| 辽西凹陷Z区东营组层序地层格架 |
2. 中国地质大学(北京)海洋学院, 北京 100083
2. School of Marine Sciences of China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China
辽西凹陷位于辽东湾海域西南部,已在古近系发现了绥中36.1亿吨级油田,展示了辽西凹陷为富烃洼陷,具有巨大的油气勘探潜力。近年来,随着勘探程度的不断加大,以古近系为目标层系,在辽东湾地区已钻多口井,并取得了大量的新资料。目前,区内已很难发现明显的构造圈闭,勘探重点亦已逐步转移到地层岩性圈闭上,但是该区经历了多期构造演化,且局部同沉积断裂和后期构造发育,因此在研究区内建立新的层序格架及地层对比模式,是研究工作中十分必要的课题之一[1, 2]。研究区Z区位于辽西凹陷南洼北部(图 1),以古近系东营组为目标研究层系,在前人的研究基础上,结合新资料和新成果,依据地震反射终止关系和地震反射波组特征、关键井沉积旋回和测井响应等特点,建立新的层序格架,从而实现地层的综合对比,为查明区内沉积体系的分布及预测有利的储集砂体奠定了基础。
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| 图 1 研究区区域位置图 |
1 地质概况
辽东湾地区整体呈“三凹两凸”的地质形态,可划分为5个二级构造单元[3-5]。该区古近系地层自下而上包括:孔店组、沙河街组和东营组。辽西凹陷古近系可划分为5个3级层序,自下而上依次是沙河街组二段、沙河街组一段、东营组三段、东营组二段和东营组一段。而新近系馆陶组底部广泛发育的厚层砂砾岩,可作为古近系与新近系层序边界的识别标志。
(1) 沙河街组二段、一段(简称沙一二)
沙一二时期湖水萎缩,沉积范围缩小,但地层分布较广,厚度较薄,平均厚度180 m左右,最大厚度540 m。其主要岩性特征是灰白、浅灰色砂岩、含砾砂岩夹灰色、灰绿色、紫色泥岩,深灰色泥岩夹油页岩、钙质页岩、灰白色砂岩和薄层灰岩、白云岩、生物灰岩。区内广泛发育湖泊沉积体系;断坡带发育扇三角洲;由于陆源碎屑缺乏,局部缓坡浅水区发育碳酸盐台地。
(2) 东营组三段(简称东三)
东三时期湖盆开始扩张,湖侵范围进一步扩大,水体加深,长期剥蚀导致凹陷四周地势低平,原隆起地区逐渐沉入水中。全区平均厚度440 m,最大厚度930 m。其主要岩性特征是厚层深灰色泥岩、灰质、白云质泥岩夹浅灰、灰白色砂岩、粉砂岩,局部见油页岩。沉积物类型以短源、内源沉积为主,辫状河三角洲广泛发育,半深湖相沉积面积明显扩大并连成一片,滨浅湖相沉积范围局限;水下低凸起区形成了大片的砂质滩坝沉积。
(3) 东营组二段(简称东二)
东二时期,湖盆由断陷型转向坳陷型,断层活动减弱,地势趋于平缓,原半深湖相沉积区逐渐转为滨浅湖相沉积,平均厚度380 m,最大厚度940 m。主要岩性特征是浅灰、灰白色砂岩、粉砂岩与深灰、灰绿色泥岩、泥质粉砂岩不等厚互层。沿凹陷长轴方向(北东—南西向)发育大型曲流河三角洲,常伴有较大规模的滑塌浊积扇;沿凹陷短轴方向主要发育辫状三角洲,局部发育扇三角洲。
(4) 东营组一段(简称东一)
东一时期为断陷沉积晚期,沉积时湖区收缩,水体较浅,平均厚度240 m,最大厚度570 m。主要岩性特征是灰白色块状砂岩、含砾砂岩夹绿灰色、紫红色泥岩、粉砂质泥岩。沉积物类型以短源、内源沉积为主,全区以滨浅湖沉积为主,在河流人湖位置,发育较小规模的辫状河三角洲沉积。
(5) 馆陶组
该时期开始,地壳整体抬升,地层开始遭受剥蚀夷平,形成古、新近系之间的区域性不整合界面,从而结束古近纪断陷湖盆发育的历史。主要岩性特征是灰白色厚层块状含砾砂岩、砂砾岩夹棕红色泥岩。
2 层序的划分依据前人的大量研究成果表明,层序地层格架内的岩性组合和沉积体系类型与相对海平面变化有密切联系。而相对海平面变化,在地震剖面上表现为不同类型的地震反射界面和地震波组、波系的不同组合配置关系,在露头、钻井和测井资料上表现为不同的岩性组合及沉积相带叠置或尖灭方式。
层序(Sequence)是一套相对整一的、成因上存在联系的、顶底以不整合面或与之相对应的整合面为界的地层单元[6-8],是一个具有年代意义的地层单位。而层序界面是一个沉积层序与另一个沉积层序之间的沉积间断面,不论其沉积间断时间的长短,一定伴随着一次海退或海进的过程。也就是说,层序界面不是一个统一的物性界面(岩性面),而是前一个层序沉积结束,后一层序沉积尚未开始的时间界面。
层序的划分以地震剖面上可识别的不整合及与之相对应的整合面为界,层序界面一般伴有地层超覆、地层剥蚀、岩性尖灭以及水道和下切谷等地质现象。因此,在井震结合标定层序界面时应遵循以下原则:①选择典型剖面,即垂直于地层走向或垂直于主构造方向的剖面;②资料相对完整,有利于钻井层位的标定和对比;③目标层位沉积厚度大;④断层活动相对较弱,如果不可避免,断面和断距清晰;⑤纵横交错,有利于控制全区,满足研究需要。
通过精细的层序界面识别及区域对比研究得出,辽西凹陷南洼东营组可划分3个三级层序(图 2),自下而上依次是东三段(SQd3),东二段(SQd2)和东一段(SQdl)。以东三段的最大湖泛面(SB32_mfs)为界,东三段可划分2个体系域,东三段湖扩域(ESTd3)和东三段高位域(HSTd3)。以东二段的最大湖泛面(SB31_mfs)为界,东二段也可划分2个体系域,东二段湖扩域(ESTd2)和东二段高位域(HSTd2)。根据单井资料,东一段的沉积厚度多数不超过50 m,故东一段未继续划分准层序组。各级层序界面特征的测井、地震响应特征明显,层序发育因构造背景的不同而略有差异。
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| 图 2 辽西凹陷东营组层序划分方案 |
3 层序界面特征
三级层序特征明显,如周期较短,海平面升降幅度较大,且容易识别并可以全球对比,因此被认为是地层划分对比和油气勘探的基本单元。在盆地边缘或相对隆起区,三级层序界面往往表现为不整合面、下切侵蚀不整合面或区域性冲刷面,垂向序列表现为沉积相发育突变,并形成一定规模的下切水道或下切谷充填。而盆地中部和相对的坳陷带,三级层序界面则过渡为整合接触或低位域的底超面。这种界面的形成,是沉积基准面下降导致剥蚀作用、沉积物供给突变及沉积相迁移的结果。三级层序内部的体系域以最大湖泛面为边界,常与凝缩层伴生。
在多口单井、多条联井、井一震剖面和部分二维、三维地震剖面的追踪对比的基础上,重新识别了研究区东营组的三级层序,并进一步划分了体系域,总结了各级层序界面特征、结构样式及对比标志,在全区内建立了系统的层序地层格架,力求各层序在空间上等时闭合。
3.1 三级层序界面辽西凹陷东营组的三级层序界面包括:SB2、SB31、SB32、SB3,其地震响应特征是界面之下的削截少见,但界面之上常见上超现象[9-11]。对区内探井的古生物资料进行分析,可知不同层序的古生物组合也存在一定差异(图 3),这种差异对层位标定的准确与否提供了佐证。
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| 图 3 辽西凹陷Z2井古近系各层序古生物特征 |
SB3对应东营组的底界面,但多数探井并未钻遇此界面。从少数钻遇SB3的探井看,界面之上通常为泥岩,界面之下常出现碳酸盐岩,且具有明显向上变粗的反旋回。
SB32在全区表现为界面之下为反映水体逐渐变浅的进积型准层序组,而界面之上为水体逐渐变深的退积型准层序组(图 4)。
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| 图 4 Z12井层序界面钻井特征 |
SB31和SB32特征类似,岩性略有差异,测井响应亦表现为界面之下的反旋回和界面之上的正旋回。
SB2对应东营组的顶界面,也是古近系的顶界面。界面之上通常是一套砾岩、砂砾岩或含砾砂岩,单层厚度大。
3.2 体系域界面辽西凹陷东营组的体系域界面仅识别出2个:SB32_mfs、SB31_mfs。地震响应上表现为以一明显的下超面[12, 13],界面之上常见下超现象(图 5)。在测井上,表现为界面之下水体逐渐变深的退积型准层序组,而界面之上为反映水体逐渐变浅的进积型准层序组(图 4)。岩性资料显示,界面附近常发育一套厚层泥岩。
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| 图 5 辽西凹陷SB3l_mfs地震响应特征 |
4 层序地层格架
东营组时期,受控于构造及古地貌,各层序均有其明显特征(图 6)。
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| 图 6 辽西凹陷东营组层序地层格架 |
东三湖扩域(ESTd3)在地震上表现为弱振幅、中低连续反射构型,在凹陷区多以发散状反射构型为主,且不同程度的超覆在东三段底界SB3之上。测井上表现为中低幅值的钟状或指状曲线。岩性上以泥岩为主,夹薄层砂岩、粉砂岩或泥质粉砂岩,早期可发育薄层灰质砂岩。
东三高位域(HSTd3)在地震上整体表现为弱振幅、中低连续反射结构。测井上主要表现为高幅值漏斗状或箱型曲线。岩性上表现为砂岩与粉砂岩、泥质粉砂岩和粉砂质泥岩的不等厚互层。
东二湖扩域(ESTd2)在地震上连续性较好,凹陷区呈中高振幅中高连续反射,而水下低凸起区呈中低振幅中高连续反射构型。测井上主要表现为中高幅值钟状或指状曲线。岩性上以薄层砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和泥岩的不等厚互层为特征。
东二高位域(HSTd2)在研究区内具有明显的中高振幅、中低连续地震反射构型,特别是缓坡带。测井上主要表现为中高幅值漏斗状曲线,部分地区单井表现为中低幅值的平直曲线。岩性上以砂岩与泥岩的不等厚互层为特征。
东一层序(SQdl)地层厚度相对薄,部分位于缓坡带的单井仅发育东一湖扩域,故东一层序未划分体系域。其地震反射构型以中低连续、中低振幅、中高频波状反射为主,测井上反映为高幅值钟型、漏斗形或指状曲线,岩性以顶部常发育砂砾岩和含砾砂岩。
5 结论与认识综合分析全区的古生物、岩心、及地震资料,得出以下主要结论:
(1) 东营组可划分为3个三级层序,自下而上分别是东三段(SQd3),东二段(SQd2)和东一段(SQdl);以最大湖泛面为界,东三段和东二段可进一步划分湖扩域和高位域。
(2) 不同的层序界面在古生物、岩性、测井响应、地震反射特征上存在一定差异。地震剖面上,三级层序界面的共同特征是界面之下的削截少见,但界面之上常见上超现象,测井响应特征表现为界面之下反映水体逐渐变浅的进积型准层序组,而界面之上是水体逐渐变深的退积型准层序组;体系域界面则表现为一明显的下超面,界面之上常见下超现象,测井响应特征为界面之下水体逐渐变深的退积型准层序组,而界面之上为反映水体逐渐变浅的进积型准层序组。
(3) 构造一古地貌对层序具有明显的控制作用,地震反射特征差异明显。东三层序(SQd3)整体表现为明显的弱振幅、中低连续反射;东二层序(SQd2)连续性较好,凹陷区呈中高振幅中等连续反射,而水下低凸起区呈中低振幅中高连续反射;东一层序(SQdl)地层厚度相对薄,部分位于剥蚀区的单井仅发育东一湖扩域,其地震反射构型以中低连续、中低振幅、中高频波状反射为主。
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