南堡凹陷3号构造带中深层层序地层特征与油气关系

乔海波，宋 ，夏景生，赵子骏，赵晓东，兰志勤（.中国石油冀东油田分公司勘探开发研究院，河北 唐山 063004；.中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东 青岛 66580）

南堡凹陷3号构造带中深层层序地层特征与油气关系

乔海波1，宋2，夏景生1，赵子骏2，赵晓东1，兰志勤2
（1.中国石油冀东油田分公司勘探开发研究院，河北 唐山 063004；2.中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东 青岛 266580）

地层划分问题一直制约了南堡凹陷3号构造带中深层（沙三段—东一段）的后续油藏评价研究。本文基于层序界面在地震反射结构特征、岩性突变以及电测曲线等方面的特征变化，共识别出该带4个二级层序界面，8个三级层序界面，并将该带沙三段—东一段划分出3个二级层序和7个三级层序。研究表明，南堡凹陷3号构造带中深层层序发育样式受湖盆结构及构造坡折带影响，三级层序厚度由南西至北东方向总体呈增厚趋势，由北西至南东方向总体呈厚—薄—厚的发育特征。在对层序地层特征研究的基础上，分析了层序地层与油气的关系，认为研究区沙一段中层序存在构造与地层控制的油气藏，而在东营组层序存在构造与岩性共同控制的油气藏，并且在南堡凹陷3号构造带中深层存在有利的构造与岩性、构造与地层共同控制的复杂油气藏发育带。

南堡凹陷；3号构造；中深层；层序地层；油气藏

自从Vail等1987年提出层序地层学理论以来，一直得到石油地质界的普遍关注，并且得到了迅速发展，特别是国内学者针对陆相盆地的层序地层进行了大量研究，许多学者已迅速开展了中国东部陆相湖泊断陷盆地和地表露头层序地层学研究，已取得了初步成果［1－3］。但由于陆相断陷盆地的特殊性和复杂性，仍需要对其进行精细的研究。

南堡凹陷3号构造带位于南堡凹陷沙垒田凸起造山带北部与相邻沉积盆地之间的区域，沉积盆地形成的物源供给主要来自沙垒田凸起，具有典型断陷盆地的沉积特征［2－5］。南堡凹陷3号构造带自从油气勘探以来，在古近系沙河街组发现了工业油流。2014年8月在东营组也获得突破，有的井东营组试油日产纯油超过7m3，这些发现显示了南堡凹陷3号构造带中深层具有很大的勘探潜力。近年来，一些学者对南堡凹陷进行了大量研究［6－11］，但针对南堡凹陷3号构造带中深层的研究尚处于初期阶段。目前主要的问题是没有建立研究区统一的层序地层格架，层序地层特征不清楚，地层划分问题严重制约了南堡凹陷3号构造带中深层的后续油藏评价研究。本文针对这些问题，运用Vail经典层序地层学理论和沉积学理论为指导，在充分利用钻井、测井、地震和岩心资料的基础上，建立了南堡凹陷3号构造带中深层层序地层格架，研究其不同时期的层序特征，揭示了层序与油气的关系，以期为研究区油气藏的勘探提供指导。

1 区域地质概况

南堡凹陷3号构造带西与南堡2号构造、东与南堡4号构造相接，其西北部紧邻生烃凹陷曹妃甸次凹，该带位于控带断层老堡东断层和老堡西断层之间，是位于两个次凹中间的隆起区。构造带内次级断层多为北东向，构造面积240km2，整体呈东西向展布（图1）。南堡凹陷3号构造带为发育在寒武系古潜山的一个断背斜油层，以上依次充填古近系沙河街组、东营组，新近系馆陶组、明化镇组和第四系平原组，缺失古生界至中生界大段地层。中深层古近系沙河街组一段（简称沙一段）和东营组三段（简称东三段）沉积厚度大，发育辫状河三角洲、湖泊及深水砂质碎屑流等地层沉积。目前在新近系、古近系和寒武系均发现油藏，有利勘探面积约200km2，具有很大的勘探开发潜力。

图1 南堡凹陷3号构造区域位置Fig.1 Tectonic setting of No.3 Structure in the Nanpu depression

2 层序界面识别及特征

南堡凹陷3号构造带中深层在沉积充填过程中，由于湖盆断陷引起湖平面的突变导致沉积作用的间断。构造带内发育多条不整合界面，中深层的不整合界面主要存在于东三段与沙一段、沙一段与沙二＋三段以及沙三段与寒武系潜山之间，这些不整合界面形成了不同级次的可追踪的等时层序界面。根据研究区构造、沉积背景，以及岩性、电性和地震反射特征，南堡凹陷3号构造带中深层中主要发育8个三级层序界面，分别为沙三段底界面（SB1），沙二段底界面（SB2），沙一段底界面（SB3），沙一中底界面（SB4），东三段底界面（SB5），东三上底界面（SB6），东二下部界面（SB7）和东一下部界面（SB8）。

21 层序界面识别

2.1.1 地震反射结构特征变化标志

主要包括削顶或冲刷充填造成的不整合关系、地层沉积上超造成的不整合关系、底超和顶超、强振幅反射同相轴所显示的上下地层的截然差异等，在南堡凹陷3号构造带中深层沙一段的顶部和底部的地层中，界面顶超和削蚀现象清晰可见（图2）。其中，沙三段底界面（SB1）以中等偏强反射轴为主，连续性中等偏好，为一区域性不整合面，整个南堡凹陷可追踪，界面之下为下伏寒武系碳酸盐岩地层；沙二段底界面（SB2）为一较强反射轴，在全区可追踪，在底部地层中削蚀现象严重；沙一段底界面（SB3）为一不整合面，北部表现为地层大致平行，在南部缓坡带表现为超覆；沙一中底界面（SB4）为一强反射轴，出现下超现象；东三段底界面（SB5）与下伏沙河街组地层呈低角度不整合接触，全区发育很好，表现为两个低频较强振幅较连续反射波同相轴，反射终止形式中上超和削截现象明显；东三上底界面（SB6）反射较强且连续，在斜坡部位出现局部地层上超现象，除局部火成岩影响外，基本上可全区追踪；东二下部界面（SB7）在地震剖面上反射特征最明显，表现为强振幅，连续的双轨或单轨反射，具有湖泛面特征；东一下部界面（SB8）一般具有中振幅、中高频、连续性好的双轨反射特征，在凹陷主体部位与下伏地层呈整合接触关系，较容易区域追踪，具有湖泛面特征。

2.1.2 岩性突变标志

在南堡凹陷3号构造，岩性的变化易于清晰辨别。古近系沙一中下部的灰色、褐色砂泥间互与沙一下上部的浅色泥岩呈整合接触，岩性界面明显；沙一中上部为一套灰色、褐色厚层粗砂岩、顶部含油性好，与东三下部泥岩、粉砂质泥岩呈角度不整合接触，具有明显的岩性突变面（图3）；东三上底部泥岩与东三下上部粉砂岩、细砂岩呈整合接触，表现为岩性突变面。东一段下部厚层、物性好的大套稳定砂体与稳定泥岩之间的岩性突变面为SB8，东二段下部稳定泥岩段与砂岩之间的岩性突变面为SB7。

图2 南堡凹陷3号构造带主要层序界面地震反射结构特征Fig.2 Seismic reflection configuration at themajor sequence boundaries in No.3 Structure zone in the Nanpu depression

图3 堡古2井SQE d3下和SQE s1中分界面SB5岩性变化与曲线特征Fig.3 Well logs and sharp contactat the boundary SB5 through the Pugu2 well

2.1.3 电性标志

层序界面在测井曲线上有明显的反映，层序界面上下地层岩相和压实作用的差异性较大，测井曲线的基值就会发生明显的改变，层序界面位于测井曲线基值发生明显转变的转折点上。研究区沙一中顶界面（SB5）声波、中子、密度具有明显的三孔隙度曲线跳跃现象，东三上与东三下之间表现为电阻率由明显低值向显著高值的分界面（图3）。另外，层序界面位于反映加积或退积的正旋回和反映进积的反旋回自然电位曲线之间，这是高位体系域或湖退体系域发育进积型沉积体系的测井响应特征。

22 层序地层特征

通过层序内部不整合界面的追踪，在南堡3号构造带共识别出3个二级层序，即古近系沙三段层序（SSQ1）、古近系沙二段＋沙一段层序（SSQ2）和古近系东营组层序（SSQ3）。结合地质钻井资料，在二级层序划分的基础上共识别出7个三级层序（图4）。

沙三段层序（SQE s3）对应于古近系二级沉积旋回的中下部，以深灰色泥岩为主，夹少量砂岩，属裂谷早期一套扇三角洲滨浅湖沉积地层，厚度250～800m，该段层序是南堡凹陷3号构造带主要的生油层段。沙二段层序（SQE s2）对应于古近系SSQ2的中下部，为一套砂砾岩夹红色泥岩地层，主要为扇三角洲体系沉积，早期研究认为沙三段层序末至沙二段层序沉积期为南堡3号构造带的隆升剥蚀阶段，沙二段层序不发育。后期在对比研究中发现，在地层中出现了沙二段层序中具有代表性的化石卵形拱星介、济南土形介和椭圆拱星介，证明了沙二段层序的存在。地层岩性以泥岩为主，表明沙二段的早期南堡凹陷3号构造带曾位于沉积基准面之上，因而，不仅部分沙三段顶部的地层受到剥蚀，而且沙二段下部的地层也基本缺失，沙二段中后期于凹陷低洼部位沉积形成了一套扇三角洲沉积体系。

沙一段层序（SQE s1）在南堡凹陷发育上、中、下3个完整的三级层序，但在3号构造带只发育沙一段下层序（SQE s1下）和沙一段中层序（SQE s1中），不发育沙一段上层序（SQE s1上），主要是由于沙一段末期构造抬升，处于沉积基准面之上，地层的剥蚀导致沙一段上层序的剥蚀。沙一段下层序主要为两套沉积地层，下套为滨浅湖沉积环境中形成的暗色泥岩，为沙一段层序中主要的生油岩；上套为灰白色、浅灰色含砾砂岩，属于辫状河三角洲前缘沉积。沙一段中层序也呈两段结构，上层为灰白色浅灰色砂砾岩、细砂岩、粉砂岩与浅灰色深灰色泥岩呈不等厚互层；下层为浅灰色细砂岩、粉砂岩与浅灰色泥岩的薄互层，形成于水体较浅的沉积环境中，为辫状河三角洲前缘和滨浅湖沉积，是主要的含油层系。

图4 南堡3号构造带中深层层序地层划分综合图Fig.4 Sequence stratigraphic division for themediumdeep strata within No.3 Structure in the Nanpu depression

东营组层序（SQE d）受区域东营期沉积中心迁移的控制，研究区东营期以来一直处于强烈沉降状态，沉积作用持续发育。自下而上可分为4个三级层序，即东三段下层序（SQE d3下）、东三段上层序（SQE d3上）、东二段层序（SQE d2）和东一段层序（SQE d1）。东三段下层序为该层序的低水位体系域，沉积组合以粗碎屑的冲积体系为特征。东三段上层序为由扇三角洲、前扇三角洲相组成的沉积序列；东二段代表东营期的最大水侵期，沉积了厚达200～400m的加积型泥岩段；东一段代表东营期的湖泊萎缩期，形成了一套以粗碎屑为主的冲积沉积体系。

总体上来看，南堡凹陷3号构造带中深层层序发育的样式受湖盆结构及构造坡折带影响，三级层序厚度由南西至北东方向总体呈增厚趋势，由北西至南东方向显示地层总体呈厚—薄—厚的发育特征（图5）。体系域的发育分布受控于盆地边缘类型、构造活动、沉积物源等多种因素。其中东二段层序各体系域沉积厚度整体呈由西向东逐渐增厚的趋势；东三段上层序顺物源方向体系域厚度明显增大，东三段下层序整体砂层厚度较大且变化较稳定。沙一段中层序顺物源方向体系域及各准层序均呈现出厚度明显减薄，垂直物源方向地层厚度稳定，砂体分布较广。

图5 南堡凹陷3号构造带中深层层序地层特征Fig.5 Sequence stratigraphic framework in themediumdeep strata within No.3 Structure in the Nanpu depression

3 层序地层与油气关系

现在研究地层学特征时，由于对原岩性地层划分的依赖，在地层的划分中常常出现偏差，层序地层研究可以在一定程度上补充这些不足。经过层序地层学的研究，可以在地层的划分上有所创新，可能更有利于油气藏的发现。南堡凹陷3号构造带形成时，受控于缓坡翘起的横向不均衡，在构造带发育小型的鼻状构造，油藏多集中于这些鼻状构造中。研究区中深层的油藏类型从斜坡带边缘向洼陷内部具有明显的变化。在研究区南部靠近沙垒田凸起的湖盆边部，多发育地层超覆型的油气藏；缓坡带之上一般为构造油气藏，而在缓坡带末端或洼陷深部地区，大多为岩性油气藏。通过层序地层学研究，结合构造背景、沉积特征以及油藏类型的分析，认为南堡凹陷3号构造带具有明显的缓坡带油气成藏特征。沙一段下层序水退体系域中烃源岩生成的油源沿断裂向沙一段中具有良好储集物性的砂体中运移，一部分油气在油源断裂附近正向构造上的断层和不整合面遮挡的构造与地层圈闭中聚集成藏；另一部分油气沿着层序界面和骨架砂体横向运移，通过断裂进入沙河街组以上的层序中形成构造与岩性控制的多套含油层系。由于油气藏受断裂控制，后期的构造运动肯定会导致早期油气藏的调整。后期油气沿断裂进入油藏再充注，因此具有多期成藏的特点，所以在南堡凹陷3号构造层序中可能存在有利的构造与岩性、构造与地层共同控制的油气藏发育带（图6）。

图6 南堡凹陷3号构造带层序地层与油气分布关系图Fig.6 Relationship between sequence stratigraphy and oil reservoir distribution within No3 Structure in the Nanpu depression

4 结论

（1）根据南堡凹陷3号构造带中深层的构造、沉积背景以及地震反射结构、岩性和电性特征，共识别出沙三段底界面（SB1），沙二段底界面（SB2），沙一段底界面（SB3），沙一中底界面（SB4），东三段底界面（SB5），东三上底界面（SB6），东二下部界面（SB7）和东一下部界面（SB8）8个三级层序界面。

（2）南堡凹陷3号构造带中深层地层可以划分出古近系沙三段层序（SSQ1）、古近系沙二段＋沙一段层序（SSQ2）和古近系东营组层序（SSQ3）等3个二级层序；划分出7个三级层序（SQE s3、SQE s2、SQE s1下、SQE s1中、SQE d3下、SQE d3上和SQE d2）。

（3）南堡凹陷3号构造带中深层三级层序厚度由南西至北东方向总体呈增厚趋势，由北西至南东方向总体呈厚—薄—厚的发育特征，主要受湖盆结构及构造坡折带影响。

（4）通过对层序地层学特征研究，认为在南堡凹陷3号构造带沙一段中层序中存在构造与地层控制的油气藏，而在东营组层序中存在构造与岩性共同控制的油气藏，并且在研究区存在有利的构造与岩性、构造与地层共同控制的复杂油气藏发育带。

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Sequence stratigraphy and oil reservoirs in themediumdeep strata w ithin No3 Structure，Nanpu depression

QIAO Haibo1，SONG Fan2，XIA Jingsheng1，ZHAO Zijun2，ZHAO Xiaodong1，LAN Zhiqin2
（1.Research Institute of Petroleum Exploration and Development，East Hebei Oil Field Company，CNPC，Tangshan 063004，Hebei，China；2.School of Geosciences，China University of Petroleum，Qingdao 266580，Shandong，China）

Themediumdeep stratawithin No3 Structure consist of the third member of the Shahejie Formataion to the firstmember of the Dongying Formation in the Nanpu depression，and are divided，in terms of seismic reflection configuration，lithology and electric logs，into four secondorder sequence boundaries，i.e.，three secondorder sequences and eight thirdorder sequence boundaries，i.e.，seven thirdorder sequences.Constrained by the lake basin structures and structural break，the thickness of the thirdorder sequences generally increases from the southwest to the northeast，and display thickthinthick patterns from the northwest to the southeast of the study area.There occur the structurallyor stratigraphicallycontrolled oil reservoirs in the central partof the firstmember of the Shahejie Formation，and mixed structurallyand lithologicallycontrolled oil reservoirs in the Dongying Formation.On the whole，the favourable oil reservoirs are controlled by mixed structures and lithology and structures and stratigraphy in themediumdeep strata within No.3 Structure in the Nanpu depression.

Nanpu depression；No.3 Structure；mediumdeep strata；sequence stratigraphy；oil reservoir

P534.6

A

10093850（2017）01001807

20160321；改回日期：20160816

乔海波（1981－），硕士，从事石油地质学与油藏评价研究工作。Email：405338436＠qqcomcn

国家科技重大专项“南堡油气富集规律与增储领域”（2011ZX0500606）和中石油股份公司科技重大专项“南堡及外围第四次油气资源评价”（2014E050211）联合资助