渤中西次洼东营组层序地层特征与沉积体系演化

2014-03-26代黎明刘晓健王改卫崔海忠

石油地质与工程 2014年4期

代黎明，杨波，刘晓健，王改卫，崔海忠

(中海石油(中国)天津分公司渤海油田勘探开发研究院，天津塘沽 300452)

渤中凹陷是典型的陆相断陷盆地，与渤海湾地区其他次级盆地一样，渤中凹陷古近纪裂谷盆地的构造-沉积演化也可进一步划分为初始裂陷期、强烈裂陷期和裂陷扩张期[1]。目前渤中西次洼整体勘探程度较低，近年来随着渤中2-1、渤中8-4等构造相继获得突破，证明东营组具有较大勘探潜力。但目前对其层序地层格架及沉积体系演化规律的认识程度较低，成为制约本区勘探的瓶颈之一。本文应用层序地层学的基本原理和方法，以地震、测井、岩心、古生物等资料为基础，建立了渤中西次洼东营组的层序地层格架，在此格架基础上识别了沉积体系类型并分析其演化规律，为渤中西次洼下一步油气勘探提供科学依据。

1 区域地质背景

渤中凹陷是渤海海域内最大的凹陷，也是新生界沉积最厚的凹陷。渤中西次洼位于渤中凹陷的西北部，面积2 800 km2，为一个次级单元，夹持在沙垒田凸起和石臼坨凸起之间，紧邻渤中凹陷主洼[2](图1)。该区沙河街组一、二段-东营组沉积北断西超，北部直接与石臼坨南部断裂相接，西侧经北东向二级断层组成的断阶带逐渐向沙垒田凸起超覆。裂陷期以凸起为主要物源区，地层层序的形成、发育和地层充填特征明显受边界断裂活动造成的凸凹相间的古地貌特征控制。

2 层序界面及层序地层格架

陆相沉积盆地中，控制层序基准面旋回的主要因素有多旋回构造运动、气候变化、沉积物供给速率和古地形差异补偿等[3]。利用岩心、测井和地震资料，能够综合判别基准面旋回变化及其转换位置，建立层序地层格架，为沉积相研究提供等时格架基础[4-9]。渤中西次洼东营组层序地层划分以三维地震资料为基础，将研究区东营组划分为东三层序(SQd3)、东二层序(SQd2)和东一层序(SQd1)共三个三级层序。

图1 渤中西次洼区域位置

2.1 层序界面特征

通常所说的层序一般指三级层序，由一套连续的、成因上有联系的地层组成，其顶底是以不整合或与之可对比的整合面为界。不整合界面在物理化学等方面表现为不同的特征。在钻井、地震、测井、岩心、古生物研究的基础上，进行了层序界面的识别，进而划分层序。

2.1.1 三级层序界面特征

根据资料的不同，三级层序界面可以表现为岩性突变面、旋回转换面、古生物组合变化面、测井曲线台阶式变化面以及地震反射终止关系的改变等。

(1)三级层序界面在地震上的特征。通过地震资料识别出凹陷边缘暴露的不整合面和凹陷中部与之对应的整合面划分出四个三级层序界面。从下至上分别为SB3、SB32、SB31、SB2(图2)。其中东三层序底界(SB3)与T3相当，为一条较强振幅较连续反射轴，其上下反射特征具有差异，界面之上普遍发育上超，界面之下偶见削截现象。东二层序底界(SB32)与T3m相当，该界面表现为一个明显的区域性下超面，局部地区表现为浊积体的底面。东一层序底界面(SB31)与T3u相当，大致为东二上亚段底界，剖面上表现为一区域性的顶超面。SB2相当于东营组的顶界，也即馆陶组的底界，该界面既是一个三级层序界面，同时也是二级层序界面，表现为区域不整合或区域冲刷面。

图2 地震剖面地层旋回界面反射特征及其旋回划分

(2)三级层序界面在钻井资料上的特征。三级层序界面的不整合及沉积间断的范围小，不同层位、不同空间部位由于沉积过程的差异，层序界面在钻井资料上特征存在明显的差异，不同三级层序形成过程中，由于物源供应强度的不同，导致层序内部岩性、测井曲线形态的不同。SB3为东三层序的底界，相当于东营组的底界面，在大部分钻井岩性上对应一套灰色泥岩或泥质粉砂岩的底界。测井上，该界面上下的SP曲线由高值突变为低值，GR曲线由低值齿化箱形突变为高值齿化箱形。SB32为东二层序的底界，在钻井岩性上对应一套区域稳定灰色泥岩的底界，界面之上多为厚层灰色泥岩、粉砂质泥岩，或夹中薄层的砂岩，界面之下为一套区域性的泥岩。测井上，该界面上下的SP曲线由箱形或漏斗形变为箱形，GR曲线由高值小锯齿状箱形变为低值小锯齿状箱形，或低值小锯齿状箱形变为高值锯小锯齿状箱形。SB31为东一层序的底界，在大部分钻井岩性上对应一套细砂岩的底界，界面之上多为砂岩夹灰绿色、灰色泥岩，局部为泥岩与砂岩的互层，界面之下为一套区域稳定的泥岩，再往下为灰色泥岩夹砂岩，或局部为砂岩与灰色泥岩的互层。测井上，该界面上下的SP曲线由高值钟形、漏斗形突变为低值漏斗形、箱形或钟形，GR曲线由低值齿化箱形、钟形、漏斗形突变为高值锯齿状箱形。SB2为东营层序的顶界面，为一个基准面下降旋回到基准面上升旋回的转换面，岩性电性上下之间表现为突变接触。

2.1.2 湖泛面特征

初始湖泛面和最大湖泛面是层序内部的两个关键界面。根据层序地层关键界面的识别及体系域划分原则，将研究区东二层序划分为低位体系域、湖扩展体系域和高位体系域，对应的初始湖泛面为ffsd2，最大湖泛面为mfsd2。

(1)初始湖泛面。初始湖泛面是低位体系域与湖侵体系域的分界面，对应湖平面由相对稳定到快速上升时期的湖泛面。地震上表现为上超终止，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，向湖盆中央过渡为平行中强振幅连续反射，界面之上为上超或前积反射。在钻井资料上，初始湖泛面位于以进积为主的准层序组向以退积为主的准层序组之间泥岩的底部或砂岩的顶部。

(2)最大湖泛面。最大湖泛面是指是湖盆水体上升至最大时湖平面所在的位置，界面之下表现为湖泊扩张，界面之上表现为湖泊萎缩[10]。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，界面之上发育大规模S型前积反射。在钻井上，最大湖泛面位于下伏向上变深的正旋回地层与上覆向上变浅的反旋回地层之间的泥岩段，横向发育稳定，岩性和电测曲线特征明显，往往位于一套分布广泛、层位稳定的泥岩内部，在测井曲线上表现为“泥脖子”的中央位置的伽马曲线极大值附近。

2.2 层序地层格架

在层序界面识别基础上，对研究区所有单井进行了单井层序地层划分，在单井层序地层分析基础上，按照基准面旋回对比理论开展不同方向连井层序地层对比[11]。通过合成记录将钻井地质剖面上的旋回与地震上识别的旋回进行对比和校正，将地震、钻井、岩性、古生物等分层界面统一起来或建立对应关系，建立了渤中西次洼东营组钻井地质和地震剖面相统一的层序地层对比格架。

3 沉积体系类型及演化规律

在单井岩心相、测井相分析等相标志识别的基础上结合古地貌、地震相和地震属性等特征[12]，认为渤中西次洼东营组主要发育扇三角洲、辫状河三角洲、曲流河三角洲和湖泊等4种沉积体系。本次研究以层序和体系域为编图单元，通过地震相与测井相结合在等时地层格架内恢复了沉积相的平面展布。在东三层序(SQd3)沉积时期，裂陷活动很强，湖盆扩大，加深，该层序主要的沉积相类型为半深湖-深湖亚相、扇三角洲等。继承性边界断裂的下降盘，如石臼坨凸起南侧、沙垒田凸起南侧，扇三角洲沿断层普遍分布。东三层序总的沉积特点是以物源来自沙垒田凸起和石臼坨凸起的短源沉积为主，较深湖区面积较大，滨浅湖范围局限，陡坡发育扇三角洲或近岸水下扇(图3a)。至东二层序(SQd2)沉积时期，断裂活动减弱，周缘及外源的沉积物大量注入，形成过补偿沉积，盆地充填作用明显，该层序的沉积相类型主要为辫状河三角洲、滑塌浊积扇、滨浅湖泥质和半深湖泥质沉积。在东二层序不同体系域发育阶段沉积相又各具特色，低位体系域时期物源供给能力西强北弱，发育大型辫状河三角洲(图3b)；湖扩展体系域时期由于湖平面的扩张三角洲朵体向后退缩，沉积范围较小(图3c)；至高位体系域时期三角洲朵体又重新扩大，来自北部石臼坨凸起和西部沙垒田凸起的三角洲叠置，在深湖区发育少量湖底扇(图3d)。东二层序总的沉积特点是以远源、外源沉积为主，局部有短源、内源沉积，沉积充填特征明显，湖区范围明显缩小，长轴方向凸起之间多以发育大型的河流三角洲为主，在三角洲前端伴有滑塌浊积扇，短轴方向或低凸起上发育辫状河三角洲，局部为扇三角洲。至东一层序(SQd1)沉积时期，经过东二段三角洲的沉积充填作用后，东一段时期渤中凹陷整体地形变缓，凸起基本消失，外源沉积为主，原有的几个外源大型沉积体系继承性发育，但已从东二的辫状河三角洲变为曲流河三角洲及冲积体系，呈现满盆含砂的格局(图3e)。