黄骅坳陷北塘凹陷新生代沉降史分析

黄骅坳陷北塘凹陷新生代沉降史分析 黄骅坳陷大中旺地区沙一下亚段 高分辨率层序地层研究 ()关利军 , 张昌民 , 长江大学地球科学学院 , 湖北 荆州 434023 王振奇 , 张尚锋 (中海石油 () )中国有限公司 , 北京 100010 季洪泉 王子良 ,()蔡明俊 , 王连敏 , 阎煜彪 大港油田公司 , 天津 300280 [ 摘要 ] 根据岩心及测井资料 , 对黄骅坳陷大中旺地区沙一下亚段碳酸盐岩与碎屑岩混积地层进行了高分 辨率层序地层学研究 。首先识别出层序界面 , 并详细分析了地层叠加样式 , 在此基础上将其划分为 1 个 中期基准面旋回 、4 个短期基准面旋回 , 建立了碳酸盐岩与碎屑岩混积地层的高分辨率等时地层对比格 架 。在地层格架内 , 探讨了储层发育规律 , 并分析了基准面升降变化与储层发育的关系 , 最终指出了储 层发育的有利部位 。 [ 关键词 ] 高分辨率 ; 层序地层 ; 碳酸盐岩 ; 基准面旋回 ; 黄骅坳陷 () [ 中图分类号 ] T E1211 34 文章编号 ] 100029752 20070120035204 [ [ 文献标识码 ] A 自高分辨率层序地层学引入我国 , 已在广泛发育的中 、新生代陆相盆地的石油地质研究中得到了较 多的应用 , 尤其是中国东部的大部分油田均已进入勘探开发中后期 , 需要更精确的地层划分对比方法来 解决生产中的实际困难 , 正是基于这种原因 , 高分辨率层序地层学得到了许多地质学家的重视 。但是将 这一理论运用于碳酸盐岩地层的研究 , 国内外文献并不多见 。笔者首次尝试对黄骅坳陷大中旺地区沙一 下亚段碳酸盐岩与碎屑岩混积地层开展高分辨率层序地层研究 , 通过不同级次基准面旋回的识别与划 分 , 建立高分辨率层序地层格架 , 并探讨了层序格架控制下的储层发育规律 。 1 区域地质背景 大中 旺 地 区 位 于 黄 骅 坳 陷 中 西 部 , 北大港潜 山 构 造 带 西 南 倾 没 端 西 部 , 西 临沧 东 断 裂 , 北 面 为 沈 青 庄 构 造 , 面 积 2 ( ) 约 180 k m图 1 。该 地 区 断 裂 比 较 发 育 , 分 布 一 系 列 整 体 呈 南 西 向 的 正 断 [ 1 ] 层。刘岗庄断层 、旺 25 断层和港西断 层把本区分割成地堑 、地垒的构造格局 。 从沙三段 沉 积 开 始 该 地 区 快 速 沉 降 , 到 沉积 末 期 , 在 喜 山 运 动 的 影 响 下 , 由 于 南北向以 拉 张 为 主 的 应 力 作 用 , 形 成 了 近东西向 的 刘 岗 庄 断 层 , 将 古 向 斜 分 割 成南 北 两 部 分 , 沙 三 段 末 期 整 体 抬 升 , 使得整体 缺 失 沙 二 段 沉 积 , 沙 三 段 也 存 图 1 大中旺地区构造位置图 在明显的 剥 蚀 , 与 上 覆 沙 一 段 地 层 呈 角 度不整合接触 。本区在东营组沉积之后又发生了一次区域性的构造运动 , 使东营组地层整体遭受剥蚀 。 [ 收稿日期 ] 2007201210 ( ) [ 基金项目 ] 国家自然科学基金课题 40572078。 ( ) [ 作者简介 ] 关利军 1975 - , 男 , 1998 年大学毕业 , 硕士生 , 主要从事层序地层学及油气成藏方面的研究工作 。 该区从渐新世开始主要沉积了 古近系 、新近系和第四系 。古近系 主要发育渐新统沙河街组三段 、一 段和 东 营 组 , 缺 失 古 新 统 和 始 新 统 。整个沙河街组一般厚约 1000, 1500 m , 为一套暗色湖相砂泥岩沉 积 , 其中夹不足 1 %的淡水碳酸盐 [ 2 ] 岩, 并以沙 一 下 亚 段 最 为 发 育 ; 图 2 湖泛面及小型沉积间断面发育示意图 其他层位中很少 , 分布局限在包括 大中旺地区在内的南大港以南及几 个湖岛周围的平缓台地地区 。沙一 下亚段主要为碳酸盐岩与碎屑岩的 混积台地到半深湖的沉积体系 , 岩 性为泥 岩 、灰 质 页 岩 、生 物 灰 岩 、 白云质灰岩 、灰质白云岩及泥灰岩 等 , 一般 厚 80 , 100 m 。经 勘 探 证 实 , 在生物灰岩 、白云质灰岩等碳 酸盐岩中有工业性油气藏 。 2 高分辨率层序划分与对比 考虑碳酸盐岩与碎屑岩混积地 图 3 地层叠加样式 层的沉积特点 , 依据单一相物理性 [ 3 ] 根据地 质 、相序与相组合的变化以及地层接触关系识别出不同级次的层序界面, 在界面的控制之下 , 层的叠加样式对沙一下亚段进行高分辨率层序划分 。 21 1 层序界面的识别 [ 4 ] 层序界面识别是地层基准面旋回识别与划分的基础。界面上 、下岩层在岩性组合 、古生物组合及 测井曲线特征等方面均有明显反映 。考虑全区构造背景 , 依据岩心观察 , 识别出界面特征 , 建立相应的 岩电关系 , 并外推至无取心的井 , 从而在全区进行界面的识别追踪 。该区主要发育 3 种层序界面 , 即区 域性角度不整合面 、小型沉积间断面和湖泛面 。 ) 1区域性角度不整合面 由本区构造背景可知 , 沙一下亚段与下伏沙三段地层呈角度不整合接触 , 该不整合面为全区稳定的层序界面 。 ) 2湖泛面 湖泛面是指不同层次基准面上升到高点由湖泛作用形成的弱补偿或欠补偿沉积所构成的 [ 3 ] 界面。不同层次的基准面旋回中均发育不同规模的湖泛面 , 但它们的层序地层学意义不同 。在中短期基 准面旋回中 , 湖泛面位于不对称基准面旋回的顶部或底部 , 或位于完全对称基准面旋回的顶 、底部 。在前一种情况下 , 湖泛面与基准面上升晚期或下降早期欠补偿或无沉积作用有关 , 分布于富泥质细粒沉积物 (() ( ) ) 顶 、底部 图 2 a, b; 在后一种情况下 , 湖泛面位于基准面上升到最高点位置 , 为连续的沉积整合 界面 , 剖面上位于厚层泥质岩类的顶部或大段泥质岩类的中部 , 界面两侧测井曲线一般平直 。 ) 3小型沉积间断面 主要指的是与短期基准面旋回有关的沉积间断面 , 属最小成因层序分界面 , 一般是由于基准面小幅度频繁升降引起沉积物局部冲刷作用 、沉积路过作用 、沉积物供应突然减小或终 ( 止等所造成的 。剖面上主要 现 为 泥 灰 岩 或 泥 页 岩 与 上 覆 白 云 质 灰 岩 或 生 物 灰 岩 之 间 的 过 渡 图 2 () ) c。测井曲线上则表现为单向移动的底 、顶突变面或加速渐变面 , 如钟形2箱形复合曲线的底部或漏 斗形曲线的顶部 。 21 2 地层叠加样式 律 。研 究 发 现 , 本 区 共 有 4 ( 种主要 的地 层 叠加 样式 图 ) 3: ) 1生 屑 滩2半 深 湖 泥 岩 () 或滩间洼地叠加样式 剖 面上泥 页 岩叠 置于 生 物灰 岩 之上 。生 物 灰 岩 代 表 浅 水 较 高能 沉 积 环 境 ; 泥 页 岩 、泥 灰岩均 为 水体 较深 的 低能 还 [ 5 ] 原环境 产 物, 该 叠 加 样 式 反映了 一 种基 准面 上 升的 退 (() ) 积到加积过程 图 3 a。 () 2半深湖泥岩 或滩间 ) 洼地2生屑滩叠加样式 反 ( 映了加 积到 进 积的 过程 图 ( ) ) 3 b。 ) 3泥 晶 颗 粒 白 云 岩 滩2 ( )半深 湖 泥 岩 或 滩 间 洼 地 叠加样式 剖面上泥页岩 叠 置于白 云 质灰 岩或 灰 质白 云 岩之 上 。白 云 质 灰 岩 、灰 质 白云 岩 呈 褐 色 , 发 育 水 平 、 块状层理 , 局部夹泥质条带 , 分析化 验 资 料 表 明 , 大 部 分 由泥晶 颗 粒 组 成 , 其 中 含 少 量生 物 碎 屑 , 局 部 较 丰 富 , 可见 鲕 粒 , 多 为 表 鲕 , 这 些 均反映 了 一种 能量 不 太稳 定 的浅水 环 境 。反 映 了 基 准 面 ( 上升 过 程 的 加 积 作 用 图 3 () ) c。 () 4半深湖泥岩 或滩间 ) 洼地2泥晶颗粒白云岩滩叠加样式图 4 旺 1105 井高分辨率层序地层划分柱状图 21 3 高分辨率层序地层格架的建立 (( ) ) 该叠加样式反映了进积到加积的过程 图 3 d。 在识别出的层序界面的控制之下 , 依据地层叠加样式的差异 , 自下而上将沙一下亚段划分为 SSC4 () , SSC1 四个短期基准面旋回 图 4 , 由于岩心资料不全 , SSC2 顶部及 SSC1 图中未显示。可分为基准 面下降转而上升的对称旋回与仅保存基准面上升的非对称旋回 2 种类型 , 其中 SSC4 仅发育了上升半旋 回 。对称旋回上升半旋回厚度一般大于下降半旋回 。 通过对短期基准面旋回层序的叠加样式和中期基准面旋回界面的确定 , 在研究区内识别出一个中期 基准面旋回 M SC1 , 对应于沙一下亚段 , 包括短期基准面旋回 SSC4, SSC1 , 该中期基准面旋回仅发育 上升半旋回 。具有退积 ?垂向加积 , 并以垂向加积为主体的短期旋回层序叠加样式 。 以单井剖面的各层次基准面旋回划分为基础 , 运用等时地层对比法则 , 选择合适的连井剖面 , 对研 究区沙一下亚段进行高分辨率层序地层对比 。由于最大湖泛面具有严格的等时意义 , 所以 , 首先选取该 界面作为等时面来进行井间对比 , 建立中期基准面旋回层序地层格架 , 然后在格架内进行短期基准面旋 () 回对比 , 最终建立了沙一下亚段碳酸盐岩与碎屑岩混积地层的高精度等时地层对比格架 图 5。 图 5 大中旺地区沙一下亚段旺 13 井2旺 2 井高分辨率层序地层对比剖面 3 基准面旋回格架内储层发育规律 大中旺地区沙一下亚段主要储层类型为生物灰岩 、白云质灰岩 、灰质白云岩及泥灰岩等 , 其中以生 物灰岩物性最好 。 由图 5 可知 , 随着短期基准面的下降 , 储层发育程度变好 ; 随着基准面上升 , 储层发育变差 。生物 灰岩主要发育在短期基准面旋回 SSC4 内 , 而 SSC3 、SSC2 、SSC1 内发育的储层主要为白云质灰岩 、灰 质白云岩 、泥灰岩等 。 就中期基准面旋回而言 , 基准面上升早期 , 工区西北部发育了一套钙质砂岩以及泥膏岩类 , 向研究区中心部位则逐渐过渡为生物灰岩与白云质灰岩互层 , 直至以生物灰岩为主 ; 垂向上 , 生物灰岩 、白云 质灰岩等主力储层主要发育在中期基准面旋回的底部 , 即 SSC4 与 SSC3 。随着基准面上升 , 全区范围 内 , 向上碳酸盐岩发育程度逐渐减小 , 泥质岩类含量比例渐趋增大 。 综上所述 , 中期基准面旋回底部 , 储层最为发育 , 随着基准面的上升 , 储层发育程度无论面积及厚度 均逐渐变小 。即短期基准面旋回 SSC4 、SSC3 时期 , 生物灰岩及白云质灰岩 、泥灰岩等储集岩最为发育 。 结 语 4 大中旺地区沙一下亚段可划分出 4 个短期基准面旋回和一个中期基准面旋回 。 生物灰岩主要发育在短期基准面旋回 SSC4 中 , 其他短期旋回内的储层主要为白云质灰岩等 。 基准 面变化与储层发育程度关系密切 。基准面下降 , 储层发育程度逐渐变好 ; 基准面上升 , 储层发 育程度变差 。每个短期基准面旋回内部 , 在基准面下降末期和上升初期 , 储层发育最好 。中期基准面旋 回内储层主要发 育 在 基 准 面 上 升 初 期 。整 个 沙 一 下 亚 段 , 储 层 发 育 程 度 以 SSC4 最 好 , SSC3 次 之 , SSC2 、SSC1 较差 。 [ 参考文献 ] [ 1 ] 王战 1 黄骅坳陷地区地质构造演化与油气分布 [ M ] 1 北京 : 科学出版社 , 19991( ) [ 2 ] 金振奎 , 邹元荣 , 张响响 1 黄骅坳陷古近系沙河街组湖泊碳酸盐沉积相 [J ] 1 古地理学报 , 2002 , 4 3: 11,181 ( ) [ 3 ] 邓宏文 , 王洪亮 , 李熙喆 1 层序地层基准面的识别 、对比技术及应用 [J ] 1 石油与天然气地质 , 1996 , 17 3: 177,1841 ( ) [ 4 ] 邓宏文 1 美国层序地层研究中的新学派 ———高分辨率层序地层学 [J ] 1 石油与天然气地质 , 1995 , 16 2: 90,971 ) ( [ 5 ] 闫存凤 , 黄杏珍 , 王随继 1 泌阳凹陷核桃园组湖相碳酸盐岩系藻类组合及古环境 [J ] 1 沉积学报 , 1996 , 14 增刊: 57,621 深 谷 [ 编辑 ]