埕北古11井生物灰?guī)r層位歸屬及勘探意義

景安語(yǔ)

(中國(guó)石化勝利油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院,山東 東營(yíng) 257015)

1 區(qū)域地質(zhì)概況

埕島地區(qū)位于濟(jì)陽(yáng)坳陷的東北部,構(gòu)造上屬于埕島潛山披覆背斜帶,四周環(huán)洼,是有利的油氣成藏區(qū)。目前發(fā)現(xiàn)的埕島油田探明地質(zhì)儲(chǔ)量超過(guò)4億t。主力含油層系新近系河道砂巖性油藏探明儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的75%以上,發(fā)現(xiàn)程度高,作為勝利油田重要的增產(chǎn)地區(qū),亟需尋找新的儲(chǔ)量接替層系。近期鉆探的埕北古11井在古近系鉆遇11 m生物灰?guī)r,試油獲得日產(chǎn)百噸以上的高產(chǎn)油氣流,預(yù)示著新近系之外的層系尤其是古近系亦具有良好的勘探前景。由于該區(qū)古近系地層整體較薄,發(fā)現(xiàn)油藏少且零星,投入研究少,對(duì)地層的展布,儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)律和成藏特征均未進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)而深入的研究,致使該套生物灰?guī)r的層位歸屬存在諸多爭(zhēng)議。

傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為濟(jì)陽(yáng)坳陷古近系發(fā)育孔店組、沙四段、沙三段-沙二下亞段、沙二上亞段-東營(yíng)組等4個(gè)二級(jí)層序,內(nèi)部對(duì)應(yīng)發(fā)育3個(gè)區(qū)域不整合界面[1- 6]。東營(yíng)組和沙一段之間未發(fā)現(xiàn)有不整合現(xiàn)象。埕島地區(qū)整體缺失孔店組和沙四段;沙三段底超頂剝,分布局限;區(qū)內(nèi)未沉積沙二上亞段,沙一段超覆于埕島潛山之上,埕島主體缺失沙一段;東營(yíng)組三分,東營(yíng)組沉積末期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成主體東一段頂部遭受不同程度的剝蝕。埕北古11井位于埕島主體北部,按照前期認(rèn)識(shí)該井缺失沙一段(圖1)。

關(guān)于埕北古11井生物灰?guī)r地層的歸屬問(wèn)題,目前有三種不同的觀點(diǎn):①認(rèn)為生物灰?guī)r發(fā)育在東營(yíng)組沉積的湖泛期,沙一段和東營(yíng)組為連續(xù)沉積,持該觀點(diǎn)者認(rèn)為只要有適宜的環(huán)境就能形成生物灰?guī)r,與年代沒(méi)有直接關(guān)系;②生物灰?guī)r歸屬沙一段,原有東營(yíng)組分層有誤;③生物灰?guī)r歸屬沙一段,埕北古11井缺失東三段,東營(yíng)組和沙一段在埕島地區(qū)存在局部不整合。前兩種認(rèn)識(shí)保持了沙一段-東營(yíng)組連續(xù)沉積的觀點(diǎn),后兩種認(rèn)為生物灰?guī)r歸屬沙一段。

在前人研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合本井實(shí)鉆資料,對(duì)生物灰?guī)r的沉積環(huán)境、化石特征、巖電特征等進(jìn)行分析論證,希望對(duì)埕北古11井生物灰?guī)r的地層歸屬有個(gè)更為合理的交代。

2 埕北古11井生物灰?guī)r層位歸屬討論

2.1 沉積環(huán)境分析

生物灰?guī)r是一種特殊的碳酸鹽巖,大多是原地沉積,生長(zhǎng)環(huán)境可以用“溫、清、淺”來(lái)概括,碳酸鹽巖生長(zhǎng)迅速(達(dá)3 m/1 000 a,Wilson),但容易受到控制(抑制)。生物灰?guī)r發(fā)育對(duì)沉積環(huán)境要求相當(dāng)苛刻,在淺水環(huán)境中,溫度一般在20～30 ℃,含氧較充分,水深一般小于30 m,太陽(yáng)光可以射及,易于造礁生物的生長(zhǎng)。生物灰?guī)r發(fā)育區(qū)主要集中在中坡—外坡,以中坡帶最為發(fā)育,而內(nèi)坡帶生物灰?guī)r不發(fā)育。地層比較陡的,多形成生物丘;緩的多形成生物層、灘。[7]

與海盆相比,湖盆規(guī)模小,同時(shí)具有近物源、多物源特征,湖相盆地中陸源碎屑體系發(fā)育程度通過(guò)對(duì)湖水介質(zhì)條件和水動(dòng)力條件的控制直接影響碳酸鹽巖沉積的形成,因而陸源碎屑和碳酸鹽巖分布通常呈此消彼長(zhǎng)的關(guān)系。生物灰?guī)r沿湖盆邊緣呈有缺口的環(huán)帶狀分布。緩坡帶由于淺水區(qū)廣闊,生物灰?guī)r環(huán)帶較寬;陡坡帶淺水區(qū)較窄,生物灰?guī)r環(huán)帶也較窄,甚至不發(fā)育。

前人的研究和實(shí)踐證明,濟(jì)陽(yáng)坳陷古近系生物灰?guī)r發(fā)育的層段集中沙四上亞段和沙一中、下亞段(二級(jí)層序的上升半旋回)[8-9],鄰區(qū)黃驊盆地發(fā)育于沙一下亞段[10-12],目前都還未在東營(yíng)組發(fā)現(xiàn)生物灰?guī)r。巧合的是這兩套層系均形成于咸水環(huán)境。根據(jù)超微化石中高鍶同位素含量分析沙一段的高鹽度與海侵沒(méi)有直接關(guān)系。δ13C的變化總體反映的是沉積介質(zhì)在古氣候條件下周期性變化,即隨著湖水的咸化程度的增強(qiáng),碳同位素逐漸增加,介形蟲(chóng)的δ18O和δ13C呈明顯的線性相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.92。推斷沙一段沉積期為一封閉的咸化湖盆[13-15]。

通過(guò)烴源巖同位素的比較亦發(fā)現(xiàn)東營(yíng)組與沙一段沉積環(huán)境存在較大差別。東營(yíng)組的烴源巖以高C27重排甾烷、高Ts、低伽瑪蠟烷為典型特征,指示沉積期水體以淡水環(huán)境為主;而沙一段烴源巖以低C27重排甾烷、低Ts、高伽瑪蠟烷為典型特征,以咸水環(huán)境為主(圖2)。生物灰?guī)r的發(fā)育環(huán)境與沙一段的沉積環(huán)境比較吻合。

圖2 埕島地區(qū)沙一段和東營(yíng)組特征譜圖

古生物化石是確定層位歸屬的有效手段之一。沙一段具惠民小豆介-橢圓拱星介組合,櫟粉高含量孢粉組合和薄球藻、菱球藻組合的古生物組合特征;而東營(yíng)組則是細(xì)彎脊東營(yíng)介、光亮西營(yíng)介組合,榆粉高含量孢粉組合和皺面球藻、網(wǎng)面球藻、角凸藻組合的古生物組合。東營(yíng)組和沙一段在古生物組合上比較容易區(qū)分[16-17]。

埕北古11井生物灰?guī)r巖心古生物微體化石以介形類近三角小星介、博興假玻璃介、樂(lè)陵真星介為主。從古生物化石組合特征上看,埕北古11的生物灰?guī)r與沙一段的符合度高。

2.2 巖電特征

濟(jì)陽(yáng)坳陷沙一段巖性以生屑灰?guī)r、油頁(yè)巖、鈣質(zhì)頁(yè)巖為主,砂巖儲(chǔ)層發(fā)育較差。底部為一碳酸鹽發(fā)育的特殊巖性段,地震剖面上形成T2標(biāo)準(zhǔn)地震反射層。

沙一段是全區(qū)最穩(wěn)定的沉積組合,巖電和地震特征都非常典型。在電阻率測(cè)井曲線上表現(xiàn)為上部步步高,中部鞍狀電阻,下部剪刀高阻(巖石含灰質(zhì)和白云質(zhì)重)的特征,東營(yíng)組下部為穩(wěn)定發(fā)育的湖相泥巖,電阻率中-低阻尖峰,自然電位和自然伽馬曲線平直。總體上,埕北古11井生物灰?guī)r段巖電特征更傾向于沙一段(圖3)。

圖3 東營(yíng)組和沙一段巖電特征對(duì)比

2.3 生物灰?guī)r歸屬

對(duì)生物灰?guī)r的沉積環(huán)境、古生物化石特征和巖電特征等方面的分析論證表明,埕北古11井鉆遇的生物灰?guī)r歸屬沙一段中下部(圖4)。

3 埕島地區(qū)沙一段與東營(yíng)組接觸關(guān)系

地震剖面的超覆、削截等反射結(jié)構(gòu)特征直觀地反映了地層的結(jié)構(gòu)特征,是判斷地層接觸關(guān)系的有效手段之一。埕北古11-埕北820連井地震剖面地層超覆現(xiàn)象清晰,受地震資料縱向分辨率的限制,靠近凸起處沙一段地層變薄難以識(shí)別。在上述認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了精細(xì)地層對(duì)比(圖5)。結(jié)果表明,埕北古11井一帶缺失東三段,東營(yíng)組下部地層由東向西逐層超覆與沙一段地層之上,沙一段和東營(yíng)組呈超覆不整合接觸。

圖4 埕北古11井地質(zhì)分層情況

4 沙一段地層展布及其勘探意義

沙一段的沉積類型多樣，既有扇三角洲沉積，也有碳酸鹽灘壩和砂質(zhì)灘壩沉積。儲(chǔ)層巖性多樣，包括生物灰?guī)r、含螺砂巖和砂巖等?？v向上看，沙一段儲(chǔ)層發(fā)育于不整合面之上，從高到低，依次發(fā)育生物灰?guī)r、生物碎屑巖和砂巖。平面上看，溝梁相間的構(gòu)造格局控制了儲(chǔ)集體的發(fā)育類型。碎屑巖儲(chǔ)層沿溝谷優(yōu)勢(shì)分布；溝谷側(cè)緣發(fā)育生物碎屑砂巖，淺水高地以生物灰?guī)r、含螺白云巖發(fā)育為主。受水動(dòng)力及物源條件的雙重影響，該地區(qū)沙一段沉積類型具多樣性，儲(chǔ)集類型具復(fù)雜性，不同期次、不同構(gòu)造位置沉積及儲(chǔ)集類型存在差異。具體表現(xiàn)在：由東向西，由南向北，沉積類型由單一變?yōu)槎鄻?；西北部地區(qū)是沉積類型最為多樣，不同類型的儲(chǔ)集體也最為發(fā)育。埕島東部地區(qū)沙一段地層由東向西層層超覆，地層超覆與斷層和巖性匹配，發(fā)育了兩類構(gòu)造圈閉：地層-巖性圈閉和構(gòu)造-巖性圈閉。因此，沙一段油藏整體上受超覆地層控制，油層位于不整合面之上，受地形和儲(chǔ)層因素影響發(fā)育了一系列地層超覆圈閉，各自有獨(dú)立的油水系統(tǒng)，在斷裂發(fā)育的地方形成斷層遮擋油藏，地層與巖性組合也可形成地層-巖性油藏。

在沙一段生物灰?guī)r認(rèn)識(shí)的指導(dǎo)下,對(duì)該區(qū)古近系鉆井取心、巖屑分析化驗(yàn)資料進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)合巖性和測(cè)井曲線特征,發(fā)現(xiàn)埕島凸起主體的埕北292、埕北25,埕北古10等井古近系底部含生物地層均具有與埕北古11井相似的特征,說(shuō)明該套地層在埕島斜坡的高部位普遍發(fā)育。

通過(guò)地層的精細(xì)對(duì)比和地球物理手段的應(yīng)用,對(duì)埕島地區(qū)沙一段的平面展布進(jìn)行了追蹤落實(shí),初步明確了展布范圍(圖1)。圖中可以看出,沙一段的平面展布范圍較前期認(rèn)識(shí)的擴(kuò)大了很多,隨后完鉆的埕北293井進(jìn)一步證實(shí)了上述認(rèn)識(shí)。

5 結(jié) 論

(1)根據(jù)巖電特征、區(qū)域規(guī)律推斷埕北古11井鉆遇的生物灰?guī)r歸屬于沙一段。

(2)埕島地區(qū)沙一段和東營(yíng)組之間存在短期的沉積間斷,沙一段底部普遍發(fā)育生物灰?guī)r或生物碎屑砂巖。

(3)埕島地區(qū)沙一段層層超覆,發(fā)育一系列地層超覆圈閉,是有利的油氣聚集場(chǎng)所。

濟(jì)陽(yáng)坳陷的勘探實(shí)踐和研究表明,斜坡帶沙一段生物灰?guī)r屬優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。可以認(rèn)為,埕島地區(qū)東北坡廣泛發(fā)育沙一段生物灰?guī)r位于渤中凹陷油氣運(yùn)移有利指向區(qū),有望成為該區(qū)新的儲(chǔ)量接替層系。