東營凹陷沙四上亞段層序地層格架研究

馮 磊 姜在興 田繼軍

摘要：針對東營凹陷沙四上亞段濱淺湖灘壩砂體沉積特征，根據(jù)層序地層學(xué)理論，在綜合分析-地震、測井、巖G等資料的基礎(chǔ)上，采用地震層序、聲波時(shí)差和測井曲線疊合等方法進(jìn)行層序界面識(shí)別，建立了東營凹陷沙四上亞段層序地層格架，將沙四上亞段劃分為一個(gè)三級層序，并根據(jù)層序內(nèi)低位體系域、湖侵體系域及高位體系域發(fā)育情況，細(xì)分為7個(gè)準(zhǔn)層序組。

關(guān)鍵詞：東營凹陷；體系域；層序地層格架；灘壩砂體；層序界面

中圖分類號(hào)：TEl21.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

前言

東營凹陷是濟(jì)陽坳陷的一個(gè)次級構(gòu)造單元，是印支期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)背景下發(fā)展起來的中、新生代張扭型半地塹伸展盆地?；緲?gòu)造格局為北斷南超、北陡南緩，四周被凸起所圍繞。東營凹陷下第三系沙河街組沙四段上亞段主要發(fā)育濱淺湖灘壩沉積，灘壩砂體單層厚度小，儲(chǔ)層橫向變化快，沉積及分布規(guī)律復(fù)雜，建立合理的層序地層格架成為地層對比、沉積相分析及古地理再造等工作的基礎(chǔ)。

孫海龍根據(jù)Cross提出的高分辨層序地層學(xué)原理，通過基準(zhǔn)面升降變化規(guī)律建立了東營凹陷南斜坡沙四段的層序格架。本次研究根據(jù)Vail、Posamentier等提出的經(jīng)典層序地層學(xué)理論，通過對不同體系域?yàn)紊绑w沉積特征的研究，建立東營凹陷沙四段上亞段層序地層格架。

1沙四上亞段層序格架建立

東營凹陷沙四段沉積期為盆地發(fā)育初期斷陷階段的緩慢沉降期，為半干旱條件下的沉積，可劃分為上、下2個(gè)亞段，其中，沙四上亞段由于主要含油層位位于純化鎮(zhèn)地區(qū)，也稱“純化鎮(zhèn)組”，并可進(jìn)一步細(xì)分為純上段和純下段。沙四上亞段巖性復(fù)雜，褐灰、灰色泥巖與薄層灰質(zhì)粉砂巖、砂巖、白云巖、油頁巖等互層，厚度一般為100～300m，受斜坡影響，向南逐漸減薄。沙四下亞段以含紅色泥巖為特征，又稱“紅層”段，厚度一般為幾十米，以沖擊扇、河流及淺湖碎屑沉積為主。

Vail等人依據(jù)水位變化周期，將沉積層序劃分為一至六級，其中，三級層序被作為層序地層的基本地層單位，具有重要意義，其時(shí)間區(qū)間為0.5～3.0Ma。根據(jù)姚益民的ESR測年等研究，東營凹陷沙四上亞段時(shí)間跨度為2.6Ma，可以為一個(gè)三級層序單元。

根據(jù)地層疊置樣式、巖性特征及巖相變化等，將沙四上亞段劃分為低位體系域、湖侵體系域和高位體系域，其中，低位體系域?qū)?yīng)沙四上亞段純下段，湖侵體系域?qū)?yīng)沙四上亞段純上段下部，高位體系域?qū)?yīng)沙四上亞段純上段上部。低位體系域與湖侵體系域分界面為首次湖泛面，地震剖面上為第一個(gè)上超點(diǎn)所對應(yīng)的反射界面，首次湖泛面是水位開始上升的標(biāo)志，湖泛面之上沉積水深加深，發(fā)育退積式準(zhǔn)層序，沉積物顏色加深。湖侵體系域與高位體系域的分界面為最大湖泛面，是水位上升至最高位置的界面，水體深度達(dá)到最大，沉積富含有機(jī)質(zhì)的暗色泥巖，稱為凝縮段(cs段)，沉積巖性一般為黑色泥巖、油頁巖等(圖1)。

由圖1可以看出：東營凹陷沙四上亞段低位體系域時(shí)期對應(yīng)水體下降階段，多發(fā)育進(jìn)積式準(zhǔn)層序組，為濱淺湖灘壩砂體發(fā)育的主要時(shí)期，砂巖含量逐漸增加，自然電位曲線呈“漏斗形”，形成向上變粗的進(jìn)積序列；湖侵體系域時(shí)期對應(yīng)水體上升階段，水體較深，沉積巖性主要為半深湖相泥巖、風(fēng)暴灘壩和油頁巖等，自然電位曲線呈“鐘形”，沉積序列為向上變細(xì)的退積序列；高位體系域早期水體深度相對穩(wěn)定，發(fā)育加積式準(zhǔn)層序組，后期水位略有下降，發(fā)育進(jìn)積式準(zhǔn)層序組，沉積巖性主要為濱淺湖相泥巖、灘壩砂巖及白云巖，自然電位曲線基線無偏移，呈直線加積特征?？傮w上，沙四上亞段具有明顯的沉積韻律性，沉積物粒度由底部向上呈粗一細(xì)一粗變化，反映沉積水體由淺變深再變淺，形成一個(gè)完整的沉積旋回。

通過對東營凹陷300多口井的對比分析，建立了沙四段上亞段層序地層格架，將沙四上亞段劃分為7個(gè)準(zhǔn)層序組：低位體系域包括3個(gè)準(zhǔn)層序組，以進(jìn)積序列為主，發(fā)育濱淺湖沉積；湖侵體系域包括2個(gè)準(zhǔn)層序組，以退積序列為主，發(fā)育半深湖、深湖沉積；高位體系域由2個(gè)準(zhǔn)層序組組成，以加積或進(jìn)積序列為主，發(fā)育濱淺湖沉積(圖2)。

2地震資料層序界面識(shí)別

層序劃分的關(guān)鍵是層序界面、初始湖泛面及最大湖泛面的識(shí)別。地震資料具有較好的橫向分辨率，適用于層序界面的橫向識(shí)別。利用鉆井資料通過井震標(biāo)定確定層序界面在地震剖面上對應(yīng)的地震同相軸，并確定層序界面反射同相軸特征。根據(jù)東營凹陷樊137井離散合成地震記錄：T7對應(yīng)沙四上亞段層序底界，中一強(qiáng)振幅，連續(xù)性較好；T6對應(yīng)沙四上亞段層序頂界，振幅較弱，連續(xù)性較差；17對應(yīng)沙四上亞段純上段與純下段分界，強(qiáng)振幅，連續(xù)性好，可連續(xù)追蹤(圖3)。

層序界面通常對應(yīng)不整合面，包括平行不整合和角度不整合，平行不整合面在地震剖面上反射同相軸產(chǎn)狀平行，難以識(shí)別，角度不整合在地震剖面上特征明顯，常表現(xiàn)為削蝕、頂超、上超、下超等，因此，尋找角度不整合面是層序界面識(shí)別的重點(diǎn)。以東營凹陷50多口井的合成記錄井震標(biāo)定為基礎(chǔ)進(jìn)行全區(qū)層序追蹤。近盆地邊緣地區(qū)角度不整合較明顯，過濱634井南北向地震剖面上，沙四上亞段層序底界面(T7)表現(xiàn)為界面之上地震反射波的削蝕，為低位體系域時(shí)期湖平面長期下降河道下切侵蝕的結(jié)果；層序頂界面(T6)表現(xiàn)為界面之下地震反射波的頂超，頂超通常伴有較弱的侵蝕，通常出現(xiàn)于湖平面緩慢上升至開始下降時(shí)期，由于沉積物不能繼續(xù)向上傾方向加積而形成，多形成于高位體系域(圖4)。

3測井資料層序界面識(shí)別

3.1聲波時(shí)差識(shí)別

聲波時(shí)差是地層巖性、物性、孔隙度、流體性質(zhì)等因素的綜合響應(yīng)，不整合將導(dǎo)致其中某些因素異常，使聲波時(shí)差曲線偏離正常趨勢線，這是利用聲波時(shí)差進(jìn)行層序邊界識(shí)別的理論基礎(chǔ)。Magara K提出，理想條件或者正常埋藏壓實(shí)條件下，泥頁巖聲波時(shí)差對數(shù)與埋深存在線性關(guān)系，而不整合的存在將引起沉積地層缺失、沉積環(huán)境變化，造成湖侵泥巖覆蓋形成超壓帶抑制壓實(shí)作用等現(xiàn)象，導(dǎo)致聲波時(shí)差對數(shù)與深度線性回歸出現(xiàn)明顯錯(cuò)斷或異常，即為層序界面(不整合面)。

圖5為東營凹陷東部王26井中泥頁巖聲波時(shí)差(對數(shù)刻度)與深度的關(guān)系。從圖中可以明顯看出，1664m處聲波時(shí)差對數(shù)與深度關(guān)系出現(xiàn)明顯斷點(diǎn)，可以判斷該位置為層序界面，分析認(rèn)為是不整合的存在導(dǎo)致孔隙度等因素變化而使聲波時(shí)差曲線偏離正常趨勢線，確定該界面為沙四上亞段頂界面。同理，1840m處聲波時(shí)差對數(shù)與深度關(guān)系也存在較明顯斷點(diǎn)偏移，判斷為沙四上亞段底界面。

3.2聲波時(shí)差曲線與電阻率曲線疊合法

成熟的富含有機(jī)細(xì)粒烴源巖中，生成烴類替代巖石孔隙水，使巖石電阻率增大，將使測井的聲波時(shí)差曲線與電阻率曲線產(chǎn)生幅度差(定義該差值為AlogR)。聲波時(shí)差曲線與電阻率曲線疊合法將孔隙度曲線(一般為聲波時(shí)差曲線)疊加于電阻率曲線上之上，根據(jù)2條曲線間的幅度差可以進(jìn)行層序邊界識(shí)別。AlogR一般與烴源巖中的有機(jī)碳總量(TOC)成正比。層序地層格架與烴源巖發(fā)育程度及有機(jī)碳豐度存在密切聯(lián)系：當(dāng)湖盆水位上升至最高位置(即最大湖泛面)時(shí)，沉積凝縮段(cs段)，有機(jī)碳總量(TOC)較高，因此，TOC峰值常與最大湖泛面相對應(yīng)。最大湖泛面上下，高位體系域陸源碎屑供應(yīng)充足，而湖侵體系域及低位體系域水體相對較淺，導(dǎo)致TOC逐漸降低，使層序邊界對應(yīng)AlogR低值。

圖6顯示了東營凹陷高897井AlogR與層序地層關(guān)系，可以明顯看出，AlogR與層序地層存在密切關(guān)系：AlogR低值段對應(yīng)層序邊界，即沙四上亞段的頂?shù)捉缑鎸?yīng)的AlogR值迅速減少到最小；AlogR高值段對應(yīng)層序中的最大湖泛面位置，且在層序內(nèi)部向上、向下均逐漸減小。

4結(jié)論

(1)根據(jù)經(jīng)典層序地層學(xué)理論，分析不同體系域?qū)?yīng)的沉積特征，建立了東營凹陷沙四上亞段層序地層格架，為深入研究東營凹陷沙四上亞段灘壩砂體沉積規(guī)律提供了較精確的等時(shí)地層單元。

(2)綜合地震層序識(shí)別、聲波時(shí)差識(shí)別、測井曲線疊合法進(jìn)行層序界面及體系域界面的識(shí)別，建立了東營凹陷沙四上亞段層序地層格架，提高了層序界面的可靠程度。

(3)通過對東營凹陷沙四上亞段各體系域?yàn)紊绑w發(fā)育特征進(jìn)行分析，認(rèn)為低位體系域是灘壩砂體發(fā)育的主要時(shí)期，由3個(gè)準(zhǔn)層序組構(gòu)成，可以作為勘探有利目的層段。