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《中国地质大学》 2018年
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西湖凹陷平湖斜坡带平湖组砂体精细刻画及时空演化研究

刘晓晨  
【摘要】:西湖凹陷是东海盆地最大的次级单元,经过近年来的油气勘探开发,取得了丰硕的成果。近年来,关于西湖凹陷中北部花港组大型储集体的形成和发育条件等方面的研究取得了突破性进展。然而,在西湖凹陷,除了花港组之外,平湖组也是一个为人关注的目的层。由于东海盆地处于构造交汇区,构造背景复杂,尤其是对于西湖凹陷平湖斜坡带而言,对平湖组的层序地层划分、沉积环境及砂体时空展布等方面的认识还不够清晰。本论文通过钻井、测井、地震及分析测试等资料,运用层序地层学和地震沉积学等理论和技术方法,建立西湖凹陷平湖斜坡带平湖组高精度层序地层格架,分析源汇系统特征,明确平湖组沉积体系类型,建立平湖时期沉积模式,预测砂体时空展布特征,探索多学科综合研究沉积体系的技术方法。通过综合研究,主要取得以下成果和认识:1.厘定了西湖凹陷始新统平湖组主要层序界面,构建平湖组等时地层格架,并提炼出四种砂体预测模型。综合利用平湖斜坡带钻井、测井和地震等资料,在井-震精细标定的基础上,根据地震反射结构、测井曲线、岩心和生物标志等方面的分析,平湖组共识别出4个层序界面(2个二级层序界面,2个三级层序界面),即T40、T34、T32、T30,1个区域性海泛面T33。其中,T40为区域不整合界面,T34界面为相转换界面,T32界面为后期抬升改造界面,T30为断坳转换界面。据此,平湖组作为一个二级层序可划分出3个三级层序:SQ1、SQ2和SQ3层序。整体而言,平湖组每个层序均发育海进和高位体系域。其中SQ1与SQ3层序砂质含量相对较高,SQ2层序泥质含量较高。尤其是SQ2层序的海进体系域,泥岩厚度大,发育稳定,是工区内良好的对比标志层。在层序格架建立的基础上,提炼出可指导砂体预测的地质模型,包括以下四种:多坡折斜坡型、转换带型、单一断裂型、堑垒型。多坡折斜坡型发育在平北地区,后期抬升的斜坡平缓地貌控制了砂体的展布,砂体推进距离远,主要砂体类型为三角洲前缘砂。转换带型发育在平中、平南地区,多条转换断层形成了多个砂体输送通道,多级断裂形成多个砂体、卸载区,砂体厚度大,垂向叠置发育。单一断裂型发育在平南地区,平西大断裂成为控制研究区地貌和沉积的主要因素。堑垒型主要发育在平中地带,主要是多条不同组对向断层控制的堑垒型地貌,泥坪-混合坪间隔发育,垂向上由数个粗粒-细粒的沉积充填构成。2.依据岩心、测井等资料识别出三种沉积体系类型,结合源汇系统,确定了平湖时期沉积体系平面展布特征。从岩性组合、沉积构造、古生物指标、古盐度指标等方面,证明研究区平湖组总体属于潮汐作用明显的半封闭海湾环境,并识别出河控三角洲、潮控三角洲和潮坪3种沉积体系类型。河控三角洲在SQ3层序最为发育,可划分为三角洲平原亚相、三角洲前缘亚相以及前三角洲亚相;潮控三角洲相在SQ2层序最为发育,沉积构成上碎屑颗粒相对较细,沉积速率较低,砂岩厚度小,水进-水退特征明显,发育透镜状层理及波状层理、羽状交错层理;潮坪体系主要发育在并受潮流作用影响明显且地形平缓的河海交互作用地区,可划分为潮上带、潮间带以及潮下带三个亚相。结合源汇体系特征,确定了平湖斜坡带平湖组不同体系域内沉积体系平面展布特征。总体而言,平湖组沉积时期平北地区三角洲发育完整,砂体规模大,分布面积广且连片发育;平中宝云亭地区沉积物通过几条主要的转换带通道进入斜坡带,砂体垂向厚度大;平南地区砂体发育规模小,多成孤立展布。3.利用多种地球物理手段进行岩相预测,精细刻画出砂体空间展布特征。在砂体预测模型的指导下,采用地震属性、稀疏脉冲反演和地质统计学反演与地质相结合的方法,从平面和垂向上刻画了沉积体系时空展布和砂体分布规律。通过地震属性可以定性识别沉积体系的平面展布特征,结果表明西湖斜坡带物源稳定,平北来鹤亭物源区分散多个物源,主要控制北次凹的沉积充填,一部分也控制着NB19-6-1井物源区,三角洲砂体朵叶状形态清晰;平中宝云亭物源区通过断层转换带通道进行砂体输运,物源通道最终发展为两个方向,一个汇入深洼区,一个汇入NB19-6-1井物源区,物源搬运距离较远,波及面广;平南地区砂体发育规模较小,孤立展布,物源搬运距离较近。而地质统计学反演可以定量预测不同岩相的时空展布。通过岩石物理参数分析,砂岩的密度、自然伽玛、声波时差均低于泥岩,在此基础上利用测井曲线对岩相进行了校正。岩相识别结果显示砂泥岩在波阻抗上具有较大差异,这也为地质统计学反演岩相预测提供了前提条件。岩相预测剖面显示平湖组纵向上砂体叠置发育,下部砂体砂体横向连续性好,在横切物源的方向,透镜状反射结构清晰;在顺物源的方向,砂体明显的前积反射结构。平面图显示平北地区砂体呈朵页状分布,具有多分枝特征;平中地区砂体呈北东向展布,主要沉积在断层下降盘的断槽或断洼中。地质统计学反演可以将传统的波阻抗体转化为岩相体,具有地震数据的横向高分辨率和测井数据的垂向高分辨率的优势,垂向分辨率可达2m左右。4.提出西湖凹陷平湖斜坡带平湖组沉积体系“三分区”模型。从物源体系、沉积物组成、测井相、沉积物粒度等方面分析,平湖斜坡带北、中、南三段均具有较大差异。同时结合沉积体系平面展布特征,建立了平湖组沉积体系“三分区”模型,将平湖斜坡带划分为三个大的沉积区,平北河控三角洲沉积为主发育区、平中潮控三角洲沉积为主发育区和平南潮坪体系沉积为主发育区。平北来鹤亭区受河流水动力控制明显,海洋水动力影响相对较弱,呈现为自西向东大规模推进的朵叶形态;平中宝云亭区邻近湾口,海洋水动力显著增强,潮汐作用明显,对河流输送来的碎屑物质产生强烈改造,呈现出潮控三角洲特征,砂体侧向连通性降低,规模有所减小;而平南区处于半封闭海湾的湾口处,海洋水动力基本控制了砂体的空间展布和规模,表现为砂体推进范围较小,潮坪沉积为主的特点。5.总结平湖组砂体分布时空演化规律,阐明了沉积体系发育的主控因素。在平湖组沉积时期,受河流与海流的相互作用影响,平湖斜坡带沉积体系具有“两变两不变”的特征。“两不变”是指物源方向不变,砂体输送通道不变。西部斜坡带物源稳定,通道主要是下切谷、断层和转换断层。“两变”是从早期到晚期三角洲不断进积,砂体规模不断变大变宽。同时,海流的改造作用也在变化,平中、平北的滩坝逐渐从发育到不发育,平南的滩坝反而是从不发育到发育。这种演化规律受区域构造运动、古地貌、断层转换带及海平面变化等因素共同影响。平湖组时期整体海平面变化背景为海退,西湖盆地为一个局限海的盆地原型,朝南敞开与广海相连,西部斜坡带区域坡度比较缓,潮汐作用显著,因此潮坪沉积发育,并且三角洲沉积时,也不同程度受到潮汐作用影响,前缘沉积物发生再次搬运、改造并沉积,形成滩坝等沉积体。在平湖早期,海平面相对较高,西湖凹陷处于断陷期,盆地隆洼相间;至平湖组晚期,海平面相对较低,凹陷转为断拗期沉积,地势相对平缓,这就导致了平湖组晚期三角洲规模较早期明显增大,滩坝也相对发育。
【学位授予单位】:中国地质大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:P618.13

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