朱正平，潘仁芳 （長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100）

李鵬 （大港油田工程咨詢公司，天津 300280）

劉朋波 （中海油天津分公司勘探開發(fā)研究院，天津 300452）

廟北地區(qū)位于渤海中東部海域，受郯廬走滑斷裂影響，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，呈 “三凸兩凹”的構(gòu)造格局 （圖1）。研究區(qū)古近系自下而上發(fā)育沙河街組 （Es）和東營組 （Ed）（包括東上段 （Edu）、東下段 （EdL）），經(jīng)歷了一個完整的水進(jìn)－水退旋回。其中Es處于湖泊初始發(fā)育期，EdL處于湖泊擴(kuò)張期，Edu處于湖泊萎縮期。古近系構(gòu)造圈閉發(fā)育，但鉆遇古近系的3口探井因儲層發(fā)育欠佳導(dǎo)致勘探效果不理想，因此開展沉積體系研究顯得尤為重要。儲層一直是渤海海域深層勘探的主要風(fēng)險之一，前人在渤海海域古近系沉積與儲層方面開展了較為深入的研究，積累了豐富的研究成果［1～6］。然而，由于研究手段、資料豐富程度和認(rèn)識的限制，廟北地區(qū)沉積、儲層方面的專題研究基本沒有。區(qū)域研究成果表明，廟北地區(qū)Edu為貧砂的濱淺湖環(huán)境，而渤海其他地區(qū)廣泛發(fā)育外源的大型沉積體系［7］。在缺乏大型沉積體系發(fā)育背景下，廟北地區(qū)Edu是否存在一些小型沉積體系是精細(xì)化勘探必須回答的問題。筆者在前人區(qū)域研究成果的基礎(chǔ)上，綜合壁心、鉆井資料和三維地震資料，開展了Edu沉積體系精細(xì)研究，探討了其控制因素，為下步勘探布井和鄰區(qū)沉積相分析及儲層預(yù)測提供了參考。

圖1 廟北地區(qū)構(gòu)造位置圖

1 沉積體系

1.1 沉積特征

廟北地區(qū)的壁心和巖屑錄井資料觀察表明，Edu灰綠色、灰色泥巖普遍發(fā)育，揭示半還原、半氧化的沉積環(huán)境，反映該時期濱淺湖廣泛發(fā)育。3口探井中僅AAA井的砂體相對發(fā)育 （圖2），含砂率約30%，具體表現(xiàn)為含礫砂巖、砂巖與泥巖間互，單層厚度3～10m；自然伽馬曲線呈箱形、鐘形和漏斗形，表現(xiàn)為河道和河口壩砂體的電性特征。鏡下薄片觀察顯示，砂巖顆粒分選差－中等，呈棱角－次棱角狀，結(jié)構(gòu)成熟度低。

1.2 地震相

從圖2中還可以看出，Edu的聲波速度 （聲波時差的倒數(shù)）可以分為3個層次：高速砂巖、高速泥巖、低速純泥巖。低速純泥巖的含量相對較少，高速砂巖與高速泥巖整體組成高速背景，相對而言，砂巖速度更高。不同的巖性及厚度組合形成了兩種地震相類型 （見圖3）。

1）低頻平行連續(xù)強(qiáng)振幅反射 該地震相分布最為廣泛，主要分布于遠(yuǎn)離凸起的湖心區(qū)。由于泥巖的速度較低，與上覆新近系館陶組 （Ng）砂礫巖高速層之間存在較大的波阻抗差異，往往形成低頻強(qiáng)振幅反射，反映了富泥的濱淺湖沉積特征。

2）低角度中高頻中弱振幅前積反射 該類地震相主要分布于凸起區(qū)邊緣。前積方向揭示了碎屑物推進(jìn)的方向，可以指示物源。在活動性碎屑流體注入?yún)^(qū)域，較純的低速泥巖沉積下來的較少，含量較多的粉砂質(zhì)、鈣質(zhì)泥巖與砂巖整體組成高速背景，與Ng高速地層之間存在較小的波阻抗差異。同時由于低速泥巖的存在，內(nèi)部也存在多個波阻抗界面，因而形成中高頻、中弱振幅反射。前積反射可以反映沉積環(huán)境，且類型多樣，在限定的地質(zhì)條件下，每一類型都與特定的地質(zhì)條件相對應(yīng)［8，9］。就前積層傾角而言，傾角越大，地形落差越大，則反映強(qiáng)構(gòu)造活動背景的沉積體系，如扇三角洲、沖積扇等；前積傾角越小，地形越平緩，則反映構(gòu)造活動較弱的沉積環(huán)境，如三角洲、碳酸鹽巖臺地邊緣等。Edu前積反射的傾角角度較?。s7°），結(jié)合粗碎屑、近源的沉積特征，綜合解釋為辮狀河三角洲地震相。

圖3 過AAA井的地震反射剖面 （圖1中AB剖面）

圖2 AAA井Edu巖性測井響應(yīng)圖

1.3 砂體平面形態(tài)

在明確中高頻中弱振幅為富砂地層地震響應(yīng)的基礎(chǔ)上，提取的振幅和頻率屬性可以較好地反映砂體的平面展布。在研究區(qū)Edu平均瞬時頻率圖 （圖4）上，低頻、中高頻在平面上變化明顯，頻率的大小與井點(diǎn)含砂率整體對應(yīng)較好。表征富泥的低頻區(qū) （0～20Hz）分布于湖心區(qū)，而表征砂體相對發(fā)育的中高頻區(qū) （20～50Hz）主要位于3個凸起的邊緣斜坡處。砂體分布較局限，呈朵葉狀展布，代表了小型辮狀河三角洲多期河道、河口壩砂體疊置的平面形態(tài)。這種平面形態(tài)還反映了研究區(qū)的物源來自廟西北凸起、廟西南凸起和渤南低凸起，具有多物源的特點(diǎn)。工區(qū)東側(cè)及中心區(qū)的北東向中高頻異常條帶為斷層的反映，不能代表富砂地層的響應(yīng)。

圖4 Edu平均瞬時頻率圖

2 控制因素

渤海海域?qū)儆诘湫偷年懴鄶嘞莺?，?gòu)造背景復(fù)雜，具有沉積速度快、沉積相帶窄及時空演變快的特點(diǎn)，沉積體系和砂體發(fā)育控制因素復(fù)雜，如母巖、構(gòu)造、古地貌、湖水、氣候、風(fēng)暴和地震等因素［7］。從國內(nèi)學(xué)者的研究成果來看［10～12］，陸相斷陷盆地沉積體系發(fā)育主要受控于物源體系、基準(zhǔn)面旋回和古地貌。

2.1 物源體系決定沉積體系規(guī)模較小

圖5 研究區(qū)及圍區(qū)前古近系古地質(zhì)圖

物源體系有盆外水系、盆內(nèi)凸起區(qū)的剝蝕以及三角洲等先期沉積物的后天改造3種類型［13］。一般而言，盆外水系型與區(qū)域物源相對應(yīng)，其控制的沉積體系規(guī)模最大，如渤海海域大型長軸三角洲，在盆內(nèi)推進(jìn)50km以上；后天改造型物源體系控制的沉積體系規(guī)模最小，如湖底扇，推進(jìn)不到10km；盆內(nèi)凸起區(qū)型與局部物源相對應(yīng)，控制?。械冉闯练e體系，在盆內(nèi)延伸范圍在50km以內(nèi)。古近紀(jì)渤海海域呈凹凸相間的古地貌格局，廟西北凸起、廟西南凸起和渤南低凸起均為 “湖內(nèi)島”型凸起區(qū)，其規(guī)模、結(jié)構(gòu)、風(fēng)化程度以及與圍區(qū)地形的高差直接控制著沉積體系規(guī)模。各凸起結(jié)構(gòu)、巖性特征如圖5所示。

1）廟西北凸起 呈北東向條帶狀展布，東斷西傾，南北兩端高，中間低，新近系直接披覆于潛山之上。潛山巖性分布復(fù)雜，南北高部位為元古界抗風(fēng)化能力強(qiáng)的片巖，南傾沒端還有一定的古生界碳酸鹽巖分布，中間鞍部為中生代侵入的花崗巖，易于風(fēng)化，屬于較好的母巖類型。凸起的結(jié)構(gòu)特征分析顯示，凸起區(qū)的風(fēng)化產(chǎn)物主要沿西北方向搬運(yùn)，研究區(qū)只能接受凸起南段提供的物源，供源窗口窄小，且母巖類型不佳。

2）廟西南凸起 呈北東向條帶狀展布，東斷西傾。雖然研究區(qū)為該凸起的主要供源窗口，但潛山巖性為元古界碳酸鹽巖，以化學(xué)風(fēng)化為主，提供的碎屑物質(zhì)有限。

3）渤南低凸起 外形呈 “喇叭”狀，向南開口，其潛山高部位為元古界花崗巖，兩側(cè)低部位為中生界火成巖。因潛山之上沉積有Edu地層，前人研究認(rèn)為研究區(qū)Edu沉積時期沒有來自該凸起的物源。近年來，賴維成等［14］根據(jù)渤海低凸起控砂模式提出 “動態(tài)物源”的概念，認(rèn)為物源的供給與分配是隨時空的變化而變化的，不同層序位置、湖平面變化不同階段，物源區(qū)的大小均是變化的。根據(jù)該觀點(diǎn)推斷，后期被Edu覆蓋的渤南低凸起高部位，在Edu沉積早期可能是物源區(qū)。該次鉆井與地震方面的綜合研究證實，Edu沉積期工區(qū)有來自渤南低凸起的物源，但因 “喇叭”的根部靠近研究區(qū)，供源窗口窄小。

上述分析表明，研究區(qū)這種 “湖內(nèi)島”型的物源體系、巖性及結(jié)構(gòu)特征決定了Edu沉積體系規(guī)模較小。

2.2 基準(zhǔn)面旋回變化控制砂體的縱向分布

在基準(zhǔn)面的旋回變化過程中，沉積區(qū)和物源區(qū)的擴(kuò)大與收縮呈消漲性變化，沉積物的供給能力隨之發(fā)生強(qiáng)弱交替變化［10］。EdL處于湖泊擴(kuò)張期，湖平面快速上升，物源區(qū)縮小，可容納空間增長的速度超過沉積物供給的速度，處于欠補(bǔ)償環(huán)境，渤海海域半深湖－深湖相暗色泥巖廣泛發(fā)育；Edu處于湖泊萎縮期，湖平面降低，沉積范圍退縮，物源區(qū)擴(kuò)大，有利于發(fā)育富砂的沉積體系。正是在這種基準(zhǔn)面下降半旋回背景下，渤海海域發(fā)育各種大型三角洲，而廟北地區(qū)僅發(fā)育小型沉積體系。差異性對比分析表明，基準(zhǔn)面旋回控制砂體的縱向分布，但基準(zhǔn)面旋回下降導(dǎo)致有效物源區(qū)的擴(kuò)大有限，仍然受物源體系控制。

2.3 古地貌控制砂體的平面展布

按照古地貌控制沉積的作用過程，大致可分為3類：古高地、古溝谷和斜坡坡折帶，具體表現(xiàn)為凸起供砂、溝運(yùn)砂、梁分砂、坡聚砂。古高地、古凸起除了提供沉積物源外，還可以對注入湖盆的水系起到分隔、阻擋作用，影響著水系的分布，進(jìn)而控制著沉積體系的平面分布。Edu地層時間厚度圖顯示 （圖6），廟西北凸起和廟西南凸起之間的 “梁”分隔著廟西北洼和渤東凹陷，同時也限制著水系和砂體的展布 （圖4），砂體沿梁兩側(cè)分布。古溝谷是基準(zhǔn)面下降期地表遭受侵蝕形成的殘留可容納空間，決定著物源的搬運(yùn)通道與沉積區(qū)域，對沉積體系的分布具有重要的控制作用［3］。與渤海古近系典型的 “U”型溝谷、“W”型溝谷、“V”型溝谷、單斷槽和雙斷槽不同，Edu沉積期由于構(gòu)造活動較弱，多為寬緩的小型溝谷，位于凸起邊緣，最大下切深度不到30m，一定程度上反映了沉積期水動力條件較弱，水系規(guī)模較小。古斜坡和坡折帶是沉積物卸載的場所，其主要原因是沿溝谷搬運(yùn)的碎屑物質(zhì)在從坡脊向坡腳搬運(yùn)的過程中，勢能減小，動能增大，一旦碎屑物質(zhì)在坡腳處遇到阻力，動能會迅速減小而導(dǎo)致碎屑物質(zhì)在可容納空間較大的坡腳處堆積。地層厚度圖可近似反映坡折，圖6中等值線密集處指示Edu沉積期各凸起邊緣發(fā)育的斷裂坡折和撓曲坡折，若與溝谷有效配置，在坡折帶上就能找到砂體。圖4與圖6對比可見，砂體主要分布在凸起邊緣的坡折帶上，表現(xiàn)坡折聚砂。

圖6 Edu地層時間厚度圖

3 勘探潛力

研究區(qū)緊鄰渤東凹陷、廟西北區(qū)兩大富烴凹陷，凹陷內(nèi)Es和Ed的烴源巖已經(jīng)熱成熟，并已大規(guī)模排烴，鄰區(qū)渤南低凸起上的蓬萊19－3油田、廟西北凸起上的蓬萊9－1油田兩個億噸級的大油田證實了該區(qū)油源充足。小型辮狀河三角洲河道和河口壩砂巖厚度較薄，與河道間灣泥巖間互沉積，構(gòu)成良好的儲蓋組合。凸起斜坡區(qū)發(fā)育與撓曲坡折、斷裂坡折相關(guān)的構(gòu)造－巖性復(fù)合圈閉發(fā)育，某些砂體還可以單獨(dú)形成巖性圈閉。這些圈閉位于凹陷與凸起之間，處于油氣橫向運(yùn)移的優(yōu)勢路徑上，具有優(yōu)先捕捉油氣的機(jī)會，同時晚期斷裂是油氣垂向疏導(dǎo)的重要通道。在構(gòu)造圈閉發(fā)現(xiàn)逐漸變少的勘探進(jìn)程中，由小型沉積體系構(gòu)成的構(gòu)造－巖性復(fù)合圈閉必將成為后期勘探的 “甜點(diǎn)”。

4 結(jié)語

廟北地區(qū)Edu主要發(fā)育小型辮狀河三角洲沉積體系。辮狀河三角洲的河道、河口壩砂巖與河道間灣泥巖間互沉積，構(gòu)成良好的儲蓋組合，在地震剖面上表現(xiàn)為中高頻、中弱振幅低角度前積反射。平面上，儲層砂巖呈朵狀沿凸起邊緣斜坡區(qū)分布。小型辮狀河三角洲體系發(fā)育主要受物源體系、基準(zhǔn)面旋回和古地貌控制?！昂?nèi)島”型凸起區(qū)的剝蝕類物源體系決定了沉積體系規(guī)模較小，具體表現(xiàn)在物源體系的規(guī)模、結(jié)構(gòu)及易風(fēng)化程度；基準(zhǔn)面旋回變化間接影響物源體系的規(guī)模，控制砂體的縱向分布；古地貌控制砂體的平面分布，具體表現(xiàn)為凸起供砂、溝運(yùn)砂、坡聚砂和梁分砂。小型沉積體系發(fā)育特征決定了該區(qū)構(gòu)造－巖性復(fù)合勘探的勘探模式，同時這種沉積體系控制因素分析結(jié)果對于鄰區(qū)沉積相分析和儲層預(yù)測具有較好的參考意義。

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［編輯］ 龍舟