四川盆地龙岗东地区长兴组高频层序及其对礁滩体的控制_邓志强.pdf
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1、大庆石油地质与开发 Petroleum Geology Oilfield Development in Daqing2023 年 2 月 第 42 卷第 1 期Feb.,2023Vol.42 No.1DOI:10.19597/J.ISSN.1000-3754.202110019四川盆地龙岗东地区长兴组高频层序及其对礁滩体的控制邓志强1 胡明毅1 左洺滔2 张三1 宋昊1(1.长江大学地球科学学院,湖北 武汉430100;2.中国石油勘探开发研究院西北分院,甘肃 兰州730030)摘要:川东北龙岗东地区上二叠统长兴组地层划分以定性为主,生物礁滩体控制因素研究薄弱。基于层序地层学理论,利用最新地震
2、及钻井资料,在龙岗东地区长兴组三级层序划分的基础上,采用INPEFA测井旋回分析技术,对长兴组高频层序进行识别与划分,并分析其对礁滩体的控制作用。结果表明:研究区长兴组自下而上划分为2个三级层序SQ1和SQ2,5个四级层序ssq1ssq5;海平面高频升降影响生物礁滩体发育位置及规模,生物礁滩体主要发育于各高频层序格架内的高位体系域(HST);持续性的海退影响生物礁滩迁移方向,形成一定规模纵向叠置、横向迁移的礁滩体;生物礁滩的横向及纵向展布受控于海平面的升降变化,即受高频层序旋回的控制。研究成果为四川盆地龙岗东地区长兴组礁滩体油气勘探开发提供了有力依据。关键词:高频层序;生物礁滩体;INPEFA
3、技术;长兴组;龙岗东地区;四川盆地中图分类号:TE122 文献标识码:A 文章编号:1000-3754(2023)01-0011-12Highfrequency sequence and its control on reef beach bodies of Changxing Formation in Eastern Longgang area,Sichuan BasinDENG Zhiqiang1,HU Mingyi1,ZUO Mingtao2,ZHANG San1,SONG Hao1(1.School of Geosciences,Yangtze University,Wuhan 430
4、100,China;2.Research Institute of Petroleum Exploration and DevelopmentNorthwest,Lanzhou 730030,China)Abstract:Stratigraphic division of Upper Permian Changxing Formation in Eastern Longgang area of northeast Sichuan is mainly qualitative,and lack of research on control factors of reef beach.Based o
5、n theory of sequence stratigraphy,by using the latest seismic and drilling data,high-frequency sequence of Changxing Formation is identified and divided by applying INPEFA logging cycle analysis technology on the basis of 3th sequence division of Changxing Formation in Eastern Longgang area,and its
6、control effect on reef beach body is analyzed.The results show that Changxing Formation in studied area is divided into 2 3rd sequences SQ1 and SQ2 and five 4th sequences ssq1-ssq5 from bottom to top.High-frequency sea level fluctuations affect development location and scale of reef beach bodies,whi
7、ch are mainly developed in highstand systems tract(HST)within each high-frequency sequence framework.Continuous regression affects migration direction of reef beach bodies,forming a certain scale of vertically su收稿日期:2021-10-14 改回日期:2022-03-12基金项目:国家自然科学基金项目“川中地区埃迪卡拉系微生物白云岩成岩作用及储层孔隙定量演化来自激光原位U-Pb同位素
8、定年技术的约束”(42072171);中国石油西南油气田公司勘探开发研究院科研项目“开江梁平海槽礁滩气藏储层发育模式及流体分布规律研究”(JS2020-019)。第一作者:邓志强,男,1997年生,在读硕士,从事沉积学研究。E-mail:通信作者:胡明毅,男,1965年生,博士,教授,从事沉积学与层序地层学研究。E-mail:2023 年第 42 卷 第 1 期大庆石油地质与开发perimposed and lateral migrated reef beach bodies.Lateral and vertical extension of reef beach bodies is cont
9、rolled by sea level fluctuations,i.e.by high-frequency sequence cycle.The research provides basis for oil and gas exploration and development of reef beach bodies of Changxing Formation in Eastern Longgang area in Sichuan Basin.Key words:high-frequency sequence;reef beach body;INPEFA;Changxing Forma
10、tion;eastern Longgang area;Sichuan Basin0引言四川盆地是1个大型而古老的含油气盆地,其中晚二叠世长兴期川东北北环开江梁平海槽周缘地区是四川盆地古生界天然气聚集区,也是中国“川气东输”战略的天然气供应区1。在环开江梁平海槽油气聚集理论的指导下,发现了一系列大、中型长兴组生物礁气藏25,展现了川东地区长兴组礁滩气藏良好的资源潜力67。前人810对四川盆地东北地区长兴组层序划分的研究已取得较多成果,但仍存在较大的分歧,如孙利川等11将长兴组划分为 1 个三级层序,王成善等12将长兴组划分为 2 个三级层序。对川东北地区长兴组层序划分的研究中,尤其是高频层序(四
11、级五级)多采用地质方法对剖面进行高频层序划分,然而这种方法存在难以避免的主观因素,导致不同学者的认识差异大,进而导致长兴组高频层序划分及其对礁滩体的控制作用认识不清,严重制约了龙岗东地区长兴组生物礁滩的油气勘探进程。生物礁滩发育与层序密切相关1316,因此可通过层序地层划分来研究高频层序对礁滩体的控制。为降低主观因素对层序划分的影响,提高划分的精度,实现层序划分从定性研究过渡到定量研究,本文以碳酸盐岩沉积学及经典层序地层学为理论基础,针对钻录井岩心资料采用测井曲线频谱趋势分析技术(INPEFA)1719,对四川盆地龙岗东地区高频层序界面进行识别,建立高频层序格架,分析层序格架内生物礁滩的展布特
12、征及高频层序对生物礁滩体的控制,建立生物礁滩体发育模式。研究成果为四川盆地开江梁平海槽两侧的礁滩油气勘探提供有力依据。1地质概况四川盆地为 1 个菱形构造盆地(图 1(a),是以上扬子克拉通为基础发展起来的叠合型盆地20。龙岗东地区位于四川盆地东北部,属于川东高陡断褶带,包括龙会场、铁山和龙门区块,在晚二叠世的“峨眉地裂运动”和南秦岭洋的拉张背景之下2122,盆地基底断块快速沉降,形成了由浅水碳酸盐台地和海槽组成的“槽台”沉积格局,发育开阔台地相、台地边缘相、斜坡相、陆棚相、盆地相和局限台地相沉积,其中开阔台地相、台地边缘相发育生物礁、生屑滩等浅水碳酸盐岩沉积。龙岗东地区上二叠统长兴组与上覆飞
13、仙关组和下伏吴家坪组均呈整合接触。长兴组由下到上分为3 个 岩 性 段,分 别 为 长 一 段(P2ch1)、长 二 段(P2ch2)和长三段(P2ch3)(图 1(b)。龙岗东地区长兴组主要发育台地边缘,岩性以泥晶灰岩、泥质灰岩及白云岩为主,有少量硅质岩、泥页岩;台缘带发育生物礁灰岩及生屑灰岩。生物礁及生屑滩主要发育在长二段、长三段。2高频层序地层划分2.1层序划分技术与方法龙岗东地区长兴组发育浅水碳酸盐台地。碳酸盐岩沉积地层中泥质含量的高低可以反映沉积时期水体的深浅,因此,可以通过泥质含量的变化来判断沉积地层的旋回特征,然而能够反映泥质含量变化的测井曲线必须经过一定的技术手段处理后才能够间
14、接反映水体变化。综合预测误差滤波分析Integrated Prediction Error Filter Analysis(INPEFA)(图 2)是荷兰沉积学家 S.D.Nio等23提出的基于最大熵分析的测井曲线频谱分析方法,它将测井曲线转化成 INPEFA 曲线,使隐藏在测井曲线中的地层旋回特征信息显现化。INPEFA 处理过程为:(1)对自然伽马(qAPI)曲线进行奇异值处理,即对曲线进行滤波;(2)对处理后的 qAPI曲线进行最大熵频谱分析(MESA);(3)进行预测误差滤波分析(PEFA),PEFA 曲线可以看作指示地层连续性的“导向针”,其正向尖122023 年第 42 卷 第 1
15、 期大庆石油地质与开发邓志强 等:四川盆地龙岗东地区长兴组高频层序及其对礁滩体的控制峰大致对应于海泛面,负向尖峰对应于层序界面2425;(4)对 PEFA 曲线进行特定的积分处理得到INPEFA曲线。INPEFA 曲线的关键是曲线的趋势和拐点,它能够反映出原始测井曲线中无法显示的信息。通常情况下,INPEFA 曲线中 1 个完全正趋势对应着基准面上升半旋回,表示为海侵过程;1个完全负趋势对应着基准面下降半旋回,表示为海退过程;拐点则指示1个层序界面或层序内的特征界面,其中负向拐点一般代表可能的海泛面,正向拐点代表可能的层序界面。不同级别的趋势和拐点对应于相应级别的层序结构和层序界面26。2.2
16、高频层序发育特征2.2.1高频层序界面划分层序地层研究的基础和关键环节是层序界面的识别27,同样也是建立层序格架的依据。层序界面类型主要分为2种:(1)为基准面从下降到上升的转换面;(2)为基准面从上升到下降的转换面。本文在前人研究基础上,通过对龙岗东地区长兴组大量钻井岩心分析、邻区露头及地震关键界面的追踪及对比,对沉积期内各层序界面及海泛面进行识别并进行三级层序的划分,认为长兴组内发育图1 龙岗东地区构造位置及地层柱状图Fig.1 Structural location and stratigraphic column of Eastern Longgang area图2INPEFA技术思路
17、及原理Fig.2 Technical route and principle of INPEFA132023 年第 42 卷 第 1 期大庆石油地质与开发2 个型三级层序 SQ1 和 SQ2,对应发育 3 个层序界面 SB1、SB2、SB3,以及 2个海泛面 mfs1、mfs2(图 3),层序界面均为型层序界面,层序界面类型为局部暴露不整合界面和岩性岩相转换界面。由于龙岗东地区长兴组自然伽马曲线较为齐全且受井眼条件的影响较小,因此本文将采用自然伽马曲线来进行龙岗东地区长兴组频谱分析和高频层序划分。对龙岗东地区龙岗 84 井长兴组自然伽马曲线和 INPEFA 曲线分析发现(图 4),INPEFA
18、 曲线整体是 1 个负向趋势,曲线数值从右到左变小,表明整体的沉积环境是1个快速海侵背景下逐步海退的过程。INPEFA 曲线中存在 8 个具有代表性的拐点,在对应层序界面及海泛面处均有尖峰存在(图 4),因此将研究区长兴组划分为 5 个四级层序(ssq1ssq5)及相对应的海侵体系域(TST)和高位体系域(HST)。龙岗 84 井位于龙岗东地区的铁山区块,长兴组发育齐全,具有代表性。根据 INPEFA 曲线的拐点和趋势特征,由长期旋回可划分出2个三级层序(SQ1SQ2),短期旋回可划分出 5 个四级层序(ssq1ssq5)(图4)。三级层序 SQ1 包含 ssq1ssq3 共 3 个四级层序(
19、图 4)。SQ1 底界面是长兴组与龙潭组之间的岩性岩相转换界面 SB1,也是四级层序 ssq1 的底界面。该层序底界与下伏龙潭组整合接触。界面之下为龙潭组的低能泥质岩类,界面之上为长兴组的泥晶灰岩。界面处的 qAPI曲线存在高值突变,INPEFA 曲线表现出明显的正向拐点。四级层序 ssq1 与 ssq2之间为1个内部的岩性突变界面,自下而上由生物礁灰岩转变为针孔状白云岩。qAPI曲线在界面处存在突变点,INPEFA 曲线表现为 1 个负向拐点。四级层序 ssq2 与 ssq3 之间的层序界面,界面间没有明显的岩性标志,依据 qAPI曲线呈现出明显的高值突变,INPEFA 曲线在同深度呈现出明
20、显的负向拐点,据此划分出该高频层序界面,也体现出该方法在高频层序划分中的积极作用。三级层序 SQ2 包含 2 个四级层序 ssq4、ssq5(图 4)。SQ2 底界面为长兴组内部的 1 个局部暴露不整合面 SB2,SB2也是四级层序 ssq3与 ssq4的分界面。界面之下为长二段的高能生屑灰岩,界面之上为长三段的低能泥晶灰岩。界面处以低 qAPI值和INPEFA 曲线表现的正向拐点为特征。四级层序ssq4与ssq5之间的准层序界面同样为1个局部暴露不整合界面,界面之下为针孔状白云岩,界面之上为泥晶灰岩,qAPI曲线特征明显,显示高值突变接触,INPEFA 曲线则表现出 1 个非常明显的负向拐点
21、。SQ2顶界面是长兴组与上覆飞仙关组之间的岩性岩相转换界面 SB3,其同为四级层序 ssq5 的顶界,具有明显的岩性特征,界面之下为长兴组顶部的针孔状白云岩,界面之上为飞仙关组的灰岩,自然伽马曲线特征明显,表现为低qAPI段向高qAPI段转变,INPEFA 曲线界面处则表现为 1 个明显的正向拐点。2.2.2高频层序发育特征及演化2.2.2.1SQ1时期SQ1时期大致对应于长一期及长二期,包含有3个四级层序(ssq1ssq3),在长一期经历快速的海侵,形成海侵体系域(TST),在长二期则经历缓慢而持续的海退,发育高位体系域(HST),并且高位体系域(HST)地层厚度远远大于海侵体系域(TST)
22、。海侵体系域(TST)岩石类型以泥晶灰岩为主,自然伽马值较低,在SB1界面处表现出“陡坎”的特点,INPEFA 曲线存在 1 个正向拐点,海侵体系域(TST)内INPEFA曲线形态表现出由左向右呈现出增大的正向趋势,为典型的海侵特征。海侵体系域(TST)顶部qAPI值最高值处也对应着INPEFA曲线的负向拐点,表明该处为最大海泛面(mfs1)。高位体系域(HST)发育时期大致对应于长二期,该时期沉积的岩石类型与SQ1TST时期不同,岩石类型主要为生屑灰岩、生物礁灰岩和针孔状白云岩,并且为长兴组生物礁滩发育的1个主要时期。INPEFA曲线的长期旋回呈现负向趋势,证明了该时期海平面整体为1个持续而
23、缓慢的下降过程,INPEFA曲线短图3龙岗东地区长兴组高频层序划分Fig.3 High-frequency sequence division of Changxing Formation in Eastern Longgang area142023 年第 42 卷 第 1 期大庆石油地质与开发邓志强 等:四川盆地龙岗东地区长兴组高频层序及其对礁滩体的控制图4龙岗84井长兴组高频层序划分Fig.4 High-frequency sequence division of Changxing Formation in well Longgang 84152023 年第 42 卷 第 1 期大庆石油
24、地质与开发期旋回则可以识别出3个负向趋势,分别对应于ssq1ssq3的高位体系域(HST),并且在ssq1内最大海泛面、ssq1顶界面以及ssq2顶界面处,INPEFA曲线均存在相应的负向拐点。2.2.2.2SQ2时期SQ2时期大致对应于长三期,先是短暂的区域性海侵,发育海侵体系域(TST),继而整体经历 1个持续的海退过程,发育高位体系域(HST),高位体系域(HST)地层厚度远大于海侵体系域(TST)。海侵体系域(TST)地层薄,岩石类型以泥晶灰岩为主,qAPI曲线整体呈现中低值的特点,INPEFA 曲线在海侵时期呈现出正向趋势,体系域的的界面处自然 qAPI值产生突变,INPEFA 曲线
25、同深度处表现出明显的负向拐点,对应海泛面(mfs2)。高位体系域(HST)沉积的岩石类型主要有生屑灰岩、生物礁灰岩、泥晶灰岩和针孔状白云岩,为长兴组生物礁滩发育的另 1 个重要时期。从INPEFA 长期旋回曲线来看整体表现为负向趋势,说明该时期海平面整体仍为下降状态。INPEFA 短期旋回曲线中可以识别出2个明显的负向趋势,分别对应于 ssq4 和 ssq5 的高位体系域(HST),并且在 INPEFA 曲线中可以识别出明显的负向拐点,以及对应的自然伽马高值突变。四级层序 ssq5 顶部,在长兴期海退结束时,自然伽马值增大,INPEFA曲线表现出1个正向拐点,也指示该处为长兴组的顶部界面。3高
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