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扇三角洲高频层序界面形成机理及地层对比

时间:2026-01-26 理论教育 蝴蝶 版权反馈
【摘要】:扇三角洲平原沉积类型多变,地层厚度变化大,由于泥石流、辫状水道较强的切割侵蚀作用,地层对比中常用的标志层分布不连续,加大了地层对比难度。因此,有必要在研究扇三角洲平原沉积过程的基础上,选取连续性好、易于识别的异旋回作用形成的标志层,进行旋回对比,以提高地层对比的精度。图5.2扇三角洲平原顺物源方向高频层序对比模式图2)片流沉积区对比模式片流沉积主要采用“洪泛面等间距”对比模式。

扇三角洲平原沉积类型多变,地层厚度变化大,由于泥石流、辫状水道较强的切割侵蚀作用,地层对比中常用的标志层分布不连续,加大了地层对比难度。因此,有必要在研究扇三角洲平原沉积过程的基础上,选取连续性好、易于识别的异旋回作用形成的标志层,进行旋回对比,以提高地层对比的精度。

1.槽流和片流对比模式

扇三角洲平原的近物源部位主要发育槽流和片流沉积。底部槽流砾石体沉积过程是对古地形填平补齐的过程(图5.1),在槽流砾石体之上发育片流砾石体沉积,片流是一种席状展布的重力流,多发育在地形较平缓,可容空间较大的条件下。

1)槽流沉积对比模式

一般而言,五级层序的洪泛期沉积代表基准面上升至下降的转换面,是横向对比的首选标志层,但是在槽流沉积区强物源供给的条件下,洪泛期的漫洪沉积展布范围较为局限,经常受到后期进积砂砾岩体的改造,在横向上难以追踪,因此难以利用洪泛面来建立等时格架,但是可以根据槽流沉积本身的特性采用填平补齐对比模式。

图示

图5.1 槽流和片流微相沉积演化模式图(据文献[94],有修改)

以研究区克下组槽流沉积为例,具体操作方法如下:首先,识别槽流沉积的底界面。研究区槽流沉积位于克下组底部,超覆于石炭系地层之上。结合构造背景研究,绘制槽流沉积的底面古构造图。接着,选取古构造最低处钻遇井作为标准井,以该井槽流沉积的顶部界面作为标志层进行横向对比。这一标志层相当于槽流与其上部片流的分界面,在岩心上表现为垂向粒度与层理的变化,槽流砾石体为混杂堆积的中、粗砾岩,其上部片流砾石体粒度变小,且具有一定的成层性。由于槽流和片流沉积的韵律性不明显,利用常规测井曲线信息区分槽流与片流的难度很大,在这种情况下可采用时频分析技术,对声波、自然伽马等常规测井曲线进行变换[95],进而识别槽流沉积的顶界面。在确定了标准井的槽流沉积的顶界面之后,把顶界面拉平,进行自上而下的横向平对。顶界面附近的晚期槽流沉积侧向连续性好,且有近似相等的厚度,而早期的槽流沉积在古地形的控制下,侧向厚度变化大。如图5.2中D井处于古地形较高的部位,可供槽流堆积的空间较小,沉积物厚度较薄。

图示

图5.2 扇三角洲平原顺物源方向高频层序对比模式图

2)片流沉积区对比模式

片流沉积主要采用“洪泛面等间距”对比模式。通过野外露头观察和水槽实验(图5.3)可以发现,在冲积扇泥石流的发育过程中伴随着多期洪水作用,在洪峰期水流搬运大量的砂砾岩体,在落洪期粗粒沉积物先沉积下来,而后细粒沉积物质再沉积下来,进而形成多期漫洪细粒沉积。这些漫洪细粒沉积与片流沉积的五级层序或者六级层序的顶部界面近于重合,是划分和对比多期砂砾岩体的良好标志。而且,同期形成的六级的漫洪沉积与五级洪泛面有近似相等的层间距离。因此在片流沉积区可采用“洪泛面等间距”对比模式进行井间横向对比,具体步骤如下:

首先,识别五级层序洪泛面,建立五级层序等时格架。五级层序洪泛面具有展布范围广的特点,基本能够覆盖单一扇体,而且洪泛面之下单砂体为退积叠置样式,洪泛面之上单砂体为进积叠置样式。

其次,在五级层序格架内,将五级层序的洪泛沉积作为标准层,选取在局部范围较为连续的六级层序漫洪细粒沉积作为局部标志层,计算六级层序顶部漫洪沉积与五级洪泛面的层间距,并确定某一数值的层间距为标准,以地层趋势为依据进行横向对比。然后外推至漫洪沉积分布不连续的地区,符合该标准的的漫洪细粒沉积为同期沉积。

图示

图5.3 冲积扇泥石流几何形态水槽实验(引自文献[96]

以克下组片流沉积为例,S732单层顶部的漫洪泥岩在研究区的分布范围较为广泛,而且该层泥岩之下,片流沉积呈退积叠加样式,可作为五级层序洪泛面的识别标志。在识别出五级层序洪泛面之后,以洪泛期漫洪沉积为标志层横向对比,建立五级层序等时格架。在五级层序等时格架内部由于砂砾岩体的强烈进积,六级层序顶部的漫洪沉积受到强烈的改造,仅在J586井、T6117井和J588井周围分布较为连续(图5.4),不能作为首选的对比标志层,但是这三口井的六级层序顶部漫洪沉积与五级层序洪泛面的层间距基本相同,且符合地层起伏的趋势(图5.5)。因此,以这三口井来推算六级层序顶部漫洪沉积与五级洪泛面的层间距,再进行横向对比,在距离较远的J583井也可以确定基本等间距的漫洪细粒沉积为六级层序顶部的漫洪沉积,与六级层序顶部界面近于重合。这种对比模式可以在侧向不连续的六级层序漫洪沉积之间建立联系,对于片流这种片状加积的重力流有较好的应用效果。

图示

图5.4 取心井区洪泛沉积分布范围

图示

2.辫状河道和片流交互沉积区对比模式

片流为大面积席状展布的重力流,在向前流动的过程中片流逐渐演化为辫状河道沉积。一期片流沉积结束之后,如果可容空间减小,通常会接着发育辫状河道,辫状河道对下部片流沉积有一定的下切作用。在辫状河道与片流交互沉积区可采用以下两种对比模式:(https://www.xing528.com)

1)顺物源方向等厚平对模式

片流沉积演化为辫状河道的过程中,地层的厚度变化不大,两种微相为同期的相变关系,且并无明显的相变界限。因此可采用近似等厚对比模式,在五级层序顶部洪泛面控制下,五级层序类型由A1型转变为A2型,六级层序类型由a1型转变为a2型(图5.6)。

图示

图5.6 片流和辫状河道等厚平对剖面

2)切物源方向下切对比模式

片流沉积之后,如果没有大幅度的物源区隆升或沉积区快速沉降来提供足够的可容空间,随着沉积物的不断充填,片流沉积逐渐衰退,辫状河道沉积占据主导地位。辫状河道对早期片流产生不同程度的侵蚀冲刷作用,使得局部地区片流沉积的厚度变薄,在切物源方向的地层剖面表现为“厚-薄-厚”的形态。如图5.7所示,65255井片流沉积遭受后期河道的侵蚀,其厚度小于两边的钻井。

图示

图5.7 辫状河道下切片流对比剖面

3)辫状河道沉积区对比模式

扇三角洲平原上辫状河道非常不稳定,单期河道受水动力条件等自旋回的影响而经常改道,然而在A/S比值不断变化的过程中,多个辫状河道砂体的叠加样式和相对保存程度都具有一定的规律性,因而可以作为研究区辫状河道砂体等时对比的重要依据[97]

进行辫状河道对比的方法流程如下:

首先,进行同期河道的识别。识别同期河道主要是等高程原则。通常认为同期河道砂体的顶面具有相同的高程,或者符合一定的高程趋势,但是划分单砂层时若过分严格的按照等高程法则来识别同期河道,则容易导致储层划分过细,而且在横向对比时也会增加多解性。原因是河道砂体虽在纵向上属于同期沉积,但是在平面上有可能分属于不同的河道[52],因此受其沉积古地形的影响、河流负载能力的微弱差别导致不同的河道砂体顶面高程略有差别,这时便应将其视为同一期砂体(图5.8a)。对于薄厚不一、特征差异较大的砂层,其高程也可能不一致,但是薄砂体可能为同一河道的溢岸沉积,在划分对比时应将其划入同一单砂层(图5.8b)。

图示

图5.8 扇三角洲平原辫状河道砂体细分与对比剖面(据文献[52]

其次,确定河道下切的形态。辫状河道的侵蚀能力强,后期河道可能对前期河道产生较大的改造作用,如图5.8所示,A、B两井存在冲刷面,显示早期河道受到部分改造。而C井不存在冲刷面,并且C井河道的顶面高程与A、B井的后期河道一致,可以判断C井所发育的单期厚层河道砂体与A、B井上部河道为同一个河道。这种情况下,就不能依据A井和B井的趋势对C井进行劈分,而应该将C井所发育的河道看做是一期厚层河道(图5.8c)。

然后,以五级洪泛面为标志层,以辫状河道砂体空间叠置模式为指导,进行横向对比。在四级基准面上升晚期和下降早期发育对称型五级层序,五级层序的洪泛沉积保存相对较完整,可作为区域上较稳定的标志层(图5.9)。基准面变化控制下的辫状河道砂体的空间叠置模式概括为如下几种类型:低幅搭接型、拼合型、高幅搭接型、孤立型(图5.10)。在基准面升降的不同位置,砂体的空间叠置呈现有规律的变化,可用以指导单砂体的划分与对比。

图示

图5.9 扇三角洲平原切物源方向高频层序对比模式

图示

图5.10 辫状河道砂体空间叠置模式(据文献[97]

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