东营凹陷沙四上亚段层序地层格架研究

冯 磊 姜在兴 田继军

摘要：针对东营凹陷沙四上亚段滨浅湖滩坝砂体沉积特征，根据层序地层学理论，在综合分析-地震、测井、岩G等资料的基础上，采用地震层序、声波时差和测井曲线叠合等方法进行层序界面识别，建立了东营凹陷沙四上亚段层序地层格架，将沙四上亚段划分为一个三级层序，并根据层序内低位体系域、湖侵体系域及高位体系域发育情况，细分为7个准层序组。

关键词：东营凹陷；体系域；层序地层格架；滩坝砂体；层序界面

中图分类号：TEl21.3文献标识码：A

前言

东营凹陷是济阳坳陷的一个次级构造单元，是印支期构造运动背景下发展起来的中、新生代张扭型半地堑伸展盆地。基本构造格局为北断南超、北陡南缓，四周被凸起所围绕。东营凹陷下第三系沙河街组沙四段上亚段主要发育滨浅湖滩坝沉积，滩坝砂体单层厚度小，储层横向变化快，沉积及分布规律复杂，建立合理的层序地层格架成为地层对比、沉积相分析及古地理再造等工作的基础。

孙海龙根据Cross提出的高分辨层序地层学原理，通过基准面升降变化规律建立了东营凹陷南斜坡沙四段的层序格架。本次研究根据Vail、Posamentier等提出的经典层序地层学理论，通过对不同体系域滩坝砂体沉积特征的研究，建立东营凹陷沙四段上亚段层序地层格架。

1沙四上亚段层序格架建立

东营凹陷沙四段沉积期为盆地发育初期断陷阶段的缓慢沉降期，为半干旱条件下的沉积，可划分为上、下2个亚段，其中，沙四上亚段由于主要含油层位位于纯化镇地区，也称“纯化镇组”，并可进一步细分为纯上段和纯下段。沙四上亚段岩性复杂，褐灰、灰色泥岩与薄层灰质粉砂岩、砂岩、白云岩、油页岩等互层，厚度一般为100～300m，受斜坡影响，向南逐渐减薄。沙四下亚段以含红色泥岩为特征，又称“红层”段，厚度一般为几十米，以冲击扇、河流及浅湖碎屑沉积为主。

Vail等人依据水位变化周期，将沉积层序划分为一至六级，其中，三级层序被作为层序地层的基本地层单位，具有重要意义，其时间区间为0.5～3.0Ma。根据姚益民的ESR测年等研究，东营凹陷沙四上亚段时间跨度为2.6Ma，可以为一个三级层序单元。

根据地层叠置样式、岩性特征及岩相变化等，将沙四上亚段划分为低位体系域、湖侵体系域和高位体系域，其中，低位体系域对应沙四上亚段纯下段，湖侵体系域对应沙四上亚段纯上段下部，高位体系域对应沙四上亚段纯上段上部。低位体系域与湖侵体系域分界面为首次湖泛面，地震剖面上为第一个上超点所对应的反射界面，首次湖泛面是水位开始上升的标志，湖泛面之上沉积水深加深，发育退积式准层序，沉积物颜色加深。湖侵体系域与高位体系域的分界面为最大湖泛面，是水位上升至最高位置的界面，水体深度达到最大，沉积富含有机质的暗色泥岩，称为凝缩段(cs段)，沉积岩性一般为黑色泥岩、油页岩等(图1)。

由图1可以看出：东营凹陷沙四上亚段低位体系域时期对应水体下降阶段，多发育进积式准层序组，为滨浅湖滩坝砂体发育的主要时期，砂岩含量逐渐增加，自然电位曲线呈“漏斗形”，形成向上变粗的进积序列；湖侵体系域时期对应水体上升阶段，水体较深，沉积岩性主要为半深湖相泥岩、风暴滩坝和油页岩等，自然电位曲线呈“钟形”，沉积序列为向上变细的退积序列；高位体系域早期水体深度相对稳定，发育加积式准层序组，后期水位略有下降，发育进积式准层序组，沉积岩性主要为滨浅湖相泥岩、滩坝砂岩及白云岩，自然电位曲线基线无偏移，呈直线加积特征。总体上，沙四上亚段具有明显的沉积韵律性，沉积物粒度由底部向上呈粗一细一粗变化，反映沉积水体由浅变深再变浅，形成一个完整的沉积旋回。

通过对东营凹陷300多口井的对比分析，建立了沙四段上亚段层序地层格架，将沙四上亚段划分为7个准层序组：低位体系域包括3个准层序组，以进积序列为主，发育滨浅湖沉积；湖侵体系域包括2个准层序组，以退积序列为主，发育半深湖、深湖沉积；高位体系域由2个准层序组组成，以加积或进积序列为主，发育滨浅湖沉积(图2)。

2地震资料层序界面识别

层序划分的关键是层序界面、初始湖泛面及最大湖泛面的识别。地震资料具有较好的横向分辨率，适用于层序界面的横向识别。利用钻井资料通过井震标定确定层序界面在地震剖面上对应的地震同相轴，并确定层序界面反射同相轴特征。根据东营凹陷樊137井离散合成地震记录：T7对应沙四上亚段层序底界，中一强振幅，连续性较好；T6对应沙四上亚段层序顶界，振幅较弱，连续性较差；17对应沙四上亚段纯上段与纯下段分界，强振幅，连续性好，可连续追踪(图3)。

层序界面通常对应不整合面，包括平行不整合和角度不整合，平行不整合面在地震剖面上反射同相轴产状平行，难以识别，角度不整合在地震剖面上特征明显，常表现为削蚀、顶超、上超、下超等，因此，寻找角度不整合面是层序界面识别的重点。以东营凹陷50多口井的合成记录井震标定为基础进行全区层序追踪。近盆地边缘地区角度不整合较明显，过滨634井南北向地震剖面上，沙四上亚段层序底界面(T7)表现为界面之上地震反射波的削蚀，为低位体系域时期湖平面长期下降河道下切侵蚀的结果；层序顶界面(T6)表现为界面之下地震反射波的顶超，顶超通常伴有较弱的侵蚀，通常出现于湖平面缓慢上升至开始下降时期，由于沉积物不能继续向上倾方向加积而形成，多形成于高位体系域(图4)。

3测井资料层序界面识别

3.1声波时差识别

声波时差是地层岩性、物性、孔隙度、流体性质等因素的综合响应，不整合将导致其中某些因素异常，使声波时差曲线偏离正常趋势线，这是利用声波时差进行层序边界识别的理论基础。Magara K提出，理想条件或者正常埋藏压实条件下，泥页岩声波时差对数与埋深存在线性关系，而不整合的存在将引起沉积地层缺失、沉积环境变化，造成湖侵泥岩覆盖形成超压带抑制压实作用等现象，导致声波时差对数与深度线性回归出现明显错断或异常，即为层序界面(不整合面)。

图5为东营凹陷东部王26井中泥页岩声波时差(对数刻度)与深度的关系。从图中可以明显看出，1664m处声波时差对数与深度关系出现明显断点，可以判断该位置为层序界面，分析认为是不整合的存在导致孔隙度等因素变化而使声波时差曲线偏离正常趋势线，确定该界面为沙四上亚段顶界面。同理，1840m处声波时差对数与深度关系也存在较明显断点偏移，判断为沙四上亚段底界面。

3.2声波时差曲线与电阻率曲线叠合法

成熟的富含有机细粒烃源岩中，生成烃类替代岩石孔隙水，使岩石电阻率增大，将使测井的声波时差曲线与电阻率曲线产生幅度差(定义该差值为AlogR)。声波时差曲线与电阻率曲线叠合法将孔隙度曲线(一般为声波时差曲线)叠加于电阻率曲线上之上，根据2条曲线间的幅度差可以进行层序边界识别。AlogR一般与烃源岩中的有机碳总量(TOC)成正比。层序地层格架与烃源岩发育程度及有机碳丰度存在密切联系：当湖盆水位上升至最高位置(即最大湖泛面)时，沉积凝缩段(cs段)，有机碳总量(TOC)较高，因此，TOC峰值常与最大湖泛面相对应。最大湖泛面上下，高位体系域陆源碎屑供应充足，而湖侵体系域及低位体系域水体相对较浅，导致TOC逐渐降低，使层序边界对应AlogR低值。

图6显示了东营凹陷高897井AlogR与层序地层关系，可以明显看出，AlogR与层序地层存在密切关系：AlogR低值段对应层序边界，即沙四上亚段的顶底界面对应的AlogR值迅速减少到最小；AlogR高值段对应层序中的最大湖泛面位置，且在层序内部向上、向下均逐渐减小。

4结论

(1)根据经典层序地层学理论，分析不同体系域对应的沉积特征，建立了东营凹陷沙四上亚段层序地层格架，为深入研究东营凹陷沙四上亚段滩坝砂体沉积规律提供了较精确的等时地层单元。

(2)综合地震层序识别、声波时差识别、测井曲线叠合法进行层序界面及体系域界面的识别，建立了东营凹陷沙四上亚段层序地层格架，提高了层序界面的可靠程度。

(3)通过对东营凹陷沙四上亚段各体系域滩坝砂体发育特征进行分析，认为低位体系域是滩坝砂体发育的主要时期，由3个准层序组构成，可以作为勘探有利目的层段。