莺山断陷北部沙河子组沉积特征展布规律研究

王 燕，滕 琳，吕瑞雪，杜传伟，罗海宁

(1.齐鲁理工学院，山东 济南 250200； 2.中国石油塔里木油田分公司，新疆 库尔勒 841000)

莺山断陷位于大庆探区东南部，由四站、临江断裂控制，目前已完钻井15口，先后探明三站、太平庄、长春岭、涝洲、五站气田[1]，然而探井主要集中分布在断陷边部，钻至断陷地层的探井较少，断陷中心除了莺深1井、莺深2井、莺深4井外没有探井钻探，深层钻探程度较低，据第3轮资源评价结果，莺山断陷天然气总资源量为2 429×108m3。因此，莺山断陷是深层下一步的有利勘探接替区[2-3]。研究目的层为下白垩统沙河子组，包括4个砂层组，与邻区徐家围子断陷、古龙断陷相比，莺山断陷沙河子组勘探程度较低，且莺山断陷以往研究偏向于深部营城组和火石岭组火山岩[4-6]，缺乏对沙河子组系统性研究，且研究区构造演化复杂，沉积相带变化快，沉积相类型和分布，特别是层序格架内沉积相的发育配置样式、砂体分布规律和物源认识不清，是目前制约该地区勘探部署的关键因素。

1 单井相

研究区钻遇沙河子组探井6口[7]，首先对三深1井、莺深2井、四深1井3口井进行了单井沉积相及微相的划分。三深1井位于断陷南部西侧断坡带，位于三深2的东北部，构造位置稍高于三深2井，构造圈闭发育，三深1井沙河子组地层发育较全，下部岩性较细，以泥岩为主，夹杂泥质粉砂岩、粉砂质泥岩；上部粒度较粗，以杂色砂砾岩为主，偶见细砾岩、砂砾岩，自下而上发育反韵律[8]。该井下部主要发育湖相、扇三角洲，其中湖相发育半深湖、滨浅湖微相；上部发育湖相、扇三角洲，扇三角洲主要发育扇三角洲前缘亚相(图1)。

图1 单井沉积相图Fig.1 Single well phase diagram

四深1井位于断陷东北部断坡带，位于三深1的东北部，构造位置高于三深2井，该井下部主要发育湖相和扇三角洲，其中湖相发育半深湖、滨浅湖微相，上部发育滨浅湖相、扇三角洲相，扇三角洲主要发育扇三角洲前缘、平原等亚相。莺深2井位于断陷东南部断坡带，构造位置较高。莺深2井沙河子组地层发育不全，该井下部主要为扇三角洲相。上部发育扇三角洲，扇三角洲主要发育有扇三角洲前缘、平原等亚相[9]。

结合前人研究成果，研究区沉积相类型包括扇三角洲沉积、辫状河三角洲沉积和湖泊相沉积(表1)。不同类型的沉积相发育规模及分布位置都有很大不同，扇三角洲在断陷西侧陡坡一带较发育且厚度较大；辫状河三角洲发育于断陷陡坡带和缓坡带；湖泊相主要发育于断陷中部靠近西侧洼陷内，暗色泥岩较发育规模较大，且主要在沙河子组中段较发育[10]。

表1 研究区沙河子组沉积相类型Tab.1 Sedimentary facies types of Shahezi Formation in the study area

2 地震相划分

通过观察沙河子组地震剖面，结合现有莺山断陷地震反射特征研究的成果，对沙河子组地震相进行分类。根据地震相单元外部几何形态、振幅、连续性及频率将沙河子组地震相划分3类[11]。

(1)平行、中低振幅、连续地震相。连续性表明横向上地层较连续，水动力条件稳定，多为深湖—半深湖沉积环境。

(2)似平行、中低振幅、中低连续性地震相。反射层呈似平行结构，表明水动力存在波动，但能量小，多代表扇三角洲、滨浅湖沉积环境。

(3)杂乱反射、中低振幅、断续的地震相。代表沉积环境复杂、水动力动荡，多代表辫状河三角洲沉积环境(图2)。综合剖面地震相的分析及井震对比的结果可以看到断陷两侧陡坡带常发育地震相类型包括高频率强振幅不连续丘形乱岗状反射、低频率强振幅中等连续席状披盖反射，断陷缓坡带发育的地震相类型有高频率强振幅高连续楔状发散反射、低频率强振幅低连续席状披盖反射，断陷中部发育的地震相类型有高频率强振幅或低频率弱振幅的高连续性席状平行反射[12-13]。

图2 研究区地震相剖面Fig.2 Seismic facies profile in the study area

通过莺深2井的剖面可以看到，断裂根部发育冲积扇，随着断裂发育水体范围扩大发育扇三角洲，剖面上为丘形分叉状高频率强振幅中等连续反射。通过四深1井的东西向和南北向剖面可得，发育丘形乱岗状高频率弱振幅不连续反射，代表扇三角洲前缘沉积，与湖泊相席状平行高连续反射地震相相邻(图3)。通过三深2井地震剖面可以看到分叉状弱反射体，结合单井沉积相解释认为是扇三角洲(图3)。

图3 莺山断陷过莺深2井—莺深1井地震剖面Fig.3 Seismic profile of Yingshen 2 well to Yingshen 1 well in Yingshan fault depression

其中，盆缘以中强振幅、低频、高连续性为主，是扇三角洲(平原、前缘)的体现；盆中以中低振幅、高频、低连续性为主，是湖相(深湖、半深湖，滨浅湖)体现。低振低频低连解释为扇三角洲平原，中强振高频高连解释为扇三角洲前缘，低振低频高连解释为辫状河扇三角洲，中强振低频高连和中振低连楔状发散解释为扇三角洲。中低振低频杂乱解释为滨浅湖、湖底扇，中强振低频低主要为半深湖、滨浅湖相的响应，而中强振高频低连为深湖相的体现。在进行具体的地震相分析的时候，是综合测井相以及平面的分布规律等因素进行的划分，具体到局部可能会稍有差异[14-16]。

3 沉积相展布特征分析

沙河子组沉积时期主要受3支物源体系控制，分别是西北部的物源体系、东北部物源体系和东南部物源体系[17-18]。其中西北部的物源体系主要控制三深1、三深2井区的沉积；东北部物源体系主要控制四深1、莺深5井区的沉积；东南部物源体系主要控制莺深1、莺深2井区(图4)。

图4 莺山断陷过三深2—三深1井地震剖面Fig.4 Seismic profile of Well Guosanshen 2-Sanshen 1 in Yingshan fault depression

在沉积背景、物源体系研究的基础上，通过对沙河子组已钻井岩心精细描述与相标志采集，结合测井相、地震相及岩石学分析化验，并将地震反射波的振幅、连续性、内部结构和外部形态等地震反射特征和测井相结合，建立地震相模式。

通过地震相分析技术，总结划分出主要的地震相类型，并将地震相的平面展布特征与钻井及区域构造背景相结合，经过地震解释，将地震相转化为沉积相。同时，参考前人研究成果，在研究区沙河子组共识别出2种主要的沉积体系类型：三角洲沉积体系和滨浅湖、半深湖体系。

图5 研究区沉积相平面Fig.5 Sedimentary facies plan of the study area

(1)1砂组没有井钻遇。地震研究表明，该层序砂体厚度较大，砂地比较大(0.10～0.35)，反映水体较浅，主要发育三角洲沉积及滨浅湖，深湖相不发育，不同相带位置单井相差异较大，砾岩体比较发育，特别是盆地东北部砂砾岩体发育，规模较大。西北部辫状河三角洲较发育，砂体较厚，其三角洲前缘为有利相带(图6(a))。

(2)2砂组砂体比较发育，砂体厚度有所减薄，砂地比有所下降(0.15～0.25)，反映水体有所变深，主要发育三角洲、滨浅湖及半深湖，深湖相不发育，不同相带位置单井相差异较大，其三角洲前缘为有利相带。其西部发育扇三角洲，预测砂砾岩体比较发育。另外，预测其边缘还发育滩坝，也较为有利(图6(b))。

(3)3砂组水体继续变深，主要发育滨浅湖，半深湖及深湖相，局部发育三角洲。总体砂体不太发育，砂体厚度较薄，砂地比较低(基本低于0.1)，其盆地东南部扇三角洲发育。总体砂体不太发育。该期凝灰岩发育，经构造改造的凝灰岩也可以为有利储层(三深1井凝灰岩储层为水层)。一些湖底扇也是不错的目标(图6(c))。

(4)4砂组水体由深逐步变浅，主要发育三角洲及滨浅湖，半深湖面积变小。砂体比较发育，砂体厚度有所变大，砂地比有所提高(0.10～0.15)，其三角洲前缘为有利相带。其北部发育扇三角洲，预测砂砾岩体比较发育，另外，预测其边缘还发育滩坝，也较为有利(图6(d))。

图6 研究区不同砂组沉积演化示意Fig.6 Schematic diagram of sedimentary evolution of different sand groups in the study area

4 结论

(1)采用单井相、连井相、地震相分析等手段，开展研究区沉积特征研究。研究结果表明，研究区发育湖泊相、辫状河三角洲相、扇三角洲相，其中扇三角洲相包括扇三角洲平原(扇三角洲水道、漫流微相)、扇三角洲前缘(水下分流河道、河口坝、水下分流河道间湾、席状砂微相)、前扇三角洲(前三角洲泥、滑积扇)；辫状河三角洲包括平原(辫状河道、辫状河道间、天然堤、决口扇、沼泽微相)、前缘(洼地微相)；湖泊包括滨浅湖(滨浅湖泥、沼泽、滩坝微相)、深湖—半深湖(深湖泥微相)。

(2)沙河子组沉积时期主要受3支物源体系控制，分别是西北部的物源体系、东北部物源体系和东南部物源体系，并完成4个砂组沉积相演变分析，其中1砂组以三角洲沉积、滨浅湖相为主；2砂组以三角洲、滨浅湖、半深湖为主；3砂组以滨浅湖、半深湖、深湖湘为主；4砂组以扇三角洲及半深湖相为主。