層序地層學在巖性油氣藏預測中的應用
——以柴西南七個泉地區(qū)下干柴溝組下段 (E13)為例

王繼綱 (長江大學油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室,湖北荊州434023)

劉 豐,穆鵬飛 (中國海洋石油天津分公司,天津300451)

董 波,崔 玲 (中國石油新疆油田分公司百口泉采油廠,新疆克拉瑪依834000)

隨著中國陸上含油氣盆地逐步進入成熟勘探階段,今后發(fā)現(xiàn)大中型構(gòu)造圈閉的可能性越來越小,巖性油氣藏逐步成為增儲上產(chǎn)和尋找油氣勘探替代領(lǐng)域的重要目標。層序地層學理論在地層劃分和對比、地層時空展布、油氣成藏規(guī)律等根本問題上提出了全新的模式,開拓了油氣勘探思路。為此,筆者通過建立等時地層格架,在等時格架下對每種層序類型的平面分布進行分析,從而預測巖性油氣藏的有利分布區(qū)域,對油氣勘探工作提供一定指導。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

七個泉地區(qū)位于西部坳陷區(qū)尕斯斷陷亞區(qū)小紅山-七個泉背斜帶上,是一個三級構(gòu)造。構(gòu)造總體上為西北高、東南低,西北與阿哈堤斷層相接,東南向紅獅生油凹陷傾沒,南部則以北傾的七個泉斷層與紅柳泉相接觸。第三紀時,七個泉地區(qū)受北西、北東側(cè)沖積扇和西南側(cè)辮狀河三角洲以及東側(cè)濱、淺湖3種沉積環(huán)境的共同作用,形成了多物源、近物源和受古地貌和氣候影響的多種類型的儲集砂體。該區(qū)緊鄰生油凹陷,油氣資源異常豐富。七個泉油藏含油層系多、油層井段長,縱向上油層分布于上油砂山組N22、上干柴溝組N1、下干柴溝組上段E23和下干柴溝組下段E13等層位。構(gòu)造下傾部位的七個泉東部斷塊含油層位為E23,整體表現(xiàn)為自西向東、含油層位由新到老。深層以背斜為主,淺層是與T′2(N22底)不整合有關(guān)的地層油藏,是有利巖性油氣藏發(fā)育的地區(qū)。

2 中期旋回層序類型

根據(jù)研究巖芯、鉆井、測井剖面資料,通過對第三系的基準面旋回層序的分析,識別出向上變深的非對稱型旋回層序、向上變淺的非對稱型旋回層序和向上變深復變淺的對稱型旋回層序3大類型,每種類型又根據(jù)其可容納空間的高、低分為3種類型[1]。

2.1 向上變深的非對稱型旋回層序 (A型)

該旋回層序在研究區(qū)較多見,主要發(fā)育于辮狀河三角洲平原和前緣的分流河道沉積區(qū),其主要特征有:①均以保存上升半旋回沉積記錄為主,下降半旋回表現(xiàn)為侵蝕缺失或無沉積間斷;②層序的底界面為侵蝕面或整合界面,向上以發(fā)育變細的沉積序列為主,顯示出向上變深的上升半旋回結(jié)構(gòu);③主要發(fā)育于距物源區(qū)較近或物源供給較充分的條件下;④巖相的垂向變化顯示了伴隨基準面的上升和可容空間增大的過程中,由進積向加積、退積轉(zhuǎn)化的地層響應過程;⑤按上升半旋回的巖性巖相組合及其厚度保存狀況,該類型可進一步分為低可容空間旋回層序 (A1型)、中等可容空間旋回層序 (A2型)和高可容空間旋回層序 (A3型)。

1)低可容空間旋回層序 (A1型) 該旋回層序多見于柴西南七個泉地區(qū)下干柴溝組下段 (E13),如圖1所示。其以發(fā)育上升半旋回為特征,因可容空間低,A/S比值小于1(A為可容空間;S為沉積物供給量),主要發(fā)育于曲流河三角洲平原。該旋回表現(xiàn)為由相互疊置的 (水下)分流河道礫巖→含礫砂巖→中砂巖或細砂巖組成,或由相互疊置的水下分流河道礫巖→分流間泥巖組成向上加深變細的上升半旋回正韻律結(jié)構(gòu)的疊置體。砂體單層厚度大,并相互疊置和切割,這種砂體橫向連通性好,上部多被分流間灣泥巖覆蓋,構(gòu)成好的儲蓋組合。該類型層序具備形成大型巖性油氣藏的潛力。

2)中等可容空間旋回層序 (A2型) 該旋回層序分布較廣,多見于研究區(qū)E13中-上部,如圖2所示。其以發(fā)育上升半旋回為特征,可容空間中等,A/S≥1,主要發(fā)育于曲流河、低彎度河以及扇三角洲中,該旋回表現(xiàn)為由水下 (上)分流河道砂 (礫)巖體→水下 (上)天然堤→分流間灣泥等組成向上加深變細的上升半旋回正韻律結(jié)構(gòu)?？尚纬啥鄠€砂體與分流間灣泥巖互層的連續(xù)疊置體。單個砂體厚度較大,且可以構(gòu)成獨立的流動單元。該層序類型具備形成較大型復合型巖性油氣藏的潛力。

圖1 低可容空間向上變深非對稱型旋回(A1)

圖2 中等可容空間向上變深非對稱型旋回(A2)

3)高可容空間旋回層序 (A3型) 該旋回層序多見于柴西南七個泉地區(qū)下干柴溝組下段 (E13)中,如圖3所示。其以發(fā)育上升半旋回為特征,可容空間高,A/S＞1,或遠大于1。主要發(fā)育于扇三角洲和曲流河三角洲前緣,該旋回表現(xiàn)為由水下分流河道砂 (礫)巖體→水下天然堤→分流間灣泥組成向上加深變細的上升半旋回正韻律結(jié)構(gòu)。發(fā)育的砂體以粉砂巖為主,盡管可以形成獨立的流動單元,但只是小型巖性油氣藏,若條件允許,也可以形成復合型油氣藏。

2.2 向上變淺的非對稱型旋回層序 (B型)

在研究區(qū)該類型旋回層序較為少見,主要發(fā)育于距物源較遠的濱淺湖沉積區(qū),其主要特征有:①以發(fā)育下降半旋回沉積記錄為主,上升半旋回主要表現(xiàn)為欠補償或無沉積記錄間斷面以及弱水進沖刷面;②常以無沉積間斷面或水進沖刷面為底界,向上以發(fā)育由細變粗的沉積序列而顯示逐漸變淺的下降半旋回結(jié)構(gòu);③主要發(fā)育于距物源供給區(qū)相對較遠但供給量逐漸增大的條件下;④根據(jù)巖相序列組合特征、保存狀況以及充填特征,可將該類型旋回層序分為低可容空間旋回層序 (B1型)、中等可容空間旋回層序 (B2型)和高可容空間旋回層序 (B3型)。

1)低可容空間旋回層序 (B1型) 該旋回層序發(fā)育較少,在該研究區(qū)E13時期未發(fā)現(xiàn)該類型層序(見圖4)。該旋回層序發(fā)育于距物源區(qū)相對較近和中期基準面下降過程中沉積物供給較充沛的條件下,形成于可容空間相對較小以及A/S值由大于1向小于1轉(zhuǎn)化的沉積背景中,在該研究區(qū)主要見于濱淺湖沉積區(qū),形成由淺湖泥→淺湖砂壩或濱湖泥→濱湖砂壩組成向上變淺變粗的下降半旋回反韻律結(jié)構(gòu)的疊置體,底為欠補償沖刷面,頂多為沖刷面或整合界面。砂體主要發(fā)育于中上部,以細砂巖為主,且各單層砂體之間被泥巖分隔,單砂體可以構(gòu)成獨立流動單元。該類層序具備形成較大型復合型巖性油氣藏的潛力。

圖3 高可容空間向上變深非對稱型旋回(A3)

圖4 低可容空間向上變淺非對稱型旋回(B1)

2)中等可容空間旋回層序 (B2型) 該旋回層序發(fā)育較少,該研究區(qū)E13時期未發(fā)現(xiàn)該類型層序(見圖5)。以發(fā)育下降半旋回為特征,可容空間低,A/S由大于1向近等于1轉(zhuǎn)化。主要見于濱淺湖沉積區(qū),形成由淺湖泥→淺湖砂壩或濱湖泥→濱湖砂壩組成向上變淺變粗的下降半旋回反韻律結(jié)構(gòu)的疊置體,底為欠補償或無沉積記錄間斷面以及弱水進沖刷面,頂多為沖刷面或整合界面。砂體主要發(fā)育于中上部,以粉砂巖為主,砂體之間被泥巖分隔,可形成多個獨立流動單元。該類型層序具備形成復合型巖性油氣藏的潛力。

3)高可容空間旋回層序 (B3型) 該旋回層序發(fā)育較少,見于該研究區(qū)E13中 (見圖6)。其以發(fā)育下降半旋回為特征,可容空間低,A/S＜1。形成由淺湖泥→淺湖席狀砂組成的向上由細變粗的弱進積沉積序列疊置體,底為無沉積間斷面,頂為無沉積間斷面或為整合界面。以粉砂、泥質(zhì)粉砂巖為主,難以形成巖性油氣藏。在該類型旋回層序中,以發(fā)育隔層和烴源巖為主,而儲集砂體則不發(fā)育,該旋回層序發(fā)育較少,見于研究區(qū)的E13時期。

圖5 中等可容空間向上變淺非對稱型旋回(B2)

圖6 高可容空間向上變淺非對稱型旋回(B3)

2.3 向上變深復變淺的對稱型和不完全對稱型旋回層序 (C型)

該旋回層序較多見,既可以由單一相類型的層序組成,也可以由復合相類型的層序組成,其共同特征有:①層序中基準面上升和下降2個半旋回都有較完整的沉積記錄,底、頂一般以整合界面為主,偶見弱沖刷面;②層序內(nèi)通常發(fā)育由進積(或加積)→退積→加積(或進積)作用形成的由粗變細復變粗的對稱型沉積序列,由退積向加積轉(zhuǎn)換的面為對稱軸或湖泛面,以該湖泛面為界,將層序分隔為上升半旋回和下降半旋回2個單元;③根據(jù)巖相序列組合特征、保存狀況以及充填特征,可將該類型旋回層序分為低可容空間、中等可容空間和高可容空間3種類型,一般以上升半旋回的可容空間的類型來劃分其層序類型[2,3]。

1)低可容空間旋回層序 (C1型) 該旋回層序多見于研究區(qū)E13、E23中。見于三角洲沉積區(qū)或濱淺湖沉積區(qū),形成由水上 (水下)分流河道→水上 (水下)天然堤→分流間灣 (或分流間洼地)→決口扇 (河口壩)組成由粗變細復變粗的對稱型旋回層序或由濱、淺湖砂壩→濱、淺湖泥→濱、淺湖砂壩構(gòu)成由粗變細復變粗的對稱型旋回層序,三角洲沉積區(qū)發(fā)育的層序的下部因形成于低可容空間,故砂體厚度大,橫向連通性好,具備形成較大巖性油氣藏的潛力,上部和頂部的決口扇和河口砂壩也可以形成獨立的流動單元。濱淺湖沉積區(qū)發(fā)育的層序,其上部發(fā)育較多的細砂巖砂壩,可形成獨立的流動單元,具備形成多個巖性油氣藏的潛力;其下部因形成于低可容空間,砂體厚度大,橫向連通性好,具備形成較大巖性油氣藏的潛力;其上部和頂部的決口扇和河口砂壩也可以形成獨立的流動單元。

2)中等可容空間旋回層序 (C2型) 該類型主要見于研究區(qū)的E13中,其次見于研究區(qū)的E23中。該旋回層序特征如下,即三角洲沉積區(qū)發(fā)育的層序的下部因形成于中等可容空間,故砂體層數(shù)多,其間被分流間灣泥巖分隔,可以形成獨立的流動單元;濱淺湖沉積區(qū)發(fā)育的層序,其上部發(fā)育較多的粉砂巖砂壩,可形成獨立的流動單元,但砂體較薄。

3)高可容空間旋回層序 (C3型) 該旋回層序主要見于研究區(qū)的E23中,其次見于研究區(qū)的E13中。主要見于濱淺湖沉積區(qū),形成由濱、淺湖砂壩→濱、淺湖泥→濱、淺湖砂壩構(gòu)成由粗變細復變粗的對稱型旋回層序,因處于高可容空間條件下,濱淺湖沉積區(qū)發(fā)育的層序中砂體不發(fā)育,以泥質(zhì)粉砂巖席狀砂為主,且砂體較薄,油氣意義不大。

3 結(jié) 論

1)從可容空間變化與層序發(fā)育特征來看,砂體發(fā)育的最有利的層序為A 1型、C1型層序,其次為A2型、B1型、C2型。

2)從層序類型和沉積相類型結(jié)合來看,三角洲前緣亞相中發(fā)育的A1型、C1型層序最有利于砂體的發(fā)育,因為三角洲前緣亞相中水下分流河道砂體發(fā)育,且砂體分選好,此外,前緣相區(qū)離烴源巖近,更容易捕獲油氣;其次為三角洲平原亞相中A1型、C1型層序以及三角洲前緣亞相中發(fā)育的A 2型、B1型、C2型層序也有利于砂體的發(fā)育

[1]鄒才能,池英柳,李明,等.陸相層序地層學分析技術(shù)-油氣勘探工業(yè)化應用指南 [M].北京:石油工業(yè)出版社,2004.

[2]鄭容才,彭軍,吳朝榮.陸相盆地基準面旋回的級次劃分和研究意義 [J].沉積學報,2001,19(2):249～255.

[3]薛良清.層序地層學在湖相盆地的應用探討 [J].石油勘探與開發(fā),1990,17(6):29～34.