车镇凹陷沙四段层序划分及格架展布研究

刘建伟

（中国石化胜利油田分公司物探研究院，山东东营 257000）

层序地层学的理论研究工作已经从早期的被动大陆边缘型盆地向前陆盆地和陆相沉积盆地发展。近年来对济阳坳陷内隐蔽油气藏的勘探实践表明，层序地层学的基本原理和技术方法对陆相断陷盆地也具有重要的理论价值和实际意义[1–3]。传统地层划分的依据是通过岩相界面划分，但该方法容易造成地层界线划分穿时，不利于盆地的沉积规律研究。作为近年来隐蔽油气藏勘探的焦点，许多学者在层序地层学、地震地层学理论的指导下，对断陷湖盆的层序、构造、沉积等方面进行了相关研究[4–5]。潘元林等认为陆相断陷盆地三级层序及层序内部具有良好的成藏配置，层序、构造、沉积多因素耦合成藏，较易形成砂岩隐蔽油气藏群[6]。在油气勘探领域，层序中各种地层反射特征和关键面的识别有助于推断沉积体系类型、生储盖组合类型，从而预测有利的生油层、储层和有效的地层及岩性圈闭。

车镇凹陷位于渤海湾盆地济阳坳陷的西北部，北邻埕子口凸起，南为无棣凸起和义和庄凸起，东与沾化凹陷相连，勘探面积约为2 400 km2（图1）。区内沙四段油气显示较为丰富，是重要勘探层系之一，主要发育冲积扇、浊积扇、扇三角洲、滩坝砂岩、碳酸岩浅滩等多种沉积相[7–8]。由于沉积相横向、纵向变化大，因此，层序特征划分困难，沉积体系空间展布规律尚不清楚。通过应用层序地层学，利用地质与地球物理相结合的方法，建立层序划分方案和地层格架，对于明确各层序展布规律及范围，以及指导下步勘探具有重要参考意义。

图1 车镇凹陷位置及盆地结构示意图

1 地层层序的建立方法

层序界面、层序结构和沉积体系展布是层序地层学研究的三个重要内容，其中以层序界面的识别最为重要。层序界面的特征通常在测井、地震等地球物理资料上具有明显的识别标志[7–9]。

1.1 层序界面的地震识别

地震反射界面结构分析是利用地震资料进行层序地层学研究的基本方法。沉积地层中所形成的地震反射界面一般是速度–密度差异的层面和不整合面，这些界面可作为划分年代地层单位的主要依据[10]。地震反射标志层是地震剖面上振幅较强、连续性较好，并可在全区范围内追踪的地震反射同相轴[11]。车镇凹陷沙三段泥岩、灰质泥岩、油页岩与沙四段砂砾岩接触，界面上、下的沉积差异大，其反射界面（T6）具有中强振幅连续反射的特征，为沙三段与沙四段的分界[12]。研究发现盆地层序地层的演化主要受控于盆地构造格局[13]，车镇凹陷南部斜坡带T6 反射层为不整合反射，具有典型削蚀反射特征，且该不整合面在缓坡带广泛发育，可进行全区对比，构成盆地的二级层序界面。T7 反射层为沙四段与孔店组的分界，由于沙四段与断陷湖盆沉积的孔店组具有明显的沉积背景差异，该界面可追索性较强。T6 反射层与T7 反射层是沙四段顶界面和底界面最可靠的地震层序识别与划分标志（图2）。

图2 车38 井典型层序界面地震反射特征

1.2 层序界面的测井资料识别

测井资料识别层序地层单元界面的方法较多，通常利用自然电位测井、自然伽马测井、电阻率测井及小波变换等方法开展层序界面的划分。在沉积地层的垂向剖面中，由于地层间断引起间断面上下岩性、物性、电性发生异常变化，传统体现为测井曲线发生错断，这种差异可以作为层序界面的测井识别标志[14–15]。

由于车镇凹陷沙四段为连续沉积，常规曲线及小波识别效果不理想，因此本文提出利用△logR 法对层序开展细化研究。该方法是利用测井曲线的重叠法，把刻度合适的孔隙度曲线（一般为声波时差曲线）叠加在电阻率曲线上，在富含有机质的细粒烃源岩中，两条曲线存在幅度差（△logR）。在未成熟的烃源岩中，两条曲线分离的原因是由孔隙度曲线响应造成的；在成熟的烃源岩中，生成的烃类替代岩石孔隙中的水，导致电阻率增大，使两条曲线产生更大的差异或幅度差。因此，层序地层格架内的有机碳总量（TOC）在垂向上呈周期性变化，在单一层序地层剖面中，TOC 的峰值与最大海（湖）泛面对应，层序界面常对应于TOC 的低谷。即声波时差测井曲线和电阻率测井曲线叠合图上的△logR 与层序界面也具有良好的对应关系。

车412 井位于车西洼陷，在沙四段沉积时期，为三角洲相沉积。从图3 可看出，SQ3 内部2 630.0～ 2 660.0 m 处的△logR 较2 660.0～2 715.0 m 处的△logR明显降低。因此根据TOC 的峰值与最大海（湖）泛面对应关系，该层序内可进一步划分为湖进体系域与湖退体系域，该方式有效地实现了同一层序内不同体系域的细分[16]。

图3 车412 井△logR 法层序界面对应关系

2 层序格架建立

在单井层序地层学分析的基础上，通过单井层位精细标定合成记录，利用多井标定、闭合，达到井震合一，同时利用测井资料△logR 法对同一层序内不同体系域进行划分。通过车镇凹陷西部东西向连井剖面可以看出，研究区沙四段三级层序可划分为层序Ⅰ、层序Ⅱ和层序Ⅲ，各层序中又可细分为湖进体系域和湖退体系域；沉积地层厚度凹陷中部、西部大，并呈自西向东减薄的趋势（图4）。例如车西中西部的车273 井沙四段沉积厚度为218.0 m，而车西东部的车古15 井沙四段沉积厚度仅113.0 m。

层序Ⅰ在整个车镇凹陷发育较完整，但不同井区沉积厚度具有较大差异。层序Ⅰ由车24 井自西向东厚度逐渐减薄，沉积厚度在车273 井达到最大。湖进体系域发育一套砖红色、紫红色的泥岩和粉砂质泥岩夹灰色粉砂岩、细砂岩和含砾砂岩，仅在车古10 井处发育灰色的灰岩和白云岩，反映局部水体加深的浅湖沉积环境，其自然电位曲线呈较平滑的箱形和微齿化的钟形等特征。湖退体系域发育灰色的砂砾岩、中砂岩、细砂岩夹砖红色、紫红色泥岩、粉砂岩，曲线表现为较平滑、微齿化的指状和箱形，为三角洲、扇三角洲和滨湖暴露的沉积环境，具有进积特征。

层序Ⅱ在全剖面均有分布且地层厚度相对稳定，在车古10 井和邻近的车古52 井处有约100.0 m 的厚度差。湖进体系域自然电位曲线表现为平滑和微齿化的柱状，发育砖红色、紫红色和灰色泥岩夹灰色粉砂岩和泥质粉砂岩，仅在车古52 井夹中–厚层灰岩。湖退体系域在剖面上整体表现为浅湖沉积环境，仅在车24 井、车241 井处水体变浅，自然电位曲线表现为微齿化的漏斗状和指状，发育灰色、深灰色粉砂岩和细砂岩夹泥岩，具有典型的滨浅湖滩坝砂体沉积特征。而车古52 井和车38 井处发育大套灰色和深灰色灰岩，总体表现为浅湖及三角洲水上和水下沉积环境。

层序Ⅲ在车镇凹陷西部部分发育且沉积地层自西向东逐渐减薄。湖进体系域局部发育，曲线表现为幅度较大的、锯齿化的指状、漏斗状，发育灰色粉砂岩、细砂岩夹泥岩和粉砂质泥岩，在车古10 井处发育生物碎屑灰岩，为三角洲水下和浅湖沉积环境。湖退体系域沉积地层厚度较小，在车西地区仅十余米厚，总体表现为水下的沉积环境，自然电位曲线为微齿化的指状，发育棕色灰岩和灰色细砂岩、粉砂岩夹泥岩。

3 层序地层平面分布

车镇凹陷的地层发育主要受古构造和古地貌等因素影响，由于控凹断层埕南断裂带的存在，地层从北向南超覆减薄，中部洼槽区沉积较厚。在单井和连井层序对比的基础上，按地层时代从老到新明确了区内三级层序地层分布特征。

层序Ⅰ地层厚度较大，一般0～113.0 m，在研究区大面积发育且水体较浅，套尔河鼻状隆起将凹陷分割为车西和车东两个不相通的沉积区。

湖进体系域地层厚度为0～56.0 m（图5a），车西和车东地区存在两个厚度较大的高值区，被大68井–大17 井一线地层厚度的低值区所分割。凹陷西部，从中央洼陷带向南至车273 井–车7 井一线为车西地区的主要沉降区，沉积中心面积大且向南厚度逐渐减薄，其中车273 井井区为车西地区地层厚度最大的区域，可达56.0 m。凹陷东部地区在大王

庄缓坡带厚度较小，沉积中心主要发育在郭局子洼陷坡折断层下降盘的大33 井–郭5 井一带，沉积厚度最大可达50.0 m，但展布面积较车西地区小。

图4 车24 井–车273 井–车古10 井–车古52 井–车38 井–车古15 井连井层序地层格架对比

湖退体系域地层沉积范围仍然较大（图5b），且继承了湖进体系域的基本面貌，发育车西和车东两个厚度较大的高值区，被大68 井–大17 井一线地层厚度的低值区所分割。车西地区的地层厚度有所增大，发育两个狭长的近南北向展布的沉积中心，分别为车272 井–车402 井一线和车7 井井区，其中，车272 井井区地层厚度为56.5 m，车7 井井区地层厚度可达57.0 m，厚度变化规律都表现为由北向南厚度逐渐减小，直至尖灭。车东地区地层厚度分布不均一性较强，大王庄缓坡带的地层厚度较湖进体系域有所增大，通常为20.0～30.0 m；郭局子洼陷的沉积中心展布面积减小，最大沉积厚度在大33井附近，可达51.0 m。

图5 层序Ⅰ湖进体系域（a）与湖退体系域（b）地层厚度等值线

层序Ⅱ在全区均有发育，地层厚度20.0～150.0 m，为沙四段主要的沉积期。此时水体进一步加深，车西与车东地区连成一片，洼槽区附近仍为本区沉积中心。

湖进体系域的沉积地层厚度为5.0～78.0 m（图6a），为研究区最主要的沉积期，地层厚度与层序Ⅰ相比有所增大。车西地区沉积中心位于邻近断层下降盘的车141 井–车142 井一带，其中车142 井井区沉积厚度最大，可达74.2 m；车东地区沉积中心位于大王庄缓坡带的大11 井–大古67 井一带，沉积厚度为研究区最大，达78.0 m。沉积地层厚度由洼陷中心向南逐渐减小，最终尖灭。

湖退体系域地层沉积厚度较湖进体系域有所减薄（图6b），地层厚度较小的车68 井–车古11井井区、大17 井–大古26 井井区和大678 井–大古10 井井区将研究区分为四个沉积厚度相对较大的高值区。车西地区地层继承性发育，沉积中心车142 井处为该地区沉积厚度最大的地方，厚度为72.0 m；车古52 井井区为车西地区的另一沉积中心，地层展布面积较大，最厚可达60.0 m。车东地区的沉积中心展布面积较小，与湖进体系域不同的是沉积中心偏移至郭局子洼陷的大33 井–大602 井附近，其中大33 井井区地层沉积厚度最大达65.7 m。

图6 层序Ⅱ湖进体系域（a）与湖退体系域（b）地层厚度等值线

层序Ⅲ仅在车西地区部分发育，地层沉积厚度 一般为0～70.0 m，车东地区遭受剥蚀而整体缺失。

湖进体系域发育两个沉积中心（图7a），其中，车48 井–车482 井一带为研究区最主要的沉积区，车48 井井区地层厚度最大，可达60.0 m；其次，车142 井–车412 井井区为另一主要沉积区，这两个沉积中心沿低值区车40 井–车272 井一线呈东、西向展布。

湖退体系域的展布范围较湖进体系域明显减小（图7b），车西地区东部的陆源剥蚀区都有所扩大，沉积地层厚度较小，地层整体分布平缓，沉积中心地层厚度仅32.0 m，发育在车101 井–车412 井附近；车404 井一带为区内另一地层厚度较大的沉积区，最厚仅为27.0 m。

4 结论

图7 层序Ⅲ湖进体系域（a）与湖退体系域（b）地层厚度等值线

（1）利用地震和测井资料相结合的方法将车镇凹陷沙四段划分为3 个三级层序。每个层序内部依据△logR 法又可细分为湖进体系域和湖退体系域。其中，层系Ⅰ和层序Ⅱ在全区广泛分布，层序Ⅲ在车镇凹陷东部地区不发育，在车镇凹陷西部地区仅局部残留。

（2）受构造活动影响，车西洼陷和郭局子洼陷为研究区两个相对沉降中心，控制了地层的展布格局和沉积特征。作为本区主要目的层段的沙四段，具有储层类型丰富且分布广泛的特点。

（3）沉积相具有平面分区、垂向分带的特征。平面上，由于车镇凹陷西部沙四段沉积厚度大，以碎屑岩沉积相为主，车镇凹陷东部以碳酸盐岩和蒸发岩沉积相为主，如车52 井井区；受义和庄凸起物源影响，局部发育小型扇三角洲沉积，如车古15 井井区。垂向上，车镇凹陷沙四段整体为水进旋回，由滨湖→浅湖→半深湖逐渐过渡，湖进体系域以湖相泥质沉积为主，湖退体系域以三角洲、扇三角洲的砂砾岩沉积为主。

（4）通过对层序格架进行划分，明确了各沉积期次地层的展布及厚度分布，由于车镇凹陷具有近源成藏的特征，特别是岩性油藏的分布受湖相沉积可容空间和地层沉积厚度控制，紧邻沉降中心的湖相储集体为优势的勘探对象，为后期的分期次部署指明了方向。