松遼盆地十屋斷陷層序地層特征

邵 宸,樊太亮

(中國地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院,北京100083)

松遼盆地十屋斷陷層序地層特征

邵 宸,樊太亮

(中國地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院,北京100083)

十屋地區(qū)近期油氣勘探進(jìn)展與近中期的勘探方向表明,隱蔽油氣藏是今后勘探的重要領(lǐng)域。而高精度層序地層學(xué)研究是尋找?guī)r性地層油藏的主要途徑和權(quán)威性工具,是促進(jìn)油氣勘探,突破新領(lǐng)域、尋找新目標(biāo)、確保油田持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的重要途徑。本文通過建立全區(qū)高精度層序地層格架、查明沉積體系及物源、分析構(gòu)造演化期次及構(gòu)造地貌坡折對(duì)層序、沉積的控制作用,從而充分的認(rèn)清各種地質(zhì)問題以達(dá)到預(yù)測(cè)有利勘探區(qū)帶的目的。

層序界面;層序?qū)Ρ?測(cè)井;鉆井

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)簡介

松遼盆地十屋斷陷位于中國東北地區(qū)松遼盆地東南隆起區(qū)的東南部。總面積為2 346 km2,屬于早白堊世以來發(fā)育的斷坳疊置復(fù)合型盆地,是受西邊界桑樹臺(tái)弧形大斷裂所控制的箕狀斷陷,地層由西向東斜坡區(qū)逐層超覆,向北部斜坡區(qū)急劇收斂減薄,至楊大城子凸起部位從上到下逐層被剝蝕。作為松遼盆地的一部分,其形成與演化在整體上受松遼盆地主體構(gòu)造作用及應(yīng)力場的控制,十屋斷陷現(xiàn)今形態(tài)可分為桑樹臺(tái)次洼帶、北部斜坡帶、中央構(gòu)造帶、東部向斜帶、東南斜坡帶和雙龍次洼帶6個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元區(qū)帶,是東南隆起區(qū)地層發(fā)育最為齊全、沉積層最厚(斷陷層最深達(dá)到8 000 m)、埋藏深度最大、有機(jī)質(zhì)演化程度最高的斷陷盆地之一[1]。

1.2 構(gòu)造演化背景

松遼盆地形成于環(huán)太平洋構(gòu)造域發(fā)展演化的背景之下,主要受兩種構(gòu)造動(dòng)力控制和影響:一種為地殼深部地幔物質(zhì)的熱動(dòng)力變化,上地幔上穹隆起引起大陸殼初始張裂;另一種為太平洋板塊向歐亞大陸東緣俯沖形成的擠壓作用。松遼盆地早期形成階段主要受第一種熱動(dòng)力的控制,盆地晚期發(fā)育階段和萎縮階段主要受第二種擠壓作用動(dòng)力的控制。由于兩種構(gòu)造動(dòng)力轉(zhuǎn)化,松遼盆地在發(fā)展演化過程中具有張力和壓力兩重性,整體表現(xiàn)為早期裂谷、中期拗陷、晚期褶皺的構(gòu)造特征。松遼盆地構(gòu)造演化史可分為熱隆升、裂陷、拗陷和萎縮褶皺等4個(gè)階段。

1.3 地層發(fā)育特征

松遼盆地整體是一個(gè)斷坳疊置的含油氣盆地.構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中的斷陷期,盆地呈西斷東超的箕狀斷陷型盆地特征,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)演化自然地將盆地至下而上劃分為兩大套地層,即下部斷陷層和上部坳陷層,總厚度為3.0～10.0 km,其中下部斷陷層包括火石嶺組、沙河子組、營城組和登婁庫組地層,而上部坳陷層又分為泉頭組、青山口組、姚家組和嫩江組地層。

十屋斷陷亦是松遼盆地中典型的斷坳疊置的復(fù)合型盆地。斷陷層中巖石類型分為碎屑巖和火成巖兩種。其中以碎屑巖為主,分布于登婁庫組、營城組和沙河子組,包含砂礫巖、砂巖、粉砂巖、泥巖等等;火成巖主要發(fā)育于火石嶺組,鉆井中僅少數(shù)鉆遇到該層位,有安山巖、流紋巖及火山凝灰?guī)r。而從巖性組合特征、沉積相態(tài)來看,斷陷層中火石嶺組為火山巖夾湖沼相沉積;沙河子組至登婁庫組是由半深—深湖相暗色泥巖夾砂巖層,向上遞變?yōu)闇\湖、湖沼和河漫相的雜色砂泥巖及砂礫巖層,從而組成了一個(gè)大的向上逐漸變粗的反向沉積旋回[2]。

2 高精度層序地層的特征

2.1 層序界面性質(zhì)及特征

在松遼盆地十屋地區(qū)斷陷層的鉆井巖心觀察、錄井巖性剖面和測(cè)井曲線組合及分析測(cè)試資料基礎(chǔ)上,可以識(shí)別的沉積基準(zhǔn)面旋回界面標(biāo)志有地層不整合面、巖性巖相的突變界面和從進(jìn)積到退積的地層疊置方式轉(zhuǎn)換面等3種界面。

(1)地層不整合面。松遼盆地十屋斷陷深層發(fā)育著多個(gè)不同級(jí)別的地層不整合界面,如泉頭組與登婁庫組之間的不整合面、火石嶺組與地層基底之間的不整合面等。這些大的地層不整合面代表了較大規(guī)模的地層缺失和沉積間斷,反映出了基準(zhǔn)面有著明顯的下降過程,是最易識(shí)別的層序界面,其層序界面上下在測(cè)井幅度值、測(cè)井曲線形態(tài)、巖性組合樣式等方面均可發(fā)生突變。

(2)巖相突變界面。在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)抬升時(shí),水體迅速萎縮,淺水巖相沉積直接覆蓋在深水巖相沉積之上,常常出現(xiàn)沖刷現(xiàn)象并于沖刷面之上分布底部滯留沉積,伴隨著發(fā)育下切谷或侵蝕河道充填,巖相類型或巖相組合沿時(shí)間序列存在跳相現(xiàn)象,即地層相序的不連續(xù)或缺失,反映出是由于基準(zhǔn)面迅速下降而造成的巖相突變界面。這些巖相突變界面可作為識(shí)別與基準(zhǔn)面下降所對(duì)應(yīng)的層序界面的標(biāo)志[3]。

巖性突變界面。沉積地層中常常存在著眾多的巖性突變界面,層序界面上下的巖性組合特征、測(cè)井曲線形態(tài)均發(fā)生突變,代表了基準(zhǔn)面下降半旋回與基準(zhǔn)面上升半旋回的沉積轉(zhuǎn)換面,即一個(gè)層序的頂、底邊界。巖性突變界面在測(cè)井曲線形態(tài)上表現(xiàn)為界面以下自然電位曲線出現(xiàn)平直段,視電阻率曲線低幅突變,界面之上電阻率曲線幅度猛然增加,且自然伽馬測(cè)井曲線變化幅度明顯增強(qiáng)。由基準(zhǔn)面旋回發(fā)生轉(zhuǎn)換而形成的巖性突變界面,也是層序界面的識(shí)別標(biāo)志。

(3)地層疊置轉(zhuǎn)換面?？v向上地層疊置樣式從進(jìn)積到退積的轉(zhuǎn)換面,在地層沉積序列上表現(xiàn)為向上水體環(huán)境由變淺的相序轉(zhuǎn)而成為變深的相序,呈現(xiàn)出沉積基準(zhǔn)面下降半旋回和基準(zhǔn)面上升半旋回的轉(zhuǎn)換面,是層序地層的頂、底邊界的劃分標(biāo)志。如此層序界面在無明顯沉積間斷的地層序列當(dāng)中發(fā)育是最為普遍的,而對(duì)應(yīng)于測(cè)井曲線顯示上反映的是電測(cè)曲線組合形態(tài)和樣式的轉(zhuǎn)變,如進(jìn)積疊置樣式向加積或是退積疊置樣式的轉(zhuǎn)變等。

2.2 層序地層劃分方案

參照前人研究成果,在此基礎(chǔ)上對(duì)十屋斷陷的鉆井層序地層進(jìn)行綜合分析,再結(jié)合測(cè)井曲線和錄井剖面顯示的地層縱向疊置方式所反映出的三級(jí)層序特征,可將十屋斷陷層登婁庫組至火石嶺組共劃分出5個(gè)三級(jí)層序。

(1)層序SQ1。該層序相當(dāng)于上侏羅統(tǒng)火石嶺組。在少量揭示該層序的鉆、測(cè)井剖面中,層序的底界面SB1特征明顯,為火石嶺組與基底的不整合面,表現(xiàn)出巖性巖相突變面。界面之上通常為河道成因、厚度變化較大的砂礫巖,界面具扇三角洲平原河道底部沖刷面的性質(zhì)。界面之下為基底變質(zhì)巖沉積。頂界面SB2為另一個(gè)厚度變化較大的扇三角洲平原河道砂礫巖層的底部沖刷面。

(2)層序SQ2。大致相當(dāng)于沙河子組。層序的底界面為層序SQ1的頂界面SB2,頂界面SB3為局部河道砂巖底部的沖刷面,大致相當(dāng)于營城組五段的底部,發(fā)育局限性的低位域沉積。層序的識(shí)別標(biāo)志為營城組五段底部的含油砂礫巖,局部砂礫巖的發(fā)育使地層表現(xiàn)出高電阻特征,且?guī)r性全區(qū)變化較大,為礫巖、中砂巖、細(xì)砂巖不等,其含油性較好,更表明了營城組五段為一個(gè)新的層序形成初期而發(fā)育的低位扇、低位楔和斜坡扇等低位體系域沉積特征,除部分地區(qū)為不整合接觸外,其他地區(qū)均為整合接觸關(guān)系。

(3)層序SQ3。相當(dāng)于營城組三段至五段地層。層序的底界面為營城組五段低位體系域的底部;頂界面大致相當(dāng)于營城組三段。地層基準(zhǔn)面上升期發(fā)育扇三角洲前緣相沉積,地層以暗色細(xì)粒沉積為主,出現(xiàn)低阻的泥巖段。基準(zhǔn)面下降期扇三角洲平原相十分發(fā)育,形成薄層的砂巖與雜色泥巖不等厚互層。此層序劃分在十屋斷陷不同地區(qū)其劃分原則也不同,在小城子和雙龍地區(qū),營城組底部為超覆,缺失營城組五段,為層序低位體系域發(fā)育不全。

(4)層序SQ4。相當(dāng)于營城組一段至三段地層。層序底部界面為地層縱向疊置方式從進(jìn)積到退積的轉(zhuǎn)換面。頂部界面為營城組與登婁庫組的巖性巖相突變面,局部地區(qū)為削蝕不整合界面。該層序總體上粒度較下部層序細(xì),自然電位與電阻率曲線幅度顯著降低,主要為扇三角洲前緣相沉積。

(5)層序SQ5。該層序大致相當(dāng)于登婁庫組地層。在鉆測(cè)井剖面中,其顯著的標(biāo)志就是定界面泉頭組的自然電位曲線與電阻曲線開始出現(xiàn)平直段,就是所謂的泥脖子部位。登婁庫組與泉頭組的界面為全區(qū)的地層不整合面,底部與營城組的界面為局部削蝕不整合面。隨著盆地基底下降,地層基準(zhǔn)面上升,辮狀河三角洲前緣相較為發(fā)育;而地層基準(zhǔn)面下降時(shí)期,湖盆萎縮,形成了一套辮狀河三角洲平原相的粗粒沉積。

3 鉆、測(cè)井層序?qū)Ρ雀窦芴卣?/h2>

通過基本上覆蓋了研究區(qū)的19條聯(lián)井層序地層對(duì)比剖面的分析,初步建立了松遼盆地十屋斷陷的高精度層序地層格架。綜合分析南北向和東西向的多條聯(lián)井層序地層對(duì)比剖面的特征,發(fā)現(xiàn)松遼盆地十屋斷陷總體具有東薄西厚、南北薄中部厚的地層分布特點(diǎn)。西部層序厚度大,層序發(fā)育齊全,巖相組成較細(xì);向東部,層序厚度明顯減薄,其層序巖相組成也明顯變粗,反映東部地區(qū)原始沉積地貌較高,是斷陷時(shí)期的一個(gè)物源方向。南北兩側(cè)層序厚度薄,層序發(fā)育不全,數(shù)量較少,中部層序厚度大,發(fā)育齊全且數(shù)量較多。在南北兩側(cè)地層層序中的巖相組成較粗,表明南北兩側(cè)原始沉積地貌也較高,也存在一定數(shù)量的沉積物源體系。

4 地震層序劃分與對(duì)比

4.1 地震標(biāo)志層的確定

在地震剖面上,主要依據(jù)反射終止關(guān)系來確定不整合面的準(zhǔn)確位置,并進(jìn)一步追蹤與之相對(duì)應(yīng)的整合界面,地震反射界面通常是具有密度-速度差異的層面和不整合面(C.E.Payton,1977),依據(jù)這些界面可以進(jìn)行層序地層單元的劃分。地震反射波終止方式有削截、頂超、上超和下超等4種[4]。

依據(jù)研究區(qū)鉆、測(cè)井資料顯示表明,其斷陷層地層自下而上依次為晚古生界頂(基巖)、火石嶺組、沙河子組、營城組和登婁庫組,對(duì)應(yīng)的地震反射標(biāo)志層分別為

4.2 地震層序界面特征

松遼盆地十屋地區(qū)斷陷層的鉆測(cè)井層序發(fā)育特征表明,十屋地區(qū)總體為沉降速度快、水體淺且變化幅度大的斷陷湖盆特征。在地震剖面中主要可以識(shí)別出4種地震層序界面:

(1)基巖頂面(T5)。火石嶺組與地層基底的不整合接觸為全區(qū)的不整合接觸,該不整合界面在地震剖面上表現(xiàn)為一組多相位、低頻、強(qiáng)振幅、較連續(xù)的地震反射,界面上下地震反射面貌差異明顯,將火石嶺組與地層基底地層截然分開。

(2)地層侵蝕削截不整合面(T24、T3)?；鹗瘞X組與沙河子組接觸地層、登婁庫組與泉頭組相接地層在地震剖面上反應(yīng)出明顯的地層侵蝕削截不整合面,界面之下的角度不整合接觸特征十分明顯,界面之上可以識(shí)別出起伏不平的河道切割及其內(nèi)部超覆充填現(xiàn)象。

(3)地層超覆不整合面(T24、T4)。沙河子組與火石嶺組接觸地層、營城組與登婁庫組接觸地層其分布范圍有所收縮,地層厚度變化明顯,在地震剖面上反應(yīng)出超覆現(xiàn)象,反映湖平面的大幅度上升,湖進(jìn)體系域的沉積體系超覆與湖盆斜坡之上而形成。

(4)地層平行不整合面(T14)。營城組與沙河子組的接觸面在研究區(qū)大部分面積為地層平行不整合接觸面,在地震剖面上發(fā)育為一組中頻、強(qiáng)振幅、連續(xù)的反射,雖然界面上下沒有明顯的地層角度接觸關(guān)系,但根據(jù)鉆測(cè)井層序顯示,層序界面上下為沉積旋回的轉(zhuǎn)換面,可作為標(biāo)定層序的界面。

5 結(jié) 論

十屋斷陷東部斜坡帶可形成地層超覆巖性油藏,西部陡坡帶具有形成大型巖性氣藏的條件,展現(xiàn)出良好的油氣勘探前景。應(yīng)用層序地層學(xué)理論建立區(qū)域高精度層序地層格架,在全區(qū)構(gòu)造期次及演化特征研究基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)古構(gòu)造古地貌恢復(fù),從而進(jìn)一步探討古構(gòu)造地貌對(duì)層序沉積的控制作用,分析古構(gòu)造地貌尤其是溝谷坡折控層、控相、控儲(chǔ)的作用特征,最終預(yù)測(cè)出有利勘探區(qū)帶。建立全區(qū)高精度層序地層格架、查明沉積體系及物源、分析構(gòu)造演化期次及構(gòu)造地貌坡折對(duì)層序、沉積的控制作用,有利于預(yù)測(cè)有利勘探區(qū)帶。

[1] 陳孔全,徐言崗,唐黎明,等.松遼盆地十屋斷陷油氣成藏條件[J].石油與天然氣地質(zhì),1995,16(4):337-342.

[2] 陳新軍,徐旭輝,朱建輝,等.松遼盆地十屋斷陷層序地層研究[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2007,29(5):462-466.

[3] 樊太亮,呂延倉,丁明華.層序體制中的陸相儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)律[J].地學(xué)前緣,2000,7(4):315-321.

[4] 樊太亮,李衛(wèi)東.層序地層應(yīng)用于陸相油藏預(yù)測(cè)的成功實(shí)例[J].石油學(xué)報(bào),1999,20(2):12-17.

[責(zé)任編輯] 辛艷萍

P544.4

A

1673-5935(2011)01-0001-03

2010-11-16

邵 宸(1988-),男,山東沾化人,中國地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院碩士研究生,主要從事礦產(chǎn)普查與勘探研究。