湖相细粒沉积模式——以东营凹陷古近系沙河街组四段上亚段为例

为提出针对湖相细粒沉积岩的沉积模式,以“将今论古”为指导,选取与古近纪东营凹陷湖盆条件及细粒沉积具有较强可对比性的青海湖开展研究,分析细粒沉积组分、岩相、垂向及平面展布特征,总结沉积规律。结果表明：古代与现代湖相细粒沉积均明显受水深影响。组分中,石英及长石随水深增加而含量降低、粒度减小;有机质吸附于黏土矿物而含量增加。其在平面上呈圈层展布。湖相细粒碳酸盐沉积与海相碳酸盐沉积具有可对比性,借用碳酸盐补偿深度（CCD）这一概念来解释水深与碳酸盐的关系。基于组分上述特征,建立受控于“CCD”的湖相细粒沉积模式。在深湖环境（“CCD”之下）,碳酸盐欠饱和,发育灰黑色页状黏土岩;在半深湖区（“溶跃面”之下,“CCD”之上）,碳酸盐半沉淀-半溶解,自下而上依次发育深灰色页状灰岩、灰色页状黏土岩、灰色页状灰质混合细粒岩及灰色页状灰岩;在浅湖（“溶跃面”之上）,碳酸盐过饱和而沉淀,自下而上依次发育灰色页状白云质混合细粒岩、浅灰色页状黏土岩及浅灰色页状灰岩;在滨湖-干涸环境,发育浅灰色页状膏质黏土岩及滩坝粉砂岩。     

胜坨地区坨76块沙四段上亚段砂砾岩体沉积特征及沉积模式

通过岩心观察、薄片鉴定、粒度分析、测井资料解释等方法,对胜坨地区坨76块沙四段上亚段砂砾岩体沉积特征及沉积模式进行了研究.结果表明,研究区岩相类型包括砾岩相、砂岩相、泥岩相和混合岩相;粒度概率累积曲线以宽缓上拱式、低斜两段式为主;沉积构造主要发育了平行层理、粒序层理、韵律层理等层理构造,冲刷面和截切构造等层面构造,重荷模、滑塌变形和泥岩撕裂屑等变形构造.在沙四段上亚段沉积时期,受陈南断层和胜北断层形成的断阶古地貌控制,坨76块砂砾岩体为来自北部陈家庄凸起,沉积于胜北断层下降盘而紧邻断层分布的湖底扇.湖底扇可划分为内扇、中扇和外扇3个亚相,研究区主要钻遇中扇和外扇沉积,中扇是湖底扇沉积的主体,可进一步划分为辫状水道、水道间和水道前缘微相,其中辫状水道沉积为主要油气储集砂体.     

东营凹陷盐家地区沙四段上亚段砂砾岩体岩石结构特征

针对东营凹陷盐家地区沙四段上亚段近岸水下扇砂砾岩体内部结构特征认识不清的问题,在岩心精细观察描述的基础上,将东营凹陷盐家地区沙四段上亚段近岸水下扇砂砾岩体划分为11种岩相类型和13种岩相组合单元,并将其岩石结构类型归纳为3大类6小类。运用岩心刻度成像测井技术,建立典型岩相成像测井图版。以常规测井曲线重构岩性识别曲线,利用岩心、成像资料进行精细标定,建立典型岩石结构类型的岩性识别曲线量化识别模式;并运用该方法对盐家地区单井岩石结构特征进行测井识别,分析连井剖面的砂砾岩体岩石结构纵向展布特征,建立近岸水下扇不同亚相岩石结构垂向叠置模式。分析认为单期次砂砾岩体垂向为泥石流沉积、洪水沉积、正常牵引流沉积叠置的有序沉积旋回,向盆地方向呈楔形展布,纵向上向边界断层方向持续后退。     

东营凹陷永东地区沙河街组沉积特征分析

综合利用测井资料及地质和地震信息,对东营凹陷永东地区沙河街组地层沉积相特征及其展布进行了较为全面、系统的研究分析;在本地区沙二、沙三、沙四段识别出了五种沉积相:湖泊相、河流相、三角洲沉积、扇三角洲沉积、冲积扇沉积,各沉积相又可分为若干亚相。同时研究了永东地区砂体的分布及物源体系。在此基础上对本区的有利含油相带和较有利含油相带进行了评价和预测。     

东营凹陷古近系沙河街组四段上亚段细粒沉积岩沉积环境及控制因素

探究细粒沉积岩沉积环境及其控制因素有助于从成因上把握泥页岩储层的特征与分布,从而更有效指导非常规油气勘探。岩心观察、薄片分析、X-射线衍射实验及地球化学分析发现,东营凹陷沙河街组四段上亚段细粒沉积岩沉积环境要素中,气候、水深及还原性变化由4个阶段组成且整体呈现旋回性。其中第2个阶段受海侵影响,盐度从异常高值逐渐降低。细粒沉积岩发育的主控因素包括物源、气候、水体物理化学条件、构造作用及突发事件等:研究区母岩包括变质岩、沉积岩(碳酸盐岩与石英砂岩等)及火成岩,经风化提供黏土、碳酸盐及粉砂作为细粒沉积岩的物质基础;气候及水体物理化学条件的旋回性导致了细粒沉积岩垂向上的规律变化;构造作用通过控制沉积相而影响细粒沉积岩的展布;突发事件(浊流等)亦影响细粒沉积岩的发育。     

东营凹陷沙河街组四段上亚段细粒沉积岩岩相特征及与沉积环境的关系

细粒沉积岩的岩相特征影响泥页岩的生烃能力与储集性能,与沉积环境的相互关系分析亦可丰富细粒沉积的研究。然而目前针对陆相细粒沉积岩岩相的研究较为薄弱,基于岩相成因,与沉积环境相结合的岩相特征分析较少。基于大量岩心、薄片、X射线衍射及地球化学数据,以成分为第一要素,以东营凹陷沙河街组四段上亚段细粒沉积岩为例,划分出4大类、12种岩相类型,分析每一种岩相的宏观、微观、成分及成因特征。通过矿物成分、地球化学等多参数的分析发现,沙河街组四段上亚段沉积环境分为4个阶段。沉积环境通过控制岩相主要成分而控制了岩相的类别与发育;沉积环境的旋回性与阶段性变化导致岩相的旋回性与阶段性变化;沉积环境控制岩相发育,岩相亦能反应沉积环境的变化。在细粒沉积分析中,不能排除突发事件(海侵、浊流等)对岩相及沉积环境的影响。     

陆相湖盆细粒混积岩的沉积特征与成因机理——以东营凹陷南坡陈官庄地区沙河街组四段上亚段为例

以东营凹陷南坡陈官庄地区沙河街组四段上亚段为例,结合大量基础地质资料,通过岩心观察、岩石薄片鉴定、扫描电镜分析、X射线衍射分析、元素地球化学分析和储层物性测试等技术手段,探讨了湖相细粒混积岩的沉积特征、成因机理、沉积主控因素和储集性,建立了适用于湖相细粒混积岩的岩性定名方案。研究表明,陈官庄地区主要发育含有机质块状灰质粉砂岩、含有机质块状含粉砂砾屑泥晶灰岩、含有机质块状粉砂质泥晶灰岩、富有机质块状含粉砂生屑泥晶灰岩、含有机质条带状粉砂质粉屑泥晶灰岩、含有机质交错层理灰质粉砂岩、富有机质纹层状黏土质泥晶灰岩和富有机质滑塌构造含粉砂黏土质泥晶灰岩8种主要的细粒混积岩岩相。明确了不同岩相的环境指示意义及空间展布特征,认为研究区共存在风暴流和重力流主导的事件性混合沉积、相缘混合沉积、原地混合沉积和生物-化学混合沉积4种混积模式。沉积组分的混合离不开地质营力的驱动;频繁的断层活动为混合沉积提供了动力基础和湖盆底形斜坡条件;气候通过降雨量、温度、生物等因素的变化控制着细粒混积岩的物质条件和混积方式;物源输入提供了陆源碎屑组分;湖平面的升降和水介质条件不仅决定了碳酸盐组分的形成条件和微观结构,对有机质的保存也具有关键作用。湖相细粒混积岩储层的非均质性较强,储集空间类型多样,是十分具有勘探潜力的储层类型。     

泥页岩沉积特征与生烃能力——以东营凹陷沙河街组三段中亚段—沙河街组四段上亚段为例

泥页岩的沉积环境与形成方式都将控制其矿物、有机质特征并影响岩石的生烃潜力。选取东营凹陷古近系沙河街组泥页岩,开展岩石薄片观察、X射线衍射和热解等检测,研究岩石的矿物学特征和有机质特征,解析各类泥页岩成因与生烃能力的差异。研究发现,研究区的块状、纹层状和含石膏构造泥页岩中构造特征各异,矿物成分(碎屑、黏土、碳酸盐矿物和石膏类矿物等)含量变化大,有机质特征也各不相同。综合分析矿物与有机质的特征及组合关系,发现细纹层页岩和断续纹层页岩是以生物作用为主导形成的沉积产物,生烃能力最强;宽纹层页岩和均匀块状泥岩属化学沉积作用的产物,具有较强的生烃能力;含碎屑块状泥岩主要通过机械作用沉积而成,含石膏构造泥岩则在蒸发环境下通过化学沉淀形成,两者的生烃能力较弱。比较东营凹陷沙河街组三段中亚段—沙河街组四段上亚段的泥页岩类型,发现沙河街组三段中亚段和沙河街组四段纯下次亚段以机械和化学作用形成的含碎屑块状和含石膏构造泥岩为主,导致2个层段的生烃能力较弱;沙河街组三段下亚段和沙河街组四段纯上次亚段以生物或化学沉积作用形成的纹层状页岩为主,导致2个层段的生烃能力较强。因此,关注泥页岩矿物和有机质组合关系,从机械、化学和生物等沉积方式差异的角度探讨各类泥页岩的成因和生烃能力的变化,能够为非常规油气勘探提供新的思路。     

渤海湾盆地东营凹陷胜坨地区沙四上亚段物源方向对储集砂体的控制作用

综合地震、测录井及地化分析资料,在古地貌分析的基础上,根据岩屑组合特征、特征元素比值分布模式以及砂砾岩百分含量等参数,对渤海湾盆地东营凹陷胜坨地区沙四上亚段物源方向和砂体类型进行了分析。沙四上亚段沉积时期,胜坨地区存在两个不同的物源体系,即坨94断层上升盘物源和胜北断层上升盘物源。在这两个物源体系的控制下,主要发育近岸水下扇、湖底扇、沟道浊积岩等不同类型的砂砾岩体。其中,近岸水下扇主要发育在陈南断层下降盘,湖底扇主要发育坨94断层和胜北断层下降盘,沟道浊积岩发育在胜北断层形成的断槽中。砂砾岩体以辫状水道和沟道浊积岩储层物性最好,其主要的储集空间为裂缝和溶蚀孔隙形成的孔缝复合系统。因此,辫状水道成为油气富集的有利相带。     

东营凹陷沙河街组四段湖相细粒沉积特征及其控制因素

为研究东营凹陷沙河街组四段上亚段的湖相细粒沉积特征及其控制因素,开展了精细岩心描述、薄片鉴定、X射线衍射全岩分析等。结果表明：①研究区细粒沉积岩可划分为15种岩相类型,其中富有机质平直纹层灰质黏土岩、富有机质块状黏土岩、富有机质块状含灰黏土岩、含有机质波状纹层黏土质灰岩和含有机质波状纹层含黏土灰岩等5种岩相类型较为发育。②依据岩石中黄铁矿含量、Ca（/Ca+Fe）、Zr/Al和Sr/Ca在垂向上的变化,将东营凹陷沙四上亚段沉积演化分为4个阶段,即干旱气候阶段、干旱—暖湿气候过渡阶段、暖湿气候阶段和暖湿—干旱气候过渡阶段。③古气候条件控制了岩石类型及特征,干旱气候阶段发育含有机质波状纹层黏土质灰岩;干旱—暖湿气候条件发育富有机质平直纹层灰质黏土岩;暖湿气候条件发育富有机质块状黏土岩;暖湿—干旱气候条件发育富有机质块状黏土岩和灰质黏土岩。该研究成果对细粒沉积岩的油气勘探具有借鉴意义。     

胜坨地区沙二段辫状河三角洲沉积特征

胜坨地区沙二段发育辫状河三角洲沉积，沉积特征特殊。综合大量地质资料描述了辫状河三角洲的岩性、沉积构造、粒度及沉积序列等沉积特征。辫状河三角洲沉积的最显著特征是具有三层结构，由下而上依次发育前辫状河三角洲亚相、辫状河三角洲前缘亚相和辫状河三角洲平原亚相，呈明显的进积层序。辫状河三角洲主体为辫状河道、水下分流河道和辫状河三角洲前缘河口坝，常见多个河道砂体在纵向上相互叠置，沉积砂体的储集性能良好，油气富集。     

歧口凹陷西南缘沙河街组一段下亚段古环境特征与沉积模式

沙河街组一段下亚段是歧口凹陷重要的页岩油发育层系,为进一步了解该段细粒沉积岩沉积环境、旋回特征和沉积模式,利用地震、测井、录井和系统取心分析资料对目的层位展开综合研究。研究区细粒沉积岩包括长英质页岩、碳酸盐质页岩(白云岩、灰质页岩、白云质页岩)、黏土质页岩和混合质页岩4种类型,混合质页岩、长英质页岩和碳酸盐质页岩占优势;总体为还原—强还原沉积环境,水体盐度较高,主要受陆源碎屑沉积和生物化学沉积作用控制;宽缓湖湾与歧口主凹之间形成高盐度带,受准同生期蒸发浓缩作用,滨—浅湖带高密度富Mg²⁺超咸水在重力作用下,沿着湖底向湖盆内部流动,早期形成的方解石发生白云石化,形成准同生白云岩;岩性组合受旋回控制作用明显,短期反—正旋回转换面之下位置发育一层稳定白云岩或白云质页岩,碳酸盐岩(甜点段)发育于长期旋回内的下降期半旋回,上升期长期旋回主要发育黏土质混合页岩和黏土质页岩(隔板层),进一步可以总结出强陆源碎屑供给区细粒沉积模式和弱陆源碎屑供给区细粒沉积模式。     

湖相泥页岩中碳酸盐成因及页岩油气地质意义——以东营凹陷沙河街组四段上亚段—沙河街组三段下亚段烃源岩为例

利用岩心、薄片、全岩矿物组分、元素、同位素等资料,对东营凹陷沙河街组四段上亚段—沙河街组三段下亚段深湖相烃源岩中碳酸盐成因机理进行了研究,认为深湖主要发育透镜状粗晶、纹层状微细晶、纹层状隐晶和块状隐晶4种类型碳酸盐。其中,透镜状粗晶碳酸盐为成岩重结晶的产物;纹层状微细晶碳酸盐和纹层状隐晶碳酸盐为藻类光合作用不断从水中萃取CO_2,导致水体CO_3~(2-)浓度升高,与湖水表层携带的Ca~(2+)相互作用的产物,咸水环境有利于碳酸盐晶粒保存,碳酸盐多呈微细晶纹层状分布,微咸水环境水体较深,碳酸盐晶粒在碳酸盐补偿深度面以下通常会发生溶蚀,大多呈隐晶纹层状保存下来;块状隐晶碳酸盐是浅水地带沉积碳酸盐由重力流搬运至深水地带的产物。碳酸盐一定程度上控制了东营凹陷沙河街组四段上亚段—沙河街组三段下亚段泥页岩的储集性和可压性,也将为古湖泊沉积环境恢复提供重要信息。     

辽河西部凹陷南段沙河街组三段震积岩特征及石油地质意义

以区域构造背景为基础,通过对28口井近1 000 m岩心的详细观察,在辽河西部凹陷南段古近系沙河街组三段中识别出典型的震积岩。其代表性沉积构造有：微断层和地裂缝、液化砂（砾）岩脉、震动液化卷曲变形、环状层理、负载构造、震积角砾岩和震浊积岩等,其中液化砂岩脉和震积角砾岩是主要类型;震积岩垂向序列划分为阶梯状断层段、液化砂岩脉层段、液化卷曲变形层段、震裂岩和自碎角砾岩层段、震塌岩和内碎屑副角砾岩层段、震浊积岩层段6个部分。震积岩研究有助于恢复古构造演化史和寻找岩性油气藏及构造-岩性油气藏;微断层、地裂缝和液化砂岩脉有利于改善储层条件,地震流体可促进烃源岩演化和成岩作用,同时震积角砾岩本身也是良好的储层。