朱華鈺 （長江大學地球科學學院，湖北 武漢430100）

喻梓靚 （煤炭資源與安全開采國家重點實驗室 （中國礦業(yè)大學 （北京）），北京100083）

1 區(qū)域地質(zhì)概況

大民屯凹陷位于遼河坳陷的東北部，整體構造格局呈東西分帶、南北分塊 （段）的特點，根據(jù)基底結構可劃分為西部斜坡帶、中央構造帶和東側陡坡帶3個次級構造單元。中央構造帶可分南、中、北三段，中段為 “兩洼夾一隆”，即安福屯洼陷和勝東洼陷夾靜安堡－東勝堡構造帶，南、北段為榮勝堡洼陷和三臺子洼陷，榮勝堡洼陷西側為前進斷裂背斜構造帶，東側為法哈牛構造帶。新生代古近系分布面積約為800km2，包括沙河街組四段 （Es4）、沙河街組三段 （Es3）、沙河街組一段 （Es1）和東營組（Ed）；此外還有新近系 （N）和第四系 （Q）。沉積最大厚度約6600m （榮勝堡洼陷）。Es4、Es3暗色泥巖是凹陷的主力烴源巖，可以劃分成正常油和高臘油2個油氣生聚系統(tǒng) （見圖1）。以露頭、測井、巖心和三維高分辨率地震反射資料為基礎，以高分辨率層序地層學理論為指導［1］，運用精細地層劃分和對比技術，建立高精度地層對比格架，對于大民屯凹陷尋找?guī)r性油氣藏有重要指導作用。

2 建立層序地層格架

通過對大民屯凹陷內(nèi)主要鉆井的層序地層關鍵面的識別、層序界面的劃分和對比，先后建立了3條長軸方向和5條短軸方向的層序格架剖面。

2．1 層序地層關鍵面的識別

層序地層關鍵面包括層序界面、初始湖泛面與最大湖泛面。在鉆／測井層序地層、地震層序地層及井－震橋式連接的綜合層序地層分析基礎上［2～5］，在Es4內(nèi)部可以識別出3個層序界面 （見圖2），自下而上分別命名為SB1、SB2、SB3。

1）SB1 相當于傳統(tǒng)分層的Es和房身泡組 （Ef）的分界。界面下為Ef的玄武巖夾紅色泥巖沉積，界面之上為Es4下部地層的沉積。在地震剖面上，SB1常表現(xiàn)為溝谷的充填和沿潛山面上超的不整合面特征。在測井曲線上，自然電位 （Usp）和電阻率 （ρ）曲線在界面上下均有突變的現(xiàn)象，界面之上自然電位和電阻率曲線為鐘形，沉積了一套正旋回的角礫巖或砂礫巖地層。界面之下突變?yōu)榈妥璧募t色泥巖沉積，或高阻的玄武巖、基巖地層，但自然電位曲線幅度很小，基本位于基線的附近。SB1在全區(qū)可以追蹤和對比。

圖1 研究區(qū)構造及井位分布圖

2）SB2 位于Es4中部砂體最發(fā)育部位的中間，即主要為進積到退積的轉換面。界面之上自然電位曲線為鐘形，界面之下自然電位曲線則為組合的漏斗形。在前當堡潛山一帶 （圖1），界面之下沉積了一套以紫紅色泥巖和紅色砂巖為主的沖積扇扇中亞相的地層。沿凹陷西北邊界，界面之下則為以雜色礫巖、礫巖和灰色泥巖為主的進積扇三角洲前緣亞相地層。由于SB2只能在扇體發(fā)育的地區(qū)才能夠識別，故其全區(qū)的可追蹤性較差。

3）SB3 為Es4上部的一個界面。在前當堡潛山一帶，SB3位于進積到退積的轉換面，自然電位和電阻率曲線在界面之上為鐘形，在界面之下則為漏斗形。沿凹陷西北邊界一帶，界面之上僅發(fā)育少量的細砂巖和粉砂巖的沉積，下部為深灰色的泥巖沉積，自然電位和電阻率曲線幅度都較低，僅在界面處有些突變。而在沈279井區(qū)、沈267井區(qū)，SB3界面為一個進積到退積的轉換面，界面之下為進積的扇三角洲前緣亞相沉積，自然電位曲線為漏斗形，界面之上為退積的扇三角洲平原亞相沉積，自然電位曲線為鐘形。

在Es4內(nèi)部對應的可以識別出3個湖泛面 （圖2），自下而上分別為F1、F2和F3，均為深灰色泥巖段。其中F3為三級層序中的最大湖泛面，在地震剖面中很容易識別出來，其特點是在最大湖泛面之上發(fā)育了多期次的下超地震反射，在地震剖面上很容易追蹤解釋。而F1和F2在地震剖面中比較難識別和追蹤。

1）F1 位于Es4的下部。在凹陷邊緣，F(xiàn)1為退積與進積的轉換面，自然電位曲線和電阻率曲線表現(xiàn)為在此界面由鐘形向漏斗形轉變；在凹陷內(nèi)F1則位于第1套油頁巖的頂部，即電阻率曲線上第1套高阻的頂部。

2）F2 位于Es4的中部。在凹陷邊緣，F(xiàn)2位于一套退積旋回的頂部，自然電位曲線和電阻率曲線較平直；在凹陷內(nèi)，F(xiàn)2則位于第2套油頁巖的頂部，即電阻率曲線上第2套高阻的頂部；而在沈279井區(qū)，F(xiàn)2則位于1套進積旋回的底部，即在F2之上自然電位和電阻率曲線為漏斗形。

3）F3 位于Es4的頂部，也是三級層序的最大湖泛面，大多數(shù)井區(qū)表現(xiàn)為深灰色泥巖特別發(fā)育。當其上發(fā)育扇三角洲時，則位于扇三角洲的底部 （即進積旋回的底部），測井曲線上表現(xiàn)為位于自然電位曲線和電阻率曲線鐘形的底部；其上有濁積扇發(fā)育時，則位于濁積扇的底部；最大湖泛面上砂體不發(fā)育時，則位于大段泥巖的中間。

圖2 沈257井單井層序劃分

2．2 層序地層劃分

在層序地層關鍵界面識別的基礎上［6～8］，將Es4劃分為1個三級基準面上升半旋回，根據(jù)大民屯凹陷古近系地質(zhì)年代表，Es4大約經(jīng)歷了2．4Ma的時間。根據(jù)鉆井揭示的層序關鍵面和湖泛面將Es4進一步劃分為兩個半中期層序，層序名稱自下而上分別為MSC1、MSC2和MSC3層序的上升半旋回 （圖2）。

1）MSC1 位于Es4的底部，其底界面為SB1，頂界面為SB2。MSC1層序地層在東勝堡潛山和法哈牛潛山上不發(fā)育，在前當堡潛山、安福屯潛山和曹臺潛山上地層較薄，厚度大約60～100m，而沿凹陷西北邊界斷層一帶，在Es4地層沉積之前該區(qū)域發(fā)育一凹槽，且該凹槽的走向與邊界逆斷層的走向基本一致。由于MSC1地層處于Es4沉積初期，此階段基本為充填凹槽階段，因此在該凹槽內(nèi)地層的沉積厚度非常大，介于200～710m，以沈273井鉆遇地層厚度最大，其他區(qū)域地層厚度介于100～200m之間。層序旋回的對稱性較差，在凹陷邊部，尤其是凹陷西北邊緣，基準面上升半旋回處于凹槽的主要充填期，厚度變化最大，以沈273井基準面上升半旋回最長。基準面下降半旋回，由于物源的供給速率大于可容納空間的增加速率，沿西北邊界發(fā)育了多套物源的扇三角洲進積，因此基準面下降半旋回較發(fā)育。凹陷中間水體穩(wěn)定，以基準面上升半旋回為主。

2）MSC2 位于Es4的中部，其頂?shù)捉缑娣謩e為SB3和SB2。MSC2層序地層厚度除潛山上較薄外 （厚度介于30～100m），凹陷區(qū)域地層厚度基本介于100～240m之間，沉積厚度較穩(wěn)定。由于該時期處于基準面持續(xù)上升時期，物源隨之持續(xù)后退。由于較強的基準面上升作用，沿凹陷邊緣大多數(shù)井區(qū)僅在基準面上升期的底部有砂體沉積，且以基準面上升半旋回為主，在凹陷內(nèi)部，由于缺少物源的供給，沉積以泥巖為主。而在較高部位的沈279井區(qū)和沈267井區(qū)開始出現(xiàn)沖積扇三角洲發(fā)育，層序以基準面下降半旋回為主。

3）MSC3 Es4地層由于整體處于三級層序的基準面上升期，因此Es4的MSC3層序僅發(fā)育了基準面上升半旋回。其底為SB3，頂為F3。由于此階段已處于三級層序的最大湖浸期，水體相對穩(wěn)定，沉積地層厚度也相對穩(wěn)定，主要介于40～180m，潛山上地層仍較薄，但MSC3基準面上升期地層已經(jīng)覆蓋全凹陷。除沈267井區(qū)仍有物源外，其余井區(qū)均以深灰色泥巖沉積為主，為下部的砂巖儲層提供了良好的蓋層和油源。MSC3層序的基準面下降半旋回則為Es3的三角洲沉積。因為原Es4地質(zhì)分層主要考慮的是泥巖段的頂部，因此包括了Es3三角洲的前三角洲泥巖。故該次層序地層分析的最大湖泛面F3較原Es4頂界面的分層有一定的差別。

3 沉積體系研究

3．1 沉積體系類型及特征

Es4沉積時期大民屯凹陷是遼河盆地的沉積沉降中心。Es4沉積早期，大民屯凹陷仍處于填平補齊沉積期，發(fā)育沖積扇沉積體系、扇三角洲沉積體系；Es4沉積中晚期，是大民屯凹陷最大水進期，凹陷內(nèi)廣泛發(fā)育大套巨厚暗色泥巖沉積，是大民屯凹陷重要的生油巖沉積時期，以湖泊沉積體系為主，局部可見扇三角洲沉積體系。Es4總的沉積特征如下：①深湖亞相沉積范圍廣、厚度大、分布穩(wěn)定；②局部發(fā)育油頁巖沉積，反映湖灣沉積環(huán)境；③砂體類型相對較單一，構造活動和物源控制砂體的展布；④儲集巖性的成分成熟度和結構成熟度較低，反映近源搬運的特點。

3．2 單井相分析

在凹陷西部邊緣和東南邊臺潛山邊緣共選了5口井進行了單井相分析，分別為沈279井、沈232井、沈262井、沈257井和沈269井。

1）沈279井發(fā)育2套扇三角洲的沉積，第1套位于層序MSC1內(nèi)部，以扇三角洲前緣沉積為主，但由于層序MSC1沉積時期，沈279井區(qū)沉積物源尚不發(fā)育，因此扇三角洲前緣砂體規(guī)模??；第2套扇三角洲的前緣發(fā)育在層序MSC2的基準面下降半旋回，由于層序MSC2沉積時期，隨著基準面的不斷上升，沉積物源不斷后退，此時在沈279井區(qū)沉積物源充足，沉積了厚度較大的扇三角洲前緣砂體。其扇三角洲平原砂體發(fā)育在層序MSC3的基準面上升半旋回的底部，但厚度較小。

2）沈232井由于距沉積物源較遠，砂體發(fā)育差，在層序MSC1沉積初期，沉積了一套充填性質(zhì)的濁積巖。層序MSC2和MSC3基準面上升半旋回沉積時期，隨著基準面的不斷上升，位于凹陷內(nèi)的沈232井已沒有物源供給，主要以深湖－半深湖相為主。

3）沈257井的層序與沈262非常相似，在層序MSC1發(fā)育了大套的扇三角洲的沉積，扇三角洲前緣的沉積主要發(fā)育在層序MSC1的基準面下降半旋回，以粗砂巖沉積為主，沉積微相以分流河道為主，缺少河口壩沉積。在層序MSC2中，只有基準面上升半旋回初期沉積了少量砂巖，主要為扇三角洲平面相的分流河道沉積。隨著基準面的不斷上升，至層序MSC2的基準面下降半旋回和層序MSC3的基準面上升半旋回，由于沉積物源的持續(xù)后退，主要以深湖－半深湖亞相的深灰色泥巖沉積。

4）沈269井位于靠近邊臺潛山的區(qū)域，與凹陷西部不同，沈269井僅在層序MSC1的基準面上升半旋回沉積了較多的砂巖，但砂地比仍較凹陷西部地區(qū)低，為基準面上升期的扇三角洲沉積。由于凹陷東北部區(qū)域有物源供給少的特點，因此隨著基準面的不斷上升，沈269井的層序MSC2和MSC3已基本全為深湖－半深湖亞相的深灰色泥巖沉積。

3．3 沉積體系的平面展布

研究沉積體系在平面上的展布，除對凹陷內(nèi)鉆穿Es4井的單井相逐個進行研究外，還要利用三維地震資料對Es4地震相的特征進行研究，以此更好地控制無井區(qū)域的沉積相的分布，根據(jù)過井剖面井－震標定后的地震相的地質(zhì)意義解釋，并結合各種地震相出現(xiàn)地質(zhì)演化階段與所處構造單元位置，確定出上述地震相可能代表的沉積相或沉積體系類型。由此在Es4地層共識別出5種地震相類型，即楔狀反射地震相、丘狀反射地震相、前積反射地震相、平行－亞平行席狀地震相、充填地震相 （圖3）。

1）楔狀反射地震相 （圖3（a）） 通常臨近邊界斷裂發(fā)育，因而與沖積扇、扇三角洲和近岸水下扇形成的近源沉積體系有關。其內(nèi)部可以是連續(xù)性較好、強弱振幅交互，略呈前積的地震反射，也可以具有雜亂地震反射特征。反射特征的差異與扇體成因類型、亞相構成特征等有關。

2）丘狀反射地震相 （圖3（b）） 常與沖積扇、扇三角洲等的沉積作用有關，在垂直于這些沉積體系物源方向的地震剖面上常見到丘狀反射地震相，因此，丘狀反射地震相的出現(xiàn)與沉積物的物源方向密切相關。出現(xiàn)原因與陸源碎屑在固定方向上一段時間的輸入沉積有關。丘狀地震相的規(guī)?？纱罂尚?，主要與沉積體系的規(guī)模有關，它常與楔狀反射地震相和前積反射地震相同時出現(xiàn)。

3）前積反射地震相 （圖3（c）） 扇三角洲在地震剖面上顯示楔形、透狀反射外形，其內(nèi)部具有不清晰的前積反射結構；前三角洲還有濁積扇的丘形、小透鏡狀的地震反射響應。

4）平行－亞平行席狀地震相 （圖3（d）） 主要表現(xiàn)為同相軸基本為中－強振中－高連，間距在較長距離內(nèi)基本不變。這種地震相在平面上呈連片狀，向盆地方向，平行－亞平行相占據(jù)主導地位，而向陸方向，該地震相的分布變得局限甚至不發(fā)育。平行－亞平行地震相反映沉積環(huán)境的能量基本保持穩(wěn)定，為低能環(huán)境，在湖區(qū)主要代表半深湖－深湖沉積。

5）充填地震相 （圖3（e）） 主要位于Es4的底部，表現(xiàn)為同相軸的雙向上超。在凹陷邊部主要為充填性的濁積，在凹陷內(nèi)則主要為弱能量的泥巖充填沉積。

利用單井確定了相的類型，地震相邊界確定沉積相范圍，總結了Es4沉積相分布規(guī)律。分析認為前進斷裂背斜構造帶主要發(fā)育沖積扇沉積體系，其余區(qū)域則主要為扇三角洲沉積體系，且扇體主要以裙邊狀發(fā)育在凹陷西北邊緣。凹陷東南有少量扇體發(fā)育，但砂地比低。與前人研究有所不同的是，該次研究在東勝堡潛山的南側發(fā)現(xiàn)一個具前積反射結構的扇三角洲沉積，其下超反射特征明顯，橫切扇體又有明顯的丘形形態(tài)。該扇體目前尚無鉆井鉆遇，但從東勝堡潛山上鉆穿Es4的井來看，Es4均有砂巖沉積，有為扇體提供物源的可能，且該扇體位于凹陷內(nèi)，油源充足、蓋層發(fā)育，應為有利目標區(qū)。

研究發(fā)現(xiàn)，前進構造帶 （尤其前13井區(qū)和沈105井區(qū)）一直都有物源的供給，且都為沖積扇沉積體系。凹陷西北邊緣在層序MSC1沉積時期沉積物源在沈273井區(qū)－沈225井區(qū)較發(fā)育，至層序MSC2沉積時期沉積物源遷移到沈225井區(qū)－沈267井區(qū)，至層序MSC3基準面上升半旋回沉積時期，沉積物源主要集中在沈267井區(qū)，且自下而上砂體范圍逐漸縮小。凹陷東南沉積物源主要沿邊臺潛山發(fā)育，且以層序MSC1基準面上升半旋回沉積時期物源較為發(fā)育。這些特點說明一直處于較高部位的前進構造帶的物源是一直存在的，而在凹陷內(nèi)，隨著基準面的不斷上升，沉積物源不斷后退且有向高部位遷移的特征，最終使凹陷內(nèi)因缺少物源，而主要發(fā)育深湖－半深湖相的泥巖。

從Es4扇體發(fā)育的特征來看，均為多物源且近物源的快速堆積，因此導致Es4的扇體發(fā)育范圍小、相變快，導致Es4的油氣藏以巖性油氣藏為主，又由于沉積物顆粒粗、分選差，致使儲層成為低孔低滲儲層，油井投產(chǎn)均需以壓裂方式投產(chǎn)。

圖3 Es4地層5種地震相類型

4 層序與含油氣的關系

大民屯凹陷Es4深灰色泥巖和油頁巖非常發(fā)育，致使凹陷內(nèi)有充足的油源［9，10］。又由于Es4的砂巖主要發(fā)育底部的MSC1和MSC2層序且靠近邊界斷層，層序MSC3主要發(fā)育大段的泥巖沉積，因此出現(xiàn)砂巖在凹陷一側被泥巖包裹 （巖性尖滅）、向凹陷邊部又被斷層遮擋的現(xiàn)象，同時大段的烴源巖又是很好的蓋層，使得大民屯凹陷的Es4有很好的成藏條件，因此在鉆遇Es4的井中，大多數(shù)都見到油氣顯示，并有試油很好的區(qū)塊已經(jīng)投入開發(fā)。

根據(jù)對大民屯凹陷Es4試油結果的統(tǒng)計，試油結果為油層或低產(chǎn)油層的層段在層序格架中主要位于層序MSC1基準面上升半旋回、層序MSC2基準面上升半旋回的底部和MSC2基準面下降半旋回，層序MSC3基準面上升半旋回僅在前當堡潛山上見到較好的試油結果。

1）層序MSC1基準面上升半旋回試油結果較好的井主要為沈225井、沈269井和安62井。其中沈225井試油為油層，試油層段主要為溝谷充填沉積。沈269井試油為干層，安62井試油為含水油層，這2口鉆井的砂體成因類型均為扇三角洲前緣分流河道。

2）層序MSC2基準面上升半旋回試油結果較好的井主要為沈273井、沈257井、沈119井和沈225井，這些井主要沿凹陷的西北邊緣分布，該時期的砂體也主要分布在凹陷的西北邊緣區(qū)域。砂體的成因類型主要為扇三角洲平原亞相分流河道，砂巖分選好，以細砂巖沉積為主，孔隙度主要介于15%～20%，滲透率則大部分低于5mD，屬中孔低滲儲層。其中沈257井區(qū)已有多口開發(fā)井生產(chǎn)。砂體的分布范圍基本就是這個時期扇體的分布范圍。

3）層序MSC2基準面下降半旋回試油結果較好的井主要有沈279井和沈267井，主要分布在凹陷的北部，儲層砂體成因類型為扇三角洲前緣分流河道。該砂巖分選較好，主要為細砂巖。沈279井區(qū)－沈267井區(qū)也是層序MSC2基準面下降半旋回砂巖分布的主要區(qū)域。已經(jīng)有開發(fā)井生產(chǎn)，且見到很好的產(chǎn)量。

綜上，Es4地層以層序MSC2儲層發(fā)育最好，也是含油氣最好的層段，其中基準面上升半旋回砂體分布范圍要大于基準面下降半旋回。另外，凹陷內(nèi)Es4的上部 （即層序劃分的最大湖泛面之上）多發(fā)育三角洲前緣滑塌濁積扇沉積，如沈232井、沈635井等井，實踐證明這些濁積扇均成為含油氣很好的巖性油氣藏，在研究的過程中，發(fā)現(xiàn)在地震剖面上的最大湖泛面之上，仍有未被井鉆遇的、地震反射類似沈232井和沈635井濁積扇特征的區(qū)域，這些濁積扇體也應是Es4上部尋找?guī)r性油氣藏的有利目標。

5 結 論

1）根據(jù)陸相層序地層的理論，對Es4地層進行了高分辨層序地層劃分。其中MSC2上升半旋回和MSC2下降半旋回是該區(qū)域較為有利的儲層發(fā)育層位。

2）根據(jù)高分辨層序地層的原理及單井沉積相的劃分，對整個研究區(qū)Es4進行了沉積體系及其分布研究。其中沿東西邊界斷層發(fā)育的多期次扇三角洲是該研究區(qū)的有利相帶。

3）結合層序地層研究和層序與含油氣的關系分析，指出了西部的沈257井區(qū)、沈225井區(qū)、沈278井區(qū)、沈267井區(qū)和東部的沈269井區(qū)和哈19井區(qū)是巖性隱蔽油藏勘探的重要潛力區(qū)。

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