黄骅坳陷孔南地区孔二段原型盆地边界恢复.pdf

摇 2012 年 4 月 第 31 卷第 2 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 大庆石油地质与开发 Petroleum Geology and Oilfield Development in Daqing摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 Apr郾 , 2012 Vol郾 31 No郾 2 摇 收稿日期 2011鄄12鄄29摇 摇 改回日期 2012鄄01鄄28 摇 基金项目 国家自然科学基金 40972083 资助。 摇 作者简介 肖敦清, 男, 1967 年生, 高级工程师, 从事石油与天然气勘探研究工作。 摇 摇 摇 摇 E鄄mail xiaodqing petrochina郾 com郾 cn DOI 10郾 3969/ J郾 ISSN郾 1000鄄3754郾 2012郾 02郾 002 黄骅坳陷孔南地区孔二段原型盆地边界恢复 肖敦清1摇 王锦程1,2摇 遇运良3摇 李摇 勇3摇 蒲秀刚1摇 陈长伟1 1郾 大港油田勘探开发研究院, 天津摇 300280; 2郾 成都理工大学 “油气藏地质及开发工程冶 国家重点实验室, 四川 成都摇 610059; 3郾 吉林大学地球科学学院, 吉林 长春摇 130021 摘要 通过钻井资料和地震资料结合,对应岩相古地理背景,确定了孔二段残留盆地边界。 应用碎屑岩矿物成熟 度系数、碎屑重矿物稳定系数和泛克里金等 3 种方法对孔二段进行了原型盆地边界恢复。 综合分析恢复结果,结 合岩相古地理背景, 最终确定出原型盆地边界。 孔南地区孔二段地层沉积时期受沧东、徐西断层活动的影响,地层 遭受强烈的改造,为受后期构造运动改造的盆地,原型盆地与残留盆地的边界差异很大,残留盆地明显缩小。 关键词 黄骅坳陷; 孔南地区; 孔二段; 残留盆地; 原型盆地边界 中图分类号TE121郾 1 摇 摇 摇文献标识码A摇 摇 摇文章编号1000鄄3754 2012 02鄄0008鄄05 RECOVERY OF THE ORIGINAL BASIN BORDERS IN KONG NO郾 2 MEMBER OF KONGNAN AREA OF HUANGHUA DEPRESSION XIAO Dunqing1, WANG Jincheng1,2, YU Yunliang3, LI Yong3, PU Xiugang1, CHEN Changwei1 1郾 Institute of Exploration and Exploitation of Dagang Oilfield, Tianjin 300280, China; 2郾 State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China; 3郾 Geosciences College of Jilin University, Changchuan 130021, China Abstract Through the data integration of the wells and seismic achievements and corresponding the lithofacies palaeogeographic background, the borders of the residual basin in Kong No郾 2 Member are confirmed郾 With the help of the following s maturation coefficient of clastic minerals, stability coefficient of clastic heavy minerals and Universal Kriging, the recovery of the borders of the primary basin in Kong No郾 2 Member is conducted郾 By means of comprehensive analyzing the recovery results and integrating the lithofacies palaeogeographic background, the basin borders are finally determined郾 Influenced by the movements of Cangdong and Xuxi faults in the sedimen鄄 tary age of Kong No郾 2 Member in Kongnan area, the ations are greatly changed and result in catagenesis basins reed by tectonic movement of later period; the differences of the borders between the primary and residual ba鄄 sins are rather serious, the size of the later diminishes obviously郾 Key words Huanghua Depression; Kongnan area; Kong No郾 2 Member; residual basin; primary basin border 摇 摇 黄骅坳陷虽然跨越了整个新生代, 但在孔店期、 沙河街期、 新近纪曾发生过盆地转变, 因此不 能把所有沉积地层划为一个完整盆地, 也不能把不 同动力学机制下形成的各时代盆地作为一个完整盆 地的不同阶段。 原型盆地恢复研究一直是地学研究 中难度大、 但研究意义又十分重要的课题。 随着钻 井、 重力、 航磁资料的积累, 特别是高精度的地震 反射剖面的积累, 为本文提供了重要的物质基础。 1 区域地质概况 孔南地区位于黄骅坳陷南部, 包括 2 个凹陷和 6 个构造带, 内部发育一些次级断层, 在东西方向 上现今的盆地结构显示为不对称地堑式结构。 孔店 潜山构造带位于黄骅坳陷南部的大型背斜构造带, 印支期开始活动, 燕山晚期伴随火山活动, 隆起进 一步拱升, 新生代进入了掀斜断块旋转翘倾、 侧向 挤压的发展阶段。 孔一段沉积期由于徐杨桥西断裂 的剧烈活动和孔一段巨厚沉积的重力滑塌作用, 早 期形成的鼻状隆起由于地层沿断面的旋转和边界的 侧向挤压作用而演化为地垒状背斜隆起。 而后, 纵 张裂开始发育, 并伴有火山活动, 构造顶部陷落成 地堑。 沧东断层从始新世孔三段开始发育, 直至渐 新世末期, 在孔一段沉积期最为发育[1,2]。 孔南地区地层自下至上为古近系的孔店组、 沙 河街组、 东营组和新近系的馆陶组、 明化镇组。 其 中孔店组主要分布在沧东断裂和徐西断裂之间的孔 店、 沧东、 南皮坳陷带, 呈南北向延伸, 空间上分 布不连续, 在南北两端, 地层厚度呈减薄尖灭, 在 平面上地层厚度呈不对称环状展布, 最大的地层厚 度中心 残留沉降中心 位于沧东断裂下盘附近, 次级的地层厚度中心位于徐黑断裂的下降盘[3,4]。 2 原型盆地边界恢复 原型盆地边界的确定既可全面掌握盆地的宏观 沉积特征, 同时也是盆地分析的重要内容。 较为常 用的原型盆地恢复方法主要是构造方法和沉积学方 法, 构造方法应用最多的是平衡剖面技术, 主要包 括恢复法和正演法 2 种方法。 将孔店组盆地视为一 个独立和整体的盆地进行考虑, 用重矿物稳定系数 法、 成分成熟度稳定系数法和范克里金法等综合分 析方法恢复孔二段原型盆地边界。 2郾 1 残留盆地边界的确定 应用地层的 “垂向加积原理冶 [5]和 “横向连续 性原理冶 [6,7], 结合钻井资料, 通过地震剖面上地 层的厚度变化、 地层的尖灭和缺失现象、 断层与地 层的截切关系, 最终确定出孔店期地层残留边界的 分布范围。 孔店组湖盆边缘因为构造抬升造成地层 上升而遭受过剥蚀, 因此以单井资料为基础, 以地 震资料为补充, 综合确定湖盆边界。 湖盆东部的南段乌 26 井、 乌 16 井, 北段小 7 井、 王 2 井、 官 143 井均有孔二段地层沉积, 残留 盆地 边 界 应 在 这 些 井 以 东, 从 Inline1120、 In鄄 line1280、 Inline1440、 Inline1600 、 Inline2080、 In鄄 line2138、 Inline2240 等地震剖面上可以看出, 孔二 段地层被徐西断层等厚切割, 断层以东不存在孔二 段地层, 由此可确定断层切割处为残留边界的位 置, 并可以推断出原型盆地边界应由断层继续向东 延伸 图 1 a。 湖盆南部钻井比较少, 东古 1 井缺失孔二段 地层, 灯 1 井有孔二段地层, 因此可判断残留边界 在两井之间。 从 K85231鄄PJ 及 K85244鄄PJ 地震剖面 可以看出, 孔二段地层厚度向南逐渐减小至尖灭, 从而 确 定 尖 灭 线 为 湖 盆 南 缘 残 留 边 界 图 1 b。 其地层因掀斜抬升遭受剥蚀, 同时孔一段 又上超于该不整合面之上, 因此原型盆地边界应在 残留边界南部。 在湖盆北部, 孔古 4 井缺失孔二段, 孔一段直 接覆于孔三段之上, 枣 27 井、 枣 26 井缺失孔二段 地层, 孔一段地层直接覆于中生代之上, 孔 27 井、 孔 104 井同样缺失孔二段, 分别为沙河街组、 馆陶 9第 31 卷摇 第 2 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 肖敦清摇 等 黄骅坳陷孔南地区孔二段原型盆地边界恢复 组地层不整合于中生代之上。 从 Inline3520、 Cross鄄 line1786 等地震剖面可以看出, 孔二段地层为等厚 抬升、 被断层切割, 由此可确定断层为残留盆地边 界, 并可以推断孔店凸起尚未形成, 原型盆地边界 应在此以北。 在湖盆西部北段, 孔 12 井、 沧 9 井、 孔 7 井、 沧 1 井、 沧 4 井等缺失孔二段, 判断残留边界应分 布 在 此 以 东,结 合Inline3520、Inline3200、 K85120鄄PJ 等地震剖面可以看出, 湖盆西边界北段 地层厚度向西无变化, 表现为断层等厚切割, 原型 盆地边界应位于残留边界以西, K85127鄄PJ 地震剖 面, 残留边界表现为自然沉积边界。 在湖盆西部南段, 女 89 井、 女 69 井、 女 12 井、 叶 1 井、 叶 11 井、 叶 23 井、 叶 21 井等存在 孔二段, 女 86 井、 女 57 井缺失孔二段地层。 通过 Inline1440、Inline1760、Inline2080、Inline2240、 Inline2342 等地震剖面可以看出, 孔二段被沧东断 层等厚切割, Inline1280 由东向西地层厚度逐渐减 小至尖灭, 由此确定该段残留边界。 2郾 2 原型盆地边界的确定 通过碎屑岩矿物成熟度、 碎屑重矿物稳定系 数、 范克里金法 3 种方法, 对孔二段进行原型盆地 恢复。 2郾 2郾 1 碎屑岩矿物成熟度指数法 碎屑岩矿物成熟度指数能定量地反映矿物成熟 度, 指数越大, 成熟度越高[8,9]。 滓 渍石英 / [渍长石 渍岩屑]1 式中摇 滓 碎屑岩矿物成熟度指数; 摇 渍 体积分数。 根据孔二段重矿物稳定系数等值线图, 将研究 区分为 4 个主要的物源方向。 根据物源方向与古水 流方向大致相同的原理, 并参考地震资料, 可以确 定 4 个方向的古水流体系。 利用数理统计方法进行 线性回归分析, 得出古水流方向上的碎屑岩矿物成 熟度指数 滓 与搬运距离 D 之间的关系式 1 乌 26 井乌参 1 井乌 7 井古水流方向 摇 摇 D20郾 100 0滓-9郾 267 0 2 女 73 井女 66 井女 72 井古水流方向 摇 摇D10郾 200 0滓1郾 581 6 3 王 38 井官 961 井官 998 井古水流方 向 摇 摇 D8郾 237 7滓0郾 395 5 4 枣 42 井枣 19 井枣 47 井古水流方向 摇 摇 D36郾 797 9滓2郾 564 0 在不同的古水流方向上, 把各个单井的碎屑岩 矿物成熟度指数带入对应的方程, 得出该古水流方 向上的搬运距离, 然后外推得到盆地的原始边界 点, 将这些原始边界点连接起来, 即得到孔二段的 原始沉积边界。 计算结果显示, 上述 4 个物源方向原型盆地边 界明 显 超 过 残 留 边 界, 最 大 外 推 直 线 距 离 达 9郾 35 km。 2郾 2郾 2 碎屑岩重矿物稳定系数法 据 G M Friedman 等人[10]的研究成果, 重矿物 类型组合及其含量可确定母岩性质。 按照碎屑重矿 物在搬运过程中抗风化能力的大小, 可分为稳定重 矿物和不稳定重矿物 2 种类型, 一般情况下, 随着 碎屑重矿物搬运距离的增大, 不稳定矿物逐渐减 少, 稳定系数逐渐增大[11,12]。 因此, 根据碎屑重 矿物稳定系数可以确定碎屑沉积物的搬运方向和搬 运距离。 碎屑岩中稳定重矿物含量和不稳定重矿物含量 的比值称为碎屑重矿物稳定系数, 可用来确定碎屑 沉积物的搬运方向和搬运距离 [13,14]。 根据研究区 碎屑岩重矿物的性质, 采用了公式 2 计算 啄 渍k / 渍m2 式中摇 啄 碎屑岩重矿物稳定系数; 摇 渍 体积分数; 摇 k 锆石电气石石榴石磁铁矿榍石 金红石锡石板钛矿刚玉萤石锐钛矿; 摇 m 云母绿帘石绿泥石黝帘石角闪 石透闪石钠闪石。 根据研究区碎屑重矿物稳定系数 啄 随搬运 距离 D 变化的特点, 对 4 个古水流方向上碎屑 重矿物稳定系数与沉积物搬运距离之间的关系用数 理统计的方法进行回归分析, 得出了孔二段 啄 与 D 之间的关系式 1 乌 26 井乌参 1 井叶 2 井古水流方向 摇 摇 D0郾 038 1啄-3郾 619 3; 2 女66 井女20 井官136 井古水流方向 摇 摇 D0郾 042 9啄1郾 166 8; 3 官998 井家13 井官89 井古水流方向 摇 摇 D0郾 068 4啄8郾 489 3; 4 枣 19 井枣新 58 井枣 38 井古水流方 向 摇 摇 D0郾 021 6啄16郾 360 2 根据碎屑重矿物稳定系数, 对各代表点的搬运 距离进行计算, 得到盆地的原始边界点, 将这些点 01摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 大庆石油地质与开发摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 2012 年 连接起来即得到了孔二段的原型盆地边界。 计算结 果表明在以上 4 个古水流方向上, 孔二段原型盆地 边界也明显超过残留边界, 最大外推直线距离为 8郾 30 km。 2郾 2郾 3 范克里金法 法国地质统计学家 Matheron 提出的范克里金 法 Universal Kriging 是地质统计学的主要内容 之一, 从统计的意义上说是从变量相关性和变异性 出发, 在有限区域内对区域化变量的取值进行无偏 最优估计的一种方法; 从插值的角度讲是对空间分 布的 数 据 求 线 性 最 优、 无 偏 内 插 估 计 一 种 方 法[15鄄17]。 应用 Stratimagic 软件, 通过多组参数试验 优选各项参数, 计算得到孔二段原型盆地恢复边界 图 2。 2郾 2郾 4 综合确定原型盆地边界 通过对上述 3 种恢复方法结果的对比分析, 结 合研究区实际情况, 最终确定出孔二段原型盆地边 界。 东部的原型盆地边界的外推距离比较大, 在 Inline 2560 方向上, 恢复出的盆地边界距残留边界 的最大距离为 12郾 20 km, 西部原型盆地边界的最 大外推距离为 7郾 45 km, 北部原型盆地边界的最大 外推距离为 9郾 35 km 表 1。 由于原型盆地南部注入盆地水流极少及分析资 料不全等原因, 上述 3 种方法均不能恢复南部边 界。 因此, 采用地震层拉平结合岩相古地理资料分 析的方法, 得出原型盆地的南部边界, 同时, 岩相 古地理图 图 3 也可以印证其他边界的恢复结 果[18]。 综合分析各种方法确定的原型盆地边界数据, 得到孔南地区孔二段的原型盆地恢复图 图 4。 由图 4 可见孔二段原型盆地为椭圆状分布, 说明该 盆地既不是压性盆地, 也不是张性盆地, 而属于坳 陷盆地, 并经受了后期构造运动造成的地层抬升和 剥蚀, 在地质历史上属于华北裂解初期。 表 1摇 残余盆地边界沿地震测线方向 计算的古沉积盆地边界距离 Table 1 Distances of the palaeosedimentary basin borders calculated in seismic line directions along the borders of the residual basin 盆地 边缘 测线号 外推原型边界距离/ km 重矿物 稳定系数法 矿物成熟度 指数法 范克里金 计算法 东部 Inline 11201郾 901郾 803郾 45 Inline 12803郾 002郾 405郾 00 Inline 14404郾 702郾 906郾 30 Inline 16005郾 553郾 157郾 65 Inline 17603郾 601郾 808郾 80 Inline 20806郾 904郾 4510郾 50 Inline 22408郾 305郾 2011郾 20 Inline 25608郾 057郾 0012郾 20 西部 Inline 12800郾 000郾 000郾 00 Inline 14403郾 203郾 603郾 65 Inline 17606郾 006郾 006郾 65 Inline 20805郾 005郾 204郾 60 Inline 22404郾 654郾 803郾 70 K85127鄄PJ5郾 255郾 407郾 45 Inline 32003郾 754郾 005郾 85 Inline 35203郾 803郾 205郾 80 南部 K85243鄄PJ K85231A鄄PJ 北部Crossline 17862郾 509郾 358郾 00 3 结摇 论 1 通过钻井资料可以直接判断残留盆地边 界的大致位置, 结合地震剖面所反映的地层学特 征, 可确定出残留盆地的边界。 2 针对不同地质情况,可采用不同的盆地 11第 31 卷摇 第 2 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 肖敦清摇 等 黄骅坳陷孔南地区孔二段原型盆地边界恢复 边界恢复方法, 对矿物成熟度资料比较多的地区可 采用碎屑岩矿物成熟度系数方法; 对重矿物资料比 较多的地区可采用碎屑重矿物稳定系数方法; 对有 三维地震数据和边界地层为收敛型的地区可采用范 克里金法。 3 孔二段时期的原型盆地呈椭圆状分布, 属 华北裂解初期的坳陷盆地 参考文献 [1] 大港油田石油地质志编辑委员会 郾 中国石油地质志卷四 大 港油田 [M] 郾 石油工业出版社, 1987郾 [2] 颜照坤, 段润梅, 李勇, 等 郾 黄骅坳陷孔南地区孔店期徐西断 层构 造 活 动 规 律 研 究 来 自 沉 积 响 应 的 证 据 [ J] 郾 地质学刊,2011, 35 1 1鄄10郾 [3] 漆家福, 陆克政, 张一伟, 等 郾 黄骅盆地孔店凸起的形成与 演化 [J] 郾 石油学报, 1994, 15 增刊 27鄄33郾 [4] 周立宏, 李勇, 肖敦清, 等 郾 陆相断陷盆地缓坡带沉积体系与 成藏动力学 [M] 郾 北京 科学出版社, 2009郾 [5] 邵先杰, 钟思瑛, 廖光明, 等 郾 海安凹陷安丰退积型辫状三 角洲沉积模式及建筑结构分析 [J] 郾 大庆石油地质与开发, 2005, 24 2 5鄄7郾 [6] 穆星 郾 利用地震几何属性和自组织神经网络进行地震相的自 动识别 [J] 郾 地质科技情报, 2005, 24 3 109鄄112郾 [7] 王安辉,华松涛,张太春,等 郾 综合储层预测方法在大情字井油 田的应用[J]郾 大庆石油地质与开发, 2004, 23413鄄16郾 [8] 何幼斌, 王文广 郾 沉积岩与沉积相 [M] 郾 北京 石油工业出 版社, 2007郾 [9] 刘林玉, 高潮, 张龙, 等 郾 确定侏罗纪焉耆盆地北部古沉积 边界的方法探讨 [J] 郾 西北大学学报 自然科学版, 2007, 37 2 297鄄300郾 [10] Friedman G M, Sanders J E郾 Principles of Sedimentology [M] 郾 New York Wiley Sons, 1978郾 [11] 白云风, 王振升, 韦阿娟, 等 郾 黄骅坳陷东营组重矿物时空 展布特征及物源体系分析 [J] 郾 大庆石油地质与开发, 2008, 27 2 39鄄42郾 [12] 姜在兴 郾 沉积学 [M] 郾 北京 石油工业出版社, 2003郾 [13] 许秀才, 刘元吉, 赵建军, 等 郾 古龙北地区姚一段地层沉积 物源及古水流分析 [J] 郾 大庆石油地质与开发, 2008, 27 3 36鄄38郾 [14] 吴朝东, 林畅松, 申延平, 等 郾 库车坳陷侏罗系砂岩组分和 重矿物组合特征及其源区属性 [J] 郾 自然科学进展, 2005, 15 3 291鄄297郾 [15] 孟令顺, 朱仁学, 周云轩, 等 郾 泛克里金法在大庆油田徐家 围子西北地区密度建模上的应用 [J] 郾 石油物探, 2001, 40 1 89鄄96郾 [16] 孙开峰, 叶勇 郾 泛克里格法在三维地震资料变速成图中的应 用 [J] 郾 石油物探, 1998, 37 2 112鄄117郾 [17] 牛文杰, 杨钦 郾 超大数据体泛克里金插值的研究 [J] 郾 石油 地球物理勘探, 2001, 36 6 672鄄679郾 [18] 向淑敏, 魏刚, 季建平, 等 郾 渤东凹陷古近系沙三段构造 古地貌对沉积的控制 [J] 郾 大庆石油地质与开发, 2010, 29 3 18鄄21郾 编辑宋铁星 21摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 大庆石油地质与开发摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 2012 年