南堡凹陷老爷庙构造陡坡带沙河街组扇体结构及油气意义

陈 刚, 陈 轩, 任 路, 张 建, 黄一鹏, 彭诚志

(1.冀东油田勘探开发研究院，唐山 063000；2.长江大学地球科学学院，武汉 430100)

地震层序与沉积层序相对应，它是沉积层序在地震剖面上的反映。在地震剖面上，分析地震同相轴终止样式(削截、上超、下超及顶超)结合层序内部反射结构，可以综合确定层序界面及层序类型[1-3]。断陷盆地层序地层研究经历了长足发展，在层序结构、层序控制因素及层序与油气藏勘探方面形成了较为成熟的地质模型[4-6]。断陷盆地陡坡带多发育扇三角洲相关的砂砾岩体，且明显受同沉积正断裂控制，油气藏与砂体密切相关[7-10]。南堡凹陷深层沙河街组发育成熟气源岩，为天然气勘探的主力层位[11-13]。老爷庙构造古近系沉积受西南庄同沉积正断裂控制，在东营组见多口高气油比产量的井，揭示该区东营组之下的沙河街组存在良好的油气前景。在该构造，钻遇沙河街组的钻井少、勘探程度低[14-16]，天然气勘探潜力还存在不确定性。

基于少量钻井及三维地震资料，开展垂直及平行物源方向的地震层序及扇体结构解剖，旨在明确陡坡带沙河街组层序构成、扇体规模及叠置迁移特征，分析其油气意义，进而支撑南堡凹陷深层天然气勘探。

1 地质背景

老爷庙构造位于南堡凹陷西北部，是一个受西南庄断层控制的滚动背斜含油气构造(图1)。多期断陷作用形成了NE及NNE走向的正断裂。沉积地层上，古近系发育沙三段、沙二段和沙一段及东营组，新近系发育馆陶组及明化镇组。沙三段到沙一段为伸展断裂强烈活动期，从沙三1亚段到沙一段发育两期湖侵-湖退旋回[17-18]。目前在东营组、馆陶组及明化镇组揭示多套含油层系，而在沙河街组含油气层系还有待探明。

图1 老爷庙构造地质背景图Fig.1 Geological background of Laoyemiao Structure

2 扇体结构

基于三维地震数据，建立南北向井震结合剖面3条，东西向井震结合剖面2条，解剖扇体地震结构。

2.1 钻井层序

老爷庙构造北部发育东西走向的同沉积正断裂，控制着下盘扇三角洲沉积，沉积物源来着北部。区域上沙三1亚段及沙一段主体为半深湖-滨浅湖沉积体系，对应发育两个湖侵-湖退旋回。钻井剖面上，沙河街组整体发育两套厚层泥岩，解释为半深湖、滨浅湖湖侵沉积段。泥岩下部地层由多个退积为主的准层序组构成，泥岩之上地层由多个进积准层序组构成，整体表现出退积-进积叠置样式(图2)，进而构建两个湖侵-湖退层序(下部ESQ1层序、上部ESQ2层序)。该认识与区域沙河街组层序发育特征相似[17]。

图2 钻井层序分析图Fig.2 Histogram of drilling sequence analysis

2.2 地震层序及扇体结构

利用M36井资料开展井震结合层位标定，区域上东营组底界为强振幅好连续反射层，本区东营组底界地震反射特征与区域一致。沙一段及沙三1亚段底界区域上变化较大，本区难以准确厘定。因此基于地震层序思想，结合区域层序认识，实现两段的地震层序界面分析。在此基础上，开展地震同相轴终止样式及地震内部反射结构分析，从平行物源(NS向)及垂直物源(WE)两个方向构建5条井震结构剖面，实现地震层序及扇体结构解剖。

2.2.1 地震层序识别

首先，在平行物源方向上东营组之下可以识别出3个地震层序界面。底部见到一个明显的强振幅好连续界面，界面之下为削截反射，界面之上见上超反射，为典型的层序界面(下部层序ESQ1底界面)(图3中P1)；东营组底界面为强振幅好连续反射，界面之下见明显的削截反射，为典型的层序界面(上部层序ESQ2顶界面)。两个界面之间同样可以识别出一个连续反射界面且具有削截反射特征，解释为层序界面(下部层序顶界面或上部层序底界面)(图3中P1、P2、P3)。其次，东营组之下(沙河街组)可以识别出两个湖侵界面。从M36井两个厚层泥岩段对应的地震反射轴，向南部逐渐变化为强振幅好连续反射特征，且界面之上见一系列下超点，解释为湖退前积层与湖泛面接触(图3中P1、P2、P3)。因此，结合两个湖侵界面及3个层序界面的识别，加之没有见到明显的坡折带反射，因此可以综合识别为两个湖侵-湖退层序。

在垂直物源方向上，层序界面及湖侵界面的地震反射不清晰、不典型，比较典型的为地震相特征。两个层序外部形态整体表现出大型的透镜状，内部反射结构表现出杂乱反射到两侧的好连续反射，杂乱反射区解释为高水动力条件的产物，好连续反射解释为静水泥岩沉积，该认识与扇体成因形态一致。在此基础上，根据地震反射表现出斜交或振幅变化的特征，在两个层序内部可以进一步刻画出多个叠置的扇体(图4)。

图3 平行物源方向地震层序及扇体结构解释剖面Fig.3 Interpreted profiles of seismic sequence and fan body structure in parallel source direction

图4 垂直物源方向地震层序及扇体结构解释剖面Fig.4 Interpreted profiles of seismic sequence and fan body structure in vertical source direction

2.2.2 扇体结构

基于两个方向5条剖面的解释，重构两个地震层序的扇体结构。沙河街组时期西南庄断层倾角为30°～35°(图3)，具有明显陡坡特征，控制下盘扇体沉积。下部层序(ESQ1)，湖侵段无前积反射特征，湖退段前积体特征清晰，从断裂带向南推进距离达7.4 km，厚度为250～350 m；上部层序(ESQ2)，前积体推进距离达8.2 km，厚度为110～280 m。两个层序前积体垂向上表现出加积-弱进积的叠置样式(图3)。从垂直物源方向来看，下部扇体从M36井区向南部XM1井区宽度从8.5 km变化为10.7 km，上部扇体宽度从11.2 km变化为12.8 km(图5)。在靠近断裂带的M36井区两期砂体表现出垂向加积[图4(a)]且向两侧迁移的叠置特征。在远离断裂带的XM1井区两期扇体表现出明显向东侧迁移特征[图4(b)]。扇体主体区表现出长宽近似相等的“方型”，推测沉积底面可能为水平面，限制性水道欠发育。粗粒沉积物在断裂根部迅速沉积，随着沉积物不断补充，沉积物向前及两侧同时推进，可见该陡坡带扇体结构受控于同沉积断裂的活动、沉积物供给及沉积底面形态[7-9]。

图5 老爷庙构造沙河街组两期前积扇体平面分布Fig.5 Distributed map of two grogradational fan body in Laoyemiao Structure

3 油气意义

区域烃源岩研究表明，沙三1亚段发育成熟烃源岩，在老爷庙南部该烃源岩镜质体反射率(Ro)达到1.4%，为成熟气源岩[13]。结合层序及扇体结构模型提出：ESQ1层序的湖泛面具有强振幅好连续反射特征，且延续到盆地中心，为气源岩地层；扇三角洲厚层砂体为有利储集层；湖泛面对应的厚层泥岩为盖层，构成有利的生储盖组合。在断裂发育带可以形成构造气藏，在紧邻烃源岩区可以发育岩性气藏(图6)。构造气藏具有储层厚度大(约250～300 m)，泥岩盖层大(100～150 m)，天然气来源充足，为有利油气勘探目标。断层的活动时间及封堵能力可能是决定油气规模成藏的关键。

图6 老爷庙构造沙河街组沉积与成藏模式Fig.6 Sedimentology and hydrocarbon accumulation model of Shahejie Formation in Laoyemiao Structure

4 结论

(1)老爷庙构造陡坡带沙河街组可以识别出两个湖泛面、3个层序界面，解释为由湖侵及湖退旋回构成的两个地震层序。

(2)在两个湖退旋回中前积层延伸距离分别达到7.4 km及8.2 km，为加积-弱进积叠置；垂直物源方向上见叠置的透镜状反射。下部扇体宽度为8.5～11.2 km，上部扇体宽度为10.7～12.8 km，两期扇体在垂向加积的同时向东部侧向迁移。受高角度同沉积正断裂控制，扇体平面上表现出长宽近似相等的“方型”，该扇体结构可能受控于同沉积断裂的活动、沉积物供给及沉积底面形态。

(3)厚层湖泛面泥岩与下伏扇三角洲砂体叠置，加之扇三角洲前积砂体与沙三1亚段成熟烃源岩良好对接，构成有利生储盖组合。