杜 威， 纪友亮*， 张艺楼， 罗妮娜， 房 萍， 张 丽

(1.中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室， 北京 102249； 2.中国石化江汉油田分公司， 潜江 433124;3.中国石油西南油气田分公司重庆气矿, 重庆 400021； 4.中国石油华北油田分公司第三采油厂， 河间 062450)

混合沉积(混积)层系是陆相咸化湖盆湖侵体系域典型的细粒沉积序列，通常表现为陆源碎屑岩和碳酸盐岩的频繁互层[1]。由于混积层系具有“岩性剖面复杂、单一岩性厚度较薄、总体粒度较细”的特点，其内部的沉积旋回很难用人的肉眼进行识别，导致高精度的湖泊相层序地层划分仍是重点和难点[2]。近年来，中外学者通过寻找沉积记录中蕴藏的米兰科维奇信号，建立不同尺度沉积旋回与天文轨道周期参数的定量关系，并将其作为湖泊相地层高频层序划分的标准，这一方法同样适用于湖泊混积层系[3-6]。目前，随着非常规油气资源勘探开发的逐渐深入，饶阳凹陷肃宁-大王庄油田沙一下亚段的混积层系局部已产出较高的工业油气流，但由于其岩性的特殊性和复杂性，开发层系的划分尚未厘定[7]。

图1 肃宁-大王庄地区沙一段顶面构造图和地层柱状图Fig.1 Top-surface structure and stratigraphic column of the Es1 in the Suning-Dawangzhuang area

据此，以肃宁-大王庄构造带沙一下亚段为例，在明确沉积体系空间分布特征的基础上，利用米兰科维奇旋回开展两口标准井(宁62井和宁64井)湖相混积层系高频层序的定量划分，讨论高频层序的控制因素及其控制作用，为研究区主力烃源岩区域地层对比提供了理论基础。

1 区域地质概况

2 沉积特征

2.1 岩石学特征

图2 沙一下亚段典型岩心Fig.2 Typical core of sub-member

2.2 空间分布特征

90°相位转换后的地震剖面同相轴与岩性具有良好的对应关系，其中黑色同相轴指示偏砂相，红色同相轴指示偏泥相。研究区沙一下亚段主要由两期偏砂相和一期偏泥相同相轴组成，均呈现连续强反射，宁62井和宁64井间偏泥相内部可见零星分布的偏砂相[图3(a)]。分频融合后的90°相位地震剖面可以反映地质体厚度的垂向变化，其低频和高频分别对应较厚和较薄的地质体。可见，偏泥相同相轴多呈现中频，其内部具有前积特征的偏砂相则呈现低频，可能指示厚层的陆源碎屑[图3(b)]。

选取了均方根振幅属性和波型聚类属性均方根振幅属性验证不同类型沉积相的空间分布。均方根振幅可以反映砂体厚度和孔隙度的空间分布，一般情况下均方根振幅越大，砂厚和孔隙度越大，据此也可以定性的判断物源方向[图4(a)]。波形聚类根据时窗内岩性组合的不同将其归纳为多种波形并在平面上呈现不同的颜色[图4(b)][15]。

图3 沙一下亚段90°相位地震剖面Fig.3 90°-phased seismic profiles of sub-member

图4 沙一下亚段90°相位地震属性切片Fig.4 90°-phased seismic stratal slices of sub-member

研究区物源主要来源于西南部和西北部，西南部物源振幅相对较弱，以波形1和2为主，两种波形形态类似，通过其空间分布可以解释为三角洲沉积体系，其中波形1代表三角洲平原，波形2代表三角洲前缘。西北部物源振幅相对较强，以波形3和波形4为主，两种波形形态类似，与波形1和2相位相反，可以解释为湖泊相沉积。由于波形3较波形4分布面积较为局限，且波形4在西南部三角洲主体侧翼也有分布，所以波形3可以解释为混积主体，而波形4则是湖泥主体。值得一提的是，混积主体具有较强的均方根振幅，在没有厚砂的情况下很可能指示了物性很好的地质体。

宁64井区的优势沉积微相分布可以进一步证实地震沉积学的分析结果。宁64井区物源方向以西北和西南为主，发育两套独立的三角洲体系，识别出的沉积微相包括分流河道、河口坝、席状砂、碳酸盐质滩坝、砂质滩坝和湖泥。与西南部三角洲相比，西北部三角洲面积较大，分流河道数量多，叠覆于河口坝之上，在最前方发育连片的席状砂和点状滩坝，与地震属性切片较为相符(图5)。

图5 宁64井区沙一下亚段优势微相分布Fig.5 Distribution of dominant sedimentary micro-facies of sub-member in well Ning64 survey

3 高频层序定量划分

与洋盆海平面变化类似，陆相湖盆的湖平面变化也受控于天文周期驱动的气候变化。但是，陆相湖盆河流的自旋回作用较强，其频繁迁移和剥蚀很大程度上影响了米兰科维奇信号的保存。根据研究区沉积微相类型可以得出，沙一下亚段的混积层系形成的主要驱动力是河流和风浪(如分流河道和滩坝)，但整体上形成于静水低能环境(如暗色泥岩和页岩)。为了尽可能避免自旋回信号和破坏性信号，按照标准井遴选原则(如钻遇地层完整、垂直于地层产状等)，选择宁62井和宁64井作为高频层序研究的标准井[16]。

利用Laskar算法可以计算出古近纪(65.5～23.03 Ma)沉积时期405 ka长偏心率(E)、125～100 ka短偏心率(e)、40 ka斜率(O)和23～18 ka岁差(P1和P2)的理论值，4种轨道周期之间的比例关系为20∶5∶2∶1[16]。利用多椎体法和红噪声检验对标准井预处理后的自然伽马测井序列进行频谱分析，宁62井置信度高于99%的谱峰共有5个，分别对应87.87、27.80、12.83、7.20、4.84 m厚度的旋回，其比例接近20∶5∶2∶1∶1，可以认定它们分别对应405、125、40、23、18 ka的天文周期[图6(a)]。同理，宁64井共有5个谱峰高于95%～99%置信度，分别对应76.92、26.57、10.23、4.20 m，其比例亦接近20∶5∶2∶1，可以确定它们分别对应405、125、40、23 ka的天文周期[图6(b)]。两口标准井不同天文周期控制的米兰科维奇旋回长度存在差异。

图6 标准井自然伽马曲线频谱分析Fig.6 Spectrum analysis of GR curve of standard wells

在频谱分析的基础上，选择优势周期谱峰的频率或频率区间进行带通滤波，得到不同天文周期控制的米兰科维奇旋回的波形并计算40 ka的沉积速率，将短偏心率、斜率和岁差控制的旋回分别定义为中期旋回、短期旋回和超短期旋回，旋回的波峰与自然伽马的高值相对应。宁62井和宁64井均可以识别出8个中期旋回、17个短期旋回，而超短期旋回的数量却不相同。宁62井超短期旋回的数量为28个，比宁64井少9个(图7)。这说明陆相湖盆湖相混积层系受控于斜率及以上天文周期的控制，高频层序划分的最高精度是斜率周期控制的短期旋回厚度，相对于河流-三角洲沉积体系精度要高。另外，两口标准井的沉积速率变化趋势相似，平均值约30 cm/ka，这意味着短期旋回的平均厚度约12 m(图7)。

图7 标准井高频层序定量划分Fig.7 Quantitative high-frequency sequence division in standard wells

宁62井钻遇的分流河道微相厚度较大，平均为5～10 m，其内部可识别出多个超短期旋回，意味着这些旋回的成因是河流的自选回作用，与湖平面变化驱动的异旋回无关，不可以作为高频层序划分的信号。此外，河流的剥蚀作用会造成原始沉积厚度的减小，导致旋回的厚度和数量减少，这可能是宁62井超短期旋回数量较少的原因(图7)[17]。相比之下，宁64井分流河道微相较少，整体上以薄层的滩坝和厚层的湖泥为主，基本受控于异旋回。受到风浪的改造，三角洲砂体受到改造和向湖搬运至它处形成滩坝，单井上呈现旋回厚度和数量不变或增加，这就解释了宁64井超短期旋回数量较多的原因(图7)[17]。

4 油气地质意义

研究区沙一下亚段是饶阳凹陷中深层的主力烃源岩段之一，宁62井多个页岩层段声波时差测井曲线显示高值尖峰，指示着地层超压的存在(图8)[18]。通过三孔隙度测井(声波时差、密度和中子测井)进行孔隙度反演得到测井孔隙度序列，进而统计地层超压、泥岩孔隙度和斜率周期的沉积速率之间的相关关系。结果表明，宁62井的泥岩和页岩存在两种状态，分别为压实和欠压实。其中欠压实的页岩占到了70%以上且对应较高的沉积速率，孔隙度和沉积速率呈正相关，这说明高沉积速率对页岩的物性具有很好的保护作用[图8、图9(a)][19-20]。

泥岩的欠压实作用是地层超压的成因之一，但是泥岩孔隙度与声波时差之间没有明显的相关性，说明泥岩的欠压实只是因素之一[图8、图9(b)]。与研究区沙一上亚段的曲流河三角洲相相比，两者均具有“砂泥比低、沉积速率快”的特点，然而三角洲分流间湾的泥岩多为氧化环境，不具有生烃潜力[17,21]。沙一下亚段的暗色泥岩和页岩生烃潜力大，生烃增压作用可能也是地层超压的成因之一[22-23]。所以，沙一下亚段异常高压主要受控于烃源岩层细粒沉积物欠压实作用和生烃增压作用，欠压实作用的主要机制是高沉积速率。

图8 宁62井烃源岩段地层超压分布Fig.8 Formation overpressure distribution in source rocks of well Ning 62

图9 宁62井烃源岩层段相关性分析Fig.9 Correlation analysis within source rocks in well Ning62

5 结论

(1)肃宁-大王庄构造带沙一下亚段发育一套湖侵域混积层系，岩性主要包括粉砂岩、钙质砂岩、白云质灰岩、油页岩和暗色泥岩。混积体系物源主要来自西南部和西北部，混积主体位于肃宁-大王庄构造带的中部，沉积微相以分流河道、河口坝、席状砂、碳酸盐质滩坝、砂质滩坝和湖泥为主。

(2)肃宁-大王庄构造带沙一下亚段混积层系受控于短偏心率和斜率周期，高频层序划分的最高精度可以达到约12 m，宁62井和宁64井均可识别出8个中期旋回、17个短期旋回，超短期旋回受到河流自旋回和风浪改造的影响无法作为高频层序划分的标准。

(3)沙一下亚段混积层系是肃宁-大王庄构造带的主力烃源岩层段，泥岩和页岩内部发育的异常高压主要受控于细粒沉积物欠压实作用和生烃增压作用，高沉积速率是欠压实作用的主要成因。