西湖凹陷漸新統(tǒng)花港組體系域分析及地層對(duì)比意義

陳琳琳，李 昆，肖劍南

(中國(guó)石化上海海洋油氣分公司勘探開發(fā)研究院，上海 200120)

西湖凹陷漸新統(tǒng)花港組體系域分析及地層對(duì)比意義

陳琳琳，李 昆，肖劍南

(中國(guó)石化上海海洋油氣分公司勘探開發(fā)研究院，上海 200120)

西湖凹陷漸新統(tǒng)花港組成因地層格架反映了濕地扇—扇三角洲—湖泊體系的沉積特色。通過(guò)聯(lián)井對(duì)比及地震剖面驗(yàn)證，可以確定：地層成因格架中，低位域配合區(qū)域性侵蝕面，可以作為三級(jí)層序界面對(duì)比標(biāo)志；而高位域“欠補(bǔ)償”現(xiàn)象區(qū)域性可對(duì)比。水進(jìn)域不僅具有最大相變和厚度變化，其扇三角洲自旋回機(jī)制也形成了特有的進(jìn)積層序。水退域在深洼區(qū)進(jìn)積特征明確，具有局部構(gòu)造井間對(duì)比意義。

體系域分析 成因地層對(duì)比 花港組 西湖凹陷

東海陸架盆地西湖凹陷漸新世為一大陸邊緣北北東走向的狹長(zhǎng)形陸相盆地(圖1)。漸新統(tǒng)發(fā)育兩個(gè)構(gòu)造旋回，分別為花港組上段、花港組下段。每個(gè)構(gòu)造旋回由濕地扇、辮狀河三角洲、深水湖泊、三角洲相構(gòu)成，但在不同構(gòu)造位置顯示出巖相變化很大。隨著勘探深入，地層對(duì)比成為基礎(chǔ)地質(zhì)工作中的難點(diǎn)，也影響了成藏研究的深入。

西湖凹陷花港組所呈現(xiàn)的粗碎屑體快速相變是陸相盆地地層對(duì)比中普遍存在的問(wèn)題，也導(dǎo)致砂層對(duì)比的種種分歧。隨著陸相層序地層學(xué)研究不斷深入，陸相地層對(duì)比已經(jīng)走出因缺少標(biāo)志層(化學(xué)的、或生物的)而陷入的迷茫階段。高分辨率層序地層學(xué)、旋回地層學(xué)的發(fā)展也為陸相地層對(duì)比提供許多解決問(wèn)題的思路，并有很多文獻(xiàn)探討[1-9]。

就西湖凹陷而言，從斜坡到深洼的地層對(duì)比在地層“組、段”與油氣藏“砂層組”間還是空白。不僅地層對(duì)比在斜坡到深洼之間厚度變化大，沉積微相及旋回特征亦缺少可比性；且深部地震信息分辨率有限，后期構(gòu)造形變干擾了原生地層的地震響應(yīng)，這些因素導(dǎo)致大范圍的地層追蹤對(duì)比須依托鉆井層序認(rèn)識(shí)，井震結(jié)合，實(shí)現(xiàn)成因地層的體系域分解，才能為開發(fā)階段的“砂層組”提供可靠的成因地層格架。

目前，層序地層學(xué)，高分辨率層序地層學(xué)在陸相盆地應(yīng)用于成因地層對(duì)比已有很多成果和認(rèn)識(shí)，趨于成熟的認(rèn)識(shí)是三級(jí)層序的四分法[1,3]以及基準(zhǔn)面旋回劃分對(duì)比[6,8]，前者側(cè)重鉆井標(biāo)定、地震追蹤，大范圍完成盆地、凹陷級(jí)別的地層精確對(duì)比；后者在中、短、超短周期基準(zhǔn)面旋回分析中充分突出了鉆井、巖心資料，提高解釋的可信度。因此，選取斜坡至深洼三條聯(lián)井剖面，結(jié)合地震資料，從基準(zhǔn)面旋回入手，解析控相機(jī)制，探討體系域演化機(jī)理。

圖1 西湖凹陷構(gòu)造格局及聯(lián)井剖面位置

1 花港組三級(jí)層序(Vail)體系域格架

西湖凹陷漸新世—中新世處于陸相盆地充填旋回中，但是，中新世末區(qū)域性構(gòu)造擠壓，地層形變。地震剖面上，花港組處于構(gòu)造形變狀態(tài)(圖2)，尤其深洼區(qū)構(gòu)造擠壓強(qiáng)烈，部分地震反射現(xiàn)象受干擾。而對(duì)應(yīng)于中新世末的地震界面T20正是這一構(gòu)造事件的重要界面。

參考前人工作經(jīng)驗(yàn)，特別是陸相盆地層序研究的前沿認(rèn)識(shí)。在西湖凹陷西斜坡到深洼之間選取7口鉆井建立三條鉆井對(duì)比剖面(剖面位置見圖1,鉆井剖面見圖3)，并結(jié)合地震資料，使層序界面及體系域界面得到井震相互驗(yàn)證(圖3)。

1.1 界面確定與對(duì)比

(1)三級(jí)層序界面。地層格架的基準(zhǔn)點(diǎn)是三級(jí)層序界面，如花港組頂面對(duì)應(yīng)于地震界面T24，花港組上下段界面對(duì)應(yīng)于地震界面T25、花港組底面對(duì)應(yīng)于地震界面T30。鉆井上，三級(jí)界面對(duì)應(yīng)于區(qū)域性侵蝕面，大級(jí)別侵蝕過(guò)后必然保存粗碎屑堆積，因此，三級(jí)層序界面往往就是巨厚砂體底部。地震上三級(jí)層序界面對(duì)應(yīng)于區(qū)域性上超(界面上)和削截現(xiàn)象(界面下)，也是區(qū)域性可追蹤侵蝕底面，圖2中三級(jí)層序界面不僅有鉆井驗(yàn)證，并有相關(guān)地震反射終止關(guān)系佐證。

(2)相對(duì)穩(wěn)定的巖相特征。圖3中3條聯(lián)井剖面，各體系域都有巖相變化，但比較而言，低位域相對(duì)穩(wěn)定，可輔助論證界面。理由如下：

就特征而言，低位域的特征是“粗碎屑”，這一特征不僅是單井垂向比較，更是同期沉積比較，換言之，是區(qū)域性全面“粗碎屑”，而不是局部“粗碎屑”。這是長(zhǎng)期剝蝕后再次進(jìn)入沉積旋回的初始沉積，標(biāo)志著基準(zhǔn)面緩慢上升背景下碎屑供給充足。

圖2 過(guò)井地震剖面層序地層解釋

圖3 西湖凹陷花港組斜坡—深洼層序地層學(xué)解釋剖面

圖4 不同控相機(jī)制下短期旋回特征

如果以體系域作為地層對(duì)比標(biāo)志，只有低位域合適。水進(jìn)域側(cè)向厚度變化大，短周期旋回特征變化大；水退域受后期侵蝕影響，殘留地層不適宜地層對(duì)比；高位域地層較薄，地震相位識(shí)別有困難，尤其在深層；只有低位域特征簡(jiǎn)單，底部配合區(qū)域性侵蝕面，鉆井地震相互驗(yàn)證，具一定可靠性。

(3)初始湖進(jìn)面，最大湖進(jìn)面。低位域末端超短期旋回即出現(xiàn)初始湖進(jìn)特征。斜坡區(qū)、深洼區(qū)都可能出現(xiàn)B1(圖4)，如團(tuán)結(jié)亭1井上段，湖心亭、金鼓3井上、下段；或在低位域粗碎屑體末端迅速細(xì)粒化，如武云亭1井、寶云亭4井下段。最大湖進(jìn)面對(duì)應(yīng)著區(qū)域性存在的細(xì)粒段，ABC類型都有(圖4)，巖性未必是很純的泥巖。湖盆深水相，陸源供給的含粉砂質(zhì)潛流可以大范圍擴(kuò)散，這是湖盆水動(dòng)力特色。

1.2 體系域特征

花港組沉積具有碎屑供給充足的特點(diǎn)，該特點(diǎn)不僅體現(xiàn)在低位域發(fā)育大規(guī)模扇體堆積，此大規(guī)模扇體在斜坡地區(qū)表現(xiàn)為呈箱型GR特征的巨厚砂體，厚度100～200 m，這類砂體在中央背斜帶北部古珍珠地區(qū)已有百米取心證實(shí)為濕地扇[10],主要構(gòu)成為辮狀河道及灘壩、片流、礫石層。這一特點(diǎn)還體現(xiàn)在體系域內(nèi)部超短周期旋回、短周期旋回疊加特征上。

通過(guò)鉆井對(duì)比(圖3),西湖凹陷花港組三級(jí)層序具有以下特點(diǎn):

花港組上、下段分別構(gòu)成兩個(gè)三級(jí)層序，每個(gè)三級(jí)層序?qū)?yīng)一個(gè)中期旋回，完整呈現(xiàn)低位域、水進(jìn)域、高位域、水退域；

低位域由斜披向深洼減??；水進(jìn)域由斜披向深洼增厚；高位域較薄，厚度變化不大；水退域受后期侵蝕影響，保全程度不一，花港組下段水退域斜坡地區(qū)侵蝕嚴(yán)重，少有保存。

2 控相機(jī)制討論

2.1 構(gòu)造控相

構(gòu)造控相體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

(1)構(gòu)造控相在同期沉積中呈現(xiàn)“斜坡”與“深洼”不同構(gòu)造背景下沉積特征的巨大差異(圖4)。相同體系域背景下，構(gòu)造控相促成了斜坡到深洼的沉積層序演變。以低位域?yàn)槔?，斜坡區(qū)多為A1型短旋回疊加，而同期深洼區(qū)則出現(xiàn)A1、A2型且厚度減薄，其上疊加B1型。

(2)構(gòu)造控相在垂向盆地充填演化上，呈現(xiàn)陡坡向緩坡的轉(zhuǎn)化。如以低位域占三級(jí)層序厚度百分比看，下段低位域厚度占下段地層厚度比較重，如武云亭1井83%，寶云亭4井80%，平湖3井78%；而隨著盆地充填演化，下一個(gè)三級(jí)層序中，花港組上段的低位域厚度占上段地層厚度明顯減少，如武云亭1井37%，寶云亭4井35%，平湖3井42%。上下段地層厚度比同樣說(shuō)明了由陡坡向緩坡轉(zhuǎn)化的盆地演化趨勢(shì)。剖面A—A′中武云亭1井、寶云亭4井、玉泉1井的花港組下段厚度比1∶1∶2.36，而上段的厚度關(guān)系則是1∶1.2∶1.25；剖面B—Bˊ團(tuán)結(jié)亭1井、秋月1井的花港組下段厚度比1∶2，而上段的厚度關(guān)系則是1∶1.1；剖面C—Cˊ平湖3井、湖心亭1井、金鼓3井的花港組下段厚度比1∶1∶1.51，而上段的厚度關(guān)系則是1∶1∶1.2。

2.2 基準(zhǔn)面控相

回顧經(jīng)典概念，自T.A.Croos[11]發(fā)展了H.E.Wheeler[12]的基準(zhǔn)面概念，在基準(zhǔn)面定義中強(qiáng)調(diào)“受海(湖)平面、構(gòu)造沉降、沉積物負(fù)荷及古地形等諸多綜合因素制約的一個(gè)等勢(shì)面”，就是目前廣泛應(yīng)用的地層基準(zhǔn)面的概念。其中海(湖)平面、構(gòu)造沉降、沉積物負(fù)荷三要素已經(jīng)轉(zhuǎn)化成廣泛使用的“可容空間與沉積補(bǔ)給的比值(A/S)”，古地形要素即為“基準(zhǔn)面旋回中所處的位置”，只有從這兩點(diǎn)出發(fā)，才能理解基準(zhǔn)面旋回中地層疊置樣式與接觸關(guān)系、相序、相類型之間聯(lián)系。

而體系域?qū)Ρ戎g的種種變化均是湖平面升降(控制A)與碎屑供給(控制S)關(guān)系的體現(xiàn)。從A、S屬性看，湖平面是一個(gè)有升有降的雙向變動(dòng)因素，陸相盆地碎屑供給對(duì)盆地充填而言則是單一方向變動(dòng)，因此，無(wú)論中期旋回，短期、超短期旋回，均存在這兩個(gè)要素逆向變動(dòng)、同向變動(dòng)的情況，同向變動(dòng)也存在變動(dòng)速率的差異，這種差異必然導(dǎo)致或一種要素主導(dǎo)，或協(xié)同作用兩種情況。

低位域湖平面上升緩慢，碎屑供給大大超過(guò)新增可容空間，同向運(yùn)動(dòng)使加積成為可能，碎屑供給成為基準(zhǔn)面主控要素，“粗碎屑沉積”為主要特征。

高位域湖平面快速上升形成深水環(huán)境，碎屑供給遠(yuǎn)不能補(bǔ)償新增可容空間，出現(xiàn)欠補(bǔ)償狀態(tài)，湖平面成為基準(zhǔn)面主控因素，深水相特征區(qū)域性可對(duì)比。

水退域是一個(gè)逆向變動(dòng)階段，水退促使可容空間不斷減少，沉積物只能在進(jìn)積條件下保存。

唯有水進(jìn)域比較復(fù)雜。這既是一個(gè)二者變動(dòng)速率近似的同向運(yùn)動(dòng)階段，加積特征中可以識(shí)別超短旋回中多個(gè)向上變深與向上變淺半旋回疊加現(xiàn)象。這也是一個(gè)扇三角洲自旋回表現(xiàn)突出的階段。

自旋回是指沉積體系在外部條件(構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、物源供給和氣候變化)不變的情況下，沉積體系為達(dá)到自身能量平衡，發(fā)生周期性的沉積和侵蝕作用[13]。將這種自成因地層定義為沉積體系內(nèi)地層對(duì)構(gòu)造升降、物源供給變化、氣候變化等地質(zhì)作用穩(wěn)定變化的響應(yīng)。

3 成因地層對(duì)比討論

陸相地層對(duì)比困難之處在于標(biāo)志層缺失，而成因地層對(duì)比正是通過(guò)井震結(jié)合介入此難題。成因地層分析側(cè)重地質(zhì)解構(gòu)，重塑過(guò)程，尋找成因聯(lián)系，理論上可行。但實(shí)際工作中，由于深部地震資料的分辨率限制，或后期構(gòu)造導(dǎo)致地層形變，在砂泥交互型地層中準(zhǔn)確建立等時(shí)聯(lián)系仍然需要鉆井地層特征的深化認(rèn)識(shí)。因此，從鉆井提取識(shí)別度強(qiáng)，相似性高短期旋回、超短期旋回作為地層對(duì)比要素成為關(guān)鍵所在。目前廣泛應(yīng)用的四分法，運(yùn)用快速變化與緩慢變化，可容空間與碎屑供給的概念，在動(dòng)態(tài)因素中區(qū)分“相對(duì)穩(wěn)定的”體系域特征與“相對(duì)多變的”體系域特征，在穩(wěn)定與多變之間，厘清相變主控因素，建立地層之間成因聯(lián)系，達(dá)成井間地層對(duì)比之目的。

從花港組聯(lián)井層序地層對(duì)比，到控相機(jī)制分析，我們認(rèn)為：

(1)低位域配合區(qū)域性侵蝕面，可以作為三級(jí)層序界面對(duì)比標(biāo)志。

低位域巨厚砂體的箱型GR特征，配合地震界面上下的上超與削截現(xiàn)象，可以確定三級(jí)層序界面。盡管在深洼地區(qū)，箱型GR特征演變?yōu)椴糠致┒窢頖R，但區(qū)域性粗碎屑特征仍是突出標(biāo)志。

(2)水進(jìn)域具有最大相變和厚度變化。

水進(jìn)域發(fā)育在可容空間持續(xù)增長(zhǎng)與沉積補(bǔ)償強(qiáng)勁階段，但花港組“扇”沉積反映的陡坡背景導(dǎo)致A/S比值在斜坡和深洼地區(qū)并不同步，因此，沉積保留最厚但厚度變化最大。

(3)高位域“淺補(bǔ)償”現(xiàn)象區(qū)域性可對(duì)比。

(4)水退域由于后期侵蝕存在保存問(wèn)題，深洼區(qū)進(jìn)積特征明確，具有局部構(gòu)造井間對(duì)比意義。

通過(guò)水進(jìn)域扇三角洲自旋回機(jī)制分析，解釋花港組普遍存在的水進(jìn)背景下進(jìn)積層序結(jié)構(gòu)，必將深化本地區(qū)地層認(rèn)識(shí)。

綜上，陸相地層對(duì)比從體系域出發(fā)是可行的。盡管存在水進(jìn)域、水退域A/S<1背景下相似進(jìn)積層序現(xiàn)象，可以從超短期、短期旋回特征的細(xì)節(jié)差異，結(jié)合區(qū)域上多井對(duì)比相互驗(yàn)證與甄別，并通過(guò)地震反射終止現(xiàn)象確認(rèn)，仍可以區(qū)別。

[1] 胡受權(quán),郭文平,顏其彬,等.斷陷湖盆陸相層序中體系域四分性探討:泌陽(yáng)斷陷下第三系核桃圓組為例[J].石油學(xué)報(bào),2000,21(1):23-28.

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[13] Beerbower J R.Cyclothems and cyclic depositional mechanisms in alluvial plain sedimentation[C].Kansas:Geological Survey, 1964.

(編輯 吳一華)

System tract analysis and stratigraphic correlation of Oligocene Huagang Formation in Xihu Sag

Chen Linlin，Li Kun，Xiao Jiannan

(ExplorationandDevelopmentResearchInstituteofShanghaiOffshoreOil&GasCompany，SIONPEC，Shanghai200120，China)

The humid fan-fan delta-lacustrine sedimentary system was developed in the genetic stratigraphic framework of Huagang Formation in Xihu Sag.According to well logs and seismic sections，it can be determined that in the genetic stratigraphic framework，the low-stand system tract along with regional erosion surface can be a mark of the third-order sequence boundary correlation.But the under-compensation in high-stand system tract can be correlated regionally.In regressive system tract，the sedimentary facies and formation thickness were changed greatly，and the autogenetic cycle of fan-delta formed a unique prograding sequence.The regressive system tract shows up an apparent progradation feature，which can be used as well-to-well correlation of local structures.

system tract analysis；genetic stratigraphic sequence correlation；Huagang Formation；Xihu Sag

2016-05-05；改回日期：2016-05-30。

陳琳琳(1964—)，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事地層巖相、盆地分析研究工作。電話：13918828146，E-mail:951530704@qq.com。

10.16181/j.cnki.fzyqc.2016.03.002

TE122

A