孫盼科，賈浪波，朱紅璋，張林，何太洪，徐朝暉，李聰

1 中國石油大學(xué)(北京) 地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249

2 中石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，西安 710000

3 中石油長慶油田分公司第五采油廠，西安，710000

4 中石油西部鉆探工程有限公司，烏審旗 017300

5 中石油冀東油田公司, 唐山 063000

0 引言

隨著油氣勘探﹑開發(fā)程度的不斷深入，油氣地質(zhì)研究的焦點也逐漸由相對簡單的構(gòu)造油氣藏轉(zhuǎn)向地質(zhì)條件復(fù)雜的巖性和地層油氣藏[1-2]，研究的重點和難點也聚焦于砂體分布﹑砂體結(jié)構(gòu)及其主控要素。我國陸相斷陷盆地廣泛發(fā)育巖性—地層油氣藏，然而由于其構(gòu)造運動復(fù)雜，導(dǎo)致地層結(jié)構(gòu)及沉積充填樣式時空差異大，砂體類型多﹑規(guī)模小﹑相變快[3-4]，頻繁的構(gòu)造運動導(dǎo)致沉積旋回頂界缺失穩(wěn)定的標(biāo)志層，等時地層對比難度大，進而影響了有效砂體及油氣藏預(yù)測的準(zhǔn)確性[5-8]。層序地層學(xué)理論的提出為等時地層研究，構(gòu)造—層序—沉積—儲層的時空配置關(guān)系研究提供了新的思路與途徑[9-11]。通過分析陸相斷陷盆地構(gòu)造—沉積背景，我國學(xué)者建立了“湖侵—湖退體系域”二分方案以及適用于陸相斷陷盆地的高分辨率層序地層劃分方案[12-13]。以層序地層格架為約束，開展沉積特征研究，建立沉積充填﹑演化模式，可有效提高砂體分布預(yù)測及表征精度[14-18]。

渤海灣盆地南堡凹陷為典型的陸相斷陷盆地，柳贊地區(qū)位于南堡凹陷的東北部，沙河街組三段是該區(qū)油氣勘探﹑開發(fā)的主力層位。沙三段油藏從投入開發(fā)到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷了30 多年的歷史，然而開發(fā)實踐證明，研究區(qū)目的層油水矛盾問題仍較突出，砂體﹑沉積﹑層序地層的認(rèn)識仍有待深化[19]。穆立華，劉欣，劉可行等學(xué)者對柳贊地區(qū)沙河街組的層序地層及沉積特征進行了研究，但其主要聚焦三級層序尺度，對層序內(nèi)部結(jié)構(gòu)及不同級次的沉積充填特征研究較少，因此，這些研究成果對于該區(qū)的勘探具有很好的指導(dǎo)意義，但難以滿足現(xiàn)階段砂體精細表征及預(yù)測等工作的需求[20-22]。此外，陸相斷陷盆地具有多幕構(gòu)造演化﹑多物源﹑多沉積體系類型等特點[23]，次級構(gòu)造單元的層序結(jié)構(gòu)及沉積充填特征與區(qū)域上的特征具有一致性，亦具有差異性，因此，無法用統(tǒng)一的方案來對每一個斷塊的層序內(nèi)幕特征進行精細解剖研究[24-26]。在本次研究中，筆者以區(qū)域地質(zhì)認(rèn)識為指導(dǎo)，應(yīng)用研究區(qū)的地震﹑測井及巖心資料，利用井﹑震結(jié)合的陸相層序地層劃分對比技術(shù)，對沙三段主力含油層系進行了系統(tǒng)的解剖，建立了適合該區(qū)含油層系開發(fā)的層序地層格架，深化了地層格架約束下的沉積充填特征，為實現(xiàn)柳贊地區(qū)老區(qū)挖潛及尋找有利砂體發(fā)育區(qū)，實現(xiàn)巖性油氣藏勘探新突破提供了一定的參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

柳贊地區(qū)地理位置位于河北省唐山市灤南縣境內(nèi)，構(gòu)造位置位于渤海灣盆地黃驊坳陷南堡凹陷東北部，高柳構(gòu)造帶東端，西以鞍部與高尚堡構(gòu)造和拾場次洼連接，東北部和東部以柏各莊斷層為界與柏各莊凸起和馬頭營凸起相連，南以高柳斷層為界，面積約70 km2(圖1a，b)[27]。柳贊地區(qū)在結(jié)晶基底上依次沉積了古近系沙河街組和東營組，新近系館陶組﹑明化鎮(zhèn)組和第四系平原組地層，其中沙河街組可細分為沙三段至沙一段三個層段。根據(jù)巖性﹑電性特征，沙三段自下而上可分為5 個亞段，其中2﹑3 亞段可進一步細分為0～V油組(圖1c)。本次研究重點以沙三3 亞段上部的III油組﹑II油組以及沙三2 亞段的I油組﹑0 油組為研究對象。

圖1 柳贊地區(qū)地理位置及目的層層序地層劃分方案Fig. 1 The geographical location of the Liuzan area and the sequence stratigraphic division of target interval

柳贊地區(qū)的構(gòu)造演化和南堡凹陷具有一致性，經(jīng)歷了4 幕裂陷作用和1 幕坳陷作用，控制了不同的構(gòu)造格局和沉積充填樣式[28]。柏各莊斷層是柳贊地區(qū)東北部一條張扭性控凹邊界斷層，其形成演化與凹陷的幕式演化密切相關(guān)。沙三段沉積時期，柏各莊斷層的活動性存在明顯的分段，總體表現(xiàn)為南強北弱，斷層活動速率表現(xiàn)為強弱交替的“翹翹板”變化特征[21]。邊界斷層的差異性分段活動影響著柳贊地區(qū)地層沉降速率﹑可容空間變化﹑沉積物的注入量與注入方向，最終影響砂體不同的展布規(guī)律[29]。高柳斷層在沙三段沉積末期逐漸活動，對柳贊地區(qū)地層具有重要的改造作用[30]。柳贊地區(qū)在沙三段沉積時期古地形呈現(xiàn)東北高西南低的特征，來自柏各莊凸起和馬頭營凸起的碎屑物質(zhì)經(jīng)短距離搬運后快速進入湖盆。由于緊鄰邊界斷層且斷層長期活動，古地形坡度較陡，在研究區(qū)目的層主要發(fā)育近源扇三角洲沉積體系[31]。

2 層序地層特征

等時層序地層格架的建立是開展沉積相展布和砂體分布規(guī)律研究的前提[32]。然而柳贊地區(qū)部分地層存在巖性對比穿時的現(xiàn)象，穩(wěn)定分布的泥巖一般是湖泛面的標(biāo)志，將其作為層序邊界也有待商榷。因此，本次研究以層序地層學(xué)和地震地層學(xué)理論為指導(dǎo)，結(jié)合地震剖面相面特征﹑測井曲線形態(tài)特征和鉆井巖性組合特征，重新梳理并確定了研究區(qū)目的層沙三段1～3亞段層序界面和不同級次湖泛面的特征，對其開展了高精度層序地層劃分與對比研究。

2.1 層序界面及湖泛面特征

在本次研究中，沙三3 亞段V油組底界面(SB1)﹑2 亞段I油組底界面(SB2)和1 亞段Es31油組頂界面(SB3)是典型的三級層序界面。SB1 在GR曲線上表現(xiàn)為鐘形測井曲線的底界面，為典型的電性突變界面；地震剖面上，SB1 對應(yīng)5 h界面，表現(xiàn)為強振幅﹑高連續(xù)的整一界面，全區(qū)可連續(xù)追蹤，界面上下地震相特征差異大，界面之下為強振幅高連續(xù)性反射，界面之上為中振幅差連續(xù)性反射(圖2)。SB2 在GR﹑RLLS﹑RLLD曲線上均表現(xiàn)為漏斗形—鐘形轉(zhuǎn)換界面，即旋回轉(zhuǎn)化界面；地震剖面上，SB2 對應(yīng)于1h界面，界面之下可見明顯的削截反射終止關(guān)系，與下伏地層呈現(xiàn)不整一接觸(圖2)。SB3 在測井曲線上也存在突變，地震剖面上對應(yīng)于Es2界面，表現(xiàn)為局部削截不整一的特征(圖2)。三級層序以最大湖泛面(Mfs)為界，分為湖侵和湖退體系域，研究區(qū)沙三3 亞段V油組頂界面，2 亞段0 油組頂界面均為最大湖泛面。測井曲線上表現(xiàn)為明顯的鐘形—漏斗形轉(zhuǎn)換面，即由正旋回轉(zhuǎn)變?yōu)榉葱?，GR曲線的這種特征也說明了砂泥比由逐漸減小向逐漸增大轉(zhuǎn)變；地震剖面上，兩個最大湖泛面分別對應(yīng)于4 h和Es31界面，4 h界面可見超覆到盆地邊界最遠位置，Es31界面之上可見下超前積反射結(jié)構(gòu)(圖2)。I油組﹑III油組﹑IV油組的頂界面均為次級湖泛面(fs)，根據(jù)測井曲線特征可知界面處均分布有較穩(wěn)定的泥巖；地震剖面上，這幾個界面分布對應(yīng)于0 h﹑2 h和3 h，均表現(xiàn)為連續(xù)整一的地震反射特征(圖2)。

圖2 柳贊地區(qū)沙三1～3 亞段層序地層界面測井及地震響應(yīng)特征(剖面位置見圖1 AA’)Fig. 2 Logging and seismic response characteristics of sequence boundary of 1～3 submember of Es3 in Liuzan area (the section position is shown in Fig. 1 AA’)

2.2 層序地層格架的建立

以層序界面及不同級次湖泛界面為控制，井震結(jié)合開展全區(qū)層序地層的劃分與對比，系統(tǒng)建立了柳贊地區(qū)沙三1～3 亞段等時層序地層格架(圖3)。自下而上，在沙三1～3 亞段共識別三級層序界面3 個，最大湖泛面2 個，次級湖泛面3 個，據(jù)此將目的層自下而上劃分為2 個三級層序(SQ1 和SQ2)，4 個體系域和7個準(zhǔn)層序組(PSS1～PSS7)(圖2，圖3)。SQ1 對應(yīng)于沙三3 亞段，包含II～V共4 個油組；SQ2 對應(yīng)于沙三2亞段和I亞段，包含Es31～I共3 個油組。在目的層層序格架內(nèi)部，主力含油層系為0-III油組，其中III油組和II油組對應(yīng)于SQ1 湖退體系域中的2 個進積式準(zhǔn)層序組，I油組和0 油組對應(yīng)SQ2 的湖侵體系域中的兩個退積式準(zhǔn)層序組。圖3 為重建的研究區(qū)目的層層序地層格架，目的層在垂直物源方向上總體分布穩(wěn)定，格架內(nèi)幕層序邊界和湖泛面特征較為明顯，在區(qū)域內(nèi)可進行橫向追蹤對比。層序地層格架的建立為進一步開展地震相及沉積相分析建立了等時地層約束條件，并為砂體分布預(yù)測和沉積體系時空演化的精細恢復(fù)奠定了基礎(chǔ)。

3 沉積相類型及特征

研究區(qū)位于柏各莊斷層的下降盤，目的層沉積時期具有近源快速堆積的特征。綜合巖心相﹑測井相及地震相綜合分析發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)目的層主力含油層系主要發(fā)育有扇三角洲和湖泊相沉積體系。

3.1 扇三角洲沉積特征

扇三角洲形成于構(gòu)造活動較為強烈的地區(qū)，短而坡度大的河流從附近物源區(qū)流出，攜帶大量粗粒沉積物在湖盆邊緣快速堆積形成扇三角洲[33]。研究區(qū)目的層主力含油層0～III油組沉積期對應(yīng)于裂陷II幕時期(圖2)，強烈的構(gòu)造運動導(dǎo)致柏各莊斷層下降盤陡坡帶坡度較陡，可容空間較大，易發(fā)育扇三角洲沉積體系[34-35]。

(1)扇三角洲平原

扇三角洲平原亞相為扇三角洲水上或水上—水下的過渡部分，是陣發(fā)性洪峰卸載條件下的辮狀水道沉積，砂層發(fā)育，泥質(zhì)層發(fā)育較少，砂地比一般高達0.7以上。沉積物粒度總體較粗，以砂礫巖和礫狀砂巖為主，具較混雜的塊狀構(gòu)造；泥巖表現(xiàn)為棕紅﹑紫紅色，反映氧化—弱氧化的沉積環(huán)境(圖4)。電測曲線上，扇三角洲平原自然伽瑪和深﹑淺側(cè)向電阻率曲線均表現(xiàn)為微齒箱狀夾少量平直段曲線的特征(圖4)，表明扇三角洲平原主體呈現(xiàn)“砂包泥”的沉積特征；由于近源快速混雜堆積，在地震剖面上扇三角洲平原表現(xiàn)為典型的帚狀前積反射特征(圖4)[36]。扇三角洲平原發(fā)育辮狀水道和越岸沉積兩種微相類型，其中辮狀水道中可見塊狀礫巖的混雜堆積，這也是扇三角洲沉積的典型標(biāo)志；而越岸沉積發(fā)育典型的陸上沉積標(biāo)志，如紅褐色泥巖和植物化石(圖4)。

圖3 柳贊地區(qū)沙三段Es31～V油組層序地層特征(剖面位置見圖1 BB’)Fig. 3 Sequence stratigraphic characteristics of the Es31～V oil-bearing formation of Es3 in Liuzan area (the section position is shown in Fig. 1 BB’)

(2)扇三角洲前緣

扇三角洲前緣亞相是沖積扇的水下部分，以水下分流河道砂體為骨架，同時發(fā)育支流間灣﹑河口壩﹑席狀砂等沉積微相，坡降相對變緩，是扇三角洲的主體部分。扇三角洲前緣總體呈現(xiàn)砂泥巖不等厚或者等厚互層的特征，砂巖具有正韻律，河道砂巖底部可見砂礫巖滯留沉積(圖4)；河口壩粒度較細，發(fā)育平行層理和交錯層理(圖4)；支流間灣主體為灰色﹑灰綠色泥巖沉積，反映弱還原環(huán)境。電測曲線上，扇三角洲前緣總體表現(xiàn)為齒化鐘形﹑漏斗形和平直曲線的組合特征(圖4)，其中水下分支河道表現(xiàn)為齒化鐘形特征，河口壩為漏斗形，席狀砂為指狀，而支流間灣表現(xiàn)為泥巖基線的特征。地震剖面上，扇三角洲前緣可見典型的前積反射結(jié)構(gòu)[37-38]，但其前積層角度較扇三角洲平原減小(圖4)。前扇三角洲特征與濱淺湖特征相似，不好區(qū)分，因此，在本次研究中和濱淺湖一起討論。

3.2 湖泊相沉積特征

湖泊相是湖泊中受河流水動力影響較小，主要受波浪和岸流作用形成的沉積[39]。柳贊地區(qū)緊鄰拾場次洼，湖泊相廣泛分布，根據(jù)巖性組合和地震相特征可以劃分出濱淺湖﹑半深湖—深湖等亞相，橫向上湖泊相與扇三角洲沉積體系交匯過渡。

(1)濱淺湖沉積特征

圖4 柳贊地區(qū)沙三段0～III油組沉積相劃分方案及沉積相標(biāo)志Fig. 4 Sedimentary facies classification scheme and sedimentary facies marks of the 0～III oil-bearing formation of Es3 in Liuzan area

濱淺湖是指枯水期最高水位線至浪基面之間的地帶，主要分布在凹陷靠近盆地邊緣一側(cè)，其沉積分布范圍和規(guī)模嚴(yán)格受湖盆結(jié)構(gòu)和演化階段控制。濱淺湖沉積以泥巖為主，夾薄層砂巖，單砂體厚度一般在1～5 m。泥巖顏色以灰色﹑灰黑色為主，反映深水還原環(huán)境；砂巖一般為灘壩砂，發(fā)育平行層理和斜層理(圖4)。電測曲線上，濱淺湖沉積表現(xiàn)為平直曲線背景下的指狀，漏斗狀負(fù)異常組合(圖4)，一般與扇三角洲前緣伴生。地震剖面上，當(dāng)灘壩較發(fā)育時表現(xiàn)為小型疊瓦前積的特征或同相軸錯段不連續(xù)亂崗特征，當(dāng)灘壩不發(fā)育時對應(yīng)振幅較弱席狀反射特征[40]，本地區(qū)主要以亂崗狀丘形地震相為主(圖4)，反映沉積水動力較強，砂地比值在本區(qū)為0.2 左右，反映濱淺湖﹑扇三角洲前緣遠端分散水流的沉積環(huán)境。

(2)半深湖沉積特征

半深湖(深湖)位于浪基面以下水體較為安靜的部位，處于弱還原—還原環(huán)境，沉積物主要受湖流作用。本研究區(qū)半深湖分布范圍有限，巖性主要為深灰﹑黑灰色泥巖﹑頁巖及油頁巖，偶夾薄層灰﹑泥灰?guī)r和泥質(zhì)粉砂巖(圖4)。對應(yīng)的，測井曲線上表現(xiàn)為平直偶見指狀的特征，指狀曲線主要為湖底扇砂巖沉積(圖4)。在地震剖面上可以看到，半深湖主要對應(yīng)強振﹑高連續(xù)﹑平行席狀反射地震相(圖4)。

4 層序結(jié)構(gòu)及沉積充填特征

柳贊地區(qū)沙河街組是古近系多幕裂陷充填沉積，沙河街組沉積期主要對應(yīng)于裂陷I幕～裂陷III幕(圖1)，其中沙三5 亞段﹑4 亞段沉積期對應(yīng)于裂陷I幕，沙三3 亞段到沙二段沉積期對應(yīng)于裂陷II幕，沙一段對應(yīng)于裂陷III幕。主力含油層0-III油組沉積主要受裂陷II幕的控制。在大多數(shù)裂陷盆地中，大的幕式構(gòu)造運動控制高級次的沉積旋回，而次級的幕式構(gòu)造運動控制次級層序單元的發(fā)育及層序格架內(nèi)沉積體系的發(fā)育與演化[24-25]。在本次研究中，沙三1—3 亞段發(fā)育的兩個三級層序SQ1 和SQ2 分別對應(yīng)于裂陷II幕中的次級旋回沉積。

4.1 SQ1 層序結(jié)構(gòu)及沉積充填特征

SQ1 層序沉積時期對應(yīng)裂陷II幕的開始，該時期湖侵體系域(PSS1)沉積厚度較薄，整體以湖退體系域(PSS2-PSS4)沉積為主。在地震剖面上，SQ1 從底部PSS1 準(zhǔn)層序組到頂部PSS4 準(zhǔn)層序組地震反射特征總體表現(xiàn)為振幅先減弱再增強的特征(圖5)；結(jié)合實鉆巖性特征可以發(fā)現(xiàn)，振幅變化與巖性差異變化具有很好的一致性，隨著湖平面的上升，巖性由富砂相轉(zhuǎn)變?yōu)楦荒嘞?，在最大湖泛面附近存在全區(qū)穩(wěn)定分布的泥巖層，隨著后期湖平面的下降，巖性又變得以富砂相為主(圖5)。

SQ1 層序底部湖侵體系域?qū)?yīng)于PSS1 準(zhǔn)層序組，為一個退積式(正旋回)準(zhǔn)層序組。在地震剖面上，PSS1 準(zhǔn)層序組表現(xiàn)為中振幅差連續(xù)性特征，早期以厚層湖相砂泥巖互層沉積為特征，晚期主體以泥巖沉積為主(圖5)。

湖退體系域可以劃分為3 個準(zhǔn)層序組(PSS2﹑PSS3 和PSS4)，分別對應(yīng)IV油組﹑III油組和II油組。其中PSS2 為一個進積式(反旋回)準(zhǔn)層序組，在地震剖面上表現(xiàn)為弱振幅差連續(xù)性雜亂反射特征，由于PSS2 準(zhǔn)層序組緊挨最大湖泛面，因此仍以湖相厚層泥巖沉積為主(圖5)。PSS3 準(zhǔn)層序組為SQ1 湖退體系域的第2 個準(zhǔn)層序組，也是研究區(qū)目的層主要含油層之一。從測井曲線上可以看出PSS3 整體表現(xiàn)為進積式(反旋回)準(zhǔn)層序組的特征，為快速湖侵緩慢充填沉積(圖3，圖5)。相比于PSS2，PSS3 準(zhǔn)層序組在地震剖面上同相軸振幅增強，連續(xù)性也變好；結(jié)合巖性曲線特征可以看出該層段主要為砂泥巖互層沉積，曲線表現(xiàn)為齒化鐘形﹑漏斗形和平直曲線的組合，解釋為扇三角洲前緣或者濱淺湖相沉積(圖5，圖6a)。平面上，該沉積時期水體相對較深，北東和正東兩個方向的物源體系自柏各莊凸起和馬頭營凸起進入湖盆，依次形成扇三角洲平原﹑扇三角洲前緣﹑濱淺湖和半深湖沉積，砂地比分布范圍為0.1～0.5(圖6a)。受物源體系注入方向﹑注入量及斷層分段差異活動的影響，PSS3 準(zhǔn)層序組沉積期柳贊地區(qū)不同井區(qū)平面上發(fā)育的沉積相差異較大。L2 井區(qū)緊鄰柏各莊斷層且位于主物源注入方向上，以扇三角洲平原亞相沉積為主；而L90 井區(qū)只在井區(qū)東部發(fā)育部分扇三角洲平原亞相，往西北方向，由于柏各莊斷層活動性增強[41]，下降盤沉降幅度增大(圖7)，因此，逐漸過渡為扇三角洲前緣﹑濱淺湖﹑半深湖沉積。L1 和L10 井區(qū)分別位于L2 和L90 井區(qū)的前端，主要為扇三角洲前緣和濱淺湖沉積，L16 井區(qū)位于構(gòu)造低部位，主要為濱淺湖﹑半深湖沉積，發(fā)育少量前緣沉積(圖6a)。從沉積相的時空演化上可以看出，PSS3 準(zhǔn)層序組沉積期早期斷裂的差異活動形成了東高西低的構(gòu)造地貌特征，后期沉積物大量注入，形成補償沉積，沉積了湖退進積型三角洲(圖5，圖6a)。PSS4 準(zhǔn)層序組是SQ1 湖退體系域的第3個進積式(反旋回)準(zhǔn)層序組，在地震剖面上表現(xiàn)為強振幅中連續(xù)性的特征。結(jié)合巖性曲線可以發(fā)現(xiàn)，PSS4準(zhǔn)層序組砂質(zhì)含量明顯增加，砂地比數(shù)值范圍變化為0.2～0.6，曲線呈現(xiàn)微齒箱狀與平直曲線的組合特征，解釋為扇三角洲平原或扇三角洲前緣沉積(圖5，圖6b)。平面上，物源體系相對上一沉積期具有繼承性，依舊為北東和正東方向(圖6b)，但邊界斷層活動性及分段差異性減弱(圖7)，使得可容空間減小，沉積古地貌差異變小，研究區(qū)整體表現(xiàn)為濱淺湖背景下的扇三角洲沉積。隨著物源體系的不斷向前推進，扇三角洲前緣主體已覆蓋至L1﹑L10 和L16 井區(qū)，L2 井區(qū)仍以扇三角洲平原沉積為主，L90 井區(qū)發(fā)育扇三角洲平原﹑前緣和濱淺湖沉積，半深湖不發(fā)育。根據(jù)沉積相的分布特征可以看出，PSS4 沉積時期，構(gòu)造相對較為穩(wěn)定，物源體系不斷推進，整體相對PSS3 發(fā)生進一步充填沉積(圖5，圖6b)。

圖5 過L90-42—L90-44—L90-63 井連井沉積相剖面圖(剖面位置見圖1 CC’)Fig. 5 Sedimentary facies profile of well L90-42, L90-44 and L90-63 (the section position is shown in Fig. 1 CC’)

4.2 SQ2 層序結(jié)構(gòu)及沉積充填特征

SQ2 層序沉積期對應(yīng)裂陷II幕內(nèi)部第二期次級旋回沉積，相比于SQ1，SQ2 沉積期盆地沉降速率變緩(圖1c)，邊界斷層橫向活動總體較為均衡(圖7)，導(dǎo)致平面上沉積環(huán)境變化不大。該層序湖侵體系域(PSS5﹑PSS6)相對較厚，地震剖面上顯示同相軸振幅由強變?nèi)醯奶卣?，測井巖性曲線垂向上平直段增多，巖性由砂泥巖互層轉(zhuǎn)變?yōu)楦荒嘞?圖5)；湖退體系域(PSS7)地震振幅又變強，隨著湖平面的下降，砂巖含量相對升高(圖5)。

圖6 柳贊地區(qū)沙三段0～III油組砂地比及沉積相平面展布圖Fig. 6 Sand to ground ratio and the distribution of depositional facies of the 0～III oil-bearing formation of Es3 in Liuzan area

PSS5 是SQ2 湖侵體系域的第1 個準(zhǔn)層序組，整體表現(xiàn)為退積的特征。地震剖面上，PSS5 準(zhǔn)層序組表現(xiàn)為同相軸振幅較強，連續(xù)性中等—差的特征，說明沉積期水體相對較淺，水動力較強，結(jié)合測井曲線可以看出該層段主要為微齒箱狀與平直曲線的組合特征，解釋為扇三角洲平原和扇三角洲前緣沉積(圖5，圖6c)。平面上，物源注入方向繼承性發(fā)育，砂地比變化范圍為0.2—0.6(圖6c)。L90 和L10 井區(qū)主要發(fā)育扇三角洲平原和前緣沉積，且以前緣沉積為主；L2 井區(qū)以扇三角洲平原沉積為主，L1 和L16 井區(qū)變化為扇三角洲前緣沉積。從沉積相平面展布特征可以看出，PSS5 沉積期，雖然發(fā)生了構(gòu)造沉降，但物源供給充足，沉積水體仍較淺，整體表現(xiàn)為平原﹑前緣均較發(fā)育的特征(圖6c)。PSS6 是SQ2 湖侵體系域的第2 個準(zhǔn)層序組，該準(zhǔn)層序組仍為一個退積式準(zhǔn)層序組，地震上整體表現(xiàn)為弱振幅的特征，測井曲線表現(xiàn)為齒化鐘形﹑漏斗形和平直曲線的組合特征，說明PSS6 沉積期主要為扇三角洲前緣和濱淺湖的富泥相沉積(圖5，圖6d)。平面上，該時期物源依舊為北東和正東向，湖盆范圍逐漸擴大，砂地比變化范圍變小，為0.1～0.5(圖6d)。L90 井區(qū)僅在東部發(fā)育部分扇三角洲平原和前緣亞相，往西和往L10 井區(qū)迅速過渡為濱淺湖和半深湖沉積。L2 井區(qū)由于柏各莊斷層ef段活動性增強[41](圖1﹑圖7)，導(dǎo)致在部分位置開始出現(xiàn)濱淺湖沉積，但主體仍為扇三角洲平原和前緣亞相，向L1 和L16 井區(qū)過渡為前緣—半深湖沉積。根據(jù)沉積相的分布特征可以看出，PSS6 沉積期發(fā)生了明顯的湖侵，扇三角洲沉積明顯后退，范圍變小(圖5，圖6d)。

PSS7 是SQ2 的湖退體系域，該體系域?qū)?yīng)為一個進積式準(zhǔn)層序組，地震顯示振幅中等-強的特征；測井曲線特征顯示，相對湖侵體系域PSS6，砂巖含量明顯升高。沉積解釋主要為扇三角洲前緣沉積，說明發(fā)生了湖退作用，形成扇三角洲充填沉積(圖5)。

5 沉積充填模式

研究區(qū)沙河街組為斷陷湖盆裂陷期沉積，該時期盆地構(gòu)造活動強烈，是沉積層序發(fā)育的主控因素，形成的層序稱為構(gòu)造層序[42-44]。根據(jù)一個完整層序旋回中構(gòu)造活動的強弱，可將其內(nèi)部劃分為不同的體系域，將構(gòu)造活動較強時期形成的體系域稱為構(gòu)造活躍期體系域，構(gòu)造活動相對較弱時期形成體系域稱為構(gòu)造寧靜期體系域[45]。在本次研究中，沙三1～3 亞段發(fā)育的兩個三級層序SQ1 和SQ2 形成于斷陷盆地的裂陷II幕，是典型的構(gòu)造層序。SQ1 和SQ2 的湖侵體系域主要形成于斷裂強烈活動期，表現(xiàn)為可容空間迅速增大，湖侵退積的特征，為典型的構(gòu)造活躍期體系域；而湖退體系域沉積期雖然仍發(fā)生構(gòu)造沉降，但強度明顯變小，沉積體不斷向湖盆中心推進充填沉積，為典型的構(gòu)造寧靜期體系域。對于目的層主力含油層系0-III油組而言，III油組(PSS3 準(zhǔn)層序組)和II油組(PSS4 準(zhǔn)層序組)整體表現(xiàn)為構(gòu)造寧靜期扇三角洲進積充填沉積，而I油組(PSS5 準(zhǔn)層序組)和0 油組(PSS6 準(zhǔn)層序組)表現(xiàn)為構(gòu)造活躍期扇三角洲湖侵退積沉積。

5.1 構(gòu)造寧靜期體系域沉積充填模式

圖7 柳贊地區(qū)沙三段不同沉積期斷層活動性圖Fig. 7 Fault activity in different depositional period of Es3 in Liuzan Area

在本次研究中，PSS3 和PSS4 兩個準(zhǔn)層序組沉積期，研究區(qū)的構(gòu)造活動在整個SQ1 層序旋回中相對較弱，且整體趨于穩(wěn)定(圖7)，物源供給大于湖盆構(gòu)造沉降速率，所以整體表現(xiàn)為逐漸進積充填的沉積特征。對于兩個準(zhǔn)層序組而言，分別又表現(xiàn)為兩期快速湖侵-緩慢沉積充填的過程。PSS3 準(zhǔn)層序組沉積期，受同期斷層差異活動的影響，導(dǎo)致沉積古地貌整體而言呈現(xiàn)東高西低的特征，水體相對較深，研究區(qū)主體表現(xiàn)為濱淺湖背景下的扇三角洲沉積，且呈現(xiàn)小平原大前緣的特征。到PSS4 準(zhǔn)層序組沉積期，斷層活動性減弱且差異性變小(圖7)，可容空間與沉積物供給之比進一步減小，水體逐漸變淺，沉積體系繼續(xù)向前推進，研究區(qū)主體表現(xiàn)為平原﹑前緣均較發(fā)育的特征。總體而言，構(gòu)造寧靜期體系域沉積時，可容空間逐漸減少，水體逐漸變淺，扇三角洲沉積逐漸向湖心推進(圖8)。

5.2 構(gòu)造活躍期體系域沉積充填模式

PSS5 和PSS6 兩個準(zhǔn)層序組沉積期，研究區(qū)整體進入下一次級幕式沉積，構(gòu)造活動相比于SQ1 層序旋回有所減弱，但其內(nèi)部仍表現(xiàn)為逐漸增強的特征(圖7)。PSS5 準(zhǔn)層序組沉積期，斷層活動性在整個SQ2 層序旋回中相對較弱，且整體趨于穩(wěn)定，構(gòu)造沉降導(dǎo)致的可容空間增量相對較少且沉積物供給充足，導(dǎo)致該沉積期水體仍較淺，沉積體系推進較遠，研究區(qū)主體表現(xiàn)為扇三角洲平原﹑前緣均較發(fā)育的特征。PSS6 準(zhǔn)層序組沉積期，斷層活動性相比于PSS5 沉積期進一步增強(圖7)，研究區(qū)可容空間與沉積物供給量之比進一步增大，導(dǎo)致水體快速上升，扇三角洲快速退積，在研究區(qū)主體表現(xiàn)為濱淺湖背景下的扇三角洲沉積。此外，柏各莊斷層?xùn)|段相比西段而言活動性有所增強，使北東和東部兩個物源體系形成的扇三角洲被濱淺湖給分隔開?？傮w而言，構(gòu)造活躍期體系域沉積時，構(gòu)造活動逐漸增強，可容空間與沉積物供給之比逐漸增大，水體逐漸加深，扇三角洲沉積體系表現(xiàn)為逐漸后撤沉積的特征(圖8)。

圖8 柳贊地區(qū)沙三段0～III油組層序地層及沉積演化模式Fig. 8 Sequence stratigraphy and sedimentary evolution model of the 0～III oil-bearing formation of Es3 in Liuzan Area

6 油氣勘探開發(fā)意義

在層序地層演化過程中，一般在層序邊界附近湖平面相對較淺，砂巖最為發(fā)育。對應(yīng)到研究區(qū)目的層可以看到，在SQ1 層序的構(gòu)造寧靜期體系域中晚期(III油組和II油組沉積期)以及SQ2 層序的構(gòu)造活躍期體系域早期(I油組沉積期)，可容空間與沉積物供給之比較小，沉積物相對供給速率高，扇三角洲推進遠，且前緣有利儲層砂體最為發(fā)育(圖6)。同時，SQ2 層序構(gòu)造活躍期體系域末期(0 油組沉積期)，可容空間與沉積物供給量之比最大，湖平面上升到最高，形成的湖湘泥巖在該區(qū)形成很好的蓋層，從而使得I﹑II和III油組砂巖儲層與上覆0 油組蓋層形成很好的儲蓋組合(圖5)，因此I﹑II和III油組成為該區(qū)油氣開發(fā)主力層系。

三級層序內(nèi)幕層序地層格架可以更好的約束準(zhǔn)層序及更小尺度層序地層單元的劃分與對比，以此作為格架約束下的砂體﹑油水分布特征也更加的合理(圖9)。以主力含油區(qū)塊L90 井區(qū)主力含油層系PSS5 準(zhǔn)層序組(I油組)為例，在層序﹑準(zhǔn)層序組層序地層格架的約束下，PSS5 可以進一步劃分為5 個準(zhǔn)層序(PSS5-1～PSS5-5)，對應(yīng)于5 個砂層組(I1～I5)，砂層組內(nèi)部根據(jù)測井曲線的旋回特征可進一步細分單層。對于每一個準(zhǔn)層序而言，其均表現(xiàn)為快速湖侵緩慢充填的沉積過程，因此在準(zhǔn)層序沉積末期砂體最為發(fā)育(圖9)。多個準(zhǔn)層序(PSS5-1～PSS5-5)共同構(gòu)成了一個退積式的準(zhǔn)層序組PSS5，在PSS5-1～PSS5-3 準(zhǔn)層序沉積期，由于湖平面相對較淺，因而其內(nèi)部發(fā)育的砂體規(guī)模和厚度均較大；隨著湖平面的上升，PSS5-4﹑PSS5-5沉積期砂體規(guī)模明顯變小。斷-砂的有利配置是油氣成藏的關(guān)鍵[46]，根據(jù)現(xiàn)今的油藏剖面特征可以發(fā)現(xiàn)(圖9)，研究區(qū)油層的發(fā)育特征與砂體發(fā)育特征相似。PSS5 準(zhǔn)層序組總體上呈現(xiàn)“下油上水”的特征，準(zhǔn)層序組沉積早期的厚層砂體與斷層配置關(guān)系好，有利于成藏，隨著砂體規(guī)模的變小，斷砂配置關(guān)系變差，油層逐漸不發(fā)育；而對于每個準(zhǔn)層序而言，油層又主要發(fā)育在準(zhǔn)層序的頂部。L90 井區(qū)的實例分析表明：研究區(qū)主力含油層系層序地層及沉積特征的研究，可以指導(dǎo)精細砂體及油藏分布研究，為解決油水矛盾﹑尋找有利砂體發(fā)育區(qū)提供新的幫助。

圖9 L90 井區(qū)I油組過L90-43 井—LX90-30 井—L90-75 井油藏剖面Fig. 9 Reservoir profile of I oil-bearing formation of well L90-43, LX90-30 and L90-75 in L90 well block

7 結(jié)論

通過本次研究重新梳理﹑認(rèn)識了柳贊地區(qū)沙三段1-3 亞段層序地層格架及其沉積演化特征，重點解剖﹑揭示了主力含油層系0-III油組的層序結(jié)構(gòu)及沉積充填模式，主要取得以下幾點認(rèn)識：

(1)以層序界面及不同級次湖泛界面為控制，柳贊地區(qū)沙三1-3 亞段整體可劃分為2 個三級層序(SQ1和SQ2)，4 個 體系域 和7 個準(zhǔn)層 序 組(PSS1～PSS7)，其中主力含油層系III油組和II油組為三級層序SQ1 湖退體系域中的兩個進積式準(zhǔn)層序組(PSS3 和PSS4)，I油組和0 油組為三級層序SQ2 湖侵體系域中的兩個退積式準(zhǔn)層序組(PSS5 和PSS6)。

(2)研究區(qū)沙三1-3 亞段沉積期，主要發(fā)育扇三角洲平原﹑前緣﹑濱淺湖和半深湖沉積，邊界斷層的橫向活動性差異導(dǎo)致了相同沉積期沉積環(huán)境的橫向差異變化。PSS3 準(zhǔn)層序組沉積期，研究區(qū)主體為濱淺湖背景下的補償型扇三角洲沉積，呈現(xiàn)小平原大前緣的特征；PSS4 準(zhǔn)層序組沉積期，水體繼續(xù)變淺，表現(xiàn)為扇三角洲平原﹑前緣均衡發(fā)育的特征；PSS5 和PSS6 準(zhǔn)層序組沉積期進入下一期幕式旋回沉積，早期研究區(qū)主體仍以扇三角洲平原﹑前緣均衡發(fā)育為特征，晚期隨著水體逐漸加深，扇三角洲沉積體系逐漸后撤，主體以濱淺湖﹑半深湖沉積為主。

(3)根據(jù)研究區(qū)目標(biāo)層序單元沉積期構(gòu)造活動的強弱，可將其進一步劃分為構(gòu)造寧靜期湖退體系域和構(gòu)造活躍期湖侵體系域。構(gòu)造寧靜期體系域中晚期(III油組和II油組)和構(gòu)造活躍期體系域早期(I油組)易發(fā)育厚層有利儲集砂體，與上覆構(gòu)造活躍期末期湖侵泥巖(0 油組)可形成有利儲蓋組合。

(4)三級層序內(nèi)部層序地層格架及沉積體系的細化研究有利于深化認(rèn)識砂體﹑流體的分布特征，解決開發(fā)矛盾，指導(dǎo)油藏的開發(fā)調(diào)整。