劉 媛,朱筱敏,袁紅旗,張思夢,方 慶,劉云燕,曹海濤,黃德利

(1.中國石油大學地球科學學院,北京 102249;2.東北石油大學地球科學學院,黑龍江大慶 163318; 3.大慶油田有限責任公司第八采油廠,黑龍江大慶 163514)

三肇凹陷白堊系姚一段葡萄花油層淺水三角洲高分辨率層序地層新認識

劉 媛1,朱筱敏1,袁紅旗2,張思夢1,方 慶3,劉云燕3,曹海濤3,黃德利3

(1.中國石油大學地球科學學院,北京 102249;2.東北石油大學地球科學學院,黑龍江大慶 163318; 3.大慶油田有限責任公司第八采油廠,黑龍江大慶 163514)

依據(jù)地震、測井及巖心資料,應用高分辨率層序地層學原理對三肇凹陷白堊系姚一段葡萄花油層淺水三角洲相進行層序地層學研究,建立高分辨率層序地層格架。結果表明:姚一段葡萄花油層對應于長期基準面上升半旋回,相當于 1個完整的中期基準面旋回,可進一步劃分為 8個短期基準面旋回;葡萄花油層的地層發(fā)育模式為自下而上逐層尖滅導致地層自北向南減薄;平行物源方向的等時對比應遵循“界面(沖刷面)—巖石—界面 (沉積間斷面)”的對比原則,而垂直物源方向的等時對比應遵循“巖石—界面”的地層對比原則。

三肇凹陷;姚一段葡萄花油層;高分辨率層序地層學;白堊系

三肇凹陷為松遼盆地中央坳陷區(qū)內的二級負向構造單元,面積為 5743 km2,是松遼盆地的主要烴源凹陷[1]。白堊系姚一段葡萄花油層主要為淺水三角洲相沉積,為區(qū)內主要儲層和含油層位,地層厚度為16～65 m,且自北向南減薄,層序地層等時對比存在較大難度。截至目前,關于葡萄花油層的層序地層劃分方案大致有兩類:一是許多學者[2-8]在松遼盆地白堊系研究基礎上得出將坳陷構造層(姚家組～嫩江組)劃分成 1個二級基準面旋回,劃分方案略顯粗糙;二是劉宗堡等[9]提出了葡萄花油層南部為同沉積構造抬升控制的中部缺失而非底部缺失的地層發(fā)育模式,將其劃分為 1個完整的長期基準面旋回、2個中期基準面旋回和 12個短期基準面旋回。可見,對三肇凹陷葡萄花油層的層序地層認識還缺乏統(tǒng)一性,這與劃分原則、角度、目的及所依據(jù)的資料等不同有關,但對后期層序地層研究起到了一定的指導作用。筆者以高分辨率層序地層學理論為指導,識別各級次基準面旋回,建立葡萄花油層的地層發(fā)育模式,探討淺水三角洲相的短期基準面旋回對比方法。

1 各級次基準面旋回的識別

多級次基準面的識別與劃分是高分辨率地層格架建立的基礎[10]。通過地震、測井及巖心資料的綜合分析,遵循從大到小的原則,認為葡萄花油層對應于長期基準面旋回的上升半旋回,相當于一個完整的中期基準面旋回,可進一步劃分為 8個短期基準面旋回(圖 1,圖中 R1和 R2分別為微梯度和微電位電阻率)。

1.1 長期基準面旋回

長期基準面旋回界面是受構造強度及沉積作用雙重因素影響的侵蝕不整合面及相應整合面。地震剖面上表現(xiàn)為局部削截接觸、頂超或上超等地震反射終止關系;巖心上表現(xiàn)為巖性突變接觸面,如圖 1中 1.528 km處,較粗粒砂礫巖直接覆蓋在深灰色泥巖之上,是水下分流河道微相對下伏三角洲前緣亞相或前三角洲泥巖的沖蝕面;測井曲線上亦表現(xiàn)為幅度突變面。

三肇凹陷葡萄花油層沉積時期,湖盆擴張,基準面不斷上升,可容空間不斷增大,淺水三角洲發(fā)生退積,為一個長期基準面上升半旋回。葡萄花油層的頂?shù)拙l(fā)育有大套前三角洲灰黑色泥巖,測井曲線上突變?yōu)楦哔ゑR、高聲波時差、低電阻率等,可作為等時標志層用于確認長期基準面旋回;另外,該灰黑色泥巖中因夾有多套油頁巖而表現(xiàn)為高電阻率,且特征極其明顯,可作為輔助標志層;葡萄花油層底面為一平行不整合面,在地震剖面上相當于松遼盆地T1-1反射層[11]。

圖 1 三肇凹陷芳 96-檢 103井姚一段葡萄花油層的基準面旋回劃分方案Fig.1 Identification of base-lavel cycles of Putaohua oil-bearing layer of the first member of Yaojia formation on well F96-J103 in Sanzhao sag

1.2 中期基準面旋回

中期基準面旋回由一系列具有退積、加積和進積樣式的短期基準面旋回疊加而成,其類型受短期基準面旋回的結構類型和構造樣式控制。本區(qū)中期基準面旋回的轉換點大致位于葡萄花油層的中部(P141與 P142之間),沉積水體最淺,主要為三角洲平原亞相,在研究區(qū)內沉積了一套較為穩(wěn)定的紫紅色泥巖,如芳 96-檢103井1.5064 km處為中期基準面旋回的轉換點 (圖 1),該界面之下的 4個短期基準面旋回(P19～P142)疊加成中期基準面下降半旋回,之上的 4個短期基準面旋回 (P141～P11)疊加成中期基準面上升半旋回。

1.3 短期基準面旋回

一個完整的短期基準面旋回是由代表基準面上升半旋回和下降半旋回的巖石記錄構成,但受可容空間與沉積物供給速率比值 (A/S值)的控制,經常發(fā)育只代表上升期或只代表下降期的不對稱半旋回。其界面可以是侵蝕不整合面或無沉積作用面,也可以是與之對應的連續(xù)沉積界面,其識別標志主要是垂向巖相組合和界面接觸關系。三肇凹陷姚一段葡萄花油層共劃分為 8個短期基準面旋回,大致有 3種疊加樣式。

1.3.1 向上變深的非對稱旋回

主要分布于淺水三角洲平原亞相分流河道微相及三角洲前緣亞相水下分流河道微相沉積區(qū),是區(qū)內較為常見的疊加樣式。通常底部為含礫粗砂巖或粗砂巖形成的沖刷面或發(fā)育有底部滯留沉積,向上粒度逐漸變細,形成向上水體變深的上升半旋回沉積記錄,其下降半旋回多因沖刷侵蝕而無保留或保留較少,最終形成只保存了上升半旋回或者上升半旋回明顯大于下降半旋回的非對稱旋回。根據(jù)可容納空間的差異,該類型又可分為 2個亞類:①具有相對較高可容納空間增長速率,砂體截切程度低,分流河道或水下分流河道多具有完整“二元結構”,如芳96-檢 103井 1.5190～1.5248 km的前緣亞相沉積,灰綠色分流間灣泥巖構成短期基準面下降半旋回,水下分流河道砂體垂向疊置構成向上變深的上升半旋回,上升半旋回占優(yōu)勢(圖 1);②具有相對較低可容納空間增長速率,基準面上升幅度有限,沉積物補給量大,多期分流河道相互切割,道間泥巖消失殆盡,垂向上表現(xiàn)為多期分流河道砂體疊置,如圖 1中1.49235～1.49675 km的三角洲前緣亞相沉積。

1.3.2 向上先變淺后變深的對稱旋回

該基準面旋回樣式的主要特征是基準面旋回上升和下降時期形成的沉積記錄都保存得比較完整,從而形成沉積物由細到粗,再由粗到細的對稱沉積旋回,主要分布在三角洲前緣亞相河湖能量相當?shù)牟课?基準面下降期形成的溢岸沉積逐漸過渡為基準面上升期的水下分流河道沉積。如芳 96-檢 103井 1.4854～1.4919 km的三角洲前緣亞相沉積,下部遠砂壩沉積構成水體變淺的基準面下降半旋回,上部主要是席狀砂與前三角洲泥巖沉積組成上升半旋回,總體上水體先變淺后變深,形成一個對稱的短期基準面旋回(圖 1)。

1.3.3 向上變淺的非對稱旋回

該類型短期基準面旋回類型主要分布于淺水三角洲平原亞相分流河道間、前緣亞相遠端、前三角洲亞相及濱淺湖亞相,通常距物源區(qū)較遠,物源供給相對不足。在基準面上升時期,由于沉積物供給不足,可容空間增長速率遠遠大于沉積物供給速率,主要表現(xiàn)為饑餓沉積或無沉積作用;在基準面下降時期,可容空間增長速率等于或略大于沉積物供給速率,沉積物形成進積序列,粗粒沉積物不斷覆蓋在早期較細粒沉積物之上,形成只保存有下降半旋回的不對稱性旋回類型。

2 層序地層發(fā)育模式的重新認識

三肇凹陷姚一段葡萄花油層厚度薄且變化較大,自北向南跨越三角洲平原亞相—三角洲前緣亞相—前三角洲亞相—濱淺湖亞相等多個沉積相帶,巖性變化較快,這就大大增加了地層劃分對比的難度。綜合巖心、地震、測井、錄井及區(qū)域地質背景資料認為,三肇凹陷葡萄花油層的地層發(fā)育模式為自下而上逐層尖滅導致地層自北向南減薄。其具體特征為:研究區(qū)內葡萄花油層的上部地層(P16～P11)全區(qū)穩(wěn)定分布,厚度大致相當,約 30 m;葡萄花油層的底部(P19,P18,P17)自下而上逐層尖滅導致地層厚度自北向南減薄。

2.1 三維地震響應特征

三肇凹陷姚一段葡萄花油層的地層厚度較薄,為 16～65 m,在主頻為 30 Hz左右的三維地震剖面上反射為 1個或 2個相位,僅大致反映出上超尖滅的地層變化情況。在將頻率提高至 100 Hz所獲取的南北向正演剖面 (圖 2)中,可清晰反映出葡萄花油層的地層發(fā)育模式:由北向南地層逐漸減薄,上部地層厚度大致相當,分布穩(wěn)定,下部地層單元向南逐漸上超尖滅(虛線箭頭指示尖滅點位置)。

2.2 泥巖顏色變化規(guī)律

通過巖心觀察,尤其是泥巖顏色的平面分布規(guī)律,否定了前人提出的關于早期前積后期構造抬升的地層發(fā)育模式[9]。筆者沿平行物源方向 (大致自北向南方向)在研究區(qū)內選取 4口取心井,對葡萄花油層的 P16小層底部的泥巖顏色進行分析。若假設目的層為早期前積后期構造抬升的地層發(fā)育模式,那么 P16小層底部泥巖的沉積環(huán)境自北向南應是水體逐漸變深的過程,目的層的泥巖顏色則相應逐漸變暗,而事實恰恰與此相反。由圖 3的巖心柱狀圖及其所對應的泥巖照片可知,自北向南,P16小層底部的泥巖顏色逐漸由灰綠色 (肇 38井,1.513 2 km)—淺灰色(肇 114井,1.5606 km)—灰色斑雜紫色(州 254井,1.401 1 km)—紫色夾灰綠色 (州 35井,1.4051 km),由此反映出目的層的沉積環(huán)境由北向南弱還原環(huán)境漸變?yōu)檠趸h(huán)境,沉積水體逐漸變淺,這與之前的假設完全相反。因此,早期前積后期構造抬升的地層發(fā)育模式不成立。

古沉積背景分析表明,葡萄花油層沉積時期三肇凹陷為地勢低洼的沉積區(qū),主要接受強大的北部物源體系源源不斷的沉積,未發(fā)生抬升剝蝕[9],從而也否定了削蝕減薄地層發(fā)育模式。

綜合上述分析,三肇凹陷姚一段葡萄花油層的地層發(fā)育模式為上超尖滅的地層發(fā)育模式,據(jù)此利用測井資料建立南北向精細層序地層對比剖面(圖 4中箭頭標注尖滅點的位置,圖中Vsp為自然電位)。精細對比結果表明,P19,P18,P17自下而上分別在芳 96-101井、芳 146-102井和肇 121井附近發(fā)生上超尖滅,投影到平面上即可獲知各小層的尖滅線。

3 高分辨率層序地層格架的建立

結合研究區(qū)的實際地質情況,遵循旋回對比法則,在上超尖滅的地層發(fā)育模式控制下,建立三肇凹陷姚一段葡萄花油層淺水三角洲相的高分辨率層序地層格架。

圖 4 三肇凹陷葡萄花油層南北向地層對比剖面(沿葡萄花油層頂部拉平)Fig.4 Stratigraphic correlation proflie from north to south of Putaohua oil-beari ng layer in Sanzhao sag(flatten along the top of Putaohua oil-bearing layer)

3.1 平行物源方向(近南北向)的層序地層剖面

在平行物源方向,由于河、湖水能量差異,沉積微相組合和相序分布存在規(guī)律性變化,3種短期基準面旋回樣式具有不同的分布位置。在三角洲平原亞相和前緣亞相沉積區(qū),河流作用占主導地位,物源供給充分,可容空間相對較小,河道砂體發(fā)育,分流河道間泥巖和溢岸砂巖多遭受不同程度的侵蝕切割,因此多形成向上變深的非對稱基準面旋回樣式;在三角洲前緣亞相河湖水能量相對均衡的區(qū)域,沉積物供給相對較充分,基準面下降期形成的砂壩沉積和上升期的水下分流河道沉積均得到保存,可形成先變淺后變深的對稱基準面旋回樣式;隨著河流作用減弱,湖泊作用占主導地位,在前緣亞相遠端和前三角洲亞相沉積區(qū),可容空間相對較大,多見席狀砂、遠砂壩沉積和緩慢沉積的深水泥巖,可以形成向上變淺的非對稱旋回樣式。因此,平行物源方向的地層對比工作應遵循“界面(沖刷面)—巖石—界面(沉積間斷面)”,沉積微相表現(xiàn)出分流河道 (水下分流河道)→席狀砂或河口壩→濱淺湖泥巖相的規(guī)律性變化(圖 5)。

圖 5 三肇凹陷葡萄花油層平行物源方向的層序地層對比剖面Fig.5 Stratigraphic correlation proflie along the axi al direction of shallow delta of Putaohua oil-bearing layer in Sanzhao sag

3.2 垂直物源方向(近東西向)的層序地層剖面

三角洲平原亞相的分流河道微相與三角洲前緣亞相的水下分流河道微相不斷發(fā)生分支、交匯是淺水三角洲沉積的重要特色之一[10]。通過精細對比發(fā)現(xiàn),垂直物源方向,在橫向上,分流河道微相 (水下分流河道)或呈孤立狀,被兩側道間泥巖包裹,或向兩側漸變?yōu)橐绨渡?或與河道相互交匯,常使上升半旋回對應于下降半旋回頂部的沖刷面,下降半旋回對應于上升半旋回底部沖刷面,遵循“巖石—界面”的地層對比原則,沉積微相多表現(xiàn)出分流河道(水下分流河道)→道間砂→道間泥→分流河道 (水下分流河道)的規(guī)律性變化(圖 6)。

圖 6 三肇凹陷姚一段葡萄花油層垂直物源方向的層序地層對比剖面Fig.6 Stratigraphic correlation proflie transverse to the axial direction of shallow delta of Putaohua oil-bearing layer in Sanzhao sag

4 結 論

(1)三肇凹陷白堊系姚一段葡萄花油層對應于長期基準面上升半旋回,相當于 1個完整的中期基準面旋回,可進一步劃分為 8個短期地層基準面旋回。其中,短期基準面旋回有向上變深的非對稱旋回、向上變淺再變深的對稱旋回、向上變淺的非對稱旋回 3種疊加樣式。

(2)三肇凹陷姚一段葡萄花油層的地層發(fā)育模式為自下而上逐層尖滅導致地層厚度自北向南減薄,而非前人提出的早期前積后期構造抬升的地層發(fā)育模式。

(3)平行物源方向的等時地層對比應遵循“界面(沖刷面)—巖石—界面 (沉積間斷面)”的原則,沉積微相表現(xiàn)出分流河道 (水下分流河道)→席狀砂或河口壩→淺湖泥巖相的規(guī)律性變化;垂直物源方向則應遵循“巖石—界面”的地層對比原則,沉積微相表現(xiàn)為分流河道 (水下分流河道)→道間砂→道間泥→分流河道(水下分流河道)的規(guī)律性變化。

[1] 大慶油田石油地質志編寫組.中國石油地質志卷二(上冊):大慶油田[M].北京:石油工業(yè)出版社,1993: 155-160.

[2] 魏魁生,徐懷大,葉淑芬,等.松遼盆地白堊系高分辨率層序地層格架 [J].石油與天然氣地質,1997,18 (1):7-14.

WEI Kui-sheng,XU Huai-da,YE Shu-fen,et al.High resolution sequence stratigraphic framework in Cretaceous,Songliao Basin[J].Oil&Gas Geology,1997,18 (1):7-14.

[3] 郭巍,劉招君,董惠民,等.松遼盆地層序地層特征及油氣聚集規(guī)律[J].吉林大學學報:地球科學版,2004, 34(2):216-221.

GUO Wei,L I U Zhao-jun,DONG Hui-min,et al.The sequence stratigraphic features and hydrocarbon accumulation of Songliao Basin[J].Journal of Jilin University (Earth Science Edition),2004,34(2):216-221.

[4] 朱建偉,劉招君,董清水,等.松遼盆地層序地層格架及油氣聚集規(guī)律 [J].石油地球物理勘探,2001,36 (3):339-344.

ZHU Jian-wei,L I U Zhao-jun,DONG Qing-shui,et al. Sequence-stratigraphic framework and oil-gas accumulation rule in Songliao Basin[J].Oil Geophysical Prospecting,2001,36(3):339-344.

[5] 王璞珺,杜小弟,王俊,等.松遼盆地白堊紀年代地層研究及地層時代劃分[J].地質學報,1995,69(4):372-381.

WANG Pu-jun,DU Xiao-di,WANG Jun,et al.The chronostratigraphy and stratigraphic classification of the Cretaceous of the Songliao Basin[J].Acta Geologica Sinica,1995,69(4):372-381.

[6] 梁江平,辛仁臣,王書恒,等.松遼盆地中部含油組層序地層格架及介形類特征的響應 [J].地層學雜志, 2005,29(4):405-409.

L I ANG Jiang-ping,XI N Ren-chen,WANG Shu-heng,et al.Sequece-stratigraphic framework and its response to Cypridea of the middle oil-bearing beds of the Songliao Basin[J].Journal of Stratigraphy,2005,29(4):405-409.

[7] 解習農,程守田,陸永潮.陸相盆地幕式構造旋回與層序構成[J].地球科學——中國地質大學學報,1996, 21(1):28-33.

XIE Xi-nong,CHENG Shou-tian,LU Yong-chao.Epsodic tectonic cycles and internal architectures of sequences in continentalBasin[J].Earth Science(Journalof China University of Geosciences),1996,21(1):28-33.

[8] 孫鈺,鐘建華,姜在興,等.松遼盆地南部坳陷期層序地層研究[J].中國石油大學學報:自然科學版,2006, 30(5):1-7.

SUN Yu,ZHONG Jian-hua,J I ANG Zai-xing,et al. Study of sequence stratigraphy of depression period in southern Songliao Basin[J].Jouralof China University of Petroleum(Edition ofNatural Science),2006,30(5):1-7.

[9] 劉宗堡,馬世忠,孫雨,等.三肇凹陷葡萄花油層高分辨率層序地層劃分及沉積特征研究 [J].沉積學報, 2008,26(3):399-406.

L I U Zong-bao,MA Shi-zhong,SUN Yu,et al.High-resolution sequence stratigraphy division and depositional characteristics of Putaohua reservoir,Sanzhao sag[J]. Acta Sedmentologica Sinica,2008,26(3):399-406.

[10] CROSS TA,LESSENGER M A.Sediment volume partitioning:rationale for stratigraphic model evaluation and high-Resolution stratigraphic correlation[C]//GRADSTEI N EM,SANDV IK K O,M I LTON N J.Sequence Stratigraphy Concepts and Applications.NPF Special Publication,1998:171-195.

[11] 任延廣,王雅峰,王占國,等.松遼盆地北部葡萄花油層高頻層序地層特征 [J].石油學報,2006,27(增刊):25-30.

REN Yan-guang,WANG Ya-feng,WANG Zhan-guo,et al.Features of high-resolution sequence stratigraphy of Putaohua reservoir in northern Songliao Basin[J].Acta Petrolei Sinica,2006,27(sup):25-30.

[12] CORNEL Olariu,JANOK P.Bhattacharya terminal distributary channels and delta front architecture of riverdominated delta systems[J].Journalof SedimentaryResearch,2006,76:212-233.

(編輯 徐會永)

New explanation for shallow delta high-resolution sequence stratigraphy of Putaohua oil-bearing layer of member 1 of
Yaojia formation of Cretaceous in Sanzhao sag

L IU Yuan1,ZHU Xiao-min1,YUAN Hong-qi2,ZHANG Si-meng1, FANGQing3,L IU Yun-yan3,CAO Hai-tao3,HUANGDe-li3
(1.Faculty of Geosciences in China University of Petroleum,Beijing102249,China; 2.Faculty of Geosciences,Northeast Petroleum University,Daqing163318,China; 3.8th O il Production Plant,Daqing O ilfield Com pany Lim ited,Daqing163514,China)

According to the data of seis mic,well logging and cores,the research of shallow delta sequence stratigraphy of Putaohua oil-bearing layer ofmember 1 of Yaojia for mation of Cretaceous in Sanzhao sagwas carried out,and a high-resolution sequence stratigraphic framework was established.The results show that Putaohua oil-bearing layer amounts to the rising hemicycle of the long-term base-level cycle,and folding onemiddle-ter m base-level cyclewhich could be classified into eight short-term ones under the guidance of high-resolution sequence stratigraphy theory.The for mation thickness is becoming small from north to south,because every sublayer is up-pichingout bed by bed.Different correlation principles should be followed with interface(erosion surface),rock,interface(sedimentary discontinuity)along the source direction,and rock,interface cross the source direction.

Sanzhao sag;Putaohua oil-bearing layer of member 1 of Yaojia formation;high-resolution sequence stratigraphy;Cretaceous

P 539.2

A

10.3969/j.issn.1673-5005.2010.04.002

1673-5005(2010)04-0007-06

2009-12-10

中國石油天然氣股份有限公司大慶油田重大科技項目(DXYT-0508003-2009-JS-192)

劉媛(1982-),女(漢族),山東棲霞人,博士研究生,主要從事層序地層學與測井地質學研究。