陈家洼陷沙三段砂体沉积及其与油气的关系.pdf

第 2 7卷 第 6期 大庆石油地质与开发P ． G ． O ． D ． D ． 2 0 0 8年 1 2月 1 5 文章编号 1 0 0 0 3 7 5 4 2 0 0 8 0 6 - 0 0 1 5 4 3 4 陈家洼陷沙三段砂体沉积及其与油气的关系 袁书坤。 ，王英民 ，卢双舫。 ，祝彦贺 1 ．中国 化集团公 司 国际石油勘探开发有限公司 ，北 京 1 0 0 0 8 3；2 中国石油大学 资源与信息学 院物探重点实验室 ，北 京 1 0 2 2 4 9 3 ．大庆石油学院 地球科学学院 ，黑龙江 大 庆1 6 3 3 l 8 摘要陈家洼陷沙三段砂泥比值低 ，冲积扇、浊积扇及 滑塌砂体等较发育 ，暗 色泥岩成 熟度较 高，具 有发育地层 一岩性油气藏 的潜力。但前人没有对沙三 下亚段进行过精细层序划分 ，砂体成因类型分析 更是 少见 ，不能满足寻找 隐蔽油气圈闭的需要 。因此 ，在地震、钻测井及岩心资料分析研 究的基础 上，应用地质地球物理综合预测 了沙三下亚段 主要 的砂体分布特征及发育模式，并探讨砂体与油气的 关 系，对陈家洼陷下一步的勘探提供 了依据。 关 键词辽河盆地 ；陈家洼陷；沙三段 ；沉积特征 ；油气藏 中图分类号 T El 2 1 文献标识码 A Se d i me n t ar y c h a r a c t e r i s t i c s a nd t he i r r e l a t i o n wi t h p e t r o l e u m f o r t h e s a n d b o d i e s i n S h a No ． 3 Me mb e r o f C h e n j i a S a g YUAN S h u ． k u n ． W ANG Yi n g mi n ， L U S h u a n g f a n g ， ZHU Ya n he 1 ． I n t e r n a t i o n a l P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p m e n t L i m i t e d C o m p a n y o f S i n o p e c ，B e r i n g 1 0 0 0 8 3 ，C h i n a ；2 ． K e y L a b o r a t o r y of G e o p h y s i c a l E x p l o r a t i o n i n R e s o u r c e s a n d I n f o r m a t i o n C o l l e g e of C h i n a U n i v e r s i t y of P e t r o l e u m， B e ifi n g 1 0 2 2 4 9 ，C h i n a ；3 ． C o l l e g e of Geo s c i e n c e s ofD a q i n g P e t r o l e u m I n s t i t u t e ，D a q i n g 1 6 3 3 1 8 ，C h i n a Ab s t r a c t I n S h a N o ． 3 Me m b e r o f C h e n j i a S a g ， t h e s a n d a n d m u d r a t i o i s l o w， a l l u v i a l f a n ， t u r b i d i t e t a n ，s l u m p s a n d bo d y a n d S O o n a r e we l l d e v e l o pe d，t h e ma t u r i t y o f d a r k mu d s t o n e i s p r e t t y h i g h，S O t h e p o t e nt i a l o f d e v e l o pi n g s t r a t i - g r a p h i c l i t h o l o g i c a l p e t r o l e u m r e s e r v o i r i s f a v o r i t e ． But t h e fin e s t r a t i g r a p hi c di v i s i o n f o r t h e l o we r s u b me mb e r o f S h a No ． 3 Me mb e r ha s n o t b e e n d o n e b y o u r pr e d e c e s s o r s a n d mo r e o v e r t h e a n a l y s i s o f t h e g e n e s i s t y p e o f s a n d b o dy i s r a r e t o s e e，S O t h e c o n d i t i o ns s t a t e d a b o v e c a n n o t me e t t h e r e q ui r e me n t s o f s e e k i n g l i t h o l o g i c a l pe t r o l e u m t r a p s ．Th e r e f o r e o n t h e b a s i s o f a n a l y s i s a n d s t u d y o f s e i s mi c，d r i l l i n g，t e s t i n g a n d c o r e d a t a，b y i nt e g r a t i n g g e o l o g y a n d g e o ph y s i c s ，t h e di s t r i b ut i 0 n c h a r a c t e r i s t i c s a n d d e v e l o pme nt mo d e o f ma i n s a n d b o d i e s i n t h i s s u b me mb e r c a n b e c o mp r e h e ns i v e l y p r e d i c t e d ． I n a d d i t i 0 n．t h e r e l a t i o n b e t we e n s a n d b o d y a n d p e t r o l e u m h a s b e e n d i s c us s e d ． Al l t h e s t u d i e d r e s ul t s p o s s e s s a c e r t a i n g u i d i n g s i g n i fi c a n c e fo r t h e f u r t h e r e x p l o r a t i o n o f C h e n j i a S a g ． Ke y w o r d s L i a o h e B a s i n ；C h e n j i a S a g ；S h a N o ． 3 Me m b e r ；s e d i m e n t a r y c h a r a c t e r i s t i c s ；p e t r o l e u m r e s e r v o i r 辽河坳陷位于辽宁省南部的下辽河平原地区 ，陆 上面积约 1 2 4 0 0 k m 。根据古近系底面起伏 、主要断 裂特征及盆地 的沉积． 沉降特点，将辽河盆地划分为 沈北凹陷 、大民屯凹陷 、西部凸起 、西部 凹陷、中央 凸起 、东部 凹陷和东部凸起 7个次级构造单元。陈家 洼陷是辽河坳陷西部凹陷中次一级负向构造 ，属继承 性沉积洼陷，面积约 1 2 0 k m ，主要含油层位是沙三 段 E s 3 。从 2 0世纪7 0年代初钻探冷3井至今 ，洼 陷内共完 钻各类 探井 3 0余 口，上报 探 明地 质储 量 1 8 4 1 1 0 t ，含 油面积 2 1 ． 4 5 k m 。钻探表明 ，该区 沙三段暗色泥岩厚度超过 1 0 0 0 m，且发育有多套浊 积岩砂体，利于形成多种 自生 、自储油气藏 ，即以隐 蔽性油气藏为主的沙三段岩性 一 构造油气藏 、构造 一 岩性油气藏和岩性油气藏。侯彦东从油气成藏角度对 研究区沙三段储集层进行研究认为，勘探重点应针对 沙三段中部主要 目的层的构造形态以及断裂展布 。 张金亮等根据地球化学 、化石组合和生态习性分析认 为，陈家洼陷的主体物源来 自西侧 ，在洼陷内自西向 基金项 目“ 十五” 国家重点科技攻关项 目 2 0 0 4 B A 6 1 6 A - 0 4资助 。 收稿 日期 2 0 0 8 -0 3 4 1 作者简 介袁书坤 1 9 8 2一 ，男 ，在读硕士 ，从 事盆地分析 、沉积学及层序地层学方面研究。 1 6 大庆石油地质与开发P G ． O ． D ． D ． 第2 7卷 第 6期 东发育了一系列扇三角洲砂体 。郭彦 民等针对研 究区沙三段中亚段浊积岩储层 ，利用三维可视化技术 和多元储层参数反演技术进行了全三维构造解释和储 层预测 ，认为兴隆台构造 、冷 1 4 3井一冷 1 6 8井 区和 冷 1 4 3井一冷 1 7 1 井区储层发育 ，物性较好 ，极具勘 探潜力 。但 是，目前没有人针对沙三下亚段做过 这方面的研究工作。 1 砂体分布特征 1 ． 1 研究背景 陈家洼陷地震资料品质一般 ，在沙三段顶 、底能 识别两个 区域不整合面 s 2和 s 3 ，可作 为区域标 志 层。经过井震相结合精细反射层位标定及地震地质资 料综合解释后，对陈家洼陷的地层分布及构造发育特 征有以下认识 S 3是个 区域不整合层序界面，上覆 地层依次上超在该界面上 ；S 3 是个局部不整合，同 S 3共同控制了沙三下亚段 的地层分布。沙三 中、上 段地层以泥质为主，为一套深湖相沉积 ；沙三下段砂 泥 比值适中，局部较高 ，砂体相对较发育 ，利于寻找 隐蔽油气藏，是研究的目的层。陈家洼陷的断裂主要 以 N E、N N E和近 WE向为 主，且 具有一 定 的继 承 性，其中 N E、N N E向断裂对洼陷内沙三段下亚段的 沉积起主要控制作用 。 1 ． 2 沙三下亚段层序划分 隐蔽的岩性 、地层圈 闭与层序地层格架关 系密 切_ 4 。王英民等在 对层序地层学工业化应用 中层 序分级混乱问题的探讨 一文中对实际应用中层序 的划分标准及方法做 了介绍，具有很好的借鉴意义。 另外，利 用 V a i l的层 序 理 论 及“ 界 面 富砂 ”理 论 ，结合地震 、测井及 岩心资料 ，在 沙三段顶 、 底识别出 2个二级层序界面 区域不整合 S 2 、S 3 ， 进而在沙三段 内部识别出 1 个二级旋 回、3个三级旋 回和 8个四级旋回，根据层序界面特征和旋回特征将 沙三段划分为 1个 二级层 序 、3个三 级层序 S Q 3 、 S Q 4等 和 8个 四级层序 4 S Q 1 、 4 S Q 2等 ， 最终建立 了陈家洼陷沙三段的高精度层序地层格架 表 1 。 1 ． 3 综合方法砂体预测 在砂体预测中，主要应用了地质及地球物理综合 研究方法 。S 3 界面附近 的 R M S属性与相应 的钻 井岩性吻合率超过 7 3 ％ ，结合沉积相研究认为 ，砂 体的 R MS 属性展布特征反映了 S E物源方向 图 1 。 沉积相研究认为 ，该层段主要为三角洲沉积 ，发 育多套指状砂岩体和前缘水下分支河道。砂体跨过 N E向断层 向 N W 方 向延伸很 远，基本 不受 断裂控 制。属性图上特征明显 ，黑色属性反映了砂体的平面 表 1 陈家洼 陷层序地层划分方 案 Ta bl e 1 Se que n c e s t r at i g r a phi c di vi s i o n p r o g r a m o f C h e n j i a S a g 段 三级层序 四级 层序 体 系域 层序界面 49 Q 6 S 3 d SQ5 中段 S Q4 HS T4 沙 49 Q 4 L T S T 4 HS T3 妻 4 S Q 3 L T S T 3 HS T2 4 S Q2 L TS T2 HS T1 段 s Q3 纂 4 S Q1 L TS T1 S3 下段 图l 3 2 界面 附近不现时窗内R M S 属性 Fi g ．1 P a l S a tt ri b ut es wi t hi n th e di f fe r e nt ti me wi n do ws ne a rby 3 2 i nt er fa c e 发育及展布概况。地震分频处理的结果 表明，在 l 6 H z 时能见到明显 的指状分布 ，可较好地反映三角洲 前缘的砂泥互层沉积现象。目的层段的波阻抗反演结 果同样很好地证实了这一地质特征 ，总体上物源表现 为 S E方 向，波阻抗数据体沿层切片上反映的砂体展 布情况与属性分析的结论吻合 良好。此外 ，新完钻的 雷 7 6井在 s 3 界面附近具有薄层砂泥互层特征，也 验证 了对砂体分布特征认识的准确性 图 2 。 1 ． 4 砂体沉积控制因素分析 结合应用地质地球物理方法，对沙三段下亚段主 要砂体分布进行 了综合预测 ，不难看出 4 S Q 3地层沉 积时断裂基本不起控制作用 ，扇三角洲沉积跨越多条 N E、N N E向断裂由 s E N w 向延伸很远。通常用生 长指数描述生长断裂 同生断裂在地质历史时期 活动性的强弱。生长指数指同生断层下降盘地层厚度 与上升盘地层厚度的比值。生长指数小于或等于 1时 表明断层停止或无断裂活动；生长指数大于 1时表明 2 0 0 8年 1 2月 袁 书坤等 陈家洼陷沙三段砂体沉积及其与油气的关系 l 7 S P t ￡ 深 度 分层 体系域 岩性 R t ／ a m - 1 0 1 0 ／ n 1 5 0 4 H r 4 2 7 0 。 l ≥ 卜 4 S _- 一 2 7 5 0 S Q4 4 L 倦T 4 - 一 2 8 0 0 S3 2 i ． 2 8 5 0 4 H 4 S Q 1 广 2 9 o 0 ．J }L lT S T 2 9 5 0 s Q3 3 0 0 0 4 H S T 2 ． 一 3 o 5 O 4 S Q 图2 沙三段下亚段4 S Q 3 地层分频、反演结果及对应井段岩性 Fi g ．2 F re qu en cy di visi on， i n ve rsi o n re sul t s a nd c or res p on di ng welI i n t e r v a l ’S 1 i t h o l o g y o f L o w e r S u b m e m b e r N o ． 4 S Q 3 f o r m a t i o n o f S h a N o ． 3 M e m b e r t 断层发生或存在断裂活动。生长指数越大 ，断裂活动 越强烈 。从控制陈家洼陷的主要 断裂生长指数 统 计分析 ，断裂 的主要活动期是在 4 S Q1和 4 S Q 2地层 一 。 沉积时 最大值为4 ． 7 ，而在 4 S Q 3地层沉积时断层 活动性明显减弱 生长系数 基本维持在 1 ． 0左右 ， 在 4 S Q 3地层 内少有或没有 同沉积现象 图 3 。 陈家断层 2 号 3 g - 4 号 图3沙三段下亚段断裂生长指数 Fi g． 3 F ra ct ur e gr owt h i nd ex o f Lo we r S ub me mb er o f S ha No ．3 Me mb er 一 般来说 ，可以根据某地层的等厚图粗略判断该 地层沉积时是 否受到各种地貌坡 折 挠 曲 、断裂 及 侵蚀等等坡折 的控制 。 。 H 。从 4 S Q 3地层等厚图上 看 ，在 洼 陷 S W 方 向 的 朗 1 一 曙 1 1 2井 连 线 和 冷 l 7 5 一兴 6 0井连线附近至少存 在两条方 向相反 的坡 折 ，所 预测 的砂 体基 本 都 向 N W 终 止 于 “ 逆 源坡 折” l l 附近，可见 4 S Q 3沉积时 “ 逆源坡折 ”起到了 很好的控砂 、富砂作用 ，是砂体上倾歼灭的主要发育 部位 图 4 。由此可见 ，4 S Q 3地层沉积时砂体的富 集主要受 “ 逆源坡 折” 影响 ，基本 不受 断裂控 制。 因此 ，精细研究坡折带发育部位对寻找隐蔽油气藏意 义巨大。 1 ． 5 砂体发育模式 经以上 综合 分 析 ，识 别 出 沙 三 段 下 亚 段 顶部 4 S Q 3高位体系域砂体的平面分布特征 ，并对影响砂 体分布的主控因素进行了分析 。结合陈家洼陷区域背 景及相应的沉积相研究成果 ，可推测出 4 S Q 3地层的 三维沉积模式 。分析可知，物源主要来 自s E方 向的 中部凸起带 ，由 S E N w 方 向发育了一 系列扇三角 洲沉积 ，局部陡岸边缘发育多套近岸水下扇叠加沉 积。此外 ，在 N W 方 向的 “ 逆源坡折 ”斜坡部位 发 育有较多滑塌浊积岩砂体。总之 ，4 S Q 3地层沉积时 断裂活动弱，对沉积不起控制作用，而 “ 逆源坡折” 对扇三角洲前缘的砂体分布却起到很大的控制作用。 2 砂体分布与油气的关系 大量文献调研及综合研究认为 ，沙三段 4 S Q 3层 序顶部发育较厚的高位砂体，其上被 s 3 不整合界面 6 5 4 3 2 1 O 籁 l 8 大庆石油地质与开发P ． G ． O ． D ． D ． 第 2 7卷 第 6期 将其与沙三中段的暗色泥岩隔开 ，具备良好的油源和 盖层条 件。陈 家 洼 陷不 整 合 面 较 发育 s 3 、s 3 、 S 3 、S 2等 ，主干断裂均贯穿沙三段地层 ，有利于 油气的侧 向、垂 向运移 ，便于油气成藏。4 S Q 3地层 沉积时主要受地貌坡折带的影响 ，断裂活动较弱 ，基 本没有控制作用。 图4 4 S Q 3 地层等厚图 叠加断裂 及其砂体分布与坡折平面关系 F i g ． 4 I s o p a c h m a p o v e r l a p p e d f r a c t u r e o f N o ． 4 S Q 3 f o r m a t i o n a n d t h e rel a ti o n be t we e n th e s an d b od y di st r i bu ti o n an d sl o pe fol de d pl a ne 分析陈家洼陷已知油井含油层段 ，发现雷 3井 、 雷 l 0井 、雷 1 5井 、雷 2 0井等均在 s 3 界面附近的 砂体内发现高产油层，砂岩储层粒度粗 ，孔隙度和渗 透率较大。此外 ，新完钻的雷 7 7井证实在沙三段下 亚段 S 3 ， 附近及以下钻到约 2 8 0 m高荧光级别的中一 粗砂岩层 ，而在沙四段钻到多套油斑级别含油显示。 这种油层分布特征有两种解释 ①说明油源可能来 自 更深的下部地层 ，顺大断裂垂向运移到上部地层 ，导 致沙 四段 “ 近水楼台先得月” ，含油级别高于沙三 段；②沙三段内油气也可能由其上沙三中部暗色、 灰 色泥岩生成，顺不整合面侧向运移至砂岩透镜体及上 倾尖灭砂岩储层内。因此 ，可推测出沙三下亚段 内砂 体储层的油气运聚成 藏模式如 图 5所示 ，新钻 的雷 7 7井在沙三下段岩性与预测的模式非常吻合。 高 7 7 雷 ． l 一 e 性 移 图5陈家洼陷沙三下亚段油气运聚成藏模式 Fi g ． 5 Re se r vo i r fo r mi ng pat t er n o f pe t rol e u m mi g rat i o n an d e nri ch me nt i n L o we r S ub me m be r o f S h a N o ． 3 M e m b e r o f C h e n j i a S a g 3 结论 1 结合井 一震对 比，在沙三下亚段划分 了 3 个四级层序 4 S Q 1 、4 S Q 2和 4 S Q 3 ，其 中 4 S Q 3地 层砂泥比值较低 ，符合岩性 一地层圈闭发育条件 ，是 寻找隐蔽油气藏的有利探区。 2 4 S Q 3地层沉积时，断裂活动性弱 ，沉积作 用主要受古地貌坡折带等影响 ，基本不受断裂控制。 该套地层由 s E N w方向跨越 N E、N N E向断层延伸 很远 ，在 “ 逆源坡折”处受阻而滞留富集砂体。 3 4 S Q 3地层主要发育扇三角洲沉积，在陡岸 边缘发育近岸水下扇，靠近洼陷中部有少量滑塌浊积 砂岩，地球物理方法中属性特征及反演成果均见指状 砂体或三角洲前缘河道特征。 4 沙三下段 的油气来源可能有两种 一是来 自沙 四段甚至更深 的下部地 层，形成 “ 古生新储” 油气藏 ；二是来 自上覆的沙三中 、上段暗色泥岩 ，易 形成 “ 新生古储”油气藏。 5 沙三下段的油气运移路径主要有 3种模式 一 是断裂垂向运移；二是沿不整合面侧向运移； 三是断裂与不整合组合的垂向一侧向运移路径。 6 陈家洼陷为陆相盆地 ，鉴 于油气运移距离 近及断裂发育的特点，建议遵循 “ 近源找油” 、 “ 断 裂控油”的原理。 下 转第 3 8页 3 8 大庆石油地质与开发P ． G ． O ． D ． D ． 第2 7卷第6期 芳基类异戊二烯化合物是另一类具有重要意义的 分子化石，在局限水域的绿硫细菌是类异戊二烯烷基 苯的生源。 。绿硫菌属光能 自养型细菌 ，它利用二 氧化碳和硫化氢，通过 自身体 内的叶绿素合成生存所 需的葡萄糖并释放出元素硫 ，芳基类异戊二烯化合物 的出现指示了静水 、还原和透光的条件，源岩形成于 半咸水一咸水的富硫强还原环境 ，且绿硫细菌参与了 有机质的早期成烃。一般认为，在碳酸盐岩一蒸发岩 等局限性强还原 、厌氧沉积环境中有利于硫酸盐还原 菌繁殖和活动 ，所形成的 H 2 S与有机质相结合能形 成含硫有机化合物 ，因此在碳酸盐岩和蒸发岩及所生 原油中这类化合物很丰富。 一 般可以检测到 C 一C 苯并藿烷系列， c 苯并 藿烷是 C ， 苯并藿烷的降解产物。苯并藿烷 的出现与 强烈的细菌改造作用有关 ， 来源于生物体 中的细菌藿 烷类化合物 。苯并藿烷主要出现于碳酸盐岩中， 在 煤层中也可检出， 说明煤 中有 丰富的藿烷先质。盐湖 相碳酸盐岩中苯并藿烷呈现出 C 大于 C 苯并藿烷， 与饱和烃中的 C 藿烷大于 C 弘 藿烷 的分布模式一致 ， 说明其生源较为一致 ， 同样显示出相同的沉积环境。 3 结束语 盐湖相碳酸盐岩烃源岩生标特征为饱和烃中正 构烷烃具偶碳优势 、植烷优势。c 四环萜烷的丰度 远远大于相邻的 C 三环萜烷 ，含有 l 7 o l H 一2 9 、 3 0一二降藿烷 ，具有 c C 升藿烷高端优势分布特 征 ，异常丰富的 C 。 、C 孕 甾烷系列含有丰富的 4一 甲基甾烷，甲藻甾烷含量很低 ，重排甾烷不发育。芳 烃中含硫化合物异常丰富，说明烃源岩沉积于强还原 的沉积环境 ，生烃母质中细菌有机质的贡献较大。盐 湖相碳酸盐岩与海相碳酸盐岩 、淡水湖相碳酸盐岩 、 湖相泥岩及页岩等所生成 的烃类有机质既有相同之 处 ，又各 自有别 ，形成其独特 的生物标志物组合特 征 ，显示出独特的沉积环境和有机质来源。 参考文献 [ 1 ]蔡忠东 ，单保杰，张 冲 ．沾化凹陷四扣洼 陷油源对 比 [ J ]．大 庆石油地质与开发 ，2 0 0 5 ，2 4 4 1 l l 4 ． [ 2 ]朱扬 明，梅博文，傅家漠 ，等，塔里木原油饱和烃生物标 志物分 布特征 [ J ]．江汉石油学 院学报 ，1 9 9 7，1 9 3 2 4 2 9 ． [ 3 ]朱扬明，傅家谟 ，盛 国英 ．塔北地 区不同海 相源岩原 油的识别 [ J ]．石油勘探与开发，1 9 9 7，2 4 6 2 7 3 1 ． [ 4 ]宋一涛，吴庆余， 周文 ． 未熟一低熟油的形成与成因机制[ M]． 东营 石油大学出版社 ，2 0 0 4 ． [ 5 ]潘志清，黄第藩 ，林壬子 ．原油和生油岩中完整短链 甾类系列化 合物 C 2 0一C 2 6 的发现 及其 意义 [ J ]．沉积学 报 ，1 9 9 1 ，9 2 1 0 6 - 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