基于地震沉积学精细分析饶阳凹陷西部沉积特征

杨莹莹 (中石油华北油田分公司第一采油厂，河北 任丘 062552)

程相振 (中石油华北油田分公司科技信息处，河北 任丘 062552)

崔刚，高蒙蒙，刘蓓蓓 (中石油华北油田分公司第一采油厂，河北 任丘 062552)

饶阳凹陷为渤海湾盆地大型富油气斜坡之一[1～3]，经多年勘探取得了一系列的成果[4～9]。前人研究主要集中在地震资料处理以及岩性油气藏勘探上，对沉积相的研究多为宏观的区域性认识，制约了饶阳凹陷西部斜坡带滚动勘探的进程。西部斜坡带为宽缓斜坡，构造上闭合高度低，难以形成较大规模的油气富集区，主要出油层位沙河街组二段(以下简称沙二段)以河流或三角洲沉积为主，砂体规模变化大，纵、横向连续性及连通性不稳定，砂泥关系复杂，储集砂体相变快，难以预测。研究区从1991年开始上交储量，至2002年基本达到高峰，近17年来上交探明储量未获得大的突破。

笔者应用层序地层学、地震地层学和地震沉积学的地层切片技术，对饶阳凹陷西部蠡县斜坡中南段展开研究，对沙二段和沙河街组一段(以下简称沙一段)的地层层序进行高精度井震分析和沉积相分析，追踪沉积相的横向变化、空间展布及演化规律，寻找油气勘探的有利目标带。

1 区域概况

蠡县斜坡位于冀中坳陷饶阳凹陷西部，斜坡东西宽约20～30km，南北长约80km，面积约2000km2[10]。斜坡为高阳古隆起上发育的古近系继承性沉积斜坡，地层产状宽缓，原始坡降极小，一般约1～3m/km[11]，现今呈西抬东倾、北东走向的结构特征，该次重点研究范围在蠡县斜坡中部，面积约450km2(见图1)。古近系是饶阳凹陷发育和形成的主要时期，在基底古隆起上发育以断陷为主的构造活动，古近系自东而西超覆减薄或尖灭，从而形成了NNE走向、东断西超的箕状断陷构造格局[12～15]。燕山运动末期的引张力造成了蠡县斜坡南部高阳断层和大百尺等张性断层的形成，切割了古生界的基底，同时盆缘断层的活动，造成了斜坡南部微弱的翘倾。由于沙河街组三段(以下简称沙三段)沉积中、后期处于断陷期末，构造运动减弱，使得基底的古断层在沙三段沉积后期停止活动，但古地形仍对后期沙二段的沉积产生一定的影响；沙二段沉积时期，继承沙三段后期断陷期古地形，湖盆抬升，沉积环境由初期的辫状河三角洲过渡为三角洲前缘；沙一段沉积初期，湖盆继续扩张，受快速水进影响，沉积环境由浅水三角洲转变为水体较深的滨浅湖滩坝，至沙一段沉积末期，湖盆进入回返消亡早期，水位下降，发育辫状河三角洲沉积。

2 高频层序格架的建立及地震处理

2.1 高频层序地层格架划分方案

根据饶阳凹陷蠡县斜坡断陷湖盆的特点[16～18]，研究区以P.R.Vail的经典层序地层学理论为指导搭建沙河街组湖相沉积层序地层格架，将蠡县斜坡沙一段至沙三段划分为6个三级层序(见图2(a))，分别对应沙一上、下亚段，沙二段，沙三上、中、下亚段。重点层位沙一段和沙二上亚段划分出4个三级层序。沙一上亚段发育三级层序湖退体系域，以进积式-加积式准层序组为主，发育3个中期半旋回。沙一下亚段发育三级层序湖进体系域，整体以退积式准层序组为主。其中，沙一下亚段特殊岩性段发育2个中期半旋回。沙二上亚段尾砂岩段早期为进积式准层序组，后期为加积式-退积式准层序组，发育一个中期半旋回。

2.2 地震处理

标准地震资料处理通常提供零相位地震资料，其解释优点包括子波对称性，中心波瓣(最大振幅)对应反射界面以及更高的分辨率。但是，上述优点只有当地震反射来自单一反射界面(如海底，重要不整合面，厚层块状砂岩的顶面等)时才成立。

图2 蠡县斜坡过高26井常规0°相位地震剖面与90°相位旋转地震剖面

3 典型地层切片解释

沉积体大多具有宽度大于厚度的特点，故其地震反射横向分辨率大于纵向分辨率，为了更好地揭示研究区的沉积微相类型及砂体展布形态，该次研究通过地震沉积学的方法，结合29口井钻井、测井资料及三维地震数据在主要含油层位开展了地震沉积学研究。最终，选取了4张形态较好，具有一定代表性地层的切片进行了更加精细的解释，自下而上分别为沙二上亚段尾砂岩seismic slice 91(以下简称ss91)、seismic slice 1(以下简称ss1)，沙一下亚段特殊岩性段seismic slice 189(以下简称ss189)、seismic slice 6(以下简称ss6)。

3.1 尾砂岩段地震属性及对应沉积相

沙二上亚段尾砂岩段为典型的浅水三角洲沉积体系，由29口井岩性标定可知，均方根振幅切片显示红、黄色振幅为富砂反射，蓝色振幅为富泥反射(见图3(a))，在ss91切片上，见到较大范围的黄绿色振幅反射特征，反映沉积相对较薄层的砂体。通过对切片细节的仔细识别，发现研究区西北部三角洲前缘部位发育顺物源方向间隔变化的振幅特征(见图3(a))，比对垂直西北物源方向连井剖面岩性特征，观察G29井、G104井、G23井及XL5井等单井岩性剖面，可见细砂岩、粉砂岩段与薄层深灰、灰色泥岩交互出现，能够较好地对应于三角洲前缘水下分流河道与支流间湾分布组合特征。由此表明，北部发育北西-南东向物源体系，物源推进到XL5井附近；西部物源从正西方向一直推进到G23井附近；西南部至南部地区发育一系列西南向物源，向盆地中心推进，一直推进到G22井-XL7井-XL6井一线附近，3个物源在XL5井-G23井-G22井-XL6井一带形成湖湾，在湖湾附近发育滩坝，最终根据上述特征刻画出了ss91切片的沉积综合解释图(见图3(b))。

图3 饶阳凹陷蠡县斜坡沙二上亚段尾砂岩段ss91切片及其沉积综合解释

在尾砂岩段ss1切片上可见研究区自南向东方向，呈现规律性的强振幅，中强振幅，弱振幅的变化，自西向东建立井格架剖面可知，G28井、G29井、G104井在地层切片的位置均发育富砂沉积，G23井转变为薄层砂岩，XL2井和XL5井切片的对应井深为泥岩沉积。振幅与岩性存在较好的对应关系，可用于观察地层切片上各井点的含砂情况。切片上三角洲不同相带的振幅分界明显，大致方向自西向东(见图4(a))，反映三角洲向东北湖区推进的特征，研究区西北部发育北西-南东相物源体系，物源推进到高43井附近；西南部发育一系列西向-北东向物源，一直推进到G23井-XL6井一带，2个物源在G43井与XL6井附近形成小幅度的湖湾，受沿岸流改造，在湖湾附近形成B6井、XL3井、XL101井、XL102井一线的滩坝。综合上述地层切片细节特征，最终得出尾砂岩段ss1切片沉积综合解释图(见图4(b))，其沉积相解释与尾砂岩ss91沉积相图中亚相边界及三角洲形态类似，物源方向具有继承性，但其细节刻画(支流间湾沉积微相)更为清晰，能更好地提供单期三角洲砂体连续性及其展布特征等信息。

3.2 特殊岩性段地震属性及对应沉积相

沙一下亚段特殊岩性段为典型的湖相滩坝沉积体系，在ss189切片上可见与尾砂岩段ss1切片相近的振幅反射特征(见图5(a))，主要砂体分布范围大致相同，但其内部富砂反射特征却相差较大，切片明显强振幅属性延伸方向为北北西-南东东向，与尾砂岩段强振幅属性优势方向不同。尾砂岩段ss1切片富砂强振幅多为顺三角洲物源方向延伸，而特殊岩性段ss189切片富砂振幅延伸方向多为平行于湖岸线方向，说明随着尾砂岩至特殊岩性段沉积过程中经历快速的湖泛作用，三角洲短时期供源较弱，在湖浪作用下滩坝沿着湖岸线方向展布。平行于湖岸方向井剖面显示，该切片井标定显示强振幅属性多为薄层砂岩、少量井为薄层鲕粒灰岩，上下均为较纯的泥岩沉积，该层段单井相解释均为湖相滩坝沉积。研究区西北部发育北西-南东向次物源，西部发育西南方向主物源，综合上述地层切片细节特征，最终得出特殊岩性段ss189切片沉积综合解释图(见图5(b))。

图4 饶阳凹陷蠡县斜坡沙二上亚段尾砂岩段ss1切片及其沉积综合解释

图5 饶阳凹陷蠡县斜坡沙一下亚段特殊岩性段ss189切片及其沉积综合解释

特殊岩性段ss6切片，该层发育碎屑岩也发育碳酸盐岩沉积，具有较独特的振幅反射特征(见图6(a))。特殊岩性段顶界面下第1套反演储层大致与切片对应深度相同。通过G28井、G29-9井和XL101井的反演特征可知，该切片对应的反演储层在顺物源方向上呈现出厚薄的不规律变化，相对较厚的地层可达约15m，相对较薄的约2～3m，甚至有的部位反演显示无有效储层，该特征揭露了湖相滩坝沉积的特征。顺物源方向井剖面切过多条沿湖岸线展布的滩坝，可见坝主体部位储层相对较厚，坝侧缘及滩砂、坝间沉积部位储层厚度较薄甚至不发育。综合上述地层切片特征，最终得出特殊岩性段ss6切片沉积综合解释图(见图6(b))，刻画了湖平面范围最广时期饶阳凹陷蠡县斜坡湖相滩坝的展布特征，在地形相对较平缓、水深相对较浅的台坡上，发育多组滩坝沉积，该展布特征能够为特殊岩性段的勘探及储层分布规律提供认识。

图6 饶阳凹陷蠡县斜坡沙一下亚段特殊岩性段ss6切片及其沉积综合解释

4 沉积相演化及模式

蠡县斜坡中南段尾砂岩段主体以浅水三角洲沉积为特征，每一套砂组沉积亚相分布范围有所不同。由上述沉积相平面特征可知，尾砂岩沉积初期至中期，浅水三角洲整体靠近湖盆，G28井沉积序列自下而上可以划分出三角洲平原、三角洲内前缘、三角洲外前缘和滨浅湖沉积亚相，反映三角洲逐渐向湖盆中央推进的过程。自下至上，研究区西南部物源供给一直增强，三角洲向湖盆推进距离和分布范围一直增大；北部物源三角洲供源强度逐渐减小，沉积范围渐小；三角洲外前缘砂体受到湖浪改造，形成薄层的席状沙。砂质滩坝沉积主要平行于三角洲外前缘，此时湖浪能量较强，湖岸线呈现凹凸状；之后湖浪能量减弱，三角洲物源供给增强，在三角洲外前缘由于滑塌作用形成少量重力流沉积体，其延伸方向为三角洲推进方向。至尾砂岩末期时，三角洲沉积范围较小，三角洲平原亚相消失，西南部物源为主要物源，北部物源较弱，湖盆沉积中心由研究区东南部向北部迁移，三角洲前缘重力流砂体较为发育。整体上，尾砂岩段由下至上发育湖泛沉积，三角洲向岸线方向逐渐退缩。

饶阳凹陷蠡县斜坡中部沙二上亚段尾砂岩段沉积时期，发育“西南为主，北部为辅”的2个物源体系，其中西南部物源体系发育2个浅水三角洲，北向物源体系发育一个浅水三角洲；受控于古地形坡度，南部地形宽缓，三角洲具有宽广的内前缘，狭窄的外前缘，前三角洲发育浊积扇；北部地形窄陡，三角洲沉积范围较小，具有狭窄的内、外前缘，前三角洲具有土豆状砂质碎屑流(见图7)。

图7 饶阳凹陷蠡县斜坡沙二上亚段尾砂岩段沉积模式

特殊岩性段沉积时期以滨浅湖和半深湖相沉积的湖相滩坝为整体特征，以G28井为例，其在特殊岩性段初期砂组主体以滨浅湖碎屑岩滩坝沉积为主，之后三角洲重新进入工区，发育自下而上湖退体系域沉积；至特殊岩性段沉积末期时，湖平面迅速扩张，三角洲退出研究区，并在高阳、大百尺断层一线发育碳酸盐岩和碎屑岩混积滩坝，表现为湖进体系域的特征。特殊岩性段沉积初期，蠡县斜坡整体以砂质滩坝为沉积特征，其延伸方向主要平行于湖岸线分布。特殊岩性段沉积中期时，以三角洲内前缘和外前缘沉积为主，发育少量砂质滩坝。至末期沉积时，砂质滩坝和碳酸盐岩滩坝混合沉积。整体上，自下而上，特殊岩性段初期为湖退沉积过程，三角洲逐渐向湖盆推进，末期为湖泛沉积过程，三角洲退出研究区。

饶阳凹陷蠡县斜坡中部沙一下亚段特殊岩性段沉积模式可总结为：湖泛达到最大，主体发育砂质滩坝以及碳酸盐岩滩坝；滩坝走向平行于湖岸线，自湖岸线向湖中心，依次发育砂质滩坝-鲕粒、生物碎屑滩坝-泥灰坪沉积(见图8)。

图8 饶阳凹陷蠡县斜坡沙一下亚段特殊岩性段沉积模式

5 结论

1)在高频层序格架建立的基础上，统计了饶阳凹陷蠡县斜坡中部沙一段及沙二段岩性组合与地震属性的匹配情况，结果表明振幅的强弱与岩性具有良好的对应关系，可用于观察地层切片上各井点的含砂情况。一般而言，砂岩厚度与振幅(采样点或均方根)呈正比关系：强振幅含砂量高，含泥量低，反之弱振幅含砂量低，含泥量高，通过正演模拟得到了更加真实的砂体平面分布模式图。

2)蠡县斜坡中部沙二段尾砂岩段发育浅水三角洲沉积，以三角洲内前缘-外前缘水下分流河道砂体为主力储层，自下而上砂组组成湖退体系域，发育湖泛沉积，三角洲向湖岸线方向逐渐退缩；沙一段特殊岩性段以坝砂和滩砂为主力储层，自下至上砂组组成湖退体系域和湖进体系域，初期为湖退沉积过程，三角洲逐渐向湖盆推进，末期为湖泛沉积过程，三角洲退出研究区。