松遼盆地王府?dāng)嘞萋癫厥?/h1>

2013-11-03 10:32:52柳成志葛曉峰齊東巖

黑龍江科技大學(xué)學(xué)報(bào)訂閱 2013年5期 收藏

關(guān)鍵詞：營城火石質(zhì)體

柳成志,　葛曉峰,　齊東巖

(東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院, 黑龍江 大慶 163318)

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松遼盆地王府?dāng)嘞萋癫厥?/p>

柳成志,葛曉峰,齊東巖

(東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院, 黑龍江 大慶 163318)

為研究松遼盆地王府地區(qū)油氣的生、運(yùn)、聚及成藏過程,根據(jù)王府?dāng)嘞莸臉?gòu)造特征及相關(guān)資料,采用泥巖聲波時(shí)差法、鏡質(zhì)體反射率法、趨勢分析法計(jì)算研究區(qū)火石嶺組末期、營城組末期、嫩江組末期地層的剝蝕量,恢復(fù)研究區(qū)的埋藏史。結(jié)果表明:火石嶺組沉積時(shí)期為斷陷形成的初始時(shí)期,各地區(qū)沉積厚度不同;沙河子組—營城組沉積時(shí)期,表現(xiàn)為快速沉積和快速埋藏的特征;營城組末期地層反轉(zhuǎn)抬升遭受剝蝕,剝蝕量具有東大西小的特征;登婁庫組—嫩江組時(shí)期,具有較快速的沉積和埋藏特征;嫩江組末期,王府?dāng)嘞菀恢碧幱谔齽兾g狀態(tài)，剝蝕劇烈,嫩三段以上地層普遍缺失。該結(jié)果為研究區(qū)油氣評價(jià)提供了有益參考。

松遼盆地; 王府?dāng)嘞? 埋藏史; 剝蝕量

0　引　言

地層剝蝕是沉積盆地中普遍存在的現(xiàn)象[1-2]。地層抬升剝蝕過程中,沉積物的成巖演化、排液作用及地溫場等均發(fā)生改變,且改變程度與剝蝕量密切相關(guān)[3]。地層剝蝕量是恢復(fù)盆地埋藏史的一個(gè)重要參數(shù)。盆地的埋藏史分析是油氣評價(jià)的重要組成部分,是研究油氣的生、運(yùn)、聚及成藏過程的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。因此,正確恢復(fù)地層的剝蝕量,進(jìn)而恢復(fù)盆地埋藏史具有重要意義。

目前,王府地區(qū)已發(fā)現(xiàn)泉頭組一段碎屑巖、沙河子組和火石嶺組火山巖三套含氣層系,初步形成了千億方天然氣儲量規(guī)模,其中,以火石嶺組原生氣藏儲量規(guī)模最大[4]。探明王府地區(qū)火石嶺組天然氣成藏機(jī)制,預(yù)測其他有利含氣區(qū)帶,恢復(fù)其埋藏史非常必要。以往學(xué)者對于埋藏史的研究,受資料數(shù)據(jù)的限制,無法驗(yàn)證其計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性,而火石嶺組末期的剝蝕量又因?yàn)榭碧匠潭鹊投鵁o法計(jì)算。筆者在前人研究的基礎(chǔ)上,采用聲波時(shí)差法、未被剝蝕地層厚度趨勢延伸法、Dow鏡質(zhì)體反射率法計(jì)算火石嶺組末期、營城組末期、嫩江組末期的剝蝕量,進(jìn)一步完善了研究區(qū)的埋藏史,為研究區(qū)油氣評價(jià)提供了有益參考。

1　研究區(qū)概況

王府?dāng)嘞菸挥谒蛇|盆地東南隆起區(qū)西北部(圖1),斷陷期發(fā)育南北兩個(gè)洼槽,其中主要斷陷區(qū)分布在斷陷的西南部,是由三條主斷層控制的具有雙斷結(jié)構(gòu)性質(zhì)的斷陷,斷陷走向?yàn)镹E向，斷陷期地層最大厚度超過4 000 m?？偪碧矫娣e約為3 500 km2,其中有效勘探面積為2 100 km2。受一系列近SN向及NE向斷裂的控制,王府?dāng)嘞輳奈髦翓|發(fā)育三個(gè)構(gòu)造帶:山東屯構(gòu)造帶、小城子構(gòu)造帶和武家屯構(gòu)造帶。

王府?dāng)嘞莸臉?gòu)造演化經(jīng)歷了斷陷期、斷拗轉(zhuǎn)換期、拗陷期、萎縮期四個(gè)階段,形成下斷上坳的雙層沉積結(jié)構(gòu),沉積了侏羅系火石嶺組、沙河子組、營城組、白堊系登婁庫組、泉頭組、青山口組、姚家組和嫩江組(圖2)。營城期末、嫩江期末的構(gòu)造反轉(zhuǎn)抬升作用使得地層剝蝕嚴(yán)重,并且在嫩江期末抬升以后一直處于隆起狀態(tài),未接受上白堊系、第三系沉積,只沉積了厚度不大的第四系沉積物。

圖1　王府?dāng)嘞莸乩砦恢?/p>

圖2　王府?dāng)嘞莩练e環(huán)境及地層劃分

Fig. 2Strata system and sedimentary characteristics of Wangfu fault depression

2　剝蝕厚度恢復(fù)原理

目前,恢復(fù)地層剝蝕厚度的方法有很多[5-10],如聲波時(shí)差法、孔隙度法、壓實(shí)法、鄰層厚度比值法、沉積速率比值法、鏡質(zhì)體反射率法等。根據(jù)現(xiàn)有資料與王府?dāng)嘞莞鞑徽厦娴膶?shí)際情況,采用泥巖聲波時(shí)差法、Dow鏡質(zhì)體反射率法、趨勢分析法計(jì)算地層的剝蝕厚度。 這里,計(jì)算所得數(shù)值并不是精確的剝蝕量,而是某個(gè)地層在一段時(shí)間內(nèi)經(jīng)過反復(fù)沉積、剝蝕得到的最大剝蝕量。

2.1聲波時(shí)差法

聲波時(shí)差法的基本理論分別由Magara、真柄欽次于1976年提出,其原理為:針對巖石聲波時(shí)差隨深度變化的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)關(guān)系并不因巖層遭受過剝蝕而發(fā)生改變的情況,對現(xiàn)有聲波時(shí)差數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)擬合,建立標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)曲線;在有剝蝕的地區(qū),當(dāng)不整合面以上沉積物的厚度小于剝蝕厚度時(shí),將不整合以下泥巖的壓實(shí)趨勢線上延至Δt0(古地表,一般取 650 μs/m),則古地表與不整合面之間的距離即為剝蝕厚度,如圖3所示。

圖3　聲波時(shí)差法恢復(fù)地層剝蝕厚度原理

Fig. 3Principle of sonic time differerce method to restore eroded strata thickness

Magara聲波時(shí)差法具有獲取資料迅速、簡便易行的特點(diǎn),可用于剝蝕量較大而埋藏較淺的不整合面的剝蝕厚度估算。嫩江組末期剝蝕量較大,且埋深較淺,計(jì)算時(shí)聲波時(shí)差取指數(shù)坐標(biāo),根據(jù)聲波時(shí)差數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合出一條直線,展現(xiàn)聲波時(shí)差與深度間的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)關(guān)系,并延伸至古地表(一般取650 μs/m)來估算地層剝蝕量。

2.2Dow鏡質(zhì)體反射率法

Dow鏡質(zhì)體反射率法即根據(jù)不整合面上下相近地層的鏡質(zhì)體反射率(R0)差值估算剝蝕量,并利用圖解的形式來確定的方法(圖4)。將不整合面以下地層的R0剖面線穿過不整合面向上延伸到R0值與上伏地層底界面R0相等的深度點(diǎn),該點(diǎn)與不整合面鏡質(zhì)體反射率變化常常是不連續(xù)的。由于連續(xù)沉積的地層R0的對數(shù)一般與深度呈線性關(guān)系,因此可以用圖解的方式來恢復(fù)剝蝕量。與傳統(tǒng)地質(zhì)法相比，此法簡單易行,且更具定量意義,被廣泛應(yīng)用于剝蝕量的恢復(fù)研究。但是,Dow鏡質(zhì)體反射率法未考慮到二次埋藏對R0的影響,所以恢復(fù)出的剝蝕厚度為地層的最小剝蝕厚度。

圖4　鏡質(zhì)體反射率差值法恢復(fù)地層剝蝕厚度示意

Fig. 4Vitrinite reflectance difference method used to restore eroded strata thickness

2.3未被剝蝕地層厚度趨勢延伸法

未被剝蝕地層厚度趨勢延伸法又稱地質(zhì)構(gòu)造法或地質(zhì)外推法等。使用該方法的前提是:假設(shè)剝蝕前巖層的厚度均一或厚度變化均勻,根據(jù)厚度的變化推算剝蝕量。

地層厚度在橫向上常有一定的變化規(guī)律,根據(jù)未剝蝕地層厚度及沉積邊界(厚度為零)內(nèi)插值或者根據(jù)未被剝蝕的兩點(diǎn)地層厚度外插值可估算被剝蝕地層厚度(圖5)。這種方法應(yīng)用簡便,有地震剖面即可,適用于勘探初期的新區(qū),且可以全區(qū)域預(yù)測剝蝕量,不足之處在于,地層橫向變化大或者地層非等厚沉積的區(qū)域,其誤差及受人為影響較大。

圖5　未被剝蝕地層厚度趨勢延伸法原理

Fig. 5Principle of trend analysis used to restore eroded strata thickness

3　結(jié)果與討論

3.1剝蝕量計(jì)算

3.1.1計(jì)算實(shí)例

自西向東選取松遼盆地王府?dāng)嘞莩?井、城深1井和王府1井,通過計(jì)算各井的火石嶺組末期、營城組末期和嫩江組末期的剝蝕量來恢復(fù)埋藏史。文中根據(jù)不同井的實(shí)際情況選用的計(jì)算方法有所不同。如城8井火石嶺末期剝蝕量采用鏡質(zhì)體反射率法恢復(fù),結(jié)果如圖6所示;城深1井嫩江組末期的剝蝕量采用聲波時(shí)差法恢復(fù),如圖7所示;王府1井火石組末期剝蝕情況采用趨勢延伸法恢復(fù),如圖8所示。

圖6　鏡質(zhì)體反射率法恢復(fù)城8井火石嶺末期剝蝕量

Fig. 6Denudation of Late Huoshiling formation of Cheng 8 well with vitrinite reflectance difference method

圖7　聲波時(shí)差法恢復(fù)城深1井嫩江末期剝蝕量

Fig. 7Denudation of Late Nengjiang formation of Chengshen 1 well with sonic time difference method

圖8　趨勢延伸法恢復(fù)王府1井火石嶺組末期剝蝕量

Fig. 8Denudation of Late Huoshiling formation of Wangfu 1 well with trend analysis method

3.1.2計(jì)算結(jié)果

王府?dāng)嘞莩?井、城深1井和王府1井地層剝蝕量計(jì)算結(jié)果如表1所示。從城深1井的恢復(fù)結(jié)果中可以看出,使用聲波時(shí)差法與鏡質(zhì)體反射率法恢復(fù)的嫩江期末的剝蝕量,分別為1 020與1 044 m,兩者相差24 m;使用鏡質(zhì)體反射率法與趨勢線分析法恢復(fù)的營城期末的剝蝕量,分別為268 與271 m,兩者相差3 m;從王府1井的恢復(fù)結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn),使用聲波時(shí)差法與鏡質(zhì)體反射率法計(jì)算嫩江期末的剝蝕量,結(jié)果分別為748與678 m,兩者相差70 m;使用鏡質(zhì)體反射率法與趨勢線分析法計(jì)算火石嶺期末剝蝕量,結(jié)果分別為128與133 m,兩者相差5 m;而城8井的恢復(fù)結(jié)果中,每個(gè)不整合面只使用一種計(jì)算方法。對比城深1井與王府1井各不整合面的剝蝕恢復(fù)結(jié)果可以看到,不同方法恢復(fù)同一地層剝蝕量的誤差均在可以接受的范圍內(nèi),說明此次剝蝕厚度恢復(fù)使用的方法較為合理,結(jié)果具有一定的準(zhǔn)確性。在最終結(jié)果的選取上,由兩種方法計(jì)算的,取兩種方法的平均值,一種方法計(jì)算的則保留該計(jì)算結(jié)果。

表1地層剝蝕量計(jì)算結(jié)果

Table 1Result of denudationsm m

從表中還可看出,三口井的火石嶺組末期剝蝕量相對于營城期末與嫩江期末較小,甚至城深1井的剝蝕量不足100 m,有些地區(qū)在地震剖面上很難觀察到剝蝕的現(xiàn)象,而且剝蝕量從城深1井到城8井逐漸增大,可見,在火石嶺期末地層的抬升具有地區(qū)性,且抬升幅度東部大(城8井剝蝕量為258 m)西部小(城深1井與王府1井剝蝕量分別為70 m與130 m),有些地區(qū)未見抬升;在營城期末全區(qū)地層反轉(zhuǎn)抬升遭受剝蝕,城深1井與王府1井的剝蝕量均大于250 m,且王府1井的剝蝕量大于城深1井。由地震剖面也可以看到剝蝕削減的現(xiàn)象,城8井由于在火石嶺組期末后一直處于抬升剝蝕狀態(tài)導(dǎo)致沙河子組與營城組整體缺失。東部的抬升剝蝕要比西部劇烈,從嫩江期末開始,王府?dāng)嘞菥鸵恢碧幱谔齽兾g狀態(tài),剝蝕量普遍大于600 m,城深1井的剝蝕量超過1 000 m,王府1井與城8井的剝蝕量分別為713與639 m,整體表現(xiàn)為西部剝蝕量大于東部。

3.2單井埋藏史圖

根據(jù)各井的各不整合面的剝蝕量,恢復(fù)城深1井、王府1井和城8井的單井埋藏史圖,如圖9所示。

從以上三井的埋藏史圖可以發(fā)現(xiàn),雖然各有特點(diǎn),但整體規(guī)律卻非常明顯。火石嶺組沉積時(shí)期是斷陷形成的初始時(shí)期,各井的沉積厚度不同,在火石嶺組沉積末期局部地層抬升,抬升幅度從西至東逐漸變大;沙河子組—營城組時(shí)期,具有快速沉降、快速沉積和快速埋藏特征;營城組末期整體抬升遭到剝蝕,地層缺失和剝蝕自西向東逐漸增大;登婁庫組—嫩江組時(shí)期表現(xiàn)為較快的沉積和埋藏,在嫩江組末期地層的抬升導(dǎo)致地層缺失和剝蝕,由東向西逐漸增大;由于王府地區(qū)在嫩江期末后一直處于抬升剝蝕狀態(tài),嫩三段地層普遍缺失,沒有沉積古近系與新近系地層,由第四系直接覆蓋在嫩三段或嫩二段之上;姚家組以下的地層保存相對完整。

圖9　王府?dāng)嘞萋癫厥?/p>

4　結(jié)　論

(1)松遼盆地王府?dāng)嘞菔瘞X期末地層局部抬升,西部抬升小東部抬升大,東部的剝蝕量要大于西部;營城期末地層整體反轉(zhuǎn)抬升,且同樣顯示出東部剝蝕大于西部剝蝕的規(guī)律;嫩江期末由于一直處于抬升剝蝕的狀態(tài),剝蝕現(xiàn)象劇烈,表現(xiàn)出西部剝蝕大于東部剝蝕的特征。

(2)王府?dāng)嘞莞鲿r(shí)期地層均具有快速沉積和快速埋藏的特征。在營城期末與嫩江期末地層由構(gòu)造運(yùn)動反轉(zhuǎn)抬升遭受剝蝕,且在嫩江期末后一直處于抬升剝蝕狀態(tài),嫩三段以上地層普遍缺失,姚家組以下地層保存較完整,無沉積古近系與新近系地層,由第四系直接覆蓋在嫩三段或嫩二段之上。

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(編輯荀海鑫)

Burial history of Wangfu fault depression in Songliao Basin

LIUChengzhi,GEXiaofeng,QIDongyan

(School of Geosciences, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China)

Aimed at investigating the hydrocarbon generation, expulsion, migration and accumulation in Wangfu area in Songliao Basin, this paper, based on the geological structure and the available data of Wangfu fault depression and using the sonic time difference method, the vitrinite reflectance difference method, and the trend analysis method, introduces a calculation of denudation amount in the Late Huoshiling formation, the Late Yingcheng formation and the Late Nenjiang formation in order to rebuild the buried history of study area. The results indicate that the Huoshiling formation is marked by the sedimentary period, classified as the initial period of the Wangfu fault depression in which the sedimentary thickness varies with regions； the sedimentary period ranging from Shahezi formation to the Yingcheng formation is characterized by a fast deposition and fast burial; the Late Yingcheng formation is distinguished by the denudation produced by stratigraphic inversion and uplift， resulting in a greater denudation in the east than in the west; the period from the Denglouku formation to the Nengjiang formation features a faster deposition and burial; and the Late Nenjiang formation is followed by the occurrence of the constantly violent denudation to which the Wangfu fault depression is subjected, due to uplift and denudation, and a widespread absence of the formation above Nen 3. The research could give a useful reference for the hydrocarbon appraisement of the study area.

Songliao Basin; Wangfu fault depression; burial history; recovery of denudation

2013-07-20

柳成志(1962-),男,吉林省榆樹人，教授,博士,研究方向:火山巖、油氣成藏與保存條件，E-mail:lchzhdq@vip.sina.com。

10.3969/j.issn.1671-0118.2013.05.019

P618.13

1671-0118(2013)05-0482-05

A

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