地震相分析在濟(jì)陽拗陷孔店組沉積相劃分中的應(yīng)用

王 軍, 姜素華, 李三忠, 宋傳會(huì), 趙斐宇, 錢余欣, 趙永福

1.中國(guó)石化勝利油田分公司 新疆勘探項(xiàng)目管理部，山東 東營(yíng) 257000；2.中國(guó)海洋大學(xué) 海洋地球科學(xué)學(xué)院，山東 青島 266100；3.成都理工大學(xué) 管理科學(xué)學(xué)院，成都 610059)

濟(jì)陽拗陷位于渤海灣盆地西南部，為典型的“北斷南超”箕狀斷陷盆地。隨著勘探重心逐漸向深層轉(zhuǎn)移，古近系孔店組逐漸成為重要的勘探層系。孔店組分布范圍廣，沉積厚度大[1,2]；但由于埋藏較深，鉆穿孔店組的探井較少，因而對(duì)其沉積相的劃分及生儲(chǔ)蓋組合的研究程度較低，導(dǎo)致該層系的勘探一直沒有取得突破性進(jìn)展。近年來，盡管許多專家和學(xué)者也在該區(qū)開展過大量的研究工作[3-8]，但仍存在著局限性。本文在地震地層學(xué)理論的指導(dǎo)下，針對(duì)整個(gè)拗陷開展孔店層序地震相的研究工作，并以此指導(dǎo)沉積相的劃分。目的就是要在鉆井資料有限的情況下，利用地震資料，以地震地層學(xué)的觀點(diǎn)和方法[9-12]，通過地震剖面反射的頂?shù)捉佑|關(guān)系、外部形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及振幅、頻率、連續(xù)性等7個(gè)參數(shù)，對(duì)濟(jì)陽拗陷孔店組層序按體系域進(jìn)行精細(xì)的地震相分析；并結(jié)合鉆井及區(qū)域構(gòu)造背景，對(duì)地震相所代表的沉積相及沉積環(huán)境作出了相應(yīng)的解釋，為明確孔店組的生儲(chǔ)蓋組合關(guān)系和進(jìn)一步的勘探提供依據(jù)。

1 地震層序劃分

劃分地震層序是開展地震相研究的基礎(chǔ)，地震層序?qū)嵸|(zhì)上就是沉積層序的地震響應(yīng)。劃分地震層序的關(guān)鍵是依據(jù)地震剖面的反射終端特征來確定層序邊界的不整合，并進(jìn)一步追蹤與之對(duì)應(yīng)的不整合面。

濟(jì)陽拗陷孔店組是一個(gè)完整的沉積層序。在地震剖面上(圖1)，層序界面SB4為孔店組層序頂界，其上覆蓋的沙四段地層在地震剖面上表現(xiàn)為上超和削截；孔店組層序底界SB1，即古近系的底界，為渤海灣盆地的一個(gè)區(qū)域性不整合面，地震解釋中相當(dāng)于Tr反射標(biāo)準(zhǔn)層?？椎杲M層序可進(jìn)一步細(xì)分為3個(gè)亞層序：SQ1、SQ2、SQ3，即相當(dāng)于分體系域中的低位體系域(LST)、湖侵體系域(TST)和高位體系域(HST)，地層上分別對(duì)應(yīng)于孔三、孔二和孔一段?？椎杲M層序內(nèi)部亞層序的劃分，除參考鉆井分層的厚度外，主要根據(jù)地震剖面反射界面的差異。其中SQ3亞層序(高位體系域)的厚度變化比較大，地震反射較雜亂，連續(xù)性差；SQ2亞層序(湖侵體系域)厚度相對(duì)穩(wěn)定，振幅中等，連續(xù)性較好；SQ1亞層序(低位體系域)厚度普遍較薄，只在局部發(fā)育，表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)層Tr以上界面的一組強(qiáng)反射(圖1)。

2 典型地震相的識(shí)別

在地震相分析過程中，以沉積環(huán)境和巖相意義較明確的特殊地震相的識(shí)別為突破口，在遵循能量匹配、巖心匹配、沉積體系匹配三大準(zhǔn)則[12]的前提下，主要利用地震反射內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部形態(tài)來描述各層段地震相類型，再輔助地震反射振幅、頻率和連續(xù)性等地震參數(shù)進(jìn)一步描述地震相類型，尤其是要注意楔狀外形、前積結(jié)構(gòu)等特殊地震反射的結(jié)構(gòu)特征。地震相的命名方式采用擴(kuò)展的巴博編碼，重點(diǎn)突出地震相單元的外部形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，加上振幅、頻率和連續(xù)性等反射屬性，并附加地震相單元頂?shù)捉缑娴慕佑|關(guān)系。這種綜合7種參數(shù)精細(xì)劃相的方法可以較全面地體現(xiàn)地震相的沉積響應(yīng)特征，為向沉積相的轉(zhuǎn)化提供充分依據(jù)。

本次研究以內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)為重點(diǎn)參數(shù)，分別對(duì)孔店組層序3個(gè)亞層序進(jìn)行地震相識(shí)別和劃分，在濟(jì)陽拗陷孔店組主要識(shí)別出如下8種典型的地震相。

a.前積相(P-P/WF-MML和P-D/BF-MGM)：其同向軸朝一方側(cè)向加積，頂部常為頂超或平行的接觸關(guān)系，底部常表現(xiàn)為下超。前積相外形常為楔狀或?yàn)睿蠸型、斜交型、帚狀、疊瓦狀等多種前積類型，多反映沉積物的順流加積。該區(qū)孔店組的SQ1亞層序中前積相主要分布在各凹陷邊緣斷裂交匯處，表現(xiàn)為中振幅中連續(xù)低頻；SQ2亞層序中的前積相在無棣凸起南部和青坨子凸起西部都有發(fā)育，外形表現(xiàn)為灘狀，同向軸以中振幅高連續(xù)中頻為特征，可能代表扇體、三角洲等沉積體系；SQ3亞層序中的前積相主要分布在各凹陷南部緩坡，具楔狀外形，及中振幅中連續(xù)低頻的特征。

b.發(fā)散相(P-P/WD-MMM)：其同相軸之間的間距向一邊逐漸減小，同相軸個(gè)數(shù)減少并逐漸消失，與之對(duì)應(yīng)的地層單元厚度相應(yīng)減薄，外形呈楔狀。在孔店組的SQ2亞層序中，楔形發(fā)散相多分布在滋鎮(zhèn)斷層、陳南斷層等大型斷裂下降盤附近，表現(xiàn)為弱振幅中低連續(xù)中頻；在SQ3亞層序中，楔形發(fā)散相多分布在凹陷邊緣，而且呈現(xiàn)北部中振幅中低連續(xù)、南部中振幅中高連續(xù)的反射特征。

c.平行—亞平行相(P-P/SP-MMM)：其頂部和底部均是平行的接觸關(guān)系，內(nèi)部為平行—亞平行反射結(jié)構(gòu)，外形常為席狀，反映較為低能的沉積環(huán)境。席狀平行相在該區(qū)孔店組的3個(gè)亞層序中分布廣泛，反射特征多表現(xiàn)為中振幅中連續(xù)中頻。

d.波形相(P-P/SW-MMM)：波形相的同向軸整體表現(xiàn)平行，但在細(xì)微結(jié)構(gòu)上呈波狀起伏。

圖1 濟(jì)陽拗陷孔店組地震層序劃分及反射特征(南北向593地震剖面)Fig.1 Division of seismic sequences and their seismic reflections of the Kongdian Formation in the Seismic Profile 593 of the Jiyang depression

SQ2亞層序中的波形相主要分布在惠民凹陷南部斜坡和青城凸起北側(cè)，SQ3亞層序中的波形相主要分布在凸起周緣和博興洼陷南部斜坡，反映出沉積物的不均勻垂向加積。

e.充填相(P-O/FP-MML和P-O/FP-LGM)：充填相在外形上以“頂平底凹”為特征，局部地層突然增厚，充填于下伏地層之中，內(nèi)部為平行反射，振幅較強(qiáng)，連續(xù)性好，與下伏地層接觸關(guān)系常表現(xiàn)為上超。充填相主要是分布在斷陷深洼處， 如在東營(yíng)凹陷SQ2亞層序中，充填相表現(xiàn)為弱振高連中頻的反射特征；而在該地區(qū)SQ3亞層序中，充填相表現(xiàn)中振中連低頻的反射特征。另外，同一地區(qū)同樣的外形結(jié)構(gòu)，反射屬性的差異可能反映沉積體的差異。如該區(qū)SQ2亞層序中的弱振幅高連續(xù)中頻反射特征，可能反映了深湖—半深湖的沉積特征；而SQ3亞層序中的中振幅中連續(xù)低頻反射特征，則可能反映的是濱淺湖的沉積特征。

f.丘狀相(Tr-D/MW-MBM)：以“底平頂凸”為特征，內(nèi)部多為波形和雜亂結(jié)構(gòu)，與下伏地層接觸關(guān)系常表現(xiàn)為雙向下超。如在SQ3亞層序，石村斷層下降盤發(fā)育有丘狀波形相，為中振幅低連續(xù)低頻的反射特征，推測(cè)是石村斷層活動(dòng)導(dǎo)致沉積物滑塌堆積的結(jié)果。

g.透鏡相(T-P/SE-MMM)：透鏡相以雙向外凸的外形為基本特征，內(nèi)部多為透鏡狀結(jié)構(gòu)，形如眼球，規(guī)模較小。如在孔店組的SQ2亞層序，惠民凹陷曲堤地壘上發(fā)育有透鏡相，表現(xiàn)為中振幅低連續(xù)低頻，可能是小型近岸水下扇的反射。

h.雜亂相(P-D/WHc-MBL)：其反射外形為楔狀，內(nèi)部以同相軸錯(cuò)亂無序?yàn)樘卣鳌ｋs亂相在孔店組的3個(gè)亞層序中都廣泛發(fā)育，多靠近斷層，且連續(xù)性差，可能是粗碎屑物快速堆積的地震響應(yīng)。

3 地震相平面展布及沉積解釋

在對(duì)地震剖面各層序進(jìn)行地震相識(shí)別和劃分的基礎(chǔ)上，按照地震剖面縱向和橫向閉合的原則，確定孔店組各層序的地震相平面分布，圖2即為孔店組的SQ3亞層序的地震相平面分布。

根據(jù)地震相的平面分布，結(jié)合鉆井資料，可以推測(cè)出地震相所代表的沉積意義。如在濟(jì)陽拗陷內(nèi)部的凸起邊緣常發(fā)育一些透鏡相，這種地震相具有重要的指相意義。在過單38井的南北向568地震剖面上，在濱縣凸起南側(cè)的單38井附近，SQ3亞層序發(fā)育有大型透鏡相(圖3)。透鏡相往往是近岸水下扇和三角洲前積作用的表現(xiàn)。根據(jù)單38井的巖心觀察及測(cè)井等資料分析，單38井在SQ3亞層序?yàn)榻端律瘸练e。根據(jù)鉆井揭示沉積相所對(duì)應(yīng)的地震相特征，總結(jié)出濟(jì)陽拗陷孔店組層序典型地震相-沉積相轉(zhuǎn)化模式(表1)。

圖2 濟(jì)陽拗陷孔店組層序SQ3亞層序地震相平面分布圖Fig.2 Distribution of seismic facies of the SQ3 sub-sequence of the Kongdian sequence in the Jiyang depression

圖3 568剖面單38井附近SQ3亞層序近岸水下扇地震相特征Fig.3 Coastal subsea apron seismic facies of the SQ3sub-sequence of the Profile 568 across the Drill dan-38

在明確了各層序地震相的平面分布及各類型地震相可能代表的沉積相特征的基礎(chǔ)上，再結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景和鉆井資料，從地震相的平面展布特征進(jìn)一步分析沉積相類型及沉積環(huán)境，并遵守相序連續(xù)的原則，最終確定沉積相的平面分布(圖4)。下面以孔店組SQ3亞層序?yàn)槔右哉f明。

SQ3亞層序底界為界面SB3，與內(nèi)部同向軸呈平行或上超接觸；頂界為SB4界面；SQ3亞層序與上覆沙四段呈平行不整合接觸；SQ3亞層序在濟(jì)陽拗陷分布范圍廣，厚度大?？v向上，地震相具有繼承性發(fā)育的特點(diǎn)；平面上，分布最廣泛的為席狀亞平行相(P-P/SP-MMM)，正好對(duì)應(yīng)于拗陷內(nèi)廣泛發(fā)育的河流—洪泛平原沉積體系。在東營(yíng)凹陷發(fā)育的大片充填相(P-O/FP-MML)和南部斜坡發(fā)育的透鏡相(P-P/SE-MMM)，從分布的區(qū)域上看，可能是濱淺湖—半深湖和三角洲或近岸水下扇等沉積體系的地震響應(yīng)；再通過鉆井標(biāo)定和相序分析，確定前者為濱淺湖沉積，后者為三角洲沉積。另外，拗陷內(nèi)部的凸起周緣多發(fā)育有楔狀前積相(P-P/WF-MML)，以中振幅中低連續(xù)低頻為發(fā)射特點(diǎn)，根據(jù)地震地質(zhì)綜合解釋，確定為沖積扇沉積(圖4)。

圖4 濟(jì)陽拗陷孔店組層序SQ3亞層序沉積相平面分布圖Fig.4 Distribution of sedimentary facies of the SQ3 sub-sequence of the Kongdian sequence in the Jiyang depression

表1 濟(jì)陽拗陷孔店層序典型地震相-沉積相轉(zhuǎn)化模式Table 1 Comparison of typical seismic facies to sedimentary facies of the Kongdian Sequence in the Jiyang depression

4 結(jié) 論

a.由于濟(jì)陽拗陷孔店組埋藏深，分布范圍廣，鉆至該層的井資料有限且井位分布不均，通過多參數(shù)地震相的分析來研究沉積相的展布是行之有效的。

b.地震相向沉積相的轉(zhuǎn)化不是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)。即使是外部形態(tài)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同的地震相單元，在不同的層序可能指代不同的沉積相類型。因此，必須結(jié)合已有的鉆井資料，井震結(jié)合，確定相應(yīng)層位地震相所代表的沉積含義。這也是地震相向沉積相轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。

c.通過對(duì)孔店組各亞層序地震相的分析，發(fā)現(xiàn)地震相呈現(xiàn)出橫向差異和縱向繼承的特點(diǎn)。將該區(qū)地震相轉(zhuǎn)化為沉積相，正好也符合相序連續(xù)的原則。如孔店組SQ1亞層序表現(xiàn)為沖積扇—濱淺湖的沉積體系；SQ2亞層序在惠民凹陷是三角洲—濱淺湖的組合，而在東營(yíng)凹陷則體現(xiàn)出濱淺湖—半深湖的沉積體系；SQ3亞層序以沖積扇—洪泛平原—濱淺湖的沉積格局為主。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 王建偉，趙勇生，田海芹.東營(yíng)—惠民凹陷孔店組層序地層學(xué)研究[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2001，25(6)：1-6.

Wang J W, Zhao Y S, Tian H Q. Primary study on sequence stratigraphy of Kongdian Formation in Dongying-Huimin Sag [J]. Journal of China University of Petroleum, 2001, 25(6): 1-6. (In Chinese)

[2] 朱劍兵，譚明友.濟(jì)陽拗陷古近系層序地層學(xué)研究綜述[J].油氣地球物理，2008，4(2)：22-26.

Zhu J B, Tan M Y. A summary of the Paleogene sequence stratigraphic studies of Jiyang Depression[J]. Petroleum Geophysics, 2008, 4(2): 22-26. (In Chinese)

[3] 尹兵祥，王尚旭，楊國(guó)權(quán)，等.渤海灣盆地東營(yíng)—惠民凹陷古近系孔店組孔二段地震相與沉積相[J].古地理學(xué)報(bào)，2004，6(1)：49-56.

Yin B X, Wang S X, Yang G Q,etal. Seismic facies and sedimentary facies of the Member 2 of Kongdian Formation of Paleogene in Dongying and Huimin sags, Bohai Bay Basin[J]. Journal of Palaeogeography, 2004, 6(1): 49-56. (In Chinese)

[4] 許建華，肖煥欽.惠民凹陷盤河地區(qū)孔店組石油地質(zhì)特征研究[J].復(fù)式油氣田，2000，12(4)：53-56.

Xu J H, Xiao H Q. Petroleum geological characteristics of Kongdian Formation in Panhe of Huiming depression[J]. Multiple Oil-gas Field, 2000, 12(4): 53-56. (In Chinese)

[5] 姜素華，邊鳳青，王鵬，等.惠民凹陷孔店期盆地原型格架對(duì)油氣成藏的影響[J].中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，39(3)：483-489.

Jiang S H, Bian F Q, Wang P,etal. Impact of basin prototype structure in Kongdian Stage on petroleum accumulation in Huimin depression[J]. Periodical of Ocean University of China, 2009, 39(3): 483-489. (In Chinese)

[6] 陳潔.濟(jì)陽拗陷第三系構(gòu)造層序及其演化[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2003，18(4)：700-706.

Chen J. Tectonic sequence of Tertiary in Jiyang depression and its evolution[J]. Progress in Geophysics, 2003, 18(4): 700-706. (In Chinese)

[7] 姜素華，李金山，夏冬明，等.剝蝕厚度恢復(fù)法在渤海灣盆地濟(jì)陽拗陷孔店組應(yīng)用[J].中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，41(4)：97-102.

Jiang S H, Li J S, Xia D M,etal. The recovering denudation method and its application in Kongdian Formation of Jiyang depression, Bohai Bay Basin[J]. Periodical of Ocean University of China, 2011, 41(4): 97-102. (In Chinese)

[8] 于建國(guó)，韓文功，于正軍，等.濟(jì)陽拗陷孔店組烴源巖的地震預(yù)測(cè)方法[J].石油地球物理勘探，2005，40(3)：318-321.

Yu J G, Han W G, Yu Z J,etal. The seismic prediction method of Kongdian Formation source rock in Jiyang depression[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2005, 40(3): 318-321. (In Chinese)

[9] Jervey M T. Quantitative geological modeling of siliciclastic rock sequence and the seismic expression [J]. SEPM Special Publication, 1988, 42: 47-69.

[10] 陸基孟.地震勘探原理[M].東營(yíng)：石油大學(xué)出版社，2001:199-200.

Lu J M. The Principle of Seismic Exploration[M]. Dongying: China University of Petroleum Press, 2001: 199-200. (In Chinese)

[11] 王秉海，錢凱.勝利油區(qū)地質(zhì)研究與勘探實(shí)踐[M].東營(yíng)：石油大學(xué)出版社，1992.

Wang B H, Qian K. Geology Research and Exploration Practice in the Shengli Petroleum Province[M]. Dongying: China University of Petroleum Press, 1992. (In Chinese)

[12] 張萬選，張厚福.陸相斷陷盆地區(qū)域地震地層學(xué)研究[M].東營(yíng)：石油大學(xué)出版社，1988.

Zhang W X, Zhang H F. The Research of Seismic Stratigraphic in Continental Fault Basin[M]. Dongying: China University of Petroleum Press, 1998. (In Chinese)