陡坡带砂砾岩勘探经验、技术与方法
1 前言
随着勘探形势的发展，新区和老区隐蔽油气藏的勘探逐渐受到重视，寻找新的储层已成为当前高勘探成熟区所面临的紧迫任务。近年来，我国的油气田勘探实践表明，许多大、中型油气田与三角洲、扇三角洲、水下扇、浊积扇等密切相关，构成这些沉积体系的碎屑岩，特别是粗碎屑岩的砂砾岩扇体具有较好储集空间，配置以距油源区较近或有油气运移通道等条件，则是油气聚集的最有利岩体，所以上述各类型沉积体已成为滚动勘探的重要目标。特别是陆相箕状断陷湖盆陡坡带，因其具有坡度陡、近物源及古地形起伏较大和构造活动强烈等特点，决定了其沉积地层中各种成因的砂砾岩扇体极为发育。因此，对其砂砾岩扇体的沉积特征、分布规律及含油气特征进行研究具有重要的理论和实用价值，特别是针对陆相断陷盆地砂砾岩扇体勘探，总结一套有效的勘探技术、方法具有重要意义。
东营凹陷是中国东部陆相箕状断陷湖盆典型代表，是在古生界基岩古地形背景上经构造运动发育起来的中、新生代断陷-坳陷湖盆。中生代后期至古近纪，凹陷北部的陈南大断裂活动强烈，落差大，南部断层活动较弱，落差小，形成北陡南缓的箕状断陷湖盆。其北部陡坡带砂砾岩扇体勘探历程可分为三个阶段：1、60年代，主要以勘探大、中型构造油气藏为主，兼探砂砾岩扇体岩性油气藏。仅发现永1砂砾岩扇体油气藏；2、70-80年代，针对北带砂砾岩扇体有目的地勘探，发现了单家寺等较大的砂砾岩扇体岩性油气藏，这为以后探讨陡坡带该类油气藏成因、展布规律，为进一步勘探同类型油气藏提供较详细可靠的基本经验；3、进入90年代，砂砾岩扇体勘探进入一个新的阶段，砂砾岩扇体隐蔽油气藏的勘探逐渐科学化和技术化，发现了许多具有陡坡带沉积特征的砂砾岩扇体油气藏，其所占储量比例逐年增加。
近年来，通过对东营凹陷北带砂砾岩扇体深入地综合研究，积累了成功的勘探经验，勘探技术及方法趋于成熟，并引起广泛关注。
2 陡坡带地层划分与对比
2.1 传统分层的难度及缺陷
传统的地层划分、对比是以生物地层学为基础，辅之以岩石地层学方法，这对于沉积相稳定、岩性变化不大的陆相地层不失为有效的方法。但在岩性变化大的地区，传统分层难以实现，导致重要地层界限划分趋于模糊。特别是陡坡带沉积复杂，地层厚度急剧变化，除地层由凹陷中心向陡坡凸起急剧变薄外，由于控制东营凹陷沉积的基岩断裂在发育过程中，沿着2-3条主断层持续下陷，形成了所谓的有限后退型凹陷边界。受此影响，在由基岩古断陷剥蚀面演化成的陡坡上，发育了高低不平，宽窄不一的断阶或断坪，加之多次构造升降的影响，造成地层厚度急剧变化。再者地层岩性复杂，特别是沿陡坡带斜坡发育一系列的砂砾岩扇体，受湖平面的相对升降变化，古气候的变迁及母岩区供给物变化等影响，沉积相变快，岩层穿时性明显，这些因素给地层分层带来较大的难度。另一方面陡坡带边缘砂砾岩扇体生物化石稀少，且其标志、序列特征变得模糊不清，仅靠貌似的岩电标志层就不可避免使地层划分有较大差异，甚至出现错误。
2.2 地震地层、层序地层分层依据
区域地震地层学划分层序是利用地震反射波组进行层序和准层序组分析，其基本依据，一是连续地震反射近似地相当于年代地层界面或者时间界面；二是反射波组之间的接触关系，层序顶底界面及内部的表现形式，层序顶界面可见削蚀和顶超，底界可见下超及上超现象，内部则有平行、亚平行、断续、前积反射结构等。其中陆相区域地震地层学特别强调以不整合划分地震层序，原因就在于地层层序属于年代地层单元，同时也反映了沉积旋回的等时性、间断性。陡坡带区域不整合明显，如东营凹陷北部陡坡带存在古近系与太古宇，古生界，沙河街组三段与沙河街组四段，沙河街组一段与沙河街组二段或沙河街组三段，馆陶组与古近系等间断面，这对反射波追踪划分大的地震层序带来了方便。
层序地层学划分层序的基础是建立在沉积层序之上，并与其一一对应，所以地层层序也就代表了某一沉积旋回，而这沉积旋回不仅表现在沉积体系方面，还表现在古生物组合在纵向上的明显旋回性及测井曲线的明显旋回性，它又能准确地反映在地震反射剖面上，并与其相对应。这主要表现在低水位体系域、水进体系域及高水位体系域之间的层序界面在地震剖面上有相应的标准层与其相对应。这种地震层序与地层层序一一对应的关系也充分说明了层序划分的正确性。
2.3 地层分层的确定
东营凹陷北带以不整合面为依据，可把古近系划分为三个大的地震层序，以标准层和辅助标准层划分亚层序，并与地层层序相对应（表1），以此为基础建立古近系等时地层格架。由于陡坡带各沉积旋回相变性及穿时性明显，加之断裂、构造升降的影响，给正确分层带来了难度，为了做到地震层序与地层层序、地震界面与层序界面的对比统一，在建立等时地层格架的基础上，选择骨干地震剖面，用标准井制作合成地震记录标定。在陡坡带由洼陷到陡坡带再返回洼陷，进行多次地层划分及对比，坚持利用不整合面、地震标准层作为划分主要依据，避免单一用岩性划分地层，利用钻井、测井、岩层、地球化学等资料进行综合类比，以达到分层的正确性。特别对于地震反射不清晰、岩电特征不明显的特殊疑难地层，利用地震反射趋势延续面，综合多方资料分析，可判明地层时代的归属。
表1 东营凹陷北带陡坡带地震层序与地层层序划分对比表
组
段 亚段 构造时期 沉积时期 沉积体系域 砂体沉积类型 地震反射标准层 地震层序 地震亚层序
东营组 济阳运动Ⅱ幕
济阳运动Ⅰ幕 萎缩期 水进 冲积扇
扇三角洲 T1
A
沙
河
街
组 沙一段 深断陷期 高水位水进 冲积扇
扇三角洲
T2
沙二段 收敛期 低水位水进 冲积扇
扇三角洲
T3 B T2-T3
沙三段 上 收敛期 高水位水进 扇三角洲
辫状河三角洲
T4 T3-T4
中 持续深断陷期 高水位水进 浊积扇三角洲
近岸水下扇
T6 T4-T6
下 深断陷期 高水位水进 浊积扇
近岸水下扇
T/6 T6-T/6
沙四段 上 断陷早期 水进 冲积扇
浊积扇
近岸水下扇
T7 C T/6-T7
下 初断陷期 低水位 冲积扇
T8
孔店组 始断陷期 低水位 洪积扇
TR(g)
3 扇体地震地质相模式的建立
3.1 陡坡带扇体沉积类型及其特征
断陷湖盆陡坡带湖岸深湖中心距离短，一般为几至几十千米，在边界断层控制陡坡带，甚至1-2km就进入深湖区，其沉积具有近物源、多物源、沉积厚、相变大的特点。在近物源湖相体系为主的背景下，陡坡带主要发育三角洲、冲积扇、重力流三种沉积体系，与沉积体系相对应，在不同部位分别形成了六类砂砾岩扇体：即辫状河三角洲、扇三角洲、洪积扇、近岸水下扇、陡坡深水浊积扇、近岸砂体前缘滑塌浊积扇，其特征见表2。
3.2 扇体沉积模式
（1）辫状河流三角洲
断陷湖盆演化萎缩期及转化为坳陷期，随着构造运动的由强变弱，湖水由深变浅，以及山地河流携带沉积物的不断供给，主要沿陡坡带断阶之上山地河流入口处附近，形成较为独立、规模较小、垂直湖盆长轴方向以进积型为主的三角洲复合体。东营凹陷北带以胜坨地区沙河街组三段上亚段、沙河街组二段最为典型。
（2）扇三角洲
其发育的基本条件是源区地势高、坡降陡，碎屑流和辫状河携带的碎屑物质进入稳定浅水环境，边界断裂带附近断裂活动强烈地形陡峻，距物源区近、高差大、物源丰富，扇三角洲极易形成，断阶上较平坦地势是其最发育部位。就湖盆的演化阶段而言，多发育于断陷期和收敛期，如郑家-王庄地区沙河街组三段上亚段扇三角洲。
（3）洪积扇
这类扇体主要发育于断陷初期，处于凹陷陡坡带一侧近物源区的峡谷出口处。由于古地形高差大，坡降较大，气候干燥炎热，湖盆边缘季节性洪水流搬运和堆积了粗碎屑。其最大特征为剥蚀充填为主，沉积厚度和面积相对较大，突发性强。东营凹陷北带以郑家-王庄地区沙河街组四段扇体最为典型。
表2 东营凹陷北部陡坡带砂砾岩扇体沉积特征表
名称 岩性组合 沉积构造 成因 测井曲线 实例
三角洲 辫状河三角洲 厚层块状砂岩夹泥岩，其上有时为含砾砂岩，可见炭质页岩 多种交错层理，粒度从下到上呈由细变粗的反旋回 河流注入湖泊，携大量碎屑在浅水处堆积，平面呈朵状 大段箱形组合，下部表现为漏斗形 胜坨地区
（沙河街组二段-沙河街组三段上亚段）
扇三角洲 含砾砂岩为主，夹泥岩、砂岩 交错层理、沙纹层理及变形层理等，内部可见正反层理 断陷早期，冲积扇部分进入水体形成 中到低幅的箱形、漏斗形，下部呈钟形 王庄地区（沙河街组三上亚段）
冲积扇 陆上洪积扇 紫红色砂质、泥质砾岩、砂砾岩、泥砾岩混杂 一般为块状和粒序层理，整体呈混杂堆积 山谷出口处，季节性洪水搬运堆积碎屑物质，在水面之上形成 齿化的钟形和箱形 王庄地区（沙河街组四段）
近岸水下扇 厚层砂岩、含砾砂岩夹泥岩 常见粒序层理、水平及平行层理，正旋回，单砂层具正粒序 山地河流出口后直接入湖，在湖盆边缘 扇根呈漏斗状或箱状，扇中为钟形 利津地区（沙河街组四段）
浊积扇 陡坡深水浊积扇 含砾砂岩、块状砂岩夹薄层泥岩 内部具正韵律，可见鲍马序列 盆地深陷期洪流在陡坡深水变缓处迅速堆积形成 齿化的箱形、钟形，低幅指形 民丰地区（沙河街组三段上亚段）
近岸砂体前缘滑塌浊积扇 深湖泥岩中夹砂岩、含砾砂岩 具正韵律，可见粒序层理 外力作用下，砂体前缘再滑塌至深水区形成 中-低幅的齿化箱形、钟形和指形 胜坨地区（沙河街组三段下亚段）
（4）近岸水下扇
近岸水下扇是在水体过补偿条件下，滨浅湖区水下形成扇形砂砾岩。随着湖水范围的扩大，扇体也不断后退，但始终沿湖盆边缘紧邻山麓部位分布。随着扇体的产生、发育和消亡，平面各相带逐渐向凸起方向迁移，自下而上表现为扇根-扇中-扇端-浅湖-深湖沉积，构成向上变细变薄的垂向层序，此外，构造活动、物源供给和湖水的进退周期性变化，也影响着扇体沉积特征及其规模大小。
（5）陡坡深水浊积扇
这类扇体主要为断陷湖盆陡坡一侧特有。发育于断陷-深断陷期的重力流沉积系列。季节性洪水期，由于山高湖深，坡陡流急，沿主水流携带大量碎屑，受湖水顶托仍有继续向前搬运和下切的能力，将一些砂砾和泥质物继续向前搬运沉积，形成规模较大的扇体。它有别于该时期的近岸水下扇体，沿主水流方向断崖脚下，且与岸线斜交，在近岸水下扇前方或侧翼较深水部位呈无根状分布。随着湖水的加深，扇体也不断沿主水流方向向后退却，甚至叠加在近岸水下扇体之上。纵向上沉积厚，旋回性明显，总体向上呈变细的韵律沉积。如盐16、坨71扇体等。
（6）近岸砂体前缘滑塌浊积扇
在陡坡带斜坡之上，随着三角洲、水下扇等沉积物的不断堆积，厚度逐渐加大，促使前缘坡度不断增大。在重力、地震、断裂、洪水等因素的触发下，这些砂体前缘沉积物便会顺坡形成浊流再次搬运，于其前方继续沉积下来，形成再次滑塌浊积扇沉积系列。其单体规模一般较小，且与陡坡近岸水下扇、三角洲等有较大的依赖性。
3.3 扇体平面分布
断陷湖盆陡坡带各类扇体的时空展布受制于湖盆的边界条件、演化阶段、物源区性质、古气候及古水流等因素的影响，于不同时期，甚至同一时期不同部位形成了成因各异的砂砾岩扇体，尤其在平面上逐渐演化相变，形成了形态各异、规律较明显的沟-扇组合沉积系列。东营凹陷北部陡坡带具有很强的代表性（图1）。
（1）孔店组
本组为湖盆发育初期沉积产物。这一沉积时期古气候干热，凹陷水浅而局限，北带以剥蚀作用为主，仅在单家寺南及青坨子凸起西部发育了孔店组一段冲积扇沉积，在湖盆内发育了盐湖相沉积，形成典型的冲积扇-干盐沉积体系。
（2）沙河街组四段
沙河街组四段也属于湖盆发育早期的产物。远离湖岸-较高的二台阶处，发育了以郑家-王庄地区为代表的冲积扇沉积体系，相对临近湖岸的部位则发育了以单家寺为代表的扇三角洲沉积体系。陡坡带的宁海鼻状构造以东地区坡度逐渐变陡；湖水加深，在较低的断阶处及其以下的斜坡上均沉积了水下扇和陡坡深水浊积扇沉积体系。
（3）沙河街组三段下、中亚段
这一沉积时期是凹陷的深陷期。此期气候湿润，湖盆范围增大，水体加深，深-半深湖区范围扩大，包括胜北以东的断阶及其内侧的斜坡部位均为深水区。湖盆的沉降速率大于沉积速率，成为非补偿沉积，沿陡坡带主要发育了以重力流机制为主且继承性较强的各种水下沉积扇体。此期，砂砾岩扇体规模小，多独立发育。如单家寺南部由前期的扇三角洲沉积演变为水下扇沉积，王庄地区中南部由冲积扇演变为水下扇沉积体系；北带东段的宁海-民丰-永北一带仍发育了深水浊积扇、水下扇及滑塌浊积扇沉积体系。
（4）沙河街组三段上亚段-沙河街组二段
沙河街组三段上亚段至沙河街组二段沉积时期，随着湖盆收敛和沉积充填，水体变浅，湖面缩小，浅湖及半深湖区已收缩至利津-东营一线以南。同时，凹陷沉积速率小于沉积速率，物源供给充分，为过补偿沉积，湖盆逐渐为三角洲体系所占据。如北带东部的永安镇地区发育了较大型的永安镇三角洲体系。其它地区主要发育了小型扇三角洲及辫状河流三角洲沉积体系，如王庄-胜坨地区。
（5）沙河街组一段-东营组
沙河街组一段沉积时期，在湖盆收敛的背景下，开始了又一次扩张和深陷。此时，由于块断活动较为稳定，古地形较为平坦，物源区供给物减少，仅局部有小型三角洲及水下扇沉积，区域上以湖相泥岩及粒屑灰岩沉积为主。东营组沉积时期，东营凹陷由断陷向坳陷转变，湖盆水体变浅，收缩局限在利津洼陷以西及博兴洼陷周围。形成了广泛的河流三角洲沉积。
