苏北盆地层序地层划分与砂岩储层预测研究

江志强

（中海石油（中国）有限公司上海分公司，上海 200030）

苏北盆地层序地层划分与砂岩储层预测研究

江志强

（中海石油（中国）有限公司上海分公司，上海 200030）

为对苏北盆地砂岩隐蔽油气藏进行预测，本文依据层序地层学理论，利用测井和岩心数据，选取苏北盆地高邮凹陷东部戴南组为典型实例进行了层序地层划分。提出以上升半旋回向下降半旋回的转换面（水进面）为层序分界面，分别识别出了2个长期、7个中期和多个短期基准面旋回。在此基础上，根据沉积演化特征预测富民庄地区有利储集砂体主要集中于戴南组下段（上升半旋回早期MSC1时期）和戴南组上段（下降半旋回晚期MSC6时期），平面上分别呈“1”字型或“L”型分布。该方法对中国东部陆相含油气盆地隐蔽油气藏的勘探和研究具有重要指导意义。

层序地层；储层预测；基准面；苏北盆地

储层预测和隐蔽油气藏是当前油气勘探和油气地质研究的难点和热点，其核心是建立在层序地层划分基础上的油气储层预测的研究［1，2］。通过盆地基准面旋回的级次划分与对比研究，可以较好地解决精细地层对比与储层预测的难题。

本文选取苏北盆地高邮凹陷作为典型实例来进行研究。长期以来，与中国东部众多陆相含油气凹陷一样［3～8］，高邮凹陷的油气勘探和研究主要集中于构造油气藏。随着勘探和研究的不断深入，隐蔽油气藏成为该凹陷新的勘探和研究方向［9］，不少学者对其戴南组的沉积相［10］、层序地层样式［11］、储层物性特征与影响因素［12］等进行了研究。

本文在上述研究的基础上，依据层序地层学的理论，通过进一步的多级次基准面旋回的划分与对比，开展高邮凹陷东部戴南组砂岩储层的时空预测研究，以期能起到“抛砖引玉”的作用。

1　区域地质概况

高邮凹陷位于苏北盆地东台坳陷的腹部，北接拓垛低凸起，南为通扬隆起，东至白驹凹陷，西接菱塘桥低凸起，东西长约100km，南北宽约25～35km，面积约2670km2（图1），为一“南断北超”结构的箕状断陷。剖面上，自下而上依次沉积了上白垩统泰州组，第三系阜宁组（分四段）、戴南组、三垛组、盐城组及第四系东台组等地层，最大沉积厚度近7000m。剖面上，可细划分为南部断阶带、中央深凹带和北部斜坡带等三个次级构造单元［9］。

高邮凹陷戴南组为陆相湖泊沉积，主要以辫状三角洲沉积为主，岩性为泥岩和砂岩不等厚互层。砂岩岩性主要为岩屑长石砂岩。戴南组沉积厚度最大可近2000m，与下伏阜宁组呈不整合接触关系；与上覆三垛组呈不整合或假整合接触关系［10，13］。

图1　高邮凹陷构造单元划分Fig.1　Tectonic map of Gaoyou Sag

2　层序地层划分

2.1层序界面识别

与地震资料相比，钻井岩心资料和测井资料具有纵向上的高分辨率的独特优势，在戴南组可以识别出中、短期基准面旋回界面。通过对高邮凹陷南坡戴南组取心井的详细观察，在戴南组可以识别出2种岩心界面：冲刷面和水进面（图2）。

河道底部的岩性突变面说明一期新的河道沉积的开始，位于短期旋回的底部，属于最低可容纳空间，以中细砂为主，常含泥粒，底部有明显的冲刷侵蚀面。在测井曲线上，能识别出冲刷面和水进面。冲刷面一般位于箱状自然伽马曲线的底部。阜四段与戴一段（LSC1）下部界面处自然电位曲线发生突变，界面以下为大段平直线，界面之上曲线为钟形，电阻率曲线形态也发生了突变。水进面则表现为高自然电位、高自然伽马、高声波时差及低电阻率的“三高一低”特点，在剖面中易于识别。戴一段（LSC1）上部与戴二段（LSC2）分界处，为“五高导”之泥岩段，界面之上自然伽马为箱状、钟状或复式钟状。

图2　黄3-3井戴南组中短期旋回层序界面识别Fig.2　Interface recongnition of middle and short scale cycles by core profile and log of drilling hole Huang 3-3

湖泛面属于水进面的一种，代表基准面上升最大位置，是基准面由上升转为下降的转换面，也是区域等时地层对比的重要标志［14，15］。本研究区最大湖泛面出现在戴一段（LSC1）上部与戴二段（LSC2）分界处，为“五高导”之泥岩段顶部，对应的岩性特征为暗色泥岩，对应的电性特征为低电阻、自然电位平直和高伽马、高声波时差，代表基准面由上升折向下降的转换位置。

2.2基准面旋回划分

以不同级次的基准面升降运动导致的沉积旋回性特征为依据，以水进面为界面，根据自然伽马（GR）、电阻率（RT）和岩性剖面特征，将高邮凹陷东部戴南组划分为2个长期旋回（LSC1、LSC2）、7个中期旋回（MSC1～MSC7）和若干个短期旋回。

2.2.1长期旋回识别划分

长期基准面旋回是在沉积盆地范围内，区域基准面所经历的上升和下降过程［9］。长期旋回的相序主要是较大规模的相序变化，指多个亚相的垂向叠加序列或大相的变化序列，如辫状三角洲→滨浅湖或滨浅湖→辫状三角洲的相序，总体反映比中期旋回更大规模的湖侵或湖退而引起的三角洲的进积或退积，反映了长期基准面的上升或下降。与最大湖泛面对的是基准面旋回由上升到下降的转换位置，它代表了可容纳空间的最大时期，研究区戴南组最大湖泛面出现在戴一段（LSC1）与戴二段（LSC2）之间（图3）。

图3　黄13井基准面旋回综合柱状图Fig.3　Base-level cycles synthetical histogram of well Huang 13

2.2.2中期旋回识别划分

中期旋回层序属于长期旋回层序中次一级湖进—湖退旋回产物，发育于区域性的湖进或湖退过程中［9］。中期旋回的相序主要是指亚相相序或多个微相组成的垂向序列，如辫状三角洲前缘→前辫状三角洲或辫状三角洲平原→辫状三角洲前缘的相序为一定规模的湖侵过程，反映中期基准面的上升；辫状三角洲前缘→辫状三角洲平原或前辫状三角洲→辫状三角洲前缘的相序，为一定规模的湖退过程，反映中期基准面的下降［16］。

研究区戴南组发育7个中期基准面旋回（MSC1～MSC7）。中期基准面旋回的结构特征变化类似于短期基准面旋回，但在中期基准面上升期内，有效可容纳空间向陆方向迁移，大部分沉积物被截留在近陆的上游地区，以发育水道化砂体为主的特征更明显。自下而上，通常由连续叠置的块状砂岩→砂泥岩互层→泥岩为主的变化，组成进积→加积→退积的上升半旋回。而基准面下降期内，有效可容纳空间向盆地方向迁移，以发育前缘砂坝为主，自下而上由砂泥岩互层→砂岩夹泥岩→砂岩为主的变化，组成加积→进积的下降半旋回，同时，近陆的上游方向因受到基准面下降到低点位置时的冲刷侵蚀影响，沉积厚度明显减薄，水道化砂体相对不发育。

2.2.3短期旋回识别划分

（1）向上“变深”的非对称型短期旋回层序（A型）。

此类型又可细分为低可容纳空间条件（A1）和高可容纳空间条件（A2）两种亚类型。低可容纳空间形成于可容纳空间远小于沉积物供给量的背景中，常为单个或2个岩性相组成的水道砂体，砂体相对较纯，具有向上变细的正粒序，顶部为冲刷面，可导致多个相互切割的水道砂岩体连续叠置（图4）。高可容纳空间形成于可容纳空间由小于至接近沉积物供给量的沉积背景中，在辫状三角洲中为向上加深变细的上升半旋回正韵律结构，顶底为弱冲刷面或无沉积间断面，形成多个间夹较厚泥岩的水道化砂岩体的连续叠置（图3）。

图4　MSC2时期富民庄地区砂体分布和沉积相平面图Fig.4　Sandstone and sedimentary facies distribution in Fuminzhuang during MSC2

（2）向上“变浅”的非对称型短期旋回层序（B型）

此类型也可细分为低可容纳空间条件（B1）和高可容纳空间条件（B2）两种亚类型。低可容纳空间条件发育于距物源区相对较近和基准面下降过程中沉积物供给较充足，可容纳空间相对较小的沉积背景中。在辫状三角洲前缘，为向上变粗的下降半旋回反韵律结构，底为无沉积间断面，顶为弱冲刷面或整合面，形成多个进积前缘砂坝砂体的叠置（图3）。高可容纳空间条件发育于距物源区较远和基准面下降过程中沉积物供给量有限，可容纳空间相对较大的沉积背景中。

（3）向上变浅复变深的短期旋回层序（C型）

该类型随着基准面的下降，岩性变粗，砂层变厚；随着基准面的上升，岩性变细，砂层变薄。在基准面下降至最大位置及进而转为上升的初期砂岩较发育，一般厚度最大，岩性最粗，在基准面下降初期和上升末期一般发育泥岩沉积。

（4）短期基准面旋回层序的分布模式

上述几种短期基准面旋回层序的垂向和平面分布具有很强的规律性：①辫状三角洲前缘水下分流河道，以发育低可容纳空间的A1型层序为主，显示有较强水流的冲刷作用。向水道两侧和下游方向，随沉积物补给量的减少和可容纳空间的加大，逐渐转化为A2型层序为主，反映正韵律退积结构，由粗变细的沉积序列保存程度逐渐完整，也显示了泥质含量增高的地层响应过程。②在前缘砂坝以发育B型层序为主，显示该部位因距离物源区较远，与基准面上升期常呈沉积物补给量极少或中止补给的无沉积状态。当基准面绕过高点后折向下降时，伴随下降幅度的加大和沉积物补给量增多，地层响应过程为由加积作用逐步过渡为弱进积作用，下降晚期可能出现较强进积和暴露冲刷作用。砂体主要位于反韵律旋回中上部，顶部的砂岩厚度较大和粒度较粗。③水下分流河道与前缘砂坝连续过渡部位，发育C型层序为主。

3　砂体预测

以高邮凹陷富民庄地区为例，通过对基准面变化过程中的沉积演化特征的分析，预测砂体厚度的平面分布特征。结果表明，有利储集砂体，主要集中于戴南组下段（上升半旋回早期MSC1时期）和戴南组上段（下降半旋回晚期MSC6时期），平面上分别呈“1”字型或“L”型分布。

戴南组下段沉积晚期（MSC2时期）对应着长期旋回LSC1上升半旋回的中后期，辫状三角洲沉积体系发生明显的向陆退积，发育规模逐渐减小，泥质沉积增大，砂岩分布范围和厚度减小。砂体最为发育处呈“1”字型分布于富民庄地区。富44井—富2井—富21井井区周围地带，砂体厚度最高达到50m，砂地比可达到40%左右（图4）。

戴南组上段沉积中—晚期（MSC6时期）对应着长期旋回LSC2下降半旋回向上升半旋回转换时期。此时陆源碎屑供给十分充足，辫状三角洲前缘砂体发布范围广，沉积厚度大，砂体厚度最大可达95m，砂地比最高达85%。呈“L”型分布于富民庄地区，沿着富58—富90—富55—富22形成连片的河道砂体，侧向连续性好，可作为良好的储集层（图5）。

图5　MSC6时期富民庄地区砂体分布和沉积相平面图Fig.5　Sandstone and sedimentary facies distribution in Fuminzhuang during MSC6

4　结论

（1）按照高分辨率层序地层学的方法，利用岩心、测井资料，以水进面为分界面，将高邮凹陷东部戴南组划分为2个长期旋回（LSC1、LSC2）、7个中期旋回（MSC1～MSC7）和多个短期基准面旋回。

（2）短期基准面旋回层序在分布上具有很强的规律性。在辫状三角洲前缘水下分流河道以发育A型层序为主；在前缘砂坝以发育B型层序为主；水下分流河道与前缘砂坝连续过渡部位，发育C型层序为主

（3）基准面旋回控制了砂体展布规律， 不同基准面旋回位置的砂体发育程度不同。砂体主要集中于戴南组下段沉积早期（MSC2时期）和 戴南组上段沉积中—晚期（MSC6时期），即长期基准面上升半旋回早期和下降半旋回晚期，分别呈“1”字型或“L”型分布于富民庄地区。

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Research on sequence stratigraphy and reservoir prediction in the Dainan Formation of eastern Gaoyou Sag in the Subei Basin

JIANG Zhi-Qiang
（Shanghai Branch of China National Offshore Oil Corporation Limited， Shanghai 200030， China）

This study aims to predict subtle reservoirs in the south terrace of the Subei Basin in the East China Sea，according to the theory of sequence stratigraphy， and taking the rise-to-fall base-level turnaround point as the interface of the sequence units. From the lithologic and logging data， two long base-level cycles， seven medium base-level cycles， and a number of short base-level cycles are recognized in the Dainan formation. A high resolution stratigraphic frame has been built up in order to predict the distribution of sandstones in the reservoir of the Fuminzhuang area， which is located in the south terrace of Gaoyou Sag， by analyzing sand thickness， which is controlled by the base-level. The good reservoirs are mainly concentrated in the lower section of the Dainan formation （rising half a cycle early in the MSC1 period） and the upper section of the Dainan formation （falling half a cycle late in the MSC6 period）， respectively as "1" or "L" type distribution in the Fuminzhuang area. These results are very important for finding good reservoirs in the petroleum basins in the east of China.

sequence stratigraphy； reservoir prediction； base-level； Subei basin

P512.2

A

2095-1329（2016）03-0071-04

10.3969/j.issn.2095-1329.2016.03.016

2016-06-24

2016-08-15

江志强（1983-），男，硕士，工程师，主要从事海洋地质研究.

电子邮箱: jiangzhq2@cnooc.com.cn

联系电话: 021-22830093

国家重大油气科技专项（2006AA09Z336；2016ZX05005002-002-003）