埕北古11井生物灰岩层位归属及勘探意义

景安语

(中国石化胜利油田分公司 勘探开发研究院,山东 东营 257015)

1 区域地质概况

埕岛地区位于济阳坳陷的东北部,构造上属于埕岛潜山披覆背斜带,四周环洼,是有利的油气成藏区。目前发现的埕岛油田探明地质储量超过4亿t。主力含油层系新近系河道砂岩性油藏探明储量占总储量的75%以上,发现程度高,作为胜利油田重要的增产地区,亟需寻找新的储量接替层系。近期钻探的埕北古11井在古近系钻遇11 m生物灰岩,试油获得日产百吨以上的高产油气流,预示着新近系之外的层系尤其是古近系亦具有良好的勘探前景。由于该区古近系地层整体较薄,发现油藏少且零星,投入研究少,对地层的展布,储层发育规律和成藏特征均未进行过系统而深入的研究,致使该套生物灰岩的层位归属存在诸多争议。

传统的观点认为济阳坳陷古近系发育孔店组、沙四段、沙三段-沙二下亚段、沙二上亚段-东营组等4个二级层序,内部对应发育3个区域不整合界面[1- 6]。东营组和沙一段之间未发现有不整合现象。埕岛地区整体缺失孔店组和沙四段;沙三段底超顶剥,分布局限;区内未沉积沙二上亚段,沙一段超覆于埕岛潜山之上,埕岛主体缺失沙一段;东营组三分,东营组沉积末期的构造运动造成主体东一段顶部遭受不同程度的剥蚀。埕北古11井位于埕岛主体北部,按照前期认识该井缺失沙一段(图1)。

关于埕北古11井生物灰岩地层的归属问题,目前有三种不同的观点:①认为生物灰岩发育在东营组沉积的湖泛期,沙一段和东营组为连续沉积,持该观点者认为只要有适宜的环境就能形成生物灰岩,与年代没有直接关系;②生物灰岩归属沙一段,原有东营组分层有误;③生物灰岩归属沙一段,埕北古11井缺失东三段,东营组和沙一段在埕岛地区存在局部不整合。前两种认识保持了沙一段-东营组连续沉积的观点,后两种认为生物灰岩归属沙一段。

在前人研究的基础上,结合本井实钻资料,对生物灰岩的沉积环境、化石特征、岩电特征等进行分析论证,希望对埕北古11井生物灰岩的地层归属有个更为合理的交代。

2 埕北古11井生物灰岩层位归属讨论

2.1 沉积环境分析

生物灰岩是一种特殊的碳酸盐岩,大多是原地沉积,生长环境可以用“温、清、浅”来概括,碳酸盐岩生长迅速(达3 m/1 000 a,Wilson),但容易受到控制(抑制)。生物灰岩发育对沉积环境要求相当苛刻,在浅水环境中,温度一般在20～30 ℃,含氧较充分,水深一般小于30 m,太阳光可以射及,易于造礁生物的生长。生物灰岩发育区主要集中在中坡—外坡,以中坡带最为发育,而内坡带生物灰岩不发育。地层比较陡的,多形成生物丘;缓的多形成生物层、滩。[7]

与海盆相比,湖盆规模小,同时具有近物源、多物源特征,湖相盆地中陆源碎屑体系发育程度通过对湖水介质条件和水动力条件的控制直接影响碳酸盐岩沉积的形成,因而陆源碎屑和碳酸盐岩分布通常呈此消彼长的关系。生物灰岩沿湖盆边缘呈有缺口的环带状分布。缓坡带由于浅水区广阔,生物灰岩环带较宽;陡坡带浅水区较窄,生物灰岩环带也较窄,甚至不发育。

前人的研究和实践证明,济阳坳陷古近系生物灰岩发育的层段集中沙四上亚段和沙一中、下亚段(二级层序的上升半旋回)[8-9],邻区黄骅盆地发育于沙一下亚段[10-12],目前都还未在东营组发现生物灰岩。巧合的是这两套层系均形成于咸水环境。根据超微化石中高锶同位素含量分析沙一段的高盐度与海侵没有直接关系。δ13C的变化总体反映的是沉积介质在古气候条件下周期性变化,即随着湖水的咸化程度的增强,碳同位素逐渐增加,介形虫的δ18O和δ13C呈明显的线性相关,相关系数为0.92。推断沙一段沉积期为一封闭的咸化湖盆[13-15]。

通过烃源岩同位素的比较亦发现东营组与沙一段沉积环境存在较大差别。东营组的烃源岩以高C27重排甾烷、高Ts、低伽玛蜡烷为典型特征,指示沉积期水体以淡水环境为主;而沙一段烃源岩以低C27重排甾烷、低Ts、高伽玛蜡烷为典型特征,以咸水环境为主(图2)。生物灰岩的发育环境与沙一段的沉积环境比较吻合。

图2 埕岛地区沙一段和东营组特征谱图

古生物化石是确定层位归属的有效手段之一。沙一段具惠民小豆介-椭圆拱星介组合,栎粉高含量孢粉组合和薄球藻、菱球藻组合的古生物组合特征;而东营组则是细弯脊东营介、光亮西营介组合,榆粉高含量孢粉组合和皱面球藻、网面球藻、角凸藻组合的古生物组合。东营组和沙一段在古生物组合上比较容易区分[16-17]。

埕北古11井生物灰岩岩心古生物微体化石以介形类近三角小星介、博兴假玻璃介、乐陵真星介为主。从古生物化石组合特征上看,埕北古11的生物灰岩与沙一段的符合度高。

2.2 岩电特征

济阳坳陷沙一段岩性以生屑灰岩、油页岩、钙质页岩为主,砂岩储层发育较差。底部为一碳酸盐发育的特殊岩性段,地震剖面上形成T2标准地震反射层。

沙一段是全区最稳定的沉积组合,岩电和地震特征都非常典型。在电阻率测井曲线上表现为上部步步高,中部鞍状电阻,下部剪刀高阻(岩石含灰质和白云质重)的特征,东营组下部为稳定发育的湖相泥岩,电阻率中-低阻尖峰,自然电位和自然伽马曲线平直。总体上,埕北古11井生物灰岩段岩电特征更倾向于沙一段(图3)。

图3 东营组和沙一段岩电特征对比

2.3 生物灰岩归属

对生物灰岩的沉积环境、古生物化石特征和岩电特征等方面的分析论证表明,埕北古11井钻遇的生物灰岩归属沙一段中下部(图4)。

3 埕岛地区沙一段与东营组接触关系

地震剖面的超覆、削截等反射结构特征直观地反映了地层的结构特征,是判断地层接触关系的有效手段之一。埕北古11-埕北820连井地震剖面地层超覆现象清晰,受地震资料纵向分辨率的限制,靠近凸起处沙一段地层变薄难以识别。在上述认识的基础上,进行了精细地层对比(图5)。结果表明,埕北古11井一带缺失东三段,东营组下部地层由东向西逐层超覆与沙一段地层之上,沙一段和东营组呈超覆不整合接触。

图4 埕北古11井地质分层情况

4 沙一段地层展布及其勘探意义

沙一段的沉积类型多样，既有扇三角洲沉积，也有碳酸盐滩坝和砂质滩坝沉积。储层岩性多样，包括生物灰岩、含螺砂岩和砂岩等。纵向上看，沙一段储层发育于不整合面之上，从高到低，依次发育生物灰岩、生物碎屑岩和砂岩。平面上看，沟梁相间的构造格局控制了储集体的发育类型。碎屑岩储层沿沟谷优势分布；沟谷侧缘发育生物碎屑砂岩，浅水高地以生物灰岩、含螺白云岩发育为主。受水动力及物源条件的双重影响，该地区沙一段沉积类型具多样性，储集类型具复杂性，不同期次、不同构造位置沉积及储集类型存在差异。具体表现在：由东向西，由南向北，沉积类型由单一变为多样；西北部地区是沉积类型最为多样，不同类型的储集体也最为发育。埕岛东部地区沙一段地层由东向西层层超覆，地层超覆与断层和岩性匹配，发育了两类构造圈闭：地层-岩性圈闭和构造-岩性圈闭。因此，沙一段油藏整体上受超覆地层控制，油层位于不整合面之上，受地形和储层因素影响发育了一系列地层超覆圈闭，各自有独立的油水系统，在断裂发育的地方形成断层遮挡油藏，地层与岩性组合也可形成地层-岩性油藏。

在沙一段生物灰岩认识的指导下,对该区古近系钻井取心、岩屑分析化验资料进行了统计分析,结合岩性和测井曲线特征,发现埕岛凸起主体的埕北292、埕北25,埕北古10等井古近系底部含生物地层均具有与埕北古11井相似的特征,说明该套地层在埕岛斜坡的高部位普遍发育。

通过地层的精细对比和地球物理手段的应用,对埕岛地区沙一段的平面展布进行了追踪落实,初步明确了展布范围(图1)。图中可以看出,沙一段的平面展布范围较前期认识的扩大了很多,随后完钻的埕北293井进一步证实了上述认识。

5 结 论

(1)根据岩电特征、区域规律推断埕北古11井钻遇的生物灰岩归属于沙一段。

(2)埕岛地区沙一段和东营组之间存在短期的沉积间断,沙一段底部普遍发育生物灰岩或生物碎屑砂岩。

(3)埕岛地区沙一段层层超覆,发育一系列地层超覆圈闭,是有利的油气聚集场所。

济阳坳陷的勘探实践和研究表明,斜坡带沙一段生物灰岩属优质储层。可以认为,埕岛地区东北坡广泛发育沙一段生物灰岩位于渤中凹陷油气运移有利指向区,有望成为该区新的储量接替层系。