東營北帶東段勝坨—鹽家地區(qū)砂礫巖扇體地層產(chǎn)狀研究

王惠勇,韓宏偉,張云銀,孔省吾,滕厚華

(1.中國石油大學(華東)地球科學與技術學院,山東青島266580;2.中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院,山東東營257022)

東營北帶東段勝坨—鹽家地區(qū)砂礫巖扇體地層產(chǎn)狀研究

王惠勇1,2,韓宏偉2,張云銀2,孔省吾2,滕厚華2

(1.中國石油大學(華東)地球科學與技術學院,山東青島266580;2.中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院,山東東營257022)

利用地震正演模擬、傾角測井分析、鉆井地層對比等方法對東營凹陷北帶勝坨—鹽家地區(qū)砂礫巖扇體的地層產(chǎn)狀進行了研究,取得以下成果：①在疊前深度偏移剖面上，陡坡帶砂礫巖體存在向凸起的下傾現(xiàn)象,與時間域地震資料相比，能夠更好地刻畫砂礫巖體地層產(chǎn)狀,與實際地層產(chǎn)狀吻合性更好;②砂礫巖扇體地層產(chǎn)狀主要受斷層活動速率、斷層傾角和古地形影響,在發(fā)育層系及空間分布上存在較大差異,按照傾角大小和產(chǎn)狀可以分為背斜型、坡積型、反傾型和平緩型等4種類型;③砂礫巖體產(chǎn)狀決定了油氣藏類型和含油氣分布范圍,正確認識其地層產(chǎn)狀對淺層和中深層砂礫巖體油氣勘探具有重要影響。

砂礫巖扇體;地層產(chǎn)狀;傾向;油氣藏

濟陽坳陷是一個在中生代構造背景上發(fā)展而成的新生代斷拗盆地。在古近紀盆地斷陷期,各凹陷陡坡帶廣泛發(fā)育沖積扇、扇三角洲、近岸水下扇等砂礫巖扇體,油氣成藏條件優(yōu)越,是勝利油田增儲上產(chǎn)的重要陣地。多年來,針對中深層砂礫巖體建立了一系列地震預測技術,并取得了溝扇對應、扇根封堵、扇間有儲和疊合連片等地質認識,建立了陡坡帶中深層砂礫巖體的沉積及油氣成藏模式,有力指導了砂礫巖體油氣藏勘探發(fā)展[1-8]。但以往的研究均基于疊后時間偏移或疊前時間偏移資料,而這兩種資料均不能解決大斷面附近的速度突變問題,使得陡坡帶砂礫巖扇體地震成像不準確,在實際工作中出現(xiàn)砂礫巖體地層產(chǎn)狀解釋結果與實鉆結果不一致的情況,在一定程度上制約了陡坡帶砂礫巖體油氣藏的勘探。

鹽18井區(qū)三維地震資料成像處理采用了波動方程疊前深度偏移方法,解決了大斷面附近速度突變界面的成像問題,成像質量有了很大提高,由此發(fā)現(xiàn)陡坡帶砂礫巖體地層的地震反射特征與以前的時間偏移資料相比發(fā)生了較大變化,很多區(qū)段的地層產(chǎn)狀甚至發(fā)生了倒轉。對于深度偏移資料解釋的砂礫巖體地層產(chǎn)狀,其可靠性引起人們的質疑。針對這一問題,本文以鹽18井區(qū)疊前深度偏移資料為基礎,利用地震正演模擬、傾角測井分析、鉆井地層對比等方法研究東營北帶東段勝坨—鹽家地區(qū)砂礫巖體的地層產(chǎn)狀,分析其成因的動力學機制,從而為準確刻畫砂礫巖體的圈閉形態(tài)和研究其油氣藏類型提供參考依據(jù)。

1 前期主要認識

勝坨—鹽家地區(qū)位于濟陽坳陷東營凹陷北部陡坡帶東段(圖1),北靠鹽家氣田,西臨勝坨油田,東接永安油田。該地區(qū)在沙河街組沉積時期自西向東發(fā)育坨75井、鹽16井和鹽18井古沖溝,具有構造活動劇烈、坡度陡、高差大、物源近等特點,砂礫巖扇體廣泛發(fā)育,是油氣聚集的重要場所[9-10]。由于后期構造抬升剝蝕,部分地區(qū)缺失沙二段、沙一段和東營組。前期針對該區(qū)砂礫巖體油氣藏在沉積類型、地震反射特征和油氣成藏機制方面的研究取得以下認識。

1.1 沉積類型

研究區(qū)受湖盆邊界斷裂、構造旋回、物源條件及古氣候等因素的控制,不同沉積時期和不同地區(qū)發(fā)育的扇體有所不同,以沙三段頂部為界大體可分為上、下兩部分。上部地層包括沙二段、沙一段和館陶組,主要發(fā)育河流相沉積,只在凸起邊緣地區(qū)發(fā)育小型的扇三角洲沉積。下部地層主要包括沙三段和沙四段,是砂礫巖體的主要發(fā)育層系,其中沙四下亞段底部和沙三中亞段主要發(fā)育扇三角洲,沙四下亞段中上部、沙四上亞段和沙三下亞段主要發(fā)育近岸水下扇[9]。下部砂礫巖體整體呈現(xiàn)溝扇對應、退積為主、加積為輔和繼承性發(fā)育特點。

圖1 東營凹陷北帶東段勝坨—民豐地區(qū)構造特征及井位分布

1.2 地震反射特征

研究區(qū)陡坡帶發(fā)育的沖積扇、扇三角洲和近岸水下扇除在局部地區(qū)砂礫巖扇體地層出現(xiàn)向凸起傾斜現(xiàn)象外,大部分區(qū)域均呈現(xiàn)向凸起抬升、退積超覆的特征。另外,三種扇體的反射特征也略有不同。沖積扇扇根為短波狀-雜亂反射結構,扇中可見斜交前積結構,扇端為亞平行振幅中連續(xù)反射。扇三角洲平原亞相反射振幅較弱、連續(xù)性差,一般為短波狀-雜亂反射結構;扇三角洲前緣地震剖面上呈向盆內(nèi)的“S”形前積或疊瓦式反射結構[6-8]。近岸水下扇扇根部位沒有與沖積扇相連的波狀、雜亂反射結構,在地震相平面圖上,周圍可見平行-亞平行、中-高振幅、中-高連續(xù)的湖泊相地震反射特征。

1.3 油氣藏特征

目前,認為陡坡帶扇體發(fā)育地層、構造和巖性3種油氣藏類型。

1) 地層油氣藏主要發(fā)育在淺層,是扇體向凸起超覆形成的地層超覆油氣藏,扇體物性普遍較好,主要靠不整合面進行封堵,埋藏深度多在1800m以上。

2) 構造油氣藏主要發(fā)育在1800～2200m,扇體成巖較差,物性相對較好,包括背斜油藏和斷塊油藏兩種類型,背斜油藏主要靠扇體的背斜圈閉控制成藏,斷塊油藏主要靠凸起大斷層和次級斷層封堵控藏。

3) 巖性油氣藏主要發(fā)育在2200m以下的中深層,在部分地區(qū)淺層也偶有發(fā)育。同時,扇體呈楔形向凸起方向抬升,油氣主要在物性相對較好的扇中部位成藏,而扇根物性較差,是控藏主要因素。另外,受排烴壓力等因素影響,油氣充滿度呈現(xiàn)明顯的兩分性：3300m以上,油氣充滿度相對較低,油藏底部普遍發(fā)育水層;3300m以下,油氣充滿度較高,普遍不發(fā)育水層。

2 陡坡帶砂礫巖扇體地層產(chǎn)狀研究

在疊前時間偏移地震剖面(圖2a)上,陡坡帶砂礫巖體地震反射多表現(xiàn)為向凸起抬升的產(chǎn)狀(圖2a 中黃色虛線所示),受此影響,前期一般認為砂礫巖體多為超覆于斷剝面之上、向凸起上傾的地層產(chǎn)狀。鹽18井區(qū)疊前深度偏移資料(圖2b)出站之后,發(fā)現(xiàn)部分陡坡帶砂礫巖扇體地層的地震反射特征與疊前時間偏移資料相比發(fā)生了變化：扇根反射由原來向凸起抬升變?yōu)橄聝A,并隨埋深增加反傾程度增大,尤其是沙三段和沙四段地層反傾現(xiàn)象明顯(圖2b中黃色虛線所示)。

我們通過地震正演模擬、傾角測井資料分析和開發(fā)井小層對比,來驗證砂礫巖體扇根反傾存在的真實性以及深度偏移資料的可靠性。

2.1 地震正演模擬研究

根據(jù)鉆井情況結合該區(qū)地質認識,建立了陡坡帶砂礫巖體典型地質模型(圖3a)。該模型共設計砂礫巖扇體12期,其中第1,2,3,4,5,10和11期扇體的扇根部位向凸起下傾,第6和7期扇體的扇根產(chǎn)狀平緩,第8,9和12期扇體的扇根向凸起抬升;所有扇體的扇中和扇端均向凸起抬升。利用10階有限差分波動方程數(shù)值模擬方法對該典型地質模型進行正演模擬,采用PML吸收邊界條件,正演網(wǎng)格10m×6m,道距20m,249炮,1ms采樣,時間記錄長度4.5s,分別采用疊前時間偏移和波動方程疊前深度偏移方法對正演數(shù)據(jù)進行成像處理。對得到的疊前時間偏移剖面(圖3b)和疊前深度偏移剖面(圖3c)進行對比研究。

圖2 鹽18井區(qū)疊前時間偏移剖面(a)與疊前深度偏移剖面(b)上砂礫巖體地震反射特征對比

圖3 陡坡帶砂礫巖扇體地質模型(a)及其正演數(shù)據(jù)的疊前時間偏移剖面(b)和疊前深度偏移剖面(c)

由圖3b可見,疊前時間偏移剖面上砂礫巖扇體地層產(chǎn)狀與模型相比發(fā)生以下變化：①每期扇體頂部地震反射同相軸的傾角大于模型砂礫巖體的實際傾角;②埋藏相對較淺的第1期至第4期扇體的扇根部位在向凸起一側具有先下傾后抬升的現(xiàn)象,類似斷層或褶曲的響應,與模型實際產(chǎn)狀相比變化較大;③扇根頂部平緩且形成強反射的第7期和扇根向凸起下傾的第10期在疊前時間偏移剖面上的反射特征都變?yōu)橄蛲蛊鹛?變化最為明顯。

與疊前時間剖面相比,圖3c的疊前深度偏移剖面上各期砂礫巖體地層產(chǎn)狀與模型較為一致。對于疊前時間偏移剖面中砂礫巖體反射產(chǎn)狀的假象,分析認為主要是由于時間域成像方法無法解決從砂礫巖體到凸起的速度橫向突變問題,從而造成反射假象;而深度偏移成像技術則解決了速度橫向突變問題,提高了成像精度,所以能較為準確地反映砂礫巖體地層的實際產(chǎn)狀。

2.2 傾角測井資料

對研究區(qū)由疊前時間偏移、疊前深度偏移地震資料和傾角測井資料得到的砂礫巖扇體的傾向和傾角進行了統(tǒng)計分析(表1)，發(fā)現(xiàn)：①利用疊前時間偏移地震資料計算得到的傾向普遍向凸起抬升,即南傾,傾角較小,一般在1.5°～7.5°;而疊前深度偏移資料和傾角測井資料得到的砂礫巖體地層普遍北傾,傾角較大,一般在2.0°～25.0°；②利用疊前深度偏移資料計算得到的傾向和傾角與測井資料解釋結果基本一致。

表1 東營凹陷鹽家地區(qū)砂礫巖體傾向和傾角統(tǒng)計

2.3 實鉆井地層對比

在時間域地震剖面上,陡坡帶砂礫巖體地震反射多表現(xiàn)為向凸起上傾抬升的現(xiàn)象,由此認為研究區(qū)砂礫巖體具有超覆于斷面之上、向凸起上傾的地層產(chǎn)狀。但由于砂礫巖體和凸起地層速度多高于洼陷內(nèi)泥巖速度,加之疊前時間偏移自身算法的問題,使得時間偏移后地震剖面上的扇體反射特征并不能代表實際地層產(chǎn)狀,即使進行速度校正后,與實際地層產(chǎn)狀也存在一定差異。如圖4所示鹽18井區(qū),疊前深度偏移剖面(圖3a)上鹽18-1井至鹽18井油層反射為向北傾斜,與實鉆井鉆遇油層對比結果(圖3b)一致。

圖4 疊前深度偏移連井地震剖面(a)與實鉆井地層對比剖面(b)

3 砂礫巖扇體地層產(chǎn)狀類型及主控因素分析

3.1 砂礫巖扇體產(chǎn)狀類型

根據(jù)傾角測井資料、實鉆井小層對比和地震疊前深度偏移剖面等資料聯(lián)合解釋的砂礫巖體傾角大小及產(chǎn)狀,將研究區(qū)砂礫巖體劃分為背斜型、坡積型、反傾型和平緩型等4種類型(圖5)。

圖5 勝坨—鹽家地區(qū)砂礫巖體產(chǎn)狀主要類型

3.1.1 背斜型

背斜型砂礫巖體主要分布在古沖溝正前方,按照形成原因又可以分為滾動背斜型和差異壓實型兩種。滾動背斜型主要是同沉積斷層形成的滾動背斜,在沙河街組、東營組和館陶組均有發(fā)育,其中沙四段和沙三段較為普遍,分布范圍也相對較廣。差異壓實型主要分布在館陶組淺層,由于差異壓實形成的砂礫巖體背斜。淺層滾動背斜型和差異壓實型扇體產(chǎn)狀在時間域地震剖面上整體產(chǎn)狀變化不大,但隨著埋藏深度的增加背斜的構造幅度會逐漸降低直至消失,從而被誤認為平緩型,部分地區(qū)甚至為被認為是坡積型。

3.1.2 坡積型

坡積型砂礫巖體主要為超覆在斷剝面上的各種扇體,扇體產(chǎn)狀在沉積后未發(fā)生較大變化,是較為常見的砂礫巖體類型。一般分布在古沖溝之間的山梁處或者斷層生長速率相對較小的地區(qū),在層系上沙二段、沙一段、東營組和館陶組最為常見。由于時間域地震剖面上扇體的傾角普遍增大,原來認為的坡積型砂礫巖體傾角一般要大于實際傾角。

3.1.3 反傾型

砂礫巖扇體整體向凸起方向傾斜,向扇端方向抬升。該類型砂礫巖扇體主要分布在斷層活動速率較大地區(qū),并且沙四段和沙三段地層具有一致性。在時間域地震剖面上,淺層反傾砂礫巖體的扇根反射一般會出現(xiàn)褶曲現(xiàn)象,在靠近凸起一側向凸起抬升,形成相反的地層產(chǎn)狀;中深層砂礫巖體地震反射同相軸的反傾角度會減小,部分會呈現(xiàn)出平緩型和低角度坡積型形狀。這一問題即使經(jīng)過速度校正也難以得到糾正,因此,原來認為的很多低角度坡積型和平緩型砂礫巖體可能為反傾型。

3.1.4 平緩型

砂礫巖扇體傾角較小,基本呈水平狀分布。該類型砂礫巖扇體主要分布在沙三中上亞段、沙二段、東營組和館陶組,在斷層活動速率不是很大的局部地區(qū)沙三下亞段和沙四段也會發(fā)育該類型砂礫巖體。該類型扇體數(shù)量較少,在時間域地震剖面中為坡積型樣式。原來被認為是坡積型的部分扇體應該為平緩型。

3.2 砂礫巖扇體地層反傾形成機制

同沉積斷層下降盤地層傾向發(fā)生變化是一種正常的構造現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn),傾角大小和地層傾向主要跟斷層活動速率、斷剝面傾角和古地形有關[11-14]。

3.2.1 斷層活動速率

通過對研究區(qū)斷層活動速率和砂礫巖扇體傾角關系的研究發(fā)現(xiàn),斷層活動速率與陡坡帶砂礫巖扇體地層產(chǎn)狀具有密切關系(圖6)。斷層活動速率較小的館陶組、東營組、沙一段和沙二段砂礫巖扇體均表現(xiàn)為向凸起方向抬升的地層產(chǎn)狀,與沉積時地層產(chǎn)狀相比未發(fā)生大的改變。而斷層活動速率大于100m/Ma的沙三段、沙四純上亞段、沙四純下亞段和沙四下亞段地層傾向大部分發(fā)生反轉,并且整體表現(xiàn)出地層傾角隨斷層活動速率增大而增大的特性。

圖6 勝坨—民豐斷裂帶斷層活動速率與砂礫巖體地層傾角的關系

3.2.2 斷層傾角

斷層傾角與地層產(chǎn)狀也存在一定關系。以鹽家地區(qū)過鹽22井和鹽18井古沖溝為例,勝北斷層在縱向上分為明顯的三段式,沙三段中、上亞段及其以上地層對應的斷層傾角在29.9°左右,在沙三下亞段斷層傾角在26.0°,沙三下亞段以下地層斷層傾角在22.2°,具有隨埋深增加傾角減小的特點。而砂礫巖扇體靠近大斷層一側的地層傾角具有隨斷層傾角減小而增大的特點(圖7)。

3.2.3 古地形

陡坡帶砂礫巖扇體具有溝扇對應的發(fā)育特征,近期研究發(fā)現(xiàn)陡坡帶砂礫巖扇體地層產(chǎn)狀與古地形具有較大關系,在古沖溝前方的砂礫巖扇體主要發(fā)育區(qū)容易形成向凸起傾斜現(xiàn)象[15],而在古沖溝之間的山梁處,扇體相對不發(fā)育,地層多向凸起抬升,很少出現(xiàn)向凸起的回傾現(xiàn)象。如圖8所示,鹽8-永92-永924井位于鹽18井古沖溝內(nèi),是砂礫巖體的主要發(fā)育區(qū),自永92井向北,砂礫巖扇體根部向凸起出現(xiàn)明顯的回傾現(xiàn)象;而自古沖溝向東的永85井一側,為當時沉積時的古山梁且遠離扇體主發(fā)育區(qū),中深層地層均向凸起抬升,未出現(xiàn)明顯回傾現(xiàn)象。

圖7 勝坨—民豐斷裂帶斷層傾角與砂礫巖體地層傾角的關系

圖8 鹽18井區(qū)疊前深度偏移資料過鹽8-永92-永924-永85井地震剖面

4 結論與認識

物探技術進步是推進地質認識逐步深化的主要動力。通過對東營凹陷北帶勝坨—鹽家地區(qū)疊前深度偏移資料中陡坡帶砂礫巖扇體地層產(chǎn)狀的研究,取得以下結論與認識。

1) 地震正演模擬、傾角測井分析和鉆井地層對比結果證實,疊前深度偏移資料中陡坡帶砂礫巖體地層產(chǎn)狀廣泛出現(xiàn)的向凸起回傾現(xiàn)象是真實的。在刻畫陡坡帶砂礫巖體產(chǎn)狀時,疊前深度偏移資料比時間域地震資料更準確。

2) 陡坡帶砂礫巖扇體普遍發(fā)育向凸起的回傾現(xiàn)象,而不是只在局部出現(xiàn)。按其傾角大小和產(chǎn)狀可以分為背斜型、坡積型、反傾型和平緩型等4種類型,主要受斷層活動速率、斷層傾角和古地形影響。

3) 疊前深度偏移方法能夠較為客觀地對陡坡帶砂礫巖扇體進行成像,從而為準確刻畫砂礫巖體的圈閉形態(tài),為研究其油氣藏類型和含油氣分布范圍提供資料保障,對砂礫巖體油氣藏勘探具有重要影響。

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(編輯：顧石慶)

Study on the occurrence of glutenite fans in Shengtuo-Yanjia area,the east section of Northern Dongying sag

Wang Huiyong1,2,Han Hongwei2,Zhang Yunyin2,Kong Xingwu2,Teng Houhua2

(1.CollegeofGeo-scienceandTechnology,ChinaUniversityofPetroleum,Qingdao266580,China;2.GeophysicalResearchInstitute,ShengliOilfieldCompany,SINOPEC,Dongying257022,China)

By forward modeling,dip logs analysis,drilling stratigraphic correlation and some other technical means,the occurrence of glutenite fans in the steep slope zone of Shengtuo-Yanjia area,Dongying Depression were studied and we got the following results.①In the prestack depth migration section,the occurrence of glutinite fans show declination to the uplift compared with time domain ones prestack depth migration data can better describe the glutinite formation occurrence and which is better charcterized and coincides with the actual occurrence of glutinite fans in depth domain than in time domain.②The occurrence of glutenite fans is mainly controlled by the fault activity rate,the dip of fault and paleotopography and there is a big difference in the growth strata and spatial distribution;according to the inclination and occurrence,the glutenite fans can be divided into anticline type,slope type,anti-dumping type and horizontal type.③The occurrence of glutenite fans determines the reservoir type and the hydrocarbon distribution range that has an important influence on the oil and gas exploration in shallow and middle-deep glutenite hydrocarbon reservoirs.

glutenite fans,formation occurrence,declination,hydrocarbon reservoir

2014-05-29;改回日期：2014-11-24。

王惠勇(1977—),男,博士在讀,主要從事油氣儲層地質學與地震預測方面的研究。

P631

A

1000-1441(2015)02-0203-07

10.3969/j.issn.1000-1441.2015.02.012