遼西低凸起中南段東營(yíng)組層序地層與隱蔽油氣藏預(yù)測(cè)

鄭敬貴，賴維成，王 軍，姚 健，郭 濤

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300452)

層序地層學(xué)理論起源于被動(dòng)大陸邊緣盆地，自引入我國(guó)以來(lái)，在東部陸相斷陷含油氣盆地研究和隱蔽油氣藏勘探中已得到廣泛應(yīng)用，并取得了良好的勘探效果［1-3］。因此，應(yīng)用層序地層學(xué)理論，在遼西低凸起中-南段古近系開(kāi)展研究，探索出一套適合本區(qū)的層序地層學(xué)研究方法，用以指導(dǎo)研究區(qū)乃至整個(gè)渤海海域隱蔽油氣藏勘探，具有積極的理論指導(dǎo)及現(xiàn)實(shí)的勘探意義。

1 地質(zhì)概況

遼西低凸起中-南段位于渤海海域東北部遼東灣地區(qū)，北東東向展布，其西以遼西1號(hào)、遼西2號(hào)及遼西3號(hào)斷層為界與遼西凹陷相鄰，東部以緩坡的形式過(guò)渡到遼中富生烴凹陷，具有“洼中隆”的特點(diǎn)［4-5］(圖1)。

研究區(qū)目前已發(fā)現(xiàn)SZ36-A等多個(gè)油田及含油構(gòu)造，充分顯示了該區(qū)帶優(yōu)越的成藏條件，從已發(fā)現(xiàn)的油氣藏類型來(lái)看，主要為構(gòu)造油氣藏。因此，為了促進(jìn)研究區(qū)規(guī)模型隱蔽油氣藏勘探，針對(duì)研究區(qū)在沉積、層序研究方面存在的全區(qū)層序結(jié)構(gòu)不清，沉積體系演化規(guī)律及主控因素不清等問(wèn)題，應(yīng)用層序地層等方法重新厘定了研究區(qū)層序格架及其演化，并結(jié)合古地貌、物源體系分析等手段預(yù)測(cè)沉積儲(chǔ)層展布，解剖重點(diǎn)目的層段沉積體系展布規(guī)律及主控因素，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合構(gòu)造面貌以及油氣運(yùn)移指向，對(duì)研究區(qū)隱蔽油氣藏有利勘探方向進(jìn)行探討。

圖1 工區(qū)區(qū)域位置圖Fig.1 Location of the Liaoxi uplift

2 層序地層格架及其特征

在本區(qū)東營(yíng)組層序地層研究中，以古生物以及湖平面旋回變化為基本框架，通過(guò)已鉆井、三維地震資料所反映的沉積環(huán)境在地質(zhì)歷史上的有序變遷來(lái)識(shí)別層序及其界面，具體是:通過(guò)已鉆井巖性疊置方式、測(cè)井曲線形態(tài)變化以及古生物等多種資料綜合識(shí)別鉆井層序界面及主要湖泛面(圖2);通過(guò)地震反射終止關(guān)系、區(qū)域地震反射特征類比等方法識(shí)別地震層序界面以及主要湖泛面;最后，通過(guò)精細(xì)時(shí)深標(biāo)定追蹤，建立研究區(qū)等時(shí)層序地層格架(圖3)。

圖2 SZ36-A-1井層序地層及沉積相分析綜合圖Fig.2 Generalized column ofsequencestratigraphyand sedimentary facies through the SZ36-A-1 well

依據(jù)以上方法識(shí)別層序界面并進(jìn)行全區(qū)追蹤，共劃分出了東三層序、東二層序以及東一層序，其中又將重點(diǎn)層序東三、東二層序劃分出了低位體系域、湖擴(kuò)體系域以及高位體系域。

東三層序頂、底界面分別為頂超面和上超面。低位域時(shí)期，由于遼西低凸起大部分為水上凸起區(qū)，地層主要分布于凸起東斜坡帶，在斜坡折帶發(fā)育辮狀河三角洲等沉積。湖泛域時(shí)期，隨著湖平面快速上升，地層在工區(qū)大范圍分布，此時(shí)期辮狀河三角洲發(fā)育規(guī)模明顯變小;高位域時(shí)期，隨著物源供應(yīng)能力的不斷增強(qiáng)，主要發(fā)育辮狀河三角洲、滑塌濁積扇等沉積體系。

東二層序頂、底界面分別為頂超和上超面，層序分布范圍較廣。主要發(fā)育前積特征明顯的辮狀河三角洲沉積，且規(guī)模較大。此外，在東二層序低位域以及湖泛域時(shí)期，在研究區(qū)區(qū)構(gòu)造及沉積坡折帶發(fā)育大量辮狀河三角洲前緣滑塌濁積扇沉積，在地震剖面上表現(xiàn)為明顯的“蠕蟲(chóng)狀”反射特征。

圖3 遼西低凸起中南段東營(yíng)組地震層序結(jié)構(gòu)(剖面位置見(jiàn)圖1)Fig.3 Seismic sequence architectures of the Dongying Formation in the south-central part of the Liaoxi uplift

3 沉積體系展布及控制因素

3.1 沉積體系展布特征

物源體系以及古地貌是控制沉積體系展布的重要因素［6-8］。研究表明，遼西低凸起中-南段物源主要來(lái)自于西部燕山隆起帶元古界—太古界的混合花崗巖、片麻巖以及角閃片麻巖等，為在研究區(qū)形大型沉積體系奠定豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。

遼西低凸起中-南段沉積古地貌研究表明，研究區(qū)主要發(fā)育3個(gè)古溝谷體系，主要分布于研究區(qū)北部SZ36-A油田，中部LD10-A以及南部LD10-B附近，其控制了水系的發(fā)育及辮狀河三角洲朵體的展布，是最為重要的一類輸砂通道(圖4)。而古溝谷在不同沉積時(shí)期發(fā)生遷移，其演化更替受古構(gòu)造格架的嚴(yán)格控制。遼西一號(hào)大斷裂很大程度上控制了研究區(qū)古地貌變更，其活動(dòng)強(qiáng)弱程度決定了來(lái)自西部物源能否通過(guò)一號(hào)斷層在研究區(qū)形成富砂沉積體系。

圖4 遼西低凸起中南段古地貌恢復(fù)圖Fig.4 Palaeogeomorphological reconstruction in the southcentral part of the Liaoxi uplift

在物源體系、古地貌分析基礎(chǔ)上，結(jié)合研究區(qū)單井相、宏觀地震相及其組合等方法，預(yù)測(cè)沉積體系和有利儲(chǔ)集相帶分布，揭示沉積充填演化特征。研究表明，辮狀河三角洲在研究區(qū)大量發(fā)育，地震剖面上表現(xiàn)為中弱振幅、中低連續(xù)前積反射結(jié)構(gòu)。滑塌濁積扇的發(fā)育與物源供給有十分緊密的聯(lián)系:當(dāng)物源供給充分時(shí)，構(gòu)造坡折帶可以形成以強(qiáng)碎屑濁流。研究區(qū)滑塌濁積扇主要分布于斜坡帶坡度較大的地方，并主要形成于東二層序的湖泛域中，具有丘形雙向底超的地震反射結(jié)構(gòu)、“蠕蟲(chóng)狀”反射特征、下切形態(tài)、水道充填及弱前積等復(fù)雜結(jié)構(gòu)(圖5)。

圖5 遼西低凸起中南段東營(yíng)組典型沉積相地震反射特征(剖面位置見(jiàn)圖1)Fig.5 Representative seismic reflection profile of the sedimentary facies in the south-central part of the Liaoxi uplift

通過(guò)以上研究，對(duì)于研究區(qū)的沉積充填演化特征有了較為清晰的認(rèn)識(shí)，下面以較為典型的東二層序?yàn)槔齺?lái)說(shuō)明沉積體系在不同體系域時(shí)期其充填演化特征:

(1)東二層序低位域時(shí)期，物源主要沿古溝谷搬運(yùn)，在研究區(qū)形成規(guī)模相對(duì)較小的辮狀河三角洲沉積，在局部水上凸起區(qū)，由于沉積物路過(guò)不留作用，在研究區(qū)東斜坡帶形成較為大型辮狀河三角洲沉積，砂體分布受控于古溝谷分布及調(diào)節(jié)斷層(圖6A)。

(2)東二層序湖泛域時(shí)期，湖平面快速上升，物源供應(yīng)能力減弱，研究區(qū)北部主要為濱淺湖相泥質(zhì)沉積，辮狀河三角洲受古地貌控制向中南部發(fā)生遷移，總體規(guī)模變小。在典型沉積坡折帶形成具“蠕蟲(chóng)狀”反射特征的滑塌濁積扇沉積(圖6B)。

(3)東二層序高位域時(shí)期，物源供應(yīng)明顯增強(qiáng)，西部水系跨過(guò)遼西凹陷向研究區(qū)提供大量物源，形成了近東西向的大型辮狀河三角洲沉積，成為研究區(qū)覆蓋面積最大的辮狀河三角洲(圖6C)。

3.2 沉積體系展布主控因素分析

構(gòu)造控制的古地貌對(duì)砂體的影響作用已經(jīng)成為研究者的共識(shí)，但同時(shí)應(yīng)該認(rèn)識(shí)到的是:古地貌是個(gè)演化更替的過(guò)程，其不同演化階段對(duì)砂體的控制是不同的。

遼西低凸起中南段東營(yíng)組沉積體系展布一直存在很多爭(zhēng)議。由于低凸起呈南北向展布且受斷層控制，傳統(tǒng)認(rèn)為來(lái)自燕山隆起帶的西側(cè)物源不能穿越斷層到達(dá)低凸起，低凸起東營(yíng)組儲(chǔ)層主要來(lái)自于由北向南沿凸起斜坡展布的辮狀河三角洲沉積。但通過(guò)精細(xì)古地貌恢復(fù)認(rèn)為遼西低凸起邊界斷層在平面上活動(dòng)極不均衡，從北向南形成3處斷裂轉(zhuǎn)換帶(圖7)。來(lái)自于西部的物源可通過(guò)3處斷裂轉(zhuǎn)換帶越過(guò)斷層形成3個(gè)大的辮狀河三角洲沉積朵體。傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)的低凸起南北向辮狀河三角洲是3個(gè)大朵體側(cè)向遷移造成的假象。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)遼西低凸邊界斷層不僅在平面上活動(dòng)極不均衡，而且空間上也處于時(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化之中，斷層影響的古地貌動(dòng)態(tài)更替控制著不同體系域辮狀河三角洲朵體的遷移。如在東二層序低位域沉積時(shí)期，北側(cè)斷裂轉(zhuǎn)換帶斷層生長(zhǎng)指數(shù)低，中、南側(cè)斷裂轉(zhuǎn)換帶斷層生長(zhǎng)指數(shù)高，西側(cè)物源極易通過(guò)活動(dòng)性最小的北側(cè)調(diào)節(jié)帶充注到低凸起之上，而在中南部受到阻礙。因此，辮狀河三角洲朵體在低凸起北部大范圍發(fā)育，在中部、南部發(fā)育范圍小;到湖泛域時(shí)期，中部調(diào)節(jié)帶斷層生長(zhǎng)指數(shù)低，辮狀河三角洲主要發(fā)育在中部，南部朵體范圍小，北部朵體不發(fā)育;高位域時(shí)期，中、南部調(diào)節(jié)帶斷層生長(zhǎng)指數(shù)低，辮狀河三角洲主要發(fā)育在中、南部，北部朵體不發(fā)育。

通過(guò)以上分析，表明研究區(qū)主要發(fā)育受構(gòu)造調(diào)節(jié)帶控制的3個(gè)溝谷體系，是主要的輸砂通道，但不同時(shí)期，其溝谷發(fā)生遷移導(dǎo)致古地貌發(fā)生變更，控制辮狀河三角洲在不同時(shí)期發(fā)生遷移疊置變化。由此可以看出，構(gòu)造控制的不同古地貌單元對(duì)沉積的控制作用是變化的，有的持續(xù)控制沉積體的發(fā)育，有的則在早期控制沉積體的發(fā)育而晚期成為沉積砂體通過(guò)的阻礙。

4 隱蔽油氣藏預(yù)測(cè)

勘探實(shí)踐證實(shí)，層序地層學(xué)理論雖然誕生于海相被動(dòng)大陸邊緣盆地，但是，其在陸相盆地油氣勘探中同樣能夠起到良好的指導(dǎo)應(yīng)用，尤其是對(duì)于陸相斷陷湖盆隱蔽油氣藏勘探更是有著不可替代的作用。

通過(guò)總結(jié)研究區(qū)沉積體系所處層序(時(shí)間)位置以及構(gòu)造(空間)部位，構(gòu)建隱蔽圈閉發(fā)育模式，從而指導(dǎo)研究區(qū)隱蔽油氣藏勘探。不同層序位置其砂體發(fā)育程度不同，砂體連通性差異較大，與不同構(gòu)造背景相配置，容易形成多種類型隱蔽圈閉，具體表現(xiàn)為:

圖6 遼西低凸起中南段沉積體系展布圖Fig.6 Distribution of the depositional systems in the south-central part of the Liaoxi uplift

圖7 構(gòu)造活動(dòng)對(duì)沉積的控制作用Fig.7 Diagram showing the controls of tectonism on the depositional systems in the south-central part of the Liaoxi uplift

低位域早期時(shí)期，湖盆范圍相對(duì)比較局限，盆內(nèi)物源區(qū)發(fā)育，物源供應(yīng)較為充分。砂體較為發(fā)育，且連通性較好，砂體多發(fā)育于凸起區(qū)溝道、湖盆較深處沉積或構(gòu)造坡折帶以下。這一時(shí)期發(fā)育大量溝道砂質(zhì)充填型、坡折帶以下地層超覆型圈閉以及由辮狀河三角洲前緣滑塌形成的透鏡體型巖性圈閉，與其上湖泛域區(qū)域性湖相泥巖相配置，形成良好的儲(chǔ)蓋組合。此外，由于盆內(nèi)物源區(qū)大量發(fā)育，因此，在凹陷局部隆起區(qū)與凹陷中心過(guò)渡地帶也是尋找小扇體型隱蔽圈閉的良好場(chǎng)所。

湖泛域時(shí)期，隨著相對(duì)湖平面快速上升，湖盆范圍快速擴(kuò)張，湖泊作用增強(qiáng)。此時(shí)，物源供應(yīng)速率明顯小于湖域擴(kuò)張所導(dǎo)致的可容納空間增加速率。在本時(shí)期沉積砂體主要表現(xiàn)為規(guī)模較小、相對(duì)孤立等特征。因此，在凹陷邊緣區(qū)容易形成上傾方向靠控凹斷層遮擋，兩側(cè)巖性尖滅所控制的側(cè)向尖滅型斷層-巖性圈閉以及孤立辮狀河三角洲型隱蔽圈閉。在物源供應(yīng)充分的區(qū)帶也有可能形成三角洲前緣滑塌型巖性圈閉，如位于遼西低凸起南段的旅大10-B構(gòu)造東二層序湖泛域辮狀河三角洲前緣滑塌型巖性圈閉。

高位域時(shí)期相對(duì)湖平面處于緩慢上升到緩慢下降階段，物源供給充沛，其供應(yīng)速率已經(jīng)逐漸超越可容空間增長(zhǎng)速率。加之前期沉積作用起到填平補(bǔ)齊的作用，因此，該時(shí)期辮狀河三角洲以大范圍連片沉積為主，砂體富集。由于該時(shí)期物源供應(yīng)充足，辮狀河三角洲沉積規(guī)模大，向湖盆方向往往容易形成規(guī)模型三角洲前緣滑塌型巖性圈閉。

5 結(jié)論

(1)遼西低凸起中南段物源豐富，沉積體系類型豐富，應(yīng)用層序地層學(xué)方法對(duì)識(shí)別層序結(jié)構(gòu)，指導(dǎo)沉積體系樣式及展布具有重要的指導(dǎo)意義。

(2)研究區(qū)發(fā)育3大受控于斷裂轉(zhuǎn)換帶的古溝谷體系，其時(shí)空變化控制著辮狀河三角洲不斷遷移疊置。

(3)研究區(qū)成藏條件優(yōu)越，隱蔽油氣藏勘探潛力大。在不同的沉積體系域時(shí)期，不同構(gòu)造部位，發(fā)育地層超覆型、小扇體型、斷層-側(cè)向尖滅型、溝道型以及前緣滑塌型等多種類型隱蔽圈閉，勘探潛力大。

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