蘇北盆地層序地層劃分與砂巖儲層預測研究

江志強

（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200030）

蘇北盆地層序地層劃分與砂巖儲層預測研究

江志強

（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200030）

為對蘇北盆地砂巖隱蔽油氣藏進行預測，本文依據層序地層學理論，利用測井和巖心數據，選取蘇北盆地高郵凹陷東部戴南組為典型實例進行了層序地層劃分。提出以上升半旋回向下降半旋回的轉換面（水進面）為層序分界面，分別識別出了2個長期、7個中期和多個短期基準面旋回。在此基礎上，根據沉積演化特征預測富民莊地區(qū)有利儲集砂體主要集中于戴南組下段（上升半旋回早期MSC1時期）和戴南組上段（下降半旋回晚期MSC6時期），平面上分別呈“1”字型或“L”型分布。該方法對中國東部陸相含油氣盆地隱蔽油氣藏的勘探和研究具有重要指導意義。

層序地層；儲層預測；基準面；蘇北盆地

儲層預測和隱蔽油氣藏是當前油氣勘探和油氣地質研究的難點和熱點，其核心是建立在層序地層劃分基礎上的油氣儲層預測的研究［1，2］。通過盆地基準面旋回的級次劃分與對比研究，可以較好地解決精細地層對比與儲層預測的難題。

本文選取蘇北盆地高郵凹陷作為典型實例來進行研究。長期以來，與中國東部眾多陸相含油氣凹陷一樣［3～8］，高郵凹陷的油氣勘探和研究主要集中于構造油氣藏。隨著勘探和研究的不斷深入，隱蔽油氣藏成為該凹陷新的勘探和研究方向［9］，不少學者對其戴南組的沉積相［10］、層序地層樣式［11］、儲層物性特征與影響因素［12］等進行了研究。

本文在上述研究的基礎上，依據層序地層學的理論，通過進一步的多級次基準面旋回的劃分與對比，開展高郵凹陷東部戴南組砂巖儲層的時空預測研究，以期能起到“拋磚引玉”的作用。

1　區(qū)域地質概況

高郵凹陷位于蘇北盆地東臺坳陷的腹部，北接拓垛低凸起，南為通揚隆起，東至白駒凹陷，西接菱塘橋低凸起，東西長約100km，南北寬約25～35km，面積約2670km2（圖1），為一“南斷北超”結構的箕狀斷陷。剖面上，自下而上依次沉積了上白堊統(tǒng)泰州組，第三系阜寧組（分四段）、戴南組、三垛組、鹽城組及第四系東臺組等地層，最大沉積厚度近7000m。剖面上，可細劃分為南部斷階帶、中央深凹帶和北部斜坡帶等三個次級構造單元［9］。

高郵凹陷戴南組為陸相湖泊沉積，主要以辮狀三角洲沉積為主，巖性為泥巖和砂巖不等厚互層。砂巖巖性主要為巖屑長石砂巖。戴南組沉積厚度最大可近2000m，與下伏阜寧組呈不整合接觸關系；與上覆三垛組呈不整合或假整合接觸關系［10，13］。

圖1　高郵凹陷構造單元劃分Fig.1　Tectonic map of Gaoyou Sag

2　層序地層劃分

2.1層序界面識別

與地震資料相比，鉆井巖心資料和測井資料具有縱向上的高分辨率的獨特優(yōu)勢，在戴南組可以識別出中、短期基準面旋回界面。通過對高郵凹陷南坡戴南組取心井的詳細觀察，在戴南組可以識別出2種巖心界面：沖刷面和水進面（圖2）。

河道底部的巖性突變面說明一期新的河道沉積的開始，位于短期旋回的底部，屬于最低可容納空間，以中細砂為主，常含泥粒，底部有明顯的沖刷侵蝕面。在測井曲線上，能識別出沖刷面和水進面。沖刷面一般位于箱狀自然伽馬曲線的底部。阜四段與戴一段（LSC1）下部界面處自然電位曲線發(fā)生突變，界面以下為大段平直線，界面之上曲線為鐘形，電阻率曲線形態(tài)也發(fā)生了突變。水進面則表現(xiàn)為高自然電位、高自然伽馬、高聲波時差及低電阻率的“三高一低”特點，在剖面中易于識別。戴一段（LSC1）上部與戴二段（LSC2）分界處，為“五高導”之泥巖段，界面之上自然伽馬為箱狀、鐘狀或復式鐘狀。

圖2　黃3-3井戴南組中短期旋回層序界面識別Fig.2　Interface recongnition of middle and short scale cycles by core profile and log of drilling hole Huang 3-3

湖泛面屬于水進面的一種，代表基準面上升最大位置，是基準面由上升轉為下降的轉換面，也是區(qū)域等時地層對比的重要標志［14，15］。本研究區(qū)最大湖泛面出現(xiàn)在戴一段（LSC1）上部與戴二段（LSC2）分界處，為“五高導”之泥巖段頂部，對應的巖性特征為暗色泥巖，對應的電性特征為低電阻、自然電位平直和高伽馬、高聲波時差，代表基準面由上升折向下降的轉換位置。

2.2基準面旋回劃分

以不同級次的基準面升降運動導致的沉積旋回性特征為依據，以水進面為界面，根據自然伽馬（GR）、電阻率（RT）和巖性剖面特征，將高郵凹陷東部戴南組劃分為2個長期旋回（LSC1、LSC2）、7個中期旋回（MSC1～MSC7）和若干個短期旋回。

2.2.1長期旋回識別劃分

長期基準面旋回是在沉積盆地范圍內，區(qū)域基準面所經歷的上升和下降過程［9］。長期旋回的相序主要是較大規(guī)模的相序變化，指多個亞相的垂向疊加序列或大相的變化序列，如辮狀三角洲→濱淺湖或濱淺湖→辮狀三角洲的相序，總體反映比中期旋回更大規(guī)模的湖侵或湖退而引起的三角洲的進積或退積，反映了長期基準面的上升或下降。與最大湖泛面對的是基準面旋回由上升到下降的轉換位置，它代表了可容納空間的最大時期，研究區(qū)戴南組最大湖泛面出現(xiàn)在戴一段（LSC1）與戴二段（LSC2）之間（圖3）。

圖3　黃13井基準面旋回綜合柱狀圖Fig.3　Base-level cycles synthetical histogram of well Huang 13

2.2.2中期旋回識別劃分

中期旋回層序屬于長期旋回層序中次一級湖進—湖退旋回產物，發(fā)育于區(qū)域性的湖進或湖退過程中［9］。中期旋回的相序主要是指亞相相序或多個微相組成的垂向序列，如辮狀三角洲前緣→前辮狀三角洲或辮狀三角洲平原→辮狀三角洲前緣的相序為一定規(guī)模的湖侵過程，反映中期基準面的上升；辮狀三角洲前緣→辮狀三角洲平原或前辮狀三角洲→辮狀三角洲前緣的相序，為一定規(guī)模的湖退過程，反映中期基準面的下降［16］。

研究區(qū)戴南組發(fā)育7個中期基準面旋回（MSC1～MSC7）。中期基準面旋回的結構特征變化類似于短期基準面旋回，但在中期基準面上升期內，有效可容納空間向陸方向遷移，大部分沉積物被截留在近陸的上游地區(qū)，以發(fā)育水道化砂體為主的特征更明顯。自下而上，通常由連續(xù)疊置的塊狀砂巖→砂泥巖互層→泥巖為主的變化，組成進積→加積→退積的上升半旋回。而基準面下降期內，有效可容納空間向盆地方向遷移，以發(fā)育前緣砂壩為主，自下而上由砂泥巖互層→砂巖夾泥巖→砂巖為主的變化，組成加積→進積的下降半旋回，同時，近陸的上游方向因受到基準面下降到低點位置時的沖刷侵蝕影響，沉積厚度明顯減薄，水道化砂體相對不發(fā)育。

2.2.3短期旋回識別劃分

（1）向上“變深”的非對稱型短期旋回層序（A型）。

此類型又可細分為低可容納空間條件（A1）和高可容納空間條件（A2）兩種亞類型。低可容納空間形成于可容納空間遠小于沉積物供給量的背景中，常為單個或2個巖性相組成的水道砂體，砂體相對較純，具有向上變細的正粒序，頂部為沖刷面，可導致多個相互切割的水道砂巖體連續(xù)疊置（圖4）。高可容納空間形成于可容納空間由小于至接近沉積物供給量的沉積背景中，在辮狀三角洲中為向上加深變細的上升半旋回正韻律結構，頂底為弱沖刷面或無沉積間斷面，形成多個間夾較厚泥巖的水道化砂巖體的連續(xù)疊置（圖3）。

圖4　MSC2時期富民莊地區(qū)砂體分布和沉積相平面圖Fig.4　Sandstone and sedimentary facies distribution in Fuminzhuang during MSC2

（2）向上“變淺”的非對稱型短期旋回層序（B型）

此類型也可細分為低可容納空間條件（B1）和高可容納空間條件（B2）兩種亞類型。低可容納空間條件發(fā)育于距物源區(qū)相對較近和基準面下降過程中沉積物供給較充足，可容納空間相對較小的沉積背景中。在辮狀三角洲前緣，為向上變粗的下降半旋回反韻律結構，底為無沉積間斷面，頂為弱沖刷面或整合面，形成多個進積前緣砂壩砂體的疊置（圖3）。高可容納空間條件發(fā)育于距物源區(qū)較遠和基準面下降過程中沉積物供給量有限，可容納空間相對較大的沉積背景中。

（3）向上變淺復變深的短期旋回層序（C型）

該類型隨著基準面的下降，巖性變粗，砂層變厚；隨著基準面的上升，巖性變細，砂層變薄。在基準面下降至最大位置及進而轉為上升的初期砂巖較發(fā)育，一般厚度最大，巖性最粗，在基準面下降初期和上升末期一般發(fā)育泥巖沉積。

（4）短期基準面旋回層序的分布模式

上述幾種短期基準面旋回層序的垂向和平面分布具有很強的規(guī)律性：①辮狀三角洲前緣水下分流河道，以發(fā)育低可容納空間的A1型層序為主，顯示有較強水流的沖刷作用。向水道兩側和下游方向，隨沉積物補給量的減少和可容納空間的加大，逐漸轉化為A2型層序為主，反映正韻律退積結構，由粗變細的沉積序列保存程度逐漸完整，也顯示了泥質含量增高的地層響應過程。②在前緣砂壩以發(fā)育B型層序為主，顯示該部位因距離物源區(qū)較遠，與基準面上升期常呈沉積物補給量極少或中止補給的無沉積狀態(tài)。當基準面繞過高點后折向下降時，伴隨下降幅度的加大和沉積物補給量增多，地層響應過程為由加積作用逐步過渡為弱進積作用，下降晚期可能出現(xiàn)較強進積和暴露沖刷作用。砂體主要位于反韻律旋回中上部，頂部的砂巖厚度較大和粒度較粗。③水下分流河道與前緣砂壩連續(xù)過渡部位，發(fā)育C型層序為主。

3　砂體預測

以高郵凹陷富民莊地區(qū)為例，通過對基準面變化過程中的沉積演化特征的分析，預測砂體厚度的平面分布特征。結果表明，有利儲集砂體，主要集中于戴南組下段（上升半旋回早期MSC1時期）和戴南組上段（下降半旋回晚期MSC6時期），平面上分別呈“1”字型或“L”型分布。

戴南組下段沉積晚期（MSC2時期）對應著長期旋回LSC1上升半旋回的中后期，辮狀三角洲沉積體系發(fā)生明顯的向陸退積，發(fā)育規(guī)模逐漸減小，泥質沉積增大，砂巖分布范圍和厚度減小。砂體最為發(fā)育處呈“1”字型分布于富民莊地區(qū)。富44井—富2井—富21井井區(qū)周圍地帶，砂體厚度最高達到50m，砂地比可達到40%左右（圖4）。

戴南組上段沉積中—晚期（MSC6時期）對應著長期旋回LSC2下降半旋回向上升半旋回轉換時期。此時陸源碎屑供給十分充足，辮狀三角洲前緣砂體發(fā)布范圍廣，沉積厚度大，砂體厚度最大可達95m，砂地比最高達85%。呈“L”型分布于富民莊地區(qū)，沿著富58—富90—富55—富22形成連片的河道砂體，側向連續(xù)性好，可作為良好的儲集層（圖5）。

圖5　MSC6時期富民莊地區(qū)砂體分布和沉積相平面圖Fig.5　Sandstone and sedimentary facies distribution in Fuminzhuang during MSC6

4　結論

（1）按照高分辨率層序地層學的方法，利用巖心、測井資料，以水進面為分界面，將高郵凹陷東部戴南組劃分為2個長期旋回（LSC1、LSC2）、7個中期旋回（MSC1～MSC7）和多個短期基準面旋回。

（2）短期基準面旋回層序在分布上具有很強的規(guī)律性。在辮狀三角洲前緣水下分流河道以發(fā)育A型層序為主；在前緣砂壩以發(fā)育B型層序為主；水下分流河道與前緣砂壩連續(xù)過渡部位，發(fā)育C型層序為主

（3）基準面旋回控制了砂體展布規(guī)律， 不同基準面旋回位置的砂體發(fā)育程度不同。砂體主要集中于戴南組下段沉積早期（MSC2時期）和 戴南組上段沉積中—晚期（MSC6時期），即長期基準面上升半旋回早期和下降半旋回晚期，分別呈“1”字型或“L”型分布于富民莊地區(qū)。

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Research on sequence stratigraphy and reservoir prediction in the Dainan Formation of eastern Gaoyou Sag in the Subei Basin

JIANG Zhi-Qiang
（Shanghai Branch of China National Offshore Oil Corporation Limited， Shanghai 200030， China）

This study aims to predict subtle reservoirs in the south terrace of the Subei Basin in the East China Sea，according to the theory of sequence stratigraphy， and taking the rise-to-fall base-level turnaround point as the interface of the sequence units. From the lithologic and logging data， two long base-level cycles， seven medium base-level cycles， and a number of short base-level cycles are recognized in the Dainan formation. A high resolution stratigraphic frame has been built up in order to predict the distribution of sandstones in the reservoir of the Fuminzhuang area， which is located in the south terrace of Gaoyou Sag， by analyzing sand thickness， which is controlled by the base-level. The good reservoirs are mainly concentrated in the lower section of the Dainan formation （rising half a cycle early in the MSC1 period） and the upper section of the Dainan formation （falling half a cycle late in the MSC6 period）， respectively as "1" or "L" type distribution in the Fuminzhuang area. These results are very important for finding good reservoirs in the petroleum basins in the east of China.

sequence stratigraphy； reservoir prediction； base-level； Subei basin

P512.2

A

2095-1329（2016）03-0071-04

10.3969/j.issn.2095-1329.2016.03.016

2016-06-24

2016-08-15

江志強（1983-），男，碩士，工程師，主要從事海洋地質研究.

電子郵箱: jiangzhq2@cnooc.com.cn

聯(lián)系電話: 021-22830093

國家重大油氣科技專項（2006AA09Z336；2016ZX05005002-002-003）