層序地層學是根據地震、鉆井、巖心和露頭資料以及有關的沈積環境和巖相並綜合考慮構造升降、氣候變化和沈積物輸入等參數進行綜合解釋,建立以地層不連續面為邊界的成因上有聯系的旋回性地層的年代地層學體系。層序地層學研究對於石油勘探和開發具有非常實際的影響,尤其在勘探成熟區,尋找隱蔽油氣藏已成為老油田增儲上產的主要手段。層序地層學分析的技術核心是在全盆地建立起等時性地層格架,在此基礎上將盆地充填序列解釋為不同級別的層序地層單元,並進壹步研究各級沈積層序地層單元的劃分、對比、橫向展布以及沈積模式、沈積演化史、生儲蓋組合和地層、巖性圈閉等問題。
惠民凹陷構造活動頻繁、斷裂體系復雜,由於傳統的地層單元劃分和對比在局部地區存在著壹定的穿時現象,壹些儲集砂體和含油層系的橫向展布關系不清。這些問題直接影響著我們對盆地演化規律、油氣的生成、運移、聚集和保存規律以及對全凹陷的整體評價的正確認識。同時惠民凹陷還存在著①地質儲量低,與其面積不相稱;②油藏類型單壹,以構造油氣藏為主,缺乏其它類型的油氣藏;③構造演化對地層發育的控制關系不清;④勘探程度和研究程度都較低等問題。另外將層序地層學理論應用於陸相地層研究的理論和方法都不成熟,還存在著許多問題,比如控制因素、沈積基準面、可容空間和體系域的劃分等。為了探討現存的這些問題並對其有壹個更深刻的了解,我們承擔了對惠民凹陷中央隆起帶西部老第三系的層序地層學研究工作,同時結合油氣勘探開發中的問題,所有這些問題也就決定了本課題在研究工作中所要進行的主要研究內容和技術路線的特點。
壹、主要研究內容
本研究工區位於惠民凹陷中央隆起帶西部,目的層段為老第三系沙河街組三段、四段,同時亦對孔店組地層作了初步探討,具體研究內容主要包括以下幾個方面:
1.地震層序分析
地震資料被廣泛地應用於盆地的構造特征研究,隨著科學技術的進步和采集手段、處理、解釋手段的不斷提高,大量地震資料,尤其是高分辨率的三維地震資料可以給我們提供壹個全盆地四維空間的層序地層關系。因此我們可以充分利用地震資料的相對成本低廉、數據量大、內容豐富、分辨率高等特點並結合盆地地質背景資料和區域構造演化資料建立起全盆地的等時性區域性層序地層格架。在建立層序地層格架時可以通過識別地震剖面上的削蝕、頂超、上超、下超等不整合面的地震反射特征,並進壹步根據地震相的外部幾何形態、內部反射結構以及反射波的各種參數特征劃分體系域,然後同單井資料進行對比、驗證,從而進壹步完善層序地層的劃分方案。
2.測井層序地層分析
測井資料具有比地震資料高得多的分辨率,特別是對於開發中的油田來說各種測井資料特別豐富,在開展高分辨率層序地層學研究時大量測井資料為此提供了堅實的物質基礎,但是測井資料主要反映地層的巖性特征,為了保證沈積地層單元的等時性劃分和對比,必須把測井資料約束在地震資料和地質背景資料所劃出的等時性層序地層格架內。不同巖性的地層對應著不同的電性特征,不同體系域的沈積地層組合也對應著不同形態的測井曲線的組合。利用測井資料進行層序、體系域、準層序組、準層序等各級地層單元的識別,並同地震、地質資料相驗證以達到高分辨率的等時性地層對比,為正確建立油藏模型、儲層評價、開發方案調整提供了可靠的保證。
3.標準地層剖面層序地層分析
我國東部斷裂復雜的伸展型斷陷盆地,雖然具有非常豐富的地震資料和測井資料,但進行層序地層學分析時往往存在壹個巨大的缺陷,就是不能保證地層關系的自然完整性。層序地層學對於地層的自然缺失現象可以給出很好的解釋,但對於後期的斷裂作用所造成的地層缺失,層序地層學就顯得力不從心了。而且陸相湖盆內部還存在構造分異程度大、不同構造部位層序演化也不相同的特點。因此我們在張性斷陷湖盆中首先應該在全盆地不同構造部位綜合地質、地震資料並結合其它古生物、地化分析資料建立起局部地區的標準地層剖面,從而才能進行正確的層序地層劃分,並在此基礎上進行層序地層的橫向對比,建立起全盆地等時性地層格架。
4.生物地層分析
對於傳統的用於年代地層分析的古生物資料,在層序地層學研究中具有重要的意義。通過研究古生物化石帶的缺失、生物群的豐度和分異度來識別層序邊界和最大湖泛面,可以幫助我們確定層序的年齡以及進行沈積盆地的巖相古地理恢復工作。
5.地球化學分析
地球化學指標對於沈積環境具有非常高的靈敏性,通過研究常量元素、微量元素、穩定同位素、稀土元素以及有機地化分析資料,同樣可以幫助解釋層序、體系域邊界和內部特征,以及對古溫度、古鹽度和氧化還原程度的恢復。
6.綜合層序地層分析
綜合地質、地震、鉆井、測井、巖心、古生物和地球化學資料,通過相互驗證,修改完善,在全盆地建立起等時性層序地層格架,並對各級地層單元進行劃分和橫向等時性對比,從而進壹步恢復盆地構造演化史、沈積充填史、實現巖相古地理再造並評價生儲蓋組合,預測有利油氣聚集帶。
7.層序地層模式研究
通過對惠民凹陷老第三系沙河街組、孔店組地層的層序地層分析,對陸相張性斷陷湖盆的層序演化動力機制、控制因素進行了剖析,對於構造沈降、氣候變化、沈積物供應及湖平面升降對層序發展演化的影響作用有了新的認識,並對沈積基準面和可容空間的概念進行了初步的探討,總結出陸相湖盆不同演化階段的層序演化模式。
二、技術路線
運用層序地層學的基本原理和方法,首先根據區域地質背景和地震資料,參考鄰區沈積地層旋回規律,在全盆地建立層序地層格架,在此層序地層格架的約束下利用測井資料、巖心資料、古生物資料和地球化學分析資料,在分區標準剖面上對層序體內部的體系域、準層序組、準層序進行識別和劃分,並與地震資料、地質資料相互驗證、修改和完善,然後從標準剖面出發,由點到面、點面結合、平面與剖面結合,對於出現的壹些問題詳細推敲、反復論證,從而在全盆地建立起等時性層序地層格架,並綜合地質、地震、測井、巖心、古生物和地球化學資料,根據沈積巖石學、地層學、構造地質學、沈積地球化學、古生物和古生態學以及石油地質學的基礎理論和方法,恢復盆地古地理、古氣候、古環境,並對層序類型、成因機制、控制因素進行詳細剖析,總結出陸相湖盆層序地層演化模式及其對生儲蓋層的控制規律,評價有利生儲蓋相帶。具體研究流程見圖1-3。
圖1-3 研究方法和技術路線圖