劉恩然，辛仁臣，李建平

(1.中國地質(zhì)大學(xué)海洋學(xué)院，北京 100083;2.中海石油天津分公司 技術(shù)部，天津 塘沽300452)

1 區(qū)域地質(zhì)特征

遼東灣坳陷位于渤海東北部海域，是中國東部海上主要的油氣產(chǎn)區(qū)之一［1－2］。遼東灣坳陷南界大致為遼東半島南端與河北省秦皇島市連線，面積約為2.6×104km2，西接燕山褶皺帶，東鄰膠遼隆起帶。遼東灣凹陷呈“三凹二凸”的構(gòu)造格局，自西向東分別是遼西凹陷、遼西凸起、遼中凹陷、遼東凸起和遼東凹陷［3-9］(圖1)。

圖1 遼東灣西北部A區(qū)構(gòu)造綱要圖Fig.1 Structural outline of the A district in northwestern Liaodong Bay

圖2 層序劃分方案Fig.2 Division of sequences，sequence stratigraphy and sedimentary facies in the study area

遼東灣古近系自下而上發(fā)育孔店組、沙河街組、東營組地層，其中沙三段、沙二段、沙一段和東三段沉積時期裂陷規(guī)模較大，東二段、東一段沉積時期裂陷規(guī)模明顯減小。遼東灣地區(qū)分布眾多油氣田，沙河街組和東營組為主力產(chǎn)層，自下而上依次為沙河街組的沙四段、沙三段的暗色泥巖為有利烴源巖，沙三段、沙二段、沙一段的粗碎屑巖和碳酸鹽巖為有利的油氣儲層，東營組的東三段、東二段的厚層泥巖為有利的蓋層［7-11］。遼東灣地區(qū)的油田主要分布于隆起帶及其周邊和斜坡地區(qū)。遼東灣西北部A區(qū)位于遼東灣凹陷西北部，其西北部與西部斜坡區(qū)相接，東北部與中央凸起相接，南部與遼西低突起相接，已發(fā)現(xiàn)錦州9-3油田，其主力產(chǎn)層是沙二段的粗碎屑巖和沙一段的碳酸鹽巖。因此，對遼東灣西北部A區(qū)沙河街組一、二段的層序及其沉積相進(jìn)行劃分，可以深化對遼東灣地區(qū)的層序及沉積相認(rèn)識，并為遼東灣地區(qū)油田的勘探和開發(fā)提供參考依據(jù)。

2 層序劃分方案

基準(zhǔn)面是劃分層序的依據(jù)，巖性特征及測井曲線變化可以反映基準(zhǔn)面的變化［12］。巖性的特征和測井曲線在形態(tài)、幅度以及組合上的變化可以反映沉積環(huán)境的變化，而沉積環(huán)境的變化可以反映湖平面的變化。

SQs12為一個二級層序，其頂?shù)捉缑鏋镾Bd3、SBs2(二級層序邊界)，其內(nèi)部又可以識別出1個三級層序界面SBs1;據(jù)此，SQs12二級層序自下而上進(jìn)一步劃分為SQs2、SQs1兩個三級層序，每個三級層序均可劃分出湖擴體系域(TST)和高位體系域(HST)，進(jìn)而自下而上識別出兩個最大湖泛面mfss2和 mfss1(圖2)。

3 層序內(nèi)部特征

3.1 SQs2巖性及測井響應(yīng)特征

SQs2的底界面為SBs2，頂界面為SBs1，最大湖泛面mfss2。鉆井揭示沙二段以砂巖、含礫砂巖沉積為主，生物白云巖、白云巖次之(圖2)，夾薄層泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及泥巖，以粗碎屑巖發(fā)育為特征。測井曲線多為鐘形，漏斗形(圖3B)。SQs2湖擴域泥質(zhì)含量略高于砂質(zhì)含量，發(fā)育含砂泥質(zhì)層(段);SQs2高位域西部白云質(zhì)含量較高，中部和東部地區(qū)砂質(zhì)含量較高，可劃分為白云質(zhì)含量較高層(段)、底部含泥質(zhì)砂巖層(段)和砂巖發(fā)育層(段)3類。

3.1.1 SQs2 湖擴域內(nèi)部特征

含砂泥質(zhì)層(段):以泥巖為主，砂質(zhì)含量向上逐漸減小，砂巖粒度逐漸變細(xì)，泥質(zhì)含量向上增加(圖3A、B)。

3.1.2 SQs2 高位域內(nèi)部特征

(1)白云質(zhì)含量較高層(段):以發(fā)育白云巖和生物白云巖為特征，比例占60%;下部發(fā)育泥巖和薄層砂巖互層，中部為生物白云巖，上部有泥巖、砂巖和白云巖發(fā)育(圖3A)。

(2)底部含泥質(zhì)砂巖層(段):主要發(fā)育砂巖，前期有泥質(zhì)混入，測井曲線幅度有向上略增大的趨勢(圖3B)。

(3)砂巖發(fā)育層(段):發(fā)育含礫砂巖，測井曲線主要為齒化箱型(圖3D)。

3.2 SQs1巖性及測井響應(yīng)特征

SQs1底界面為SBs1，頂界面為SBd3，最大湖泛面mfss1。鉆井揭示沙一段整體上巖性較細(xì)，主要發(fā)育泥巖和白云巖，以泥巖發(fā)育為主要特征(圖2)，測井曲線以變幅微齒為主。發(fā)育厚層生物白云巖地區(qū)，其測井曲線為巨幅值齒化箱型(圖3)。SQs1湖擴域泥質(zhì)含量較高，發(fā)育白云巖和生物白云巖，可以分為含白云巖泥質(zhì)層(段)、生物白云巖層(段)兩類;SQs1高位域以泥巖為主，可以分為泥巖發(fā)育層(段)和含泥、含砂生物白云巖層(段)兩類。

3.2.1 SQs1 湖擴域內(nèi)部特征

(1)含白云巖泥質(zhì)層(段):以泥巖為主，夾薄層白云巖、頁巖，測井曲線呈低幅齒化狀(圖3A、B)。

(2)生物白云巖層(段):由生物白云巖組成，測井曲線為巨幅值齒化箱型(圖3D)。

3.2.2 SQs1 高位域內(nèi)部特征

(1)泥巖發(fā)育層(段):由泥巖組成，夾薄層頁巖，測井曲線為低幅齒化狀(圖3A、B)。

(2)含泥、含砂生物白云巖層(段):主要發(fā)育生物白云巖，中部和上部發(fā)育泥巖、砂巖、白云巖。下部為生物白云巖層(段)，測井曲線為高幅齒化狀，中上部及上部以泥巖、砂巖為主層(段)，測井曲線為低幅齒化狀(圖3D)。

3.3 最大湖泛面巖性及測井曲線特征

最大湖泛面位于下伏向上變深的正旋回地層與上覆向上變淺的反旋回地層之間，研究區(qū)內(nèi)除一口井最大湖泛面位于生物白云巖中，其余井的最大湖泛面均位于泥巖中，巖性和電測曲線特征并不明顯，反映了此區(qū)域湖平面的變化對沉積環(huán)境、沉積相影響較小(圖3B、D)。

4 層序界面特征

4.1 SBs2層序界面巖性及測井曲線特征

此界面位于沙河街組沙三段和沙二段之間，具體的識別標(biāo)志如下:

砂巖發(fā)育層(段)與含砂泥層(段)間正反旋回分界面(圖3A、B)。

層序界面之下以泥巖為主，含砂質(zhì)沉積，測井曲線呈反旋回，界面之上砂質(zhì)含量較高，砂質(zhì)含量向上減小，泥質(zhì)含量向上增加，測井曲線呈正旋回。

這種層序界面特征說明了下伏地層的高位域沉積時期，陸源碎屑供應(yīng)不充分，陸源碎屑物以泥巖為主，沉積物隨湖岸線向湖區(qū)中心的遷移而遷移，可容空間減小，砂質(zhì)含量向上略有增大，測井曲線呈反旋回;上覆地層的湖擴域，初期陸源砂質(zhì)供應(yīng)較充足，底部形成砂質(zhì)沉積，后期陸源砂質(zhì)供應(yīng)不充足，沉積物隨湖岸線向陸方向的遷移而遷移，水體變深，可容空間增大，砂質(zhì)含量向上減小，泥質(zhì)含量向上增加，測井曲線呈正旋回。

4.2 SBs1層序界面巖性及測井曲線特征

此界面位于沙河街組沙二段和沙一段之間，具體的識別標(biāo)志可以分為如下3種:

(1)含白云質(zhì)泥巖層(段)與含砂生物白云巖層(段)間正反旋回分界面(圖3A)。

層序界面之下白云質(zhì)含量較高，以生物白云為主，砂質(zhì)含量向上增加，泥質(zhì)含量向上減少，頂部有白云巖發(fā)育，界面之上白云質(zhì)含量小于界面之下的白云質(zhì)含量，砂質(zhì)含量向上減少，泥質(zhì)含量向上增加。

圖3 沙一、二段層序特征(井名與圖1中井名相對應(yīng))Fig.3 Sequence characteristics in the 1st and 2nd members of the Shahejie Formation

這種層序界面特征說明了下伏地層在高位域沉積時期，陸源粗碎屑供應(yīng)較充分，水退時期蒸發(fā)作用增強，主要發(fā)育生物白云巖，沉積物隨湖岸線向湖區(qū)中心遷移而遷移，可容空間減小，砂質(zhì)含量向上增加，泥質(zhì)含量向上減少;上覆地層的湖擴域，在陸源砂質(zhì)供應(yīng)較少條件下，為“清水”沉積環(huán)境，沉積作用以化學(xué)沉積作用為主，在靠近岸線附近的清水淺水地帶，光、氧氣充足［13］，在蒸發(fā)作用之下形成白云巖，沉積物隨湖岸線向陸方向遷移而遷移，水體變深，可容空間增大，砂質(zhì)含量向上減小，泥質(zhì)含量向上增加。

(2)含砂質(zhì)、白云質(zhì)泥巖層(組)與砂巖發(fā)育段間正反旋回分界面(圖3B)。

層序界面之下泥質(zhì)含量向上減少，砂質(zhì)含量向上增加，測井曲線呈反旋回;界面之上砂質(zhì)含量向上減少，以泥巖為主，發(fā)育白云巖，測井曲線呈正旋回。

這種層序界面特征說明了在下伏地層的高位域沉積時期，陸源粗碎屑供應(yīng)不充分，沉積物隨湖岸線向湖區(qū)中心遷移而遷移，可容空間減小，砂質(zhì)含量向上增大，泥質(zhì)含量向上減少，測井曲線幅度向上為略有增大的反旋回;上覆地層的湖擴域，在層序界面底部有薄層粉砂巖，說明初期有砂質(zhì)混入，后期陸源碎屑供應(yīng)不足，沉積作用以化學(xué)沉積作用為主，形成白云巖，沉積物隨湖岸線向陸方向遷移而遷移，水體變深，可容空間增大，泥質(zhì)含量向上增加，測井曲線呈正旋回。

(3)生物白云巖層(段)與含礫砂巖層(段)間正反旋回分界面(圖3D)。

層序界面之下砂質(zhì)含量高，測井曲線為反旋回;界面之上生物、白云質(zhì)含量高，測井曲線為正旋回。

這種層序界面特征說明下伏地層的高位域沉積時期，陸源碎屑供應(yīng)充分，沉積物隨湖岸線向湖區(qū)中心遷移而遷移，可容空間減小，沉積物為含礫砂巖，測井曲線呈反旋回;上覆地層的水進(jìn)域，在陸源砂質(zhì)供應(yīng)較少條件下，為“清水”沉積環(huán)境，沉積作用以生物-化學(xué)沉積作用為主［13］，由于位于陡坡地區(qū)，屬于高能淺水地帶，并且光、氧、有機質(zhì)充足［12］，蒸發(fā)作用強烈，水體礦化度高，因此形成厚層生物白云巖，測井曲線呈正旋回。

4.3 SBd3層序界面巖性及測井曲線特征

此界面位于沙河街組與東營組之間，具體的識別標(biāo)志可分為如下兩類:

(1)泥巖層(段)與含頁巖泥巖層(段)正反旋回間分界面(圖3B)。

層序界面之下泥質(zhì)含量較高，頁巖含量向上減小，測井曲線呈反旋回;界面之上為泥質(zhì)沉積(圖3B)。

這種層序界面特征說明下伏地層的高位域沉積時期，陸源碎屑供應(yīng)不足，湖平面下降初期，水體較深，沉積環(huán)境為靜水沉積環(huán)境，沉積薄層頁巖，湖平面下降后期，沉積物隨湖岸線向湖區(qū)中心遷移而遷移，可容空間減小，沉積環(huán)境為低能沉積環(huán)境，泥質(zhì)沉積富集，測井曲線呈反旋回;上覆地層的湖擴域，陸源碎屑供應(yīng)不足，沉積物隨湖岸線向陸方向遷移而遷移，水體變深，可容空間增大，泥質(zhì)沉積富集，測井曲線呈正旋回。

(2)含砂泥層(段)與含泥、砂生物白云巖層(段)間正反旋回分界面(圖3D)。

層序界面為之下以生物白云巖為主，泥質(zhì)含量向上減少、砂質(zhì)含量向上增加，測井曲線呈反旋回，界面之上砂質(zhì)含量向上減少，泥質(zhì)向上增多、測井曲線呈正旋回。

這種層序界面特征說明了下伏地層的高位域沉積時期，陸源碎屑供應(yīng)不充分，沉積物隨湖岸線向湖區(qū)中心遷移而遷移，可容空間減小，蒸發(fā)作用增強，水體礦化度提高，生物白云巖較為發(fā)育，泥質(zhì)向上減少、砂質(zhì)含量向上增加，測井曲線呈反旋回;上覆地層的湖擴域，陸源碎屑供應(yīng)不足，沉積物隨湖岸線向陸方向遷移而遷移，水體變深，可容空間增大，泥質(zhì)含量向上增加，砂質(zhì)含量向上減少，測井曲線呈正旋回。

5 三級層序格架內(nèi)沉積體系的分布

5.1 沉積微相類型及特征

利用遼東灣JZ9-3構(gòu)造帶的錄井、測井、巖心資料，查明遼東灣JZ9-3構(gòu)造帶沙一、二段沉積體系為湖泊相，濱淺湖亞相，根據(jù)巖性特征和測井曲線形態(tài)，將研究區(qū)的濱淺湖亞相劃分為砂質(zhì)灘壩、泥灘、混合灘以及鈣質(zhì)淺灘4種微相(圖2)。

砂質(zhì)灘壩是在水動力條件較強、陸源碎屑物質(zhì)供應(yīng)較充分地區(qū)形成的濱淺湖沉積［14-15］。沉積物多以含礫砂巖、砂巖為主(圖2)，發(fā)育低角度交錯層理、波紋交錯層理，測井曲線以中高自然電位、中高深電阻率、中低自然伽馬、中低聲波時差為特征，測井曲線為齒化箱型(圖4D)。

泥灘是在水動力條件較穩(wěn)定而陸源碎屑物質(zhì)供應(yīng)不充分條件下形成的濱淺湖沉積［14-15］。沉積物主要為泥巖(圖2)，發(fā)育水平層理、透鏡狀層理，測井曲線以中高自然伽馬、低自然電位、中低深電阻率為特征，測井曲線為低幅齒化狀(圖4B)。

混合灘是在水動力較強、陸源碎屑物質(zhì)間歇供應(yīng)的條件見下形成的濱淺湖沉積［14-15］。沉積物多為薄層白云巖、砂巖、泥巖互層(圖2)，或為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、砂巖三種巖性組成的沉積(圖4D)。測井曲線以中低自然伽馬、中低聲波時差、中低自然電位、中低深電阻率為特征，測井曲線形態(tài)為齒化狀(圖4)。

鈣質(zhì)淺灘是在水深在浪基面以下，水體的蒸發(fā)量大于降雨量，水體礦化度較高的地區(qū)形成的碳酸鹽巖沉積。沉積物為白云巖、生物白云巖(圖2)，測井曲線為中高聲波時差、中低自然伽馬、中高自然電位、中高中電阻率，測井曲線形態(tài)為高幅齒化狀(圖4D)。

5.2 沉積微相在剖面上的分布特征

現(xiàn)以聯(lián)井沉積剖面為例，說明層序格架內(nèi)沉積體系在剖面上的分布規(guī)律。

TSTs2由砂質(zhì)灘壩、泥灘、混合灘組成。A井湖擴域沉積物砂質(zhì)含量較高，自下而上為砂質(zhì)灘壩和泥灘形成的互層沉積;B井湖擴域發(fā)育由粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖形成的混合灘沉積，JZ9-3-3井湖擴域下部發(fā)育砂質(zhì)灘壩，頂部發(fā)育泥灘。

HSTs2由砂質(zhì)灘壩、泥灘、混合灘以及鈣質(zhì)淺灘組成。A井高位域底部發(fā)育泥巖與薄層砂巖互層的混合灘沉積，中部和上部發(fā)育主要由生物白云巖、白云巖組成的鈣質(zhì)淺灘沉積，其內(nèi)部含薄層砂巖;B井高位域發(fā)育由粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和粉砂巖沉積形成的混合灘沉積;C井高位域下部為泥灘沉積，頂部為薄層砂質(zhì)灘壩沉積;D井高位域發(fā)育厚層砂質(zhì)灘壩沉積。

TSTs1由泥灘、混合灘、鈣質(zhì)淺灘組成，以泥灘和鈣質(zhì)淺灘占優(yōu)勢。A井地區(qū)底部發(fā)育薄層白云巖、砂巖、泥巖互層的混合灘沉積，中部發(fā)育由白云巖形成的鈣質(zhì)淺灘沉積，頂部發(fā)育泥灘沉積;B井湖擴域中下部和中上部發(fā)育由白云巖形成的鈣質(zhì)淺灘沉積，湖擴域底部、中部、頂部發(fā)育泥灘沉積 ;C井地區(qū)為泥灘沉積;D井地區(qū)發(fā)育厚層生物白云巖，為鈣質(zhì)淺灘沉積。

HSTs1由砂質(zhì)灘壩、泥灘、混合灘以及鈣質(zhì)淺灘組成，泥灘占絕對優(yōu)勢;C井高位域中部發(fā)育薄層砂質(zhì)灘壩沉積;D井高位域由鈣質(zhì)淺灘沉積和混合灘沉積組成，不發(fā)育泥灘。其余地區(qū)均為泥灘沉積(圖4)。

圖4 剖面沉積相分布圖(井名與圖1中井名相對應(yīng))Fig.4 Distribution of sedimentary facies in the study area

5.3 沉積微相平面分布特征

(1)TSTs2沉積相橫向展布

遼東灣錦州9-3構(gòu)造帶位于遼西北洼，為一個低凸起構(gòu)造單元。B井及其周緣地區(qū)地勢較高，地勢向四周逐漸變低，北部、南部坡度較緩，東部、西部坡度較陡。在沙二段湖擴域時期，湖平面較低，B井及其周緣地區(qū)作為凸起高部位露出水面為周圍提供物源。東部和西部地勢較陡，物源供應(yīng)較充足，發(fā)育砂質(zhì)灘壩，北部、南部地勢較平緩，混合灘較為發(fā)育(圖5a)。

(2)HSTs2沉積相橫向展布

沙二段高位域時期，湖平面下降，物源供應(yīng)不充足，西部蒸發(fā)作用強烈，發(fā)育鈣質(zhì)淺灘沉積;中部緊鄰物源地區(qū)發(fā)育混合灘沉積;C井地區(qū)距離物源有一定距離，以泥質(zhì)沉積為主;D井地區(qū)緊鄰中央凸起，物源供應(yīng)較充足，發(fā)育砂質(zhì)灘壩沉積(圖5b)。

(3)TSTs1沉積相橫向展布

經(jīng)過沙二段時期的沉積物堆積，在沙一段時期研究區(qū)北部、南部和西部地勢平緩，東部仍坡度較陡。沙一段湖擴域時期湖平面上升，湖平面高于沙二段時期湖平面，低凸起構(gòu)造單元被淹沒接受沉積，物源供應(yīng)不充足，泥灘沉積占主要優(yōu)勢;蒸發(fā)作用強烈時，在東部和中部地區(qū)，形成以白云巖或生物白云巖為主的鈣質(zhì)淺灘沉積，由于D井地區(qū)坡度較陡，鈣質(zhì)淺灘沉積厚度較大。(圖5c)。

(4)HSTs1沉積相橫向展布

圖5 沉積相橫向展布圖Fig.5 Lateral distribution of sedimentary facies in the study area

在遼東灣沙一段高位域時期，湖平面下降，低凸起構(gòu)造單元仍被湖水淹沒接受沉積，物源供應(yīng)不充足，以泥灘沉積為主，泥灘沉積范圍小于湖擴域時期范圍;蒸發(fā)作用強烈地區(qū)發(fā)育鈣質(zhì)淺灘，在東部及西北部有混合灘發(fā)育(圖5d)。

6 結(jié)論

遼東灣西北部A區(qū)沙河街組沙一、二段自下而上劃分為SQs2和SQs1兩個三級層序，每個層序均可劃分出湖擴體系域(TST)和高位體系域(HST)，并識別出三個層序邊界和兩個最大湖泛面，自下而上分別為:SQs2底界面 SBs2、最大湖泛面 mfss2、SQs1底界面SBs1、最大湖泛面mfss1、SQs1頂界面SBd3。鉆井揭示沙二段主要發(fā)育砂巖和含礫砂巖，以粗碎屑巖發(fā)育為特征;沙一段湖平面位置高于沙二段湖平面位置，因此沉積物整體上巖性較細(xì)，主要發(fā)育泥巖和白云巖，以泥巖發(fā)育為主要特征。

剖面上，砂質(zhì)灘壩沉積在沙二段較為發(fā)育，主要分布在A井地區(qū)的湖擴域和B井地區(qū)的高位域;鈣質(zhì)淺灘沉積在沙一段最為發(fā)育，主要分布在D井地區(qū)，此地區(qū)生物白云巖沉積最大厚度為160m，次之為A井地區(qū)和B井地區(qū)的湖擴域，在沙二段A井地區(qū)的高位域也有發(fā)育;泥灘沉積在沙一段最為發(fā)育，并且具有一定的厚度。這種剖面上富砂和富泥沉積微相的分布［16］，使得沙二段層序內(nèi)部富砂且儲層發(fā)育，沙一段層序內(nèi)部富泥而蓋層發(fā)育，從而形成了良好的儲蓋組合。

平面上，沙二段湖擴域時期沉積微相為混合灘及砂質(zhì)灘壩。砂質(zhì)灘壩發(fā)育較為廣泛，高位域時期砂質(zhì)灘壩發(fā)育面積減小，在東部C井地區(qū)發(fā)育泥灘沉積，在西部A井地區(qū)發(fā)育鈣質(zhì)淺灘沉積;沙一段湖擴域時期沉積微相為泥灘及鈣質(zhì)淺灘，泥灘占絕對優(yōu)勢，高位域時期鈣質(zhì)淺灘發(fā)育面積減小，除泥灘及鈣質(zhì)淺灘外，在研究區(qū)西北部及東部發(fā)育混合灘沉積。

由此可見，對遼東灣西北部A區(qū)沙一、二段進(jìn)行層序格架的建立和沉積微相的劃分，能夠很好的揭示地層特征和沉積微相分布，進(jìn)而確立地層之間的儲蓋組合關(guān)系，為石油勘探提供科學(xué)依據(jù)。

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