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黄骅坳陷是渤海湾盆地的一个重要含油气区,是我国东部大型富油气叠合盆地之一,总面积18716km2。截至2006年,该坳陷累计探明石油地质储量9.977亿吨,探明程度48.53%;探明天然气储量684亿立方米,探明程度18%。该盆地资源潜力大,因构造变动复杂而表现为多阶段发展特征,正处于勘探发现历史最活跃期,显现出巨大的发展潜力。
歧口凹陷是黄骅坳陷长期以来继承发育的最大的生油气凹陷。它位于黄骅坳陷中部,南起埕宁隆起北坡,北至北大港潜山构造带,西到孔店构造带,东临歧口沿岸带。歧口凹陷沉降深度大,勘探程度低,剩余资源量最多,勘探潜力最大,具备大型油气田发育的基本石油地质条件。
经过40年的勘探工作,黄骅坳陷的资源探明率不断提高,歧口凹陷作为黄骅凹陷的成熟勘探区,虽然有着巨大的勘探潜力,但是发现大型整装油气田的难度越来越大,单纯的构造圈闭勘探已经不能满足油田工业生产的需要。当前能否在老区获得重要突破的关键是技术与研究思路上的突破与更新。
歧口凹陷的油气勘探一直以来以寻找构造圈闭为主,长期的“精细构造勘探”模式,也使油田勘探思路比较禁锢,缺乏认识与理论、技术上的创新,层序地层学方面的研究较为薄弱,尤其是从层序地层学角度进行隐蔽油气藏勘探思路的引入,显得十分滞后,从而影响了歧口凹陷的油气勘探工作。
从理论研究上来说,层序发育的控制因素一直是层序地层学研究中的重点和难点。古地貌、沉降史和物源体系的不同配置关系可以影响到层序的构成和沉积体系分布。
在歧口凹陷这样一个重要的富油气凹陷开展层序地层、沉积体系以及控制因素方面的综合研究,对歧口凹陷隐蔽油气藏勘探有着重要的理论价值和实际意义。
本文以地震、测井、岩芯等资料为基础,开展了歧口凹陷系统开展层序地层学研究,取得了以下主要成果和认识:
1.歧口凹陷东营组发育时期是歧口凹陷的断陷活动衰减期,盆地的隆凹格局基本定型。根据凹陷内断裂展布特征和对构造区划的影响作用,歧口凹陷被分成三带两凹,分别是三带(羊二庄断阶带、南大港潜山构造带、北大港潜山构造带)、两凹(歧南凹陷、歧北凹陷)。
2.歧口凹陷层序界面的识别依据比较典型的削截、上超、下超和顶超等地震层序界面识别标志和测井曲线上的基值明显突变的特征,将歧口凹陷古近系东营组划分为4个三级层序(SQEd3、SQEd2、SQEd1下、SQEd1上);体系域划分则依据地震反射可以识别出下切谷、低位扇体以及低位前积、湖扩退积、高位前积等结构特征。将每个三级层序内相应划分出3个体系域:低位体系域(LST)、湖扩体系域(EST)和高位体系域(HST)。
3.根据岩芯观察和录井资料的分析,同时结合地震资料的分析,在歧口凹陷东营组可识别出:扇三角洲体系、湖泊三角洲体系、湖泊体系(含滨岸砂坝相)、深水浊积体系等沉积体系类型。地震相分析可以通过刻画地震剖面上地震反射同相轴的前积、上超和下超等反射波的终止特征来识别出扇三角洲体系、湖泊三角洲体系和深水浊积体系的砂质碎屑堆积体。
4.歧口凹陷东营组在体系域级别上,沉积体系具有如下时空演化特征:(1)时间上,东三段时期,低位体系域主要发育扇三角洲体系、湖泊三角洲体系,在扇三角洲和湖泊三角洲前端发育盆底扇等深水浊积扇:高位体系域主要发育扇三角洲体系、湖泊三角洲体系,三角洲前端依旧发育盆底扇。东二段时期,低位体系域发育时期扇三角洲分布较广,而湖泊三角洲和浊积扇不发育;高位体系域发育扇三角洲体系和湖泊三角洲体系,并且分布范围很广泛。东一下段低位域发育时期,歧南凹陷发育由轴向物源控制的湖泊三角洲沉积,歧北凹陷东侧发育由扇三角洲前缘垮塌下来的浊积扇体;高位体系域发育范围较广的扇三角洲和湖泊三角洲体系。在东一上段,歧口凹陷周边地区被大规模剥蚀,低位体系域发育时期歧口凹陷主要有两种沉积体系:湖泊三角洲和浊积扇体系。高位体系域时期与低位域沉积体系的发育大体相同。(2)空间上,歧南凹陷南侧的羊二庄断阶带受埕宁隆起物源供给,在埕宁隆起的北部持续发育扇三角洲体系和水下扇体系。在凹陷内,南大港潜山构造带和北大港潜山构造带起着分水岭的作用,由于潜山两侧盆缘背景不同,都表现为北缓南陡的特点。陡坡带发育扇三角洲、水下扇沉积,平面分布范围较小;缓坡带发育湖泊三角洲沉积,平面分布范围较大。
5.歧口凹陷发育三种不同的典型层序构成样式:(1)南大港潜山构造带北翼、北大港潜山构造带西北翼和北大港潜山向北东倾没部位为具坡折的斜坡背景,发育坡折型层序样式。在坡折带向凹陷中心分布区域,发育斜坡扇、盆底扇、低位楔等现象典型的低位体,砂体在该部位富集造就了岩性油气藏的有利发育。坡折带以上的平台区发育少量的下切谷充填和较薄的湖扩体系域、高位体系域沉积。该类型层序样式与经典层序地层学I型层序具有类似的结构特征。(2)北大港构造带南翼(歧北凹陷北侧)、南大港构造带南翼(歧南凹陷北缘)为断控陡坡背景,发育断控陡坡带型层序样式。层序内低位体系域发育大型的扇三角洲、水下扇及其远端进一步向凹陷中心搬运盆底扇。高位体系域时期发育规模相对较小的扇三角洲、水下扇体系,局部地区不发育扇三角洲和水下扇,反映物源供给缺乏或未抵达凹陷区。总体上,整个层序构成前积-退积-前积的旋回性特征。(3)歧南凹陷南缘(羊二庄断阶带)、北大港潜山东部的南、北侧等呈多级断阶背景,发育断阶带型层序样式。层序以低位扇三角洲和高位扇三角洲的前积-退积-前积的旋回性和深水区断坪发育盆底扇为特征。
6.歧口凹陷东营组沉积前的古地貌特征体现出三隆夹一洼的构造特征。燕山褶皱带、沧县隆起及埕宁隆起围绕着黄骅坳陷分布。这三个隆起区是黄骅坳陷东营组沉积时期的重要物源区。歧口凹陷位于黄骅坳陷的中部,由于南大港潜山带和北大港潜山带的影响,这三个物源区对歧口凹陷沉积物的展布有不同的控制作用。
歧口凹陷的沉降特征与古地貌的隆凹格局相对应。在沉降速率的研究中,通过研究盆地内不同地区沉降速率的不同,进而确定盆地中地形高低起伏的特征,为物源体系分析提供充分的研究证据。在东营组的4个三级层序发育时期歧口凹陷及周边地区共存在了4个沉降速率高值区,分别是:白东地区、港东断层南侧、歧东断层附近和张巨河地区。上述的沉降速率高值区和古地貌中的沟谷发育区在地理位置有很高的吻合度。
7.歧口凹陷东营组的4个三级层序发育时期的物源体系分析强调多种方法与技术的综合分析,采用了研究区矿物组分研究(包括重矿物分布特征研究和轻矿物分布特征研究)、地震剖面上的前积反射特征研究、砂体厚度平面分布特征分析、古地貌的隆凹格局展布、沟谷体系的空间组合规律等,得出研究区东营组古物源体系具有如下特征:
总体上,研究区主要有6个大的古物源区,分别为燕山物源区、沧县物源区、小站物源区、沈青庄物源区、孔店物源区、埕宁隆起物源区。沈青庄物源和孔店物源分别经北大港潜山和南大港潜山向潜山两侧提供侧向物源。
8.古地貌、沉降速率和物源体系三者的配置关系会形成不同的层序构成和沉积体系。对沉积体系展布的控制表现为:①断阶带及垂向物源的控制作用:埕宁隆起北侧的埕北断阶带在东营组沉积时的断层活动强度较大,从而形成北低南高的盆地结构。此时埕宁物源区作为垂向物源为岐南凹陷提供沉积物。沉积物入湖后早期的物源进洼后在断层附近堆积。岐南凹陷南部发育湖泊三角洲体系,前端沉积物垮塌形成浊积扇体。②断控陡坡带、缓坡带及轴向物源的控制作用:断控陡坡带多发育在单断是凹陷的断裂活动较强的一侧,是单断盆地沉降量最大的构造单元,缓坡带发育在沉积斜坡具有明显突变的地带。岐南凹陷和岐北凹陷均具有北断南超的单断式的盆地构造特征。断控陡坡带发育在岐南凹陷和岐北凹陷的北侧,缓坡带则发育在南侧。轴向物源发育于南大港潜山构造带和北大港潜山构造带。受此物源体系和古地貌特点的影响,岐南、岐北两个次级凹陷内发育大型三角洲体系和水下扇体系。凹陷内砂体非常发育。
在断陷盆地高速沉积充填期,洼内的古地貌、沉降速率和物源体系是控制层序构成和沉积样式的主要控制因素。物源体系决定三级层序和沉积体系发育的位置,古地貌和沉降速率决定三级层序和沉积体系的展布特征,三者的结合决定层序和沉积形成的类型。