鶯山斷陷北部沙河子組沉積特征展布規(guī)律研究

王 燕，滕 琳，呂瑞雪，杜傳偉，羅海寧

(1.齊魯理工學(xué)院，山東 濟(jì)南 250200； 2.中國石油塔里木油田分公司，新疆 庫爾勒 841000)

鶯山斷陷位于大慶探區(qū)東南部，由四站、臨江斷裂控制，目前已完鉆井15口，先后探明三站、太平莊、長春嶺、澇洲、五站氣田[1]，然而探井主要集中分布在斷陷邊部，鉆至斷陷地層的探井較少，斷陷中心除了鶯深1井、鶯深2井、鶯深4井外沒有探井鉆探，深層鉆探程度較低，據(jù)第3輪資源評價結(jié)果，鶯山斷陷天然氣總資源量為2 429×108m3。因此，鶯山斷陷是深層下一步的有利勘探接替區(qū)[2-3]。研究目的層為下白堊統(tǒng)沙河子組，包括4個砂層組，與鄰區(qū)徐家圍子斷陷、古龍斷陷相比，鶯山斷陷沙河子組勘探程度較低，且鶯山斷陷以往研究偏向于深部營城組和火石嶺組火山巖[4-6]，缺乏對沙河子組系統(tǒng)性研究，且研究區(qū)構(gòu)造演化復(fù)雜，沉積相帶變化快，沉積相類型和分布，特別是層序格架內(nèi)沉積相的發(fā)育配置樣式、砂體分布規(guī)律和物源認(rèn)識不清，是目前制約該地區(qū)勘探部署的關(guān)鍵因素。

1 單井相

研究區(qū)鉆遇沙河子組探井6口[7]，首先對三深1井、鶯深2井、四深1井3口井進(jìn)行了單井沉積相及微相的劃分。三深1井位于斷陷南部西側(cè)斷坡帶，位于三深2的東北部，構(gòu)造位置稍高于三深2井，構(gòu)造圈閉發(fā)育，三深1井沙河子組地層發(fā)育較全，下部巖性較細(xì)，以泥巖為主，夾雜泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖；上部粒度較粗，以雜色砂礫巖為主，偶見細(xì)礫巖、砂礫巖，自下而上發(fā)育反韻律[8]。該井下部主要發(fā)育湖相、扇三角洲，其中湖相發(fā)育半深湖、濱淺湖微相；上部發(fā)育湖相、扇三角洲，扇三角洲主要發(fā)育扇三角洲前緣亞相(圖1)。

圖1 單井沉積相圖Fig.1 Single well phase diagram

四深1井位于斷陷東北部斷坡帶，位于三深1的東北部，構(gòu)造位置高于三深2井，該井下部主要發(fā)育湖相和扇三角洲，其中湖相發(fā)育半深湖、濱淺湖微相，上部發(fā)育濱淺湖相、扇三角洲相，扇三角洲主要發(fā)育扇三角洲前緣、平原等亞相。鶯深2井位于斷陷東南部斷坡帶，構(gòu)造位置較高。鶯深2井沙河子組地層發(fā)育不全，該井下部主要為扇三角洲相。上部發(fā)育扇三角洲，扇三角洲主要發(fā)育有扇三角洲前緣、平原等亞相[9]。

結(jié)合前人研究成果，研究區(qū)沉積相類型包括扇三角洲沉積、辮狀河三角洲沉積和湖泊相沉積(表1)。不同類型的沉積相發(fā)育規(guī)模及分布位置都有很大不同，扇三角洲在斷陷西側(cè)陡坡一帶較發(fā)育且厚度較大；辮狀河三角洲發(fā)育于斷陷陡坡帶和緩坡帶；湖泊相主要發(fā)育于斷陷中部靠近西側(cè)洼陷內(nèi)，暗色泥巖較發(fā)育規(guī)模較大，且主要在沙河子組中段較發(fā)育[10]。

表1 研究區(qū)沙河子組沉積相類型Tab.1 Sedimentary facies types of Shahezi Formation in the study area

2 地震相劃分

通過觀察沙河子組地震剖面，結(jié)合現(xiàn)有鶯山斷陷地震反射特征研究的成果，對沙河子組地震相進(jìn)行分類。根據(jù)地震相單元外部幾何形態(tài)、振幅、連續(xù)性及頻率將沙河子組地震相劃分3類[11]。

(1)平行、中低振幅、連續(xù)地震相。連續(xù)性表明橫向上地層較連續(xù)，水動力條件穩(wěn)定，多為深湖—半深湖沉積環(huán)境。

(2)似平行、中低振幅、中低連續(xù)性地震相。反射層呈似平行結(jié)構(gòu)，表明水動力存在波動，但能量小，多代表扇三角洲、濱淺湖沉積環(huán)境。

(3)雜亂反射、中低振幅、斷續(xù)的地震相。代表沉積環(huán)境復(fù)雜、水動力動蕩，多代表辮狀河三角洲沉積環(huán)境(圖2)。綜合剖面地震相的分析及井震對比的結(jié)果可以看到斷陷兩側(cè)陡坡帶常發(fā)育地震相類型包括高頻率強(qiáng)振幅不連續(xù)丘形亂崗狀反射、低頻率強(qiáng)振幅中等連續(xù)席狀披蓋反射，斷陷緩坡帶發(fā)育的地震相類型有高頻率強(qiáng)振幅高連續(xù)楔狀發(fā)散反射、低頻率強(qiáng)振幅低連續(xù)席狀披蓋反射，斷陷中部發(fā)育的地震相類型有高頻率強(qiáng)振幅或低頻率弱振幅的高連續(xù)性席狀平行反射[12-13]。

圖2 研究區(qū)地震相剖面Fig.2 Seismic facies profile in the study area

通過鶯深2井的剖面可以看到，斷裂根部發(fā)育沖積扇，隨著斷裂發(fā)育水體范圍擴(kuò)大發(fā)育扇三角洲，剖面上為丘形分叉狀高頻率強(qiáng)振幅中等連續(xù)反射。通過四深1井的東西向和南北向剖面可得，發(fā)育丘形亂崗狀高頻率弱振幅不連續(xù)反射，代表扇三角洲前緣沉積，與湖泊相席狀平行高連續(xù)反射地震相相鄰(圖3)。通過三深2井地震剖面可以看到分叉狀弱反射體，結(jié)合單井沉積相解釋認(rèn)為是扇三角洲(圖3)。

圖3 鶯山斷陷過鶯深2井—鶯深1井地震剖面Fig.3 Seismic profile of Yingshen 2 well to Yingshen 1 well in Yingshan fault depression

其中，盆緣以中強(qiáng)振幅、低頻、高連續(xù)性為主，是扇三角洲(平原、前緣)的體現(xiàn)；盆中以中低振幅、高頻、低連續(xù)性為主，是湖相(深湖、半深湖，濱淺湖)體現(xiàn)。低振低頻低連解釋為扇三角洲平原，中強(qiáng)振高頻高連解釋為扇三角洲前緣，低振低頻高連解釋為辮狀河扇三角洲，中強(qiáng)振低頻高連和中振低連楔狀發(fā)散解釋為扇三角洲。中低振低頻雜亂解釋為濱淺湖、湖底扇，中強(qiáng)振低頻低主要為半深湖、濱淺湖相的響應(yīng)，而中強(qiáng)振高頻低連為深湖相的體現(xiàn)。在進(jìn)行具體的地震相分析的時候，是綜合測井相以及平面的分布規(guī)律等因素進(jìn)行的劃分，具體到局部可能會稍有差異[14-16]。

3 沉積相展布特征分析

沙河子組沉積時期主要受3支物源體系控制，分別是西北部的物源體系、東北部物源體系和東南部物源體系[17-18]。其中西北部的物源體系主要控制三深1、三深2井區(qū)的沉積；東北部物源體系主要控制四深1、鶯深5井區(qū)的沉積；東南部物源體系主要控制鶯深1、鶯深2井區(qū)(圖4)。

圖4 鶯山斷陷過三深2—三深1井地震剖面Fig.4 Seismic profile of Well Guosanshen 2-Sanshen 1 in Yingshan fault depression

在沉積背景、物源體系研究的基礎(chǔ)上，通過對沙河子組已鉆井巖心精細(xì)描述與相標(biāo)志采集，結(jié)合測井相、地震相及巖石學(xué)分析化驗(yàn)，并將地震反射波的振幅、連續(xù)性、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部形態(tài)等地震反射特征和測井相結(jié)合，建立地震相模式。

通過地震相分析技術(shù)，總結(jié)劃分出主要的地震相類型，并將地震相的平面展布特征與鉆井及區(qū)域構(gòu)造背景相結(jié)合，經(jīng)過地震解釋，將地震相轉(zhuǎn)化為沉積相。同時，參考前人研究成果，在研究區(qū)沙河子組共識別出2種主要的沉積體系類型：三角洲沉積體系和濱淺湖、半深湖體系。

圖5 研究區(qū)沉積相平面Fig.5 Sedimentary facies plan of the study area

(1)1砂組沒有井鉆遇。地震研究表明，該層序砂體厚度較大，砂地比較大(0.10～0.35)，反映水體較淺，主要發(fā)育三角洲沉積及濱淺湖，深湖相不發(fā)育，不同相帶位置單井相差異較大，礫巖體比較發(fā)育，特別是盆地東北部砂礫巖體發(fā)育，規(guī)模較大。西北部辮狀河三角洲較發(fā)育，砂體較厚，其三角洲前緣為有利相帶(圖6(a))。

(2)2砂組砂體比較發(fā)育，砂體厚度有所減薄，砂地比有所下降(0.15～0.25)，反映水體有所變深，主要發(fā)育三角洲、濱淺湖及半深湖，深湖相不發(fā)育，不同相帶位置單井相差異較大，其三角洲前緣為有利相帶。其西部發(fā)育扇三角洲，預(yù)測砂礫巖體比較發(fā)育。另外，預(yù)測其邊緣還發(fā)育灘壩，也較為有利(圖6(b))。

(3)3砂組水體繼續(xù)變深，主要發(fā)育濱淺湖，半深湖及深湖相，局部發(fā)育三角洲?？傮w砂體不太發(fā)育，砂體厚度較薄，砂地比較低(基本低于0.1)，其盆地東南部扇三角洲發(fā)育?？傮w砂體不太發(fā)育。該期凝灰?guī)r發(fā)育，經(jīng)構(gòu)造改造的凝灰?guī)r也可以為有利儲層(三深1井凝灰?guī)r儲層為水層)。一些湖底扇也是不錯的目標(biāo)(圖6(c))。

(4)4砂組水體由深逐步變淺，主要發(fā)育三角洲及濱淺湖，半深湖面積變小。砂體比較發(fā)育，砂體厚度有所變大，砂地比有所提高(0.10～0.15)，其三角洲前緣為有利相帶。其北部發(fā)育扇三角洲，預(yù)測砂礫巖體比較發(fā)育，另外，預(yù)測其邊緣還發(fā)育灘壩，也較為有利(圖6(d))。

圖6 研究區(qū)不同砂組沉積演化示意Fig.6 Schematic diagram of sedimentary evolution of different sand groups in the study area

4 結(jié)論

(1)采用單井相、連井相、地震相分析等手段，開展研究區(qū)沉積特征研究。研究結(jié)果表明，研究區(qū)發(fā)育湖泊相、辮狀河三角洲相、扇三角洲相，其中扇三角洲相包括扇三角洲平原(扇三角洲水道、漫流微相)、扇三角洲前緣(水下分流河道、河口壩、水下分流河道間灣、席狀砂微相)、前扇三角洲(前三角洲泥、滑積扇)；辮狀河三角洲包括平原(辮狀河道、辮狀河道間、天然堤、決口扇、沼澤微相)、前緣(洼地微相)；湖泊包括濱淺湖(濱淺湖泥、沼澤、灘壩微相)、深湖—半深湖(深湖泥微相)。

(2)沙河子組沉積時期主要受3支物源體系控制，分別是西北部的物源體系、東北部物源體系和東南部物源體系，并完成4個砂組沉積相演變分析，其中1砂組以三角洲沉積、濱淺湖相為主；2砂組以三角洲、濱淺湖、半深湖為主；3砂組以濱淺湖、半深湖、深湖湘為主；4砂組以扇三角洲及半深湖相為主。