渤中凹陷東營組層序地層及其沉積相分析

李建平，楊 波，周心懷，龐小軍，王冠民

（1.中海石油有限公司天津分公司，天津塘沽 300452； 2.中國石油大學（華東）地球資源與信息學院，山東青島266555）

渤中凹陷東營組層序地層及其沉積相分析

李建平1，楊 波1，周心懷1，龐小軍1，王冠民2

（1.中海石油有限公司天津分公司，天津塘沽 300452； 2.中國石油大學（華東）地球資源與信息學院，山東青島266555）

分析地震、鉆／測井等資料，將渤中凹陷東營組劃分為2個三級層序和5個體系域.東三段和東二下亞段構成層序SQ1，東二上亞段和東一段構成層序SQ2.層序SQ1中東三段為湖擴體系域，沖積扇、辮狀河三角洲及扇三角洲圍繞凸起分布；東二下亞段為高位體系域，大型曲流河三角洲開始向湖盆中央進積，三角洲沉積范圍明顯增加，在凹陷長軸方向最為發育，超覆到石臼坨凸起及渤南低凸起上，三角洲前方滑塌濁積扇及湖底扇發育.層序SQ2的東二上亞段發育低位體系域和湖擴體系域：低位體系域是在東二下亞段沉積的基礎上發育的，湖盆范圍縮小，三角洲繼續向凹陷中央進積；湖擴體系域的湖泊范圍迅速擴大，曲流河三角洲主要分布于長軸方向，辮狀河三角洲主要分布在凸起周圍；東一段為高位域，湖盆面積再次迅速縮減，曲流河三角洲在凸起之間及石臼坨凸起邊緣發育，辮狀河三角洲普遍發育在凸起邊緣.各層序凸起邊緣及斜坡帶三角洲前緣砂體、前方滑塌濁積扇及湖底扇是形成隱蔽油氣藏的有利區帶.

渤中凹陷；東營組；層序地層；沉積相；三角洲

DOI 10.3969／j.issn.2095－4107.2012.04.001

0 引言

渤中凹陷為斷陷型盆地，在古近系經歷沙河街組斷陷期和東營組拗陷期2個構造演化階段［1－5］，具有優越的生烴條件和較好的物源條件.自20世紀80年代以來，米立軍、趙國連等對渤中凹陷古近系沉積體系方面進行研究［6－7］.隨著21世紀90年代古新近系PL19－3、QHD32－6等億噸級油氣田的發現，這一地區成為渤海海域油氣勘探的重點和熱點地區.在渤中凹陷淺層勘探取得較大突破的形勢下，以古近系儲層為主的深部儲層研究成為當前渤海海域油氣勘探的重要任務，且已在QHD35－2、QHD29－2、BZ8－4等構造的古近系中發現大量油氣.

目前，關于渤中凹陷古近系的研究相對較少，對沉積儲層的認識程度比較低，因此具有較大的勘探潛力.前人通過地震、鉆井等資料對渤中凹陷古近系的層序進行研究［8－14］，并將古近系東營組劃分為3個層序，即東三層序、東二層序和東一層序，均建立在三級層序級別上，在三級層序內討論古近系沉積體系的演化.更多的研究主要集中于沉積體系的控制因素，闡述古地貌、坡折帶、邊界斷層、構造和湖平面變化等對湖底扇、各種類型的三角洲、濁積扇和碳酸鹽巖灘壩等沉積體系的控制作用［15－19］，而對于平面精細沉積體系展布方面的研究較少.

筆者通過對渤中凹陷古近系東營組層序地層的劃分，在體系域單元內，結合渤中凹陷的沉積背景，利用地震和鉆／測井資料，探討東營組各層序體系域格架下的儲層分布特征.由于儲層的發育和分布與沉積體系類型和分布特征密切相關，因此研究沉積體系及沉積相對于渤中凹陷中深層油氣勘探具有指導意義.

1 地質概況

渤中凹陷是渤海海域內面積最大的凹陷，其四周主要與凸起相鄰，東、南、西和北依次是渤東低凸起、渤南低凸起、埕北低凸起、沙壘田凸起和石臼坨凸起，凹陷呈北東走向，南寬北窄，南端寬約為80km，北端寬約為20km，長約為140km，面積約為8 660km2，具有面積大、沉積厚度大的特點［1－3］（見圖1）.渤中凹陷古近系與下伏中生代地層呈角度不整合接觸，與上覆新近系館陶組呈侵蝕不整合接觸［1－3］.渤中地區古近系地層自下而上依次為古新統孔店組（E1k）、始新統沙河街組（E2s）（沙四至沙一段）和漸新統東營組（E3d）（東三至東一段）［1－3］.

圖1 渤中地區構造單元劃分

研究區沙三段及東三段湖相較發育，而沙一＋二段、東二段及東一段主要為各種三角洲相沉積［1－3，6－13］.綜合利用地震、測井、錄井和巖心等資料，以層序地層學原理和沉積學原理為指導［19－20］，將渤中凹陷古近系劃分為5個三級層序，其中東三段＋東二下亞段相當于SQ1，東二上亞段＋東一段相當于SQ2（見圖2）.

2 東營組層序地層劃分

層序劃分的關鍵是識別具有年代地層學意義的侵蝕面沉積間斷面，或與其可以對比的整合界面，而斷陷湖盆中一個層序周期內湖平面遵循由低位相對穩定快速湖侵和高位相對穩定的變化周期，且每個變化階段形成沉積體系組合——體系域［16－22］.根據層序地層關鍵界面的識別及體系域劃分規律，將渤中凹陷SQ1劃分為湖擴體系域和高位體系域，SQ2劃分為低位體系域、湖擴體系域和高位體系域.

2.1 SQ1（東三段＋東二下亞段）底界

對應T3反射界面，為一條較強振幅中高連續反射的同相軸，該軸橫向上穩定且全區分布，斜坡帶界面之上表現為上超（見圖3），界面之下可見削截.錄井、測井上，界面明顯，為巖性或曲線的突變面（見圖4），渤中凹陷斜坡帶界面之下以灰色泥巖為主，局部夾細砂巖，界面之上為泥巖夾砂巖.

2.2 SQ2（東二上亞段＋東一段）底界

地震上為TU3反射界面，頂界對應TU3反射界面，為一條強振幅連續反射且穩定的同相軸，斜坡帶界面之下表現為削截，界面之上可見上超（見圖3）；錄井和測井上，表現為巖性或曲線的突變面（見圖4），斜坡帶界面之下以紅色和灰色泥巖夾砂巖為主.

圖2 渤中凹陷古近系層序地層劃分方案

圖3 渤中凹陷長軸方向地震剖面關鍵界面反射特征

2.3 SQ2（東二上亞段＋東一段）頂界

對應于T2反射軸，在凹陷周圍斜坡帶上，界面之下削截現象明顯，區域上表現為一條中振幅中—弱連續反射同相軸（見圖3）.錄井和測井上，表現為巖性或各種曲線的突變面，界面之下以砂巖和砂巖夾紫紅色泥巖為主.

圖4 渤中B13－1—B13－2—B19－2連井剖面SQ1和SQ2關鍵界面特征

3 層序地層格架沉積相分布特征

3.1 SQ1（東三段＋東二下亞段）

該層序處于拗陷期，屬于北亞熱帶溫涼氣候［2］，區域沉降作用加強，湖擴作用明顯，具有湖域廣、水體深和沉積厚度大的特征.該時期構造作用和氣候周期性變化共同影響層序和砂體的發育［2］.

3.1.1 湖擴體系域（東三段）

3.1.1.1 體系域劃分

頂界面為最大湖泛面，是湖擴體系域和高位體系域的分界面，是湖盆水體上漲至最大時湖平面所在的位置［16－21］.識別標志：

（1）地震上，斜坡帶可見前積反射層下超到一條較強振幅連續—較連續反射且全區穩定的同相軸上，該同相軸代表最大湖泛面；界面之下可見弱震幅弱連續楔狀前積反射（見圖3和圖5），代表扇三角洲沉積，向凹陷帶逐漸過渡為平行—亞平行較強振幅連續—較連續反射特征，為湖相沉積；界面之上發育大規模“S”型前積反射，為大型曲流河三角洲沉積.

（2）測井上，最大湖泛面位于厚層高幅GR或SP泥巖基線之間，界面之下GR呈鐘形和齒化箱形，SP呈鐘形或箱形（見圖4）；界面之上為低GR箱形夾低GR指形、高SP箱形夾低SP指形.

（3）錄井上，界面位于厚層泥巖的中部偏上一點，標志著湖盆水體快速上升至最大湖平面所在的位置，界面之下為湖相厚層泥巖夾砂巖，整體表現為退積序列，界面之上以三角洲前緣的泥巖夾砂巖為主，整體上為進積序列.

圖5 扇三角洲相的地震反射特征及縱向展布

3.1.1.2 沉積相類型及展布

以扇三角洲相為例，扇三角洲同時具有沖積扇和三角洲的特征，一般發育在盆緣邊界斷層之下，湖盆邊緣臨近高差大和陡坡度的隆起區，碎屑物混雜堆積，粒度粗，分選差，磨圓程度相對差.

（1）在縱剖面上，地震反射在沉積體的靠近斷層與遠離斷層位置有顯著差別.前者（相當于沖積扇部位，一般較短）主要表現為雜亂前積反射；后者（相當于三角洲前緣及前三角洲部位，一般較長）以楔形前積為主，尤其以下超型前積反射和斜交型前積反射較為常見（見圖5）.

（2）在錄／測井上，下部以砂巖、粉砂巖夾泥巖為主，明顯呈三角洲的反旋回特征，SP曲線呈箱形—漏斗形特征，具前積式包絡線特征；向上逐漸變為深湖相泥巖夾油頁巖，SP曲線呈鐘形（見圖6）.

圖6 扇三角洲相的錄／測井特征（Q4－1井）

通過薄片觀察，東三段的砂巖中顆粒呈棱角狀—次圓狀，磨圓差（見圖7（a）），泥質膠結，分選差（見圖7（b）），巖屑含量高，代表碎屑物搬運距離較近，為近源沉積.

（3）在巖心上，扇三角洲前緣亞相河道微相發育，以褐灰色、灰色中粗砂巖為主，局部為夾褐色泥巖（見圖8）.

（4）在整體上，綜合利用地震、巖心、錄井、測井和薄片等資料，結合沉積背景，確定東三段的沉積相類型；再結合地層分布，圈定東三段沉積相平面展布范圍（見圖9（a））.

東二下亞段至東一段各體系域及沉積相分析方法與此類似，不再贅述.

圖7 扇三角洲前緣亞相中砂巖鏡下特征（Q4－1井）

圖8 扇三角洲前緣亞相巖心沉積特征（Q5－3井）

圖9 渤中凹陷SQ1不同體系域沉積相平面展布

3.1.1.3 沉積演化

該時期為斷陷向拗陷的過渡階段［1］，盆地沉降幅度大，發生快速湖侵作用，發育大型湖盆，沉積巨厚的東三段湖相泥巖.整體上湖域廣、深度大，沉積中心繼承前期的特點，具有分割性強的特征，但不如前期明顯［1］.此時的沉積中心位于凹陷長軸兩端及沙壘田凸起與石臼坨凸起之間，沉積中心與凸起之間的斜坡區發育近源沖積扇、扇三角洲和辮狀河三角洲等沉積（見圖9（a）），主要表現為退積式沉積特征.凹陷區發育濱淺湖和深湖—半深湖沉積，為古近系的重要的烴源巖層系［3］，石南斜坡帶的扇三角洲砂體也是重要的儲層.在Q5－3井東三段3 148～3 156m處三角洲前緣細砂巖中鉆得5.8m3／d的工業油流.

3.1.2 高位體系域

該時期為沉積充填期.東三段形成較大的沉積可容空間，至東二下亞段沉積初期，湖侵作用減弱，湖平面達到最大［1］，各沉積中心連為一體，在凹陷中央形成統一的沉積中心.

東二下亞段早、中期，凹陷周邊具有大量古水系，為三角洲提供持續的物源供給，如古灤河、古黃河水系、古漳衛新河水系及渤中凹陷東北部物源體系，將石臼坨凸起、埕北凸起、沙壘田凸起及渤中凹陷東北部燕山褶皺帶和膠遼隆起帶的物源帶入凹陷中沉積［1］.此時，凸起退縮甚至消失，在凹陷周圍發育大量的遠源大型曲流河三角洲沉積，在渤南低凸起前方發育大型近源曲流河三角洲沉積，凹陷中央發育深湖—半深湖沉積（見圖9（b））.三角洲前方發育大量滑塌濁積扇及湖底扇沉積.東二下亞段晚期，由于三角洲向湖盆持續推進，湖泊范圍縮減，發育的大型三角洲砂體為渤中凹陷主要的儲層，前方滑塌濁積扇及湖底扇砂體可形成重要的隱蔽油氣藏，形成的湖相泥巖也是重要的烴源巖.Q6－1井東二下亞段3 100～3 112m處的三角洲前緣細砂巖中鉆遇含油水層.

3.2 SQ2（東二上亞段＋東一段）

該時期基本上繼承東二下亞段的構造演化特征，屬于北亞熱帶溫涼氣候［2］，凹陷處于萎縮期，盆地以大規模沉積充填為主.凹陷周圍凸起區重新露出水面遭受剝蝕.湖泊水體震蕩作用增強，具有湖域小，水體淺的特征.該時期構造作用對層序的影響減弱，氣候周期性變化直接影響層序及砂體的發育［2］.

3.2.1 低位體系域

頂界面為初始湖泛面，是低位體系域與湖擴體系域的分界面，對應湖平面由相對穩定到快速上升時期的湖泛面［16－21］.地震上，表現為地震反射軸越過下伏地層向更老的地層上超的第一個界面（見圖3和圖5），為一條中強振幅較連續反射軸，界面之下可見低位前積反射，可識別低位扇體，向湖盆中央過渡為平行中強振幅連續反射，為湖相沉積.錄／測井上，SQ2界面下部為一套河流泛濫平原的厚層泥巖夾砂巖，以退積序列為主，GR曲線表現為下高上低的鐘形，SP、RILD曲線多表現為下低上高的漏斗形（見圖4）.

該時期渤中凹陷在區域上開始發生湖退，整體上處于溫涼氣候，與東二下亞段及東三段比較，氣候變得相對干旱，凹陷周圍凸起出露水面遭受剝蝕；繼承東二下亞段沉積特征，湖域范圍縮至最小，主要在湖泊邊緣發育中型近源、遠源三角洲沉積（見圖10（a）），也是渤中凹陷古近系重要的儲層發育期.

3.2.2 湖擴體系域

頂界面為最大湖泛面，識別標志：（1）地震上，最大湖泛面為1～2條中強振幅中低連續反射軸，全區分布廣泛且穩定，易于追蹤；界面之下為一套“S”型前積反射或亞平行中弱振幅中弱連續反射，代表三角洲及湖泊沉積，界面之上為平行中振幅中連續反射，為河流沉積.（2）測井上，界面之下GR、SP曲線為齒化漏斗形，界面之上為齒化箱形夾指形.（3）錄井上，界面之下為一套厚層泥巖夾砂巖，為退積序列；界面之上為砂巖夾泥巖為主，為進積序列.

圖10 渤中凹陷SQ2不同體系域沉積相平面展布

SQ2湖擴體系域沉積期，氣候變濕潤，周圍凸起及凸起之間外來水系注入量增多，湖盆水體發生較小規模的上漲，湖岸線在低位域沉積期的基礎上向凸起方向推進，凹陷南部及東部凸起退縮甚至消失.該時期除在凹陷的東部、南部及凸起之間發育遠源曲流河三角洲、辮狀河三角洲沉積外，在殘留凸起周圍發育近源扇三角洲及辮狀河三角洲沉積，三角洲前方發育湖底扇及滑塌濁積扇（見圖10（b））.該階段湖相泥巖形成重要的烴源巖，周圍砂體也形成重要的儲層.B5－5井東二上亞段2 831～ 2 945m處的滑塌濁積扇粉砂巖中可見油氣顯示.

3.2.3 高位體系域

該沉積期為拗陷末期，屬于渤海灣溫涼氣候，相對湖擴期變得干旱，除渤東低凸起依然被沉積物覆蓋之外，其他凸起遭受剝蝕（見圖10（c））.整體上，水體較淺，湖盆不僅受外部物源的影響加強，而且鄰近凸起物源的供給力度也增加，在凸起之間及周圍發育的河流、淺水曲流河三角洲沉積、辮狀河三角洲及沖積扇沉積.該沉積末期，沉積體系逐漸向館陶組的辮狀河沉積過渡，且受喜山運動影響，地殼整體抬升，地層開始遭受剝蝕夷平，形成古、新近系之間的區域性不整合界面，從而結束古近紀斷陷湖盆發育的歷史［1］.該時期形成的河流相砂巖及三角洲前緣砂體為重要的儲層.

總之，渤中凹陷古近紀東三段、東二下亞段及東二上亞段湖擴體系域的湖相泥巖為該區東營組的主要烴源巖層系和蓋層.各時期所形成的三角洲砂體為主要的儲層，分布于凹陷周圍斜坡帶，三角洲前方形成的滑塌濁積扇及凹陷內部的湖底扇形成重要的隱蔽油氣藏.

4 結論

（1）渤中凹陷古近系劃分為2個三級層序，東三段和東二下亞段構成SQ1，東二上亞段和東一段構成SQ2.SQ1發育湖擴體系域和高位體系域，SQ2發育低位體系域、湖擴體系域和高位體系域.

（2）SQ1以湖盆擴張為主，不僅發育厚度大、分布廣的半深湖、深湖亞相泥巖，而且發育曲流河三角洲、沖積扇、扇三角洲和辮狀河三角洲砂體，是凹陷主要的生儲蓋組合層序.SQ2以大規模沉積充填為主，發育的河流、沖積扇、扇三角洲、曲流河三角洲和湖底扇砂體是有利的儲集巖.

（3）各層序斜坡帶及凸起邊緣的三角洲前緣、前方滑塌濁積扇及湖底扇砂體是隱蔽油氣藏的有利勘探目標區.

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Analysis of sedimentary facies of Dongying Formation in the Bozhong Sag／2012，36（4）：1－9

LI Jian－ping1，YANG Bo1，ZHOU Xin－Huai1，PANG Xiao－jun1，WANG Guan－min2
（1.Tianjin Branch of CNOOC Ltd.，Tianjin300452 China；2.College of Earth Resources and Information，China University of Petroleum（EastChina），Qingdao，Shandong266555，China）

Based on the analysis of seismic and drilling／logging etal data，Dongying formation can be divided into two third－order sequences，and five system tracts.Dong－3member and lower Dong2submember forms SQ1，upper Dong2sub－member and Dong1forms SQ2.SQ1develops notonly half－deep and deep lacustrine mudstone with large thickness and wide distribution，butalso sandstones of meandering river deltas，alluvial fans，fan deltas，braided river deltas and sublacustrine fan facies，and is the main sequence with source－reservoir－caprock assemblage combination.The sandstones of fluvial，alluvial fans，fan deltas，braided river deltas and sublacustrine fan developed in SQ2are available reservoirs.The delta－frontsandbodies，slump turbidite fans and Sublacustrine fan which have developed the upliftmargin beltand slope zone of each sequence，are the favorable exploration areas.

Bozhong sag；Dongying Formation；sequence stratigraphy；sedimentary facies；delta

book=1,ebook=98

TE121.3

A

2095－4107（2012）04－0001－09

2012－03－27；編輯：陸雅玲

國家“十一五”科技重大專項（2008ZX05023－001－004－002）；國家“十二五”科技重大專項（2011ZX05023－001－013）

李建平（1964－），男，教授級高級工程師，主要從事地層和沉積相方面的研究.