車鎮凹陷沙四段層序劃分及格架展布研究

劉建偉

（中國石化勝利油田分公司物探研究院，山東東營 257000）

層序地層學的理論研究工作已經從早期的被動大陸邊緣型盆地向前陸盆地和陸相沉積盆地發展。近年來對濟陽坳陷內隱蔽油氣藏的勘探實踐表明，層序地層學的基本原理和技術方法對陸相斷陷盆地也具有重要的理論價值和實際意義[1–3]。傳統地層劃分的依據是通過巖相界面劃分，但該方法容易造成地層界線劃分穿時，不利于盆地的沉積規律研究。作為近年來隱蔽油氣藏勘探的焦點，許多學者在層序地層學、地震地層學理論的指導下，對斷陷湖盆的層序、構造、沉積等方面進行了相關研究[4–5]。潘元林等認為陸相斷陷盆地三級層序及層序內部具有良好的成藏配置，層序、構造、沉積多因素耦合成藏，較易形成砂巖隱蔽油氣藏群[6]。在油氣勘探領域，層序中各種地層反射特征和關鍵面的識別有助于推斷沉積體系類型、生儲蓋組合類型，從而預測有利的生油層、儲層和有效的地層及巖性圈閉。

車鎮凹陷位于渤海灣盆地濟陽坳陷的西北部，北鄰埕子口凸起，南為無棣凸起和義和莊凸起，東與沾化凹陷相連，勘探面積約為2 400 km2（圖1）。區內沙四段油氣顯示較為豐富，是重要勘探層系之一，主要發育沖積扇、濁積扇、扇三角洲、灘壩砂巖、碳酸巖淺灘等多種沉積相[7–8]。由于沉積相橫向、縱向變化大，因此，層序特征劃分困難，沉積體系空間展布規律尚不清楚。通過應用層序地層學，利用地質與地球物理相結合的方法，建立層序劃分方案和地層格架，對于明確各層序展布規律及范圍，以及指導下步勘探具有重要參考意義。

圖1 車鎮凹陷位置及盆地結構示意圖

1 地層層序的建立方法

層序界面、層序結構和沉積體系展布是層序地層學研究的三個重要內容，其中以層序界面的識別最為重要。層序界面的特征通常在測井、地震等地球物理資料上具有明顯的識別標志[7–9]。

1.1 層序界面的地震識別

地震反射界面結構分析是利用地震資料進行層序地層學研究的基本方法。沉積地層中所形成的地震反射界面一般是速度–密度差異的層面和不整合面，這些界面可作為劃分年代地層單位的主要依據[10]。地震反射標志層是地震剖面上振幅較強、連續性較好，并可在全區范圍內追蹤的地震反射同相軸[11]。車鎮凹陷沙三段泥巖、灰質泥巖、油頁巖與沙四段砂礫巖接觸，界面上、下的沉積差異大，其反射界面（T6）具有中強振幅連續反射的特征，為沙三段與沙四段的分界[12]。研究發現盆地層序地層的演化主要受控于盆地構造格局[13]，車鎮凹陷南部斜坡帶T6 反射層為不整合反射，具有典型削蝕反射特征，且該不整合面在緩坡帶廣泛發育，可進行全區對比，構成盆地的二級層序界面。T7 反射層為沙四段與孔店組的分界，由于沙四段與斷陷湖盆沉積的孔店組具有明顯的沉積背景差異，該界面可追索性較強。T6 反射層與T7 反射層是沙四段頂界面和底界面最可靠的地震層序識別與劃分標志（圖2）。

圖2 車38 井典型層序界面地震反射特征

1.2 層序界面的測井資料識別

測井資料識別層序地層單元界面的方法較多，通常利用自然電位測井、自然伽馬測井、電阻率測井及小波變換等方法開展層序界面的劃分。在沉積地層的垂向剖面中，由于地層間斷引起間斷面上下巖性、物性、電性發生異常變化，傳統體現為測井曲線發生錯斷，這種差異可以作為層序界面的測井識別標志[14–15]。

由于車鎮凹陷沙四段為連續沉積，常規曲線及小波識別效果不理想，因此本文提出利用△logR 法對層序開展細化研究。該方法是利用測井曲線的重疊法，把刻度合適的孔隙度曲線（一般為聲波時差曲線）疊加在電阻率曲線上，在富含有機質的細粒烴源巖中，兩條曲線存在幅度差（△logR）。在未成熟的烴源巖中，兩條曲線分離的原因是由孔隙度曲線響應造成的；在成熟的烴源巖中，生成的烴類替代巖石孔隙中的水，導致電阻率增大，使兩條曲線產生更大的差異或幅度差。因此，層序地層格架內的有機碳總量（TOC）在垂向上呈周期性變化，在單一層序地層剖面中，TOC 的峰值與最大海（湖）泛面對應，層序界面常對應于TOC 的低谷。即聲波時差測井曲線和電阻率測井曲線疊合圖上的△logR 與層序界面也具有良好的對應關系。

車412 井位于車西洼陷，在沙四段沉積時期，為三角洲相沉積。從圖3 可看出，SQ3 內部2 630.0～ 2 660.0 m 處的△logR 較2 660.0～2 715.0 m 處的△logR明顯降低。因此根據TOC 的峰值與最大海（湖）泛面對應關系，該層序內可進一步劃分為湖進體系域與湖退體系域，該方式有效地實現了同一層序內不同體系域的細分[16]。

圖3 車412 井△logR 法層序界面對應關系

2 層序格架建立

在單井層序地層學分析的基礎上，通過單井層位精細標定合成記錄，利用多井標定、閉合，達到井震合一，同時利用測井資料△logR 法對同一層序內不同體系域進行劃分。通過車鎮凹陷西部東西向連井剖面可以看出，研究區沙四段三級層序可劃分為層序Ⅰ、層序Ⅱ和層序Ⅲ，各層序中又可細分為湖進體系域和湖退體系域；沉積地層厚度凹陷中部、西部大，并呈自西向東減薄的趨勢（圖4）。例如車西中西部的車273 井沙四段沉積厚度為218.0 m，而車西東部的車古15 井沙四段沉積厚度僅113.0 m。

層序Ⅰ在整個車鎮凹陷發育較完整，但不同井區沉積厚度具有較大差異。層序Ⅰ由車24 井自西向東厚度逐漸減薄，沉積厚度在車273 井達到最大。湖進體系域發育一套磚紅色、紫紅色的泥巖和粉砂質泥巖夾灰色粉砂巖、細砂巖和含礫砂巖，僅在車古10 井處發育灰色的灰巖和白云巖，反映局部水體加深的淺湖沉積環境，其自然電位曲線呈較平滑的箱形和微齒化的鐘形等特征。湖退體系域發育灰色的砂礫巖、中砂巖、細砂巖夾磚紅色、紫紅色泥巖、粉砂巖，曲線表現為較平滑、微齒化的指狀和箱形，為三角洲、扇三角洲和濱湖暴露的沉積環境，具有進積特征。

層序Ⅱ在全剖面均有分布且地層厚度相對穩定，在車古10 井和鄰近的車古52 井處有約100.0 m 的厚度差。湖進體系域自然電位曲線表現為平滑和微齒化的柱狀，發育磚紅色、紫紅色和灰色泥巖夾灰色粉砂巖和泥質粉砂巖，僅在車古52 井夾中–厚層灰巖。湖退體系域在剖面上整體表現為淺湖沉積環境，僅在車24 井、車241 井處水體變淺，自然電位曲線表現為微齒化的漏斗狀和指狀，發育灰色、深灰色粉砂巖和細砂巖夾泥巖，具有典型的濱淺湖灘壩砂體沉積特征。而車古52 井和車38 井處發育大套灰色和深灰色灰巖，總體表現為淺湖及三角洲水上和水下沉積環境。

層序Ⅲ在車鎮凹陷西部部分發育且沉積地層自西向東逐漸減薄。湖進體系域局部發育，曲線表現為幅度較大的、鋸齒化的指狀、漏斗狀，發育灰色粉砂巖、細砂巖夾泥巖和粉砂質泥巖，在車古10 井處發育生物碎屑灰巖，為三角洲水下和淺湖沉積環境。湖退體系域沉積地層厚度較小，在車西地區僅十余米厚，總體表現為水下的沉積環境，自然電位曲線為微齒化的指狀，發育棕色灰巖和灰色細砂巖、粉砂巖夾泥巖。

3 層序地層平面分布

車鎮凹陷的地層發育主要受古構造和古地貌等因素影響，由于控凹斷層埕南斷裂帶的存在，地層從北向南超覆減薄，中部洼槽區沉積較厚。在單井和連井層序對比的基礎上，按地層時代從老到新明確了區內三級層序地層分布特征。

層序Ⅰ地層厚度較大，一般0～113.0 m，在研究區大面積發育且水體較淺，套爾河鼻狀隆起將凹陷分割為車西和車東兩個不相通的沉積區。

湖進體系域地層厚度為0～56.0 m（圖5a），車西和車東地區存在兩個厚度較大的高值區，被大68井–大17 井一線地層厚度的低值區所分割。凹陷西部，從中央洼陷帶向南至車273 井–車7 井一線為車西地區的主要沉降區，沉積中心面積大且向南厚度逐漸減薄，其中車273 井井區為車西地區地層厚度最大的區域，可達56.0 m。凹陷東部地區在大王

莊緩坡帶厚度較小，沉積中心主要發育在郭局子洼陷坡折斷層下降盤的大33 井–郭5 井一帶，沉積厚度最大可達50.0 m，但展布面積較車西地區小。

圖4 車24 井–車273 井–車古10 井–車古52 井–車38 井–車古15 井連井層序地層格架對比

湖退體系域地層沉積范圍仍然較大（圖5b），且繼承了湖進體系域的基本面貌，發育車西和車東兩個厚度較大的高值區，被大68 井–大17 井一線地層厚度的低值區所分割。車西地區的地層厚度有所增大，發育兩個狹長的近南北向展布的沉積中心，分別為車272 井–車402 井一線和車7 井井區，其中，車272 井井區地層厚度為56.5 m，車7 井井區地層厚度可達57.0 m，厚度變化規律都表現為由北向南厚度逐漸減小，直至尖滅。車東地區地層厚度分布不均一性較強，大王莊緩坡帶的地層厚度較湖進體系域有所增大，通常為20.0～30.0 m；郭局子洼陷的沉積中心展布面積減小，最大沉積厚度在大33井附近，可達51.0 m。

圖5 層序Ⅰ湖進體系域（a）與湖退體系域（b）地層厚度等值線

層序Ⅱ在全區均有發育，地層厚度20.0～150.0 m，為沙四段主要的沉積期。此時水體進一步加深，車西與車東地區連成一片，洼槽區附近仍為本區沉積中心。

湖進體系域的沉積地層厚度為5.0～78.0 m（圖6a），為研究區最主要的沉積期，地層厚度與層序Ⅰ相比有所增大。車西地區沉積中心位于鄰近斷層下降盤的車141 井–車142 井一帶，其中車142 井井區沉積厚度最大，可達74.2 m；車東地區沉積中心位于大王莊緩坡帶的大11 井–大古67 井一帶，沉積厚度為研究區最大，達78.0 m。沉積地層厚度由洼陷中心向南逐漸減小，最終尖滅。

湖退體系域地層沉積厚度較湖進體系域有所減薄（圖6b），地層厚度較小的車68 井–車古11井井區、大17 井–大古26 井井區和大678 井–大古10 井井區將研究區分為四個沉積厚度相對較大的高值區。車西地區地層繼承性發育，沉積中心車142 井處為該地區沉積厚度最大的地方，厚度為72.0 m；車古52 井井區為車西地區的另一沉積中心，地層展布面積較大，最厚可達60.0 m。車東地區的沉積中心展布面積較小，與湖進體系域不同的是沉積中心偏移至郭局子洼陷的大33 井–大602 井附近，其中大33 井井區地層沉積厚度最大達65.7 m。

圖6 層序Ⅱ湖進體系域（a）與湖退體系域（b）地層厚度等值線

層序Ⅲ僅在車西地區部分發育，地層沉積厚度 一般為0～70.0 m，車東地區遭受剝蝕而整體缺失。

湖進體系域發育兩個沉積中心（圖7a），其中，車48 井–車482 井一帶為研究區最主要的沉積區，車48 井井區地層厚度最大，可達60.0 m；其次，車142 井–車412 井井區為另一主要沉積區，這兩個沉積中心沿低值區車40 井–車272 井一線呈東、西向展布。

湖退體系域的展布范圍較湖進體系域明顯減小（圖7b），車西地區東部的陸源剝蝕區都有所擴大，沉積地層厚度較小，地層整體分布平緩，沉積中心地層厚度僅32.0 m，發育在車101 井–車412 井附近；車404 井一帶為區內另一地層厚度較大的沉積區，最厚僅為27.0 m。

4 結論

圖7 層序Ⅲ湖進體系域（a）與湖退體系域（b）地層厚度等值線

（1）利用地震和測井資料相結合的方法將車鎮凹陷沙四段劃分為3 個三級層序。每個層序內部依據△logR 法又可細分為湖進體系域和湖退體系域。其中，層系Ⅰ和層序Ⅱ在全區廣泛分布，層序Ⅲ在車鎮凹陷東部地區不發育，在車鎮凹陷西部地區僅局部殘留。

（2）受構造活動影響，車西洼陷和郭局子洼陷為研究區兩個相對沉降中心，控制了地層的展布格局和沉積特征。作為本區主要目的層段的沙四段，具有儲層類型豐富且分布廣泛的特點。

（3）沉積相具有平面分區、垂向分帶的特征。平面上，由于車鎮凹陷西部沙四段沉積厚度大，以碎屑巖沉積相為主，車鎮凹陷東部以碳酸鹽巖和蒸發巖沉積相為主，如車52 井井區；受義和莊凸起物源影響，局部發育小型扇三角洲沉積，如車古15 井井區。垂向上，車鎮凹陷沙四段整體為水進旋回，由濱湖→淺湖→半深湖逐漸過渡，湖進體系域以湖相泥質沉積為主，湖退體系域以三角洲、扇三角洲的砂礫巖沉積為主。

（4）通過對層序格架進行劃分，明確了各沉積期次地層的展布及厚度分布，由于車鎮凹陷具有近源成藏的特征，特別是巖性油藏的分布受湖相沉積可容空間和地層沉積厚度控制，緊鄰沉降中心的湖相儲集體為優勢的勘探對象，為后期的分期次部署指明了方向。