滩坝砂体是波浪和沿岸流对湖盆内砂体改造而形成的沉积体，发育在滨浅湖高能环境中，具有单层厚度小、横向连续性差、分布规律复杂的特点^[1-3]。国内外学者对滩坝砂体的沉积特征、沉积模式及控制因素等做了大量研究^[1-11]。根据岩性的差异，可将滩坝划分为生物碎屑滩坝、砂质滩坝和砾质滩坝^[4-5]；根据产状、形态的差异，可将滩坝划分为坝和滩亚相，进一步可细分为坝主体、坝侧缘、滩脊、滩席等微相^[3-7]；根据坝砂和滩砂的平面组合，可以划分出滩和坝共生、仅发育坝而不发育滩及仅发育滩而不发育坝3种沉积组合类型^[7]；按照成因类型，可将滩坝分为位于湖岸拐弯处滩坝、水下古隆起处滩坝、三角洲侧缘滩坝及开阔浅湖滩坝4种类型^[8]。古地貌、物源供给、古水深以及古水动力等因素对滩坝砂体的叠加样式、相带展布及分布规律均有一定的控制作用^[3-11]。滩坝砂体是形成构造-岩性油气藏、岩性油气藏的一种重要储集体类型^[12-16]，已成为中国东部成熟勘探区增储上产的重要领域。

济阳坳陷车镇凹陷东西长约100 km，南北宽约30 km，面积约2 400 km²，是燕山运动以来形成的一个南北向狭窄、东西向长条形、北断南超的典型中新生代断陷湖盆^[17]，呈现"窄盆"的盆地构造格局。沙二段沉积时期，湖盆底部平坦且地形坡度小，整体处于浅水环境^[18]，同时，盆地伸展作用强烈，导致断裂伴生且构造带窄小^[19]，使得该沉积时期湖盆具有"窄盆平盆、窄盆浅盆、窄盆小盆"的盆地结构特征。这一特殊的盆地结构特征对沙二段滩坝砂体沉积具有明显的控制作用，也给滩坝砂岩沉积特征的认识带来困难。前人对车镇凹陷沙二段沉积特征和控制因素研究后认为，沙二段主要发育滨湖、浅湖、浅水三角洲、扇三角洲及滩坝等沉积相类型，平缓的地形、丰富的物源供给、变化的湖平面和水动力条件是沙二段滩坝沉积体系形成的主要控制因素^[20-22]。目前，对于滩坝砂体沉积迁移规律等的认识尚不够深入，制约了滩坝砂油藏的精细勘探开发进程。

车镇凹陷古近系沙二段自下而上发育6个砂组，其中沙二下亚段对应于6—5砂组，沙二中亚段对应于4—3砂组，沙二上亚段对应于2—1砂组。在充分应用1500余米岩心，135口测、录井及174份测试资料的基础上，结合车镇凹陷沙二段特殊的盆地结构特征，综合分析沙二段滩坝砂体的沉积特征和控制因素，明确原地改造型滩坝的沉积特征，并分析断层幕式活动对不同砂组可容纳空间再分配的控制作用，以期为油气勘探开发提供地质依据。

对车镇凹陷沙二段滩坝砂体365块样品的岩石矿物成分统计表明：石英体积分数为33%~53%，平均为44.06%，长石体积分数为24%~44%，平均为34.36%，岩屑体积分数为10%~30%，平均为21.58%；岩石类型以岩屑长石砂岩为主，局部井区可见少量的长石砂岩、长石岩屑砂岩、长石石英砂岩及岩屑石英砂岩(图 1)。砂体磨圆呈次圆—次棱角状，分选中等，是近源沉积物在湖浪等强水动力环境中被反复淘洗、分选的结果。

图 1

Fig. 1

下载eps/tif图 图 1 车镇凹陷沙二段滩坝砂体岩石学特征 Ⅰ.石英砂岩；Ⅱ.长石石英砂岩；Ⅲ.岩屑石英砂岩；Ⅳ.长石砂岩；Ⅴ.岩屑长石砂岩；Ⅵ.长石岩屑砂岩；Ⅶ.岩屑砂岩 Fig. 1 Petrological characteristics of beach-bar sandbodies of the second member of Shahejie Formation in Chezhen Sag

对车镇凹陷目的层段系统取样并测试分析表明，沙二段滩坝砂体的粒度概率曲线可以分为6种类型(图 2)：直线式，低截点高斜跳跃加悬浮式，高截点高斜跳跃加悬浮式，两段跳跃加悬浮式，滚动、跳跃加悬浮式和多段式。其中，低截点高斜跳跃加悬浮式，高截点高斜跳跃加悬浮式，两段跳跃加悬浮式，滚动、跳跃加悬浮式比较常见。各种粒度概率曲线各具特点，反映的地质信息也不尽相同。低截点高斜跳跃加悬浮式粒度概率曲线跳跃组分体积分数最高可达70%，悬浮组分体积分数一般为30%~40%，2种组分的交切点Φ值为2.6~3.1，反映出在较强水动力条件下，跳跃组分分选较好。高截点高斜跳跃加悬浮式粒度概率曲线跳跃组分体积分数大于80%，悬浮组分体积分数一般小于20%，2种组分的交切点Φ值一般为3.5~4.0，相比低截点高斜跳跃加悬浮式粒度概率曲线，反映出水体流速稍慢且稳定性差。两段跳跃加悬浮式粒度概率曲线跳跃组分体积分数一般大于80%，悬浮组分体积分数为10%~20%，2种组分的交切点Φ值一般为3.5~4.0，是研究区最主要的一种粒度概率曲线类型，反映出滨浅湖区波浪作用较强。滚动、跳跃加悬浮式粒度概率曲线滚动组分体积分数小于5%，Φ值为0~2.2，分选较差；跳跃组分体积分数约为68%，Φ值为2.2~4.0，分选中等—较好；悬浮组分体积分数约为30%，Φ值为3.2~7.9；滚动组分与跳跃组分的交切点Φ值为2.1~3.1，跳跃组分与悬浮组分的交切点Φ值为3.1~3.9，反映出能量较强的近物源水流作用特征。直线式和多段式在研究区均较少，其中多段式反映出滨浅湖区多向水流对沉积物反复淘洗、改造的特征。

图 2

Fig. 2

下载eps/tif图 图 2 车镇凹陷沙二段滩坝砂体粒度概率曲线类型 （a）直线式，车441井，2 622.28 m；（b）低截点高斜跳跃加悬浮式，车274-16井，2 565.70 m；（c）高截点高斜跳跃加悬浮式，大678井，2 289.68 m；（d）两段跳跃加悬浮式，车55井，2 472.60 m；（e）滚动、跳跃加悬浮式，车241井，1 829.95 m；（f）多段式，大斜361井，1 996.30 m Fig. 2 Types of grain size probability curves of beach-bar sandbodies of the second member of Shahejie Formation in Chezhen Sag

滨浅湖地区水体流畅，是波浪和沿岸流作用的主要场所。陆源碎屑物质受波浪和沿岸流作用影响强烈，有利于滩坝砂体的形成。岩心观察表明，滩坝砂岩中主要发育平行层理、浪成交错层理和沙纹交错层理等层理构造以及钻孔、生物扰动和变形构造等层面构造，反映了滨浅湖区较强的水动力特征。

滨浅湖沉积环境水动力条件包括波浪和沿岸流等，波浪作为改造陆源碎屑物质的主要动力在滨浅湖地区表现得更为明显^[18]。滨浅湖滩坝砂体中发育多种波浪成因的层理与层面构造，如浪成沙纹交错层理、沙纹交错层理、小型槽状交错层理、浪成波痕等，其中浪成沙纹交错层理和沙纹交错层理较为常见，岩心中沉积纹层由倾向相反、相互超覆的前积层组成，内部具有"人"字形构造或呈收敛束状排列，反映多向水流反复改造的特点[图 3(a)~(b)]。另外，粒度较粗的滩坝砂岩中可见反映强水动力条件的平行层理[图 3(c)]。

图 3

Fig. 3

下载eps/tif图 图 3 车镇凹陷沙二段滩坝砂体沉积构造特征 （a）沙纹交错层理，车443井，2 675.8 m；（b）浪成沙纹交错层理，大55井，2 678.2 m；（c）平行层理，大60井，2 530.8 m；（d）生物扰动，车441井，2 050.1 m；（e）生物钻孔，车441井，1 917.5 m；（f）滑塌变形构造，车42井，2 240.8 m Fig. 3 Sedimentary structure characteristics of beach-bar sandbodies of the second member of Shahejie Formation in Chezhen Sag

滨浅湖地区水浅、透光性好、氧气充足，适宜各种底栖生物生长活动。因此，滩坝砂体沉积环境中可见生物成因的生物扰动和生物钻孔等沉积构造。粒度较粗的滩坝砂岩中，由于水动力较强，生物钻孔多以垂直或大角度与层面相交的逃逸迹为主。随水深加大，沉积物粒度变细，生物钻孔多以近平行于层面或小角度与层面斜交为主[图 3(d)~(e)]。随着生物活动不断加强，沉积物由隐约可见原层理，到层理被破坏成斑块状，最后演变为块状，呈均一化的特征。另外，由于坝砂沉积体中坝侧缘坡度较陡，加之波浪和沿岸流等湖流扰动作用，易发育变形构造[图 3(f)]。

一个完整的砂质滩坝沉积相序代表了滩坝沉积作用从开始到结束的演化过程^[7]，沉积相序的顶、底界面多以反映较弱水动力条件的泥岩、炭质页岩等细粒沉积物构成，其内部多以粉砂岩、细砂岩为主。车镇凹陷沙二段滩坝砂体主要发育2种类型的沉积相序，即以坝砂为主的沉积相序和以滩砂为主的沉积相序。以坝砂为主的沉积相序垂向上表现为多个厚度较大的呈反粒序特征的旋回的叠加。坝砂由坝主体和坝侧缘组成[图 4(a)]。坝主体主要发育灰白色、灰色粉砂岩或细砂岩，单个砂体厚度为1.5~3.0 m，沉积物粒度相对较粗，可见平行层理、浪成交错层理、波状交错层理等；坝侧缘主要发育灰绿色、灰色泥岩，局部夹薄层状粉砂岩、泥质粉砂岩，偶见炭屑发育。以滩砂为主的沉积相序垂向上表现为多个厚度较小的呈反粒序或粒序特征不明显的旋回的叠加。滩砂分布范围广，沉积物粒度较细，由滩脊和滩席组成[图 4(b)]。滩脊主要发育灰色、灰白色粉砂岩，单层厚度一般小于1 m；滩席的粒度相对更细，主要发育泥岩夹薄层泥质粉砂岩。另外，受盆地结构的影响，研究区水动力以波浪作用为主，沿岸流作用相对较弱，在浅水三角洲前缘与滩坝砂体发育过渡区可见改造不彻底的滩坝砂体，这种类型的滩坝砂体中局部保留了浅水三角洲砂体的沉积特征，可见正粒序与波浪成因的沉积构造共存的特征[图 4(c)]。

图 4

Fig. 4

下载eps/tif图 图 4 车镇凹陷沙二段滩坝砂体沉积相序特征 Fig. 4 Sedimentary facies sequence characteristics of beach-bar sandbodies of the second member of Shahejie Formation in Chezhen Sag

沙二段沉积时期，车镇凹陷盆地底形整体较为平坦，湖盆具有"窄盆平盆"的特点^[17]，盆内滩坝砂体的沉积迁移明显受不同方向和期次的断层活动的影响；该时期水体较浅，湖盆还具有"窄盆浅盆"的特点^[18]，沿岸流在湖盆中作用较弱，滩坝砂体主要由浅水三角洲砂体受波浪改造作用而形成，为原地改造型滩坝；同时，该时期凹陷窄小，湖盆亦具有"窄盆小盆"的特点^[19]，环凹陷发育多个物源，滩坝砂体表现为近物源区沉积的特点，成分成熟度中等偏低。

受沙二段沉积时期"窄盆平盆"盆地结构特征的影响，构造作用尤其是断层作用控制了滩坝砂体的沉积迁移规律，显著影响了滩坝砂体的沉积与分布特征。沙二段沉积时期，车镇凹陷发育2组同生断层，一组为近北西向断层，另一组为近北东向断层。2组断层的差异幕式活动控制了可容纳空间的再分配，进而控制了沙二段不同砂组沉积时期滩坝砂体的分布范围及迁移规律。在沙二下亚段6砂组沉积时期，湖盆水体范围很小，主要位于车古201井附近的近北西向断层左侧，该时期的滩坝砂体也主要发育在这一范围内[图 5(a)]；在沙二下亚段5砂组沉积时期，车古201井和大371井附近的近北西向同沉积断层活动，使得断层附近可容纳空间增大，湖盆水体相应发生自西向东的迁移，同时，滩坝砂体也自西向东迁移，并且该时期由于陡坡带控盆断层的沉降，导致可容纳空间向盆地内部迁移，因此，与6砂组沉积时期相比，滩坝砂体向北迁移[图 5(b)]；在沙二中亚段4砂组沉积时期，大65井附近近东西向同沉积断层活动，导致可容纳空间进一步向东迁移，相应地湖泊范围和滩坝砂体沉积范围也向东迁移，同时由于陡坡带控盆断层持续活动，湖泊范围和滩坝砂体沉积范围继续向北迁移[图 5(c)]；沙二中亚段3砂组沉积时期，近南北向断层和陡坡带控盆断层活动均逐渐减弱，而盆地南部近东西向断层活动增强，导致可容纳空间整体由北向南迁移，相应地滩坝砂体沉积范围也向南迁移[图 5(d)]。沙二上亚段2砂组沉积时期，盆地南部近东西向同沉积断层和陡坡带控盆断层活动均逐渐增强，导致可容纳空间整体向南、北两侧迁移，同时，大358井附近近南北向断层持续活动，使得东西方向砂组连成一片，与3砂组沉积时期相比，湖泊范围和滩坝砂体沉积范围也向四周迁移扩大[图 5(e)]。沙二上亚段1砂组沉积时期，盆地南部近东西向同沉积断层和陡坡带控盆断层活动均持续增强，使得盆地基底整体沉降，可容纳空间扩至最大，相应地湖泊范围和滩坝砂体沉积范围也扩至最大，并分布于整个凹陷内[图 5(f)]。同沉积断层幕式活动的差异性使滩坝砂体迁移特征明显，从而使湖盆内滩坝砂体广泛分布，且具有叠合连片分布的特点，沿盆缘发育的多级断控坡折带可容纳空间大，是滩坝砂体最有利的分布区带。实际勘探表明，车镇凹陷沙二段发育的滩坝具有"漫湖"沉积特征，几乎每一口井都钻遇滩坝砂体。

图 5

Fig. 5

下载eps/tif图 图 5 车镇凹陷沙二段沉积相-断层叠合图 （a）沙二下亚段6砂组；（b）沙二下亚段5砂组；（c）沙二中亚段4砂组；（d）沙二中亚段3砂组；（e）沙二上亚段2砂组；（f）沙二上亚段1砂组 Fig. 5 Superposition map of sedimentary facies-fault of the second member of Shahejie Formation in Chezhen Sag

滨浅湖环境的水动力作用主要有波浪和沿岸流作用，湖盆构造格局在一定程度上影响了水动力作用的强弱。沙二段沉积时期车镇凹陷整体处于浅水环境，具有"窄盆浅盆"的特点。前人对车镇凹陷滩坝砂体的沉积物粒度分析及环境敏感粒度组分提取均表明，沙二段沉积时期，沿岸流在湖盆中大部分地区作用较弱，滩坝砂体沉积区主要的水动力为波浪作用^[16]，滩坝砂体主要为波浪改造浅水三角洲砂体所形成，为原地改造型滩坝，钻井岩心中可见大量的波浪作用形成的反粒序坝砂和滩砂，波浪成因的沉积构造非常发育(参见图 3)，局部地区可见由于波浪改造不彻底而保留的浅水三角洲分流河道砂体的正粒序特征。与济阳坳陷东营凹陷沙四段广泛发育的滩坝砂体相比，车镇凹陷沙二段滩坝砂体在岩石学特征、粒度等方面均有明显的不同。东营凹陷沙四段沉积时期湖盆具有"平盆广水"的特点^[21]，在这种沉积背景下，波浪和沿岸流共同影响滩坝砂体的沉积，滩坝砂体具有粒度细、厚度小、结构成熟度和成分成熟度均中等的特征^[7]，而车镇凹陷沙二段发育的滩坝砂体具有粒度粗、厚度大、结构成熟度和成分成熟度均中等偏低的特征，这主要是受该时期车镇凹陷"窄盆浅盆"的盆地结构影响所致。

充足的碎屑物质供给为滩坝砂体的形成提供了物质基础。车镇凹陷沙二段沉积时期滩坝砂体的物源区主要是北部埕子口凸起和南部义和庄凸起的数个规模不等的三角洲或扇三角洲体系。由于不同物源体系在不同沉积时期的陆源碎屑物质供给量不同，导致沙二段各时期滩坝砂体的规模和分布范围也不同。沙二下亚段沉积时期，物源供给主要来自南部义和庄凸起中、西段扇体和北部埕子口凸起西段扇体，且供给量较小，导致滩坝砂体仅在车镇凹陷西段车28、车273、车古25—车古208、车142、车40东、车732西和中段大54等井区局部发育，且规模较小，平面上呈零星的条带状或孤立的土豆状分布于三角洲前端[图 5(a)~(b)]。沙二中亚段沉积时期，北部埕子口凸起物源和南部义和庄凸起物源供给量均增加，滩坝砂体规模增大，在车镇凹陷东、中、西段大358、大54—大58、大374、大63、车39、车古205—车11和车35—车16—车441等井区普遍发育，与沙二下亚段相比，滩坝砂体分布范围更广、规模更大[(图 5(c)~(d)]。沙二上亚段沉积时期，北部和南部物源都很发育，陆源碎屑物质供给充足，滩坝砂体分布范围广、规模大，平面上呈平行于岸线的条带状分布于三角洲或扇三角洲前端[图 5(e)~(f)]。由于车镇凹陷沙二段湖盆具有"窄盆小盆"的特点，盆内碎屑物质通常未经过长距离搬运，因此，形成的滩坝砂体成分成熟度(分选系数一般小于0.8)及结构成熟度(分选系数一般为1.4~1.6)均中等偏低。

(1) 车镇凹陷沙二段滩坝砂体以岩屑长石砂岩为主，粒度概率曲线以反映波浪作用的跳跃加悬浮式和两段跳跃加悬浮式为主。滩坝砂体中沉积构造类型多样，主要发育反映波浪作用的浪成沙纹交错层理和沙纹交错层理、反映强水动力条件的平行层理以及反映生物作用的生物钻孔和生物扰动构造。

(2) 车镇凹陷沙二段滩坝砂体主要为受波浪作用改造而形成的原地改造型滩坝。垂向上，滩坝砂体主要发育反粒序特征明显的坝砂和相序不明显的滩砂，局部地区发育浅水三角洲被波浪改造不彻底形成的正粒序或复合相序的滩坝砂体。

(3) 盆地结构控制了车镇凹陷沙二段滩坝砂体的形成和发育。整体上，受"窄盆平盆"格局的影响，断层活动控制了滩坝砂体的沉积迁移规律；受"窄盆浅盆"格局的影响，波浪作用控制了原地改造型滩坝的发育；受"窄盆小盆"格局的影响，物源供给控制了滩坝砂体的发育规模。车镇凹陷沙二段滩坝砂体具有"漫湖"沉积特征，成分成熟度和结构成熟度均中等偏低。