資福寺洼陷鹽湖層序密集段特征及其油氣意義

劉 建，張 黎，胡彩云，張晨露 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室（長江大學） 長江大學地球科學學院，湖北 荊州434023

資福寺洼陷鹽湖層序密集段特征及其油氣意義

劉 建，張 黎，胡彩云，張晨露 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室（長江大學） 長江大學地球科學學院，湖北 荊州434023

結(jié)合湖盆特征，在層序格架下研究資福寺洼陷下第三系沙市組和新溝咀組密集段在三級層序內(nèi)的發(fā)育特征，沙市組和新溝咀組均以初始湖泛面和最大湖泛面為界，分為低位體系域、水進體系域、高位體系域。井、震結(jié)合，發(fā)現(xiàn)沙市組密集段主要集中在高位體系域下部，新溝咀組由于高位體系域時氣候炎熱，水體下降，物源減少，密集段主要集中在水進體系域，通過密集段反射特征在地震剖面上的識別及確定厚度，分析烴源巖的時空展布。

密集段；體系域；烴源巖；資福寺洼陷

資福寺洼陷位于江陵凹陷東部，東鄰赤岸街構(gòu)造，西鄰虎渡河洼陷，南接南部斷坡金家場構(gòu)造，北鄰范家臺構(gòu)造［1］?？v向上，白堊系漁洋組，古近系沙市組、新溝咀組、荊沙組、潛江組、荊河鎮(zhèn)組，新近系廣華寺組及第四系地層發(fā)育齊全，以碎屑巖沉積為主。

1 資福寺洼陷層序發(fā)育特征

1.1 層序劃分

根據(jù)一、二、三級層序界面的井、地震反射特征，將資福寺洼陷白堊系－古近系劃分為1個一級層序，2個二級層序，6個三級層序（圖1）［2］。二級層序具有較清楚的粗－細－略粗的完整的沉積旋回。目的層位沙市組－新溝咀組是與鹽湖沉積有關(guān)聯(lián)的一套沉積單元，大體上為連續(xù)沉積，沉積體系類型、組合及物源區(qū)等沉積特征明顯不同于上部層序，顯示為鹽湖層序。其中沙市組分為沙下段和沙上段；新溝咀組分為新下段和新上段，其中新下段分為Ⅲ油組、泥隔層、Ⅱ油組、Ⅰ油組。以沉積旋回、巖性組合及測井資料分析沙下段發(fā)育低位體系域（LST）與水進體系域（TST），沙上段發(fā)育高位體系域（HST）。新溝咀組Ⅲ油組發(fā)育LST，泥隔層、Ⅱ油組、Ⅰ油組發(fā)育TST，新上段發(fā)育HST。

1.2 控制層序發(fā)育因素

資福寺洼陷白堊系－古近系二級層序界面和沉積旋回的發(fā)育與盆地構(gòu)造階段性演化有關(guān)，即構(gòu)造幕控制二級層序的發(fā)育，而三、四、五級層序的形成與氣候和物源供給變化引起的湖平面或沉積基準面的變化有密切的關(guān)系，湖平面的波動導致了高頻的沉積旋回和復(fù)雜的層序結(jié)構(gòu)。氣候的變化引起的湖平面變化直接控制了地層巖性的分布和相的變化。

1.3 資福寺洼陷層序發(fā)育特征

1）層序Ⅱ（沙市組Es）時為穩(wěn)定的斷陷期，LST與水近體系域沉積時，湖盆連通性差，為半密閉湖盆，氣候干旱，沉積了棕紅色、灰色、暗灰色泥巖互層夾膏質(zhì)鹽巖，泥膏巖。其中LST時湖平面低，氣候干旱，鹽湖較發(fā)育；TST時砂、泥巖增加，鹽湖分布局限；HST時，氣候開始變得較為濕潤，同時斷層活動，湖泊面積加大，砂、泥巖進一步增加，鹽湖向咸水湖轉(zhuǎn)化。

圖1 資福寺洼陷白堊系－古近系層序地層分析

2）層序Ⅲ（新溝咀組Ex）時期同沉積斷裂活動微弱，全區(qū)地形平坦，水體較淺，為斷拗期，湖盆連通性加強，LST與TST沉積時氣候繼續(xù)濕潤，咸水湖向正常湖泊轉(zhuǎn)化。初次湖泛期形成了以泥巖為主的泥隔層；HST時，氣候忽然干旱，水體下降，物源供應(yīng)減少，發(fā)育大段紅層。

2 資福寺洼陷的鹽湖層序密集段特征

2.1 密集段的縱向展布

作為一個薄的沉積單位，密集段可以在一個層序的中部，也可以在層序的底部發(fā)育。有時一個層序內(nèi)會發(fā)育好幾個密集段，底部、中部均可出現(xiàn)，它們可能從盆地內(nèi)部向湖盆邊緣伸展。密集段在湖泊中出現(xiàn)的具體位置取決于層序的類型。

1）層序Ⅱ（沙市組Es）時，沉積主體形成內(nèi)陸斷陷湖盆環(huán)境，密集段應(yīng)在HST的下部和TST的上部，但是，因為氣候因素的影響，層序Ⅱ的LST和TST為鹽系地層，發(fā)育大段膏鹽，所以密集段不發(fā)育。因此密集段主要發(fā)育在層序Ⅱ的HST的下部。

2）層序Ⅲ（新溝咀組Ex）總體處于半干早的氣候背景，密集段從初始湖泛面開始發(fā)育，因為層序ⅢHST時期氣候條件為氧化環(huán)境，故不發(fā)育密集段。因此層序Ⅲ的密集段發(fā)育在TST。

2.2 密集段平面分布特征

資福寺洼陷的物源來自北部，由北向南，洼陷構(gòu)造格局是 “南中坳、北緩坡”。層序Ⅱ的密集段主要發(fā)育在HST內(nèi)，在洼陷北部，發(fā)育向南的前積下超，洼陷南部，上超點向南延伸最遠，最大上超點為密集段發(fā)育起始點。層序Ⅲ的密集段主要發(fā)育在TST，洼陷北部，地震反射特征為由南向北上超，從最大上超點到盆地中心，細粒沉積發(fā)育。洼陷南部，由于物源的快速推進，沉積作用以前積為主，前積層的前端及遠端為沉積作用緩慢的細粒沉積物，即密集段。

2.2.1 層序Ⅱ密集段

資福寺洼陷北邊在HST時期，由于三角洲的快速推進，沉積作用以前積為主，水平層狀的半深湖泥巖沉積很少，地震剖面上反映出反射段長，下超到下伏地層之上，密集段主要是前三角洲暗色泥巖。密集段沿下超面向南發(fā)育。如圖2資福寺洼陷南邊在HST時期，水域擴大，上超點向陸地方向延伸最遠，最大上超點往盆地中心方向發(fā)育密集段（圖3）。

圖2 629測線沙市組（Es）前積下超反射剖面

圖3 615.5測線沙市組（Es）上超反射剖面

2.2.2 層序Ⅲ密集段發(fā)育特征

資福寺洼陷北邊在TST時期，水域擴大，上超點向陸地方向延伸最遠，最大上超點往盆地中心方向發(fā)育密集段。

資福寺洼陷南邊在TST時期，早期三角洲沉積離洼陷中心較遠，洼陷中心沉積了水平狀的半深湖相泥巖，其中發(fā)育了三角洲前緣滑塌扇的遠端沉積，后期由于三角洲的不斷推進，在水平狀的半深湖相泥巖之上沉積了前三角洲暗色泥巖前積層。密集段沿著下超面開始向北邊發(fā)育。

2.3 密集段的平面展布

根據(jù)資福寺洼陷密集段發(fā)育特征，分別把每個組所有的最大上超點和下超面的起始點對應(yīng)的道號投點在相應(yīng)的工區(qū)平面圖上，可得到密集段的發(fā)育范圍。地震剖面上，密集段多表現(xiàn)為強振幅的反射相位，具有低頻率、高連續(xù)和分布廣的特點。其上通常具有明顯的下超反射，用時深轉(zhuǎn)換，求出每個組下超面與上超面之間所有滿足密集段特征的強振幅的厚度和。由此可得出區(qū)域內(nèi)任意道號對應(yīng)的密集段厚度。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，就可以編制密集段厚度等值線圖。

2.3.1 層序Ⅱ密集段的平面展布

層序Ⅱ沉積時期湖盆下降，湖面擴大，水體加深，此時資福寺洼陷前積體系沿物源方向往復(fù)興廠、岑河口方向呈指狀發(fā)育，分布范圍較小。層序Ⅱ密集段厚度呈北西西－南東東向展布，據(jù)地震時深轉(zhuǎn)換資料統(tǒng)計，資福寺洼陷附近最厚，沉積了700m；沙22井附近次之，沉積了600m；彌陀寺附近也比較厚，沉積了500m。以這3個為中心向南北兩翼逐漸減?。▓D4）。

圖4 資福寺洼陷層序Ⅱ（左：沙市組）、Ⅲ（右：新溝咀組）密集段厚度等值線圖

2.3.2 層序Ⅲ（新溝咀組）密集段的平面展布

層序Ⅲ沉積時期，水系的補給較層序Ⅱ時增強，沿物源方向往南，前積體系較發(fā)育，特別是北方的岑河口、定向寺一帶最為發(fā)育，分布范圍較大，延伸較遠，導致密集段整體向南遷移。層序Ⅲ密集段厚度呈北西西－南東東向展布，根據(jù)地震時深轉(zhuǎn)換資料統(tǒng)計，資福寺附近與彌陀寺附近最厚，沉積了700m，以這2個中心向南北兩翼逐漸減薄（圖4）。

層序Ⅱ和層序Ⅲ密集段均具有粒度細、顏色深和發(fā)育反映凈水環(huán)境的層理構(gòu)造等特征，深灰色泥巖是其主要類型，其次是泥灰?guī)r、油頁巖等。

3 密集段的分布與有效烴源巖的關(guān)系

研究層序格架中烴源巖的發(fā)育特征和空間展布規(guī)律是層序地層學研究中的一項重要內(nèi)容，它對資源的合理評價有著決定性的意義，長期以來一直得到研究者的重視。密集段在層序上出現(xiàn)在TST或LST和HST之間，其上下均為較粗粒的砂體，而密集段中含有大量的有機質(zhì)，具有巨大的生烴潛力，是有利的烴源巖。

層序中密集段的分布決定了有效烴源巖的縱向?qū)游缓蜋M向展布，以及最終形成油氣藏的規(guī)模。因此，了解密集段在空間和時間上的分布，有利于了解生油凹陷的生油潛力。傳統(tǒng)上在進行生油量計算以及研究成藏系統(tǒng)時，總是把油源巖看作是個單一的地層（生油層）。但是從層序地層學角度看來，油源巖只是跨越最大洪泛面上下的密集段的同義詞，它并沒有固定的頂?shù)捉缑妫虼怂皇菃我坏膸r層。密集段的厚度通常很薄，但是它的時間跨度卻很大，沉積速率很低。一般來說密集段中的有機質(zhì)含量是最高的，往上或者往下，有機質(zhì)含量逐漸降低。因此，密集段，尤其是那些在盆地內(nèi)部由多個密集段疊合形成的大型復(fù)合密集段是沉積盆地中最好的、最重要的潛在生油層［3～11］。

在計算資福寺洼陷密集段的厚度時，研究所得的各個組的密集段厚度實際上是很多薄層密集段疊合的厚度，則討論資福寺洼陷有效烴源巖的展布可以直接參考資福寺洼陷密集段的縱向展布和橫向展布。由密集段的縱向展布可知，沙上段和新下段具有好的生油潛力。密集段的平面分布很大程度上反映洼陷內(nèi)有利生油區(qū)帶的分布。所以沙市組的有效烴源巖呈北西西－南東東向展布，在資福寺附近處沉積最厚。新溝咀組的有效烴源呈北西西－南東東向展布，在資福寺附近與彌陀寺附近沉積最厚。

4 結(jié) 語

1）密集段在湖泊層序中出現(xiàn)的具體位置取決于層序的類型：沙市組－新溝咀組形成于半潮濕－半干旱的淺水湖盆環(huán)境。層序Ⅱ密集段位于HST下部（沙上段）。層序Ⅲ密集段位于TST的下部（新下段Ⅱ油組）。

2）根據(jù)密集段空間展布情況，得出資福寺洼陷古近系發(fā)育沙上－新下湖相烴源巖。烴源巖總體上近北西西－南東東展布，厚度中心在復(fù)興場－資福寺一帶，向北西、南東兩側(cè)減薄和降低。

［1］張建華，向雪梅.資福寺洼陷形成機理與生油潛力研究 ［J］.江漢石油職工大學學報，2005，18（4）：15～20.

［2］劉建，胡彩云.江陵凹陷含鹽層系層序地層與沉積特征 ［J］.石油天然氣學報，2009，31（1）：11～16.

［3］朱玲，樊太亮.密集段的識別標志及地質(zhì)意義 ［J］.石油與天然氣地質(zhì)，1997，18（2）：161～164.

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［11］王典敷，汪仕忠.鹽湖油田地質(zhì) ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1998.6～7.

Analysis for Heavy Mineral Characteristics and Sources in Xiaermen Area of Biyang Sag

JIANG Jian－wei，ZHANG Jia－bo，WU Guan－sheng，ZHANG Xia（Authors'Address：Research Institute of Petroleum Exploration and Development，Henan Oilfield Compny，SINOPEC，Nangyang473132，Henan，China）

Researching on the multi－source reservoir sands was of great significance of oil and gas exploration.The analysis of heavy mineral was one of the important methods for distinguishing different source systems.By using the heavy mineral data of 57well drilling in Xiaermen Area of Biyang Sag，the methods of the type of heavy mineral combination and ZTR maturity index were used to judge the sedimentary source direction in Xiaermen Area.Study result shows that three sources exist in this region，they are Houzhuang in the north（Sungang），Xiaermen in the east and Lishuwa in the southeast.

source；heavy mineral；ZTR maturity index；Xiaermen Area

TE121.3

A

1000－9752（2011）12－0007－04

2011－10－02

劉建（1965－），男，1987年大學畢業(yè)，博士，高級工程師，現(xiàn)主要從事石油地質(zhì)、盆地分析的教學和科研工作。

［編輯］ 宋換新