姚仙洲,賴生華,丁富峰,代雙和,周義軍,劉永濤,梁家昌

(1.西安石油大學地球科學與工程學院,陜西西安710065;2.中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司研究院長慶分院,陜西西安710021;3.陜西省油氣成藏地質(zhì)學重點實驗室,陜西西安710065;4.中國石油長慶油田分公司勘探事業(yè)部,陜西西安710018)

鄂爾多斯盆地是發(fā)育在古生代華北克拉通之上的內(nèi)陸湖盆[1],面積為25×104km2。盆地自下而上發(fā)育古生界天然氣和中生界石油兩套含油氣系統(tǒng),資源量豐富,是目前我國年產(chǎn)油氣當量最高的盆地。中生代以來,盆地主要發(fā)育陸內(nèi)碎屑沉積體系,其中三疊系延長組主要為一套河湖沉積體系,儲層致密[2-3],是致密油及頁巖油的主要產(chǎn)層;侏羅系延安組底部主要為一套河流沉積體系,儲層物性較好,是盆地常規(guī)油的主要產(chǎn)層,同時又因為其埋藏淺,單井產(chǎn)量高,常被稱為“淺層高效”層段,具有“小而肥且油藏規(guī)律不易把握”的特征[4-5]。據(jù)統(tǒng)計,侏羅系油藏已連續(xù)多年產(chǎn)量超過600×104t,是盆地石油勘探的主要領(lǐng)域之一。

研究認為,侏羅系油藏宏觀上受晚印支期不整合面構(gòu)造起伏形態(tài)的控制,油藏在縱向上主要分布在不整合面附近的層段。因此,在該領(lǐng)域的石油勘探中,前侏羅紀古地貌的刻畫成為石油勘探十分重要的一個方面。但目前對前侏羅紀古地貌的研究大多停留在形態(tài)描述上,古地貌形成過程并不明確。主要存在兩個較為突出的問題:①以往主要利用鉆井資料來恢復古地貌形態(tài),雖然已大致刻畫出不整合面的輪廓,如將古地貌劃分為古高地、古河谷、殘丘等地貌單元[5-7],但次一級的地貌單元,如古高地上的小支溝、河谷內(nèi)部小凸起如何展布還不夠清楚;②對古地貌形成過程的認識還比較模糊,尤其是對能夠反映古地貌形成過程的古河內(nèi)部結(jié)構(gòu)和充填記錄,由于缺乏足夠資料,尚未進行過深入探討,對古河的邊界、內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征,以及演化和組合等研究較薄弱,也使得前期勘探開發(fā)主要圍繞古高地、斜坡部位的小幅度構(gòu)造圈閉[6,8],對古河區(qū)能否成藏及成藏規(guī)律研究不夠。

針對古地貌單元的精細雕刻和古河道結(jié)構(gòu)的精細解剖,國內(nèi)外主要做法是依托高精度三維地震,在地震沉積學理論指導下,采用古地貌恢復、地震切片分析以及屬性融合等方法開展地震地質(zhì)綜合研究。VITOR等[9]利用三維地震切片清晰地展示了西非近海大型侵蝕古河道的結(jié)構(gòu);KIRKHAM等[10]同樣利用高精度三維地震資料,通過古地貌恢復精細刻畫了英國北海古冰川地貌及由冰川融水侵蝕形成的大型河道的內(nèi)幕特征;孫少川等[11]利用多屬性融合技術(shù),對川東北地區(qū)下侏羅統(tǒng)多期古河道的發(fā)育特點和演變過程進行了分析;程逸凡等[12]利用三維地震數(shù)據(jù)開展了基于層序格架分析的高精度古地貌恢復方法,精細刻畫了準噶爾盆地春光探區(qū)白堊系的地貌特征和溝谷體系,并闡述了其對沉積的控制作用。而在鄂爾多斯盆地,前期由于黃土塬地表的難題,盆地南部基本未實施過三維地震,因而對盆地侏羅系古地貌和古河道的研究還處于較為初級的階段。近年來,隨著地震采集及處理技術(shù)的攻關(guān)和進步,逐步解決了黃土塬復雜地表問題,盆地南部開始大規(guī)模實施三維地震,為精細刻畫前侏羅紀古地貌細節(jié)、研究古河道內(nèi)部結(jié)構(gòu)和形成演化過程帶來了契機,提供了依據(jù)。

本次研究主要依據(jù)最新實施的慶城三維地震數(shù)據(jù),對本區(qū)發(fā)育的慶西古河開展精細分析。慶西古河位于甘肅慶城西部,是侏羅紀早中期在鄂爾多斯盆地內(nèi)部發(fā)育的一條近南北向河道,是盆地最主要的侏羅系油藏之一,馬嶺油田就位于慶西古河流域。對慶西古河進行解剖分析,目的是為了進一步豐富和補充前期對慶西古河結(jié)構(gòu)及沉積演化的認識,同時探索適合本地區(qū)古地貌和古河道研究的可行方法,進而為鄂爾多斯盆地前侏羅紀其它古河的精細研究和勘探開發(fā)提供參考和依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

三疊紀末,晚印支運動使鄂爾多斯盆地整體抬升,延長組頂部遭受強烈風化及河流侵蝕等地質(zhì)作用,形成水系廣布、溝壑縱橫、丘陵起伏的古地貌景觀[13-14]。

鄂爾多斯盆地前侏羅紀共發(fā)育4大古河道,古河區(qū)面積為2×104km2。其中在盆地北部的鹽池—定邊—吳起地區(qū)發(fā)育寧陜、蒙陜兩大呈北西走向的古河道,在盆地中部環(huán)縣—志丹地區(qū)發(fā)育呈近東西走向的甘陜古河,在盆地中南部的慶陽—慶城—馬嶺地區(qū)發(fā)育呈近南北走向的慶西古河(圖1a)。隨著抬升侵蝕結(jié)束,盆地開始沉降充填,在古地貌上先后沉積充填了侏羅系富縣組和延安組地層,富縣組上部為湖相砂、泥巖,下部雜色泥巖夾砂礫巖和粗砂巖。延安組自下而上又可進一步劃分為10個油層組,其中延10為古河道充填,延9至延4為沼澤相沉積,煤層發(fā)育,延1至延3段在盆地南部局部缺失[15]。

慶西古河發(fā)育在甘肅慶城西部,故名慶西古河,河道呈近南北走向,長度超過150km,最寬超過15km,河道最終向北匯入甘陜古河。研究區(qū)慶城三維工區(qū)滿覆蓋面積約1500km2,主要位于慶西古河中下游。早中侏羅世,本區(qū)位于演武高地和子午嶺高地之間(圖1b),西部為演武高地,東部為子午嶺高地,古高地之上發(fā)育小型古河支溝注入慶西古河。慶西古河主河道侵蝕深度在140m左右,最大侵蝕層位主要是長3中上部,后期充填地層主要是延10地層(圖1c),富縣組地層沉積厚度不大,可視為一個整體[16]。在延10地層充填之后,發(fā)育了準平原化的河流沼澤相沉積,古地貌填平補齊,古河道形態(tài)定型。

圖1 鄂爾多斯盆地前侏羅紀古地貌(a)、局部放大(b)及連井剖面(c)

2 關(guān)鍵技術(shù)

針對前期研究的薄弱點和慶西古河的特點,本次對慶西古河的研究主要依循如下技術(shù)思路:①井震結(jié)合,利用三維地震資料精細刻畫古地貌形態(tài),分析慶西古河形成背景,描述古地貌細節(jié)和次級地貌單元;②刻畫古河邊界和內(nèi)部結(jié)構(gòu),再現(xiàn)古河遷移演化特征,進一步了解古地貌的形成過程;③構(gòu)建古河成藏模式,探討古河區(qū)油氣富集規(guī)律(圖2)。

圖2 研究思路與方法流程

主要應(yīng)用3項技術(shù):①應(yīng)用印模法恢復古地貌形態(tài);②應(yīng)用RGB多屬性融合法分析古河道結(jié)構(gòu);③應(yīng)用地層切片分析方法分析古河道演化過程。

2.1 古地貌恢復技術(shù)

常用的古地貌恢復方法主要有殘余厚度法、印模法、沉積學分析法及層序地層學分析法等[17-18]。此外,在資料品質(zhì)較好的地震剖面上,通過對古溝谷、古坡折帶和凸起的識別,也可以直接確定古地貌特點[19]。每種方法具有各自的優(yōu)勢,恢復古地貌時需要根據(jù)古地貌具體特點進行選擇。

在本區(qū)研究中,根據(jù)慶西古河沉積后未遭遇剝蝕且后期發(fā)育煤系標志層的特點,基于三維地震資料,采用層序地層分析法與地層厚度印模法相結(jié)合的方法,刻畫古河充填結(jié)束時的古地貌。具體做法是:首先,通過地質(zhì)、地震資料分析,確定最能反映古地貌形態(tài)的層序頂、底界面;其次,依據(jù)三維地震資料,通過井震結(jié)合精細解釋層序頂、底界面地震地質(zhì)層位,并分別對其開展構(gòu)造成圖,再將二者相減,得到殘余厚度圖;最后,開展剝蝕恢復與去壓實校正,因本區(qū)延10段上覆地層穩(wěn)定發(fā)育、不存在剝蝕,故而不用進行剝蝕恢復。再依據(jù)前人關(guān)于本區(qū)延長組至延安組壓實研究結(jié)果[20-21],取壓實系數(shù)K為0.3,進行去壓實校正,即得到前侏羅紀古地貌圖。

2.2 多屬性融合技術(shù)

地震屬性分析方法是進行地質(zhì)體刻畫和描述的常用方法之一,不同的地震屬性對不同地質(zhì)體具有不同的響應(yīng)能力,大多單一屬性只能反映某一方面的有效信息,具有一定的局限性。隨著地震屬性技術(shù)的發(fā)展,屬性融合技術(shù)逐漸成為一種新的屬性分析方法,可在一定儲層物性、地質(zhì)規(guī)律和沉積特征的指導下,通過選取表征不同儲層特征的屬性,將多個屬性經(jīng)過一定的運算融合在一起,進而充分挖潛數(shù)據(jù)內(nèi)信息,去除重復冗雜信息,突出有效信息。多屬性融合對砂體的識別和橫向展布形態(tài)的刻畫,具有一定的可靠性[22-23]。

屬性融合通?？煞譃榛趯傩詧D像的顏色融合和基于屬性數(shù)據(jù)的融合兩種方法,本次研究采用RGB屬性融合方法。RGB融合技術(shù)非常有利于研究河道形態(tài)和結(jié)構(gòu)特征,它是在屬性優(yōu)選的基礎(chǔ)上,進行顏色融合,進而明確各個巖性組合地質(zhì)體的形態(tài)。其具體實現(xiàn)過程是以三基色(紅、綠、藍)原理為基礎(chǔ),任何一種顏色都可以通過基色調(diào)融合生成,融合算法的數(shù)學模型為:

{(R,G,B)|0≤R≤255,0≤G≤255,0≤B≤255}共能定義出256×256×256=16777216種顏色[24]。

通過融合切片上色標亮度反映巖性變化,色度反映厚度及沉積期次變化,可以實現(xiàn)沉積相劃分,定量表征河道沉積,進而識別古河道形態(tài)和結(jié)構(gòu)。

本次在開展RGB屬性融合時,主要分為兩步:①開展單屬性優(yōu)選,選出最能反映古河道不同特點的3個優(yōu)勢屬性;②將選出的優(yōu)勢屬性進行融合。主要是選取了3類屬性:能很好反映古高地、古河道沉積相帶特點及古河道輪廓的波形聚類屬性;能很好反映古河道沉積厚度特點的波峰波谷數(shù)屬性;能很好反映古河道沉積變化特點的振幅切片屬性。通過選取上述3類最優(yōu)屬性開展RGB融合,進而開展地震地質(zhì)綜合分析。

2.3 地層切片技術(shù)

地層切片是在地震沉積學理論基礎(chǔ)上,利用三維地震較高的橫向分辨能力,使得在垂向上無法直接識別的地質(zhì)體能夠在橫向上被識別出來,進而進行沉積過程和沉積內(nèi)幕的分析和預測[25]。應(yīng)用地層切片法可實現(xiàn)對河道遷移和砂體沉積過程的動態(tài)研究[26],再現(xiàn)河道在橫向上遷移擺動和垂向上疊合的過程。

本區(qū)研究中,具體的做法是將相對等時的古河頂、底層序界面平行頂、底進行20等分,將每一個層面以4ms為時窗,分別提取地震屬性,進而反映從下到上不同層段慶西古河的演化特征。本次研究提取的是振幅算數(shù)平均屬性,該屬性表示的是平均地震道波形的長度,是綜合了振幅和頻率特性的聯(lián)合屬性,能很好地反映地震同相軸內(nèi)振幅的變化規(guī)律,較好地反映沉積體的變化。

3 慶西古河地震反射特征

李元昊等[27]對慶西古河的形態(tài)已進行過基本分析,主要依據(jù)的是較有限的鉆井信息,但是對慶西古河輪廓,尤其是內(nèi)部結(jié)構(gòu)及沉積演化特征尚未進行精細分析。三維地震數(shù)據(jù)對古河道的定量研究具有優(yōu)勢,本次利用三維地震資料,通過井震結(jié)合,選取典型的地震剖面及屬性平面,分析其地質(zhì)含義,闡述慶西古河形態(tài)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征。

3.1 地震剖面特征

慶西古河主要沉積延10段河道砂巖,該層段與其上、下地層在巖石物理特征上存在差異。延10段厚層砂巖表現(xiàn)為小聲波時差、高密度和高阻抗特征,地層平均縱波速度約為4400m/s;其上部地層為延10段沉積后期發(fā)育的沼澤相煤系地層,表現(xiàn)為大聲波時差、低密度和低阻抗特征,地層平均縱波速度約為4000m/s;其下部為延長組砂泥巖地層,聲波時差、密度及阻抗特征位于二者之間,地層平均縱波速度約為4200m/s。這種上、下地層間地球物理響應(yīng)特征的差異,產(chǎn)生了較為穩(wěn)定的阻抗界面。在地震剖面上,古河底界表現(xiàn)為較為穩(wěn)定的波谷反射,古河頂部煤層表現(xiàn)為波峰反射。由于本區(qū)古河頂部煤層厚度及分布變化較大,故而將古河頂部煤層波峰反射之下的波谷反射視為河道砂巖的頂部。

拉平慶西古河頂部界面,可直觀反映古河道的形態(tài)和輪廓特征。選取橫切古河道與平行古河道流向兩條拉平的地震剖面,分析古河特征。

從橫切古河走向地震剖面(圖3a)可以看到,古河底部表現(xiàn)為中—強反射、頂部表現(xiàn)為弱反射特征。古河河谷呈現(xiàn)不規(guī)則的U型+V型,發(fā)育兩個明顯的階地,反映有兩次侵蝕作用發(fā)生。其中在L387井附近發(fā)育Ⅰ階河流階地,在L287井附近發(fā)育Ⅱ階河流階地。Ⅱ階河流階地河谷侵蝕深度不大,垂向20～40m,河谷寬度為3～5km;Ⅰ階河流階地河谷侵蝕深度與Ⅱ階河流階地類似,垂向約10～40m,河谷寬度為3～5km,Ⅰ階與Ⅱ階河流階地共同組成了一個不規(guī)則的U型結(jié)構(gòu),形成了兩個緩坡。在兩期階地形成之后,河流存在顯著的向東加劇侵蝕的特征,侵蝕深度達60～90m,在河谷東翼呈V型特征,表明晚印支期本區(qū)構(gòu)造運動在西部抬升幅度較大、東部抬升幅度較小,正是這一差異隆升的特征,導致慶西古河對延長組地層侵蝕程度差異較大,使得在演武高地一側(cè)侵蝕弱(一般侵蝕到長22),河谷坡度較緩;而在河谷東翼、子午嶺高地一側(cè)侵蝕強度大(一般侵蝕到長31),河谷坡度較陡。

沿河流走向(圖3b),慶西古河頂、底界面的地震反射較為穩(wěn)定,均表現(xiàn)為中等反射的特征,侵蝕深度向河流下游逐漸加深。其中在Z63井以東,河道侵蝕深度小于50m,在Z50附近,河道侵蝕深度在80m左右,在L78井附近河道侵蝕深度達到150m。

3.2 地震平面輪廓特征

3.2.1 古地貌特征

利用三維地震數(shù)據(jù)精細恢復了慶城地區(qū)前侏羅紀古地貌。該古地貌是指受印支運動主幕影響而導致在侏羅紀早期沉積時的地貌特征,并非晚三疊世末期的地貌。

本區(qū)古地貌形態(tài)溝壑縱橫,山陡河深,次級地貌單元豐富,高地、斜坡、河谷、支溝、殘丘并存(圖4)。高地發(fā)育在東西兩翼,西部為演武高地,東部為子午嶺高地,高地上發(fā)育多條近東西向的小型支溝,5條較大的支溝分布在慶城南、玄馬北、馬嶺北、蔡家廟西、驛馬北,支溝的侵蝕深度一般不超過30m。研究區(qū)中部發(fā)育大型慶西古河道,河道呈近南北走向,向北、向東侵蝕深度逐漸加大,最大侵蝕深度超過150m;河谷內(nèi)局部發(fā)育被古河包圍的殘丘,為相對較高的河中高地,主要有4個,分別位于L146北、L146南、L17井區(qū)、X264井區(qū)。河谷和高地之間發(fā)育斜坡,是具有一定坡度的過渡地帶。

古河兩翼坡度西緩東陡,差異較大。其中演武高地一側(cè),古地形較緩,子午嶺高地一側(cè)古地形較陡。根據(jù)兩點間的距離和地層厚度差計算古地貌坡度,計算公式為tanθ=(d2-d1)/s,其中,θ為坡角,d2-d1為兩點處的沉積厚度差,s為兩點間的水平距離。

圖3 慶城地區(qū)拉平慶西古河頂部地震剖面及其地質(zhì)解釋結(jié)果(剖面位置見圖1b)a 橫切古河(B′—B); b 沿河谷流向(C′—C)

經(jīng)計算慶西古河西翼坡度在0.25°～1.70°,古河東翼坡度在1.5°～4.5°。其中西部緩坡又可進一步細分為至少兩個緩坡帶,在蔡家廟西部發(fā)育Ⅰ階緩坡,在馬嶺地區(qū)發(fā)育Ⅱ階緩坡,緩坡帶坡度大多在0.5°左右。

3.2.2 慶西古河的形態(tài)

慶西古河是在前侏羅紀古地貌基礎(chǔ)上,侵蝕河谷逐漸演化為沉積充填而形成。前人研究主要利用有限的鉆井信息,定性分析古河的形態(tài),本次主要是在已有鉆井資料基礎(chǔ)上,基于具有高橫向分辨率的三維地震數(shù)據(jù),利用聚類和地震波峰波谷數(shù)屬性,明確慶西古河的平面輪廓和縱向充填厚度,定量表征古河道沉積。波形聚類能夠?qū)崿F(xiàn)沉積相帶劃分,進而識別古河形態(tài)。古河頂、底層序之間的波峰波谷數(shù),可反映沉積厚度。以研究區(qū)為例,若慶西古河頂、底之間波峰波谷數(shù)量為1,則表明古河頂、底層序重合,也即說明該區(qū)域無古河道沉積,如圖3a中L172井;若波峰波谷數(shù)量為2,則說明古河頂、底不重合,即古河有一定沉積厚度,但小于1/4波長(在本區(qū)為40m),如圖3a 中L47井;若波峰波谷數(shù)量為3,則表明古河沉積厚度在1/2波長與1/4波長之間,即40～80m,以此類推,最后將波峰波谷屬性與鉆井實鉆數(shù)據(jù)相結(jié)合,則可預測出真實沉積厚度。

圖4 慶城三維區(qū)慶西古河古地貌

在研究區(qū)內(nèi),利用波形聚類確定了古河兩翼邊界位置(圖5a),其中古河西翼邊界在驛馬至馬嶺以東,古河東翼邊界在白馬地區(qū)以西,古河東、西兩側(cè)的古高地地區(qū)還發(fā)育小型古河支溝。總體來看,慶西古河呈近南北走向,呈南端薄、北端厚,西翼薄、東翼厚的特點,古河道主要充填在古地貌低部位(圖5b、圖5c)。在研究區(qū)內(nèi)古河道長約60km,其中在河流上游(白馬至驛馬地區(qū))河道寬度較窄,為5～7km,在河流下游河道逐漸加寬,最寬處達到18km(上里塬地區(qū))。充填厚度上,從東西方向來看,在古河西側(cè)馬嶺附近,充填厚度在20～40m,向東在上里塬以東,充填厚度在120～160m,表明古河西緩東陡的特征;從南北方向來看,在古河南端,蔡家廟以南充填厚度在40～80m,向北在三十里鋪及上里塬地區(qū)達140～160m,表明慶西古河向北沉積厚度逐漸加大、河流為由南向北的流向特點。

圖5 慶城地區(qū)慶西古河屬性平面分布a 聚類屬性; b 波峰波谷數(shù)屬性; c 波數(shù)屬性疊合古地貌

3.3 慶西古河內(nèi)部結(jié)構(gòu)

前文通過分析慶西古河地震剖面及平面屬性信息,已初步確定慶西古河由河谷、階地、支溝等一系列地貌單元組成,為進一步明確慶西古河結(jié)構(gòu)特點,選取慶西古河段典型屬性開展RGB多屬性融合分析。利用融合屬性(圖6a),結(jié)合前述古地貌單元及古河道形態(tài)特點,明確慶西古河具有溝壑縱橫、水系廣布、復合疊加的特征,由高地支溝、河流階地、主河道、彎度河和河間丘共同組成(圖6b)。其中古河兩翼發(fā)育多條小型河道(支溝)匯入慶西古河,在演武高地分支河道繁多、子午嶺高地分支河道較少但規(guī)模更大,在慶城南部分支河道規(guī)模最大,最大寬度達8km,此類分支河道發(fā)育位置與圖4所示古地貌支溝位置一一對應(yīng)。在古河內(nèi)部,發(fā)育兩大階地,Ⅱ階階地河道發(fā)育在馬嶺附近,Ⅰ階階地河道發(fā)育在其東側(cè)。在兩大階地以東,發(fā)育大型主河道。在主河道上部發(fā)育一條低彎度河,彎度指數(shù)為1.27,大于主體河道1.13的彎度,且越靠近河流下游(研究區(qū)北部),彎度越大,在上里塬地區(qū)該彎度河道已表現(xiàn)為高彎度河特征(彎度可達1.6)。在彎度河凸岸,發(fā)育多個點狀的河間丘,河間丘上發(fā)育凸岸沙壩,二者之間關(guān)系密切,表明此類河間丘的形成可能與彎度河凸岸沙壩堆積相關(guān),其發(fā)育位置與古地貌所示殘丘位置相對應(yīng)。

圖6 慶西古河融合屬性及地質(zhì)解釋結(jié)果a 慶西古河RGB屬性融合結(jié)果; b 慶西古河結(jié)構(gòu)示意

在橫切古河支溝與古河道的地震剖面上可見疊瓦狀順溝加積特征(圖7),其中在Z35井附近加積現(xiàn)象較為明顯,在地震剖面上表現(xiàn)為兩個疊加的平行反射結(jié)構(gòu),X48井附近也可見到加積特征。從地震反射特征來看,古河兩翼支溝加積反射明顯疊合在古河道之上,表明支溝主要是在近南北向的大型慶西古河道形成之后,從東西兩翼的古高地向慶西古河匯聚,進而疊加在古河道之上。

圖7 過慶西古河支溝與古河道地震剖面及其地質(zhì)解釋結(jié)果(剖面位置見圖6b)

4 慶西古河演化充填及油氣意義探討

對于鄂爾多斯盆地前侏羅紀古河,前人多認為是古地貌形成之后盆地沉降,侏羅紀早期的富縣+延10等地層穩(wěn)定充填的結(jié)果[4-5,27]。但是前侏羅紀古河寬度大,例如甘陜古河的最大寬度超過80km,即便是本文研究的慶西古河寬度也達18km,很難想象這種河道為穩(wěn)定的、一次充填的結(jié)果。對河道演化充填開展探討,將有助于加深對前侏羅紀古地貌形成過程,以及對古河道結(jié)構(gòu)、變遷和油氣成藏的認識。

4.1 慶西古河主河道的遷移演化

主要應(yīng)用地層切片對慶西古河進行演化分析。地層切片提取方式為沿古河底界從下至上提取,其中圖8a至圖8f為切片平面屬性,圖8g為不同切片在地震剖面上的對應(yīng)位置。抽取其中較典型的5個切片進行分析(圖8a至圖8e)。慶西古河早期河道緊鄰馬嶺地區(qū)(圖8a),河道寬度較窄,不超過2km,河流流向自南向北呈北北西向,主要發(fā)育在Ⅱ階緩坡附近。在河流發(fā)育中期,河流開始逐漸向東遷移,到圖8c 所示時期,河道寬度逐漸加寬到3km左右,發(fā)育位置已遷移至古地貌Ⅰ階緩坡處,且此時在河道東翼已開始發(fā)育低彎度河。隨著河流的發(fā)育,河道進一步向東遷移至上里塬地區(qū),流向也逐漸轉(zhuǎn)向北北東向,在古河下游寬度超過5km(圖8d、圖8e)。從不同期次切片屬性疊合圖(圖8f)看,慶西古河在橫向上呈現(xiàn)出顯著的由西向東遷移特征,疊加河道最小寬度約為5km,最大寬度達18km,疊加河道形態(tài)與前侏羅紀古地貌特征一致。

慶西古河主河道的演化表明,慶西古河不是單一河道,而是由多期河道疊加而成,受古地形差異隆升的控制,河道由西向東遷移特征顯著。慶西古河主河道的遷移特點對本區(qū)古地貌的定型起到了控制作用,隨著古河向東遷移、侵蝕,古河東翼侵蝕深度逐漸加深,侵蝕強度遠大于古河西翼,從而使得古地形坡度向東不斷變大,最終形成了西緩東陡的古地貌格局。同時在河道遷移中后期由于彎度河谷的出現(xiàn),使得沉積物在河流凹岸不斷沖刷、侵蝕,而在凸岸不斷堆積,進而形成了古地貌的河間丘單元。

4.2 慶西古河充填特征探討

綜合慶西古河古地貌恢復、古河結(jié)構(gòu)解剖和演化分析,認為慶西古河充填演化大致可以分為4個階段:古河發(fā)育的雛形期、發(fā)展期、成熟期和消亡期(圖8h 至圖8k)。

第1階段為古河發(fā)育的雛形期,該時期晚印支運動使盆地整體抬升,延長組頂部遭受強烈風化剝蝕,慶西古河開始形成;第2階段為古河發(fā)育的發(fā)展期,該時期古地形開始差異隆升,演武高地一側(cè)隆升更為顯著,河道逐漸向東遷移,形成Ⅱ階階地;第3階段為成熟期,該時期演武高地持續(xù)隆升,河道繼續(xù)向東遷移,形成Ⅰ階階地,在慶西古河河谷西翼呈現(xiàn)出近U型特征,同時在慶西古河河谷東翼的子午嶺高地一側(cè),河道強烈侵蝕加深,形成V型谷,古地形坡度達到最大,慶西古河U+V型河谷特征定型;第4階段為消亡期,該時期河道穩(wěn)定充填、加寬消亡。依據(jù)古河結(jié)構(gòu)特點認為,西翼階地河道首先形成(圖8h),然后東部彎度河谷凸岸形成點沙壩沉積,其次主河道開始充填(圖8i),再次古河兩翼支溝向古河區(qū)匯聚充填(圖8j),隨后河流再次加寬,覆蓋了前期的支溝、階地、河谷等單元(圖8k),最后發(fā)育了準平原化的河流沼澤相沉積,古河道形態(tài)定型。

圖8 慶西古河地震切片及充填演化模式a,b,c,d,e 地層切片; f 多期疊合屬性; g 過慶西古河地震剖面; h,i,j,k 慶西古河充填演化模式(其中,h為古河發(fā)育雛形期,i為發(fā)展期,j為成熟期,k為消亡期)

4.3 慶西古河成藏規(guī)律

由于侏羅系儲層物性好、砂體厚度大,前期認為侏羅系油藏形成的主要因素是小幅度背斜(鼻隆和穹隆),主要表現(xiàn)為點狀油藏,油藏面積小,另外古地貌斜坡、河間丘等也是相對有利的部位[6,27]。本次根據(jù)慶西古河橫向多期遷移、縱向多期疊加的沉積演化特點,結(jié)合構(gòu)造及斷裂情況,認為慶西古河主要存在2種油藏模式:①古河西翼多階連片成藏模式;②古河東翼點狀成藏模式。

在慶西古河西翼,受古河橫向遷移及河流階地控制,早期沉積砂體被晚期沉積的泥巖或煤層覆蓋,形成多個儲蓋組合,長7油頁巖段油氣沿斷裂帶向上運移至古河后,沿古河砂體及不整合面運移,在遷移河道上傾部位聚集成藏,發(fā)育多個構(gòu)造+巖性油藏,如圖9中的L128、Z522油藏。馬嶺油田侏羅系油藏主要成藏模式可能為多階成藏模式,目前馬嶺地區(qū)在慶西古河探明的油藏主要分布在慶西古河的西翼。

圖9 慶西古河成藏模式

在慶西古河東翼,發(fā)育低彎度河,在彎度河凸岸砂體不斷堆積,受晚期差異壓實影響,形成低幅度構(gòu)造背景,長7源巖段油氣沿斷裂帶向上運移至古河后,進一步向該部位運移和聚集,從而形成點狀油藏,L17井油藏即為古河內(nèi)部的點狀油藏。此外,在慶西古河之上(延9及以上)局部發(fā)育的低幅度構(gòu)造圈閉發(fā)育構(gòu)造油藏,但規(guī)模較小,也表現(xiàn)為點狀油藏特征,不是慶西古河主要的油藏類型。

5 結(jié)論及認識

1) 三維地震數(shù)據(jù)對研究大型古河的結(jié)構(gòu)和演化具有顯著的優(yōu)勢,利用優(yōu)勢屬性融合,可實現(xiàn)對古河結(jié)構(gòu)的疊合展示,應(yīng)用地層切片方式可對河道遷移演化過程進行精細分析。

2) 與前期慶西古河為簡單的大型單一河道的認識不同,本次研究認為其具有復合疊加、多期遷移的特征,具備發(fā)育多階連片油藏潛力。

3) 研究古河結(jié)構(gòu)和演化過程有助于了解鄂爾多斯盆地前侏羅紀古地貌的形成過程。但前侏羅紀大型古河的結(jié)構(gòu)及充填演化極其復雜,本文首次利用三維地震數(shù)據(jù)對慶西古河開展的分析可能存在局限性,還需地震地質(zhì)多學科更多資料的深入研究。