（矿产普查与勘探专业论文）霸县凹陷新近系馆陶组沉积体系研究.pdf

s t u d yo nd e p o s i t i o n a ls y s t e m so ft h eg u a n t a of o r m a t i o no f n e o g e n ei nb a x i a nd e p r e s s i o n at h e s i ss u b m i t t e df o rt h ed e g r e eo f m a s t e r c a n d i d a t e ：k o n gj i a n s u p e r v i s o r ：a s s o c i a t ep r o f z h a n gl i q i a n g s c h o o lo fg e o s c i e n c e s c h i n a u n i v e r s i t yo fp e t r o l e u m ( e a s t c h i n a ) 3川5 删6m 6 7舢8ii刖i-y 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得 的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致 谢外，本论文不包含其它人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得 中国石油大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同 工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名： 互l 堑凌 日期：加7 车易月岁日 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使川本学位论文( 包括但不限于其印刷版和电子版) ， 使h j 方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门( 机构) 送交学位论文，以 学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被杏阅、借阅和复印，将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，采j h j 影印、缩印或其它复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使川授权同上。 学位论文作者签名：互l 兰虫 指导教师签名： 日期：为f 年易月占e 1 日期：伽l1 年、参。月 ye l 摘要 本论文以霸县凹陷新近系馆陶组为研究对象，以陆相层序地层学和沉积学理论为 指导，依据地质、测井、地震以及试油资料开展了该地区层序地层和沉积体系的研究， 总结了控制油气聚集与分布的主要因素，对凹陷内有利区带进行了预测。 本文运用井震结合的方法，将馆陶组划分为3 个中期旋回( n 9 3 、n 9 2 、n 9 1 ) 和7 个短期旋回( n 9 3 3 、n 9 3 2 、n 9 3 1 、n 9 2 2 、n 9 2 1 、n g l 2 、n g l l ) 。 通过对相标志、单井相及剖面相的分析，总结了霸县凹陷新近系馆陶组主要发育 的两种沉积相类型及其特征。垂向上，馆陶组底部发育辫状河，n 9 3 _ k 部、n 9 2 、n g l 发育曲流河。 以沉积背景分析和砂体展布特征研究为基础，结合碎屑组分含量的变化，指出霸 县凹陷馆陶组主要存在两个物源方向，分别为北北东向和西向。其中凹陷北部主要接 受西部物源的沉积，凹陷南部沉积受西部和北北东向物源共同影响。 结合物源分析，利用砂体展布特征研究，对霸县凹陷各级次旋回沉积相平面展布 特征和纵向演化规律进行了分析。分析认为平面上有多条呈北北东向带状展布的河 道，河道之间常见分散与聚合现象。 以沉积相分析为基础，对成藏条件和运聚条件进行分析。指出霸县凹陷馆陶组油 气分布位于临近沙一段生烃中心的河道砂体中，油气运移的主要通道是断层和渗透性 砂体，呈阶梯式运移。岔河集高家堡构造带、文安斜坡带为霸县凹陷新近系有利区 带。 关键词：霸县凹陷，馆陶组，层序地层格架，沉积体系，有利区带 s t u d yo nd e p o s i t i o n a ls y s t e m so f t h eg u a n t a of o r m a t i o no f n e o g e n ei nb a x i a nd e p r e s s i o n k o n gj i a n ( i n v e s t i g a t i o na n de x p l o r a t i o no fm i n e r a lr e s o u r c e ) d i r e c t e db ya s s o c i a t ep r o f e s s o rz h a n g l i q i a n g a b s t r a e t a c c o r d i n gt ot h et h e o r yo fs e q u e n c es t r a t i g r a p h ya n ds e d i m e n t l o g y , t h i sp a p e r s t u d i e st h e s e q u e n c es t r a t i g r a p h ya n dd e p o s i t i o n a ls y s t e m so fn e o g e n eg u a n t a o f o r m a t i o ni nb a x i a nd e p r e s s i o nw i t hs l i c ei d e n t i f i c a t i o n ，w e l ll o g g i n g ，c o r e ，a n dw e l l t e s t i n ge t c t h ep a p e rs h o w st h em a i nf a c t o r si n f l u e n c i n gh y d r o c a r b o na c c u m u l a t i o n a n dd i s t r i b u t i o ni nt h ee n d b a s e do nt h ei n t e g r a t e da n a l y s i so fc o r e s ，w e l l l o g g i n g ，s e i s m i cd a t aa n do l e f b a s i cd a t a , t h es e q u e n c e s t r a t i g r a p h y o fn e o g e n eg u a n t a of o r m a t i o n i nb a ) ( i 觚 d e p r e s s i o ni se s t a b l i s h e d t h eg u a n t a of o r m a t i o no fn e o g e n eb e l o n g st oal o n g t e r m b a s e - l e v e l c y c l ew h i c h c a l lb ed i v i d e di n t ot h r e e i n t e r m e d i a t e t e n nb a s e 1 e v e l c y c l e s ( n 9 3 ，n 9 2 ，n 9 0a n ds e v e ns h o r t t e r mc y c l e sf n 9 3 3 ，n 9 3 2 ，n 9 3 1 ，n 9 2 2 ，n 9 2 1 ， n g l 2 ，n g l1 ) a c c o r d i n gt os e d i m e n t a r yf a c e ss i g n a t u r e ，f a c e st y p e s ，a n a l y s i so fs i n g l e w e l l f a c e sa n dc r o s s - s e c t i o n a lf a c e s ，i tc o m e st oac o n c l u s i o nt h a tt h e r ea r et w ot y p e so f s e d i m e n t a r yf a c e so fn e o g e n ei nb a x i a nd e p r e s s i o n v e r t i c a l l y ，t h eb r a i d e dr i v e ri s d e v e l o p e di nt h eb o t t o mo fg u a n t a of o r m a t i o n ，a n dm e a n d e r i n gf l u v i a li sf o r m e di n u p p e rp a r to fn 9 3 ，n 9 2 ，n 9 1 b yr e s e a r c h i n gp a l a e o - g e o m o r p h o l o g y , d i s t r i b u t i o nf e a t u r eo fs a n db o d i e s a n d v a r i a t i o no fc l a s t i c sc o n t e n t ，t h i sp a p e rp o i n t so u tt h a tt h et h ep r o v e n a n c e so fg u a n t a o f o r m a t i o ni nb a x i a nd e p r e s s i o na r e m a i n l yd e r i v e df r o mt w od i r e c t i o 璐：n n e w e s t e r nd i r e c t i o n s t h ew e s t e r np r o v e n a n c ei n f l u e n c e st h e d e p o s i t i o no fn o r t h e r n b a x i a nd e p r e s s i o n ，a n dt h es o u t h e r na r e ao f b a x i a nd e p r e s s i o na r ei n f l u e n c e db v b o t hn n ea n dw e s t e m p r o v e n a n c e s w i t ht h er e s e a r c ho fp r o v e n a n c e sa n ds a n d b o d yd i s t r i b u t i o n , t h ep a p e rs t u d i e s c h a r a c t e r i s t i c so fd i s t r i b u t i o na n dv e r t i c a le v o l u t i o no fs e d i m e n t a r yf a c e si ne a c ht e r m c y c l ei nb a x i a nd e p r e s s i o n i ti si n d i c a t e dt h a tt h e r ea r es e v e r a lr i v e rc h 锄e l sw i t hn n e d b b o np a t t e r nd i s t r i b u t i o ni nt h ep l a n e ，a n dt h a tt h ep h e n o m e n o no fd i v a r i c a t i o na n d a g g r e g a t i o n b e t w e e nt h er i v e rc h a n n e l si sv e r yc o m m o n b a s eo ns e d i m e n t a r yf a c i e s a n a l y s i s ，t h i sp a p e ra n a l y z e sr e s e r v o i rf o r m i n gc o n d i t i o n s ， m i g r a t i o na n da c c u m u l a t i o nc o n d i t i o n s i ti n d i c a t e st h a tt h em a i nm i g r a t i o np a t h w a y sa r ef a u l t s a n dp e r m e a b i l i t ys a n db o d i e s ，i nas t e p - w i s ew a y c h a h e j i g a o j i a b a os t r u c t u r a lz o n ea n dw e n a n g e n t l es l o p es t r u c t u r a lz o n ea r et h ef a v o r a b l ez o n e si nn e o g e n eg u a n t a of o r m a t i o ni nb a x i a n d e p r e s s i o n k e y w o r d s ：b a x i a nd e p r e s s i o n ，g u a n t a of o r m a t i o n ，s e q u e n c es t r a t i g r a p h y , f a v o r a b l e a r e a s 目录 第一章前言1 1 1 选题依据及意义1 1 2 研究现状1 1 3 主要研究内容2 1 4 研究思路与技术路线3 1 5 工作量和主要认识4 第二章区域地质概况。5 2 1 工区位置5 2 2 区域地层特征6 2 3 区域构造特征6 第三章层序地层划分及对比9 3 1 层序界面的识别与地层对比9 3 1 - 1 新近系馆陶组长期基准面旋回的识别1 0 3 1 2 新近系馆陶组中期基准面旋同的识别1 3 3 1 3 新近系馆陶组短期基准面旋回的识别1 5 3 2 层序地层格架1 6 3 2 1 中期基准面旋同对比1 6 3 2 2 短期基准面旋回对比1 7 第四章相标志与相类型分析2 l 4 1 相标志2l 4 1 1 岩石学标志2 l 4 1 2 沉积构造特征2 2 4 1 3 粒度特征2 4 4 1 4 古生物标志2 5 4 1 5 电性标志2 5 4 2 相类型2 6 4 2 1 辫状河2 6 4 2 2 曲流河2 7 4 3 单井及剖面沉积相分析2 8 4 3 1 单井相分析2 8 4 3 2 剖面相对比3 4 第五章沉积体系分析3 7 5 1 物源分析3 7 5 1 1 沉积背景分析3 7 5 1 2 馆陶组沉积厚度3 8 5 1 3 碎屑组分分析3 9 5 1 4 砂砾岩含量分析3 9 5 4 沉积体系平面展布特征4 2 5 4 1 中期旋回沉积体系展布4 2 5 4 2 短期旋回沉积体系展布4 5 5 5 沉积体系演化特征分析5l 5 6 沉积体系控制冈素5 2 第六章馆陶组成藏条件分析5 5 6 1 油源条件5 5 6 1 1 生油条件分析5 5 6 1 2 油气来源划分5 6 6 2 储盖组合条件5 8 6 2 1 储盖组合5 8 6 2 2 砂体类型与砂体连通性5 9 6 3 运聚条件6 1 6 4 油气显示特征6 2 6 5 有利区带预测6 4 l 目 论6 7 参考文献6 8 致谢7 2 v 中国石油大学( 华东) 硕j ：学位论文 1 1 选题依据及意义 第一章前言 霸县凹陷自上世纪五十年代初开始勘探开发以来，相继发现了奥陶系、二 叠系、沙三段、沙二段、沙一段、东营组、馆陶组等7 套含油层烈。经过几十 年的勘探开发，研究程度较高，油气储量和产量呈现递减趋势。凹陷内较大的、 明显的构造圈闭已基本探明，今后的工作重点需要转向以隐蔽圈闭为主。文安斜 坡位于霸县凹陷东部，新近系馆陶组地层含有大量的隐蔽圈闭，油气资源丰富， 并已获得一定工业油流，将成为今后的工作研究的重点。沉积体系特征研究是进 行隐蔽圈闭研究的基础，但在对该地区馆陶组地层的研究中，尚缺乏以凹陷为整 体进行的沉积体系演化的研究。 本文通过对霸县凹陷馆陶组整体进行地层对比与划分，建立等时地层格架。 在此基础上进行砂体展布规律以及沉积体系演化分析，结合已取得的勘探开发成 果，为今后该地区新近系馆陶组的勘探开发提供指导。 1 2 研究现状 ( 1 ) 河流相层序地层学研究现状 层序地层学起源于对海相地层的研究，通过对控制地层形成的构造沉降、 全球海平面升降、气候、沉积物供应四大要素的综合分析，研究等时地层格架【2 】。 经典层序地层学在分析海相地层中发挥了重要作用。自上世纪八十年代开始，国 外学者开始运用层序地层学理论来解释河流相地层，其思路仍然以海平面升降控 制层序发育为基础，研究的河流相地层主要分布在近海，具有一定局限性【3 1 。 河流是陆地上最活跃的侵蚀、搬运和沉积地质营力。河流相地层横向上相 变剧烈，垂向上河道和泛滥平原沉积不等厚互层，厚度变化大，分布不稳定，相 互侵蚀切割严重，标志层连续性差。这些原因导致经典层序地层学很难对河流地 层进行精细层序划分。高分辨率层序地层学综合运用地震、测井、岩芯和露头资 料，通过对地层基准面变化的分析，建立等时层序地层格架。它的理论基础是地 层基准面原理和相分异原理。核心是将传统的海平面升降转变为河流的基准面变 化f 4 】。 第一章前苦 目前对河流层序地层学研究尚处于起步阶段，没有统一的划分、识别和对 比方法。通常以河道类型、砂体、电测曲线形态幅度的垂向组合特征等识别旋回， 以最大洪泛面为顶界，以底冲刷面或冲刷面上下的河道叠置模式变化作为层序的 底界【5 】o ( 2 ) 沉积体系研究现状 沉积体系由f i s h e r 和b r o w n 于上世纪6 0 年代末最早提出，“沉积体系是被 沉积环境和沉积过程联系起来的相的三维组合”【6 】o 沉积体系的研究主要从沉积 背景分析、沉积体系内各相及其组合分析、沉积体系演化分析三方面进行。国内 外学者总结出了9 种碎屑岩沉积体系【7 1 ，河流体系是其中之一。 目前大部分地质研究者对河流沉积体系的研究，都是在运用层序地层学建 立等时地层格架的基础上，对等时地层单元进行地震、测井、沉积、构造等多学 科的综合分析，鉴别相标志，分析物源方向、岩石类型等，进行沉积体系的垂向 演化和横向展布的研究。 沉积体系的主要研究方法：1 ) 野外露头和岩心观察描述是沉积体系研究的 基础，通过这一项可以获得岩石的结构、构造、颜色、类型、地球化学和生物化 石等，有利于研究沉积环境以及沉积介质动力特征。2 ) 对岩石的微观分析，包 括矿物成分、微量元素分析和碎屑组分分析，有利查明岩石成因、物源方向、古 气候和沉积介质动力特征。3 ) 充分利用测井曲线进行沉积相分析。测井资料最为 丰富，通过建立测井曲线形态、幅度及其组合特征与岩性、岩相的关系，结合岩 芯标定，获得非取芯井的沉积相分布特征。4 ) 通过三维地震资料，识别典型反 射特征，建立地震相和地震属性分析等，对沉积相进行三维空间内的研究o l 。 1 3 主要研究内容 ( 1 ) 工区区域构造背景。根据测井、录井以及地球物理资料，结合文献调 研，分析研究区的构造演化和沉积环境。 ( 2 ) 建立等时地层格架。通过井震标定，在地震剖面上识别出馆陶组的顶、 底界面。综合运用岩心、测井和录井等资料，进行连井剖面对比，进一步划分中 期旋回、短期旋回。在单井和连井的各级次对比基础上，建立霸县凹陷馆陶组等 时地层格架。 2 中国石油人学( 华东) 硕上学位论文 ( 3 ) 分析物源方向。根据岩心分析，测定稳定、不稳定矿物含量，砂岩百 分比数值的变化趋势以及古地貌特征，确定物源方向。 ( 4 ) 沉积相研究。通过岩心观察描述和薄片分析，识别其层理类型、岩性、 粒度变化等特征。标定测井曲线特征，确定沉积相类型。 ( 5 ) 沉积体系特征研究。通过各小层沉积相的分布规律，分析该研究区在 时间、空间两个尺度范围内的演化规律，并分析影响其演化及展布的控制因素。 ( 6 ) 储层分析及有利区带预测。通过对霸县凹陷烃源岩生烃条件分析，油 藏控制因素分析，油气运聚条件分析研究凹陷内的油气藏模式，进而预测凹陷内 的有利区带，为下一步勘探指明方向。 1 4 研究思路与技术路线 本文以沉积学与高分辨率层序地层学为指导，井震结合，通过对研究区内 重点井分析，连井剖面对比，由点及面建立等时地层格架。在该地层格架内，综 合测井、地震、古生物和分析化验资料，在划分的各小层内，确定沉积相类型以 及分布( 图1 1 ) 。 图1 1 技术路线图 3 第一章前言 1 5 工作量和主要认识 本文以建立层序地层格架为基础，以研究沉积体系展布为目的，主要完成 以下几方面的工作： ( 1 ) 对6 口取芯井进行岩芯观察描述，识别岩性、层理类型以及含油气性 等。 ( 2 ) 对t 2 反射层进行追踪识别，解释断层分布等。 ( 3 ) 对覆盖研究区的2 0 余条剖面进行地层划分与对比。 ( 4 ) 对工区内1 0 余口重点井进行单井相分析。 ( 5 ) 编制了馆陶组中期旋回砂体厚度等值线图、砂岩百分含量图以及沉积 体系展布图各3 张；短期旋回砂体厚度等值线图、砂岩百分含量图以及沉积体系 展布图各7 张。 ( 6 ) 重点连井剖面的剖面相图6 张。 取得的认识如下： ( 1 ) 霸县凹陷馆陶组可划分为3 个中期旋回，自下而上分别为n g l 、n 9 2 、 n 9 3 。其中n g l 、n 9 2 可进一步分别划分为2 个短期旋回，n 9 3 内部划分为3 个短 期旋回。自下而上共7 个短期旋回，分别为n 9 3 3 、n 9 3 2 、n 9 3 1 、n 9 2 2 、n 9 2 1 ，n g l 2 、 n g l 。 ( 2 ) 馆陶组主要发育河流相。馆陶组的底部( n 9 3 ) 为辫状河沉积，向上 逐渐演化为低弯度曲流河。 ( 3 ) 霸县凹陷馆陶组主要有两个物源方向：西部和北北东向物源区。其中 凹陷北部沉积物主要来自西部物源区，凹陷南部沉积物受西部和北北东向物源的 共同影响。 ( 4 ) 沉积体系的主要控制因素为物源、古地貌和构造作用。 ( 5 ) 馆陶组油气临近沙一段生烃中心，发育三套储盖组合。油气运移的主 要通道是断层和渗透性砂体，呈阶梯式运移。霸县凹陷新近系馆陶组的岔河集 高家堡构造带、文安斜坡构造带为含油气的有利区带。 4 中国石油大学( 华东) 硕：l 二学位论文 2 1 工区位置 第二章区域地质概况 霸县凹陷位于冀中凹陷东部凹陷带中部。受西部的牛东断层活动控制，形 成西断东超、西深东浅的继承性断陷盆地【】。霸县凹陷西接牛驼镇凸起，地层向 东超覆变薄，形成文安斜坡，紧邻大城凸起，南邻饶阳凹陷，以徐水安新横向 调节带为界，北部霸县二台阶和里澜断层分与廊固凹陷、武清凹陷相隔。凹陷呈 北东走向，东西宽约7 0 k m ，南北长约8 0 k m ，勘探面积约5 6 0 0 k m 2 ( 图2 1 ) 。 凹陷内具有多套生油层和储集层，形成了多套储盖组合和运移通道。经过 几十年的勘探，在该地区发现了南孟、龙虎、顾新庄、苏桥、文安、岔河集、高 家堡及莫州等八个油田。其中文安斜坡经资源评价，石油地质资源量总期值为 0 4 9 2 2x1 0 8 t ，剩余资源量0 3 3 2 8x1 0 8 t ，剩余资源丰富，具有很大的勘探潜力。 其中隐蔽油藏探明储量占总量的5 8 2 t 1 2 j 。 图2 1 霸县凹陷地理位置图( 据邓宏文2 0 0 5 ，略改) 第一章前言 2 2 区域地层特征 霸县凹陷是中、新生代断陷盆地。全区第三纪地层发育齐全，自下而上依 次为：古近系孔店组、沙河街组、东营组和新近系馆陶组、明化镇组以及第四纪 地层。本文研究的重点为新近系馆陶组。 馆陶组厚2 0 0 - 5 0 0 m ，为河流相沉积。馆陶组底界与下伏地层呈不整合接触， 底部发育厚层灰色或狄绿色砾岩、砂砾岩央泥岩沉积，“砂包泥特征明显，为 典型的辫状河沉积；向上粒度变细，砂泥比值降低，岩性逐渐变为粗砂岩、中细 砂岩、粉砂岩及红色泥岩。单层砂岩厚度减小，为典型的曲流河沉积。顶部岩性 逐渐变粗，砂泥比增大，以灰色、黄色砂岩和紫红色泥岩为主。整体上构成了由 粗到细再到粗的沉积旋回，与上覆的明化镇组呈整合接触。 2 3 区域构造特征 2 3 1 区域构造单元划分 霸县凹陷受牛东断层的控制作用，呈现西断东超、西深东浅的特征，为典 型的单断式箕状断陷盆地。向西地层变浅逐渐过渡为文安斜坡。自西向东可划分 为三个带：陡坡带、洼槽带、缓坡带( 斜坡带) 0 3 1 。陡坡带包括白洋淀洼槽、 莫洲背斜构造带，洼槽带主要包括莫洲洼槽，缓坡带为文安斜坡带( 图2 2 ) 。 图2 2 霸县凹陷构造剖面图 ( 据华北勘探开发研究院，2 0 0 6 ) 陡坡带紧邻牛东断层分布。由于牛东断层的剧烈活动，下降盘往往是区域 性沉积中心，地层沉积厚度大。陡坡带受控边同生断裂活动影响，坡度往往较陡。 6 中国石油人学( 华东) 硕| 上学位论文 霸县凹陷东西向较窄，陡坡带与洼槽带界限不明显。洼槽带位于凹陷中心，地层 沉积厚度大。斜坡带远离断层，喜山运动后，由基底断块的继承性翘起作用构成 箕状断陷的缓坡，地层向东逐渐变薄。渐新世中后期，文安斜坡受区域扭应力持 续作用，形成了向洼槽倾伏的鼻状构造带和雁行排列的北东向正断层i l 训。 霸县凹陷受东部的牛东断层活动时间、强度不均影响，在平面上具有分段 特征。自南向北分为三段。牛东断层南段( 牛南断层) 位于白洋淀洼槽北部，断 距小，活动弱，主要控制馆陶组以下至部分沙三段地层。中段位于郑州高家堡 岔河集西侧，对霸县的控制作用大，断面陡，下降盘变形强烈，地层翘倾幅度大。 北段位于岔河集北部霸县二台阶一带，该段活动期晚，主要在新近纪，下降盘为 霸县凹陷新近纪的沉积中心。 图2 - 3 霸县凹陷t 2 断裂分布 7 第一章前占 2 3 2 区域构造一沉积演化发育史 霸县凹陷是发育在华北地台之上的一个中新生代断陷坳陷区。区内中生代 以前的构造运动以地台型稳定的整体升降为主；中生代丌始，本区成为大型褶皱 区，在局部地区发生断陷活动：新生代早期则进而经历了以箕状断陷为特征的断 陷活动，晚期断陷活动逐渐消失【1 6 】。 沙一段晚期东营组沉积时期，区域抬升作用明显增强，湖盆缩小，逐渐以 河流相为主。由于后期的抬升剥蚀作用，斜坡地区东一段大部分地层缺失。晚第 三纪构造活动形式进入了一个新的以坳陷为主的阶段，全区和饶阳凹陷形成一个 统一的沉降单元【”】。霸县凹陷新近系是在喜山运动时期古近系底层遭受剥蚀的 基础上，经过断陷坳陷阶段继承性发育的一套河流相地层。 2 3 3 区域断裂分布特征 霸县凹陷的主要断层走向为：l l ：l k 东向、北东向和东西向( 图2 3 ) 。控制新 近系地层的沉积。霸县凹陷为单断式断陷瓮地，一级断裂为西部的牛东断层( 控 边断裂) ，形成于喜山期。牛东断层南部活动弱，中部对盐地控制作用强烈，北 部活动期晚【1 8 】。二级断裂主要为文安斜坡、左各庄的：l k ：l k 东向同生断层。霸县 北部发育一组近东西向的同生断层。 8 中国石油人学( 华东) 硕上学位论文 第三章层序地层划分及对比 层序地层学是综合运用录井、测井、地震、古生物、露头及各种分析化验 资料，划分层序建立等时地层格架的学科。是进行沉积体系分析、研究环境和相 的空间配置关系的前提和基础。层序是层序地层学分析的基本单位。它是由不整 合面或与其相对应的整合面作为边界的、一个相对整合的、有内在联系的地层序 列。它要求在层序内部，地层在成因上密切联系，以不整合面作为其开始和结束 的标志。 进行层序地层划分与对比的具体过程是：首先根据钻井、测井、地球物理 资料和古生物等资料，在单井上识别出基准面旋回的边界，划分出长期基准面旋 回、中期基准面旋回和短期基准面旋回。再进行横向连井对比，通过井震结合互 相标定，在地层剖面上进行旋回对比，划分出各级基准面旋回，最终建立层序地 层格架。 进行层序地层划分需遵循的原则有：1 ) 等时性原则。层序地层划分的研究 对象是沉积层序的组合时间单元，要求所划分的层序为同期沉积，即同一期幕式 构造旋回形成的地质单元【2 0 1 。所以层序的划分要求从大n d , 逐级进行。2 ) 最大 间断原则。首先选取沉积间断时间最长、分布范围最广的层序界面追踪对比。层 序的界面是不整合或者与其相对应的整合，因此通常选取不整合面及相对应的整 合面进行。3 ) 统一性原则。对各级别的层序进行不同范围内的追踪识别时，应 充分考虑在相应范围尺度内的统一性。超层序可统一于盆地范围，层序统一于一 个凹陷内，准层序组单元统一于一个构造带内，准层序及更小单元统一于一个沉 积体系内【2 1 1 。4 - ) 沉积旋回规模一致性原则。沉积旋回的类型和分布在同一沉积 体系内应当基本一致。 3 1 层序界面的识别与地层对比 层序界面代表了界面上下地层单元和叠置样式的突变，这种突变在地层和 沉积剖面中的特征可概括为【捌：1 ) 单一相物理性质的垂向变化( 如岩性的突变 面) 。2 ) 相序与相组合的垂向变化( 如岩相垂向上的突变面) 。3 ) 旋回叠加样式 的改变。4 ) 地层几何形态与接触关系。 9 第三章层序地层划分及对比 这些特征反映了a s 的变化，在沉积地层剖面上表现为沉积间断或者沉积 突变。这种突变或者间断，在岩性、电测曲线、地震反射剖面上会产生相应规模 的特殊响应。用这些标志可以识别层序边界，划分层序地层。 多级次基准面旋回的划分首先要从识别地层旋回的最基本单元( 短期旋回) 开始，中期基准面旋回识别是在短期基准面旋回识别的基础上，通过分析连续成 因地层单元在纵向上的排列或叠加样式，旋回的对称性变化，旋回加厚或减薄的 趋势，地层不连续界面的性质，界面出现的频率，岩石与界面出现的位置和比例 等来识别标志，逐步合并较短期旋回为较长期旋回，遵循“由宏观到微观，再由 微观到宏观反复拟合和修正调整 的原则。 霸县凹陷馆陶组地层为冲积平原河流相沉积，在垂向剖面中，短期旋回表 现为以“单期河道( 或以一期为主) + 泛滥平原”或者“单期河道( 或以一期为 主) + 泛滥平原+ 决口扇组成的上升与下降半旋回不对称旋回。中期旋回为两 到三个短期旋回垂向上组合叠加形成。根据短期旋回的相比例、相序样式的变化， 确定中期旋回的类型。 3 1 1 新近系馆陶组长期基准面旋回的识别 依据地震反射特征、测井、岩性等标志，霸县凹陷新近系可划分为3 个长 期基准面旋回，自下而上分别是馆陶组、明下段和明上段，旋回界面的识别标志 及特征如下。 ( 1 ) 馆陶组底界面 1 ) 地震反射特征 馆陶组底界面为古近系、新近系间的区域角度不整合，大致对应t 2 反射界 面。界面下可看到明显的削蚀反射类型。界面之上为t 2 反射界面对应一组连续 性好的强相位反射轴，在全区分布稳定，易于识别，可在全区范围内追踪( 图 3 1 ) 。 2 ) 岩性标志 层序界面在岩性上的响应为岩性突变面。馆陶组底界界面以下主要为古近 系东营组顶部的灰色、灰白色砂岩、粗砂岩与紫红色泥岩的互层，界面之上为馆 陶组底部的大套的块状杂色砾岩、粗砂岩，灰白色砂岩与泥岩的互层。单层砂岩 厚度明显变厚，粒度变粗( 图3 2 ) 。 1 0 图3 - 1 馆陶组底界面地震反射特征( 过文9 6 井) 图3 2 文9 5 井馆陶组底界面岩性、电性特征 l l 第三章层序地层划分及对比 3 ) 电性标志 层序在电测曲线上的响应为曲线形态的旋回性叠加以及有规律的变化。边 界处表现为曲线形态或叠加规律的突变。馆陶组底界面下，自然电位曲线以低幅 指形、漏斗形、钟形、单峰状及其组合为特征，2 5 米电阻率曲线呈低幅锯齿状。 界面之上，自然电位曲线为齿化箱形、钟形、尖峰形及其组合，比界面之下幅值 明显变大，2 5 米电阻率曲线呈现中、高幅值的箱形、钟形及其组合特征( 图3 2 ) 。 ( 2 ) 馆陶组顶界面 1 ) 地震反射特征 图3 - 3 馆陶组顶界面地震反射特征图( 过文2 6 井) 馆陶组顶界面对应地震剖面上的t l 反射层。为中强振高连亚平行反射结 构。在全凹陷内，界面上下无明显沉积间断，地震剖面上t l 为一组连续性好的 中强振幅同相轴，易于追踪。但在局部地区，该界面以上为河道下切充填形成的 短轴强振幅，界面以下同相轴连续性较好( 图3 3 ) 。 2 ) 岩性标志 明化镇组下段岩性以紫色泥岩央薄层黄色粉砂岩为主，形成典型的“泥包 砂 ；馆陶组的顶部，为黄色砂岩、粉砂岩与紫色泥岩的互层。自馆陶组至明化 镇组，砂岩厚度变小，泥岩厚度变大，砂泥比减小。 3 ) 电性标志 界面之下，自然电位曲线以箱形、钟形及其组合为特征，负异常幅值大； 1 2 中国石油人学( 华东) 硕l 学位论文 指状或漏斗状，曲线幅度明显变小，2 5 米电阻率曲线也有明显变化， 钟形、指状、尖峰状及其组合，界面之上为锯齿形，自下而上阻值明 3 - 4 ) 。 图3 - 4 雁1 3 井馆陶组项界面岩性、电性特征( 图例同图3 - 2 ) 3 1 2 新近系馆陶组中期基准面旋回的识别 河流基准面是一个侵蚀作用与沉积作用达到平衡的面，当该面低于河床底 部时，发生侵蚀，当该面高于河床底部时，发生沉积。当该面与河床底部重合时， 既不发生侵蚀也不发生沉积，沉积物只是经过该面。 根据c r o s s 的沉积物体积划分的概念，把成因地层内沉积物按照内在的沉积 顺序划分成不同的相域系列。由于基准面的升降，必然会导致可容空间的变化， 从而引起这个相域系列向陆退缩( 湖进) 或者向湖推进( 湖退) 【2 3 1 。河流相层 序中，基准面由下降到上升的转换面，一般有以下几个标志【2 4 】：1 ) 控制地层的 叠加样式、具有地层意义的河道底冲刷面；2 ) 位于冲刷面之上的河道相互叠置 连片；3 ) 河道冲刷面之下发育富含钙质结核的古土壤；4 ) 河道规模较大，区域 内可对比。基准面由上升到下降的转换面，一般有以下几个标志：1 ) 分布面积 广泛，厚度相对较大的泛滥平原泥岩段或者湖相泥岩段；2 ) 决口扇发育，横向 上叠置连片，厚度较大；3 ) 由退积叠加样式到进积叠加样式的转换面；4 ) 曲流 第三章层序地层划分及对比 河道孤立分布【2 5 1 。根据以上这些原则，把馆陶组划分为三个中期旋回。 ( 1 ) n 9 3 和n 9 2 中期旋回界面的识别特征 n 9 3 中期旋回底部岩性以砾岩、含砾砂岩、粗砂岩为主，粒度较粗，向上逐 渐变细。单层砂岩厚度较大，向上变薄，呈灰色砂岩与紫色泥岩的互层，为典型 的“砂包泥特征。n 9 2 底部，岩性主要以灰白色中砂岩、细砂岩与紫色泥岩不 等厚互层为主，单层砂岩厚度较小，形成“泥包砂”特征。紧邻界面之上，有明 显的大型河道下切充填形成的厚层砂岩，为基准面丌始上升的起点；界面之下为 基准面处于最高位置( 洪泛面) 时形成的一段泥岩( 图3 5 ) 。 图3 - 5 文9 5 井n 9 3 、n 9 2 中期旋回界面岩性、电性特征( 图例同图3 2 ) 界面上下电测曲线形态特征有明显差异。界面之下以箱形、齿化箱形、钟 形为主；界面之上过渡为钟形、指形。2 5 米电阻率曲线由界面之下的高阻尖峰 状转变为界面之上的低阻尖峰状。该界面在地震剖面上对应的反射界面，为一组 中强振幅同相轴，在全区连续性好，易于识别。 ( 2 ) 馆陶组n 9 2 和n g l 中期旋回界面的识别特征 n 9 2 与n g l 界面之下，岩性主要以中砂岩、细砂岩与紫色泥岩不等厚互层为 主，单层砂岩厚度较小，以“泥包砂 为特征。界面之上岩性以灰色砂岩、细砂 1 4 中国石油大学( 华东) 硕j ：学位论文 岩和紫色泥岩不等厚互层为特征，单层泥岩厚度向上逐渐变大，在n g l 顶部有一 套厚层粗砂岩，为决口扇沉积( 图3 6 ) 。 界面上下电测曲线形态特征有明显差异。界面之下自然电位曲线多为箱形、 钟形，界面之上以箱形、钟形及其组合，指形为特征，泥岩基线负偏离明显。界 面之下2 5 米电阻率曲线在泥岩基线附近呈锯齿状，偶有低幅箱形、单峰、双峰 状。界面之上，以单峰状为主。对应的地震反射界面中震中连，全区可追踪识别。 图3 - 6 文9 5 井n 9 2 、n g l 中期旋同界面岩性、电性特征( 图例同图3 - 2 ) 3 1 3 新近系馆陶组短期基准面旋回的识别 短期基准面旋回，厚度范围为几十米到几百米，横向分布范围从几十米至 几千平方千米，形成时间跨度大，几百年至几万年不等。因此短期旋回很难通过 地震资料识别，只能通从岩心、测井和露头上加以识别。 河流相的短期旋回通常以洪泛面或与之相对应的界面为边界的一系列岩性 组合。由于洪泛面易受河流下切侵蚀而厚度变小或缺失，在实际划分过程中需要 进一步调整【2 6 | 。砂砾岩沉积与基准面变化相对应，通常作为旋回底界的识别标 志，河流相的旋回以岩性向上变细的j 下旋回为主【2 7 - 3 0 。 ( 1 ) 辫状河沉积环境下的向上变细正旋回，底界一般为厚层块状砂砾岩， 顶界通常为紫色洪泛泥岩。自然电位曲线幅值自下而上逐渐变小，形态由箱形、 1 5 第三章层序地层划分及对比 钟形变为指形、锯齿形等。 ( 2 ) 曲流河沉积环境下的向上变细正旋回，底界一般为中厚层砂岩，顶界 通常为中层紫色洪泛泥岩。自然电位曲线幅值自下而上逐渐变小，形态多由箱形、 钟形过渡为锯齿形等。 依据以上原则，新近系馆陶组可划分为七个短期旋回。 3 2 层序地层格架 本文通过综合运用钻井资料、测井资料、录井资料和地球物理资料，以井 震标定为基础，在单井上将霸县凹陷新近系馆陶组识别划分出3 个中期旋回、7 个短期旋回。以重点井分析为基础，进行横向连井对比，最终建立研究区层序地 层格架。 3 2 1 中期基准面旋回对比 文4 7 文2文8 0 文2 9 e文1 6 b z s pr 2 5 1 1 b z s pp , 2 5 mb z s p 1 2 5 1 4b z s pk 2 5 m8 z s pr 2 5 1 1 l ； h 6 c 3 1 4 和_ 4 捌 舅； 1 3 眦 禺 ) 气 i 伯c 1 3 2 c 一 彳 一生 摹 广， z 专 n 1 4 6 日 ； - 1 5 0 0 3 踟 1 5 2 c 毒 i 棚 n 1 5 1 3 觚_ 1 5 4 ( f季 竺1 5 1 0 1 4 0 c _ 1 5 0 c 5 瑚 u 1 5 6 01 4 踟 = 1 5 l 枷 1 3 6 0 1 3 8 ( 1 5