常吟善，段冬平，張?zhí)m，丁芳，包全

中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200335

多年以來，前人針對西湖凹陷平湖組沉積環(huán)境開展了大量的研究，形成了多種認識，如彭偉欣[1]認為平湖組下段平中地區(qū)為海灣環(huán)境、平北地區(qū)為淡化海灣沉積環(huán)境，平湖組中段在平中、平北地區(qū)均為潮坪—沼澤環(huán)境，平湖組上段在平中、平北地區(qū)均已演化為河控三角洲環(huán)境；劉成鑫[2]利用古生物化石資料研究，認為平湖組上部為陸相沉積，中下部為海相沉積；楊彩虹[3]認為平湖斜坡帶平湖組沉積接近淺水環(huán)境下辮狀河三角洲的沉積特征等?？偨Y前人的觀點，多數(shù)學者認為西湖凹陷平湖組沉積處于半封閉海灣環(huán)境，海陸過渡相三角洲是最主要的沉積體系類型，差別在于海洋潮汐作用和海岸帶河流作用哪個更強，或起主導作用。另外，對于研究區(qū)沉積體系及潮汐作用的研究仍停留在定性階段，缺乏量化分析開展精細研究。

本文在前人研究基礎上，綜合利用沉積構造、巖性組合、測井、地震等資料對A氣田平湖組沉積環(huán)境和沉積體系類型展開系統(tǒng)研究，識別了河控三角洲、潮汐影響三角洲及潮控三角洲三種沉積體系類型；借助小波分析、頻譜檢測等手段及相對海平面變化曲線對研究區(qū)周期性海平面升降展開定量探討，進而指導區(qū)域等時地層格架的建立，在沉積模式的指導下結合地震屬性，預測有利砂體發(fā)育位置，對下一步勘探開發(fā)具有一定的指導意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

西湖凹陷總體構造格架具有東西分帶、南北分塊的特征，主要可劃分為三個一級構造單元，及東部邊緣斷裂帶、中央反轉(zhuǎn)構造帶、西部斜坡帶，A氣田位于西湖凹陷西部斜坡帶（圖1）。經(jīng)歷了古新世—始新世斷陷（裂谷期）、漸新世—中新世拗陷（準前陸期）及上新世至今區(qū)域沉降（陸架廣盆）三個主要地質(zhì)歷史階段。因其所處的構造位置特殊，又經(jīng)歷了甌江運動、玉泉運動和龍井運動等構造運動，從而形成了一套具海陸交互相的沉積格局，其中平湖組處于斷–拗轉(zhuǎn)換期，是西湖凹陷重要含油氣目的層[4-6]。

縱向上，A氣田自下而上鉆遇7套新生界地層（圖1）：始新統(tǒng)平湖組（T40—T30），漸新統(tǒng)花港組（T30—T20），中新統(tǒng)龍井組、玉泉組、柳浪組（T20—T10），上新統(tǒng)三潭組（T10—T0）和第四系東海群[7]。根據(jù)上海分公司研究成果表明，平湖組沉積時期為32～40.4 Ma，結合本氣田各井鉆遇的區(qū)域性標志層、沉積旋回、地層厚度、電性等地質(zhì)特征，對A氣田進行三級層序劃分：平上段（SQ3）對應P1—P4砂層組，平中段（SQ2）對應P5—P8砂層組，氣田內(nèi)部平下段（SQ1）地層未鉆遇。

圖1 A氣田工區(qū)位置及井位綜合柱狀圖Fig.1 Tectonic map and integrated column of Gas field A

2 沉積體系定量分析

2.1 平湖組沉積體系表征

2.1.1 巖心表征

通過對A氣田及周邊平湖組巖心觀察分析（表1），可以揭示平湖組沉積環(huán)境縱向變化規(guī)律：P11—P5受潮汐影響顯著，為典型潮間帶沉積環(huán)境；P4—P1以潮上帶河道沉積為主。

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P11—P5層沉積構造極為豐富，除了發(fā)育典型波狀層理、透鏡狀層理、脈狀層理，還可見大量的黏土層，黏土層組合形成潮汐韻律層理。局部夾雜褐色泥巖段，泥巖段厚度一般為1～2cm，指示潮間帶間歇性暴露的特征。

P4—P1砂層組以分流河道砂體為主，發(fā)育塊狀層理、平行層理、斜層理、爬升層理，同時局部可見小型羽狀交錯層理，生物擾動等沉積構造，表明潮汐作用弱，水體較淺。

2.1.2 測井表征

在受潮汐作用的影響或潮控沉積體系之中，水體環(huán)境頻繁變化，GR測井曲線上表現(xiàn)出高齒化程度；在河流作用的沉積體系之中，水體環(huán)境相對穩(wěn)定，變換頻次低，GR測井曲線上表現(xiàn)出低齒化程度。齒化程度與相鄰GR值的差異有關。因此，本文將△GR值（測井曲線齒化程度）作為在河潮交互區(qū)域定量化表征河控與潮控沉積體系的參數(shù)值?！鱃R為相鄰兩個GR的差值，各深度的△GR等于該深度的GR減去上覆（下伏）地層相鄰地層的GR值。

通過對X3井平湖組地層△GR計算分析（圖2），X3井△GR值呈現(xiàn)明顯的三段式：2890.72～3092.72 m（P1—P4），△GR齒化程度較低（△GR＜10），河控作用占主導；3092.72～3294.72 m（P5—P7），△GR齒化程度略微增大（10＜△GR＜15），沉積體系以受潮汐影響三角洲沉積體系為主；3294.72～3698.72 m（P8—P11），△GR齒化程度較大（15＜△GR＜20），表明該層段受潮汐影響顯著，水體環(huán)境波動頻繁。

圖2 X3井平湖組地層不同沉積體系△GR響應特征Fig.2 △GR responses to different depositional systems of Pinghu Formation,well X3

采用同樣方法，對區(qū)域上X3-X2-X1三口井展開沉積體系表征（圖3），分析表明，縱向上自平湖組底至頂部△GR齒化程度降低，△GR值變小，表明潮汐作用減弱，沉積體系由潮控三角洲沉積體系漸變?yōu)槌报C河聯(lián)控三角洲沉積體系再轉(zhuǎn)變?yōu)楹涌厝侵蕹练e體系；平面上自高帶至低帶，△GR齒化程度逐漸增大，潮汐作用逐漸增強。

2.2 海平面變化周期性探討

通過對研究區(qū)巖心、測井資料證實平湖組中下段地層受潮汐影響程度顯著，而潮汐的作用與天體之間的相互作用密切相關，其表現(xiàn)形式為海平面周期性升降，文章基于米蘭科維奇旋回理論，對海平面變化的周期性進行探討。

2.2.1 天文旋回識別和天文年代標尺建立

穩(wěn)定沉積地層的巖心、露頭以及與氣候變化相關聯(lián)的替代性指標均可用于米蘭科維奇旋回的研究[8-10]，本文采用連續(xù)采樣的測井數(shù)據(jù)GR作為高頻旋回研究對象，采樣間隔0.125 m。對研究區(qū)深度域的GR數(shù)據(jù)進行頻譜分析，根據(jù)頻譜峰值對應的頻率（旋回厚度倒數(shù)）比值與理論軌道周期比值進行比對（誤差≤5%），以確定相應天文周期。

目前，氣田內(nèi)部共4口鉆井（X4、X5、X1、X6井），其中X1井完鉆深度最深，且地層保留較完整，未受剝蝕。所以，以X1井為例，對該井平湖組GR曲線進行歸一化、去噪預處理之后進行頻譜檢測[11]。頻譜檢測采用Boris Priehs教授基于Matlab開發(fā)的Redfit圖形用戶界面（最新版本見https://www.marum.de/Prof.-Dr.-michael-schulz/Michael-Schulz-Software.html），分析結果顯示處于90%可信度之上的主要旋回厚度為80.1、22、8、4.1 m（圖4），比例關系約為20:5:2:1，與米蘭科維奇理論周期比（405 ka：95 ka：40 ka：19 ka）21:5:2:1非常接近[12-13]。因此，認為X1井平湖組沉積受天文周期所驅(qū)動。

地層中的米氏沉積旋回與四、五、六級高頻層序的持續(xù)時間相當，一般認為四級層序（中期旋回）受偏心率長周期控制，五級層序（短期旋回）受控于偏心率短周期，六級層序（超短周期）受控于斜率以及歲差[14]。通過小波變換[15-17]，分別以從原始測井GR曲線中濾出405 ka偏心率濾波曲線作為四級層序劃分的依據(jù)，從而確定X1井高頻層序劃分方案，同時以405 ka濾波曲線為調(diào)諧曲線，以理論偏心率周期405 ka周期曲線為目標曲線，建立平湖組高分辨天文年代標尺（圖5）。共在X1井中識別11.5個由405 ka長偏心率周期所控制的四級沉積旋回，持續(xù)時間大約為4655 ka，以平湖組頂部年齡32 Ma（±0.5）為控制年齡，可推算X1井所鉆遇地層底部年齡為36.655 Ma。對比36.655～32 Ma全球海平面變化[18]，X1井所鉆遇地層沉積時期，海平面整體表現(xiàn)為先上升后下降的過程，其中以P7沉積時期海平面上升速率最大，P5之后海平面呈緩慢下降趨勢。

圖3 X3-X2-X1井平湖組沉積體系表征Fig.3 Depositional system characterization of Pinghu Formation,wells X3,X2 and X1

圖4 X1井頻譜分析x軸表示頻率，其倒數(shù)代表旋回厚度，y軸表示振幅，代表頻率的顯著程度。Fig.4 Spectrum analysis of Well X1x axis represents frequency,the count backwards represents the cycle thickness,y axis represents the spectral amplitude which represents the significant degree of frequency.

圖5 X1井平湖組天文年代標尺Fig.5 Astronomical timescale of the Pinghu Formation,well X1

2.2.2 海平面升降周期性分析

圖6 X1井平湖組INPEFA曲線、小波系數(shù)、△GR對應關系圖①—⑦代表7次海侵。Fig.6 INPEFA curve,wavelet coefficient,△ GR corresponding graph of Pinghu Formation,well X1①—⑦ represent the seven transgressions.

已證實平湖組沉積受米氏旋回周期所驅(qū)動，其中以405 ka長偏心率周期最為顯著。通過小波變換，提取GR曲線中主要旋回周期（長偏心率周期）所對應的小波系數(shù)，分別與定量化表征河控與潮控沉積體系的參數(shù)ΔGR以及反映相對水體變化的INPEFA曲線進行對比分析[19-20]，分析表明P4及以下地層ΔGR變化峰值、小波系數(shù)及代表相對水體變化的INPEFA曲線峰值三者之間具有非常高的匹配性（圖6），P4之上地層由于河控體系占主導，不受全球海平面變化的控制。因此可以推斷，在X1井平湖組P4—P7地層中，海平面呈規(guī)律性升降，每次海平面升降間隔時間約405 ka。

3 沉積體系定量認識意義

3.1 高頻層序劃分

通過上述定量分析，西湖凹陷A氣田平湖組受潮汐作用影響顯著，期間共發(fā)生7次規(guī)模較大的區(qū)域性海平面升降，以煤層作為輔助標志層對氣田內(nèi)平湖組開展高頻層序劃分與對比（圖7）。

圖7 西湖凹陷A氣田高頻層序劃分Fig.7 High frequency sequence division of Gas field A in Xihu Depression

P4之上地層由于以陸相沉積為主，不受海平面升降影響，因此無法依據(jù)相對海平面的升降對該段地層展開高頻旋回劃分。在西湖凹陷A氣田平湖組P4—P7地層中共識別7個高頻旋回，每個高頻層序內(nèi)部包括上升半旋回和下降半旋回，即一個完整的海平面上升及下降周期，每一個高頻旋回周期時間跨度約為405 ka。

3.2 砂體發(fā)育特征與潛力方向

在高頻等時地層格架建立的基礎上，重點對P7、P6兩層砂體對比與平面展布特征展開分析，以揭示砂體發(fā)育規(guī)律。

P7沉積時期（35.491～35.116 Ma），處于全球海平面快速上升階段，整體砂地比較低，以泥巖沉積為主，局部發(fā)育較薄河道砂及潮汐沙壩等沉積微相，砂體以指型、漏斗型為主，局部存在微齒箱型（圖8）。平均滲透率9.3 mD，平均孔隙度12.8%。平面上，三角洲發(fā)育規(guī)模較小，受潮汐作用、波浪改造影響，砂體沿斷層展布（圖9）。

圖8 西湖凹陷A氣田P7層砂體對比圖Fig.8 Comparison of P7 sand bodies in Gas field A of Xihu Depression

圖9 西湖凹陷A氣田P7層常規(guī)地震振幅屬性圖和P7層沉積微相圖Fig.9 Conventional seismic amplitude attribute of layer P7in gas field A of Xihu Sag,Sedimentary microfacies of P7layer in gas field A of Xihu Sag.

P6沉積時期（35.116～34.576 Ma），全球海平面緩慢上升，可容納空間持續(xù)增大，砂體主要由兩期潮汐沙壩疊置而成，厚度14～19 m，局部發(fā)育小型水下分流河道砂，測井曲線以漏斗型為主（圖10），平均滲透率4.95 mD，孔隙度11.5%。平面上，受潮汐影響，三角洲前緣朵體被切割改造，常規(guī)地震切片可見明顯潮溝，最大寬度可達700m（圖11）。

圖10 西湖凹陷A氣田P6層砂體對比圖Fig.10 Comparison of P6 sand bodies in gas field A of Xihu Depression

對比P7、P6兩層砂體發(fā)育特征，P7—P6儲層物性與埋深呈負相關，結合沉積背景，P7、P6砂層組處于海平面快速上升至緩慢上升階段，砂體受潮汐作用的淘洗、改造，儲層物性改善明顯，所以潮汐作用對深層優(yōu)勢儲層的發(fā)育有不可忽視的作用。目前已鉆井集中在氣田中高部位，低部位受潮汐影響更強，因此推測潮下帶潮汐改造砂體可以作為A氣田深層優(yōu)質(zhì)儲集體，是未來有利勘探開發(fā)方向。

圖11 西湖凹陷A氣田P6層常規(guī)地震振幅屬性圖和P6砂層組沉積微相圖Fig.11 Conventional seismic amplitude attribute of layer P6in gas field A of Xihu Sag,Sedimentary microfacies of layer P6 in gas field A of Xihu Sag.

4 結論

（1）綜合利用巖心、測井（△GR）等資料對西湖凹陷A氣田沉積環(huán)境進行定量表征，縱向上可劃分潮控三角洲沉積體系、潮河聯(lián)控沉積體系及河控沉積體系，其中潮控三角洲沉積體系10＜△GR＜20，巖心上可見典型潮汐韻律層理；潮-河聯(lián)控沉積體系10＜△GR ＜15，巖心上生物擾動現(xiàn)象逐漸增多，局部可見透鏡狀、脈狀層理；河控沉積體系中△GR＜10，巖心上生物擾動現(xiàn)象豐富，砂巖以塊狀層理為主，局部夾雜褐色泥礫。

（2）基于米蘭科維奇理論，通過小波、頻譜分析等手段并結合全球海平面變化曲線對西湖凹陷A氣田平湖組地層周期性海平面升降進行探討分析，證實A氣田平湖組地層沉積受米蘭科維奇旋回所驅(qū)動，期間共發(fā)生7次較大規(guī)模海平面升降事件，每次事件間隔大約為一個長偏心率周期（405 ka），并依此指導A氣田平湖組等時層序格架的建立。

（3）在層序格架建立基礎上，重點對靶區(qū)內(nèi)P7、P6兩層砂體發(fā)育特征進行解剖，分析表明潮汐作用對靶區(qū)內(nèi)砂體改造作用較強，有利于優(yōu)勢儲層發(fā)育。結合平面屬性、沉積展布規(guī)律，認為低部位潮汐改造砂體是未來有利勘探開發(fā)方向。