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本文在对大量实际资料进行综合研究分析的基础上,以崖城21-1三维地震区块黄流组~莺歌海组地层为研究对象,解释、闭合8个层序界面,从而建立高精度等时层序地层格架,深入系统的研究了该区陆架陆坡体系的层序格架、沉积构成、层序样式以及演化模式。其中重点探讨了四级层序的识别及其特征、陆架陆坡体系典型沉积体的沉积构成特征以及陆架陆坡体系的演化模式,最后根据不同的研究目标,采用不同的地震沉积学技术方法对典型沉积体进行了岩性和沉积相的识别和解释,取得了良好的效果,对于该区陆架陆坡体系油气勘探具有一定的借鉴和指导意义。论文研究取得的主要研究成果如下:
1、崖城21-1三维区黄流组~莺歌海组地层沉积时期具快速沉降、沉积物供给充分的特点,这使得短期高频的相对海平面变化旋回能够被记录下来,从而形成在地震剖面上可识别的四级层序。通过研究区多口钻井及大量地震剖面的井一震联合精细解释和分析,在各级层序界面全区追踪闭合和分析对比的基础上,将黄流组~莺歌海组地层划分为5个三级层序,建立了区内高精度等时层序地层格架,为在该区开展地震沉积学研究打下了良好的基础。
2、建立了研究区黄流组~莺歌海组地层3种层序界面的地震解释识别模式:①S30,S40界面以区域不整合面为特征的层序界面识别模式。界面下具明显的削蚀、削截现象,层序界面之上见上超,界面具波状起伏的形态,下切谷发育,地层在陆架向海的方向呈楔形增厚;②S29、S28-1界面以下切谷为特征的层序界面识别模式。陆架上发育下切谷,陆坡及陆坡之下往往发育海底峡谷与其相对应;③S28、S27、S20-1、S20层序界面以楔形的低位扇体为特征的层序界面识别模式。陆架上下切谷不发育,但各层序低位体系域的楔状形态明显,尤其是在S27、S20-1层序界面。
3、通过编制崖城21-1三维区各层序低位体系域空间配置图,研究认为黄流组沉积时期,受中中新世区域构造抬升造成的准平原化作用影响,地形总体较平缓,强制性海退造成海岸线向盆地方向后退,地层剥蚀严重,研究区主要为具缓斜坡背景的陆架沉积,陆架上下切谷发育,低位体系域呈楔形向盆地增厚,从地层中含有灰质岩来看,当时水体较浅。从相对较粗的岩性并结合地质背景和地震反射特征来看,在缓斜坡的陆架边缘发育低位三角洲沉积。到了莺歌海组沉积时期,水体加深,沉积物以细粒的泥岩为主,早期S30~S29层序低位体系域继承了黄流组沉积时期的一部分特点,陆架仍呈宽缓的斜坡状,但是沉积岩性明显变细。在S30~S29层序中陆架陆坡向陆地方向后退,在研究区形成典型的陆架陆坡体系。
4、深入系统的论述了层序格架内陆架陆坡体系的沉积构成特征,对陆架陆坡体系典型沉积体的成因、沉积构成、储层物性等方面进行了详细的分析。在陆架体系中重点研究了低位三角洲、下切谷、陆架席状砂、陆架边缘砂坝4种沉积类型;在陆坡体系中按成因论述了重力流的类型,并对浊流、碎屑流等的形成机理及储层物性进行了分析。按沉积体的平面展布形态,对低位楔、斜坡扇、盆底扇3种低位扇体的沉积构成特征进行了研究分析。在琼东南盆地陆架陆坡体系中具有典型特征的海底峡谷,文中认为其是在海底地形、盆地快速沉降的地质背景、下切谷沉积物供给以及洋流等共同作用下的产物,峡谷中以充填鲍马序列A段的块状浊积砂岩为主。
5、通过地震剖面解释以及综合研究分析,文中认为构造沉降是产生琼东南盆地陆架陆坡体系区域发育差异的主要因素。黄流组~莺歌海组地层沉积时期构造沉降具有3个方面的特征:①盆地快速沉降,沉降速率超过700 m/Ma;②沉降幅度表现为盆地西部大,东部小,即“西大东小”;③在盆地的西部主要表现为陆架陆坡整体向南倾斜的“倾斜式沉降”,断裂停止活动。盆地的东部则表现为陆架陆坡整体沉降和由陆架陆坡处断裂活动而引起的差异沉降。研究认为正是因为盆地西部的构造沉降幅度大、且陆架陆坡整体“倾斜式沉降”使西部陆架在沉积时期的倾斜角度不断增大,从而诱发沉积物的供给和搬运能力大大增强,表现沉积物以进积为主,陆架陆坡不断向海推进,陆坡相对宽缓。而盆地东部由于本身沉降幅度就小,加上断裂活动的调节、控制作用以及陆架陆坡的整体沉降作用,构造沉降并没有对古陆架的倾斜角度产生太大影响,从而沉积物的供给变化不大,沉积物以加积为主,表现为陆架陆坡位置稳定,陆坡窄而陡。
6、虽然陆架陆坡体系的层序样式、演化过程在琼东南盆地具有区域上的差异,但是其均受相对海平面变化、构造沉降、物源供给的影响,遵循一定的规律。在盆地的东部,由于陆坡较陡,主要是通过滑塌事件来调整陆坡,使沉积物的沉积与剥蚀达到动态平衡。在盆地西部的崖城21-1三维等地区,由于物源供给丰富,陆架陆坡不断向盆地推进,陆坡相对宽缓,在低位时期主要通过浊流、碎屑流形成低位扇体,而高位时期由于沉积物的不断进积,易发生滑塌现象,在此分析基础上,文中分别建立了盆地西部和东部的陆架陆坡体系演化模式。
7、在建立崖城21-1三维高精度等时层序地层格架及沉积体系构成分析的基础上,有针对性的选取地震沉积学技术方法对黄流组~莺歌海组地层内典型沉积体进行了识别和预测,取得了很好的效果,充分展现了地震沉积学在精细刻画地下沉积体平面展布方面的优势及潜力。①由于该段地层沉积时期以细粒沉积为主,测井曲线表现为低平锯齿状,加上钻井较少,不利于采取地震反演的方法开展沉积相及岩性的预测,但通过地震反演方法对陆架陆坡体系层序样式及层序特征的识别收到很好的成效;②采用地震属性分析的方法形象刻画了S27界面滑塌体,并且发现了陆架边缘砂坝的展布。地震属性分析的方法用于S30界面,同样较好的预测了该界面灰质岩的展布:③在地震属性优化中,采用聚类分析的方法,精细刻画了该区S20界面大规模席状砂组的展布形态;④采用层拉平水平切片技术,刻画了该区S29界面3个海底峡谷的展布形态及相互间的接触关系。
8、地震沉积学研究可提供地层岩性及沉积相展布的直观、形象和定性的地震属性影像,在地震沉积学研究过程当中地震资料的品质、井震标定的准确性、层位追踪闭合的质量都会对预测结果产生重要影响。层序地层学、沉积学等基础地质研究对于利用地震属性进行沉积相和地层岩性预测的指导作用至关重要,正确的沉积相模式可以使地震沉积学的预测研究有的放矢。在研究中地震属性和技术手段并非多多益善,而是要根据研究目的有针对性的在众多的地球物理参数中选取能反映实际地质因素变化的参数,要选取那些和宏观地质背景及沉积相模式相符的地震属性进行研究,所用属性是否正确对预测成败至关重要.多种属性的优化组合可以弥补单一属性所含地质信息的不足,从而提高预测的精度。属性优化要对选取的地震属性进行相关分析,尽可能使属性之间相对独立,样本的选取也要典型化,以减小出现假相关的概率。
9、通过对崖城21-1三维地震沉积学的研究,认为该区陆架陆坡体系黄流组~莺歌海组地层具备潜在的油气成藏条件。研究区发育包括低位三角洲、盆底扇、斜坡扇、低位楔、陆架席状砂、陆架边缘砂坝、海底峡谷以及碳酸盐等储层类型,虽然缺少沟通下部油源的断裂体系,但是黄流组、莺歌海组巨厚的海相泥岩有形成自生自储油气藏的能力,同时又可以作为良好的区域盖层。另外,琼东南盆地中中新世以来盆地快速沉积和沉降,由于烃类流体生成和欠压实作用形成的超压可以形成强大的油气运移动力,因此也不排除出垂向上由砂体、不整合面以及包括流体压裂的微裂缝和各种隐伏断层构成的油气输导网络的存在。同时,莺歌海组的生物成因气亦可能形成自生自储的油气藏。
本论文的创新点主要体现在:
①首次在该区陆架陆坡体系中深入系统的开展地震沉积学研究工作。研究中采用高精度等时层序地层格架一精细沉积体系及沉积构成分析一地震沉积学预测一整套研究思路,将地质学和地球物理学结合起来,实现了多学科、多手段、多方法的融合,充分体现了地震沉积学研究的精髓,无论从理论方法上还是从它在该领域的应用价值来看,都具有一定的前瞻性和创新性。
②提出构造沉降是导致琼东南盆地陆架陆坡体系区域发育差异的主要因素,指出中中新世以来琼东南盆具有快速沉降的特征。沉降在盆地西部表现为“倾斜式”下沉,而在盆地东部则以整体下沉和陆架边缘断裂调节作用为主,这种不同导致盆地区域上相对海平面变化和沉积物供给的差异。
③首次利用高分辨率三维地震资料建立该区黄流组一莺歌海组高精度的等时层序地层格架,在地震剖面上识别标志高频相对海平面变化旋回的四级层序,将该区黄流组~莺歌海组划分5个三级层序,其中莺歌海组的2个复合层序又进一步划分为5个四级层序。这对于该区地震沉积学的研究打下了良好的基础,同时对区域上的层序对比及相对海平而变化旋回研究具有借鉴意义。
④对该区陆架陆坡体系进行了精细沉积构成研究,对下切谷、低位三角洲、低位楔、斜坡扇、盆底扇、陆架边缘砂坝、海底峡谷、陆架席状砂、重力流等典型沉积体均进行了成因、沉积构成、及储层特征的分析。在此基础上建立了琼东南盆地西部和东部的层序样式和陆架陆坡体系的演化模式。
⑤采用具体问题具体分析的研究方法,针对不同的研究目标采用不同的地震沉积学技术方法,通过地震反演的方法识别了层序样式及构成特征;用属性分析技术形象刻画了滑塌体、陆架边缘砂坝、灰质岩的展布;用属性聚类分析的方法刻画了陆架席状砂组的展布形态;用层拉平水平切片的方法刻画了海底峡谷的展布及其相互关系。地震沉积学研究不仅提供了该区地下沉积单元和沉积体系形象的地震展布影像,而且识别出了更多的储层类型,对于该区陆架陆坡体系油气勘探具有一定的应用价值。