辽东湾西北部A区沙一、二段钻井层序地层和沉积相分析

刘恩然，辛仁臣，李建平

(1.中国地质大学海洋学院，北京 100083;2.中海石油天津分公司 技术部，天津 塘沽300452)

1 区域地质特征

辽东湾坳陷位于渤海东北部海域，是中国东部海上主要的油气产区之一［1－2］。辽东湾坳陷南界大致为辽东半岛南端与河北省秦皇岛市连线，面积约为2.6×104km2，西接燕山褶皱带，东邻胶辽隆起带。辽东湾凹陷呈“三凹二凸”的构造格局，自西向东分别是辽西凹陷、辽西凸起、辽中凹陷、辽东凸起和辽东凹陷［3-9］(图1)。

图1 辽东湾西北部A区构造纲要图Fig.1 Structural outline of the A district in northwestern Liaodong Bay

图2 层序划分方案Fig.2 Division of sequences，sequence stratigraphy and sedimentary facies in the study area

辽东湾古近系自下而上发育孔店组、沙河街组、东营组地层，其中沙三段、沙二段、沙一段和东三段沉积时期裂陷规模较大，东二段、东一段沉积时期裂陷规模明显减小。辽东湾地区分布众多油气田，沙河街组和东营组为主力产层，自下而上依次为沙河街组的沙四段、沙三段的暗色泥岩为有利烃源岩，沙三段、沙二段、沙一段的粗碎屑岩和碳酸盐岩为有利的油气储层，东营组的东三段、东二段的厚层泥岩为有利的盖层［7-11］。辽东湾地区的油田主要分布于隆起带及其周边和斜坡地区。辽东湾西北部A区位于辽东湾凹陷西北部，其西北部与西部斜坡区相接，东北部与中央凸起相接，南部与辽西低突起相接，已发现锦州9-3油田，其主力产层是沙二段的粗碎屑岩和沙一段的碳酸盐岩。因此，对辽东湾西北部A区沙河街组一、二段的层序及其沉积相进行划分，可以深化对辽东湾地区的层序及沉积相认识，并为辽东湾地区油田的勘探和开发提供参考依据。

2 层序划分方案

基准面是划分层序的依据，岩性特征及测井曲线变化可以反映基准面的变化［12］。岩性的特征和测井曲线在形态、幅度以及组合上的变化可以反映沉积环境的变化，而沉积环境的变化可以反映湖平面的变化。

SQs12为一个二级层序，其顶底界面为SBd3、SBs2(二级层序边界)，其内部又可以识别出1个三级层序界面SBs1;据此，SQs12二级层序自下而上进一步划分为SQs2、SQs1两个三级层序，每个三级层序均可划分出湖扩体系域(TST)和高位体系域(HST)，进而自下而上识别出两个最大湖泛面mfss2和 mfss1(图2)。

3 层序内部特征

3.1 SQs2岩性及测井响应特征

SQs2的底界面为SBs2，顶界面为SBs1，最大湖泛面mfss2。钻井揭示沙二段以砂岩、含砾砂岩沉积为主，生物白云岩、白云岩次之(图2)，夹薄层泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及泥岩，以粗碎屑岩发育为特征。测井曲线多为钟形，漏斗形(图3B)。SQs2湖扩域泥质含量略高于砂质含量，发育含砂泥质层(段);SQs2高位域西部白云质含量较高，中部和东部地区砂质含量较高，可划分为白云质含量较高层(段)、底部含泥质砂岩层(段)和砂岩发育层(段)3类。

3.1.1 SQs2 湖扩域内部特征

含砂泥质层(段):以泥岩为主，砂质含量向上逐渐减小，砂岩粒度逐渐变细，泥质含量向上增加(图3A、B)。

3.1.2 SQs2 高位域内部特征

(1)白云质含量较高层(段):以发育白云岩和生物白云岩为特征，比例占60%;下部发育泥岩和薄层砂岩互层，中部为生物白云岩，上部有泥岩、砂岩和白云岩发育(图3A)。

(2)底部含泥质砂岩层(段):主要发育砂岩，前期有泥质混入，测井曲线幅度有向上略增大的趋势(图3B)。

(3)砂岩发育层(段):发育含砾砂岩，测井曲线主要为齿化箱型(图3D)。

3.2 SQs1岩性及测井响应特征

SQs1底界面为SBs1，顶界面为SBd3，最大湖泛面mfss1。钻井揭示沙一段整体上岩性较细，主要发育泥岩和白云岩，以泥岩发育为主要特征(图2)，测井曲线以变幅微齿为主。发育厚层生物白云岩地区，其测井曲线为巨幅值齿化箱型(图3)。SQs1湖扩域泥质含量较高，发育白云岩和生物白云岩，可以分为含白云岩泥质层(段)、生物白云岩层(段)两类;SQs1高位域以泥岩为主，可以分为泥岩发育层(段)和含泥、含砂生物白云岩层(段)两类。

3.2.1 SQs1 湖扩域内部特征

(1)含白云岩泥质层(段):以泥岩为主，夹薄层白云岩、页岩，测井曲线呈低幅齿化状(图3A、B)。

(2)生物白云岩层(段):由生物白云岩组成，测井曲线为巨幅值齿化箱型(图3D)。

3.2.2 SQs1 高位域内部特征

(1)泥岩发育层(段):由泥岩组成，夹薄层页岩，测井曲线为低幅齿化状(图3A、B)。

(2)含泥、含砂生物白云岩层(段):主要发育生物白云岩，中部和上部发育泥岩、砂岩、白云岩。下部为生物白云岩层(段)，测井曲线为高幅齿化状，中上部及上部以泥岩、砂岩为主层(段)，测井曲线为低幅齿化状(图3D)。

3.3 最大湖泛面岩性及测井曲线特征

最大湖泛面位于下伏向上变深的正旋回地层与上覆向上变浅的反旋回地层之间，研究区内除一口井最大湖泛面位于生物白云岩中，其余井的最大湖泛面均位于泥岩中，岩性和电测曲线特征并不明显，反映了此区域湖平面的变化对沉积环境、沉积相影响较小(图3B、D)。

4 层序界面特征

4.1 SBs2层序界面岩性及测井曲线特征

此界面位于沙河街组沙三段和沙二段之间，具体的识别标志如下:

砂岩发育层(段)与含砂泥层(段)间正反旋回分界面(图3A、B)。

层序界面之下以泥岩为主，含砂质沉积，测井曲线呈反旋回，界面之上砂质含量较高，砂质含量向上减小，泥质含量向上增加，测井曲线呈正旋回。

这种层序界面特征说明了下伏地层的高位域沉积时期，陆源碎屑供应不充分，陆源碎屑物以泥岩为主，沉积物随湖岸线向湖区中心的迁移而迁移，可容空间减小，砂质含量向上略有增大，测井曲线呈反旋回;上覆地层的湖扩域，初期陆源砂质供应较充足，底部形成砂质沉积，后期陆源砂质供应不充足，沉积物随湖岸线向陆方向的迁移而迁移，水体变深，可容空间增大，砂质含量向上减小，泥质含量向上增加，测井曲线呈正旋回。

4.2 SBs1层序界面岩性及测井曲线特征

此界面位于沙河街组沙二段和沙一段之间，具体的识别标志可以分为如下3种:

(1)含白云质泥岩层(段)与含砂生物白云岩层(段)间正反旋回分界面(图3A)。

层序界面之下白云质含量较高，以生物白云为主，砂质含量向上增加，泥质含量向上减少，顶部有白云岩发育，界面之上白云质含量小于界面之下的白云质含量，砂质含量向上减少，泥质含量向上增加。

图3 沙一、二段层序特征(井名与图1中井名相对应)Fig.3 Sequence characteristics in the 1st and 2nd members of the Shahejie Formation

这种层序界面特征说明了下伏地层在高位域沉积时期，陆源粗碎屑供应较充分，水退时期蒸发作用增强，主要发育生物白云岩，沉积物随湖岸线向湖区中心迁移而迁移，可容空间减小，砂质含量向上增加，泥质含量向上减少;上覆地层的湖扩域，在陆源砂质供应较少条件下，为“清水”沉积环境，沉积作用以化学沉积作用为主，在靠近岸线附近的清水浅水地带，光、氧气充足［13］，在蒸发作用之下形成白云岩，沉积物随湖岸线向陆方向迁移而迁移，水体变深，可容空间增大，砂质含量向上减小，泥质含量向上增加。

(2)含砂质、白云质泥岩层(组)与砂岩发育段间正反旋回分界面(图3B)。

层序界面之下泥质含量向上减少，砂质含量向上增加，测井曲线呈反旋回;界面之上砂质含量向上减少，以泥岩为主，发育白云岩，测井曲线呈正旋回。

这种层序界面特征说明了在下伏地层的高位域沉积时期，陆源粗碎屑供应不充分，沉积物随湖岸线向湖区中心迁移而迁移，可容空间减小，砂质含量向上增大，泥质含量向上减少，测井曲线幅度向上为略有增大的反旋回;上覆地层的湖扩域，在层序界面底部有薄层粉砂岩，说明初期有砂质混入，后期陆源碎屑供应不足，沉积作用以化学沉积作用为主，形成白云岩，沉积物随湖岸线向陆方向迁移而迁移，水体变深，可容空间增大，泥质含量向上增加，测井曲线呈正旋回。

(3)生物白云岩层(段)与含砾砂岩层(段)间正反旋回分界面(图3D)。

层序界面之下砂质含量高，测井曲线为反旋回;界面之上生物、白云质含量高，测井曲线为正旋回。

这种层序界面特征说明下伏地层的高位域沉积时期，陆源碎屑供应充分，沉积物随湖岸线向湖区中心迁移而迁移，可容空间减小，沉积物为含砾砂岩，测井曲线呈反旋回;上覆地层的水进域，在陆源砂质供应较少条件下，为“清水”沉积环境，沉积作用以生物-化学沉积作用为主［13］，由于位于陡坡地区，属于高能浅水地带，并且光、氧、有机质充足［12］，蒸发作用强烈，水体矿化度高，因此形成厚层生物白云岩，测井曲线呈正旋回。

4.3 SBd3层序界面岩性及测井曲线特征

此界面位于沙河街组与东营组之间，具体的识别标志可分为如下两类:

(1)泥岩层(段)与含页岩泥岩层(段)正反旋回间分界面(图3B)。

层序界面之下泥质含量较高，页岩含量向上减小，测井曲线呈反旋回;界面之上为泥质沉积(图3B)。

这种层序界面特征说明下伏地层的高位域沉积时期，陆源碎屑供应不足，湖平面下降初期，水体较深，沉积环境为静水沉积环境，沉积薄层页岩，湖平面下降后期，沉积物随湖岸线向湖区中心迁移而迁移，可容空间减小，沉积环境为低能沉积环境，泥质沉积富集，测井曲线呈反旋回;上覆地层的湖扩域，陆源碎屑供应不足，沉积物随湖岸线向陆方向迁移而迁移，水体变深，可容空间增大，泥质沉积富集，测井曲线呈正旋回。

(2)含砂泥层(段)与含泥、砂生物白云岩层(段)间正反旋回分界面(图3D)。

层序界面为之下以生物白云岩为主，泥质含量向上减少、砂质含量向上增加，测井曲线呈反旋回，界面之上砂质含量向上减少，泥质向上增多、测井曲线呈正旋回。

这种层序界面特征说明了下伏地层的高位域沉积时期，陆源碎屑供应不充分，沉积物随湖岸线向湖区中心迁移而迁移，可容空间减小，蒸发作用增强，水体矿化度提高，生物白云岩较为发育，泥质向上减少、砂质含量向上增加，测井曲线呈反旋回;上覆地层的湖扩域，陆源碎屑供应不足，沉积物随湖岸线向陆方向迁移而迁移，水体变深，可容空间增大，泥质含量向上增加，砂质含量向上减少，测井曲线呈正旋回。

5 三级层序格架内沉积体系的分布

5.1 沉积微相类型及特征

利用辽东湾JZ9-3构造带的录井、测井、岩心资料，查明辽东湾JZ9-3构造带沙一、二段沉积体系为湖泊相，滨浅湖亚相，根据岩性特征和测井曲线形态，将研究区的滨浅湖亚相划分为砂质滩坝、泥滩、混合滩以及钙质浅滩4种微相(图2)。

砂质滩坝是在水动力条件较强、陆源碎屑物质供应较充分地区形成的滨浅湖沉积［14-15］。沉积物多以含砾砂岩、砂岩为主(图2)，发育低角度交错层理、波纹交错层理，测井曲线以中高自然电位、中高深电阻率、中低自然伽马、中低声波时差为特征，测井曲线为齿化箱型(图4D)。

泥滩是在水动力条件较稳定而陆源碎屑物质供应不充分条件下形成的滨浅湖沉积［14-15］。沉积物主要为泥岩(图2)，发育水平层理、透镜状层理，测井曲线以中高自然伽马、低自然电位、中低深电阻率为特征，测井曲线为低幅齿化状(图4B)。

混合滩是在水动力较强、陆源碎屑物质间歇供应的条件见下形成的滨浅湖沉积［14-15］。沉积物多为薄层白云岩、砂岩、泥岩互层(图2)，或为泥岩、粉砂质泥岩、砂岩三种岩性组成的沉积(图4D)。测井曲线以中低自然伽马、中低声波时差、中低自然电位、中低深电阻率为特征，测井曲线形态为齿化状(图4)。

钙质浅滩是在水深在浪基面以下，水体的蒸发量大于降雨量，水体矿化度较高的地区形成的碳酸盐岩沉积。沉积物为白云岩、生物白云岩(图2)，测井曲线为中高声波时差、中低自然伽马、中高自然电位、中高中电阻率，测井曲线形态为高幅齿化状(图4D)。

5.2 沉积微相在剖面上的分布特征

现以联井沉积剖面为例，说明层序格架内沉积体系在剖面上的分布规律。

TSTs2由砂质滩坝、泥滩、混合滩组成。A井湖扩域沉积物砂质含量较高，自下而上为砂质滩坝和泥滩形成的互层沉积;B井湖扩域发育由粉砂岩和粉砂质泥岩形成的混合滩沉积，JZ9-3-3井湖扩域下部发育砂质滩坝，顶部发育泥滩。

HSTs2由砂质滩坝、泥滩、混合滩以及钙质浅滩组成。A井高位域底部发育泥岩与薄层砂岩互层的混合滩沉积，中部和上部发育主要由生物白云岩、白云岩组成的钙质浅滩沉积，其内部含薄层砂岩;B井高位域发育由粉砂质泥岩、泥质粉砂岩和粉砂岩沉积形成的混合滩沉积;C井高位域下部为泥滩沉积，顶部为薄层砂质滩坝沉积;D井高位域发育厚层砂质滩坝沉积。

TSTs1由泥滩、混合滩、钙质浅滩组成，以泥滩和钙质浅滩占优势。A井地区底部发育薄层白云岩、砂岩、泥岩互层的混合滩沉积，中部发育由白云岩形成的钙质浅滩沉积，顶部发育泥滩沉积;B井湖扩域中下部和中上部发育由白云岩形成的钙质浅滩沉积，湖扩域底部、中部、顶部发育泥滩沉积 ;C井地区为泥滩沉积;D井地区发育厚层生物白云岩，为钙质浅滩沉积。

HSTs1由砂质滩坝、泥滩、混合滩以及钙质浅滩组成，泥滩占绝对优势;C井高位域中部发育薄层砂质滩坝沉积;D井高位域由钙质浅滩沉积和混合滩沉积组成，不发育泥滩。其余地区均为泥滩沉积(图4)。

图4 剖面沉积相分布图(井名与图1中井名相对应)Fig.4 Distribution of sedimentary facies in the study area

5.3 沉积微相平面分布特征

(1)TSTs2沉积相横向展布

辽东湾锦州9-3构造带位于辽西北洼，为一个低凸起构造单元。B井及其周缘地区地势较高，地势向四周逐渐变低，北部、南部坡度较缓，东部、西部坡度较陡。在沙二段湖扩域时期，湖平面较低，B井及其周缘地区作为凸起高部位露出水面为周围提供物源。东部和西部地势较陡，物源供应较充足，发育砂质滩坝，北部、南部地势较平缓，混合滩较为发育(图5a)。

(2)HSTs2沉积相横向展布

沙二段高位域时期，湖平面下降，物源供应不充足，西部蒸发作用强烈，发育钙质浅滩沉积;中部紧邻物源地区发育混合滩沉积;C井地区距离物源有一定距离，以泥质沉积为主;D井地区紧邻中央凸起，物源供应较充足，发育砂质滩坝沉积(图5b)。

(3)TSTs1沉积相横向展布

经过沙二段时期的沉积物堆积，在沙一段时期研究区北部、南部和西部地势平缓，东部仍坡度较陡。沙一段湖扩域时期湖平面上升，湖平面高于沙二段时期湖平面，低凸起构造单元被淹没接受沉积，物源供应不充足，泥滩沉积占主要优势;蒸发作用强烈时，在东部和中部地区，形成以白云岩或生物白云岩为主的钙质浅滩沉积，由于D井地区坡度较陡，钙质浅滩沉积厚度较大。(图5c)。

(4)HSTs1沉积相横向展布

图5 沉积相横向展布图Fig.5 Lateral distribution of sedimentary facies in the study area

在辽东湾沙一段高位域时期，湖平面下降，低凸起构造单元仍被湖水淹没接受沉积，物源供应不充足，以泥滩沉积为主，泥滩沉积范围小于湖扩域时期范围;蒸发作用强烈地区发育钙质浅滩，在东部及西北部有混合滩发育(图5d)。

6 结论

辽东湾西北部A区沙河街组沙一、二段自下而上划分为SQs2和SQs1两个三级层序，每个层序均可划分出湖扩体系域(TST)和高位体系域(HST)，并识别出三个层序边界和两个最大湖泛面，自下而上分别为:SQs2底界面 SBs2、最大湖泛面 mfss2、SQs1底界面SBs1、最大湖泛面mfss1、SQs1顶界面SBd3。钻井揭示沙二段主要发育砂岩和含砾砂岩，以粗碎屑岩发育为特征;沙一段湖平面位置高于沙二段湖平面位置，因此沉积物整体上岩性较细，主要发育泥岩和白云岩，以泥岩发育为主要特征。

剖面上，砂质滩坝沉积在沙二段较为发育，主要分布在A井地区的湖扩域和B井地区的高位域;钙质浅滩沉积在沙一段最为发育，主要分布在D井地区，此地区生物白云岩沉积最大厚度为160m，次之为A井地区和B井地区的湖扩域，在沙二段A井地区的高位域也有发育;泥滩沉积在沙一段最为发育，并且具有一定的厚度。这种剖面上富砂和富泥沉积微相的分布［16］，使得沙二段层序内部富砂且储层发育，沙一段层序内部富泥而盖层发育，从而形成了良好的储盖组合。

平面上，沙二段湖扩域时期沉积微相为混合滩及砂质滩坝。砂质滩坝发育较为广泛，高位域时期砂质滩坝发育面积减小，在东部C井地区发育泥滩沉积，在西部A井地区发育钙质浅滩沉积;沙一段湖扩域时期沉积微相为泥滩及钙质浅滩，泥滩占绝对优势，高位域时期钙质浅滩发育面积减小，除泥滩及钙质浅滩外，在研究区西北部及东部发育混合滩沉积。

由此可见，对辽东湾西北部A区沙一、二段进行层序格架的建立和沉积微相的划分，能够很好的揭示地层特征和沉积微相分布，进而确立地层之间的储盖组合关系，为石油勘探提供科学依据。

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