渤中凹陷东营组层序地层及其沉积相分析

李建平，杨 波，周心怀，庞小军，王冠民

（1.中海石油有限公司天津分公司，天津塘沽 300452； 2.中国石油大学（华东）地球资源与信息学院，山东青岛266555）

渤中凹陷东营组层序地层及其沉积相分析

李建平1，杨 波1，周心怀1，庞小军1，王冠民2

（1.中海石油有限公司天津分公司，天津塘沽 300452； 2.中国石油大学（华东）地球资源与信息学院，山东青岛266555）

分析地震、钻／测井等资料，将渤中凹陷东营组划分为2个三级层序和5个体系域.东三段和东二下亚段构成层序SQ1，东二上亚段和东一段构成层序SQ2.层序SQ1中东三段为湖扩体系域，冲积扇、辫状河三角洲及扇三角洲围绕凸起分布；东二下亚段为高位体系域，大型曲流河三角洲开始向湖盆中央进积，三角洲沉积范围明显增加，在凹陷长轴方向最为发育，超覆到石臼坨凸起及渤南低凸起上，三角洲前方滑塌浊积扇及湖底扇发育.层序SQ2的东二上亚段发育低位体系域和湖扩体系域：低位体系域是在东二下亚段沉积的基础上发育的，湖盆范围缩小，三角洲继续向凹陷中央进积；湖扩体系域的湖泊范围迅速扩大，曲流河三角洲主要分布于长轴方向，辫状河三角洲主要分布在凸起周围；东一段为高位域，湖盆面积再次迅速缩减，曲流河三角洲在凸起之间及石臼坨凸起边缘发育，辫状河三角洲普遍发育在凸起边缘.各层序凸起边缘及斜坡带三角洲前缘砂体、前方滑塌浊积扇及湖底扇是形成隐蔽油气藏的有利区带.

渤中凹陷；东营组；层序地层；沉积相；三角洲

DOI 10.3969／j.issn.2095－4107.2012.04.001

0 引言

渤中凹陷为断陷型盆地，在古近系经历沙河街组断陷期和东营组拗陷期2个构造演化阶段［1－5］，具有优越的生烃条件和较好的物源条件.自20世纪80年代以来，米立军、赵国连等对渤中凹陷古近系沉积体系方面进行研究［6－7］.随着21世纪90年代古新近系PL19－3、QHD32－6等亿吨级油气田的发现，这一地区成为渤海海域油气勘探的重点和热点地区.在渤中凹陷浅层勘探取得较大突破的形势下，以古近系储层为主的深部储层研究成为当前渤海海域油气勘探的重要任务，且已在QHD35－2、QHD29－2、BZ8－4等构造的古近系中发现大量油气.

目前，关于渤中凹陷古近系的研究相对较少，对沉积储层的认识程度比较低，因此具有较大的勘探潜力.前人通过地震、钻井等资料对渤中凹陷古近系的层序进行研究［8－14］，并将古近系东营组划分为3个层序，即东三层序、东二层序和东一层序，均建立在三级层序级别上，在三级层序内讨论古近系沉积体系的演化.更多的研究主要集中于沉积体系的控制因素，阐述古地貌、坡折带、边界断层、构造和湖平面变化等对湖底扇、各种类型的三角洲、浊积扇和碳酸盐岩滩坝等沉积体系的控制作用［15－19］，而对于平面精细沉积体系展布方面的研究较少.

笔者通过对渤中凹陷古近系东营组层序地层的划分，在体系域单元内，结合渤中凹陷的沉积背景，利用地震和钻／测井资料，探讨东营组各层序体系域格架下的储层分布特征.由于储层的发育和分布与沉积体系类型和分布特征密切相关，因此研究沉积体系及沉积相对于渤中凹陷中深层油气勘探具有指导意义.

1 地质概况

渤中凹陷是渤海海域内面积最大的凹陷，其四周主要与凸起相邻，东、南、西和北依次是渤东低凸起、渤南低凸起、埕北低凸起、沙垒田凸起和石臼坨凸起，凹陷呈北东走向，南宽北窄，南端宽约为80km，北端宽约为20km，长约为140km，面积约为8 660km2，具有面积大、沉积厚度大的特点［1－3］（见图1）.渤中凹陷古近系与下伏中生代地层呈角度不整合接触，与上覆新近系馆陶组呈侵蚀不整合接触［1－3］.渤中地区古近系地层自下而上依次为古新统孔店组（E1k）、始新统沙河街组（E2s）（沙四至沙一段）和渐新统东营组（E3d）（东三至东一段）［1－3］.

图1 渤中地区构造单元划分

研究区沙三段及东三段湖相较发育，而沙一＋二段、东二段及东一段主要为各种三角洲相沉积［1－3，6－13］.综合利用地震、测井、录井和岩心等资料，以层序地层学原理和沉积学原理为指导［19－20］，将渤中凹陷古近系划分为5个三级层序，其中东三段＋东二下亚段相当于SQ1，东二上亚段＋东一段相当于SQ2（见图2）.

2 东营组层序地层划分

层序划分的关键是识别具有年代地层学意义的侵蚀面沉积间断面，或与其可以对比的整合界面，而断陷湖盆中一个层序周期内湖平面遵循由低位相对稳定快速湖侵和高位相对稳定的变化周期，且每个变化阶段形成沉积体系组合——体系域［16－22］.根据层序地层关键界面的识别及体系域划分规律，将渤中凹陷SQ1划分为湖扩体系域和高位体系域，SQ2划分为低位体系域、湖扩体系域和高位体系域.

2.1 SQ1（东三段＋东二下亚段）底界

对应T3反射界面，为一条较强振幅中高连续反射的同相轴，该轴横向上稳定且全区分布，斜坡带界面之上表现为上超（见图3），界面之下可见削截.录井、测井上，界面明显，为岩性或曲线的突变面（见图4），渤中凹陷斜坡带界面之下以灰色泥岩为主，局部夹细砂岩，界面之上为泥岩夹砂岩.

2.2 SQ2（东二上亚段＋东一段）底界

地震上为TU3反射界面，顶界对应TU3反射界面，为一条强振幅连续反射且稳定的同相轴，斜坡带界面之下表现为削截，界面之上可见上超（见图3）；录井和测井上，表现为岩性或曲线的突变面（见图4），斜坡带界面之下以红色和灰色泥岩夹砂岩为主.

图2 渤中凹陷古近系层序地层划分方案

图3 渤中凹陷长轴方向地震剖面关键界面反射特征

2.3 SQ2（东二上亚段＋东一段）顶界

对应于T2反射轴，在凹陷周围斜坡带上，界面之下削截现象明显，区域上表现为一条中振幅中—弱连续反射同相轴（见图3）.录井和测井上，表现为岩性或各种曲线的突变面，界面之下以砂岩和砂岩夹紫红色泥岩为主.

图4 渤中B13－1—B13－2—B19－2连井剖面SQ1和SQ2关键界面特征

3 层序地层格架沉积相分布特征

3.1 SQ1（东三段＋东二下亚段）

该层序处于拗陷期，属于北亚热带温凉气候［2］，区域沉降作用加强，湖扩作用明显，具有湖域广、水体深和沉积厚度大的特征.该时期构造作用和气候周期性变化共同影响层序和砂体的发育［2］.

3.1.1 湖扩体系域（东三段）

3.1.1.1 体系域划分

顶界面为最大湖泛面，是湖扩体系域和高位体系域的分界面，是湖盆水体上涨至最大时湖平面所在的位置［16－21］.识别标志：

（1）地震上，斜坡带可见前积反射层下超到一条较强振幅连续—较连续反射且全区稳定的同相轴上，该同相轴代表最大湖泛面；界面之下可见弱震幅弱连续楔状前积反射（见图3和图5），代表扇三角洲沉积，向凹陷带逐渐过渡为平行—亚平行较强振幅连续—较连续反射特征，为湖相沉积；界面之上发育大规模“S”型前积反射，为大型曲流河三角洲沉积.

（2）测井上，最大湖泛面位于厚层高幅GR或SP泥岩基线之间，界面之下GR呈钟形和齿化箱形，SP呈钟形或箱形（见图4）；界面之上为低GR箱形夹低GR指形、高SP箱形夹低SP指形.

（3）录井上，界面位于厚层泥岩的中部偏上一点，标志着湖盆水体快速上升至最大湖平面所在的位置，界面之下为湖相厚层泥岩夹砂岩，整体表现为退积序列，界面之上以三角洲前缘的泥岩夹砂岩为主，整体上为进积序列.

图5 扇三角洲相的地震反射特征及纵向展布

3.1.1.2 沉积相类型及展布

以扇三角洲相为例，扇三角洲同时具有冲积扇和三角洲的特征，一般发育在盆缘边界断层之下，湖盆边缘临近高差大和陡坡度的隆起区，碎屑物混杂堆积，粒度粗，分选差，磨圆程度相对差.

（1）在纵剖面上，地震反射在沉积体的靠近断层与远离断层位置有显著差别.前者（相当于冲积扇部位，一般较短）主要表现为杂乱前积反射；后者（相当于三角洲前缘及前三角洲部位，一般较长）以楔形前积为主，尤其以下超型前积反射和斜交型前积反射较为常见（见图5）.

（2）在录／测井上，下部以砂岩、粉砂岩夹泥岩为主，明显呈三角洲的反旋回特征，SP曲线呈箱形—漏斗形特征，具前积式包络线特征；向上逐渐变为深湖相泥岩夹油页岩，SP曲线呈钟形（见图6）.

图6 扇三角洲相的录／测井特征（Q4－1井）

通过薄片观察，东三段的砂岩中颗粒呈棱角状—次圆状，磨圆差（见图7（a）），泥质胶结，分选差（见图7（b）），岩屑含量高，代表碎屑物搬运距离较近，为近源沉积.

（3）在岩心上，扇三角洲前缘亚相河道微相发育，以褐灰色、灰色中粗砂岩为主，局部为夹褐色泥岩（见图8）.

（4）在整体上，综合利用地震、岩心、录井、测井和薄片等资料，结合沉积背景，确定东三段的沉积相类型；再结合地层分布，圈定东三段沉积相平面展布范围（见图9（a））.

东二下亚段至东一段各体系域及沉积相分析方法与此类似，不再赘述.

图7 扇三角洲前缘亚相中砂岩镜下特征（Q4－1井）

图8 扇三角洲前缘亚相岩心沉积特征（Q5－3井）

图9 渤中凹陷SQ1不同体系域沉积相平面展布

3.1.1.3 沉积演化

该时期为断陷向拗陷的过渡阶段［1］，盆地沉降幅度大，发生快速湖侵作用，发育大型湖盆，沉积巨厚的东三段湖相泥岩.整体上湖域广、深度大，沉积中心继承前期的特点，具有分割性强的特征，但不如前期明显［1］.此时的沉积中心位于凹陷长轴两端及沙垒田凸起与石臼坨凸起之间，沉积中心与凸起之间的斜坡区发育近源冲积扇、扇三角洲和辫状河三角洲等沉积（见图9（a）），主要表现为退积式沉积特征.凹陷区发育滨浅湖和深湖—半深湖沉积，为古近系的重要的烃源岩层系［3］，石南斜坡带的扇三角洲砂体也是重要的储层.在Q5－3井东三段3 148～3 156m处三角洲前缘细砂岩中钻得5.8m3／d的工业油流.

3.1.2 高位体系域

该时期为沉积充填期.东三段形成较大的沉积可容空间，至东二下亚段沉积初期，湖侵作用减弱，湖平面达到最大［1］，各沉积中心连为一体，在凹陷中央形成统一的沉积中心.

东二下亚段早、中期，凹陷周边具有大量古水系，为三角洲提供持续的物源供给，如古滦河、古黄河水系、古漳卫新河水系及渤中凹陷东北部物源体系，将石臼坨凸起、埕北凸起、沙垒田凸起及渤中凹陷东北部燕山褶皱带和胶辽隆起带的物源带入凹陷中沉积［1］.此时，凸起退缩甚至消失，在凹陷周围发育大量的远源大型曲流河三角洲沉积，在渤南低凸起前方发育大型近源曲流河三角洲沉积，凹陷中央发育深湖—半深湖沉积（见图9（b））.三角洲前方发育大量滑塌浊积扇及湖底扇沉积.东二下亚段晚期，由于三角洲向湖盆持续推进，湖泊范围缩减，发育的大型三角洲砂体为渤中凹陷主要的储层，前方滑塌浊积扇及湖底扇砂体可形成重要的隐蔽油气藏，形成的湖相泥岩也是重要的烃源岩.Q6－1井东二下亚段3 100～3 112m处的三角洲前缘细砂岩中钻遇含油水层.

3.2 SQ2（东二上亚段＋东一段）

该时期基本上继承东二下亚段的构造演化特征，属于北亚热带温凉气候［2］，凹陷处于萎缩期，盆地以大规模沉积充填为主.凹陷周围凸起区重新露出水面遭受剥蚀.湖泊水体震荡作用增强，具有湖域小，水体浅的特征.该时期构造作用对层序的影响减弱，气候周期性变化直接影响层序及砂体的发育［2］.

3.2.1 低位体系域

顶界面为初始湖泛面，是低位体系域与湖扩体系域的分界面，对应湖平面由相对稳定到快速上升时期的湖泛面［16－21］.地震上，表现为地震反射轴越过下伏地层向更老的地层上超的第一个界面（见图3和图5），为一条中强振幅较连续反射轴，界面之下可见低位前积反射，可识别低位扇体，向湖盆中央过渡为平行中强振幅连续反射，为湖相沉积.录／测井上，SQ2界面下部为一套河流泛滥平原的厚层泥岩夹砂岩，以退积序列为主，GR曲线表现为下高上低的钟形，SP、RILD曲线多表现为下低上高的漏斗形（见图4）.

该时期渤中凹陷在区域上开始发生湖退，整体上处于温凉气候，与东二下亚段及东三段比较，气候变得相对干旱，凹陷周围凸起出露水面遭受剥蚀；继承东二下亚段沉积特征，湖域范围缩至最小，主要在湖泊边缘发育中型近源、远源三角洲沉积（见图10（a）），也是渤中凹陷古近系重要的储层发育期.

3.2.2 湖扩体系域

顶界面为最大湖泛面，识别标志：（1）地震上，最大湖泛面为1～2条中强振幅中低连续反射轴，全区分布广泛且稳定，易于追踪；界面之下为一套“S”型前积反射或亚平行中弱振幅中弱连续反射，代表三角洲及湖泊沉积，界面之上为平行中振幅中连续反射，为河流沉积.（2）测井上，界面之下GR、SP曲线为齿化漏斗形，界面之上为齿化箱形夹指形.（3）录井上，界面之下为一套厚层泥岩夹砂岩，为退积序列；界面之上为砂岩夹泥岩为主，为进积序列.

图10 渤中凹陷SQ2不同体系域沉积相平面展布

SQ2湖扩体系域沉积期，气候变湿润，周围凸起及凸起之间外来水系注入量增多，湖盆水体发生较小规模的上涨，湖岸线在低位域沉积期的基础上向凸起方向推进，凹陷南部及东部凸起退缩甚至消失.该时期除在凹陷的东部、南部及凸起之间发育远源曲流河三角洲、辫状河三角洲沉积外，在残留凸起周围发育近源扇三角洲及辫状河三角洲沉积，三角洲前方发育湖底扇及滑塌浊积扇（见图10（b））.该阶段湖相泥岩形成重要的烃源岩，周围砂体也形成重要的储层.B5－5井东二上亚段2 831～ 2 945m处的滑塌浊积扇粉砂岩中可见油气显示.

3.2.3 高位体系域

该沉积期为拗陷末期，属于渤海湾温凉气候，相对湖扩期变得干旱，除渤东低凸起依然被沉积物覆盖之外，其他凸起遭受剥蚀（见图10（c））.整体上，水体较浅，湖盆不仅受外部物源的影响加强，而且邻近凸起物源的供给力度也增加，在凸起之间及周围发育的河流、浅水曲流河三角洲沉积、辫状河三角洲及冲积扇沉积.该沉积末期，沉积体系逐渐向馆陶组的辫状河沉积过渡，且受喜山运动影响，地壳整体抬升，地层开始遭受剥蚀夷平，形成古、新近系之间的区域性不整合界面，从而结束古近纪断陷湖盆发育的历史［1］.该时期形成的河流相砂岩及三角洲前缘砂体为重要的储层.

总之，渤中凹陷古近纪东三段、东二下亚段及东二上亚段湖扩体系域的湖相泥岩为该区东营组的主要烃源岩层系和盖层.各时期所形成的三角洲砂体为主要的储层，分布于凹陷周围斜坡带，三角洲前方形成的滑塌浊积扇及凹陷内部的湖底扇形成重要的隐蔽油气藏.

4 结论

（1）渤中凹陷古近系划分为2个三级层序，东三段和东二下亚段构成SQ1，东二上亚段和东一段构成SQ2.SQ1发育湖扩体系域和高位体系域，SQ2发育低位体系域、湖扩体系域和高位体系域.

（2）SQ1以湖盆扩张为主，不仅发育厚度大、分布广的半深湖、深湖亚相泥岩，而且发育曲流河三角洲、冲积扇、扇三角洲和辫状河三角洲砂体，是凹陷主要的生储盖组合层序.SQ2以大规模沉积充填为主，发育的河流、冲积扇、扇三角洲、曲流河三角洲和湖底扇砂体是有利的储集岩.

（3）各层序斜坡带及凸起边缘的三角洲前缘、前方滑塌浊积扇及湖底扇砂体是隐蔽油气藏的有利勘探目标区.

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Analysis of sedimentary facies of Dongying Formation in the Bozhong Sag／2012，36（4）：1－9

LI Jian－ping1，YANG Bo1，ZHOU Xin－Huai1，PANG Xiao－jun1，WANG Guan－min2
（1.Tianjin Branch of CNOOC Ltd.，Tianjin300452 China；2.College of Earth Resources and Information，China University of Petroleum（EastChina），Qingdao，Shandong266555，China）

Based on the analysis of seismic and drilling／logging etal data，Dongying formation can be divided into two third－order sequences，and five system tracts.Dong－3member and lower Dong2submember forms SQ1，upper Dong2sub－member and Dong1forms SQ2.SQ1develops notonly half－deep and deep lacustrine mudstone with large thickness and wide distribution，butalso sandstones of meandering river deltas，alluvial fans，fan deltas，braided river deltas and sublacustrine fan facies，and is the main sequence with source－reservoir－caprock assemblage combination.The sandstones of fluvial，alluvial fans，fan deltas，braided river deltas and sublacustrine fan developed in SQ2are available reservoirs.The delta－frontsandbodies，slump turbidite fans and Sublacustrine fan which have developed the upliftmargin beltand slope zone of each sequence，are the favorable exploration areas.

Bozhong sag；Dongying Formation；sequence stratigraphy；sedimentary facies；delta

book=1,ebook=98

TE121.3

A

2095－4107（2012）04－0001－09

2012－03－27；编辑：陆雅玲

国家“十一五”科技重大专项（2008ZX05023－001－004－002）；国家“十二五”科技重大专项（2011ZX05023－001－013）

李建平（1964－），男，教授级高级工程师，主要从事地层和沉积相方面的研究.