松辽盆地十屋断陷层序地层特征

邵 宸,樊太亮

(中国地质大学(北京)能源学院,北京100083)

松辽盆地十屋断陷层序地层特征

邵 宸,樊太亮

(中国地质大学(北京)能源学院,北京100083)

十屋地区近期油气勘探进展与近中期的勘探方向表明,隐蔽油气藏是今后勘探的重要领域。而高精度层序地层学研究是寻找岩性地层油藏的主要途径和权威性工具,是促进油气勘探,突破新领域、寻找新目标、确保油田持续稳定发展的重要途径。本文通过建立全区高精度层序地层格架、查明沉积体系及物源、分析构造演化期次及构造地貌坡折对层序、沉积的控制作用,从而充分的认清各种地质问题以达到预测有利勘探区带的目的。

层序界面;层序对比;测井;钻井

1 区域地质概况

1.1 区域地质简介

松辽盆地十屋断陷位于中国东北地区松辽盆地东南隆起区的东南部。总面积为2 346 km2,属于早白垩世以来发育的断坳叠置复合型盆地,是受西边界桑树台弧形大断裂所控制的箕状断陷,地层由西向东斜坡区逐层超覆,向北部斜坡区急剧收敛减薄,至杨大城子凸起部位从上到下逐层被剥蚀。作为松辽盆地的一部分,其形成与演化在整体上受松辽盆地主体构造作用及应力场的控制,十屋断陷现今形态可分为桑树台次洼带、北部斜坡带、中央构造带、东部向斜带、东南斜坡带和双龙次洼带6个二级构造单元区带,是东南隆起区地层发育最为齐全、沉积层最厚(断陷层最深达到8 000 m)、埋藏深度最大、有机质演化程度最高的断陷盆地之一[1]。

1.2 构造演化背景

松辽盆地形成于环太平洋构造域发展演化的背景之下,主要受两种构造动力控制和影响:一种为地壳深部地幔物质的热动力变化,上地幔上穹隆起引起大陆壳初始张裂;另一种为太平洋板块向欧亚大陆东缘俯冲形成的挤压作用。松辽盆地早期形成阶段主要受第一种热动力的控制,盆地晚期发育阶段和萎缩阶段主要受第二种挤压作用动力的控制。由于两种构造动力转化,松辽盆地在发展演化过程中具有张力和压力两重性,整体表现为早期裂谷、中期拗陷、晚期褶皱的构造特征。松辽盆地构造演化史可分为热隆升、裂陷、拗陷和萎缩褶皱等4个阶段。

1.3 地层发育特征

松辽盆地整体是一个断坳叠置的含油气盆地.构造运动中的断陷期,盆地呈西断东超的箕状断陷型盆地特征,构造运动演化自然地将盆地至下而上划分为两大套地层,即下部断陷层和上部坳陷层,总厚度为3.0～10.0 km,其中下部断陷层包括火石岭组、沙河子组、营城组和登娄库组地层,而上部坳陷层又分为泉头组、青山口组、姚家组和嫩江组地层。

十屋断陷亦是松辽盆地中典型的断坳叠置的复合型盆地。断陷层中岩石类型分为碎屑岩和火成岩两种。其中以碎屑岩为主,分布于登娄库组、营城组和沙河子组,包含砂砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩等等;火成岩主要发育于火石岭组,钻井中仅少数钻遇到该层位,有安山岩、流纹岩及火山凝灰岩。而从岩性组合特征、沉积相态来看,断陷层中火石岭组为火山岩夹湖沼相沉积;沙河子组至登娄库组是由半深—深湖相暗色泥岩夹砂岩层,向上递变为浅湖、湖沼和河漫相的杂色砂泥岩及砂砾岩层,从而组成了一个大的向上逐渐变粗的反向沉积旋回[2]。

2 高精度层序地层的特征

2.1 层序界面性质及特征

在松辽盆地十屋地区断陷层的钻井岩心观察、录井岩性剖面和测井曲线组合及分析测试资料基础上,可以识别的沉积基准面旋回界面标志有地层不整合面、岩性岩相的突变界面和从进积到退积的地层叠置方式转换面等3种界面。

(1)地层不整合面。松辽盆地十屋断陷深层发育着多个不同级别的地层不整合界面,如泉头组与登娄库组之间的不整合面、火石岭组与地层基底之间的不整合面等。这些大的地层不整合面代表了较大规模的地层缺失和沉积间断,反映出了基准面有着明显的下降过程,是最易识别的层序界面,其层序界面上下在测井幅度值、测井曲线形态、岩性组合样式等方面均可发生突变。

(2)岩相突变界面。在构造运动抬升时,水体迅速萎缩,浅水岩相沉积直接覆盖在深水岩相沉积之上,常常出现冲刷现象并于冲刷面之上分布底部滞留沉积,伴随着发育下切谷或侵蚀河道充填,岩相类型或岩相组合沿时间序列存在跳相现象,即地层相序的不连续或缺失,反映出是由于基准面迅速下降而造成的岩相突变界面。这些岩相突变界面可作为识别与基准面下降所对应的层序界面的标志[3]。

岩性突变界面。沉积地层中常常存在着众多的岩性突变界面,层序界面上下的岩性组合特征、测井曲线形态均发生突变,代表了基准面下降半旋回与基准面上升半旋回的沉积转换面,即一个层序的顶、底边界。岩性突变界面在测井曲线形态上表现为界面以下自然电位曲线出现平直段,视电阻率曲线低幅突变,界面之上电阻率曲线幅度猛然增加,且自然伽马测井曲线变化幅度明显增强。由基准面旋回发生转换而形成的岩性突变界面,也是层序界面的识别标志。

(3)地层叠置转换面。纵向上地层叠置样式从进积到退积的转换面,在地层沉积序列上表现为向上水体环境由变浅的相序转而成为变深的相序,呈现出沉积基准面下降半旋回和基准面上升半旋回的转换面,是层序地层的顶、底边界的划分标志。如此层序界面在无明显沉积间断的地层序列当中发育是最为普遍的,而对应于测井曲线显示上反映的是电测曲线组合形态和样式的转变,如进积叠置样式向加积或是退积叠置样式的转变等。

2.2 层序地层划分方案

参照前人研究成果,在此基础上对十屋断陷的钻井层序地层进行综合分析,再结合测井曲线和录井剖面显示的地层纵向叠置方式所反映出的三级层序特征,可将十屋断陷层登娄库组至火石岭组共划分出5个三级层序。

(1)层序SQ1。该层序相当于上侏罗统火石岭组。在少量揭示该层序的钻、测井剖面中,层序的底界面SB1特征明显,为火石岭组与基底的不整合面,表现出岩性岩相突变面。界面之上通常为河道成因、厚度变化较大的砂砾岩,界面具扇三角洲平原河道底部冲刷面的性质。界面之下为基底变质岩沉积。顶界面SB2为另一个厚度变化较大的扇三角洲平原河道砂砾岩层的底部冲刷面。

(2)层序SQ2。大致相当于沙河子组。层序的底界面为层序SQ1的顶界面SB2,顶界面SB3为局部河道砂岩底部的冲刷面,大致相当于营城组五段的底部,发育局限性的低位域沉积。层序的识别标志为营城组五段底部的含油砂砾岩,局部砂砾岩的发育使地层表现出高电阻特征,且岩性全区变化较大,为砾岩、中砂岩、细砂岩不等,其含油性较好,更表明了营城组五段为一个新的层序形成初期而发育的低位扇、低位楔和斜坡扇等低位体系域沉积特征,除部分地区为不整合接触外,其他地区均为整合接触关系。

(3)层序SQ3。相当于营城组三段至五段地层。层序的底界面为营城组五段低位体系域的底部;顶界面大致相当于营城组三段。地层基准面上升期发育扇三角洲前缘相沉积,地层以暗色细粒沉积为主,出现低阻的泥岩段。基准面下降期扇三角洲平原相十分发育,形成薄层的砂岩与杂色泥岩不等厚互层。此层序划分在十屋断陷不同地区其划分原则也不同,在小城子和双龙地区,营城组底部为超覆,缺失营城组五段,为层序低位体系域发育不全。

(4)层序SQ4。相当于营城组一段至三段地层。层序底部界面为地层纵向叠置方式从进积到退积的转换面。顶部界面为营城组与登娄库组的岩性岩相突变面,局部地区为削蚀不整合界面。该层序总体上粒度较下部层序细,自然电位与电阻率曲线幅度显著降低,主要为扇三角洲前缘相沉积。

(5)层序SQ5。该层序大致相当于登娄库组地层。在钻测井剖面中,其显著的标志就是定界面泉头组的自然电位曲线与电阻曲线开始出现平直段,就是所谓的泥脖子部位。登娄库组与泉头组的界面为全区的地层不整合面,底部与营城组的界面为局部削蚀不整合面。随着盆地基底下降,地层基准面上升,辫状河三角洲前缘相较为发育;而地层基准面下降时期,湖盆萎缩,形成了一套辫状河三角洲平原相的粗粒沉积。

3 钻、测井层序对比格架特征

通过基本上覆盖了研究区的19条联井层序地层对比剖面的分析,初步建立了松辽盆地十屋断陷的高精度层序地层格架。综合分析南北向和东西向的多条联井层序地层对比剖面的特征,发现松辽盆地十屋断陷总体具有东薄西厚、南北薄中部厚的地层分布特点。西部层序厚度大,层序发育齐全,岩相组成较细;向东部,层序厚度明显减薄,其层序岩相组成也明显变粗,反映东部地区原始沉积地貌较高,是断陷时期的一个物源方向。南北两侧层序厚度薄,层序发育不全,数量较少,中部层序厚度大,发育齐全且数量较多。在南北两侧地层层序中的岩相组成较粗,表明南北两侧原始沉积地貌也较高,也存在一定数量的沉积物源体系。

4 地震层序划分与对比

4.1 地震标志层的确定

在地震剖面上,主要依据反射终止关系来确定不整合面的准确位置,并进一步追踪与之相对应的整合界面,地震反射界面通常是具有密度-速度差异的层面和不整合面(C.E.Payton,1977),依据这些界面可以进行层序地层单元的划分。地震反射波终止方式有削截、顶超、上超和下超等4种[4]。

依据研究区钻、测井资料显示表明,其断陷层地层自下而上依次为晚古生界顶(基岩)、火石岭组、沙河子组、营城组和登娄库组,对应的地震反射标志层分别为

4.2 地震层序界面特征

松辽盆地十屋地区断陷层的钻测井层序发育特征表明,十屋地区总体为沉降速度快、水体浅且变化幅度大的断陷湖盆特征。在地震剖面中主要可以识别出4种地震层序界面:

(1)基岩顶面(T5)。火石岭组与地层基底的不整合接触为全区的不整合接触,该不整合界面在地震剖面上表现为一组多相位、低频、强振幅、较连续的地震反射,界面上下地震反射面貌差异明显,将火石岭组与地层基底地层截然分开。

(2)地层侵蚀削截不整合面(T24、T3)。火石岭组与沙河子组接触地层、登娄库组与泉头组相接地层在地震剖面上反应出明显的地层侵蚀削截不整合面,界面之下的角度不整合接触特征十分明显,界面之上可以识别出起伏不平的河道切割及其内部超覆充填现象。

(3)地层超覆不整合面(T24、T4)。沙河子组与火石岭组接触地层、营城组与登娄库组接触地层其分布范围有所收缩,地层厚度变化明显,在地震剖面上反应出超覆现象,反映湖平面的大幅度上升,湖进体系域的沉积体系超覆与湖盆斜坡之上而形成。

(4)地层平行不整合面(T14)。营城组与沙河子组的接触面在研究区大部分面积为地层平行不整合接触面,在地震剖面上发育为一组中频、强振幅、连续的反射,虽然界面上下没有明显的地层角度接触关系,但根据钻测井层序显示,层序界面上下为沉积旋回的转换面,可作为标定层序的界面。

5 结 论

十屋断陷东部斜坡带可形成地层超覆岩性油藏,西部陡坡带具有形成大型岩性气藏的条件,展现出良好的油气勘探前景。应用层序地层学理论建立区域高精度层序地层格架,在全区构造期次及演化特征研究基础上,实现古构造古地貌恢复,从而进一步探讨古构造地貌对层序沉积的控制作用,分析古构造地貌尤其是沟谷坡折控层、控相、控储的作用特征,最终预测出有利勘探区带。建立全区高精度层序地层格架、查明沉积体系及物源、分析构造演化期次及构造地貌坡折对层序、沉积的控制作用,有利于预测有利勘探区带。

[1] 陈孔全,徐言岗,唐黎明,等.松辽盆地十屋断陷油气成藏条件[J].石油与天然气地质,1995,16(4):337-342.

[2] 陈新军,徐旭辉,朱建辉,等.松辽盆地十屋断陷层序地层研究[J].石油实验地质,2007,29(5):462-466.

[3] 樊太亮,吕延仓,丁明华.层序体制中的陆相储层发育规律[J].地学前缘,2000,7(4):315-321.

[4] 樊太亮,李卫东.层序地层应用于陆相油藏预测的成功实例[J].石油学报,1999,20(2):12-17.

[责任编辑] 辛艳萍

P544.4

A

1673-5935(2011)01-0001-03

2010-11-16

邵 宸(1988-),男,山东沾化人,中国地质大学(北京)能源学院硕士研究生,主要从事矿产普查与勘探研究。