（地球探测与信息技术专业论文）锦65井区储层评价及预测.pdf

摘要 锦6 5 井区储层评价及预测 作者简介：高大成，男，1 9 8 2 年6 月生，师从成都理工大学李瑞教授，2 0 0 8 年6 月毕业于成都理工大学地球探测与信息技术专业，获得工学硕士学位。 摘要 复杂断块油气藏因其构造复杂、沉积相变快而成为辽河油田勘探开发的1 作 重点。应用测井、钻井、垂直地震剖面、地面地震资料，综合运用物探处理方法 和地质工作方法，通过构造、沉积、储层分析，完成了锦6 5 井区储层评价及预 测工作。发挥垂直地震剖面方法的优势，充分利用零偏和非零偏处理成果，准确 标定兴隆台油层和于楼油层顶底界的地震反射层位，建立可靠的时深转换模型， 精细解释井旁构造，提高了三维地震构造解释的精度。应用相干体技术和三维可 视化技术，在钻井资料约束下，参考牛产动态信息，实现精细构造解释，并进一 步进行波阻抗反演，反演成果对砂体对比和有利储层预测有很好的指导作用。 经过四十多年的勘探开发实践，辽河油田形成了适合本区地质特点的实用勘 探开发技术。大中型背斜构造圈闭己基本勘探，剩余储量主要分布在复杂断块油 藏中，整体上表现为单个断块面积小、储量小，勘探上表现为断块边界识别难、 油水关系识别难、砂体边界预测难等“三难”。以垂直地震剖面技术( v s p ) 、三维 地震构造及储层研究技术、小层沉积相技术为指导，细划研究单元，精细地层对 比，准确落实小断层、小构造、小砂体，精确描述砂体空间展布特征，为井位部 署提供依据。 通过对前人研究成果的消化，熟悉研究区目标层系下第三系沙河街组一+ 二 段、沙河街组一段的区域地质背景及所处的沉积演化阶段，应用小层对比技术， 建立等时地层格架，以小层为单元，编制沉积相模式图，预测储层宏观分布。综 合以上成果，分层研究不同时期沉积体系展布特征，重点确定不同层位内砂体类 型的平面分布规律，结合精细构造研究成果，为同类油气藏的勘探开发提供了一 个很好的思路。 关键词：垂直地震剖面技术相干体技术沉积相模式储层预测 成都理工大学硕士学位论文 e v a l u a t i o na n df 0 r e c a s t0 fr e s e r y o i ri nj i n 6 5a r e a i n t r o d u c t i o no ft h ea u t h o r ：g a o d a c h e n g ，m a l e ，w a sb o mi nj u n e ，19 8 2w h o s e t u t o rw a sp r o f e s s o rl i r u i h eg r a d u a t e d 仔o mc h e n g d uu n i v e r s i t yo f1 e c h n o l o g yi n e a r t he x p l o r a t i o na n dl n f o r m a t i o nt c h n o l o g ym a j o ra n dw a sg r a n t e dt h em a s t e r d e g r e ei nj u n e ，2 0 0 8 a b s n a c t b l o c kc o m p l e xr e s e r v o i ri sb e c o m i n gt h ef o c u so fw o r ki ne x p l o m t i o na n d d e v e l o p m e n to fl i a o h e o i l n e l db e c a u s ei t ss t r u c t u r ei sc o m p l i c a t e da n di t s s e d i m e n t a r y 伍c i e sc h a n g e 白s t a p p l y i n gt h ed a t ao fi o g g i n g ，d r i l l i n g ，v e r t i c a ls e i s m i c p r o f i l i n g ( v s p ) a n dg r o u n ds e i s m i c ，m a k i n gt h em l lu s eo fg e o p h y s i c a la n dg e 0 1 0 9 i c a l w o r k i n gm e t h o d s ，t h r o u g ht h ea n a l y s i so fs t r u c t u r e ，d e p o s i t i o na n dr c s e r v o 址t h e r e s e r v o i re v a l u a t i o na n df o r e c a s t i n go fj i n 6 5a r e aw a sc o m p l e t e d p l a y i n gt h em o s t a d v a n t a g eo fv e r t i c a ls e i s m i cp r o 行l i n ga n dm a k i n gt h e 如l lu s eo ft h er e s u l t so fz e m b i a s e dv s pa n dn o n z e r ob i a s e dv s pd e a l i n gr e s u l t s ，a c c u r a t e l yd e m a r c a t et h et o pa n d b o n o mb o u n d a r yo fx i n g l o n g t a ia n dy b l o uo i lr e s e r v o i ri ns e i s m i cr e f l e c t i o n ，a n d e s t a b l i s har e l i a b l et i m e d e p t hc o n v e r s i o nm o d e l ，a n de x p l a i ne x a c t l ys t r u c t u r ea r o u n d t h ew e l la n de n h a n c et h ea c c u r a c yo f3 ds e i s m i cs t r u c t u r a i i n t e r p r e t a t i o n t h r o u 曲t h e a p p j i c a t i o no fc o h e r e n c yt e c h n oj o g ya n d3 dv i s u a l i z a t i o nt e c h n o l o g y ； u n d e rt h e r e s t r i c t i o nf md r i l l i n g ，r e f e t l r i n gd y n a m i ci n f o r m a t i o no fp r o d u c t i o n ，a c c o m p l i s h s u b t l es t r u c t u r a ii n t e r p r e t a t i o n ，a n d如r t h e r ， i m p e d a n c ei n v e r s j o n w a sd o n e ，t h e i n v e r s i o nr e s u l t sh a v eag u i d i n gr o i ef o rs a n dc o m p a r i s o na n dg o o dr e s e r v o i r f o r e c a s t i n g a r e r4 0y e a r so fe x p l o r a t i o na n dd e v e l o p m e n tp r a c t i c e ，l i a o h e0 i l f i e l dh a v e f 0 r m e das u i t a b l eg e o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c so ft h e a r e af o r e x p l o r a t i o na n d d e v e l o p m e n t o f t e c h n o l o g y ： a n t i c l i n es t m c t u r a l t r a p s h a v e b e e n l a 唱e a n d m e d i u m s i z e db a s i ce x p l o r a t i o n ，t h er e m a i n i n gr c s e r v e sa r em a i n l yd i s t r i b u t e di n c o m p l e xf a u l tb l o c ki nt h er e s e r v o 讥t h eo v e r a l lp e r 亿r m a n c eo f as i n g l eb l o c ks 泣e ， s m a l lr e s e r v e s ，e x p l o r a t - o no nt h ep e r f o m a n c eo ft h eb o r d e rt ob l o c ki d e n t i f i c a t i o n d i 币c u l t ，d i 仃i c u nt oi d e n t i 白o i ia n dw a t e rr e l a t i o n s ，s a n d ，a n ds od i 币c u nt o 南r e c a s t t h eb o r d e r ”t l l r e ed i 衔c u h i e s ”、，e r t i c a ls e i s m i cp r o f i l i n gt e c h n o l o g y ( v s p ) ，3 一d s e i s m i ct e c h n o l o g ya n dr e s e r v o i rs t u d i e s ，s m a ns e d i m e n t a 叫l a y e ro ft e c h n o l o g ya sa g u i d e ，i sz o n e dr e s e a r c hu n i t ，f i n ec o 盯e l a t i o i l ，a c c u r a t ei m p l e m e n t a t i o no fs m a l lf a u l t s ， a b s t r a c t s m a l lc o n s t r u c t i o n ，s m a l ls a n da n da c c u r a t ed e s c r i p t i o no f s a n ds p a t i a ld i s t r i b u t i o no f t h ew e l l sp r o v i d et h eb a s i sf o rt h ed e p l o y m e n t b a s e do nt h ed i g e s to fp r e v i o u sr e s e a r c hr e s u l t s ，b e i n g 白m i l i a rw i t ht h er e g i o n a l c o n t e x ta n dt h es t a g eo f s e d i m e n te v o i u t i o ni nt h eg o a ls t u d y a r e ai ns 1 + 2 ，s 1 ，u s i n gt h e c o m d a r i s o no fs m a l l 硒r m a t i o n ，e s t a b l i s hi s o c h r o n a ls t r a t i g r a p h i cf h m e w o r k ，a n di n t h eu n i to fs m a l lf o r m a t i o n ，d r a wt h ep i c t u r eo ft h ep a t t e m so fd e p o s “i o na n df o r e c a s t t h ed i s t r b u t i o no fr e s e r v o 讥b a s e do nt h er e s u i t sa b o v e ，s t u d yt h ed i s t r i b u t i o no f s e di m e n t a r ys y s t e mo nd i 行b r e n tp e r i o d s ，a n dp u tt h ee m p h a s i so ns t u d y j n gt h ep l a n e d s t r 沁u t i o nr e g u l a ro fd i 疗爸r e n ts a n dt y p ew i t h i nt h ed i f f 苦r e n tl a y e r s ，p r 0 v i d eb a s i c i n f o r m a t i o nf o rt h en e x te x p i o r a ：i o nc o n l b i n e dw i t ht h es t r u c t u r a jr e s e a r c hr e s uj t s ，a n d p r o v i d cag o o di d e af o rt h ee x p l o r a t i o na n dd e v e l o p m e n to f s i mi l a rr e s e r v oi r k e y w o r d s ：v r e i c a ls e i s m i cp r o f i l i n g c o h e r e n c y r e c h n o l o g ys e d i m e n t a i 了p a t t e m r e s e r v o i rf o r e c a s t 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盛都堡王太堂或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 i 学位论文作者签名：托 年 学位论文版权使用授权书 与其 弓 日 本学位论文作者完全了解盛都堡王太堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权盛都堡王太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 靴敝储刷醛名霪嗨朋年叫日 第1 章引言 1 1 研究的目的和意义 第1 章引言 目前，国内多数油田都进入了勘探开发中后期，随着井网密度加大，以钻井 资料为主的开发工作成为油田勘探开发的主要工作。但是，看到华北油田、冀东 油田等在勘探高成熟区，通过精细勘探又找到上亿吨储量，原油产量止跌回升的 实践经验给我们的启示就是，老区开展精细勘探仍然大有作为。特别是像辽河油 田，很早就确立滚动勘探开发的思路，勘探开发工作同时进行，扩边挖潜、增储 上产大有希望。 辽河坳陷是中生代后期经过强烈的构造演化形成的大陆型裂谷盆地，其地质 条件极其复杂，断裂活动的多期次性使断裂十分发育，形成了典型的辽河小断块 复杂油气藏。与盆地构造演化相对应，发育多套沉积旋回，盆地内的三个凹陷各 具独立的沉积系统。西部凹陷沉降幅度大，沉积速率快，加之同生断裂、古潜山、 古地形等的影响，使其具有相变快、储层非均质性强的特点。经过近四十年的勘 探开发，证明辽河油田含有十分丰富的油气资源。目前，油田已进入开发中后期， 随着油田主体区块油气资源的大量开采，油井含水急剧上升，严重制约着油田的 持续发展，但还有很大的发展空间：一是老开发区仍有相当数量的剩余油储量； 二是还有有待发现的新区块和新增面积。油气勘探开发是认识与实践不断往复的 过程，目前，制约油田发展的仍然是构造和储层的认识问题。断块油田的油气藏 几乎都与构造有关，控带断层、控块断层、控制油水关系的小断层对油气藏的形 成都很关键。实践证明，储层的形成、地下流体的运动规律、剩余油的分布等与 地层的沉积相模式有密切的本质联系，扩边增储区在构造认识清楚的条件下，对 储层的发育状况、分布特征等的准确认识能为增储上产提供可靠的地质依据。 经过四十多年的勘探开发实践，辽河油田形成了适合本区地质特点的实用勘 探开发技术。大中型背斜构造圈闭已基本勘探，剩余储量主要分布在复杂断块油 藏中，整体上表现为单个断块面积小、储量小，勘探上表现为断块边界识别难、 油水关系识别难、砂体边界预测难等“三难”。以垂直地震剖面技术( v s p ) 、三维 地震构造及储层研究技术、小层沉积相技术为指导，细划研究单元，精细地层对 比，准确落实小断层、小构造、小砂体，精确描述砂体空间展布特征，为井位部 署提供依据。锦6 5 井区位于辽河坳陷西部凹陷欢喜岭油田西南端，目的含油层 系为下第三系沙河街组沙一段、沙一+ 二段的于楼油层和兴隆台油层，本文对锦 6 5 井区开展了储层为主的研究工作。 成都理工大学硕士学位论文 1 2 研究内容和技术路线 针对锦6 5 井区的地质特点，总结前人研究成果，应用多种技术方法，确定 本次研究的内容为： ( 1 ) 从零偏垂直地震剖面提取层速度和平均速度，进一步计算出时深转换 模型，由零偏垂直地震剖面形成走廊叠加剖面s p l o g ) ，进行地震地质层位标 定； ( 2 ) 利用三维地震资料，应用地震相干体技术和三维可视化技术，结合非 零偏垂直地震剖面s p c d p ) 解释，做精细构造解释； ( 3 ) 从沉积成因入手，分析沉积环境在地层对比划分的基础上，建立沉 积相模式，分析沉积体系展布特征； ( 4 ) 进行地震波阻抗反演，结合沉积相带展布特征，评价和预测储层宏观 分布特征。 图1 1 为本次研究的工作流程图。 1 3 取得的主要成果 图l - 1 工作流程图 ( 1 ) 垂直地震剖面处理与解释，完成1 个零偏处理，成果为层速度、平均 2 第1 章引言 速度、时深转换关系及走廊叠加剖面；完成3 个非零偏处理和解释，成果为 v s p c d p 解释剖面。 ( 2 ) 钻井地层对比及层组划分，细分小层，完成工区内含1 8 口井的分层 数据表1 张。 ( 3 ) 三维地震资料解释，完成1 2 k m 2 三个层位5 0 m 5 0 m 三维构造解释， 生成构造图3 张。 ( 4 ) 沉积储层研究，建立沉积相模式，以小层为编图单元，编制了5 张沉 积相平面图和3 张储层厚度等值图。 ( 5 ) 波阻抗反演，完成了1 2 k m 2 的三维地震体反演。 3 成都理工大学硕士学位论文 第2 章地质概况 锦6 5 井区地处凌海市大有乡南部，区域构造属于辽河断陷西部凹陷西斜坡 的西南部位( 图2 1 ) ，主要含油层系为s 1 + 2 兴隆台油层和s 1 中于楼油层，井区是 一个滚动勘探开发地区，北起锦6 1 7 井锦2 7 0 并南至锦1 6 8 井附近，西起锦6 1 1 井东至锦4 5 4 0 2 6 井附近，面积约1 2 k m 2 。 2 1 地层特征 图2 l 锦6 5 井区工区位置图 根据钻井揭示，本区地层自下而上为太古界、中生界、新生界下第三系房身 泡组、沙河街组、东营组和上第三系馆陶组、明化镇组及第四系。 2 1 1 太古界地层特征 太古界为本区结晶基底，在漫长的地质历史中，经历了强烈的褶皱变形，变 质程度较深，结晶基底主要为黑云斜长片麻岩、混合花岗岩、花岗斑岩、闪长玢 岩、角闪变粒岩等，与上覆中生界或沙四段地层呈角度不整合接触。 4 第2 章地质概况 2 1 2 中生界地层特征 中生代早期的三叠纪时期，受印支运动影响，本区总体上处于挤压隆升剥蚀 阶段，仅在个别山间低洼处存在有零星碎屑岩沉积。中生代中期的侏罗纪时期， 在燕山运动的影响下，各隆升区内产生了一系列m 咂向的小断陷盆地，沉积了 早、中、晚侏罗世地层，岩性总体上以一套火山碎屑含煤地层为主，少见稳定的 湖相沉积，沉积地层全部遭受后期的抬升剥蚀，呈残留状分布。晚中生代的早白 垩世是燕山运动最强烈时期，表现为m 屺向的小断陷数量急剧增多，单个断陷 范围侧向迁移并有所扩大，沉积特征上表现为早期火山活动强烈，呈现遍地火山 喷发的古地貌景观，沉积了一套区域广布的火山碎屑岩系。随着火山活动的减弱， 断陷湖盆开始发育，沉积了一套滨浅湖相为主的暗色油页岩和砂泥岩地层，由于 这套湖相地层具有一定的生油能力，已经成为辽河油区的勘探找油目的层之一。 早白垩世晚期，受燕山运动后期挤压抬升运动影响，上述小断陷湖盆整体抬升变 浅直至消亡，沉积了一套湖沼相至河沼相的碎屑含煤地层，结束了断陷湖盆发育 史。晚中生代的白垩纪晚期，除个别山间洼地零星发育有红杂色山麓洪积相外， 这一区域总体上处于隆升剥蚀状态。本区东侧西八千地区其顶部一般为一套红色 泥岩，中下部主要为红色泥岩与红色、灰色砂砾岩呈不等厚互层，与上覆沙四段 呈角度不整合接触。 2 1 3 新生界地层特征 新生界下第三系初期，在区域拉张应力场作用下，地壳强烈块断，差异陷落， 切割地壳较深，引起大陆碱性玄武岩喷发，沉积了巨厚的新生界。早下第三系沉 积具有沉降速度快、沉积旋回韵律多、岩相厚度变化大、沉积地层厚等特点，属 河流相、扇三角洲相、湖相沉积体系。 房身泡组时期，沿基岩断裂溢出了大量熔岩流，下段为玄武岩，上段为暗紫 色泥岩段。 沙河街组分为沙四段、沙三段、沙二段、沙一段，沙四段上亚段为第一次湖 侵，沉积了一套以湖泊扇三角洲为主的砂体，其沉积厚度和砂体分布都受古地形 控制，向下伏房身泡组和潜山部位超覆，地层旋回性较为清楚，为一套浅灰色、 灰色中细砂岩、含砾砂岩、砂砾岩与灰色、浅灰色泥岩互层沉积，与上覆沙三段 地层呈整合接触。沙三段是沙四段湖盆进一步深陷时期，湖盆水域范围迅速扩大， 水体变深，广泛发育深湖相泥岩和湖底浊积砂砾岩体，是本区主要生油层系。沙 二段为一个新的沉积旋回底部砂砾岩沉积，此时湖盆范围局限在个别低洼地带， 具有水浅和范围小的特点，河流三角洲沉积发育，粗碎屑岩占较大比例，岩 性主要为白色砂砾岩与灰色泥岩不等厚互层，与上覆沙一段呈整合接触关系。沙 5 成都理工大学硕士学位论文 一段湖盆水体再次加深，湖域范围扩大，形成超覆沉积，湖盆中心以暗色泥岩和 油页岩为主，湖盆边缘碎屑岩增多，多为滩坝砂体和小型扇三角洲沉积，沙一段 晚期湖盆缩小，水体变浅。 东营组时期的湖盆范围进一步缩小，水体向南退缩，湖水变浅，以湖沼相沉 积为主，岩性主要为灰白及灰色砂岩、泥质粉砂岩和浅灰色、灰绿色泥岩互层， 与馆陶组呈不整合接触。 馆陶组开始，湖盆进入坳陷阶段，相继沉积了馆陶组、明化镇组和第四系地 口 层o 2 2 区域构造及其演化特征 2 2 1 辽河坳陷形成机理及其演化 辽河坳陷是上地幔隆起、地壳上拱拉张的产物。根据坳陷狭长的地貌地质特 征、以正断层为主的断裂系统、区域性浅层重力负异常、频繁的火山活动、较高 的地温场等特征，认为辽河坳陷是自燕山运动开始、以第三纪沉积为主、在引张 区域应力场作用下形成的裂谷型瓮地，属于古板块隆起带上的裂陷型裂谷带。它 的形成和发展可以划分为三个时期：即拱升张裂期、裂陷期、收敛期( 图2 2 ) 。 鼍慕薹晕孓焉_ 寻趸：r _ = i + q 罗一：酽+ ，、，一。 回l团2国a囡4 口s口e 回，囤s 圆9 圆1 0 团l l l 一上第系和第p q 系；2 一卜第系：3 一上侏罗系丰内警系；4 一古牛界；5 一花岗质地先t 6 一e 1 玎期火山岩；7 一e 正i 期火山括；8 一丘s 1 2 捌火山岩： 9 _ 一b d 期火“i 岩l i o 一埘i 火山磐i1 1 一e 地幔隆起 图2 - 2 辽河坳陷形成机理及其演化 6 第2 章地质概况 ( 1 ) 裂谷张裂期成因机制和基岩单面山的形成 张裂期以水平拉张运动为主，重力引起的垂直运动较弱。根据裂谷的走向、 断裂性质、火山岩分布的方向性和地温场的特征，认为本区张裂期存在一个最大 张应力为北西方向、最大压应力为北东方向的应力场。这一应力场是太平洋板块 向欧亚板块俯冲的过程中，一方面引起欧亚板块内部，特别是地壳结构发生变化， 形成一系列地幔隆起带和地幔坳陷带，另一方面引起中国东部开始向东蠕散，在 地幔隆起带上产生了局部拉张应力场。 上地幔隆起是太平洋板块俯冲挤压、地幔物质上涌的结果，地幔物质上涌的 过程中对地壳形成垂直的拱力，使辽河地区古老基岩上升拱起，前中生界遭到强 烈剥蚀。随着地幔隆起幅度增大，上拱力增强，在地幔隆起带的顶部形成北西向 的局部拉伸张力，沿隆起带的轴部开始张裂，形成一组以北东向为主的锯齿状张 断裂，其锐角指向北东，钝角指向北西，这就是下辽河裂谷北东向或北北东向地 壳断裂形成的基本原因。大洋板块运动速度的变化和大洋板块在俯冲带脱落使大 陆板块向东蠕散运动。下辽河地区向东的蠕散运动，上地幔形态可为证据。根据 物理现象，双层介质发生相对运动时，其可变形态表现为波形，而下层物质的波 状陡坡指示上层物质的前进方向。地壳和地幔也可看作是双层形态可变物质，地 幔隆起的形态是它们相对运动的结果，而下辽河坳陷上地幔隆起具有明显的西缓 东陡的不对称性。据此推断下辽河坳陷地壳是向东推移蠕散的。这种蠕散运动加 大了北西方向的拉张力，使原始的北东向地壳深断裂进一步拉开，这就是裂谷形 成的起始断裂，而北西向断裂和拉张方向基本平行，以水平错动为主，具有转换 断层的特点。因此，下辽河坳陷边界地壳深断裂按北东方向雁行排列，并逐渐拉 开形成裂谷。 水平拉张运动对前第三纪地质体具有继承和改造作用。西部凹陷在第三纪时 的位置要比中生代断陷明显东移，北东向断裂的走向和倾向与中生代断陷东翼的 断裂系统基本一致。新生代断裂主要表现为继承，即发生一系列西倾主断层，形 成抬斜断块带，断层的上升盘形成单面山，下降盘形成谷地。东西凹陷之间，新 生代深断裂和中生代断裂走向一致，倾向相反，因此对中生界及前中生界地质体 的改造作用增强，除形成单面山外，还形成地垒潜山带。 ( 2 ) 裂谷裂陷期成因机制和同生构造 裂谷拉张之后，频繁的火山喷发和深部热能向上对流，引起本区地壳深部重 力和热能的不均衡，地壳在重力均衡作用下，沿早期的和新产生的张裂面垂直滑 动，不断张裂，不断深陷，使裂谷进入以张裂深陷为主的深陷阶段。下辽河地区 上地幔隆起区的东侧，为一北东向的地幔凸起带，所以大断裂往往发生在裂谷的 东侧。断裂以东为地幔坳陷区，地壳厚度达3 8 4 0 公里；以西为地幔隆起区， 地壳厚度小，一般3 2 3 4 公里，造成大断裂两侧重力状态不同，在重力补偿作 用下，地幔隆起区下陷形成谷地，地幔坳陷区地壳拱起形成裂谷肩部，这样就使 7 成都理工大学硕士学位论文 下辽河裂谷内各凹陷形成了东陡西缓的不对称地堑。在不对称地堑形成和发展过 程中，西抬东陷逐渐加剧。随着沉积物的加厚，上覆地层压力加大，另外由于断 陷的不对称性，在潜山顶部沉积厚度较薄，下倾部位沉积较厚，在重力作用下， 容易产生倾向与地层倾向一致的滑动断层或沿基岩潜山面的斜坡滑动的断层。这 组同生断层是不对称地堑裂陷期发育的产物。在同生断层和早期西倾断层的作用 下，在裂谷内部分割成垒堑相间的构造格局。这类同生断层发生的时间虽然不同， 但大部分发生在沙河街组三段、沙河街组一段和东营组二段沉积的中晚期。 ( 3 ) 裂谷收敛期成因机制和扭动构造的出现 东营组沉积末期，辽河裂谷进入缝合期，湖盆水域显著缩小，主要沉积了红 黄色砂砾岩、杂色泥岩和炭质页岩等。受太平洋板块和印度洋板块对中国大陆联 合作用的影响，这个时期裂谷活动的力学性质，由引张逐渐转化为张扭或局部地 区的压扭。渐新世晚期太平洋板块的运动方向由原来的北北西向改变为北西西 向，使中国东部东西向挤压力增强，蠕散作用减弱，导致太平洋板块反时针方向 活动，中国大陆相对北移，呈顺时针扭动，构成了以北东东向挤压为主的应力场。 2 2 2 西部凹陷构造特征 辽河盆地西部凹陷是一个东陡西缓的箕状凹陷，这一特征在凹陷的南段表现 更为明显。本研究区就位于凹陷南段斜坡与洼陷的过渡部位。因此，区域构造应 与凹陷南段斜坡相一致。西部凹陷西斜坡，在第三系地层沉积以前，古地形起伏 不平，由南向北发育了一系列的潜山带，本区的东侧就有西八千潜山带。受潜山 和断层的影响，区域构造和断层比较复杂。 西部凹陷进入沙四段及沙三段早期，在地层整体东南倾伏的背景上，沙四段 及沙三段底界，构造形态主要受西倾反向正断层和下伏潜山控制而形成一系列的 披覆构造，还有与断层作用所形成的断块和断鼻。到沙三段中晚期沙一、二 段时期，逐渐摆脱古潜山和早期断层的影响，晚期断裂十分发育，构造变得极为 破碎，地层在整体向东南倾伏的背景上，被断层复杂化而形成阶阶南掉的断阶和 不规则的断块，发育了许多有利于油气聚集的断块、断鼻和滚动背斜。东营组时 期，除了几条较大断层继续发育外，层间断层相对减少，构造形态趋于简单，基 本为一斜坡形态。馆陶组时期，地形趋于平缓，东倾斜坡依然存在，除了个别断 层继续活动外，大部分断层都已停止活动。 在构造运动作用下，区域断层基本上分成两大类型：一种类型是早期发育的 反向西倾正断层，这类断层一方面对潜山的形成有控制作用，另一方面对沙四段 地层和沙三段早期地层也有控制作用。另一种类型断层是沙三段中晚期及以后发 育的断层，这类断层以东西向展布为主，主要作用是将斜坡切割成阶阶南掉的断 阶带，并对晚期的地层和油气的聚集有控制作用。 8 第2 章地质概况 2 3 沉积演化史 中生代以来至晚第三纪，辽河坳陷经历了拱张、裂陷、坳陷三个阶段，沉积 了上侏罗统白垩系、下第三系、上第三系第四系三套面貌不同的地层， 分别形成了三种不同类型盆地的沉积盆地类型。中生代由于隆升和拱张，沉积了 红色碎屑岩建造；早第三纪强烈的裂陷块断运动，沉积了巨厚的暗色泥岩及砂砾 岩建造；晚第三纪和第四纪，断裂活动渐弱，坳陷取代了断陷，沉积了杂色砂泥 岩建造。上述三个时期，以早第三纪即裂陷期的沉积层最为发育，是辽河坳陷沉 积盖层中的主体部分。 裂陷期的构造运动，直接控制了盆地内早第三纪地层的沉积，由老至新分为 三个构造沉积旋回：沙河街组四段三段沉积旋回；沙河街组二段至一段 沉积旋回；东营组沉积旋回。各旋回的顶底存在着程度不一的沉积间断。根据各 个旋回构造活动的差异性，将盆地的沉积演化分为四个阶段( 图2 3 ) ：第一旋回 可分为两个阶段，即沙河街组四段沉积时期的初期扩张阶段和沙河街组三段沉积 时期的深陷阶段；第二沉积旋回时期的扩张阶段和第三沉积旋回时期的扩张 收敛阶段。 ( 1 ) 西部凹陷沙河街组四段沉积时期 ，j 裂 地层 谷 选 旋 衫c 影 旋i l j l 及划分发 _ ；i 毛乡f 1段 ”i 育 期 快避 扩 卜 i 二歼 锄 张 力i 谂兜 i 僻 f 降 鞋收 l l 时 敛 雏l 缓慢 筇f 碡 期 沙 if | j哥； 扩 势记 侬 卜酶 唆 卜罅 明 l ，l j i i j t 一， ? 快 1 速 源 卜 锵陷 往j 降 脚l 旋 f 许 卜l 扩 系 i ，q切埘j 张 约l 卜降 期 图2 - 3 辽河盆地下第三系沉积演化阶段划分 9 成都理工大学硕士学位论文 该阶段的构造运动在盆地内很不均衡，在大民屯凹陷和西部凹陷断裂及扩张 较为明显。北东方向的基底断裂产生于凹陷的东翼，活动十分强烈，东侧沉陷明 显。西侧的基底单面山相对上升，凹陷呈东陡西缓的箕状形态，初步形成了裂谷 湖盆，显示出盆地的断陷性质。 西部凹陷此时为浅水碳酸盐岩和砂泥岩建造。由于构造运动和古地貌形态的 分割，凹陷的沉积环境南北差异甚大，大致以凹陷中部的曙光潜山和与之对峙的 兴隆台古隆起一线为界，形成南北两种环境。北部地区为无明显水流注入的半封 闭湖湾区，发育了湖相沉积物，封闭的环境造成了该区的水体具有高矿化度特征， 碳酸盐岩沉积物发育，主要为白云质石灰岩、钙质页岩和鲕粒石灰岩，此外还有 泥岩和油页岩夹薄层粉砂岩。总厚一般为1 0 0 1 5 0 米，其中鲕粒石灰岩局部集 中，成为储层。该区域以湖湾环境为主，仅仅在北端的台安以北牛心坨地区有水 流注入，形成小范围的扇三角洲砂体。南部地区是砂、泥岩沉积区，物源来自西 部山地。因此，沿西侧一带砂体偏多，为扇三角洲沉积体，由北至南分别发育了 曙光、齐家欢喜岭扇三角洲砂体，它们是从湖盆西缘外侧的小股水流注入湖 盆形成的水下指状分流河道冲积而成。砂体形态受地貌形态制约，低处为河道， 高地为浅滩，横向上连为一体呈带状。砂体的一系列相标志均表现为近物源的沉 积特征，与常态三角洲有明显区别。 扇三角洲砂体推进方向前部是一片较开阔水域，为湖相泥岩沉积区，由于西 侧有水流注入，水体含盐度较北部湖湾区低得多，碳酸盐岩沉积物不发育。西部 凹陷古地貌形态复杂，在北高南低的背景下，凹陷内存在若干个由西倾断层长期 活动形成的单面山，沉积作用具有明显的充填性质，持续的水进导致沉积物覆盖 面积不断加大，并逐渐超覆在单面山上，山头面积随之不断缩小。 ( 2 ) 西部凹陷沙河街组三段沉积时期 沙河街组三段沉积时期，西部凹陷早期和晚期的沉积环境有较大差异。 1 早期阶段，急剧沉陷，水进加剧，形成了面积广阔的深湖环境，两侧高 地大量碎屑物在自身重力作用并辅以外力滑入湖底，形成深水环境的浊积岩及深 湖相泥岩沉积物。各股沉积物重力流入湖的时间、位置、方式随构造运动的阶段、 地貌背景的差异而异。初期以北部高升地区东侧断崖最为活跃，中央凸起碎屑岩 物质沿边界断层在陡坡迅速下滑，一部分堆积在断崖下，形成陡坡滑塌碎屑流成 因的浊积岩；一部分远离断崖为湖水消化，成为近源和远端的碎屑流和浊流共同 形成的浊积岩，它们共同组成了湖底扇体系。由于受地形南倾的控制，故以南流 为主，集中分布在断崖下的断槽内，呈狭长形向南延伸、向北迅速尖灭的带状体。 此后，凹陷南部西侧开始活跃，发育了欢喜岭至曙光一带的缓坡型浊积砂体。由 于该区坡度较小，边缘地区的碎屑不能直接滑至湖底，而是通过前阶段的水下河 道沉陷后所形成的水下峡谷滑入湖底深处，沉积在峡谷内的浊积岩体称缓坡滑塌 型碎屑流成因的浊积岩，即缓坡滑塌相。沉积在湖盆深处的部分，按其距岸远近 1 0 第2 章地质概况 和成因类型分别为由碎屑流和浊流形成的近源相和远端相浊积岩体。 2 晚期阶段，由于断裂活动的减弱和北端的隆起，湖盆扩张作用趋于停止， 致使湖盆水体收缩，沉积环境较早期阶段有较大不同。浊积岩沉积区向南偏转。 在东侧，由早期的高升地区转移到兴隆台地区，并受冷家堡断崖的影响成为一个 新的浊积岩发育区。碎屑物由冷东断崖进入湖盆，一部分就近沉积在断崖深槽内； 一部分向南北两侧流动一定距离后沉积下来，兴隆台地区为一水下高地，沉积物 重力流在流动过程中，受地形影响，浊积体在不同部位厚度变化很大。在西侧， 同样受北端隆起的影响。与前一阶段相比，该阶段的沉积物重力流能量明显降低， 表现在浊积砂体较细、厚度较薄、分布面积较小、多呈透镜体状分布。 ( 3 ) 西部凹陷沙河街组二段至一段沉积时期 在沙河街组三段沉积末期的大规模抬升、局部受剥蚀的背景下，到了这一时 期裂谷盆地开始了新的扩张、裂陷，产生了又一次水进过程。西部凹陷在此沉积 时期可划分为两个阶段： 1 早期阶段，新的沉积旋回开始，凹陷呈北窄南宽、东陡西缓的地貌特征。 与大民屯凹陷不同的是沙河街组三段沉积末期的抬升对西部凹陷的影响还没有 达到全面改变沉积环境的程度，虽然西侧边缘及北部地区局部区域有剥蚀现象， 使沙河街组二段沉积时期仍无沉积，但在其它较大的范围内仍然保持了或很快的 恢复到湖盆的沉积环境。河流分别从东西两侧进入湖盆，中央凸起和西部山区为 物源供给区，沿凹陷短轴方向进入湖盆的短促河流冲积力强，沉积速度快，发育 了一系列扇三角洲体系。 凹陷东侧的地形受断阶影响形成陡坡，中央凸起的碎屑物质由河流携带进入 湖盆，充填了断阶下的洼槽后继续前积到湖盆内部，沉积了扇三角洲砂体。由于 地处陡坡，故称之为陡坡型扇三角洲。除边缘地区可能存在水上部分外，扇三角 洲砂体主体部分为扇三角洲水下前缘带，由湖盆边缘向中心可进一步分为水下分 支流河道、河口坝及前扇三角洲等亚相。在以牵引流搬运方式为主的沉积物中， 存在由季节性洪水与坡度地貌条件共同作用形成的少量浊流或碎屑流沉积物。 凹陷西侧是缓坡带，发育了缓坡型的齐家双台子及西八千扇三角洲体 系。缓坡型扇三角洲相带较陡坡型宽阔。从西部山地注入的河流进入湖盆后，水 下河道流经的距离较长，除有与陡坡相似的条件和环境外，二者的区别在于缓坡 一侧地貌复杂，因而亚相带发育较陡坡齐全，除水下分流河道和河口坝外，其前 缘相带还发育分流间浅滩。浅滩位于水下分流河道两侧的古隆起和高地上。西坡 的这些高地和古隆起在沙河街组二段沉积时期接受的沉积物较薄，甚至出露水 面，以后水进扩大才将其淹没于水下，沉积物逐渐超覆上去，由于物源和水介质 条件的不同，分别形成鲕滩和砂、泥滩。 2 晚期阶段，凹陷进一步扩张和沉陷，湖盆的水体范围超过沙河街组二段 沉积时期，周边水系发育，碎屑供给丰富，期间无沉积间断，沉积环境与条件是 成都理工大学硕士学位论文 沙河街组二段沉积时期的延续。早期的沉积具有充填的性质，低部位沉积厚，古 隆起和高地呈薄顶状，因此本期东西两侧的陡坡、缓坡沉积特征不如早期明显， 从两侧向湖盆推进的砂体特征大致相似，两侧同时发育扇三角洲体系，中心部位 为湖相沉积。这个时期的扇三角洲前积能力减弱，水下分流河道向后退缩，河口 砂坝及席状砂相对发育，中心部位的湖相泥岩范围扩大，稳定的扩张、丰富的物 源使湖盆有淤填的趋势，垂向和横向上均表现为有较好的砂、泥分异特征。 ( 4 ) 东营组沉积时期 该阶段的构造运动使裂谷盆地第三次大规模扩张，与前两次比较，小的断块 运动不太明显，而是大面积的翘倾。从整体上看，盆地西北部隆升，东南端倾没， 产生一系列近东西向的新断层。这些断层多为小断距的同生断层，横切各个凹陷， 断裂带和沉积及沉降中心向南、向东转移，阶阶南倾的东西向断层切割北东、北 西向老断裂，形成复杂的网格状断裂系统。由于扩张运动向南、向东转移，中央 凸起南端及东部凹陷东侧均为东营组地层超覆，三个凹陷连为一体。本阶段的扩 张规模、沉降幅度不亚于前两次，由于北部的隆升，北部地区成为一个主要物源 供给区。盆地东西两侧仍有充分的碎屑供给，造成了沉积速度大于沉降速度的局 面。虽然初期的水进造成三个凹陷的沟通，一个时期内曾存在浅湖环境，但过补 偿的沉积作用使大量碎屑充填，湖盆较快的进入水退时期。因此，这一阶段的沉 积作用以河流冲积沉积为主。 2 4 油气藏分布特征 在含油气凹陷中，众多的油气藏都是按一定规律分布，这种规律性主要受控 于凹陷的区域地质结构、圈闭的展布和源岩所处的热演化程度。辽河断陷油气藏 分布特点，集中表现在广泛性、层次性和分带性3 个方面。 2 4 1 广泛性 从成藏基本地质条件看出，辽河断陷有大面积、多层系生油气源岩，置于连 续的热演化系列之中；有十分广泛的储层，从凹陷边缘到中心，可多层系叠置连 片；有多类型的圈闭展布在凹陷的各个部位；有良好的封闭条件，有利于油气保 存。这就决定了辽河断陷油气资源十分丰富，油气藏分布十分广泛。按油气藏类 型分析，在凹陷的不同部位往往呈现各具特征的油气藏组合：在凹陷陡坡带，以 断阶型断块油气藏为主，兼有地层、岩性、滚动背斜和极少数逆冲断裂褶皱背斜 油气藏；在缓坡带，以超覆披覆背斜、滚动背斜、断块油气藏为主，兼有断鼻、 地层超覆、地层不整合和岩性油气藏；凹陷中部以各种成因的同生背斜、断块油 气藏为主，兼有基岩潜山和岩性油气藏。 1 2 第2 章地质概况 可以看出，凹陷不同部位的主要油气藏组合中，都有断块油气藏存在，换言 之，断块油气藏可以出现在凹陷的任何部位，具有最广泛的分布，这是裂谷盆地 中油气藏的重要类型特点之一。 2 4 2 层次性 油气藏在纵向上表现为层次性，主要受地层结构和热演化程度控制。按热演 化程度，自上而下：小于1 6 0 0 m 以气藏为主，主要有生物气、生物一热解过度 气和来自深层的次生气藏；1 6 0 0 m 3 5 0 0 i l l l 为油气藏，主要是以油藏、凝析油藏 为主，同时有伴生气和部分未成熟过渡带气；大于3 5 0 0 l l n 处以气藏为主，主要 有凝析气和裂解气。按区域地质结构，可分为前新生界基底、古近系、新近系3 个层次，均有区域不整合分隔。前新生界基底主要是由中生界、古生界、中上元 古界和结晶基岩组成的各种古潜山油气藏，均属不整合油气藏类型。古近系具有 “自生自储”油气组合，以各种同生背斜和断块油气藏为主，并拥有各种非构造 油气藏类型，这是最重要的勘探领域。新近系基本上是“古生新储”，以次生气 藏和次生油藏为主，目前发现了明化镇组的岩性气藏、馆陶组稠油藏。 2 4 3 分带性 各类油气藏在地质体中的赋存状态通常是按某一成因成带富集，众多的形态 各异、大小不一的各种类型油气藏有规律的组合在一起，构成复式油气藏聚集带， 不同类型的复式聚集带分布在凹陷的特定部位，有着各自的成因和不同的圈闭及 油气藏组合，富集程度也有明显的差别。 1 3 成都理工大学硕士学位论文 第3 章垂直地震剖面法 垂直地震剖面法( v s p = v e r t i c a ls e i s m i cp r o f i l i n g ) 是在地震测井基础上发展 起来的测井新技术。垂直地震剖面法早在上世纪5 0 年代就开始试验，1 9 5 3 年美 国在一口垂直地震剖面法试验井中首先得到地层的反射波，1 9 5 8 年法国也进行 了类似的垂直地震剖面法试验，1 9 5 9 年前苏联科学院大地球物理研究所的研究 和野外工作导致了垂直地震剖面法的创立。7 0 年代末期在欧美等国垂直地震剖 面法得到了积极推广，8 0 年代初期我国