沉积成因过程分析方法在沉积体系研究中的应用*——以渤海海域渤中A区沙二段为例

郑敬贵 王昕 杜晓峰 姚健 王启明

(中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海油田勘探开发研究院)

沉积成因过程分析方法在沉积体系研究中的应用*
——以渤海海域渤中A区沙二段为例

郑敬贵 王昕 杜晓峰 姚健 王启明

(中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海油田勘探开发研究院)

沉积成因过程分析方法是少井区沉积体系研究的有效方法之一。综合利用钻井、测井、岩矿以及三维地震等静态资料，在不同时期湖平面变化框架下，通过古物源以及古沟谷体系研究，明确研究区物源面貌、母岩类型以及供源能力，认识物源区与沉积区之间主要发育的多种沟谷类型高效输砂通道，最终通过对有效物源区、母岩类型以及高效输砂通道三者之间的耦合关系研究，达到预测优质砂体展布的目的。沉积成因过程分析方法在渤中A区沙二段沉积体系研究中的成功应用，很好地指导了该区的中深层储层预测，为该区中深层油气勘探提供了有力支持。

沉积成因过程分析沉积体系中深层储层预测渤海海域少井区

近年来，随着渤海海域中深层油气勘探的不断深入，能否找到富砂优质沉积体进而找到优质储层，成为制约中深层油气勘探尤其是隐蔽油气藏勘探的难题之一。由于渤海海域属于典型的陆相断陷湖盆，具有复杂的构造背景以及多物源区、多物源类型等特点，导致该区沉积体系类型多样，时空演化剧烈，从而为储层预测及描述带来困难。传统的沉积体系研究方法多依靠大量的钻井、测井以及三维地震等资料，从沉积结果入手开展研究。但是对于缺乏足够的钻井、测井资料的少井区，运用传统的研究方法存在一定的局限性，从而制约了中深层油气勘探。笔者研究认为，应用沉积成因过程分析这种动态的沉积体系研究方法能够较好地预测沉积体系展布规律以及富砂富泥特征。

沉积成因过程分析是一种注重动态的分析法，主要应用钻井、测井、岩矿以及三维地震等静态资料，在不同时期湖平面变化框架下，通过物源区面貌、母岩类型以及供源能力研究，明确物源区的有效性;通过古沟谷类型、规模以及分布特征研究，明确是否存在高效的输砂通道以及主要搬运方向;最后在地质模式指导下，将物源、输砂通道以及沉积中心有机结合在一起，重建古沉积过程，最终达到预测优质砂体展布的目的。

本文以渤海海域渤中A区为例，应用沉积成因过程分析方法开展了沙二段沉积体系研究，从而为该区中深层储层预测及油气勘探提供了新的理论依据。

1研究区地质概况

渤中A区位于渤海海域中南部渤南低凸起北侧缓坡带，其北部为渤中富生烃凹陷，南部为黄河口凹陷，油气运聚条件优越(图1)。受郯庐断裂西支走滑带长期活动的影响，该区形成了由渤南低凸起向渤中凹陷延伸的2条近南北向展布的构造脊，渤南低凸起南界断层呈北西西走向，与北北东走向的走滑断裂相交。

图1 渤中A区区域位置图

研究区古近系主要发育沙一、二段和东营组，沙二段往斜坡高部位超覆于潜山基底之上，至渤南低凸起顶部缺失。研究区内有2口井钻遇沙二段，证实沙二段储层较为发育，但发育程度及横向展布具有明显的不均衡性(图2)。由于该区构造演化复杂且勘探程度较低，沙二段埋深较深，三维地震资料精度有限，造成了对研究区沙二段储层发育及分布规律认识不清，因此应用沉积成因过程分析方法重新研究沙二段沉积体系对于该区下一步油气勘探具有重要的指导意义。

图2 渤中A区连井对比图

2沉积成因过程分析方法的应用

2.1 古物源体系研究

物源分析包括古剥蚀区的判定、古地貌特征的重塑等，主要是确定物源方向、母岩类型及分布、搬运路径及距离，同时进一步分析盆地发育过程中剥蚀区与沉积区、隆起与坳陷的关系，这是最终解决砂体成因及分布规律的基础［1-2］。物源方向研究一般可通过重矿物、由于岩相侧向变化及纵向叠置关系所反映的地震反射特征、地层厚度变化等判定［3-4］。从地层结构来看，研究区位于渤南低凸起向渤中凹陷倾没的斜坡区，沙二段沉积早—中期湖平面处于下降到缓慢上升的阶段，湖盆范围相对局限，此时物源区规模较大，供源能力强。至沙二段沉积中—晚期，随着湖平面不断上升，湖盆范围逐步扩大，导致其地层向渤南低凸起高部位呈现逐步超覆的特征，且地层厚度向渤中凹陷明显变厚，表明研究区沙二段物源方向主要来自渤南低凸起，且物源区从沙二段沉积早期到晚期逐步缩小。因此，通过对沙二段地层超覆线的刻画，可以明确研究区沙二段沉积时期最大物源区的规模，进而评价其供源能力。

物源区的母岩类型决定了砂体类型及储集性能［5］。已钻井证实，渤南低凸起东段潜山地层年龄横跨时代长，岩性类型多样且构造复杂，发育有中生界火成岩、古生界寒武系—奥陶系碳酸盐岩以及元古界花岗岩。在地震剖面上，中生界火成岩表现为低频、中—弱振幅、低连续性等特征，古生界碳酸盐岩表现为低频、强振幅、连续性较好等特征，元古界花岗岩则表现为空白杂乱反射特征，这种三层结构的地震反射特征易于识别(图3)。通过对不同岩性潜山地震反射特征的识别和追踪，结合地震属性分析，明确了物源区中生界火成岩分布范围局限，仅在渤南低凸起东段斜坡两侧低部位有分布;古生界碳酸盐岩主要分布于渤中28-A油田及其北部，分布范围较小;而元古界花岗岩则大面积分布，是研究区主要的母岩类型，元古界花岗岩经风化剥蚀，能形成良好的储层(图4)。

2.2 古沟谷体系研究

古沟谷是在基准面下降到坡折带之下地表长期遭受侵蚀而形成的负向单元，一般沿层序界面广泛发育，控制后期水系发育及走向，是向盆地输送沉积物的重要通道，是沟通物源区与沉积区的桥梁;但是，只有切过有效物源区的沟谷才可能成为有效输砂通道［6］，其形成受坡度、地形粗糙度、水流强度以及湖平面等多种因素制约［7］。

图5 渤中A区古沟谷类型及典型特征

研究区沟谷发育，且类型多样，主要形成于沙二段沉积早—中期，此时期湖平面下降至坡折带之下，随着河流回返作用以及伴随着构造活动，坡折带之上发育断沟型、V型、U型以及W型沟谷等(图5)。不同类型古沟谷距物源区远近不同，水动力特征不同，对于碎屑颗粒的搬运能力也存在差异。对于断沟型沟谷，由于断裂作用影响，沟谷规模往往较大，加之后期水系对其冲刷改造，具有较强的输砂能力，其靠近断层一侧地层明显加厚，地震反射特征表现为断超充填结构;而对于V型、U型以及W型沟谷，除了地震剖面上的形态存在较大差异外，则表现为沟谷中心地层厚度明显增加，向两侧逐渐减薄的双向上超充填结构，且可以明显看出对其下覆地层的侵蚀切割现象。V型沟谷是由于水动力作用较强，所搬运的粗碎屑颗粒对其强烈侵蚀，造成切蚀谷较深，说明此类沟谷输砂能力较强。通过对研究区各种类型沟谷所表现出的地震反射特征差异性研究，结合沙二段沉积时期古地貌分析(图6)，结果表明渤南低凸起北部缓坡带以及断坡带之上发育多条近南北走向的沟谷，在物源区与沉积区之间建立起了一条高效的输砂纽带。

图6 渤中A区沙二段沉积时期古地貌图

3沉积体系展布特征及其控制因素

古物源与古沟谷体系研究以及已钻井岩心、测井等资料分析表明，研究区沙二段沉积时期主要发育辫状河三角洲沉积(A-3井在沙二段钻遇约60 m厚辫状河三角洲前缘砂体);辫状河三角洲前缘在地震剖面上表现为低频、弱振幅以及充填结构特征，局部地区可见前积反射特征，向沉积中心则相变为中强振幅、中连续反射特征。研究区辫状河三角洲自南向北发育4条主水道，形成三大朵体(图7)。从研究区沙二段时期古地貌图(图6)可以看出，辫状河三角洲主水道发育受控于古沟谷展布，3个朵体主要沿走滑断裂区分布。

图7 渤中A区沙二段沉积体系展布图

对于陆相断陷湖盆，其沉积充填的控制因素是多方面的，渤中A区沙二段辫状河三角洲沉积主要受古沟谷体系、构造坡折带、湖平面变化等因素的控制。其中，古沟谷作为沟通物源区与沉积区纽带，不仅决定了是否能将碎屑物质有效搬运至沉积区，同时控制了碎屑物质的搬运方向。研究区斜坡带断裂坡折带控制着断裂坡折下降盘可容纳空间，沿古沟谷搬运来的碎屑物质在断裂坡折带控制下，由于水动力条件的快速变化而导致碎屑物质快速堆积。

区域上，沙二段沉积早期湖平面相对较小，湖盆范围相对局限，辫状河三角洲主要在研究区低洼处形成沉积;在地震剖面上，沉积体表现为充填结构特征，而且规模较大、叠合连片，储层极为发育。到沙二段沉积晚期，随着湖平面不断上升，湖盆范围逐步扩大，物源区规模随之减小，沟谷逐步被充填而消亡，输砂通道闭合，研究区演化为湖相泥质沉积，并与沙二段沉积早期发育的富砂辫状河三角洲砂体构成了良好的储盖组合。

4结论

(1)沉积成因过程分析方法是一种注重沉积时空动态过程的沉积体系分析法，主要在湖平面变化框架下，通过对有效物源区、母岩类型以及高效输砂通道三者之间耦合关系的研究，结合砂体富集控制因素分析，寻找优质砂体。实践证明，沉积成因过程分析方法是少井条件下中深层储层预测的一种行之有效的方法。

(2)沉积成因过程分析方法的应用结果表明，沙二段沉积早—中期，渤中A区物源主要来自渤南低凸起东段，物源区规模大，母岩类型以花岗岩为主，具有良好的沉积物质基础，碎屑物质通过斜坡带上发育的多类型古沟谷的搬运作用，在斜坡构造坡折带等因素的控制下，于沉积中心快速堆积，形成以辫状河三角洲为主的沉积体系;沙二段沉积晚期，研究区湖平面上升，物源区规模减小，沟谷消亡，发育湖相泥质沉积，并与沙二段沉积早期发育的辫状河三角洲砂体构成良好的储盖组合。

［1］汪正江，陈洪德，张锦泉．物源分析的研究与展望［J］．沉积与特提斯地质，2000，20(4):104-110．

［2］毛振强．博兴洼陷沙四段沉积物源特征分析［J］．矿物岩石，2011，31(4):94-99．

［3］赵红格，刘池洋．物源分析方法及研究进展［J］．沉积学报，2003，21(3):409-415．

［4］陈海清，杨波，寿建峰，等．沉积物源的综合识别与岩性圈闭的确定——以柴达木盆地七个泉地区为例［J］．石油地球物理勘探，2007，42(3):283-289．

［5］杨雄涛，罗顺社，朱颜，等．泌阳凹陷南部陡坡带核桃园组物源区母岩性质分析［J］．四川地质学报，2010，30(1):9-12．

［6］徐长贵，赖维成．渤海古近系中深层储层预测技术及其应用［J］．中国海上油气，2005，17(4):231-236．

［7］刘忠保，龚文平，张春生，等．坡折带上深切谷的形成及发育沉积模拟试验研究［J］．石油天然气学报，2006，28(6):32-34．收稿日期:2012-07-17改回日期:2012-09-12

(编辑:周雯雯)

App lying process analysis of sedimentary origen in researches of sedimentary system:a case of M ember E2s2in BZ-A block，Bohai water

Zheng Jinggui Wang Xin Du Xiaofeng Yao Jian Wang Qiming
(Bohai Oilfield Exploration and Development Institute，Tianjin Branch of CNOOC Ltd．，Tianjin，300452)

Process analysis of sedimentary origen is one of the effective methods to research sedimentary systems in a region with sparse wells．Several static data，such as drilling，logging，lithology，mineral and 3-D seismic，were comprehensively used to research ancient provenance and channel-valley system in a framework of lake-level change during different periods，so that the provenance feature，the parent rock type and the ability of debris supply were identified in the study region，and the main sand-transportation passages with multiple channel-valley types were recognized between the provenance and the sedimentary area．Finally，the distribution of high-quality sand bodies was predicted through analysing the coupling among effective provenance，parent rock type and efficient sand-transportation passage．A successful application of this process analysis of sedimentary origen in Member E2s2，BZ-A block，has effectively guided the middle-deep reservoir prediction and provided strong supports for the middle-deep hydrocarbon exploration in this region．

process analysis of sedimentary origen; sedimentary system;middle-deep reservoir prediction; Bohai water;sparse-well region

*国家科技重大专项“近海隐蔽油气藏勘探技术(编号:2011ZX05023-002)”部分研究成果。

郑敬贵，男，工程师，2006年毕业于成都理工大学，获硕士学位，主要从事沉积储层及油气勘探研究工作。地址:天津市塘沽区609信箱(邮编:300452)。电话:022-25804561。E-mail:zhengjg@cnooc．com．cn。