陳樹光，任建業(yè),2，吳 峰，崔 燦，張建麗

（1.構(gòu)造與油氣資源教育部重點實驗室 中國地質(zhì)大學(xué)，湖北 武漢 430074；2.教育部含油氣盆地構(gòu)造研究中心，湖北 武漢 430074；3.中石化河南油田分公司，河南 鄭州 450000）

引 言

進(jìn)行古地貌恢復(fù)可以有效揭示物源區(qū)、沉積物的搬運通道、沉積區(qū)以及沉積體系的展布樣式等特征，是控制含油氣盆地沉積相發(fā)育與分布的重要因素[1]，并在一定程度上影響著后期油氣藏的儲蓋組合，因此，古地貌分析已成為油氣勘探的首要任務(wù)[2]。目前已在中國多個油氣田開展了古地貌恢復(fù)的研究，特別是在預(yù)測斷陷期中深層沉積體系的展布方面應(yīng)用較廣，并取得了豐碩的成果，有效降低了油氣勘探的風(fēng)險，因此，古地貌恢復(fù)研究成為了目前油氣地質(zhì)研究的熱點[3]。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

沙北地區(qū)處于渤中坳陷的西北部，西鄰黃驊坳陷東北部的南堡凹陷，東鄰渤中凹陷，南邊與沙壘田凸起相連，北緣與石臼坨凸起相接，構(gòu)造位置上屬于南堡凹陷和渤中西次凹過渡區(qū)的鞍部，是在中生代盆地基礎(chǔ)上發(fā)育的新生代沉積單元。研究區(qū)新生代以來沉積的地層包括始新統(tǒng)沙河街組、漸新統(tǒng)東營組、下中新統(tǒng)館陶組、上新統(tǒng)明化鎮(zhèn)組以及第四系平原組。本文利用新采集的3D地震資料，結(jié)合該區(qū)的鉆井、測井及錄井資料，應(yīng)用沉降史分析的技術(shù)方法，結(jié)合盆地的構(gòu)造-層序地層格架，重建了沙北地區(qū)古近系各三級層序底界面的古地貌，并在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了古地貌對沉積體系和砂體展布的控制作用。

2 研究區(qū)古近系構(gòu)造層序地層格架

3D地震地質(zhì)解釋結(jié)果和盆地構(gòu)造地層格架分析表明，研究區(qū)古近系裂陷期表現(xiàn)出了幕式演化的特點。但由于其獨特的地理位置，結(jié)合渤海灣盆地古近系發(fā)育演化史，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)不發(fā)育孔店—沙四段地層，這樣通常將渤海灣盆地裂陷期劃分為4幕[4-7]，在研究區(qū)裂陷期卻只發(fā)育了沙河街（沙三—沙一）和東營（東三—東一）2幕。

裂陷Ⅰ幕（沙三—沙一）：沙三時期構(gòu)造活動較為強(qiáng)烈，地層表現(xiàn)為明顯的削截不整合特征，主要分布在控盆斷裂的活動部位。沙一、二時期，湖平面總體表現(xiàn)為小幅上升，地層分布較廣，由于研究區(qū)處于構(gòu)造上的鞍部，地層沉積的厚度總體較薄。所以，從油氣田生產(chǎn)實際出發(fā)，將沙北地區(qū)裂陷Ⅰ幕劃分為一個三級層序。

裂陷 ⅠⅠ幕（東三—東一）：為主裂陷幕，地層自下而上劃分為 3個三級層序，分別為SQd3（東三段）、SQd2（東二下亞段）、SQd1（東二上亞段+東一段）。其中 SQd3層序，構(gòu)造活動較為強(qiáng)烈，層序底界面表現(xiàn)為較強(qiáng)的下削上超反射結(jié)構(gòu)，同時在層序內(nèi)部識別出最大湖泛面（mfs），并將該層序進(jìn)一步劃分為低位（LST）+湖擴(kuò)（EST）域和高位域（HST）2部分；SQd2層序是研究區(qū)古近紀(jì)發(fā)育最為完整的三級層序，構(gòu)造活動強(qiáng)烈，地震上表現(xiàn)為低角度前積反射結(jié)構(gòu)，并在層序內(nèi)部識別出了最大湖泛面（mfs）和初始湖泛面（ffs），進(jìn)而劃分出了低位域、湖擴(kuò)域和高位域；SQd1層序，構(gòu)造活動明顯變緩，地震剖面上表現(xiàn)為明顯的前積反射特征，鉆井上砂巖含量普遍較高，層序內(nèi)部沒有明顯體系域界面，研究認(rèn)為整個 SQd1層序為一個高位體系域。

3 古地貌恢復(fù)

3.1 殘余地層厚度恢復(fù)

首先在3D地震數(shù)據(jù)體上進(jìn)行了目的層界面精細(xì)層序地層的解釋和閉合，然后利用VSP速度進(jìn)行時深轉(zhuǎn)換，便于后面直接讀取深度值。隨后在研究區(qū)均勻地選取了248個控制點（如控制點選多了，工作量將會大增，選少了可能會影響古地貌圖的精度），并在選取控制點時盡量避開了斷層。最后在地震剖面上讀取控制點各個目的層的深度值，再進(jìn)一步計算便可得到每個控制點各層的殘留厚度值。

3.2 地層剝蝕厚度恢復(fù)

依據(jù)沙北地區(qū)的構(gòu)造結(jié)構(gòu)特征，采用了參考層趨勢延伸法對局部地區(qū)的沙河街層序和東三段層序進(jìn)行了恢復(fù)。

3.3 地層的壓實作用和古水深的校正

地層的壓實作用要考慮恢復(fù)區(qū)的可能沉積相特征以及目的層的砂泥巖比值，研究根據(jù)各控制點處地震相特征與實際鉆井處地震相特征進(jìn)行類比，估算出控制點各層砂泥巖的含量。同時參考鉆井上巖相和古生物資料等進(jìn)行綜合分析進(jìn)而估算出各控制點的古水深。

通過以上恢復(fù)過程，對研究區(qū)選取的248個控制點的數(shù)據(jù)進(jìn)行分層并逐一分析落實，此外進(jìn)行古地貌恢復(fù)還需地層界面的年齡，本次依據(jù)渤海海域公認(rèn)的年齡值，同時還要參考區(qū)域砂泥巖的密度、壓實系數(shù)等參數(shù)對模擬軟件進(jìn)行設(shè)置。最后根據(jù)回剝原理，通過盆地地史綜合模擬軟件（BacKang）計算，得到了研究區(qū)古近系目的層層序的古地貌圖（圖1）。

圖1 沙北地區(qū)古近系各層序的構(gòu)造-古地貌特征

4 應(yīng)用分析

4.1 構(gòu)造-沉積演化過程分析

從恢復(fù)結(jié)果中可識別出研究區(qū)古地貌，包括凸起、斜坡、洼陷、洼中隆等構(gòu)造單元，這些單元在不同時期表現(xiàn)形式不盡相同。其中沙壘田凸起和石臼坨凸起一直存在，并持續(xù)提供著研究區(qū)的物源。而4號構(gòu)造帶和石南次洼早期具有洼中隆的特點，從東三期開始沉降，到東營末期特征已不明顯。研究區(qū)其他次洼也大致經(jīng)歷了緩慢沉降—快速沉降—趨于平靜的演化過程。所以，根據(jù)各時期古地貌特征，可以判斷研究區(qū)古近系經(jīng)歷了初始裂陷期（SQs）—強(qiáng)烈裂陷期（SQd3）—裂陷擴(kuò)張期（SQd2）—裂陷萎縮期（SQd1）的完整構(gòu)造演化旋回過程，而且從鉆井巖性粒度特征也相應(yīng)表現(xiàn)出粗—細(xì)—粗的變化特點。

4.2 古溝谷研究

古溝谷在研究區(qū)廣泛發(fā)育于沙壘田凸起北側(cè)和石臼坨凸起南側(cè)，數(shù)量眾多，但單個規(guī)模較小，僅依靠古地貌恢復(fù)難以識別。本文借助3D地震屬性和地震剖面對研究區(qū)進(jìn)行了綜合分析與識別，結(jié)果表明：在沙壘田凸起北側(cè)古溝谷較為發(fā)育，這也是曹妃甸次洼扇三角洲較為發(fā)育的原因；目前在凸起上能較好地識別的古溝谷應(yīng)是東營中后期形成的，凸起上的古溝谷與東營中后期形成的扇體、三角洲體具有較好的對應(yīng)關(guān)系。進(jìn)行古溝谷分析時要注意時空上的耦合關(guān)系。同時，根據(jù)古溝谷發(fā)育的形態(tài)、規(guī)?？梢院侠硗茰y下游扇體（或三角洲）的大小和規(guī)模以及砂體的富集程度，這對于減少依據(jù)地震相和地震屬性預(yù)測沉積體系的多解性，以及降低砂體預(yù)測的風(fēng)險具有重要意義。

4.3 坡折帶分析

根據(jù)研究區(qū)古地貌、邊界斷層活動性以及層序內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征等，識別出多種坡折帶類型，主要包括單斷式陡坡坡折帶和斷階式坡折帶2種，其中斷階式坡折帶常為2條或多條近平行排列的斷層組合而成，也被稱為多階性坡折帶，根據(jù)斷層的傾向，又可分為同向斷階式坡折帶和反向斷階式坡折帶。本次以研究區(qū)東二段層序為例，重點分析斷階式坡折帶（圖2）。

圖2 沙北地區(qū)構(gòu)造坡折帶類型及控砂模式

（1）同向斷階式坡折帶（在研究區(qū)形成NNW向的軸向通道）。主要發(fā)育在石南1號斷層和4號斷層北段控制的區(qū)域內(nèi)。由于4號構(gòu)造帶處在古潛山的位置，屬于典型的“凹中隆”的構(gòu)造特點，因此由石南1號斷層和4號斷層控制的區(qū)域容易形成軸向通道。在軸向通道上可發(fā)育辮狀河（扇）三角洲沉積，當(dāng)三角洲沉積體跨過4號斷層，則在斷層的上盤發(fā)育濁積扇或斜坡扇沉積。研究表明：東二時期，渤海灣盆地整體湖平面開始下降，湖盆開始萎縮，來自北部的古灤河穿過石臼坨凸起NW段的古沖溝進(jìn)入南堡凹陷，發(fā)育了大型辮狀河三角洲沉積體系，同時還有來自石臼坨凸起上的物源，在斷裂活躍的部位發(fā)育了扇三角洲沉積，以上2種三角洲沉積體在北西向4號構(gòu)造帶的阻擋下，沿著軸向通道由北北西向南南東方向匯聚直到渤中凹陷。所以在三角洲經(jīng)過的軸向通道上，可能會發(fā)育砂巖透鏡體，在周圍油氣運移經(jīng)過的情況下可形成巖性油氣藏。

（2）反向斷階式坡折帶。主要發(fā)育在研究區(qū)沙東北緩坡帶上，具有多階性坡折帶的特點。在低水位時期，在反向斷階處可發(fā)育斜坡扇，同時在沙東北次洼可形成低位域的砂體富集區(qū)。隨著湖平面的上升，在沙東北緩坡帶發(fā)育退積層序，這時處于較低部位的沙東北次洼開始發(fā)育烴源巖，直到高位體系域結(jié)束，這樣在斜坡的低部位就形成了良好的生儲蓋組合，是油氣勘探的重點。同時在湖侵和高位域時，斜坡上的反向斷階帶為砂體的聚集提供了良好的場所，同時容易形成圈閉，成為低部位形成的油氣運移和聚集的有利指向部位。

4.4 古地貌對砂體的控制——以東二段層序為例

斷陷盆地的充填演化是一個動態(tài)變化的體系 ，沉積體系的展布是隨著不同時期構(gòu)造-古地貌的變化不斷發(fā)生遷移的。不同時期的構(gòu)造活動方式不同，產(chǎn)生的古地貌形態(tài)千差萬別，而古地貌形態(tài)是決定原始沉積物的來源、搬運、沉積充填過程、砂體展布規(guī)律的直接因素[9-10]。根據(jù)恢復(fù)的古地貌圖，結(jié)合古溝谷和坡折帶的研究，詳細(xì)解剖東二段層序低位和高位體系域的古地貌對砂體的控制作用。

東二段層序時期，對6-2X井砂體的來源爭議較大，傳統(tǒng)認(rèn)為物源來自沙壘田凸起，主要依據(jù)距離沙壘田較近的原則。本次通過3D地震剖面的詳細(xì)解剖和古地貌諸要素的綜合分析認(rèn)為，在沙壘田凸起的東側(cè)古溝谷不發(fā)育，說明東營時期水動力條件不強(qiáng)，地震上前積反射特征不明顯，緩坡帶上反向斷階帶較為發(fā)育（可攔截東進(jìn)的物源，繼而轉(zhuǎn)向南下），且低位域時距離沙壘田凸起更近的6-1X井砂體都不發(fā)育，以上因素綜合分析，均不支持傳統(tǒng)觀點。而根據(jù)本次古地貌恢復(fù)結(jié)果，結(jié)合3D地震剖面分析，認(rèn)為6-2X井物源很可能順著NNW向的軸向通道，一直向SE方向運移，經(jīng)過該井。首先4號斷層北側(cè)物源來源前人已作詳細(xì)研究，表明物源來自北部，這為物源繼續(xù)南下提供了可能；其次，沿軸向通道的地震剖面上前積反射特征非常明顯，這與其他方向前積反射不明顯的特征形成鮮明對比；最后，古地貌恢復(fù)結(jié)果支持NNW向物源的說法。因此本文認(rèn)為6-2X井的物源來自NNW向的軸向通道。如果這一認(rèn)識得到證實，那么在NNW向的軸向通道上尋找東二段時期儲集體將非常有利，并將極大促進(jìn)該地區(qū)的勘探。

5 結(jié) 論

（1）在研究區(qū)古近紀(jì)搭建的層序地層格架的基礎(chǔ)上，采用三維盆地地史模擬的方法，對沙北地區(qū)古近系三級層序進(jìn)行了古地貌恢復(fù)，恢復(fù)的古地貌反映了研究區(qū)構(gòu)造演化旋回（初始裂陷期—強(qiáng)烈裂陷期—裂陷擴(kuò)張期—裂陷萎縮期）特征，對于準(zhǔn)確把握沉積體系的展布及演化規(guī)律具有重要指導(dǎo)作用。

（2）通過精細(xì)恢復(fù)東二時期各體系域的古地貌，結(jié)合該時期對古溝谷和坡折帶的研究，確定了NNW向軸向物源對石南次洼的影響。

（3）通過古地貌各要素對沉積砂體控制作用研究，認(rèn)為源、溝、坡（槽）、洼、時等多要素的綜合分析，并實現(xiàn)時空上的完全耦合，是明確沉積砂體展布特征以及進(jìn)行有效油氣勘探開發(fā)的關(guān)鍵。

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