西湖凹陷PH斜坡超覆带源-汇特征及岩性地层圈闭模式.pdf
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1、收稿日期:2021-12-29;改回日期:2022-11-12;网络出版日期:2023-04-24本文受中海石油(中国)有限公司科技重大专项“西湖凹陷西部地区勘探开发关键技术研究”(CNOOC-KJ135ZDXM39SH01)资助海 相 油 气 地 质0前言PH斜坡带是西湖凹陷目前重要的油气勘探区之一,随着构造油气藏勘探程度的不断提高,如何寻找接替储量的问题迫在眉睫。近年来,随着勘探思路的转变,在 PH 斜坡中、低带地区的岩性及构造-岩性复合油气藏勘探1-3取得了重大发现,拉开了PH斜坡带岩性勘探的序幕,构造-岩性复合圈闭目前已成为PH斜坡带油气储量增长的重要接替领域。PH斜坡中、低带的岩性圈
2、闭复杂隐蔽,主要受控于转换断层形成的断裂坡折和挠曲坡折4,坡折的识别难度较大。虽然中、低带岩性圈闭紧邻主洼和次洼,成藏条件好,但目的层埋深大,普遍超过4 000 m,常规储层勘探窗口小,主要以低渗储层为主,产能低;而 PH 斜坡高带的储层埋深普遍在 4 000 m 以浅,储层条件好。因此,西湖凹陷的勘探领域向PH斜坡高带的超覆区拓展势在必行。超覆带是由于早期形成的地层因构造运动而发生褶皱、隆起、剥蚀,后续沉积地层在该凸起层层超覆而形成,在地震剖面上以下伏地层顶界削蚀和上覆地层底界上超为识别标志5。超覆带受地层超覆尖灭、坡折及沉积相带控制,是岩性和地层-岩性圈闭发育的有利场所6-8,圈闭类型在纵
3、向上的分布受层序格架下的不同体系域及层序界面控制,在横向上受盆地构造格局和沉积体系的控制9-11。低位体系域往往发育大规模的低位扇和下切谷沉积,形成大型的砂岩透镜体和上倾尖灭岩性体。盆缘超覆带存在挠曲、沉积和侵蚀等不同成因类型的坡折,对层序、沉积及地层-岩性圈闭的发育起着重要的控制作用12-15:坡折带下方往往发育低位扇和地层超覆圈闭,坡折之上往往控制深切谷的发育并形成深切谷圈闭。另外,坡折带本身也有一定的地形起伏,又由于断裂组合的叠加,也有利于形成构造-岩性复合圈闭。PH斜坡超覆带位于平湖大断裂上升盘,紧邻大断裂下降盘的富烃洼陷为绍兴36洼,具备优越的烃源基础和油气运移条件,钻井已证实油气可
4、运移至平湖大断裂上升盘。但是,已钻的几口井由于岩性圈闭不落实或位于砂体的边缘部位,总体油气显示摘要通过钻井、测井及三维地震等资料的分析,对西湖凹陷PH斜坡带平湖大断裂上升盘超覆带的层序地层构成、源-汇系统差异及沉积演化、控砂机制和岩性地层圈闭发育模式进行了综合研究。研究认为:(1)PH斜坡平湖组自下而上划分为3个三级层序(SQ1、SQ2、SQ3)。SQ1层序分布范围局限,受控于挠曲成因的陡坡坡折,低位体系域发育,沉积了近源的以中生界岩浆岩基底物源为主的“沟-坡-扇”耦合的扇三角洲体系;SQ2和SQ3层序分布范围较广,受控于侵蚀成因的缓坡坡折,海侵体系域和高位体系域发育,沉积了远源的以元古宇变质
5、岩基底物源为主的三角洲体系。(2)在体系域和坡折的控制下,发育3种岩性地层圈闭模式:低位期主要在挠曲坡折之下发育受基岩和扇根物性封堵的扇三角洲前缘砂体超覆型地层圈闭,海侵期主要发育受海泛期泥岩遮挡的潮汐砂坝和潮道侧向尖灭型岩性圈闭,高位期主要发育受侵蚀坡折控制的上倾尖灭和侧向尖灭的三角洲平原分流河道岩性圈闭。关键词超覆带;坡折;体系域;源-汇耦合差异;岩性地层圈闭;西湖凹陷中图分类号:TE121.3文献标识码:A西湖凹陷PH斜坡超覆带源-汇特征及岩性地层圈闭模式徐东浩,秦兰芝,何新建,张书平,袁 悦中海石油(中国)有限公司上海分公司研究院MARINEMARINEMARINEMARINEORIG
6、INPETROLEUMGEOLOGYORIGINPETROLEUMGEOLOGYORIGINPETROLEUMGEOLOGYORIGINPETROLEUMGEOLOGY海 相 油 气 地 质DOI:10.3969/j.issn.1672-9854.2023.02.005文章编号:1672-9854(2023)-02-0157-12第28卷 第2期沉积 储层2023年6月第一作者:徐东浩,硕士,工程师,主要从事沉积储层研究工作。通信地址:200335 上海市长宁区通协路388号中海油大厦A618室;E-mail:1572023年 第28卷 第2期海相油气地质海相油气地质较差。本次研究从层序地层分
7、析入手,梳理了不同层序及成因坡折控制下的源-汇系统差异,总结了“层序-坡折-物源”三元耦合的控砂机制和不同体系域下的岩性地层圈闭发育模式,这对推动斜坡超覆带的岩性地层勘探具有实践启示意义。1区域地质概况PH斜坡带西侧为海礁隆起,东侧为西次凹,北部靠近宝云亭地区,南部紧邻平湖油气田,PH斜坡超覆带位于 PH 斜坡带中部的平湖大断裂上升盘(图1a)。PH斜坡带内裂陷作用可以划分3个阶段(图1b):断陷阶段。受白垩纪末期雁荡运动背景下拉张应力的作用,古新世早始新世以断陷作用为主,断裂活动强,发育主要由平湖大断裂形成的陡坡坡折带,坡折带之上为物源剥蚀区,超覆带不发育;隆洼相间的格局明显,沉积了宝石组。
8、断-拗转换阶段。受中晚始新世平湖运动的影响16,断裂活动逐步减弱,以断-拗转换为主,地层逐步填平补齐,以宽缓斜坡为特征,沉积了平湖组;该时期发育由平湖大断裂形成的断裂坡折和平湖大断裂上升盘受先存古隆影响形成的挠曲和侵蚀坡折带,超覆带主要发育在平湖大断裂上升盘。拗陷阶段。受早渐新世玉泉运动的影响,断裂基本不活动,进入拗陷阶段,沉积了花港组;坡折带在该时期停止发育,超覆带也不发育。平湖组沉积时期以西侧海礁隆起物源为主,海礁隆起基底物源呈现出南北两端以变质岩为主,中部以火成岩为主,夹杂少量矽卡岩的特征17。图1西湖凹陷PH斜坡超覆带构造位置及地层综合柱状图Fig.1Tectonic location
9、 and comprehensive stratigraphic column in PH slope overlap beltin Xihu Sag刘金水等18通过测井、地震、古生物分析,认为PH斜坡带平湖组可划分为3个三级层序(图1b),自上而下依次对应层序界面T30、T32、T34和T40之间限定的地层。T30和T40分别对应于平湖组顶界面和底部大范围的不整合界面,T32和T34分别对应于平湖组内部2个小型的不整合界面,T33界面为平湖组内部的最大海泛面。PH斜坡带整体为震荡式海退背景下沉积的一套潮坪三角洲沉积体系(受潮汐影响)19,其中,平湖组下段为限制性地貌控制下的辫状河三角洲体系,
10、平湖组中段为海侵期发育的潮坪体系和海退早期受潮汐影响的三角洲,平湖组上段为海退期发育的进积三角洲体系。1582层序地层发育特征2.1单井层序特征平湖大断裂上升盘超覆带地层与下降盘地层可对比,下降盘钻井已揭示平湖组可划分为3个三级层序,自下而上,平湖组的下段、中段、上段分别对应SQ1层序、SQ2层序、SQ3层序20。在平湖大断裂上升盘超覆带目前仅钻探了3口井(A井、B井、C井,位置见图1a),基于测录井资料,根据层序界面处岩相突变、INPEFA曲线(频率趋势曲线)和小波能谱等特征进行了层序划分。A井平湖组底界T40(与已钻井T34界面重合)、顶界T30界面上下岩相发生突变(图2):T40界面之下
11、为英安岩、火山角砾岩,界面之上为含砾中砂岩;T30界面之上为厚层砂砾岩,界面之下为含煤泥岩。这反映了层序界面处沉积环境发生明显变化。层序界面位于INPEFA曲线从负向趋势变为正向趋势的拐点处,海泛面T33位于INPEFA曲线从正向趋势变为负向趋势的拐点处21。不同准层序组的叠加样式下,小波时频能谱中局部能量团随深度的变化不同22。从A井的时频能谱图中可以看到(图2):高位体系域为进积式准层序组,局部能量团随深度增加逐渐增强,且向大尺度移动;海侵体系域为退积式准层序组,局部能量团随深度增加逐渐减弱,且向小尺度移动;低位体系域为加积式准层组,局部能量团随深度变化不大。3口井均钻在超覆带平湖组厚度较
12、薄的位置,揭示的平湖组层序地层不完整,以SQ2、SQ3层序为主。在超覆带平湖组厚度较大的位置,从井震对比及地震反射特征来看,推测存在SQ1层序(图3)。层序界面图2西湖凹陷PH斜坡超覆带A井平湖组层序划分Fig.2Sequence division ofPinghu Formation ofWellA in PH slope overlap beltofXihu Sag徐东浩等:西湖凹陷PH斜坡超覆带源-汇特征及岩性地层圈闭模式1592023年 第28卷 第2期海相油气地质海相油气地质图3西湖凹陷PH斜坡超覆带过A井地震剖面层序结构图(剖面位置见图1a)Fig.3Sequence struct
13、ure in seismic section across WellA in PH slope overlap beltofXihu Sag(locationisshowninFig.1a)T40之上发育下切谷,内部具充填反射,往凹陷方向可见下超反射;层序界面之下可见削截反射。最大海泛面(mfs)附近广泛分布的一套泥岩沉积,其地震反射特征表现为层序内部凹陷至斜坡的稳定、连续的同相轴。SQ1层序在断裂坡折之下局限分布,以低位域为主,A井位于SQ1层序的过路沉积区,上倾方向为SQ1低位域的下切谷;SQ2层序以海侵和高位体系域为主,低位体系域局限分布,A井钻遇低位域砂体的侧缘,揭示的岩性主要为薄层的
14、含砾砂岩、细砂岩;SQ3层序以海侵和高位体系域为主,最大海泛面之上的高位砂体进积发育,可见明显前积反射。2.2连井层序格架特征选取垂直物源方向的A井B井C井连井层序格架剖面进行对比可知,超覆带SQ2层序低位体系域局限分布,SQ2层序海侵及高位体系域与SQ3层序海侵及高位体系域分布较广,形成区域上2套较为有利的储盖组合(图4):一套为SQ2层序低位域及SQ1层序低位域加积砂体与SQ2层序海侵体系域区域分布的厚层泥岩形成的有利区域储盖组合;另一套为SQ2层序高位域进积砂体与SQ3层序局部海侵泥岩形成的有利局部储盖组合。图4西湖凹陷PH斜坡超覆带A井B井C井连井层序地层格架Fig.4Inter-we
15、llsequence stratigraphic framework in PH slope overlap beltofXihu Sag2.3坡折识别及其对层序发育的控制PH斜坡超覆带坡折成因上存在挠曲和侵蚀2种类型,空间尺度上可划分为三阶坡折带,控制了不同层序单元的发育。挠曲坡折带是由于深部断裂活动形成的古断凸使浅部地层发生挠曲变形而形成,坡160图5西湖凹陷PH斜坡超覆带坡折类型及剖面特征(剖面位置见图1a)Fig.5Slope break types and seismic characteristics ofPH slope overlap beltin Xihu Sag(locat
16、ionisshowninFig.1a)3源-汇系统差异耦合下的沉积特征源-汇系统分析,就是将物源区的构造、剥蚀作用,沉积物的搬运方式,以及最终的沉积样式作为一个完整的系统,对控制该系统的内、外因之间的相互作用及其产生的结果进行综合分析,进而指导相应地质事件的预测23-25。通过物源区沟谷特征、基底岩性特征及沉积区的沉积响应分析,认为 PH斜坡超覆带平湖组沉积早期和中晚期分属不同的源-汇系统,沉积体系亦存在显著差异。3.1物源组成与海平面变化沉积区的物质组成由物源区的母岩类型决定,不同岩性基岩的风化和剥蚀作用存在明显差异,在一定程度上决定了汇水区发育的沉积体规模和沉积物总量。在同等条件下,变质岩
17、基底抗风化能力较低,岩浆岩基底的抗风化能力强,因此,变质岩基底的物源供给能力强于岩浆岩基底,形成的沉积物规模也较大。平湖组下伏地层岩性复杂,位于超覆带上的C井 2 8093 204 m 井段为一套溢流相的安山岩、安山角砾岩,局部裂缝发育,被方解石和棕红色泥质岩充填。安山岩同位素年龄约为45.942.5 Ma,属始新统下部八角亭组,这套火山岩层在地震剖面上表现为低频-中等连续-中强振幅反射(图6),分布范围有限。该火成岩之下为元古宇变质岩基底26-27,地震图6西湖凹陷PH斜坡超覆带前平湖组岩性及地震剖面特征(剖面位置见图1a)Fig.6Lithology and seismic charact
18、eristics ofPre-Pinghu Formation in PH slope overlap beltofXihu Sag(locationisshowninFig.1a)度突变,坡折带之下有明显的超覆和地层加厚特征;侵蚀坡折带是由于风化侵蚀等外动力地质作用造成不整合面之上发生坡度变化而形成,界面之下表现为地层削蚀,界面之上表现为地层超覆特征。空间上,一阶坡折为挠曲成因,主要受先存构造背景及平湖大断裂持续活动对上升盘的牵引作用而形成,表现为地层明显的增厚(图 5),控制了SQ1层序的局限分布;二阶、三阶坡折为侵蚀成因,主要受控于先存基底持续暴露叠加火山作用形成的沟壑纵横的地貌,分别控
19、制了SQ2、SQ3层序的分布,坡度较缓,地层厚度变化不显著,坡折点之下表现为地层超覆,坡折点之上表现为下切谷发育。徐东浩等:西湖凹陷PH斜坡超覆带源-汇特征及岩性地层圈闭模式1612023年 第28卷 第2期海相油气地质海相油气地质剖面上表现为基底连续反射之下的中高频-差连续-强振幅反射,分布范围广。八角亭组火山岩母岩分布范围局限,且先期遭受剥蚀,在平湖组沉积早期被剥蚀提供物源;元古宇变质母岩分布范围广,在平湖组沉积中晚期被剥蚀提供物源。这两套母岩类型的差异造成了超覆带平湖组沉积早期和中晚期的源-汇系统及其沉积响应的差异。同时,气候和海平面变化控制风化和剥蚀作用,影响沉积充填垂向演化。SQ1层
20、序及SQ2低位期气候较干燥,海平面低,沉积物近源堆积;SQ2、SQ3层序海侵期气候湿润、海平面升高,物源供给减弱,沉积朵体向源区萎缩,泥质含量升高;SQ2、SQ3层序高位期气候由湿润转向干旱,海平面降低,物源供给显著增强,沉积物向盆地中心方向推进,沉积体范围增大。3.2物源通道与搬运通量平湖斜坡超覆带物源通道主要为古沟谷,一般沿层序界面附近发育,是沉积物从源区向汇区内搬运、输导或堆积的通道。搬运通量与物源通道的截面积和下切深度(宽深比)密切相关:一般物源通道的截面积越大,则单位时间内沉积物可搬运量越大;下切深度越大,水动力条件越强,搬运能力越强。不同层序地层坡折之上沟谷的规模和形态差异较大。S
21、Q1层序之上发育U型沟谷(图7a)。U型沟谷一般为古水系发育初期由于沟谷频繁迁移、摆动造成,宽深比值小,搬运通量大,反映了距离物源区近、物源供给能力强、单个沟谷对应单个扇体的“沟-坡-扇”耦合特征,表现为单点物源供给,砂体局限分布。图7西湖凹陷PH斜坡超覆带物源区沟谷类型(剖面位置见图1a)Fig.7Gully types in provenance area ofPH slope overlap beltin Xihu Sag(locationisshowninFig.1a)SQ2、SQ3层序之上的沟谷为W复合型沟谷(图7b)。W复合型沟谷一般为古水系发育晚期因水道分叉、水动力相对减弱造成,
22、宽深比值大,输导、搬运砂体能力相对减弱,靠近沉积卸载区,反映了距物源区有一定的搬运距离。因具有变质岩基底物源供给强的特征,在多点物源叠加下,沉积卸载区也容易形成大规模砂体。3.3沉积响应特征差异不同构造活动以及物源区母岩类型、搬运通道等因素的差异,造成了PH斜坡超覆带平湖组不同时期源-汇系统下沉积响应的差异。3.3.1平湖组沉积早期近源岩浆岩供给下的扇三角洲沉积体系平湖组沉积早期,以断陷阶段为主,断裂活动强,控制了SQ1层序和SQ2层序低位体系域的发育。低位体系域沉积主要分布在超覆带地貌低洼区,该时期沉积基准面较低,可容纳空间有限,沉积砂体的频次高。物源区古沟谷类型为U型,以较强的单162徐东
23、浩等:西湖凹陷PH斜坡超覆带源-汇特征及岩性地层圈闭模式点物源供给为主,易形成近源快速堆积、局限分布的扇三角洲砂体。A井SQ2低位体系域地层岩矿特征表现为以细砾岩为主,多见颗粒支撑,分选差,磨圆为棱角次棱状,混杂堆积(图8)。碎屑颗粒以喷出岩岩屑为主,占82%(图8a),反映物源区以火山岩母岩为主。图8西湖凹陷PH斜坡超覆带A井SQ2层序低位域取心段岩心和薄片特征Fig.8Core and thin section characteristics ofthe SQ2 lowstand system tractofWellA in PH slope overlap beltofXihu Sag从
24、超覆带仅有的 A 井 SQ2 低位域的取心段来看,其表现为平原辫状河道前缘水下分流河道前缘砾质碎屑流的水进型扇三洲的超短期旋回序列,下部为绿灰色含砾砂岩中砾岩,砾石成分以火成岩岩块为主,分选差,磨圆为次棱次圆状,砾石可见定向排列,为扇三角洲平原辫状河道沉积(图8b);中部为灰色含砾砂岩粗砂岩,可见多个正粒序递变层理,颗粒分选、磨圆均较好,反映扇三角洲前缘水下分流河道沉积(图8c);上部为绿灰色含中砾细砾岩,杂基支撑砾岩相,分选差,磨圆为次圆状,基质为灰质和生物碎屑,反映扇三角洲前缘的砾质碎屑流沉积(图8d)。平湖组沉积早期,扇三角洲的展布主要受控于一阶挠曲坡折。挠曲坡折为陡坡类型,坡度大,坡折
25、之下的坡折槽是地形由陡变缓的转折点连线,为下凹的槽,限制性地貌下形成快速卸载的扇三角洲前缘水下分流河道和河口坝沉积(图 9a),北西向南东方向地震剖面见逐层超覆的前积反射(图9b剖面1)。扇根部位与SQ1时期沟谷相对应,以扇根的平原辫状河道为主,地震剖面上表现为中强负振幅下切充填反射(图9b剖面2);由于卸载区分布范围有限,前缘河口坝相互叠置,叠合连片,在横切物源方向地震剖面上表现为强负振幅连续反射(图9b剖面3)。3.3.2平湖组沉积中晚期远源变质岩供给下的潮坪三角洲沉积体系平湖组沉积中晚期以断-拗转换阶段为主,断裂活动弱,超覆带低位域不发育,形成了SQ2和SQ3层序海侵体系域潮坪沉积体系和
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