利用地震相識別渤中凹陷沙河街組三段優質烴源巖

夏文豪 楊飛 徐天鑫 李一超

（1. 長江大學 地球物理與石油資源學院， 湖北 武漢 430100; 2. 長江大學 油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室，湖北 武漢 430100）

摘 ?????要： 利用地震資料，結合沙河街組三段精細地震層位標定的基礎，對渤中凹陷沙河街組三段地震層位進行追蹤解釋。根據鉆遇井中沙河街組三段巖心取樣為深灰、黑灰泥巖夾褐色油頁巖沉積并結合地震分析，識別出其優質烴源巖地震相主要呈低頻、連續、中弱反射特征，主要沉積方式為濱淺湖和半深湖沉積。在地震相和沉積相分析的基礎上，建立了渤中凹陷沙河街組三段優質烴源巖地震相—沉積相模式，確定渤中凹陷沙河街組三段優質烴源巖地震相分布特征。

關 ?鍵 ?詞：渤中凹陷;地震相;優質烴源巖;沙河街三段

中圖分類號：TE122.2⁺4 ??????文獻標識碼：?A ??????文章編號： 1671-0460（2020）01-0117-05

Identification of High-quality Source Rocks?in the Third

Member of Shahejie Formation in Bozhong Sag by Seismic Facies

XIA Wen-hao¹， YANG Fei^1，2， XU Tian-xin¹， LI Yi-chao¹

（1. School of Geophysics and Petroleum Resources， Yangtze University， Hubei Wuhan 430100， China;

2. Key Laboratory of Oil and Gas Resources and Exploration Technology of Ministry of Education，

Yangtze University， Hubei Wuhan 430100， China）

Abstract： Based on the seismic data and the fine seismic horizon calibration of the third section of Shahejie formation， the seismic horizon of the third section of Shahejie formation in Bozhong sag was tracked and interpreted. According to the samples taken from the three sections of Shahejie formation in the drilling well， it was found that the seismic facies of the high-quality hydrocarbon source rocks were characterized by low frequency， continuous and moderate and weak reflection. Based on the analysis of seismic facies and sedimentary facies， the seismic facies-sedimentary facies model of high-quality source rocks in the third member of Shahejie formation in Bozhong sag was established， and the distribution characteristics of high-quality source rocks in the third member of Shahejie formation in Bozhong sag were determined.

Key words： Bozhong sag; Seismic facies; High quality source rock; The third section of Shahejie formation

近十年來，許多油氣地質工作者對渤海灣盆地烴源巖的系統深入研究，有效推動了渤海灣盆地潛在富烴凹陷的勘探進程，并在南堡凹陷、歧口凹陷、沙南凹陷、埕北凹陷、遼西凹陷、渤東凹陷、廟西凹陷等取得了一系列重大突破。然而，目前對渤海海域的油氣勘探具有明顯的不均衡性。新近系油氣主要源于下伏古近系烴源巖（沙三段、沙一段、東三段），其油氣勘探進度顯著滯后于周緣油氣勘探，因此，有必要加大對渤中凹陷烴源巖研究力度。而近海油氣探區的主要特點是探井少、取芯少、并且分布不均，同時代表性差，且探井一般位于構造的高部位，這些構造部位往往不是烴源巖的主要發育地區，利用傳統的陸上探區確定烴源巖的研究方法在近海油氣探區就有局限^[1]。

因而借助于地震解釋分析方法對目的層位進行追蹤確認，根據地震特征識別出優質烴源巖地震相特征，進而綜合分析優質烴源巖沉積相，對近海探區的油氣分布研究具有重要的理論及實踐意義^[1，3]。

1 ?區域地質概況

渤海海域位于渤海灣盆地中東部，表現為半封閉的陸表海，面積約為4.2×10⁴km²。主要由“四坳一隆”構成，分別為遼東灣坳陷、渤中坳陷、濟陽坳陷、黃驊坳陷和埕寧隆起。渤中坳陷位于渤海中部，是四個一級構造單元中唯一一個整體位于海域的一級構造單元。渤中坳陷內部又可分為渤東低凸起、渤南低凸起、廟西北凸起、廟西南凸起、渤中凹陷、渤東凹陷和廟西凹陷，總體上表現出開闊、平緩的特點（圖1）。渤中凹陷整體呈矩形，是渤中坳陷的主體凹陷，也是渤海海域最大的凹陷，在地域上它又可劃分為兩個次洼陷即渤中西洼和渤中東洼。

渤中坳陷主要發育古近系孔店組、沙河街組、東營組和新近系館陶組、明化鎮組以及第四系，其中沙河街組發育烴源巖，是研究的目的層段。其中沙三段沉積時期是古近紀斷陷盆地演化深陷期，地層發育表現為深斷大凹的特點，地層在全區連續分布，范圍廣、厚度大、凹陷內部半深湖—深湖相沉積面積大，該時期凹陷發育中深湖相深灰色、灰褐色油頁巖沉積，發育厚度大，是渤中凹陷主要烴源巖發育時期^[2]。

2 ?研究思路

正由于研究區面積巨大，控制的井點不均勻的特點，明確了研究思路：利用地震資料結合單井進行標定，從而對各級層序界面進行識別與劃分，進行追蹤解釋并確定渤中凹陷典型地震相;根據鉆遇井優質烴源巖層段的地震反射內部結構和外部形態識別地震相類型，結合單井測井響應特點得到的沉積相，建立井上優質烴源巖地震相-沉積相的有機聯系^[4];依據井上優質烴源巖地震相-沉積相的有機聯系，結合解釋的層序界面得到凹陷內優質烴源巖層段的地震反射特征，確定優質烴源巖地震相類型;根據凹陷內的優質烴源巖與非優質烴源巖的地震相類型，編制地震相平面分布圖。其中建立井上優質烴源巖地震相-沉積相有機聯系對點面結合得到凹陷內優質烴源巖層段的地震反射特征起到重要作用。

3 ?沙河街組層序地層劃分

本文以單井層序劃分為基礎，結合井震標定的地震層序界面，參照前人在湖平面相對變化特征、構造演化及層序地層方面對該區的研究成果，建立了渤中凹陷古近系沙河街組地震層序^[1]。

將渤中凹陷東營組分為3段，即東一段、東二段和東三段，由于目的層為沙河街組，因此僅確定T28和T30作為東三段頂、底地震反射界面;沙河街組分為4段，即沙一段、沙二段、沙三段、沙四段。由于研究區沙一和沙二段厚度很薄，沙一和沙二段地震分界面不易識別，因此將其劃分為一個地震層序即SQs12進行研究^[1，5];目的層段沙三段即為SQs3，以T50、T58和T60來代表沙三段頂面、沙三中上亞段底面和沙三段底面;沙四段厚度也較薄，作為第三個層序 SQs4。

4 ?地震相類型及特征

4.1 ?典型地震相特征

根據地震資料并結合其典型地震反射特征確定渤中凹陷典型地震相類型（圖2）有如下六種：A、中-強振幅、差連續、楔狀雜亂（圖2A）;B、中-弱振幅、斷續、楔形前積（圖2B）;C、中振幅、連續性好，席狀平行-亞平行（圖2C）;D、中振幅、連續性好，席狀平行-亞平行（圖2D）;E、中-弱振幅、連續性好、席狀平行-亞平行（圖2E）;F、中-強振幅、差連續、楔狀亂崗（圖2F）。

根據地震相的特征分析，認為：A及B類一般代表著扇三角洲，C及D類一般代表濱淺湖沉積，E類一般代表著半深湖—深湖沉積，F類一般代表扇三角洲或辮狀河三角洲^[6，7]。

4.2 ?井旁優質烴源巖層段響應特征

通過對4口鉆遇井優質烴源巖層段進行地震相分析得出井旁優質烴源巖層段響應特征（圖3）：從QHD36-3-1井（圖3.1）和BZ25-1-3井（圖3.2）井旁烴源巖層段得出，這兩口井井上優質烴源巖段的內部反射為中弱振幅、低頻、連續性較好，外部形態為席狀平行，對應沉積相為半深湖-深湖相;BZ33-1-1井（圖3.3）井上優質烴源巖段的內部反射為中弱振幅、低頻、連續性較好，外部形態為席狀平行，對應沉積相為半深湖-深湖相;BZ8-4-1井（圖3.4）井上優質烴源巖段的內部反射為振幅、低頻、連續性較好，外部形態為楔狀上超，對應沉積相為濱淺湖相^[8]。

4.3 ?凹陷內優質烴源巖地震相特征

針對工區的特點，為了準確地揭示渤中凹陷古近系沉積體系及地震相特征，研究過程中采用了“點-線-面”思路。依據井上優質烴源巖地震相-沉積相的有機聯系，結合解釋的層序界面得到凹陷內優質烴源巖層段的地震反射特征，確定烴源巖地震相類型。研究表明烴源巖主要發育在沙三中下段，該時期渤中凹陷主要為一套半深湖—深湖相沉積并存在部分濱淺湖沉積，烴源巖品質良好。

4.3.1 ?渤中西洼沙三段烴源巖地震相特征

渤中西洼位于渤中凹陷西部，由于井資料有限西洼只有BZ8-4-1，BZ1-1-3兩口井，鉆遇古近系沙河街組的井只有BZ8-4-1，其中BZ8-4-1井只發育沙三中亞段厚度為500 m，下部為細粒砂泥巖沉積，上段為灰黑色泥巖沉積?？梢娫摼畠炠|烴源巖主要為中深湖-灰黑色泥巖沉積（圖4）。

從過BZ8-4-1井測線BZLP-trace3880可以看出井上發育A型地震相地震反射特征為中-強振幅、差連續、雜亂反射和C型地震相地震反射特征為弱振幅連續反射，其中A型地震相廣泛在各凸起緩坡帶發育反映辮狀河三角洲或扇三角洲沉積，C型地震相部分在西洼發育而在東洼發育較廣反映濱淺湖沉積環境。而渤中凹陷西洼沉積中心發育一套E型地震相其地震反射特征為中低頻、中弱振幅、連續反射的特點，反映半深湖-深湖相泥巖沉積（圖5），在凹陷內分布很廣^[9]。從該剖面可看出渤中西洼沙三中段烴源巖地震相反射特征為一套中低頻、連續、弱振幅反射特征。

4.3.2 ?渤中東洼沙三段烴源巖地震相特征

渤中東洼位于渤中凹陷東北部，該區鉆遇古近系沙河街組的井只有QHD35-2-1和QHD36-3-1井，從QHD36-3-1井所揭示的古近系沙河街組可以看出，沙三段主要為一套扇三角洲相砂礫巖沉積夾泥巖沉積，泥巖沉積主要分布在沙三下段，屬于B型地震相表現為楔形雜亂，主要分布在近凸起緩坡帶（圖6）。

因此研究中根據地震層序格架對凹陷內沙三段進行地震相分析，由過QHD36-3-1井測線BZLP-line4287并井旁優質烴源巖層段響應特征可以看出渤中凹陷東洼沙三段烴源巖位于東洼沉積中心，地震反射特征為中低頻、中弱振幅、連續反射，反映深湖相泥巖沉積，屬于E型地震相并廣泛分布于東洼。往西北方向地震反射特征為低頻、中弱振幅、連續反射，反映濱淺湖沉積環境，屬于C型地震相且廣泛分布。主要烴源巖分布在沙三段淺湖、半深湖-深湖相湖盆泥沉積。

4.4 ?優質烴源巖地震相分布預測

根據單井層序劃分和渤中凹陷沙三段地震層位追蹤解釋結果，確定了渤中凹陷典型地震相類型;并結合單井沉積相、井旁優質烴源巖層段響應特征和過井剖面，確定了渤中凹陷沙三段優質烴源巖的地震反射特征主要為兩種：（1）地震反射特征為弱振幅連續反射，反映濱淺湖沉積;（2）地震反射特征為中低頻、中弱振幅、連續反射，反映半深湖-深湖相泥巖沉積^[10]。最后對渤中凹陷沙三段優質烴源巖地震相進行了平面分布預測（圖7）。

在石臼坨凸起、沙壘田凸起、渤南低凸起和渤東低凸起的緩坡帶發育A型中-強振幅、差連續、楔狀雜亂非烴源巖地震相;B型中-強振幅、差連續、楔狀亂崗非烴源巖地震相主要存在于渤中低凸起周邊;F型中-強振幅、差連續、楔狀亂崗非烴源巖地震相發育在近QHD36-3-1井緩坡帶。這三種非烴源巖地震相對應辮狀河三角洲或扇三角洲沉積。

渤中凹陷沙三段優質烴源巖地震相平面分布為：凹陷內C型中-弱振幅、較連續、席狀充填地震相和D型中-弱振幅、連續、席狀平行-亞平行地震相這兩種優質烴源巖地震相廣泛發育，對應濱淺湖，而E型中-弱振幅、連續性好、席狀平行-亞平行優質烴源巖地震相主要發育在凹陷沉積中心，對應半深湖-深湖沉積。因此優質烴源巖主要分布在濱淺湖和半深湖-深湖沉積且相廣泛分布^[11，12]。

5 ?結論

（1）渤中凹陷發育六種典型地震相，結合單井測井資料和過井剖面確定優質烴源巖地震響應特征主要為C、D型地震相和E型地震相，其中C、D型地震相對應濱淺湖沉積，E型地震相對應半深湖-深湖沉積。

（2）平面上優質烴源巖的形成受控于沉積環境和沉積中心，由沉積中心向外逐漸變薄;C、D型地震對應的濱淺湖沉積在渤中凹陷廣泛分布，E型地震對應的半深湖-深湖沉積主要分布在渤中凹陷沉積中心。

（3）優質烴源巖的半深湖-深湖和濱淺湖沉積模式控制了優質烴源巖的空間分布，進而控制了渤中凹陷的油氣分布，在此基礎上，渤中地區古近系油氣勘可由烴源巖發育較少的構造凸起地區向凹陷近源斜坡帶進行進一步油氣開采。

參考文獻：

[1]吳玉坤，胡明毅，柯嶺，梁建設，沈嬌.利用地震相識別優質烴源巖——以遼中凹陷沙三段為例[J].沉積學報， 2013（04）.

[2]任擁軍，杜雨佳，郭瀟瀟，等.渤中凹陷古近系優質烴源巖特征及分布[J].油氣地質與采收率，2015，22（1）：4-5.

[3]信荃麟，鄭清，朱筱敏，等.惠民凹陷西部沙三段地震相與沉積相研究[J].石油學報，1988，12 （ 3）：1-9.

[4]張寒，朱光有.利用地震和測井信息預測和評價烴源巖——以渤海灣盆地富油凹陷為例[J].石油勘探與開發，2007，34（ 1）：55-59.

[5]李浮萍，文志剛，唐友軍，等.渤中凹陷下第三系有效氣源巖評價[J].石油天然氣學報，2006，28（1）：16-18.

[6]董艷蕾，朱筱敏，李德江，楊俊生，張玉銀，朱世發.渤海灣盆地遼東灣地區古近系地震相研究[J].沉積學報，2007（04）：554-563.

[7]張小環.松遼盆地科學鉆探井烴源巖測井響應特征及評價[D].中國地質大學（北京），2018.

[8]龔偉成，章學剛，石存，段曉旭，劉金帥.松遼盆地北部鶯山凹陷火石嶺組火山機構的地震識別與分析[J].當代化工，2019，48（04）：791-794.

[9]孔令輝，凌濤，葉青，彭旋，孫曉暉.地震相分析在沉積相研究中的應用[J].復雜油氣藏，2019，12（02）：36-40.

[10]朱光有，今強，等.有效烴源巖的識別方法[J].石油大學學報，2003，27（2）：5-10.

[11]黃興，楊香華，朱洪濤，等.西非下剛果盆地Madingo組烴源巖地球物理綜合評價[J].地質科技情報，2017，36（5）：102-111.

[12]龐雄奇，郭永華，姜福杰，等.渤海海域優質烴源巖及其分布預測[J].石油與天然氣地質，2009，30（4）：393-397.