杜 威， 紀友亮*， 張藝樓， 羅妮娜， 房 萍， 張 麗

(1.中國石油大學(北京)油氣資源與探測國家重點實驗室， 北京 102249； 2.中國石化江漢油田分公司， 潛江 433124;3.中國石油西南油氣田分公司重慶氣礦, 重慶 400021； 4.中國石油華北油田分公司第三采油廠， 河間 062450)

混合沉積(混積)層系是陸相咸化湖盆湖侵體系域典型的細粒沉積序列，通常表現(xiàn)為陸源碎屑巖和碳酸鹽巖的頻繁互層[1]。由于混積層系具有“巖性剖面復雜、單一巖性厚度較薄、總體粒度較細”的特點，其內(nèi)部的沉積旋回很難用人的肉眼進行識別，導致高精度的湖泊相層序地層劃分仍是重點和難點[2]。近年來，中外學者通過尋找沉積記錄中蘊藏的米蘭科維奇信號，建立不同尺度沉積旋回與天文軌道周期參數(shù)的定量關(guān)系，并將其作為湖泊相地層高頻層序劃分的標準，這一方法同樣適用于湖泊混積層系[3-6]。目前，隨著非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)的逐漸深入，饒陽凹陷肅寧-大王莊油田沙一下亞段的混積層系局部已產(chǎn)出較高的工業(yè)油氣流，但由于其巖性的特殊性和復雜性，開發(fā)層系的劃分尚未厘定[7]。

圖1 肅寧-大王莊地區(qū)沙一段頂面構(gòu)造圖和地層柱狀圖Fig.1 Top-surface structure and stratigraphic column of the Es1 in the Suning-Dawangzhuang area

據(jù)此，以肅寧-大王莊構(gòu)造帶沙一下亞段為例，在明確沉積體系空間分布特征的基礎上，利用米蘭科維奇旋回開展兩口標準井(寧62井和寧64井)湖相混積層系高頻層序的定量劃分，討論高頻層序的控制因素及其控制作用，為研究區(qū)主力烴源巖區(qū)域地層對比提供了理論基礎。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

2 沉積特征

2.1 巖石學特征

圖2 沙一下亞段典型巖心Fig.2 Typical core of sub-member

2.2 空間分布特征

90°相位轉(zhuǎn)換后的地震剖面同相軸與巖性具有良好的對應關(guān)系，其中黑色同相軸指示偏砂相，紅色同相軸指示偏泥相。研究區(qū)沙一下亞段主要由兩期偏砂相和一期偏泥相同相軸組成，均呈現(xiàn)連續(xù)強反射，寧62井和寧64井間偏泥相內(nèi)部可見零星分布的偏砂相[圖3(a)]。分頻融合后的90°相位地震剖面可以反映地質(zhì)體厚度的垂向變化，其低頻和高頻分別對應較厚和較薄的地質(zhì)體。可見，偏泥相同相軸多呈現(xiàn)中頻，其內(nèi)部具有前積特征的偏砂相則呈現(xiàn)低頻，可能指示厚層的陸源碎屑[圖3(b)]。

選取了均方根振幅屬性和波型聚類屬性均方根振幅屬性驗證不同類型沉積相的空間分布。均方根振幅可以反映砂體厚度和孔隙度的空間分布，一般情況下均方根振幅越大，砂厚和孔隙度越大，據(jù)此也可以定性的判斷物源方向[圖4(a)]。波形聚類根據(jù)時窗內(nèi)巖性組合的不同將其歸納為多種波形并在平面上呈現(xiàn)不同的顏色[圖4(b)][15]。

圖3 沙一下亞段90°相位地震剖面Fig.3 90°-phased seismic profiles of sub-member

圖4 沙一下亞段90°相位地震屬性切片F(xiàn)ig.4 90°-phased seismic stratal slices of sub-member

研究區(qū)物源主要來源于西南部和西北部，西南部物源振幅相對較弱，以波形1和2為主，兩種波形形態(tài)類似，通過其空間分布可以解釋為三角洲沉積體系，其中波形1代表三角洲平原，波形2代表三角洲前緣。西北部物源振幅相對較強，以波形3和波形4為主，兩種波形形態(tài)類似，與波形1和2相位相反，可以解釋為湖泊相沉積。由于波形3較波形4分布面積較為局限，且波形4在西南部三角洲主體側(cè)翼也有分布，所以波形3可以解釋為混積主體，而波形4則是湖泥主體。值得一提的是，混積主體具有較強的均方根振幅，在沒有厚砂的情況下很可能指示了物性很好的地質(zhì)體。

寧64井區(qū)的優(yōu)勢沉積微相分布可以進一步證實地震沉積學的分析結(jié)果。寧64井區(qū)物源方向以西北和西南為主，發(fā)育兩套獨立的三角洲體系，識別出的沉積微相包括分流河道、河口壩、席狀砂、碳酸鹽質(zhì)灘壩、砂質(zhì)灘壩和湖泥。與西南部三角洲相比，西北部三角洲面積較大，分流河道數(shù)量多，疊覆于河口壩之上，在最前方發(fā)育連片的席狀砂和點狀灘壩，與地震屬性切片較為相符(圖5)。

圖5 寧64井區(qū)沙一下亞段優(yōu)勢微相分布Fig.5 Distribution of dominant sedimentary micro-facies of sub-member in well Ning64 survey

3 高頻層序定量劃分

與洋盆海平面變化類似，陸相湖盆的湖平面變化也受控于天文周期驅(qū)動的氣候變化。但是，陸相湖盆河流的自旋回作用較強，其頻繁遷移和剝蝕很大程度上影響了米蘭科維奇信號的保存。根據(jù)研究區(qū)沉積微相類型可以得出，沙一下亞段的混積層系形成的主要驅(qū)動力是河流和風浪(如分流河道和灘壩)，但整體上形成于靜水低能環(huán)境(如暗色泥巖和頁巖)。為了盡可能避免自旋回信號和破壞性信號，按照標準井遴選原則(如鉆遇地層完整、垂直于地層產(chǎn)狀等)，選擇寧62井和寧64井作為高頻層序研究的標準井[16]。

利用Laskar算法可以計算出古近紀(65.5～23.03 Ma)沉積時期405 ka長偏心率(E)、125～100 ka短偏心率(e)、40 ka斜率(O)和23～18 ka歲差(P1和P2)的理論值，4種軌道周期之間的比例關(guān)系為20∶5∶2∶1[16]。利用多椎體法和紅噪聲檢驗對標準井預處理后的自然伽馬測井序列進行頻譜分析，寧62井置信度高于99%的譜峰共有5個，分別對應87.87、27.80、12.83、7.20、4.84 m厚度的旋回，其比例接近20∶5∶2∶1∶1，可以認定它們分別對應405、125、40、23、18 ka的天文周期[圖6(a)]。同理，寧64井共有5個譜峰高于95%～99%置信度，分別對應76.92、26.57、10.23、4.20 m，其比例亦接近20∶5∶2∶1，可以確定它們分別對應405、125、40、23 ka的天文周期[圖6(b)]。兩口標準井不同天文周期控制的米蘭科維奇旋回長度存在差異。

圖6 標準井自然伽馬曲線頻譜分析Fig.6 Spectrum analysis of GR curve of standard wells

在頻譜分析的基礎上，選擇優(yōu)勢周期譜峰的頻率或頻率區(qū)間進行帶通濾波，得到不同天文周期控制的米蘭科維奇旋回的波形并計算40 ka的沉積速率，將短偏心率、斜率和歲差控制的旋回分別定義為中期旋回、短期旋回和超短期旋回，旋回的波峰與自然伽馬的高值相對應。寧62井和寧64井均可以識別出8個中期旋回、17個短期旋回，而超短期旋回的數(shù)量卻不相同。寧62井超短期旋回的數(shù)量為28個，比寧64井少9個(圖7)。這說明陸相湖盆湖相混積層系受控于斜率及以上天文周期的控制，高頻層序劃分的最高精度是斜率周期控制的短期旋回厚度，相對于河流-三角洲沉積體系精度要高。另外，兩口標準井的沉積速率變化趨勢相似，平均值約30 cm/ka，這意味著短期旋回的平均厚度約12 m(圖7)。

圖7 標準井高頻層序定量劃分Fig.7 Quantitative high-frequency sequence division in standard wells

寧62井鉆遇的分流河道微相厚度較大，平均為5～10 m，其內(nèi)部可識別出多個超短期旋回，意味著這些旋回的成因是河流的自選回作用，與湖平面變化驅(qū)動的異旋回無關(guān)，不可以作為高頻層序劃分的信號。此外，河流的剝蝕作用會造成原始沉積厚度的減小，導致旋回的厚度和數(shù)量減少，這可能是寧62井超短期旋回數(shù)量較少的原因(圖7)[17]。相比之下，寧64井分流河道微相較少，整體上以薄層的灘壩和厚層的湖泥為主，基本受控于異旋回。受到風浪的改造，三角洲砂體受到改造和向湖搬運至它處形成灘壩，單井上呈現(xiàn)旋回厚度和數(shù)量不變或增加，這就解釋了寧64井超短期旋回數(shù)量較多的原因(圖7)[17]。

4 油氣地質(zhì)意義

研究區(qū)沙一下亞段是饒陽凹陷中深層的主力烴源巖段之一，寧62井多個頁巖層段聲波時差測井曲線顯示高值尖峰，指示著地層超壓的存在(圖8)[18]。通過三孔隙度測井(聲波時差、密度和中子測井)進行孔隙度反演得到測井孔隙度序列，進而統(tǒng)計地層超壓、泥巖孔隙度和斜率周期的沉積速率之間的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明，寧62井的泥巖和頁巖存在兩種狀態(tài)，分別為壓實和欠壓實。其中欠壓實的頁巖占到了70%以上且對應較高的沉積速率，孔隙度和沉積速率呈正相關(guān)，這說明高沉積速率對頁巖的物性具有很好的保護作用[圖8、圖9(a)][19-20]。

泥巖的欠壓實作用是地層超壓的成因之一，但是泥巖孔隙度與聲波時差之間沒有明顯的相關(guān)性，說明泥巖的欠壓實只是因素之一[圖8、圖9(b)]。與研究區(qū)沙一上亞段的曲流河三角洲相相比，兩者均具有“砂泥比低、沉積速率快”的特點，然而三角洲分流間灣的泥巖多為氧化環(huán)境，不具有生烴潛力[17,21]。沙一下亞段的暗色泥巖和頁巖生烴潛力大，生烴增壓作用可能也是地層超壓的成因之一[22-23]。所以，沙一下亞段異常高壓主要受控于烴源巖層細粒沉積物欠壓實作用和生烴增壓作用，欠壓實作用的主要機制是高沉積速率。

圖8 寧62井烴源巖段地層超壓分布Fig.8 Formation overpressure distribution in source rocks of well Ning 62

圖9 寧62井烴源巖層段相關(guān)性分析Fig.9 Correlation analysis within source rocks in well Ning62

5 結(jié)論

(1)肅寧-大王莊構(gòu)造帶沙一下亞段發(fā)育一套湖侵域混積層系，巖性主要包括粉砂巖、鈣質(zhì)砂巖、白云質(zhì)灰?guī)r、油頁巖和暗色泥巖?；旆e體系物源主要來自西南部和西北部，混積主體位于肅寧-大王莊構(gòu)造帶的中部，沉積微相以分流河道、河口壩、席狀砂、碳酸鹽質(zhì)灘壩、砂質(zhì)灘壩和湖泥為主。

(2)肅寧-大王莊構(gòu)造帶沙一下亞段混積層系受控于短偏心率和斜率周期，高頻層序劃分的最高精度可以達到約12 m，寧62井和寧64井均可識別出8個中期旋回、17個短期旋回，超短期旋回受到河流自旋回和風浪改造的影響無法作為高頻層序劃分的標準。

(3)沙一下亞段混積層系是肅寧-大王莊構(gòu)造帶的主力烴源巖層段，泥巖和頁巖內(nèi)部發(fā)育的異常高壓主要受控于細粒沉積物欠壓實作用和生烴增壓作用，高沉積速率是欠壓實作用的主要成因。