2.1.1 构造--地貌背景

大王北洼陷位于车镇凹陷东北部(图 1左图).沙四段和沙三段沉积时期, 盆地强烈拉张裂陷, 北陡南缓的断陷结构清晰.沙三上--沙二下亚段沉积时期, 边界断裂活动逐渐减弱, 济阳坳陷整体基底抬升, 形成广泛分布的区域不整合, 洼陷内缺失沙二下亚段, 以沙二上亚段为主.沙二段沉积后期的构造运动导致地层遭受不同程度的剥蚀, 凸起边缘与上覆沙一段为地层超覆接触, 洼陷主体部位多为整合接触, 凹陷特征明显(图 1右图).沙二上亚段地层残余厚度20~450, m不等, 但洼陷主体厚度变化不大, 一般为350~400 m.该时期水体深度不大, 以大面积滨浅湖沉积为主, 自下而上湖盆范围不断扩张, 水域范围扩大, 但水体逐渐变浅(邓宏文等, 2008).

2.1.2 滩坝分布与成因模式

开阔海(湖)盆缓坡型滩坝体系出现在滨浅海(湖)缘地区, 与其他沉积体系相比, 对基底沉降和(海)湖平面变化导致的盆地可容纳空间变化反映更为灵敏.滩坝沉积的旋回性是可容纳空间与沉积物供给速率比值(A/S)动态变化的结果.大量实例研究表明, 滩坝不仅形成于海(湖)退期, 同样发育于海(湖)侵期, 但海(湖)退期滩坝砂体发育程度较海(湖)侵期差(Selley, 2000; 侯方浩等, 2005).由于海(湖)进退旋回中沉积物的体积分配作用, 滩坝体系旋回性特征明显, 可以识别出不同级次的地层旋回(Picard and High, 1968; Jim Borer, 2003).在断陷盆地中, 构造运动和气候是控制基准面升降的两个重要因素, 边界断裂活动导致基底的升降直接控制可容纳空间的变化, 气候则通过对沉积物供给和降雨量的控制影响湖平面变化.上述地质过程导致湖侵与湖退交替出现, 其直接控制了滩坝体系不同级次旋回的形成(邓宏文等, 2003, 2008).在整体湖侵背景下, 车镇凹陷沙二段滩坝在垂向上表现出显著的旋回性.呈退积叠加样式的滩坝砂体反映构造沉降或湖水扩张导致的基准面上升, 呈进积叠加样式的滩坝则形成于基准面下降期滩坝砂体的进积作用.湖侵期发育的滩坝砂较湖退期要差, 厚层坝砂主要分布在中期旋回的基准面下降期, 如层序Ⅴ , 层序Ⅳ 和层序Ⅲ 的基准面下降期(图 2).从南北沉积相对比剖面可以看出, 洼陷具有开阔湖盆特征, 北侧来自北部凸起的三角洲沉积发育, 三角洲周缘滩坝厚度较薄, 以滩砂为主.洼陷南侧缓坡带滩坝厚度较大, 以"坝"砂为主, 自下而上坝砂体逐层向凸起上超覆.平面上分布特征以层序Ⅴ , 层序Ⅳ 和层序Ⅲ 为例(图 3).

图2

Fig.2

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	图2 大王北洼陷沙二段连井沉积相对比剖面Fig.2 Sedimentary facies correlation section of the Member 2 of Shahejie Formation in Dawangbei subsag

图3

Fig.3

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	图3 车镇凹陷大王北洼陷沙二段中期旋回滩坝体系分布图(a--车镇凹陷大王北洼陷沙二段层序Ⅴ 下降半旋回沉积相平面图; b--车镇凹陷大王北洼陷沙二段层序Ⅳ 下降半旋回沉积相平面图; c--车镇凹陷大王北洼陷沙二段层序Ⅲ 下降半旋回沉积相平面图; d--车镇凹陷大王北洼陷沙二段层序Ⅴ 上升半旋回沉积相平面图; e--车镇凹陷大王北洼陷沙二段层序Ⅳ 上升半旋回沉积相平面图; f--车镇凹陷大王北洼陷沙二段层序Ⅲ 上升半旋回沉积相平面图)Fig.3 Beach and distribution in medium cycles of the Member 2 of shahejie Formation in Dawangbei subsag of Chezhen Sag

图4

Fig.4

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	图4 大王北洼陷沙二段开阔湖盆缓坡型滩坝沉积模式(据邓宏文等, 2008)Fig.4 Depositional model of beach and bar on open gentle slope of the Member 2 of Shahejie Formation in Dawangbei subsag(after Deng Hongwen et al., 2008)

图5

Fig.5

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	图5 沾化凹陷桩西地区沙四上亚段底面构造(A)与凹陷结构图(B)Fig.5 Stucture of the bottom in the upper part of Member 4 of Shahejie Formation in Zhuangxi area(A) and architecture (B) of Zhanhua Sag

洼陷北部边界断裂前缘发育(扇)三角洲沉积, 滩坝发育较差, 仅在坡度较缓的西侧三角洲周缘形成滩砂和少量砂坝; 洼陷南部缓坡带以几何形态清晰的"坝"为主, 规模较大, 平行或斜交岸线展布.自下而上从层序Ⅴ 至层序Ⅲ 滩坝向凸起方向逐层扩张, 各层序的基准面下降期滩坝均较上升期更为发育.运用波痕恢复古水深, 剥蚀厚度恢复和差异压实校正恢复古地貌, 将二者与砂体分布叠置发现, 滩坝分布受古地貌, 古水深控制, 在洼陷内局部古构造高地周缘, 水体相对较深的部位砂坝发育, 如大1断裂活动形成的地形坡折前缘.

根据大王北地区沙二段"滩"和"坝"时空演化特征与分布规律, 作者已经建立了开阔湖盆缓坡型滩坝沉积模式(图 4)(邓宏文等, 2008).滩坝砂主要发育在南部义和庄凸起前缘缓坡带, 从该区滩坝发育的水动力条件以及与滩坝沉积伴生的风暴沉积构造分析, 缓坡带位于古迎风面, 风向主要为北北西向, 水动力能量较强(邓宏文等, 2008).湖浪, 湖流和坏天气风暴作用对来自义和庄凸起上河流三角洲带入湖盆的沉积物反复簸洗, 冲刷, 再分配以及对凸起基岩的冲蚀提供了大量的陆源砂质碎屑物质, 有利于规模较大的"坝"形成.湖盆收缩或沉积物供给速率大于湖平面上升速率时, "坝"向洼陷中心迁移, 呈进积叠加样式; 湖盆扩张, 湖平面上升速率大于沉积物供给速率时, "坝"向岸线方向迁移, 呈退积叠加样式.由于湖盆深度较浅, 构造沉降速率, 沉积物供给速率, 湖水面扩张与收缩以及气候的周期性变化造成不同时期的滩坝叠置与迁移, 最终导致沙二段满盆砂的"漫湖"沉积特征(图 4).

2.2.1 构造--地貌背景

沙四上亚段是沾化凹陷滩坝体系较为发育的层序之一.凹陷西部生物礁, 生物碎屑滩坝和陆源碎屑滩坝广泛发育; 凹陷东北部孤北--桩西地区夹持于孤岛潜山, 埕岛潜山, 长堤潜山和埕东凸起之间, 次级洼陷以断裂与凸起相接, 洼陷中部由桩西潜山和南部的中央低凸起组成, 湖盆分割性较强, 古构造--地貌背景有利于水下潜山台地型陆源碎屑滩坝形成(图 5-A).桩南断裂以南的中央低凸起及周缘地区, 沙四上亚段沉积时期洼陷具不对称结构, 东侧五号桩断裂活动较西侧埕东断裂明显, 潜山西侧地形相对平缓.由于北侧桩西潜山和南侧孤岛潜山倾没端的存在, 洼陷内地形高差变化比较大, 古地貌形态较为复杂.沙四上亚段沉积时期湖水向周缘和中央低凸起上逐渐扩张, 湖泊范围扩大.从东西向地震剖面可以看出, 沙四上亚段与下伏沙四下亚段呈削截不整合接触, 早期沉积自洼陷向中央低凸起超覆, 晚期沉积披盖在低凸起之上, 后期构造运动抬升上部地层遭受不同程度的剥蚀, 沙四上亚段具有底超顶剥特征, 残余厚度一般120~220, m, 最大厚度410 m.水下凸起高部位及周缘地层残余厚度不大, 向凸起两侧低部位保存程度变好, 地层厚度逐渐增大, 凸起东侧残余厚度大于西侧(图 5-B).

2.2.2 滩坝分布与成因模式

沉积相研究表明, 桩西地区周缘凸起前缘扇三角洲体系发育, 但规模不大.孤岛凸起向北倾没部位, 中央低凸起及其周缘发育滩坝, 其规模较小.物源主要来自北部潜山凸起, 此外, 南部的孤岛凸起提供了局部物源.由沉积相对比剖面可以看出, 沙四上亚段纵向上以砂泥薄互层为特征, 滩坝砂体厚度薄, 以滩砂为主, 少量坝砂, 局部见薄层生物碎屑灰岩滩坝.滩坝在垂向上的旋回特征不如开阔湖盆缓坡型滩坝明显.由于水下凸起东侧地形低洼的存在, 来自长堤凸起的扇三角洲体系对水下低凸起周缘滩坝体系的沉积物供给量较小, 其沉积物可能主要由桩南断裂北部桩西凸起近源扇三角洲供给(图 6).

与开阔湖盆缓坡型滩坝成因模式不同, 由于湖盆边缘为断层所限, 湖盆范围较小, 湖浪与湖流作用较弱, 不足以对来自湖盆东西两侧陡坡带的扇三角洲进行充分改造.湖盆中部水下低凸起主体部位水深一般较周缘地区要浅, 湖浪作用较强.滩坝的形成产生于湖浪和湖流对扇三角洲沉积物的簸选和改造作用, 改造的程度取决于浪基面的深度以及湖浪和湖流的强度, 而湖浪和湖流的强度又与潜山形态和水深密切相关.规模较大的砂坝主要发育在潜山形成的水下台地的高部位或沿潜山侧翼较陡一侧, 延伸方向通常与潜山走向一致(图 7).

图6

Fig.6

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	图6 桩西地区沙四上亚段沉积相对比剖面Fig.6 Sedimentary facies correlation section of the upper part of Member 4 of Shahejie Formation in Zhuangxi area

图7

Fig.7

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	图7 桩西地区沙四上亚段水下潜山台地型滩坝沉积模式Fig.7 Depositional model of beach and bar of subaqueous burial hill platform of the upper part of Member 4 of Shahejie Formation in Zhuangxi area

2.3.1 构造--沉积背景

桩西地区沙二段沉积时期区域构造背景与沙四上相似(图 5), 不同的是, 沙三上沉积末期, 桩西潜山与中央水下低凸起再次露处水面成为水上凸起.沙二上亚段沉积时期湖盆基底沉降, 湖盆逐渐扩张, 地层向周缘凸起和中央凸起上超覆, 沙一段披覆.沙二段沉积时期地形较为平坦, 高差变化不大, 以滨浅湖沉积为主.地层厚度较薄, 一般为20~35, m, 最厚达95 m.洼陷两侧边界断裂前缘地层厚度较大, 潜山周缘地区地层厚度薄(图 8-A).

2.3.2 滩坝分布与成因模式

沙二段沉积时期, 湖盆边缘断裂前发育诸多扇三角洲, 湖盆中央潜山凸起周缘发育两种成因类型的滩坝, 即生物碎屑滩坝和陆源碎屑滩坝.滩坝的成因类型, 分布特征与扇三角洲沉积物的供给作用密切相关(图 8-B).距离潜山凸起较远, 沉积物供给不充分时生物灰岩滩坝较发育, 如潜山凸起北缘和西侧以生物碎屑滩坝为主.洼陷西侧来自埕东凸起的扇三角洲规模较小, 砂质沉积物供给不充分.古地貌恢复和古生态分析表明中央凸起西侧地形平缓, 具有浅水"台地"形态, 水深变化不大, 水介质偏碱性, 适合腹足类生物繁殖, 因而大面积螺灰岩滩坝发育.与此对照, 凸起东侧面向物源充足的一侧, 来自长堤凸起的扇三角洲规模相对较大, 湖浪和湖流对扇三角洲沉积物的再搬运与改造作用有利于中央凸起砂质滩坝的发育.但由于湖盆相对较小, 湖浪和湖流的簸选与改造作用较弱, 以"滩"为主, 面积较大, 单层厚度薄, 一般仅数米, 以粉砂岩, 泥质粉砂岩为主, "坝"仅在局部地区分布.潜山凸起周缘型滩坝分布特征除了与物源供给条件和湖水改造作用有关外, 滩坝成因类型与分布还与凸起周缘地貌特征, 凸起岸线几何形态, 水深等条件密切相关.根据上述特征, 建立了潜山凸起周缘型滩坝分布模式(图 9).

图8

Fig.8

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	图8 桩西地区沙二上亚段沉积相平面分布与对比剖面图(据赵宁等, 2010, 有修改)Fig.8 Sedimentary facies distribution and facies correlation section of the upper part of Member 2 of Shahejie Formation in Zhuangxi area (modified from Zhao Ning et al., 2010)

图9

Fig.9

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	图9 桩西地区沙二上亚段潜山凸起周缘型滩坝分布模式Fig.9 Beach and bar distribution model in periphery of burial hill uplift in the upper part of Member 2 of Shahejie Formation in Zhuangxi area

车镇凹陷沙二段缓坡型滩坝砂体为良好的油气储集层, 大王北洼陷已发现大王北油田和多个含油区块.沙二段不具备生烃能力, 油气主要来源于下伏沙三段烃源岩.沙三段沉积时期南部缓坡带发育的同生断裂在沙二段沉积早期仍有活动, 是重要的油气运移通道, 如大1断裂(图 1).断层与联通性好的滩坝砂体为该区的主要输导体系.洼陷缓坡带滩坝由于靠近凸起物源供给区, 坝砂体单层厚度较大, 一般 5~10, m; 粒度稍粗, 以粉细砂岩为主, 波浪作用改造较强, 储集层砂体成熟度较高, 物性较其他地区好, 孔隙度为16%~22%, 渗透率为15× 10^-3~70× 10^-3μ m², 为中孔低渗储集层.沙二段以砂泥不等厚互层为特征, 区域和局部盖层均较发育, 对储盖组合的形成非常有利.以沙二段内部发育的两套规模较大的湖泛泥岩和上覆沙一段油页岩区域性盖层为界, 可以将沙二段储集层划分为3个储盖组合(图 10).以钻井和地震资料为基础, 确定3套盖层分布范围, 并与各旋回的滩坝储集层分布图叠置, 可以确定出3套储盖组合的平面分布.受沙二段沉积早期湖盆范围限制, 下部储盖组合主要发育在缓坡带大1断层以北地区; 中部组合形成于湖盆扩展期, 其分布范围较下部组合明显扩大, 特别是在缓坡带, 向南部义和庄凸起超覆; 上部组合以沙一段底部油页岩为区域盖层, 盖层质量好, 分布面积大, 储盖组合分布主要受滩坝砂体分布范围控制, 具有分区性.由于湖水进一步扩张, 大1断裂以南的义和庄凸起是上部组合分布最大的地区, 在洼陷内, 该储盖组合主要分布在洼陷东部边界大90断层下降盘, 此外, 北部台阶断层下降盘西侧紧邻断层附近有小范围分布.由于该组合形成时期湖盆向南部凸起进一步扩张, 因而其为缓坡上倾部位有利的储盖组合.

图10

Fig.10

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	图10 大王北洼陷地区沙二上亚段储盖组合划分Fig.10 Division of source rock, reservoir and seal assemblage in the upper part of Member 2 of Shahejie Formation in Dawangbei subsag

图11

Fig.11

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	图11 断陷盆地3种不同类型滩坝隐蔽圈闭类型Fig.11 Subtle traps of three different genetic types of beach and bar in faulting basin

大王北洼陷沙二段油气成藏受储盖组合展布和构造背景双重因素控制, 目前已发现的油藏类型主要为构造--岩性圈闭油气藏.南部缓坡带为区域油气运移指向区, 具有地层超覆背景, 随着湖盆水域的扩大, 滩坝砂体逐渐向凸起方向迁移, 应该是寻找地层超覆圈闭, 岩性上倾尖灭, 断层--岩性复合圈闭的有利地区(图 11-A).

沾化凹陷在经历了沙四下亚段沉积晚期的基底抬升运动以后, 裂陷活动加剧, 湖盆沉降.沙四上亚段沉积时期湖水明显扩张, 油页岩, 灰色泥质岩沉积广泛发育.该套暗色泥质岩系具有生烃能力, 与其组合的滩坝砂体配置, 具有自生自储条件.桩西水下凸起及周缘地区为洼中隆, 是洼陷油气运移与聚集的指向地区, 构造背景十分有利.沙四上亚段各旋回发育的湖泛泥岩段可以作为局部盖层, 更重要的是沙四上顶界面不整合之上直接被沙三段底部油页岩(T6)覆盖, 可作为区域盖层, 因而沙四上生储盖配置较车镇凹陷沙二段好.油气藏形成的关键要素是储集层条件, 与开阔湖盆缓坡型相比, 通常其滩坝储集层规模较小, 储集性能通较差.目前水下潜山凸起及其周缘已发现滩坝油气藏, 油气成藏受构造, 岩性, 不整合多重控制, 由于水下潜山台地型滩坝形成于湖盆断陷期, 具备生烃条件, 尽管滩坝规模不大, 岩性圈闭成藏条件应该较车镇凹陷沙二段好.

沉积相研究表明, 沙四上亚段层序Ⅲ 上部和层序Ⅱ 滩坝砂体较其他层序发育, 单层厚度略大, 粒度相对较粗, 以粉, 细砂岩为主, 单层厚度2~3, m, 孔隙度8%~14%, 渗透率1× 10^-3~4× 10^-3μ m², 为低孔低渗储集层, 规模略大的坝体储集层物性明显变好.层序Ⅲ 上部和层序Ⅱ 地层分布与水下潜山凸起为早期超覆, 后期披覆, 顶部不同程度剥蚀的关系, 最有利于地层圈闭, 不整合遮挡圈闭, 岩性圈闭和构造--岩性复合圈闭的形成(图 11-B), 桩西潜山西北侧沙四段已发现不整合遮挡圈闭油气藏(阳显文, 2005).将水下潜山构造图, 地层超覆带, 剥蚀带, 各层序滩坝分布范围相互叠置, 圈定出油气勘探有利区带:岩性圈闭主要分布于凸起东侧低洼区; 地层超覆圈闭主要发育在潜山凸起周缘, 不整合遮挡圈闭分布于凸起主体和周缘; 构造--岩性复合圈闭主要发育在凸起高部位.

桩西潜山凸起周缘缺少沙三上亚段和沙二下亚段沉积, 沙二上亚段直接与下伏沙三中下亚段泥质烃源岩接触, 油气可以通过不整合面运移直接进入储集层.潜山凸起周缘地区, 特别是北部地区小型断层发育, 可成为良好的输导体系, 上覆沙一段油页岩可以作为良好的区域盖层, 具有下生上储盖配置关系.但顶底不整合的存在造成其沉积厚度较薄, 与开阔湖盆缓坡相比, 凸起周缘受湖盆扩张与收缩影响较小, 因而垂向上潜山凸起型滩坝储盖组合发育的多期性较差.平面上滩坝储集层横向变化大, 因而通常表现为各自独立成藏, 油气成藏受构造和岩性的双重控制, 储集层的发育与展布范围控制油气的富集.

凸起周缘沙二上亚段厚度较薄, 储集层主要为薄层生物碎屑滩坝和陆源碎屑滩砂.生物灰岩储集层厚度2~4, m左右, 孔隙度平均为13%, 渗透率平均为60× 10^-3μ m²; 砂质滩坝粒度较细, 以粉细砂岩--泥质粉砂岩为主, 孔隙度平均约为12%; 渗透率平均为30× 10^-3μ m², 储集层物性相对较差.因而寻找厚度相对较大, 粒度较粗的滩坝砂体对油气勘探至关重要.

沉积相研究表明来自洼陷东侧扇三角洲远缘部位的席状砂和滩砂面积较大, 粒度相对较粗, 以细砂岩为主, 少量含砾砂岩.T2(沙二上亚段顶部)构造图表明该区总体为东倾缓坡地形, 与储集层配置有利于岩性超覆圈闭形成.凸起西侧以螺灰岩滩坝储集层为主, 有利于岩性圈闭形成(图 11-C).凸起西南侧为构造相对较高部位, 发育与潜山形态相关的小鼻状构造及断层, 螺灰岩储集层发育, 有利于岩性或构造--岩性圈闭形成.

综上所述, 断陷湖盆3种成因类型的滩坝中, 开阔湖盆缓坡型滩坝规模较大, 物性相对较好, 储盖组合良好, 只要具备其他成藏条件, 油气勘探潜力最大, 东营凹陷南部缓坡带沙四上亚段和车镇凹陷南部缓坡带沙二上亚段油气勘探均证明了这一点.车镇凹陷车西地区南部缓坡带, 沾化凹陷西部南缘缓坡带沙二段和沙四上滩坝砂体具有相似的成因类型, 均属于开阔湖盆缓坡型成因类型, 应该成为滩坝储集层油气勘探的有利勘探区带.