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        基于地震沉積學(xué)精細(xì)分析饒陽(yáng)凹陷西部沉積特征

        2019-12-09 01:58:32楊瑩瑩中石油華北油田分公司第一采油廠河北任丘062552
        關(guān)鍵詞:蠡縣灘壩物源

        楊瑩瑩 (中石油華北油田分公司第一采油廠,河北 任丘 062552)

        程相振 (中石油華北油田分公司科技信息處,河北 任丘 062552)

        崔剛,高蒙蒙,劉蓓蓓 (中石油華北油田分公司第一采油廠,河北 任丘 062552)

        饒陽(yáng)凹陷為渤海灣盆地大型富油氣斜坡之一[1~3],經(jīng)多年勘探取得了一系列的成果[4~9]。前人研究主要集中在地震資料處理以及巖性油氣藏勘探上,對(duì)沉積相的研究多為宏觀的區(qū)域性認(rèn)識(shí),制約了饒陽(yáng)凹陷西部斜坡帶滾動(dòng)勘探的進(jìn)程。西部斜坡帶為寬緩斜坡,構(gòu)造上閉合高度低,難以形成較大規(guī)模的油氣富集區(qū),主要出油層位沙河街組二段(以下簡(jiǎn)稱沙二段)以河流或三角洲沉積為主,砂體規(guī)模變化大,縱、橫向連續(xù)性及連通性不穩(wěn)定,砂泥關(guān)系復(fù)雜,儲(chǔ)集砂體相變快,難以預(yù)測(cè)。研究區(qū)從1991年開始上交儲(chǔ)量,至2002年基本達(dá)到高峰,近17年來上交探明儲(chǔ)量未獲得大的突破。

        筆者應(yīng)用層序地層學(xué)、地震地層學(xué)和地震沉積學(xué)的地層切片技術(shù),對(duì)饒陽(yáng)凹陷西部蠡縣斜坡中南段展開研究,對(duì)沙二段和沙河街組一段(以下簡(jiǎn)稱沙一段)的地層層序進(jìn)行高精度井震分析和沉積相分析,追蹤沉積相的橫向變化、空間展布及演化規(guī)律,尋找油氣勘探的有利目標(biāo)帶。

        1 區(qū)域概況

        蠡縣斜坡位于冀中坳陷饒陽(yáng)凹陷西部,斜坡東西寬約20~30km,南北長(zhǎng)約80km,面積約2000km2[10]。斜坡為高陽(yáng)古隆起上發(fā)育的古近系繼承性沉積斜坡,地層產(chǎn)狀寬緩,原始坡降極小,一般約1~3m/km[11],現(xiàn)今呈西抬東傾、北東走向的結(jié)構(gòu)特征,該次重點(diǎn)研究范圍在蠡縣斜坡中部,面積約450km2(見圖1)。古近系是饒陽(yáng)凹陷發(fā)育和形成的主要時(shí)期,在基底古隆起上發(fā)育以斷陷為主的構(gòu)造活動(dòng),古近系自東而西超覆減薄或尖滅,從而形成了NNE走向、東斷西超的箕狀斷陷構(gòu)造格局[12~15]。燕山運(yùn)動(dòng)末期的引張力造成了蠡縣斜坡南部高陽(yáng)斷層和大百尺等張性斷層的形成,切割了古生界的基底,同時(shí)盆緣斷層的活動(dòng),造成了斜坡南部微弱的翹傾。由于沙河街組三段(以下簡(jiǎn)稱沙三段)沉積中、后期處于斷陷期末,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)減弱,使得基底的古斷層在沙三段沉積后期停止活動(dòng),但古地形仍對(duì)后期沙二段的沉積產(chǎn)生一定的影響;沙二段沉積時(shí)期,繼承沙三段后期斷陷期古地形,湖盆抬升,沉積環(huán)境由初期的辮狀河三角洲過渡為三角洲前緣;沙一段沉積初期,湖盆繼續(xù)擴(kuò)張,受快速水進(jìn)影響,沉積環(huán)境由淺水三角洲轉(zhuǎn)變?yōu)樗w較深的濱淺湖灘壩,至沙一段沉積末期,湖盆進(jìn)入回返消亡早期,水位下降,發(fā)育辮狀河三角洲沉積。

        2 高頻層序格架的建立及地震處理

        2.1 高頻層序地層格架劃分方案

        根據(jù)饒陽(yáng)凹陷蠡縣斜坡斷陷湖盆的特點(diǎn)[16~18],研究區(qū)以P.R.Vail的經(jīng)典層序地層學(xué)理論為指導(dǎo)搭建沙河街組湖相沉積層序地層格架,將蠡縣斜坡沙一段至沙三段劃分為6個(gè)三級(jí)層序(見圖2(a)),分別對(duì)應(yīng)沙一上、下亞段,沙二段,沙三上、中、下亞段。重點(diǎn)層位沙一段和沙二上亞段劃分出4個(gè)三級(jí)層序。沙一上亞段發(fā)育三級(jí)層序湖退體系域,以進(jìn)積式-加積式準(zhǔn)層序組為主,發(fā)育3個(gè)中期半旋回。沙一下亞段發(fā)育三級(jí)層序湖進(jìn)體系域,整體以退積式準(zhǔn)層序組為主。其中,沙一下亞段特殊巖性段發(fā)育2個(gè)中期半旋回。沙二上亞段尾砂巖段早期為進(jìn)積式準(zhǔn)層序組,后期為加積式-退積式準(zhǔn)層序組,發(fā)育一個(gè)中期半旋回。

        2.2 地震處理

        標(biāo)準(zhǔn)地震資料處理通常提供零相位地震資料,其解釋優(yōu)點(diǎn)包括子波對(duì)稱性,中心波瓣(最大振幅)對(duì)應(yīng)反射界面以及更高的分辨率。但是,上述優(yōu)點(diǎn)只有當(dāng)?shù)卣鸱瓷鋪碜詥我环瓷浣缑?如海底,重要不整合面,厚層塊狀砂巖的頂面等)時(shí)才成立。

        圖2 蠡縣斜坡過高26井常規(guī)0°相位地震剖面與90°相位旋轉(zhuǎn)地震剖面

        3 典型地層切片解釋

        沉積體大多具有寬度大于厚度的特點(diǎn),故其地震反射橫向分辨率大于縱向分辨率,為了更好地揭示研究區(qū)的沉積微相類型及砂體展布形態(tài),該次研究通過地震沉積學(xué)的方法,結(jié)合29口井鉆井、測(cè)井資料及三維地震數(shù)據(jù)在主要含油層位開展了地震沉積學(xué)研究。最終,選取了4張形態(tài)較好,具有一定代表性地層的切片進(jìn)行了更加精細(xì)的解釋,自下而上分別為沙二上亞段尾砂巖seismic slice 91(以下簡(jiǎn)稱ss91)、seismic slice 1(以下簡(jiǎn)稱ss1),沙一下亞段特殊巖性段seismic slice 189(以下簡(jiǎn)稱ss189)、seismic slice 6(以下簡(jiǎn)稱ss6)。

        3.1 尾砂巖段地震屬性及對(duì)應(yīng)沉積相

        沙二上亞段尾砂巖段為典型的淺水三角洲沉積體系,由29口井巖性標(biāo)定可知,均方根振幅切片顯示紅、黃色振幅為富砂反射,藍(lán)色振幅為富泥反射(見圖3(a)),在ss91切片上,見到較大范圍的黃綠色振幅反射特征,反映沉積相對(duì)較薄層的砂體。通過對(duì)切片細(xì)節(jié)的仔細(xì)識(shí)別,發(fā)現(xiàn)研究區(qū)西北部三角洲前緣部位發(fā)育順物源方向間隔變化的振幅特征(見圖3(a)),比對(duì)垂直西北物源方向連井剖面巖性特征,觀察G29井、G104井、G23井及XL5井等單井巖性剖面,可見細(xì)砂巖、粉砂巖段與薄層深灰、灰色泥巖交互出現(xiàn),能夠較好地對(duì)應(yīng)于三角洲前緣水下分流河道與支流間灣分布組合特征。由此表明,北部發(fā)育北西-南東向物源體系,物源推進(jìn)到XL5井附近;西部物源從正西方向一直推進(jìn)到G23井附近;西南部至南部地區(qū)發(fā)育一系列西南向物源,向盆地中心推進(jìn),一直推進(jìn)到G22井-XL7井-XL6井一線附近,3個(gè)物源在XL5井-G23井-G22井-XL6井一帶形成湖灣,在湖灣附近發(fā)育灘壩,最終根據(jù)上述特征刻畫出了ss91切片的沉積綜合解釋圖(見圖3(b))。

        圖3 饒陽(yáng)凹陷蠡縣斜坡沙二上亞段尾砂巖段ss91切片及其沉積綜合解釋

        在尾砂巖段ss1切片上可見研究區(qū)自南向東方向,呈現(xiàn)規(guī)律性的強(qiáng)振幅,中強(qiáng)振幅,弱振幅的變化,自西向東建立井格架剖面可知,G28井、G29井、G104井在地層切片的位置均發(fā)育富砂沉積,G23井轉(zhuǎn)變?yōu)楸由皫r,XL2井和XL5井切片的對(duì)應(yīng)井深為泥巖沉積。振幅與巖性存在較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,可用于觀察地層切片上各井點(diǎn)的含砂情況。切片上三角洲不同相帶的振幅分界明顯,大致方向自西向東(見圖4(a)),反映三角洲向東北湖區(qū)推進(jìn)的特征,研究區(qū)西北部發(fā)育北西-南東相物源體系,物源推進(jìn)到高43井附近;西南部發(fā)育一系列西向-北東向物源,一直推進(jìn)到G23井-XL6井一帶,2個(gè)物源在G43井與XL6井附近形成小幅度的湖灣,受沿岸流改造,在湖灣附近形成B6井、XL3井、XL101井、XL102井一線的灘壩。綜合上述地層切片細(xì)節(jié)特征,最終得出尾砂巖段ss1切片沉積綜合解釋圖(見圖4(b)),其沉積相解釋與尾砂巖ss91沉積相圖中亞相邊界及三角洲形態(tài)類似,物源方向具有繼承性,但其細(xì)節(jié)刻畫(支流間灣沉積微相)更為清晰,能更好地提供單期三角洲砂體連續(xù)性及其展布特征等信息。

        3.2 特殊巖性段地震屬性及對(duì)應(yīng)沉積相

        沙一下亞段特殊巖性段為典型的湖相灘壩沉積體系,在ss189切片上可見與尾砂巖段ss1切片相近的振幅反射特征(見圖5(a)),主要砂體分布范圍大致相同,但其內(nèi)部富砂反射特征卻相差較大,切片明顯強(qiáng)振幅屬性延伸方向?yàn)楸北蔽?南東東向,與尾砂巖段強(qiáng)振幅屬性優(yōu)勢(shì)方向不同。尾砂巖段ss1切片富砂強(qiáng)振幅多為順三角洲物源方向延伸,而特殊巖性段ss189切片富砂振幅延伸方向多為平行于湖岸線方向,說明隨著尾砂巖至特殊巖性段沉積過程中經(jīng)歷快速的湖泛作用,三角洲短時(shí)期供源較弱,在湖浪作用下灘壩沿著湖岸線方向展布。平行于湖岸方向井剖面顯示,該切片井標(biāo)定顯示強(qiáng)振幅屬性多為薄層砂巖、少量井為薄層鮞?;?guī)r,上下均為較純的泥巖沉積,該層段單井相解釋均為湖相灘壩沉積。研究區(qū)西北部發(fā)育北西-南東向次物源,西部發(fā)育西南方向主物源,綜合上述地層切片細(xì)節(jié)特征,最終得出特殊巖性段ss189切片沉積綜合解釋圖(見圖5(b))。

        圖4 饒陽(yáng)凹陷蠡縣斜坡沙二上亞段尾砂巖段ss1切片及其沉積綜合解釋

        圖5 饒陽(yáng)凹陷蠡縣斜坡沙一下亞段特殊巖性段ss189切片及其沉積綜合解釋

        特殊巖性段ss6切片,該層發(fā)育碎屑巖也發(fā)育碳酸鹽巖沉積,具有較獨(dú)特的振幅反射特征(見圖6(a))。特殊巖性段頂界面下第1套反演儲(chǔ)層大致與切片對(duì)應(yīng)深度相同。通過G28井、G29-9井和XL101井的反演特征可知,該切片對(duì)應(yīng)的反演儲(chǔ)層在順物源方向上呈現(xiàn)出厚薄的不規(guī)律變化,相對(duì)較厚的地層可達(dá)約15m,相對(duì)較薄的約2~3m,甚至有的部位反演顯示無(wú)有效儲(chǔ)層,該特征揭露了湖相灘壩沉積的特征。順物源方向井剖面切過多條沿湖岸線展布的灘壩,可見壩主體部位儲(chǔ)層相對(duì)較厚,壩側(cè)緣及灘砂、壩間沉積部位儲(chǔ)層厚度較薄甚至不發(fā)育。綜合上述地層切片特征,最終得出特殊巖性段ss6切片沉積綜合解釋圖(見圖6(b)),刻畫了湖平面范圍最廣時(shí)期饒陽(yáng)凹陷蠡縣斜坡湖相灘壩的展布特征,在地形相對(duì)較平緩、水深相對(duì)較淺的臺(tái)坡上,發(fā)育多組灘壩沉積,該展布特征能夠?yàn)樘厥鈳r性段的勘探及儲(chǔ)層分布規(guī)律提供認(rèn)識(shí)。

        圖6 饒陽(yáng)凹陷蠡縣斜坡沙一下亞段特殊巖性段ss6切片及其沉積綜合解釋

        4 沉積相演化及模式

        蠡縣斜坡中南段尾砂巖段主體以淺水三角洲沉積為特征,每一套砂組沉積亞相分布范圍有所不同。由上述沉積相平面特征可知,尾砂巖沉積初期至中期,淺水三角洲整體靠近湖盆,G28井沉積序列自下而上可以劃分出三角洲平原、三角洲內(nèi)前緣、三角洲外前緣和濱淺湖沉積亞相,反映三角洲逐漸向湖盆中央推進(jìn)的過程。自下至上,研究區(qū)西南部物源供給一直增強(qiáng),三角洲向湖盆推進(jìn)距離和分布范圍一直增大;北部物源三角洲供源強(qiáng)度逐漸減小,沉積范圍漸小;三角洲外前緣砂體受到湖浪改造,形成薄層的席狀沙。砂質(zhì)灘壩沉積主要平行于三角洲外前緣,此時(shí)湖浪能量較強(qiáng),湖岸線呈現(xiàn)凹凸?fàn)?;之后湖浪能量減弱,三角洲物源供給增強(qiáng),在三角洲外前緣由于滑塌作用形成少量重力流沉積體,其延伸方向?yàn)槿侵尥七M(jìn)方向。至尾砂巖末期時(shí),三角洲沉積范圍較小,三角洲平原亞相消失,西南部物源為主要物源,北部物源較弱,湖盆沉積中心由研究區(qū)東南部向北部遷移,三角洲前緣重力流砂體較為發(fā)育。整體上,尾砂巖段由下至上發(fā)育湖泛沉積,三角洲向岸線方向逐漸退縮。

        饒陽(yáng)凹陷蠡縣斜坡中部沙二上亞段尾砂巖段沉積時(shí)期,發(fā)育“西南為主,北部為輔”的2個(gè)物源體系,其中西南部物源體系發(fā)育2個(gè)淺水三角洲,北向物源體系發(fā)育一個(gè)淺水三角洲;受控于古地形坡度,南部地形寬緩,三角洲具有寬廣的內(nèi)前緣,狹窄的外前緣,前三角洲發(fā)育濁積扇;北部地形窄陡,三角洲沉積范圍較小,具有狹窄的內(nèi)、外前緣,前三角洲具有土豆?fàn)钌百|(zhì)碎屑流(見圖7)。

        圖7 饒陽(yáng)凹陷蠡縣斜坡沙二上亞段尾砂巖段沉積模式

        特殊巖性段沉積時(shí)期以濱淺湖和半深湖相沉積的湖相灘壩為整體特征,以G28井為例,其在特殊巖性段初期砂組主體以濱淺湖碎屑巖灘壩沉積為主,之后三角洲重新進(jìn)入工區(qū),發(fā)育自下而上湖退體系域沉積;至特殊巖性段沉積末期時(shí),湖平面迅速擴(kuò)張,三角洲退出研究區(qū),并在高陽(yáng)、大百尺斷層一線發(fā)育碳酸鹽巖和碎屑巖混積灘壩,表現(xiàn)為湖進(jìn)體系域的特征。特殊巖性段沉積初期,蠡縣斜坡整體以砂質(zhì)灘壩為沉積特征,其延伸方向主要平行于湖岸線分布。特殊巖性段沉積中期時(shí),以三角洲內(nèi)前緣和外前緣沉積為主,發(fā)育少量砂質(zhì)灘壩。至末期沉積時(shí),砂質(zhì)灘壩和碳酸鹽巖灘壩混合沉積。整體上,自下而上,特殊巖性段初期為湖退沉積過程,三角洲逐漸向湖盆推進(jìn),末期為湖泛沉積過程,三角洲退出研究區(qū)。

        饒陽(yáng)凹陷蠡縣斜坡中部沙一下亞段特殊巖性段沉積模式可總結(jié)為:湖泛達(dá)到最大,主體發(fā)育砂質(zhì)灘壩以及碳酸鹽巖灘壩;灘壩走向平行于湖岸線,自湖岸線向湖中心,依次發(fā)育砂質(zhì)灘壩-鮞粒、生物碎屑灘壩-泥灰坪沉積(見圖8)。

        圖8 饒陽(yáng)凹陷蠡縣斜坡沙一下亞段特殊巖性段沉積模式

        5 結(jié)論

        1)在高頻層序格架建立的基礎(chǔ)上,統(tǒng)計(jì)了饒陽(yáng)凹陷蠡縣斜坡中部沙一段及沙二段巖性組合與地震屬性的匹配情況,結(jié)果表明振幅的強(qiáng)弱與巖性具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,可用于觀察地層切片上各井點(diǎn)的含砂情況。一般而言,砂巖厚度與振幅(采樣點(diǎn)或均方根)呈正比關(guān)系:強(qiáng)振幅含砂量高,含泥量低,反之弱振幅含砂量低,含泥量高,通過正演模擬得到了更加真實(shí)的砂體平面分布模式圖。

        2)蠡縣斜坡中部沙二段尾砂巖段發(fā)育淺水三角洲沉積,以三角洲內(nèi)前緣-外前緣水下分流河道砂體為主力儲(chǔ)層,自下而上砂組組成湖退體系域,發(fā)育湖泛沉積,三角洲向湖岸線方向逐漸退縮;沙一段特殊巖性段以壩砂和灘砂為主力儲(chǔ)層,自下至上砂組組成湖退體系域和湖進(jìn)體系域,初期為湖退沉積過程,三角洲逐漸向湖盆推進(jìn),末期為湖泛沉積過程,三角洲退出研究區(qū)。

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