河流相地层层序发育特征及构成模式.pdf

第巧卷第期年月特 种油气 藏文章编号一一一河流相地层层序发育特征及构成模式王 宝成,白连德中国石油大学,山东东营中油吉林油田分公司,吉林松原摘要 运用高分辫率层序地层学理论对扶新隆起带北坡泉三段河流相地层开展高频层序划分与对比,并在短期基准面旋回相序特征和中期基准面旋回河道类型演化分析基础上,根据基准面旋回特征及河流水位的变化对研究区目的层进行了体 系域的划分,建立了层序地层模式,从而为河道砂体预测、沉积微相分析以及成藏综合研究提供了具有等时意义的层序地层格架。关键词河流相地层层序基准面旋回层序地层模式泉三段 扶新隆起带北坡中图分类号文献标识码,刁曰引言河流相地层在我国陆相盆地中广泛发育,其层序形成和发育影响因素较多,具有相类型多样、相带窄、相变快的特征,因而河流相地层的等时划分与对比一直是层序地层研究的难点川。高分辨率层序地层学认为,基准面旋回是构造、气候、沉积物供给及可容空间变化等因素的综合响应,是建立高分辨率层序地层格架的基础,其突出贡献是使层序地层分析摆脱了必须与海平面变化相联系的束缚,为等时地层格架内高频层序划分和对比提供了客观的自然法则。对于远离海洋湖泊的陆相河流相地层而言,高分辨层序地层学的理论优势和实践意义更为明显。高分辨率层序地层学理论的关键是如何识别代表多级次基准面旋回的层次旋回,进行地层等时对比】。深人分析基准面旋回、可容空间变化与地层响应的关系、开展高分辨率等时对比,在等时地层格架 内分析不同微相 的组合特征、相序规律,并进一步分析河道类型及其演化特征,总结沉积模式,对准确认识河道砂体时空展布规律、提高河道砂体预测精度以及开展沉积微相研究意义重大。一个二级构造单元,为基岩古隆起之上长期继承性发育的古隆起,其沉积盖层从宏观上可分为套一是中生代的断陷期地层 二是晚中生代一新生代坳陷期地层。本次研究目的层下白噩统泉头组三段是盆地转人全面坳陷阶段沉积的一套河流相砂泥岩沉积,为松辽盆地南部的主要地层。高分辨率层序地层划分通过研究认为,研究区目的层为一个三级层序,对应三级基准面旋回变化控制下的完整河流层序模型长周期基准面旋回的上升半旋回,其底界为不整合面,表现为区域性的相缺失,泉三段底部的河流相沉积直接覆盖在泉二段滨浅湖沉积之上,顶界以泉四段底部广泛发育的河道侵蚀冲刷及泉三段上部稳定分布的泛滥平原泥岩为特征。本次研究以高分辨率层序地层学理论为指导,在前人层序地层研究的基础上,重点开展三级层序内部的高频层序研究,根据短期基准面旋回组合特征、结构类型及叠加样式划分为个中期基准面旋回一,并进一步细分为个短期基准面旋回一。短期基准面旋回相序组合特征高分辨率层序地层划分及旋回特征本次研究区为松辽盆地南部中央坳陷区内的低可容纳空间短期基准面旋回相序特征发育于泉三段中下部低可容空间的中期基准收稿日期一一改回日期一一甚金项目本文研究内容系中油吉林油田分公司科研项目“松南隐蔽油藏富集规律与预探目标精细识别评价研究”的部分研究成果作者简介王宝成一,男,工程师,年毕业于大庆石油学院石油与天然气地质勘查专业,现为中国石油大学华东矿产普查与勘探专业在读硕士研究生,主要研究方向为油气藏开发地质。特 种 油 气 藏第巧卷面旋回主要发育种短期基准面旋回。其一为泉三段下部最低可容空间、低灯可容空间 沉积物供给值条件下形成的短期旋回,仅发育上升半旋回,下降半旋回表现为区域性广泛分布的河道冲刷下切作用。短期旋回底界面为明显的冲刷面,顶界面为突变接触面或另一期短期基准面旋回底界的河道冲刷面,旋回内部表现为多期河道相互切割,彼此叠置的相序组合特征。单期河道砂岩顶底界面具突变接触特征,向上变细不明显,河流“二元”结构的上部单元侵蚀冲刷殆尽或仅存泛滥平原极薄层泥岩沉积,体现辫状河道沉积特征。其二为泉三段基准面上升中期偏下较低可容空间、较低灯值条件下形成的短期基准面旋回。该旋回不对称性极为明显,其上升半旋回厚度大,以相互叠置的河道砂岩为特征。由于灯值增大,基准面下降半旋回的沉积也部分保存下来,由厚度较薄的泛滥平原泥岩、决口扇及决口河道粉砂岩组成。中等可容纳空间短期基准面旋回相序特征发育于泉三段中部中等可容纳空间的中期基准面旋回随着基准面的持续上升,可容纳空间不断增长,短期基准面旋回中河流相上部细粒单元沉积比例增大,旋回对称性增强,砂体切割叠置现象减少,常形成厚度较大的完整河道沉积砂体,常见相序组合为完整的向上变细的河道砂岩天然堤十泛滥平原沉积十决口扇 决口水道 沉积。高可容纳空间短期基准面旋回相序特征发育于泉三段上部高可容纳空间的中期基准面旋回此时基准面上升速率降低,但可容纳空间仍持续增长,沉积物供给相对不足,剖面上表现为薄层河道废弃河道 及堤岸粉细砂岩夹于大段泛滥平原泥岩之中,旋回对称性强,一般发育在高可容纳空间、高值形成的中期旋回上升半旋回的上部或下降半旋回的下部。切割叠置的厚层复合辫状河道砂体发育为突出特征,内部没有明显的夹层,向上变细的正旋回特征不明显,曲线上通常显示不完整的旋回性,电测曲线上略有回返,整体呈现箱形、箱形一钟形曲线特征。砂体厚度较大,砂地比及砂体钻遇率在个中期基准面旋回中最高,反映砂体横向连续性好。切叠型河道沉积反映了基准面上升早期较低可容空间条件下,河流水体能量大,沉积物负载量大,物源丰富的沉积背景。盛加型河道及其沉积特征发育于泉三段长周期上升基准面旋回中部一,处于基准面快速上升阶段,由于可容空间的增加大于沉积物补给通量,地层表现为向陆退积的叠加样式,自下而上各短周期旋回内的河道砂体厚度逐渐减小、砂地比及砂体钻遇率依次降低,岩心剖面上亦表现为砂岩单层发育频度向上变少、单期河道砂体厚度向上变薄和粒度变细的特征。叠加型是几期河道相互叠加,之间保留明显的隔 夹层大于,小于,在测井曲线上有明显的回返特征并呈 现组或多组正旋回。叠加型河道是基准面上升过程中可容空间较大、沉积物供给充足、河流水体能量较强的沉积响应。河道类型演化及沉积特征切盛型河道及其沉积特征发育于泉三段 长周期上升基 准面旋回底部,处于基准面 上升早期,可容空间及灯值开始增加但相对较低,底界表现为广泛发育的河道侵蚀冲刷,河道砂体垂 向加积作用较强,以相互独立型河道及其沉积特征发育于泉三段长周期上升基准面旋回的顶部一,历经基准面 上升早、中期可容空间的持续增加,到后期可容空间增速减缓,沉积物供给相对不足,表现为此时河道作用相对较弱,侧积作用形成的边滩不甚发育,加积作用形成的泛滥平原发育,空间上表现为窄小 的条带状、断续条带状砂体为广布的泛滥平原泥岩所包围,砂体侧向连通性差,地层表现为弱退积一加积特征。独立型河道是上下都有明显泥岩通常厚度大于分隔的一次河流旋回层,反映了一次或几次水流由强到弱的连续变化过程,其间基本上无泥岩夹层或夹层极薄小于,并且在测井曲线上没有明显的回返特征,整体表现为完整 的河流二元结构,测井曲线呈钟形。独立型多见于基准面上升晚期,此时可容空间达到最高,而沉积物供给相对不足,河流水体能量较弱。第期王宝成等河流相地层层序发育特征及构成模式泉三段体系域划分及层序地层模式探讨国内外研究成果及存在问题国内外研究成果关于河流相地层的体系域划分及层序地层模容空间的消长无法建立有机联系。针对研究区实际情况笔者认为,河流水位及能量变化是基准面旋回和可容空间变化的产物,而基准面旋回性变化是构造、气候及沉积物供给等多种因素综合作用的结果,河道类型和砂体堆砌样式的变化归根结底是对基准面和可容空间变化的响应。且飞内式,国内外学者均曾进行过有益的研究和探讨。在国外,、和以及和均较早地对近海冲积河流环境进行了层序地层学的应用研究,建立了冲积一河流相层序地层模式。和在和等研究基础上,提出了一个较为简洁的河流相层序模式川。在国内,邓宏文、张周 良、国景星以及董春梅“等学者根据我国陆相环境冲积一河流相地层发育特点,针对各 自研究区实际进行了层序地层特征及构成模式的探讨。存在问题和耐的河流相层序模式提供的基准面变化与地层发育演化关系,能有效地预测河流相地层堆积样式和分布规律,但该模型是基于陆架边缘海河流沉积环境而提出的,其中低位、水进和高位体系域等术语并不能很好地与类似本文研究区的陆相沉积环境相对应,也不能反映河流水位和能量的相应变化,而且层序模型并没考虑到陆相冲积泛滥平原环境的沉积背景。在第嘲低位体系域,对于研究区陆相坳陷盆地而言,历经泉一、泉二段的填平补齐沉积,至泉三段沉积时期已经进入全面坳陷沉积阶段,并不存在明显的下切河谷和阶地,广泛分布相互切割叠置的复合辫状河道沉积是这一时期低可容空间和基准面上升缓慢的响应。在第期高位体系域,对于冲积泛滥平原环境而言,基准面的持续上升积蓄了大量的剩余可容空间,而此时沉积物的供给趋于零,应当出现砂体趋于消失和泛滥平原河漫湖向滨岸过渡的泥岩沉积,这与边缘海环境河流沉积末期高差仍较大的情况是不同的。董春梅等针对其研究区实际,突出强调气候变化在河流相层序形成中的作用,提出了有别于传统认识的以河水位变化划分体系域及相应沉积模式的新思路“,采用 的术语能够很好地反映陆相盆地河流相沉积环境,但其弱化了影响层序形成的诸如构造、沉积物供给等因素的作用,致使根据河水位变化所划分的体系域与基准面旋回性变化和可泉三段体系域划分及层序地层模式本次研究针对扶新隆起带北坡泉三段河流相地层层序发育特征,结合国内外河流相地层的研究成果,在对比借鉴吨和面以及董春梅等的研究认识基础上,对研究区泉三段地层体系域划分和沉积模式的建立进行分析研究后,将研究区泉三段地层体系域划分为基准面上升早期低可容空间条件下的洪泛期体系域、基准面上升中期中等可容空间条件下的丰水期体系域以及基准面上升晚期高可容空间条件下的枯水期体系域,并相应地建立了由洪泛期辫状河沉积、丰水期高能曲流河沉积以及枯水期低能曲流河沉积所构成的层序地层模式图。研究区泉三段底部为基准面上升早期低可容空间条件下的洪泛期体系域,属辫状河沉积,表现为河道砂体纵向上相互切割叠置,平面上呈板状一宽带状连片分布,砂体厚度大,粒度粗,河流二元结构上部单元通常侵蚀殆尽。河道砂体堆积样式及规模反映了这一时期河流水体能量高、河道广阔、物源供给充足的特征。泉三段中部一为基准面上升中期中等可容空间条件下的丰水期体系域,属高能曲流河沉积,沉积物以细砂岩、粉砂岩为主,水体能量和沉积范围较洪泛期有所减小。随着基准面上升速度加快,可容空间持续增长,而物源供给则相对减少。该体系域底部偶见河道切割叠置现象,向上完整的河流二元结构逐渐得以保存,砂地比具有明显的向上减小趋势。侧积作用形成的边滩发育,横向上表现为大面积的泛滥平原沉积物中分布着较密的曲流河沉积。整体上反映了此时河流具有较强的水体能量,物源供给充足,河流摆动频繁。泉三段顶部一为基准面上升晚期高可容空间下的枯水期体系域,属低能曲流河沉积,表现为单一较窄河道穿插于大面积分布的泛滥平原中,河道砂体规模较小,横向连续性差,纵向上特 种油气 藏第巧卷表现为窄薄河道砂体夹于厚层泥岩沉积之中。河流水体浅,流速缓慢,因而河道迁移速度及沉积作用缓慢,在平面上 以发育窄条带状河道砂体为主,边滩不甚发育,可见较多的废弃河道沉积保留下来。整体反映这一时期河流水体能量较低,可容空间较大,沉积物供给不足。该体系域内砂地比和河道砂体出现频数均较洪泛期和丰水期大为减少,反映河道作用在基准面持续上升过程中趋于消亡。图扶新隆起带北坡泉三段体系域划分及层序地层模式结论通过高分辨率层序地层研究,在泉三段识别出了个中期基准面旋回,并可进一步细分为个短期基准面旋回。通过对旋回发育特征及砂体叠加样式等综合分析,总结出河道垂向演化规律,划分出多期河道切叠型辫状河多期河道叠加型高能曲流河、单期河道独立型低能曲流河种基本河道类型。基于河道类型演化及河水位变化将泉三段河流相地层划分为洪泛期体系域、丰水期体系域和枯水期体系域,并在此基础上建立 了三分体系域的河流相层序地层构成模式。参考文献叶良苗,裘亦楠河流相古土壤及其在河流地层对比中的应用沉积学报,一【著见杜宁平译据高分辨率层序地层学认识地层结构、对比概念、体积配分、相分异和储层的间隔单元划分国外油气勘探,【王军,郑浚茂,代胜群,等河流相高分辨率层序地层划分与等时对比国外油田工程,科,脚唱脚,一【国景星,戴启德,吴艳丽,等冲积河流相层序地层学研究仁石油大学学报自然科学版,【董春梅基于河水位变化的层序地层模式以济阳坳陷孤东油田为例石油实验地质,巧,编辑许廷生初七劝血一,一,一晓,咭,刀尸二,众,一脚,一罗,宜罗娜,而一,一,一,叮咭娇,叼咭,甘咭,叮咭呷,叮咭,亩咭,肠呷叮,咭,叮群嗯叮,一,叮叮,叮,叮叮州女讹一,一,乙,咭,丛,冷浓,卿盯,一,一,一脚,仃四一