乌南次凹南屯组高精度层序划分及地质意义

2019-07-25邹希光

石油化工高等学校学报 2019年4期

邹希光

（大庆油田有限公司呼伦贝尔分公司，内蒙古呼伦贝尔021000）

近年来高精度层序地层学及其相关技术方法[1⁃2]被广泛应用于我国复杂多变的陆相含油气盆地分析中[3⁃5]，该理论认为沉积的旋回性主要受全球海平面升降变化控制，对于分析气候变迁迅速、构造运动频繁、可容空间及沉积物供给速率（A/S）变化快的陆相断陷盆地具有很好的适用性[6⁃8]。目前海拉尔盆地乌尔逊凹陷乌南次凹的勘探主要领域已全面由构造油气藏向岩性油气藏转移，寻找和分析岩性圈闭的有利形成条件就显得更为重要[9⁃10]。前人对乌南次凹南屯组沉积时期的构造演化特征、构造对沉积体系的控制作用、主要成藏模式等[11⁃15]都进行了较为深入地研究，但对南屯组层序的划分精度较低，并对高精度层序格架下的沉积体系平面分布特征及垂向演化规律研究较少[16⁃18]。因此，笔者在前人研究的基础上，综合运用高精度层序地层学的相关技术方法，依据钻井、岩心、地震、测井等资料所反映出的层序界面特征，通过对各级次层序精细划分与对比，建立了南屯组高精度层序地层格架，进而在格架内对沉积体系的分布和演化规律进行研究，对乌南次凹岩性油藏的进一步挖潜具有重要意义。

1 地质概况

乌尔逊凹陷位于海拉尔盆地中部断陷带南部，是该盆地内的第二大富油凹陷。南与贝尔凹陷相邻，北与红旗、新宝力格凹陷相连，向西超覆于嵯岗隆起之上，东接巴彦山隆起，是典型的复式箕状凹陷，面积约2 166 km2。凹陷主要受近南北向基底断裂控制，内部发育南、北两个继承性次凹，其中乌南次凹位于乌尔逊凹陷南部。

乌尔逊凹陷的演化共历经了断陷阶段、断⁃坳转化阶段及坳陷阶段，盆地基底主要由海西、印支期花岗岩及布达特群所组成，盆地内充填的地层以白垩系为主，自下而上划分为下白垩统铜钵庙组（K1t）、南屯组（K1n）、大磨拐河组（K1d）、伊敏组（K1y）及上白垩统青元岗组（K2q），其中南屯组是勘探主要目的层，厚度400~1 100 m，可进一步细分为南一段和南二段。

2 南屯组高精度地层划分与对比

2.1 各级次层序界面的识别

识别层序界面是层序划分及建立区域高精度等时地层格架的重要基础，在陆相断陷盆地中一个完整的层序常由低位域、水侵域及高位域组成，分界线为基准面上升至最高点后转向下降的转换面及下降至最低点后转向上升的转换面。前者是具有重要等时意义的湖泛面，其中可对比性最好的为中、长期基准面旋回内的最大湖泛面；后者为层序界面，往往表现为不同规模和不同成因的侵蚀冲刷面或构造不整合。参考前人对层序界面的分类标准[19]，在南屯组内共识别出了主要受构造因素控制的II类、Ⅲ类层序界面及主要受天文周期和气候波动等因素控制的Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ类层序界面。除南屯组顶、底发育以区域性构造不整合面为特征的II类、Ⅲ类层序界面外，南屯组中主要发育规模逐次减小的Ⅳ至Ⅵ类界面，这些界面在岩心上主要表现为明显的冲刷面和暴露标志，在测井曲线上主要呈明显的电性突变面，在地震剖面中则主要表现出明显的上超和削截现象（见图1、2）。

图1 南屯组层序界面岩芯、测井特征Fig.1 Characteristics of core and log at sequence interface of Nantun formation

图2 南屯组层序界面地震反射特征Fig.2 Seismic reflection characteristics of sequence inter⁃face in Wunan sub⁃concave Nantun formation

2.2 南屯组精细对比方法及等时格架建立

高精度层序地层划分对比是精细研究平面沉积微相的重要基础，直接关系到储层预测的精确度。笔者应用“多级标志层体系控制、区域封闭骨架剖面闭合、同生断层沉积模式指导、逐级逼近优先对比”等地层对比方法，在高精度层序地层学理论的指导下，建立起统一且精细的等时地层格架。对比过程中所遵循的原则为：

首先选取具有区域稳定性、特殊性且易于鉴别的单层或岩性组合作为标志层，在本次研究过程中将识别出的标志层根据其稳定程度及可控制范围划分为四个级别，其中一级标志层在全区范围内可进行追踪对比，稳定程度大于80%；二级标志层在凹陷内多个三级构造带内可进行追踪对比，稳定程度大于60%；三级、四级标志层在单一三级构造带或更小的范围内可追踪对比，稳定程度大于40%（见图3）。接着利用识别出的南屯组顶底不整合面等一级标志层对比三级层序，依据局部不整合面和次级湖泛面等二级标志层对比四级层序，利用局部湖泛面、大型河道顶部等三、四级标志层，最终结合同生断层模式，以封闭骨架剖面闭合检验对比结果，总结不同级次基准面旋回升降变化所产生的沉积学响应特征，将乌南次凹南屯组划分为3个三级层序和9个四级层序（见图4），并建立起覆盖全区的高精度等时地层格架。

图3 南屯组高精度层序地层对比Fig.3 Comparison of high precision sequence stratigraphy of Nantun formation

图4 南屯组高精度层序地层划分Fig.4 High⁃precision sequence stratigraphic division of Nantun formation

由图3、4可知，主要标志层特征为：

（1）南屯组顶标志层（一级）：界面上下岩性有明显变化，由厚层泥岩突变为厚层砂岩或砂泥岩互层；自然伽玛值发生改变，由中⁃高GR突变为低GR；电性也发生变化，由低RT突变为中⁃高RT，整个曲线形态呈中⁃低幅钟型。

（2）南屯组底标志层（一级）：界面上下岩性明显不同，由厚层泥岩突变为砂泥岩互层；自然伽玛值发生改变，由高GR突变为低GR；电性由中⁃低RT突变为高RT，整个曲线形态呈高幅漏斗型。

（3）南一段顶标志层（二级）：界面上下岩性由厚层泥岩突变为砂泥岩互层；自然伽玛值发生改变，由中⁃低GR突变为低GR；电性也发生变化，由低RT突变为中RT，整个曲线形态呈低幅漏斗型⁃钟型。

（4）SSQ2顶标志层（三级）：界面上下岩性由厚层砂岩夹泥岩变为厚层泥岩夹砂岩；自然伽玛值有改变，由低GR变为高GR；电性由高RT变为低RT，整个曲线形态呈中⁃低幅漏斗型。

3 高精度地层格架内的沉积体系分布及演化

3.1 南屯组地层发育特征及演化

纵观整个南屯组沉积时期，沉降中心逐渐西移、地层展布自下至上由“中厚⁃东、西薄”逐渐过渡为“西厚⁃东薄”。

SQ1对应于南一段下部，进一步可细分为4个四级层序（SSQ1—SSQ3），地层展布具有“中厚⁃东、西薄”的特点。在长期基准面旋回上升时期地层发育范围较为有限，仅在研究区中部地势低洼处分布，而研究区东、西两侧斜坡带暴露于地表之上作为物源区而遭受风化剥蚀；基准面上升、下降转换时期，研究区绝大部分地区降至基准面之下接受沉积，沉降中心仍位于研究区中部，东、西两侧沉积速率相仿。在长期基准面下降半旋回内沉降中心开始逐步向西转移，但总的来看在SQ1沉积时期，乌南次凹仍主要表现出“中厚⁃东、西薄”的地层发育特点；SQ2对应于南一段上部，进一步可细分为3个四级层序（SSQ4—SSQ6），该层序内沉降中心继续西移，西侧的沉积速率明显高于东侧，至该层序后期沉积中心也明显向研究区西侧移动，地层发育特征表现为中、西厚⁃东薄；SQ3对应于南二段，进一步可细分为3个四级层序（SSQ7—SSQ9），该层序内沉降中心、沉积中心都继续向西移动，地层整体呈明显的“西厚、东薄”的展布特点。基准面上升以及上升至下降转换时期，研究区整体位于基准面之下接受沉积、地层广泛发育。基准面下降时期，研究区东部局部地区逐渐出露于基准面之上遭受剥蚀。总的来看，研究区西侧陡坡带受乌西断裂带强烈活动影响，表现为沉积速率明显增大的地层发育模式，而东侧缓坡带控陷断裂活动强度较弱，主要表现为沉积速率较稳定或略有减小的地层发育模式。

3.2 南屯组沉积体系分布及演化

以52口井岩心资料的观察描述为基础，根据103口井的测、录井资料，进而结合地震资料和区域构造演化特征，认为乌南次凹南屯组沉积时期主要发育有辫状河三角洲、扇三角洲、湖底扇及湖泊沉积体系[20]。

SQ1沉积时期相当于南一段下部，在此期间伴随着强烈的拉张、盆地快速沉降，乌南次凹发生了一次大规模的水进，湖泊范围扩大、水体变深，沉积体系平面展布具有“东西分带”的特点，扇三角洲沉积体系主要分布在西部乌西陡坡带上，辫状河三角洲沉积体系则主要分布在东部乌东缓坡带内。其中,SSQ1时期乌南次凹在经历了铜钵庙组的初始裂陷之后，正式进入了南屯组的盆地深陷扩张期，此时乌东缓坡带大部分地区仍出露地表遭受剥蚀,A/S远小于1，主要在洼槽中心及靠近西侧陡坡带处发育湖泊及扇三角洲沉积体系,辫状河三角洲沉积体系发育较少（见图5（a））。SSQ2时期基准面快速上升、湖盆明显水进，乌南次凹绝大多数地区降到基准面以下接受沉积。辫状河三角洲沉积体系主要发育在乌东斜坡带，以前缘沉积为主、扇体规模大且分布范围广。扇三角洲沉积体系同样以前缘沉积为主，平原沉积仅在靠近乌西大断裂根部处发育（见图5（b））。SSQ3时期湖盆继续大规模水进，在此期间达到了南屯组内的最大湖泛面，凹陷两侧各个扇体都向边缘呈明显退积,展布范围大幅缩小。与此同时，滨浅湖、深湖-半深湖沉积的范围明显扩张，在洼槽区乌34等井区处发育有前缘沉积滑塌成因的湖底扇沉积体系（见图5（c））。

SQ2沉积时期相当于南一段上部，在此期间乌南次凹主要表现为缓慢的水退，并且受南一段末期构造抬升影响，随时间的推移，凹陷两侧斜坡区地层遭受剥蚀的强度逐渐增大，残留地层主要集中在洼槽及周边地区。SSQ4时期湖盆缓慢水退，西侧的扇三角洲沉积体系和东侧的辫状河三角洲沉积体系都向湖盆中心进积，扇体延伸远且横向分布广。在此期间的乌南次凹沉积保留较全，仅凹陷四周巴13、乌50、乌D1等井区处受构造抬升影响遭受剥蚀（见图5（d））。SSQ5、SSQ6时期乌南次凹受南一段沉积末期的构造抬升影响强烈，大部分地区都遭受剥蚀而造成沉积缺失，残余沉积主要分布在洼槽区乌34、乌63等井区及周边，主要发育湖泊沉积体系及少量扇三角洲前缘沉积,辫状河沉积几乎完全被剥蚀（见图5（e））。

SQ3沉积时期相当于南二段，在此期间乌南次凹的沉积特征与南一段沉积时期具有明显的继承性，且经过南一段时期强烈拉张后，南二段时期断裂拉张规模变小、地层沉积较为稳定。西侧乌西陡坡带主要发育扇三角洲沉积体系，中部洼槽区主要发育湖泊沉积体系和少量湖底扇沉积，东侧乌东缓坡带主要发育辫状河三角洲沉积体系。SSQ7时期受乌西断裂活动影响，乌南次凹西陡东缓的构造特征更加明显。西侧扇三角洲沉积体系多靠近断裂分布,向前延伸较短，分布范围有限。东部乌东缓坡带地形较缓，辫状河三角洲沉积体系广泛分布，以前缘沉积为主。湖泊沉积体系以滨浅湖沉积为主，分布在洼槽区乌19、乌34等井区处（见图5（f））。SSQ8、SSQ9时期，基准面下降，湖盆范围缩小，东、西两侧扇体明显向湖盆中心进积。与此同时，受南屯组沉积末期构造抬升的影响，凹陷四周构造较高部位沉积遭受剥蚀而缺失（见图5（g））。