岩性油气藏  2021, Vol. 33 Issue (6): 102-113       PDF    
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辽河西部凹陷雷家地区古近系沙三段沉积体系及层序地层
王乔1, 宋立新2, 韩亚杰1, 赵会民2, 刘颖3    
1. 吉林大学 地质博物馆, 长春 130026;
2. 中国石油长城钻探工程公司 地质研究院, 辽宁 盘锦 124010;
3. 辽宁经济职业技术学院 信息工程系, 沈阳 110122
摘要: 辽河西部凹陷雷家地区古近系沙三段是该区的主要含油层系之一,为了弄清该段储层的沉积特征及展布规律,基于沉积学和层序地层学理论,综合应用钻井、岩心、测井及地震等资料,在层序地层格架内对该段的沉积相类型、沉积体系展布等开展了研究。根据各层序边界在岩性、测井、地震及古生物等资料上的标志特征,认为雷家地区沙三段可划分为3个三级层序:SQ1,SQ2和SQ3,各三级层序均又细分为低位体系域(LST)、湖侵和高位体系域(TST+HST);该区主要发育扇三角洲相和湖泊相,其中扇三角洲包括扇三角洲平原、扇三角洲前缘、前扇三角洲等3种亚相,进一步划分为辫状河道、水下分流河道、水下分流河道间、河口坝等微相,湖泊相包括滨浅湖亚相和半深湖-深湖亚相;SQ1扇三角洲砂体的沉积特征受控于断裂活动、古地貌形态及物源供给;在东部陡坡带,SQ1的LST扇三角洲砂体与上覆TST+HST和SQ2的泥岩形成上生下储式生储组合,是岩性油气藏有利的勘探目标。该研究成果对雷家地区岩性油气藏的勘探具有指导意义。
关键词: 沉积体系    层序地层    岩性油气藏    沙三段    辽河西部凹陷    
Depositional system and sequence stratigraphy of the third member of Paleo-gene Shahejie Formation in Leijia area, Western Liaohe Depression
WANG Qiao1, SONG Lixin2, HAN Yajie1, ZHAO Huimin2, LIU Ying3    
1. Geological Museum of Jilin University, Changchun 130026, China;
2. Geological Research Institute, PetroChina Greatwall Drilling Company, Panjin 124010, Liaoning, China;
3. Department of Information Engineering, Liaoning Provincial College of Vocational Technology in Economics, Shenyang 110122, China
Abstract: The third member of Paleogene Shahejie Formation is one of the main oil-bearing series in Leijia area of Western Sag, Liaohe Depression. In order to clarify the sedimentary characteristics and distribution regularity of the reservoir, based on the theory of sedimentology and sequence stratigraphy, the sedimentary facies types and distribution characteristics under sequence framework were summarized by using core, drilling, logging and seismic data. According to sequence boundary markers, such as lithological mutation, logging changes, seismic reflection and paleontology data, Es3 in Leijia area can be divided into three third-order sequences: SQ1, SQ2 and SQ3, which were composed of lowstand systems tract(LST), transgressive systems tract(TST) and highstand systems tract(HST) respectively. Fan delta facies and lacustrine facies are mainly developed in this area. The fan delta facies includes three subfacies: fan delta plain, fan delta front and pro-fan delta, which can be further divided into several microfacies: braided channel, underwater distributary channel, underwater distributary interchannel and mouth bar. The lacustrine facies includes two subfacies: shore-shallow lacustrine and semideep to deep lacustrine. The sedimentary characteristics of fan delta sand bodies of SQ1 are confined by fault activities, palaeogeomorphology and sedimentary source recharge. The above-generation and below-storage assemblage formed by fan delta front sand bodies of the LST of SQ1 and the mudstone of the TST and HST of SQ1 and SQ2 in the east steep slope is the favorable exploration target for lithologic reservoirs. The research results have guiding significance for further exploration of lithologic reservoirs in Leijia area.
Key words: depositional system    sequence stratigraphy    lithologic reservoirs    the third member of Shahejie Formation    Western Liaohe Depression    
0 引言

沉积体系是指“成因上被沉积环境和沉积过程联系起来的三维组合”[1]。层序地层学与沉积体系的分析研究具有较强的关联性,前者重点在于重建盆地充填的等时地层格架和各级建造单元,后者重点在于研究沉积体自身特征及其三维空间的关系。在含油气盆地中,沉积体系研究对于进行岩性油气藏较大尺度的储层预测具有重要的意义。雷家地区位于辽河盆地西部凹陷中部,油气资源丰富,石油地质条件优越,已发现潜山油气藏,古近系沙四段白云岩及火山角砾岩油气藏和沙三段、沙一二段的砂砾岩油气藏等多种类型油气藏[2]。尤其是雷64井、雷60井在沙三下亚段砂砾岩中获得了高产工业油气流,累计上报探明石油地质储量2 705万t,探明天然气地质储量5 670亿m3,展现了该区巨大的勘探潜力。前人对雷家地区古近系油气藏做了大量研究工作,但研究目标多集中于沙四段白云岩油气藏[3-6],对沙三段的研究还比较少。对辽河西部凹陷的层序地层研究成果也颇多,如:任作伟等[7]考虑沉积环境变化、盆地构造演化特征将西部凹陷沙河街组划分为3个沉积层序,分别对应沙四段、沙三段及沙一二段;杨俊生等[8]应用钻、测井与地震资料将凹陷南部欢喜岭地区沙河街组划分为6个沉积层序,分别对应沙四段、沙三段(上、中、下亚段)、沙二段、沙一段;王青春等[9]根据区域构造演化特征及地震、测井资料,将凹陷北部地区沙三段—沙四段划分为2个沉积层序,分别对应沙四段、沙三段;邓宏文等[10]依据Cross基准面旋回分析技术,对凹陷南部齐家—曙光地区沙三段—沙四段进行高分辨率层序地层研究,划分为1个长期基准面旋回、5个中期旋回。以往的层序地层研究多以西部凹陷整体或南部、北部为研究对象,层序单元划分也略显粗糙,且对于西部凹陷中部雷家地区的沙三段层序地层研究还未见报道,层序地层格架尚不明确,沉积体系展布特征不甚清楚,制约了该区岩性油气藏的勘探。

以沉积学和层序地层学理论为指导,充分利用钻井、测井、地震及古生物等资料,对辽河西部凹陷雷家地区沙三段层序地层进行划分,在等时地层格架内开展沉积体系与砂体展布规律研究,以期为寻找岩性油气藏提供可靠的地质依据,指导该区的勘探开发。

1 区域地质概况

辽河盆地是我国东部大型中新生代陆相沉积盆地,是渤海湾盆地的一个二级构造单元。西部凹陷为辽河盆地中面积最大的凹陷,总面积约2 530 km2,具有典型的断坳双重结构。西部凹陷由北向南依次发育牛心坨、台安、盘山、陈家、清水沟和鸳鸯沟等洼陷,其中雷家地区位于西部凹陷中部的陈家洼陷,南靠曙光、兴隆台油田,北邻高升油田,东接冷家堡油田,构造形态以陈家洼陷为主体,东部以台安—大洼断层与中央凸起相邻(东部陡坡带),西部为一宽缓的斜坡(西部斜坡带),面积约120 km2(图 1)。主干断层呈北东及北东东向展布,基底形态为东陡西缓、北高南低的箕状地堑。根据钻井、地震资料并结合邻区地层资料[11],雷家地区地层自下而上发育太古界、中元古界、中生界和新生界。太古界、中元古界、中生界组成基底构造层,新生界为盖层构造层。古近系沉积盖层自下而上发育房身泡组,沙河街组沙四段、沙三段、沙一二段和东营组,主要目的层是沙三段。构造分析表明,雷家地区新生代构造演化史可划分为:断陷张裂期(沙四段沉积期)、深陷期(沙三段沉积期)、持续期(沙一二段沉积期)及衰减期(东营组沉积期)。当盆地演化处于扩张深陷期时,由于台安—大洼断层的强烈作用,产生大规模水平伸展运动,导致构造差异升降,造成湖盆迅速扩张,水域进一步扩大,沉积了分布范围广、厚度大的沙三段。受断裂活动不均衡性的影响,在盆地的不同构造部位或不同演化阶段,充填了不同的沉积体系。

下载原图 图 1 辽河西部凹陷构造单元(a)与雷家地区地理位置(b) Fig. 1 Structural units of Western Liaohe Depression(a)and geographical location of Leijia area(b)
2 层序地层格架

层序地层学是根据地震、钻井及露头资料,结合有关的沉积环境,对地层层序格架进行解释的科学[12-14]。其中心思想在于建立等时地层格架,进行等时地层对比和描述地层叠置样式,并在等时地层格架中进行沉积相和沉积体系的研究。建立层序地层格架,可更有效地提高区域地层对比、沉积相分析和盆地分析的精确度,对油气藏的预测具有非常重要的指导意义[15-18]

2.1 层序地层划分

根据经典层序地层学理论,通过开展地震反射特征识别和层序地层综合分析,确定了辽河西部凹陷雷家地区古近系层序地层划分方案(表 1),将古近系自下而上分为4个二级层序,分别对应于沙河街组沙四段、沙三段、沙一二段及东营组。其中沙三段自下而上分为3个三级层序:SQ1,SQ2和SQ3,分别相当于沙三下亚段、沙三中亚段和沙三上亚段,各三级层序又可划分为低位体系域(LST)、湖侵体系域(TST)及高位体系域(HST),由于TST和HST在特征上不易区分,合并为一个层序单元TST+HST。此层序地层划分方案与李德江等[19]、朱筱敏等[20]在辽东湾地区的层序地层研究成果具有较好的一致性。

下载CSV 表 1 辽河西部凹陷雷家地区古近系层序地层划分 Table 1 Sequence classification of Paleogene in Leijia area, Western Liaohe Depression
2.2 层序界面特征

准确识别和划分层序边界是确保正确划分层序、进行层序对比的关键和基础。在层序边界识别过程中,通常应遵循以下4个基本原则:①等时性原则,各级层序均为同期沉积物组合体;②统一性原则,层序应在盆地范围内统一;③界面间断原则,各级层序内部不应存在比层序边界更重要的沉积间断面;④一致性原则,不同资料划分的层序边界应是一致的,能相互验证[21]。在断陷湖盆中,不同级别的层序界面对应了不同级别的不整合面,一级层序界面常代表盆地基底面或盆地的古风化剥蚀面;二级层序界面是盆地构造演化特征的整体体现,对应的不整合面可分布在盆地边缘;三级层序界面常与盆地内部的构造演化、湖平面变化、沉积物供给、气候特征等因素相联系,分布于盆地的局部地区。综合岩心、岩相、测井曲线、地震反射和古生物组合特征等层序界面的识别标志,在雷家地区沙三段共识别出4个层序界面,由下自上为:SB1,SB2,SB3和SB4(图 2), 其中SB4和SB1分别为沙三段的顶、底界面。

下载原图 图 2 辽河西部凹陷雷家地区沙三段层序界面地震反射特征 Fig. 2 Seismic reflection characteristics of Es3 sequence boundary in Leijia area, Western Liaohe Depression
2.2.1 SB1层序界面特征

SB1属于二级层序界面,对应雷家地区沙四段和沙三段的分界面,是范围最广、规模最大、识别特征最明显的一个区域性不整合面,代表了雷家地区断陷张裂期与深陷期的沉积间断面。在地震剖面上为一组强振幅反射,连续性好,可全区追踪对比。界面之上地层沿斜坡向上逐层超覆,界面之下向盆地边缘可见削截现象。该层序界面为地层叠置样式的转换面,界面之下为进积准层序组,呈明显的反旋回,界面之上为退进准层序组,具有正旋回特征。测井曲线发生突变,界面之下自然电位和电阻率曲线均呈漏斗形或箱形,界面之上为明显的钟形。古生物组合也有显著差异,界面之下介形虫以光滑南星介组合为主,而界面之上该介形虫组合基本绝灭,取而代之的是隐瘤华北介亚组合。

2.2.2 SB2层序界面特征

SB2属于三级层序界面,为层序SQ2与SQ1的分界面,在地震上表现为上超。在岩性剖面上,界面之下以灰色砂砾岩为主,界面之上多为灰黑色泥岩。测井曲线发生明显变化,界面之下电阻率曲线呈锯齿状,界面之上趋于平滑[图 3(a)]。

下载原图 图 3 雷家地区关键井SB2(a)与SB3(b)层序界面特征 Fig. 3 Sequence boundary characteristics of SB2(a)and SB3(b)from key wells in Leijia area
2.2.3 SB3层序界面特征

SB3属于三级层序界面,为层序SQ3与SQ2的分界面,在地震上表现为明显的削截-上超面。在岩性上发生突变,界面之上为一大套砂砾岩,界面之下为厚层的灰黑色泥岩。测井曲线发生突变,界面之上的自然电位曲线呈箱形,界面之下缺呈平直状[图 3(b)]。

2.2.4 SB4层序界面特征

SB4属于二级层序界面。对应沙三段与沙一二段的分界面,也是一个分布广泛的区域性不整合面,代表了雷家地区断陷深陷期与持续裂陷期的沉积间断面,非常容易识别。在地震上表现为削截-上超面。从陈家洼陷至西部斜坡带,沙一二段逐渐向SB4界面上超,沙三段则逐渐被削截。在岩性和测井曲线上表现为组合形式的转换,层序界面之下为低阻低平的泥岩,界面之上则刚好相反。古生物特征也有明显变化,该层序界面之上生物数量明显减少,而且生物化石组合也发生了变化,界面之下介形虫为脊刺华北介亚组合,腹足类化石为扁平高盘螺亚组合,界面之上介形虫为椭圆拱星介组合,腹足类化石为阶状似瘤田螺组合。

3 沉积相研究 3.1 沉积相类型

根据岩石类型、沉积构造、沉积旋回及岩电组合等特征,结合测井、地震、古生物等多种资料分析,认为辽河西部凹陷雷家地区沙三段主要发育扇三角洲相、湖泊相沉积。

3.1.1 扇三角洲相

扇三角洲相包括扇三角洲平原、扇三角洲前缘和前扇三角洲等3个亚相,并进一步划分出辫状河道、水下分流河道、水下分流河道间、河口坝等沉积微相(表 2)。

下载CSV 表 2 辽河西部凹陷雷家地区沙三段扇三角洲沉积微相类型 Table 2 Sedimentary microfacies types of Es3 fan delta front in Leijia area, Western Liaohe Dep

(1)扇三角洲平原亚相。扇三角洲平原亚相是扇三角洲的水上部分,由辫状河道和河道间微相组成,如图 4所示,其岩性为褐红色砾岩、含砾不等粒砂岩、细砂岩与褐红色泥岩。砂砾岩单层厚度大,砾石体积分数高达55%,砾径一般为1~2 cm,大者可达4~5 cm,次棱角-次圆状,呈正韵律。测井曲线在辫状河道表现为箱形,河道间表现为漏斗形。冲刷-充填构造、暴露标志(干裂、钙质结核等)、泥砾较发育,常见砾、砂、泥的混杂堆积,分选较差,成熟度较低。

下载原图 图 4 雷家地区雷20井沙三段扇三角洲平原亚相沉积特征 Fig. 4 Sedimentary characteristics of Es3 fan delta plain in well Lei 20 in Leijia area

(2)扇三角洲前缘亚相。扇三角洲前缘亚相是扇三角洲的水下部分,如图 5所示,其分布范围较广,以灰色砂、泥岩为沉积特征,发育前积结构,主要分为水下分流河道、水下分流河道间、河口坝及前缘滑塌堆积等微相,是扇三角洲体系最重要的储层。

下载原图 图 5 雷家地区雷62井沙三段扇三角洲前缘亚相沉积特征 Fig. 5 Sedimentary characteristics of Es3 fan delta front in well Lei 62 in Leijia area

水下分流河道在扇三角洲前缘亚相中占有一定优势,由厚层状砂砾岩、含砾砂岩、粗砂岩和细砂岩组成。岩石碎屑成分复杂,分选性较差,磨圆度较低。岩层底部可见冲刷面,向上依次为:大型板状交错层理、平行层理[图 6(a)],反映水流速度由高到低,沉积物粒度由粗变细,总体上呈正旋回。一般单层砂厚0.5~6.0 m,常由多层砂体叠复成数十米,显示了多次水道的叠加,砂岩中常发育包卷层理[图 6(b)]、负载构造。测井曲线呈箱形和钟形。

下载原图 图 6 辽河西部凹陷雷家地区沙三段典型岩心照片 (a)平行层理,雷62井,2 822.40 m;(b)包卷层理,雷62井,2 821.75 m;(c)水平层理,雷15井,3 094.00 m;(d)交错层理,雷15井,2 744.50 m;(e)逆粒序及重荷膜,雷62井,2 822.95 m;(f)滑塌变形构造,雷62井,2 827.38 m;(g)前扇三角洲泥岩,雷62井,2 825.88 m;(h)炭屑层,雷76井,3 329.29 m;(i)生物扰动构造,雷76井,2 690.58 m Fig. 6 Typical photos of cores from Es3 in Leijia area, Western Liaohe Depression

水下分流河道间主要由发育水平层理[图 6(c)]的泥岩组成,偶夹粉、细砂岩,由洪水期水道漫溢或决口而成。由于水下分流河道冲刷力强,改道频繁,水下分流河道间沉积缺乏稳定性,常以夹层形式出现。

河口坝粒度较水下分流河道细,由粉砂岩、细砂岩组成,平行层理、交错层理[图 6(d)]发育,形成由多个反韵律叠置而成的逆粒序[图 6(e)]。砂质较纯,分选较好。粒度概率累计曲线由跳跃总体和悬浮总体组成的两段式,跳跃总体段斜率大,表明以牵引流为主(图 7)。自然电位曲线为齿化的漏斗-钟形或钟形。

下载原图 图 7 雷15井沙三段扇三角洲前缘河口坝粒度概率累计 Fig. 7 Cumulative grain size probability of Es3 fan delta front mouth bar in well Lei 15

前缘滑塌堆积由砂砾岩、含砾砂岩和粉、细砂岩组成,块状层理、递变层理、泥砾和滑塌变形构造[图 6(f)]等指示重力作用的沉积构造较发育。纵向上为单一的反粒序或正粒序,分布局限。

(3)前扇三角洲亚相。前扇三角洲亚相为灰色、灰黑色泥岩夹薄层状粉砂岩及细砂岩[图 6(g)],发育波状层理、水平层理,测井曲线呈低幅平滑。

3.1.2 湖泊相

雷家地区湖泊体系分布广泛,包括滨浅湖亚相和半深湖-深湖亚相。

(1)滨浅湖亚相。滨浅湖亚相多分布在西部斜坡带,岩性主要为灰绿色、绿灰色、灰色泥岩,泥岩质不纯,局部为粉砂质泥岩和泥质粉砂岩。常见水平层理、低角度交错层理,见植物化石[图 6(h)],局部见双壳类化石及生物扰动构造[图 6(i)]。测井曲线呈平直状。

(2)半深湖-深湖亚相。半深湖-深湖亚相多分布在陈家洼陷,岩性主要为深灰色、黑灰色、灰黑色泥岩。泥岩质纯、性脆,发育水平层理。含丰富的介形虫、双壳类和腹足类化石,植物化石少量,局部可见褐灰色水平纹理油页岩。

3.2 沉积相展布特征 3.2.1 垂向特征

图 8为辽河西部凹陷雷家地区典型井雷11井沙三段层序地层综合柱状图,该井位于研究区东部,沙三段沉积厚度为1 070 m,层序地层自下向上划分为SQ1,SQ2,SQ3。SQ1下部(LST)为灰色砂砾岩、细砂岩、粉砂岩及泥质粉砂岩,以扇三角洲前缘河道沉积为主,向上粒度变细;SQ1中上部(TST+HST)为深灰色粉砂岩、泥质粉砂岩与泥岩互层,以扇三角洲前缘水下分流河道间沉积为主。由于水下分流河道改道频繁,形成了砂、泥岩交互出现的多个小旋回。SQ2为黑色、深灰色泥岩夹粉砂岩、泥质粉砂岩,属半深湖-深湖亚相,由于断陷活动进一步加强,沉积厚度较SQ1厚。SQ3底部为浅灰色砂砾岩,上部出现灰色泥岩,表明湖平面上升,由扇三角洲相转化为湖泊相,沉积厚度相对SQ1要薄。沉积相的连井剖面(图 9)也同样显示:自下而上SQ1,SQ2及SQ3沉积厚度分别为较厚、最厚及较薄。单井垂向沉积序列变化特征显示,雷家地区沙三段每个三级层序单元均为正旋回,下部沉积大套砂岩,向上砂岩厚度与粒度逐渐减小,泥岩厚度增大,到顶部一般发育浅灰色、灰绿色泥岩。每个三级层序顶部这种分布稳定且范围较大的湖相浅灰色、灰绿色泥岩,反映在层序演化后期各三级层序盆地地形较为平缓、自下而上水流的携砂能力不断变弱。

下载原图 图 8 雷家地区雷11井沙三段层序地层综合柱状图 Fig. 8 Integrated columnar section of Es3 sequence stratigraphy in well Lei 11 in Leijia area
下载原图 图 9 辽河西部凹陷雷家地区沙三段沉积相连井剖面 Fig. 9 Section of Es3 sedimentary facies in Leijia area, Western Liaohe Depression
3.2.2 平面展布特征

SQ1是雷家地区产油气的主要层段。在SQ1的LST发育时期[图 10(a)],湖平面相对较低,东部陡坡带LST砂体呈裙边状沿台安—大洼断层分布,沉积相总体平面分布特征是自东向西发育扇三角洲平原、扇三角洲前缘、前扇三角洲、半深湖-深湖、滨浅湖沉积。在SQ1的TST+HST发育时期[图 10(b)],虽然扇三角洲沉积分布与LST发育时期具有一定的继承性,但随着湖平面不断升高,沉积物供给速率降低,滨岸线向物源方向迁移,扇三角洲沉积体系较LST呈明显向东收缩的趋势,湖泊沉积体系面积进一步扩大。不同地区层序发育特征不同,洼陷区地层发育全、厚度大,斜坡带地层发育不全,剥蚀明显,地层厚度小。

下载原图 图 10 辽河西部凹陷雷家地区SQ1沉积相图 Fig. 10 Maps of SQ1 sedimentary facies in Leijia area, Western Liaohe Depression
4 沉积体系控制因素及有利相带分析 4.1 沉积体系控制因素

扇三角洲砂体多发育于断陷盆地的深陷期和构造上的陡坡带,其形成与断裂活动、古地貌形态、物源供给等因素密切相关。

4.1.1 断裂活动

台安—大洼断层不仅控制着盆地的形成,同时也控制着沉积砂体的发育。SQ1的LST沉积于辽河西部凹陷雷家地区盆地的断陷扩张深陷早期,台安—大洼断层活动较为强烈(断层活动速率由沙四段沉积期的19.1 m/Ma增至55.8 m/Ma),构造单元间地形差异大,水流携砂能力大,东部陡坡带形成了SQ1的LST较粗粒沉积物。此后,随着断裂活动强度增大(断层活动速率可达111.4 m/Ma),沉积了“东断西超”式的箕状洼陷型沉积体,构成了SQ1的TST+HST沉积,其沉积物除东部陡坡带以扇三角洲相为主外,其余地区均以湖相泥岩沉积为主。在层序形成末期,台安—大洼断层活动微弱(断层活动速率降为6.3 m/Ma),盆地的地形高差很小,造成层序顶部普遍有浅灰色、灰绿色泥岩。因此,台安—大洼断层的活动强度控制着雷家地区沙三段层序地层及沉积砂体的发育特征(图 11)。

下载原图 图 11 辽河西部凹陷雷家地区沙三段层序地层样式 Fig. 11 Pattern of Es3 sequence stratigraphy in Leijia area, Western Liaohe Depression
4.1.2 古地貌形态

沙三段沉积早期,由于断陷活动剧烈,东部陡坡带地形坡度较大,碎屑物质供给充足,造成搬运距离较短,使得沉积砂体直接推入水下,扇三角洲沉积体系不断向湖盆推进,水下分流河道砂体、河口坝砂体相互叠置。沙三段岩石学特征显示,砂(砾)岩岩石类型为复杂成分砾岩、长石质岩屑砂岩及岩屑长石砂岩,石英含量低,长石和岩屑含量较高,其中花岗岩类岩屑、火山岩岩屑和沉积岩岩屑的体积分数分别为17%,6% 和4%。颗粒支撑结构为主,碎屑颗粒粒度较粗,平均粒度中值约为0.43 mm,分选系数大于2.0,颗粒形态以次梭角状-次圆状为主。以上分析表明,因地形坡度大,东部陡坡带沉积物具有近物源、多物源、快速沉降、快速沉积的特征,而地形坡度较小的西部斜坡带及中部陈家洼陷,由于碎屑物质供给不足,形成了非补偿性滨浅湖或半深湖-深湖沉积环境。

4.1.3 物源供给

物源区不仅决定沉积体系的发育位置,沉积砂体的规模也与物源供给量及供给速率密切相关。由于中央凸起剥蚀范围大、沉积物供给量大,东部陡坡带以沉积粗粒的砂岩、砾岩为主,而西部斜坡带物源区沉积物供给量小,细粒的泥岩、粉砂岩较为发育。

沉积物的供给速率决定了砂体的发育规模。统计研究区内25口井SQ1不同体系域下钻遇砂岩数据(表 3),LST砂地比较大,平均为59.8%,TST+HST砂地比较小,平均为21.2%,这表明沉积物供给速率呈自下而上减小。对单层砂岩累计厚度统计结果显示,LST厚层砂岩累计厚度大,薄层砂岩占比少,而TST+HST以薄层砂岩为主,单层厚度大于3 m的砂岩累计厚度迅速降低,这表明沉积物供给速率增高时,河道相互叠置,砂岩厚度大且分布广泛,而沉积物供给速率降低时,河道相互孤立分散,砂岩厚度小且分布局限。

下载CSV 表 3 辽河西部凹陷雷家地区层序SQ1砂地比与砂岩厚度统计 Table 3 Sand ratio and thickness of sequence SQ1 in Leijia area, Western Liaohe Depression
4.2 有利相带分析

砂体的分布规律及发育层位是寻找岩性油气藏的关键。雷家地区沙三段沉积期为湖盆裂陷的主要时期,沉积地层厚度大。SQ1的LST扇三角洲前缘砂体以含砾中粗砂岩为主,粒度较粗,表明水动力较强,储层抗压实能力较强,推测孔隙与喉道均较大,因而储集物性较好[22],是储层发育的有利相带。SQ1的TST+HST和SQ2均发育富含有机质的暗色泥岩,厚度可达1 200 m,热演化程度高,生烃强度可达1 500万t/km2,是研究区内最重要的优质烃源岩,同时这些泥岩分布广、厚度大、岩性纯且横向上均一稳定,也成为下伏油气藏良好的区域性盖层。SQ3由于构造活动减弱,沉积地层厚度较小,LST砂体分布范围相对局限,上覆的TST+HST和沙一二段泥岩封闭油气、聚油效果也较差,认为其勘探价值较小。

综上所述,SQ1的LST砂体可与上覆的TST+HST和SQ2的暗色泥岩形成上生下储式生储组合[23-24],成藏条件优越,易形成油气产量大、富集程度高的油气藏。雷64井,雷60等井的勘探成功也证实了这一点。结合储层预测研究成果认为,在东部陡坡带SQ1的LST勘探有利相带中,确定雷68井为有利圈闭。该圈闭预测砂岩厚度大于100 m,砂体面积2.26 km2,预测油气资源量为245万t。

5 结论

(1)辽河西部凹陷雷家地区古近系沙三段主要发育扇三角洲相和湖泊相,识别出扇三角洲平原、扇三角洲前缘、前扇三角洲、滨浅湖及半深湖-深湖亚相,并进一步划分出辫状河道、水下分流河道、水下分流河道间、河口坝等微相。

(2)辽河西部凹陷雷家地区沙三段可划分3个三级层序:SQ1,SQ2和SQ3,各三级层序均又细分为:LST和TST+HST。

(3)辽河西部凹陷雷家地区沙三段SQ1沉积相的平面分布特征是自东向西发育扇三角洲平原、扇三角洲前缘、前扇三角洲、半深湖-深湖、滨浅湖沉积。扇三角洲砂体沉积受控于断裂活动、古地貌形态及物源供给。

(4)辽河西部凹陷雷家地区沙三段东部陡坡带SQ1的LST扇三角洲前缘砂体与上覆的TST+HST和SQ2的暗色泥岩形成上生下储式生储组合,是岩性油气藏有利的勘探相带。

参考文献
[1]
姜在兴. 风场-物源-盆地系统沉积动力学: 沉积体系成因解释与分布预测新概念. 北京: 科学出版社, 2016: 20-46.
JIANG Z X. Wind-source-basin system sedimentary dynamics: New concept of explaining the origin and predicting the distribution of depositional systems. Beijing: Science Press, 2016: 20-46.
[2]
周琦, 刘旭龙, 聂爽, 等. 辽河冷家-雷家地区深层油气成藏条件研究. 岩性油气藏, 2011, 23(4): 31-34.
ZHOU Q, LIU X L, NIE S, et al. Deep oil and gas accumulation conditions in Lengjia-Leijia area of Liaohe Basin. Lithologic Reservoirs, 2011, 23(4): 31-34. DOI:10.3969/j.issn.1673-8926.2011.04.006
[3]
王夏斌, 姜在兴, 胡光义, 等. 辽河盆地西部凹陷古近系沙四上亚段沉积相及演化. 吉林大学学报(地球科学版), 2019, 49(5): 1222-1234.
WANG X B, JIANG Z X, HU G Y, et al. Sedimentary facies and evolution of upper fourth member of Paleogene Shahejie Formation in Western Sag of Liaohe Basin. Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2019, 49(5): 1222-1234.
[4]
尹浪, 赵峰, 唐洪明, 等. 雷家地区沙四段致密油储层特征研究. 地质找矿论丛, 2020, 35(2): 178-186.
YIN L, ZHAO F, TANG H M, et al. Research on the characteristics of the dense oil reservoir in the Sha 4 member of the Shahejie Formation in Leijia area. Contributions to Geology and Mineral Resources Research, 2020, 35(2): 178-186.
[5]
刘世瑞, 李杨, 张子明. 雷家地区沙四段致密油储层改造因素分析. 特种油气藏, 2016, 23(1): 58-61.
LIU S R, LI Y, ZHANG Z M. Stimulation analysis of Sha 4 tight oil reservoirs in Leijia. Special Oil & Gas Reservoirs, 2016, 23(1): 58-61. DOI:10.3969/j.issn.1006-6535.2016.01.013
[6]
汪少勇, 李建忠, 王社教, 等. 辽河西部凹陷雷家地区沙四段油气资源结构特征. 天然气地球科学, 2016, 26(9): 1728-1741.
WANG S Y, LI J Z, WANG S J, et al. Resource framework of the 4 th member of Shahejie Formation, Leijia district, Liaohe Western Depression. Natural Gas Geoscience, 2016, 26(9): 1728-1741.
[7]
任作伟, 李琳, 张凤莲. 辽河盆地下第三系深层碎屑岩储层沉积相. 古地理学报, 2001, 3(4): 85-94.
REN Z W, LI L, ZHANG F L. Sedimentary facies of deep burial strata of the Palaeogene clastic reservoirs in the Liaohe Basin. Journal of Palaeogeography, 2001, 3(4): 85-94. DOI:10.3969/j.issn.1671-1505.2001.04.010
[8]
杨俊生, 陈世悦, 袁波. 辽河西部凹陷欢喜岭地区沙河街组层序界面的识别. 世界地质, 2010, 29(2): 314-322.
YANG J S, CHEN S Y, YUAN B. Identification of sequence boundary in Shahejie Formation of Huanxiling area in Western Liaohe Depression. Global Geology, 2010, 29(2): 314-322. DOI:10.3969/j.issn.1004-5589.2010.02.020
[9]
王青春, 鲍志东, 贺萍. 辽河拗陷西部凹陷北区湖盆深陷期层序地层响应. 石油勘探与开发, 2010, 37(1): 11-20.
WANG Q C, BAO Z D, HE P. Sequence stratigraphic responses to the lacustrine basin deep-faulted period in the north area of the western sag, Liaohe Depression. Petroleum Exploration and Development, 2010, 37(1): 11-20.
[10]
邓宏文, 王红亮, 宁宁. 沉积物体积分配原理: 高分辨率层序地层学的理论基础. 地学前缘, 2000, 7(4): 305-313.
DENG H W, WANG H L, NING N. Sediment volume partition principle: Theory basis for high-resolution sequence stratigraphy. Earth Science Frontiers, 2000, 7(4): 305-313. DOI:10.3321/j.issn:1005-2321.2000.04.001
[11]
辽河油田石油地质志编写组. 中国石油地质志: 卷3辽河油田. 北京: 石油工业出版社, 1993: 40-52.
Compiling Group of Petroleum Geology of Liaohe Oilfield. Petroleum geology of China: Vol. 3 Liaohe Oilfield. Beijing: Petroleum Industry Press, 1993: 40-52.
[12]
VAIL P R. Seismic stratigraphy interpretation using sequence stratigraphy: Part 1:Seismic stratigraphy interpretation procedure. AAPG Studies in Geology, 1987, 27: 1-10.
[13]
BROWN L F. Sequence stratigraphy in offshore South African divergent basins. AAPG Studies in Geology, 1996, 41: 184.
[14]
WHEELER H E. Base-level, lithosphere surface, and timestratigraphy. GSA Bulletin, 1964, 75(7): 599-610. DOI:10.1130/0016-7606(1964)75[599:BLSAT]2.0.CO;2
[15]
杨占龙, 沙雪梅, 魏立花, 等. 地震隐性层序界面识别、高频层序格架建立与岩性圈闭勘探: 以吐哈盆地西缘侏罗系-白垩系为例. 岩性油气藏, 2019, 31(6): 1-13.
YANG Z L, SHA X M, WEI L H, et al. Seismic subtle sequence boundary identification, high-frequency sequence framework establishment and lithologic trap exploration: A case study of Jurassic to Cretaceous in the western margin of Turpan-Kumul Basin. Lithologic Reservoirs, 2019, 31(6): 1-13.
[16]
芮志锋, 林畅松, 杜家元, 等. 关键层序界面识别及其在岩性油气藏勘探中的意义: 以惠州凹陷珠江组为例. 岩性油气藏, 2019, 31(1): 96-105.
RUI Z F, LIN C S, DU J Y, et al. Key sequence surfaces identification and its significance in the exploration of lithologic reservoirs: A case of Zhujiang Formation in Huizhou Depression. Lithologic Reservoirs, 2019, 31(1): 96-105.
[17]
任梦怡, 江青春, 刘震, 等. 南堡凹陷柳赞地区沙三段层序结构及其构造响应. 岩性油气藏, 2020, 32(3): 93-103.
REN M Y, JIANG Q C, LIU Z, et al. Sequence architecture and structural response of the third member of Shahejie Formation in Liuzan area, Nanpu Sag. Lithologic Reservoirs, 2020, 32(3): 93-103.
[18]
罗晓彤, 文华国, 彭才, 等. 巴西桑托斯盆地L油田BV组湖相碳酸盐岩沉积特征及高精度层序划分. 岩性油气藏, 2020, 32(3): 68-81.
LUO X T, WEN H G, PENG C, et al. Sedimentary characteristics and high-precision sequence division of lacustrine carbonate rocks of BV Formation in L oilfield of Santos Basin, Brazil. Lithologic Reservoirs, 2020, 32(3): 68-81.
[19]
李德江, 朱筱敏, 董艳蕾, 等. 辽东湾坳陷古近系沙河街组层序地层分析. 石油勘探与开发, 2007, 34(6): 669-676.
LI D J, ZHU X M, DONG Y L, et al. Sequence stratigraphy and depositional system of Paleogene Shahejie Formation in Liaodong Bay Depression. Petroleum Exploration and Development, 2007, 34(6): 669-676. DOI:10.3321/j.issn:1000-0747.2007.06.006
[20]
朱筱敏, 董艳蕾, 杨俊生, 等. 辽东湾地区古近系层序地层格架与沉积体系分布. 中国科学D辑: 地球科学, 2008, 38(增刊1): 1-10.
ZHU X M, DONG Y L, YANG J S, et al. Study on depositional system and sequence framework of Paleogene in Liaodong Bay Depression. Science in China Series D: Earth Sciences, 2008, 38(Suppl 1): 1-10.
[21]
蒋恕, 王华. 泌阳凹陷基于层序地层格架的油气成藏模式. 吉林大学学报(地球科学版), 2007, 37(4): 744-751.
JIANG S, WANG H. The model for reservoir formation within the sequence stratigraphic framework in Biyang Depression. Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2007, 37(4): 744-751.
[22]
纪友亮, 蒋裕强, 张世奇. 油气储层地质学. 2版. 北京: 中国石油大学出版社, 2009: 20-46.
JI Y L, JIANG Y Q, ZHANG S Q. Oil and gas reservoir geology. 2nd ed. Beijing: Press of China University of Petroleum, 2009: 20-46.
[23]
蔡来星, 卢双舫, 张训华, 等. 松南中央坳陷泉四段上生下储式致密砂岩油成藏主控因素. 中国石油大学学报, 2016, 40(6): 9-21.
CAI L X, LU S F, ZHANG X H, et al. Main controlling factors of above-generation and below-storage tight sandstone oil reservoirs at Quantou 4 Formation of central depression in the southern Songliao Basin. Journal of China University of Petroleum, 2016, 40(6): 9-21.
[24]
付广, 冯赫青. 凹陷区上生下储油侧向运移模式及油聚集: 以松辽盆地三肇凹陷扶杨油层为例. 岩性油气藏, 2012, 24(3): 11-14.
FU G, FENG H Q. Lateral migration model of oil in combination of upper source rock and lower reservoir and oil accumulation in depressed area: An example from Fuyu and Yangdachengzi oil layer in Sanzhao Depression, Songliao Basin. Lithologic Reservoirs, 2012, 24(3): 11-14.