5、KL-6井区的台地隆起范围进一步缩小,地势逐渐平缓,来自潍北凸起的物源影响进一步加深,KL-8和KL-10井区扇三角洲范围扩大,致使混积岩沉积区域进一步缩小,KL-6—KL-11井区主要发育前缘沙席微相,KL-1井区辫状河三角洲范围进一步扩大(见图 10)。

图 10 莱州湾凹陷KL油田沙三下亚段Ⅰ油组沉积微相平面展布图 Fig. 10 Plane distribution of sedimentary microfacies of the I oil group in the lower member of Shahejie, KL oilfield, Laizhou bay depression
3.5 沙三下亚段混积岩沉积演化模式分析

混积岩主要分布在KL-4、KL-5、KL-6井区台地上,反映出此时物源供应的相对不足,湖浪活动较强和碳酸盐过饱和的古环境特征[17-18]。据此,综合考虑物源供给,水动力条件和古地貌特征,提出碳酸盐岩滩坝的沉积模式(见图 11)。中部KL-4、KL-5、KL-6、KL-8井区主要以混积岩沉积为主,根据岩性发育特征的差异存在陆源碎屑质—碳酸盐混积岩、碳酸盐质—陆源碎屑混积岩两种混积类型,其中Ⅲ油组与Ⅱ油组下部受物源影响较小,陆源碎屑含量较少,Ⅱ油组上部与Ⅰ油组逐渐受潍北物源的影响,陆源碎屑逐渐增多,出现少量生物碎屑。

图 11 莱州湾凹陷KL油田Ⅰ油组混积岩(碎屑岩和碳酸盐岩)沉积模式图 Fig. 11 Sedimentary model of hybrid sedimentary rocks (clastic rock and carbonate rock) of I oil group in the KL oilfield, Laizhou bay depression

沙三下亚段是沉积物快速沉积阶段,沉积范围由小逐渐变大,湖岸线逐步后退。Ⅲ油组沉积时期,仅有研究区西部的KL-1井区受垦东凸起的物源影响,发育辫状河三角洲沉积; 中部KL-4、KL-5、KL-6、KL-8井区井区井区受底部隆起的影响,阻挡了来自垦东凸起和潍北凸起的物源,沉积湖相混积岩沉积; 东部KL-9、KL-10、KL-11井区还未接受沉积。Ⅱ油组沉积时期,研究区西部的KL-1井区依然发育辫状河三角洲沉积; 东部KL-9、KL-10、KL-11井区开始受潍北凸起的影响,发育扇三角洲沉积; 中部KL-4、KL-5井区受到潍北凸起物源的影响,开始沉积陆源碎屑,灰质含量逐渐减少。Ⅰ油组沉积时期,研究区经过沉积物的快速堆积,中部隆起范围进一步缩小,混积岩沉积区域仅在KL-1井区附近,KL-5、KL-6、KL-8井区与东部KL-9、KL-10、KL-11井区均受潍北凸起物源的影响,发育扇三角洲沉积; 西部KL-1井区附近的辫状河三角洲沉积进一步推进(见图 1011)。

4 结论

(1) 根据相标志对研究区沉积相进行识别,本区主要发育三种不同的沉积环境:KL-1井区发育辫状河三角洲,中部KL-4井区发育滨浅湖混积滩坝,东部KL-9井区在Ⅰ油组处于潍北凸起物源供给区,发育了扇三角洲。

(2) 沙三下亚段Ⅲ油组KL-4、KL-5、KL-6、KL-8井位于类似台地的高部位,阻挡了来自于西方垦东凸起的物源,形成了相对独立的混积岩沉积环境; 但沉积物快速沉积,使得沙三下亚段Ⅰ油组台地四周几乎淹没,台地逐渐消失。

(3) 研究区沉积演化模式,沙三下亚段Ⅲ油组KL-9、KL-10、KL-11井区下部和潍北凸起相连,为风化剥蚀区,Ⅱ油组由于沉积物快速沉积,使得湖平面上升,KL-9、KL-10、KL-11井区开始接受来自潍北凸起的扇三角洲沉积; KL-4、KL-5、KL-6、KL-8井区是混积岩滩坝沉积的区带,但随着湖平面的上升和来自垦东和潍北凸起的物源逐渐向湖盆中心推进,台地逐渐消失,混积岩的比例逐渐减少。

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Sedimentary Characteristics and Sedimentary Evolution in Mixed Sediments Background of Shahejie Formation in KL Oilfield, Laizhou Bay Depression, Bohai Bay Basin
ZHOU Lian-De , SUN Feng-Tao , LAI You-Chun , ZHANG Guo-Kun , LIU Wen-Chao     
Research Institute of Bohai Oilfield, Tianjin Branch, CNOOC, Tianjin 300459, China
Abstract: The Shahejie Formation of the Paleogene in the KL oilfield area of the Laizhouwan depression, Bohai Bay Basin has developed a mixed sedimentary structure of terrigenous clastic rocks and carbonate rocks. Domestic and foreign scholars have done some research on lithofacies palaeogeography in the Laizhouwan depression. However, the study of mixed sedimentation in the KL oilfield area has not been covered so far. Because there are fewer wells in the lower part of the Shahejie Formation in the KL oilfield area (so far, 9 underground wells have been drilled in the Shahejie Formation), this paper makes full use of limited drilling data, combined with core data, analytical laboratory data, and single well sedimentary facies. Anatomical and seismic facies analysis, the mixed sedimentary characteristics and sedimentary evolution patterns of carbonate platform in the KL oilfield of Laizhou Bay Sag, Bohai Bay Basin are discussed in depth. The study shows that the Shahejie Formation of the Paleogene in the KL oilfield is dominated by the fan delta sedimentary system. The mixed rock is mainly developed in the lower part of the Shahejie Formation, and the Shahejie Formation develops three different sedimentary environments: the KL-1 well. The braided river delta is developed, and the coastal shallow lake composting beach dam is developed in the middle KL-4 well area. The eastern KL-9 well area is located in the source belt supply area of??the Weibei uplift in the I oil group, and a fan delta is developed. During the sedimentary period of the Lower Member of the Shahejie Formation, sediments were mixed and deposited on the carbonate platform. The narrowly defined areas were mixed rocks. The main types include: argillaceous limestone, marl-bearing limestone, and limestone siltstone. The main types include: terrigenous clastic-carbonate mixed rock, carbonate-terogenous clastic mixed rock, and carbonate-terogenous clastic mixed rock.
Key words: Bohai Bay Basin    mixosedimentite    fan delta    sedimentary microfacies    sedimentary evolution