霸县凹陷鄚州地区沙河街组层序地层学研究

苑保国，杨 光

(中油西南油气田分公司，四川 成都 610051)

霸县凹陷鄚州地区沙河街组层序地层学研究

苑保国，杨 光

(中油西南油气田分公司，四川 成都 610051)

古近系沙河街组是华北油田鄚州地区勘探主要目的层之一。长期以来，由于该地区的地层划分未能归一细化，因此极大制约了鄚州地区进一步的勘探工作。充分利用地震、测井、钻井及古生物等资料，结合各级层序界面的识别标志，将地震、测井、钻井和古生物等界面划分统一，建立起地震和地质统一的层序对比关系，并初步分析了地层的发育、分布特征及控制因素，为鄚州地区沙河街组的进一步深化勘探奠定了基础。

地震;层序界面;沙河街组;鄚州地区;霸县凹陷

1 区域地质概况

鄚州地区位于华北油田冀中坳陷霸县凹陷的中南部，东邻文安斜坡内带，西至安新—雄县，南接雁翎潜山构造带及任西洼槽北部，北到高家堡背斜构造带，勘探面积约为320 km2，是霸县凹陷继承性沉积构造带，主要由鄚州洼槽、淀北洼槽、鄚东洼槽、文安斜坡带和鄚州背斜构造带5个二级构造单元组成［1］。

古近系沙河街组是华北油田鄚州地区勘探主要目的层之一，但钻井与地震的对应关系不明确，深部层序边界在地震上的连续性差，追踪对比困难较大。尤其是沙三段和沙四段内部的三级层序界面一直未划分，沙三段和沙四段都各自作为一个整体研究［2－3］，使得研究工作较粗略，严重制约该区下一步的勘探工作。

通过层序地层学研究，从测井、地震、钻井及古生物等方面出发，完成了鄚州地区沙三段内部3个三级层序和沙四段内部2个三级层序的划分，并进行了全区层序地层统层，从而划分出全区统一的层序界面，建立起比较合理的层序地层格架，为该地区的深入勘探工作奠定了基础。

2 层序地层格架

2.1 层序界面的识别

2.1.1 层序界面的钻井识别

在钻井上识别层序界面主要是识别岩性突变面或沉积相突变面等［4－5］，由于研究区层序边界两侧地层存在于不同的沉积环境，岩性剖面上经常可观察到沉积相突变现象，主要包括以下2种情况一是当湖盆能够提供的可容纳空间突然减小时，就会发生迅速水退，造成深水相沉积直接被浅水相沉积覆盖，如沙四上段底部界面(SB2)和沙二段底部界面(SB6)(图1);二是当湖盆能够提供的可容纳空间急剧增大时，则会出现大范围的水侵，使得浅水相沉积被深水相沉积直接覆盖，如沙四下段底部界面(SB1)、沙三下段底部界面(SB3)和沙一下段底部界面(SB7)(图2)。其中，2种情况中间均没有发现过渡相的插入。

2.1.2 层序界面的地震识别

由于盆地边缘容易被剥蚀，这些剥蚀面在地震剖面上不统一。因此，利用其反射特征可识别出层序界面，研究区典型的不整合反射常见上超、顶超和削截等形式。

图1 鄚14井SB2层序界面岩性特征

图2 鄚5井SB1层序界面岩性特征

削截出现在层序顶部的界面，主要是区内河道的侵蚀作用造成下伏地层在侧向上缺失，这也是层序划分中最可靠的标志(图3);顶超也出现于层序顶部界面(图3)，代表水流冲刷作用的沉积间断或无沉积作用的发生，它与削截的最大区别在于没有发生强烈的侵蚀作用;上超多被发现于湖盆的边缘地带，说明当时的湖平面处于相对的上升期，上超现象也是层序底部界面在地震剖面上可靠的识别标志之一(图4)。

图3 南北剖面(过鄚35井)

图4 TRACE 3173剖面(过鄚34井)

除了对盆地边缘不整合面的识别外，还利用地震反射标志层在盆地内部对层序界面进行追踪在大量地震解释工作的基础上，鄚州地区沙河街组地震剖面上共识别出 Tg、T7、T7－1、T6、T6－1、T6－2、T和T4等8个地震反射标志层，进而将沙河街组地层划分为7个地震层序。如沙一下段特殊岩性段底部的反射可作为T4反射层，其反射特征为连续性好、中强振幅反射，局部可见与下覆地层的削截特征，但在研究区大部分地区都能被较好追踪。

2.1.3 层序界面的测井识别

(1)声波时差法［6］。地层在沉积过程中受到一定因素的影响，可能会发生沉积间断，造成随深度变化的泥岩中声波时差曲线形成错断。因此，利用声波时差曲线的形态特征可判断是否存在层序界面。如该区西南部的鄚6井，钻穿沙河街组的各个层位，其声波时差曲线在各个层序界面附近均发生了较明显的错断(图5)。

(2)ΔlgR法［7］。一般情况下，烃源岩中的有机碳含量与ΔlgR成正比。层序边界地层由于遭受暴露，有机碳含量很低，对应ΔlgR低值段;最大湖泛面(CS段)位置的生物最为丰富，有机质含量最高对应于ΔlgR高值段。如该区中南部的鄚13井，主要沉积1套以滨浅湖泥岩夹薄层滩坝砂，从该井ΔlgR与层序界面、CS段的对应关系看出(图6)，鄚13井层序的最大湖泛面位置对应的ΔlgR处于高值区，而该层序的顶底界面位置则对应于ΔlgR接近于零的区域。

图5 鄚6井声波时差特征

图6 鄚13井ΔlgR与层序界面CS段对应关系

2.1.4 层序界面的古生物识别

鉴于层序界面上下沉积环境的不同也会引起古生物的差异。因此，分析古生物在地层中分布的差异性也有助于层序的划分。有孔虫、轮藻、腹足类、孢粉和介形虫等古生物在研究区古近系中较为常见，其中的介形化石组合和各个层序有良好的对应关系(表 1)［8－9］，这种组合特征能较好地反映出不同沉积时期气候条件下的环境，从而为层序的识别与划分提供依据。

2.1.5 层序界面的井震标定

在单井层序地层学分析的基础上，借助合成地震记录信息，进行单井层位的精细标定，将标定结果与层序地层学分析对比，使其达到井震的对应统一。在此基础上，搭建起研究区的骨干对比剖面追踪各个层序地层单元在纵向和横向上的分布规律，从而建立起比较合理的层序地层格架。

表1 研究区各三级层序古生物组合

2.2 体系域的界面识别

识别出层序内部的初始湖泛面和最大湖泛面是划分体系域的关键。初始湖泛面的界面上下地层叠加样式和沉积环境往往具有明显的差异。界面之下准层序组一般为进积—加积式叠加，且多为三角洲平原—河流相沉积，界面之上为退积式准层序组，为较深水沉积，总体上沉积物粒度向上变细最大湖泛面在地震上容易识别，其反射能量强、连续性好，可以进行全区的对比追踪;岩性以细粒的油页岩和泥岩为主;电阻率高值、SP曲线平直;最大湖泛面附近的古生物发育，可以在岩心中观察到大量小壳化石和炭质，其界面之上为进积—加积式准层序组，界面之下为退积式准层序组。

依据上述初始湖泛面和最大湖泛面的各种识别标志，将研究区大部分地区的各个层序划分出种体系域：低位体系域、湖侵体系域和高位体系域部分地区未沉积低位体系域。

2.3 层序地层划分

在各级层序界面识别的基础上，将研究区沙河街组划分出8个层序界面，自下而上分别命名为SB1、SB2、SB3、SB4、SB5、SB6、SB7 和 SB8，进而将古近系沙河街组划分为7个三级层序，21个四级层序(图7)，其中层序1相当于沙四下段，层序2相当于沙四上段，层序3相当于沙三下段，层序4相当于沙三中段，层序5相当于沙三上段，层序6相当于沙二段，层序7相当于沙一下段。除了文安斜坡由于地势较高，部分地区未沉积低位体系域外，研究区其它地区体系域发育比较完全。

图7 鄚10井沙一下—沙四段层序地层综合柱状图

3 层序地层分布特征

鄚州地区沙河街组层序发育受古地貌和古构造等因素的影响。东部文安斜坡内带发育一系列阶梯状NNE向的同生断层，形成1个断裂坡折带。受该坡折带的影响，其下降盘地层沉积明显加厚。由于鄚州古潜山和背斜构造带的存在，沙河街组各个层序内的地层均表现为自东北向西南超覆减薄的趋势。

层序1、2沉积时期处于断陷分割充填期，该时期具有山陡洼深的古地貌特征。受前期构造运动形成的古地貌影响，沉积中心位于淀北洼槽内，沉积厚度较大，但展布范围较小，且沉积物多为近源沉积;层序3沉积时期进入了断陷扩张深陷期，其沉积地层与层序1、2差异较大，地层逐渐向南部鄚州潜山和东部文安斜坡超覆减薄，具有典型的西断东超的不对称箕状结构特征，其沉积中心南移至鄚州潜山以北的低洼地带;层序4沉积时期是层序的继承性沉积，区别在于该时期出现了1次较大规模的湖侵，水体较深，地层向西南和东部文安斜坡方向均有减薄的趋势，沉积中心北移至研究区西北部牛东断裂控制下的洼槽内;层序5沉积时期，研究区进入断陷抬升期，地层普遍减薄，但整体趋势变化与层序4时期相似，沉积中心仍受牛东断裂控制，继续北移，直至移出研究区;层序6沉积时期进入凹陷基底抬升期，沉积厚度普遍减薄，只在洼槽区厚度较大，东部文安斜坡的部分地区和西部鄚州背斜构造带开始遭受剥蚀，残存厚度不等;层序7沉积时期进入断坳扩展期，且发生古近系以来又1次较大规模水侵，与层序6时期相比，地层分布范围明显扩大，但总体上水体较浅。

4 层序地层格架中的油气分布规律

研究区内体系域与油气分布的关系比较紧密［10］，低位体系域的储集层多为面积较小的透镜状砂体，位于断裂坡折带之下，被湖侵期的厚层泥岩封盖，易形成岩性圈闭;湖侵体系域中暗色泥岩发育，有机质丰度高，是良好的烃源岩，且发育了大量的滑塌浊积砂体［11］，这些砂体尽管在横向上连通性差，但在纵向上可呈叠合连片分布，并被烃源岩包围接触，可充分吸收周边提供的油气，加之有厚层泥岩为盖层，可形成岩性油气藏富集带［12］;高位体系域中发育滩坝、近岸水下扇、扇三角洲和三角洲等储集砂体，利于油气汇聚，但由于研究区内断层发育，已汇聚的油气容易顺着贯通的断层向上运移到上覆层序的低位体系域中。

经统计，研究区的产油层主要分布于层序2 4、5、7的湖侵体系域中，其次是层序 2、4、5 的高位体系域，只有少量油气分布在层序4的低位体系域中，储集砂体类型主要为滑塌浊积岩、风暴滩坝、水下分流河道、河口坝和滨浅湖滩坝等砂体。虽然湖侵体系域的砂体没有低位体系域的发育，但其含油性要比低位体系域好的多，主要是湖侵体系域中发育了大量含油性较好的浊积砂体。钻井取心也证实了这一点。

5 层序地层发育与展布的控制因素

5.1 构造演化

霸县凹陷古近系沙河街组地层经历了不同地质事件和多期次构造叠加改造，凹陷内层序的形成与展布受构造演化影响。该区盆地构造演化阶段与各个层序地层的展布相对应，鄚州地区沙河街组主要经历了断陷分割充填期(层序1和层序2)、断陷扩张深陷期(层序3和层序4)、断陷抬升期(层序5和层序6)和断坳扩展期(层序7)［13］等4个不同的构造演化阶段。不同构造演化阶段所控制的层序展布特征存在明显差异性，如层序3沉积时期凹陷处于深陷期，地层沉积厚度普遍增大，区内未见剥蚀现象;层序6沉积时期进入基底抬升期，受抬升作用影响，研究区内沉积厚度普遍减薄，鄚州潜山周边和文安斜坡中外带的部分地区地层开始遭受剥蚀，地层残留厚度不等。

5.2 断裂活动

主要包括同生断层和边界大断裂，边界断裂控制层序及其内部体系域的发育范围，该区的主要边界断裂是牛东大断裂，对霸县凹陷各层序内地层的发育起重要作用。该断裂的剧烈活动形成了研究区西陡东缓的基底结构，控制沙河街组各层序地层的时空布局，即地层残余厚度或沉积厚度较大的区域位于靠近牛东断裂一侧的洼槽内，并逐渐向缓坡带或潜山带超覆减薄。同时，该区东部的文安斜坡内带发育一系列同生断裂，在沙三早、中、晚时期均为活动期，导致其下降盘地层沉积明显加厚。

5.3 物源供给

主要指来自物源区剥蚀作用形成的碎屑物质对研究区的供给作用。碎屑物质供给对层序的控制作用主要表现为对层序内砂体延伸程度和物质组成特征的控制，近源的牛驼镇方向发育的近岸水下扇和扇三角洲等以粗碎屑岩为主，分选差，泥质含量高，延伸距离短;远源的文安斜坡三角洲发育灰色的细碎屑岩，分选中等至较好，泥质含量低，延伸距离长。

5.4 古地貌

古近系潜山地貌对沙四早期—沙三晚期地层的沉积具有明显的控制作用。受古潜山存在的影响局部区域的沉积厚度不断向古潜山方向超覆减薄。

6结论

通过对鄚州地区沙河街组各级层序界面的识别，建立起该地区体系域级别的等时层序地层格架，将鄚州地区沙河街组地层划分为7个三级层序21个体系域，并首次将沙三上段、沙三中段、沙三下段、沙四上段和沙四下段分开研究，在此基础上分析了各个层序内地层的分布特征及地层发育与展布的主控因素，为该地区古近系沙河街组的进一步深化勘探提供了良好的地质基础。

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Research on sequence stratigraphy of the Shahejie formation in Maozhou area，Baxian depression

YUAN Bao－guo，YANG Guang
(Southwest Oil＆ Gas Field Company，PetroChina，Chengdu，Sichuan 610051，China)

The Paleogene Shahejie formation is one of the major exploration targets in Maozhou area，Huabei oilfield．Stratigraphic division has not been normalized，thereby greatly hindered in －depth exploration in this area．Seismic，logging，drilling and palaeontologic data are fully used in combination with identification of various sequence boundaries to construct a consistent stratigraphic correlation between seismics and geology．This research also preliminarily analyzes formation development，distribution and control factors，offering basis for further in－depth exploration in the Shahejie formation of Maozhou area．

seismic;sequence boundary;Shahejie formation;Maozhou area;Baxian depression

TE121.3

A

1006－6535(2012)02－0037－05

20110629;改回日期：20110715

国家科技重大专项“油气勘探新领域储层地质与油气评价”(2009ZX05009—002);国家自然科学基金项目“断陷盆地可容空间转换系统“(40672078)

苑保国(1978－)，男，2003年毕业于河北理工大学资源勘查工程专业，2009年毕业于中国地质大学(北京)油气田开发工程专业，获博士学位现主要从事层序地层学和沉积学研究工作。

编辑黄华彪