渤海海域成因环境约束的混积岩储层地球物理综合预测技术

　　摘要：勘探实践表明，混合沉积逐渐成为渤海海域中深部勘探的理想领域。通过大量钻井 资料统计，揭示了渤海海域混合沉积的成因条件，认为渤海海域混积岩的形成受气候与水 体环境、物源、古地貌条件以及沉积样式的控制。模型正演表明不同厚度以及不同地层岩 性组合的混积岩地震响应特征不同。实例表明，在水体气候环境、物源类型、古地貌特征 等成因环境约束的条件下，通过单井分析、地震相分析、微古地貌恢复、正演分析、属性 分析、叠前反演等多种技术综合的以“成因模式找规律，地震技术描分布”的混积型储层 综合预测技术组合在渤海海域混合沉积储层预测中是可行的，其中不同厚度及岩性组合混 积型储层采取不同的储层预测关键技术对渤海海域混积岩勘探有较好的指导意义。

　　关键词：混合沉积;成因环境;储层预测;正演分析;渤海海域

　　从上个世纪 50 年代开始，国外地质学家开始在海相沉积中注意到混合沉积的现象 (Bruckner，1953)，随后，关于混合沉积的研究逐渐深入并多样化，混合沉积的研究也逐渐 从海相向陆相发展。包括混合沉积的分类及命名(张雄华，2000;沙庆安，2001)、混合沉 积的沉积模式(杜韫华，1990;Campbell, etal.，2005;董艳蕾等，2011)、混合沉积的成因 机制(赵灿等，2013;郑德顺等，2015)以及混合沉积的储层特征(张宁生等，2006; Palermo,etal.,2008;冯进来等，2011;解习农等，2018)及储层预测(宋章强等，2009;苏 朝光，2010;马玉波等，2012)等多方面的问题。

　　我国在陆相盆地也不断在陆源碎屑-碳酸盐 岩混合沉积储层勘探中取得了较好的成效(董艳蕾等，2011;鄢继华等，2017)。 渤海海域近年来在莱州湾凹陷、渤中凹陷、秦南凹陷、辽东湾凹陷、石臼坨凸起等多 个构造发现了混合沉积，并取得了较好的勘探的成果，并对混积岩的分类、沉积特征、储层 特征以及控制因素等进行了研究(邓运华，1991;宋章强等，2013;倪军娥等，2013;王启 明等，2015;夏庆龙，2016;刘文超等，2018)，但混积岩的储层预测分布在渤海尚未开展 深入研究，渤海海域外也仅在湖相碳酸盐岩储层中进行了预测研究工作。

　　研究中采用了多种 地震技术方法(苏朝光，2010;朱超等，2018)，如波形类属性微相划分技术、分频地震属 性储层预测技术、相控分频反演技术，相控地质统计学反演技术，这些技术的应用都是在地 质环境分析和地质模式约束下进行的。而渤海海域混积岩兼具碎屑岩和碳酸盐岩岩性特征， 并且地层厚度较薄，地震响应特征复杂，不能完全照搬湖相碳酸盐岩的储层预测研究技术和 思路，因此有必要深入探索适合渤海海域混积岩的储层预测思路和技术方法。

　　本文根据渤海 海域混积岩的分布特征，通过已钻资料分析，确定渤海海域混积岩发育的成因环境，通过成 因环境寻找混积岩分布规律，在此基础上通过地震相分析、微古地貌恢复、正演分析、属性 分析等多种技术对混积岩储层的分布进行描述，为该领域勘探目标研究提供技术支持。

　　1、混积岩的有利成因环境Mount 基于海相碳酸盐岩和陆源碎屑岩按照混合方式提出了 4 种混合沉积的成因类型: 间断混合、相混合、原地混合、母源混合(Mount，1984)，从而明确了混合沉积过程的发 育机制，该成因类型得到了众多学者的应用和发展，董艳蕾等在黄骅凹陷沙河街组一段混 合沉积研究中认为湖相碳酸盐岩和陆源碎屑岩的混合沉积与 Mount 的分类方案存在相似之 处，分为母源混合、相缘渐变混合、原地混合和重力流混合沉积(董艳蕾等，2011)。渤海 海域古近系混合沉积类型按岩石类型、分布位置、沉积背景等因素也可分为原地混合、事 件性混合、相带边缘渐变混合以及物源混合，其中以原地混合、事件性混合沉积占主要地 位(宋章强等，2013)。这些不同成因类型的混积岩储层受气候与水体环境、物源水系、古 地貌条件以及沉积样式的控制。

　　1.1 气候与水体环境特征确定重点发育层系

　　内陆湖盆对各种气候变化非常敏感，因此在陆相湖盆中，气候及水体环境对混合沉积 的控制作用较为明显。降雨期和枯水期或干旱和潮湿以及温暖期和寒冷期的交替变化均可 以通过盐度变化来反映(董艳蕾等，2011)。通过硼元素含量以及碳氧同位素含量的测定 (解习农等，2018)表明渤海海域沙河街组一段和二段(以下简称沙一二段)盐度含量变 化较大，气候为潮湿环境时，湖泊盐度较低，陆源碎屑量供给量较多，碳酸盐岩沉 积受到抑制，形成以陆源碎屑为主的混合沉积，气候由潮湿向干旱转变时，盐度增高，有 利于碳酸盐饱和沉淀。

　　同时，湖泊内陆源碎屑量供给量相对很少，此时混合沉积以碳酸盐 岩为主。表明渤海地海域沙一二段水体环境有利于混合沉积发育。经统计渤海海域不同时 期钻遇混合沉积的 96 口探井发现混合沉积发育在沙一二段的井为 79 口，占比达 82.3%， 因此在渤海海域沙一二段是寻找混积岩储层的重点层系。

　　1.2 物源供给决定有利发育区

　　物源受构造和气候条件的控制,对混合沉积的发育是一个很重要的影响因素(郑德顺等，2015)。距离物源的远近决定了混合沉积的有利发育区域。如果距离物源水系较近,受 外源大水系或盆内大型凸起周边水系影响的区域，则陆源碎屑的抑制作用相对较强,此时碳 酸盐沉积不发育,就很难形成混合沉积，有也是一些少量的混合沉积发育在外源沉积体远端 或侧翼。如果距离物源过远,则以碳酸盐泥质沉积为主，混合沉积也不发育。

　　统计渤海海域 钻遇混合沉积 89 口探井，有 81 口井位于不受外源大水系、或盆内大型凸起周边水系影响 的区域，因此混合沉积的有利发育区多发育在不受外源大水系、或盆内大型凸起周边水系 影响的区域，极少数发育在外源沉积体远端或侧翼。 物源供给量影响着混合沉积发育规模，而物源供给方向则影响着混合沉积发育的平面 展布状态(杨永剑等，2011)，并且物源的影响程度也控制着混合沉积的岩性相类型及特 征。

　　按照距离物源的远近及影响程度，可以分为强烈影响区、部分影响区以及不受影响 区。强烈影响区受物源影响较大，距离物源近，陆源碎屑沉积为主，沉积厚度大，范围 广。主要表现为两种模式。一种是三角洲物源废弃后，其上有生物碎屑堆积，岩性相类型 主要为含砂质生物碎屑云岩相和砂砾岩相;另一种是物源供给间歇期生物发育，岩性相类 型表现为含生物碎屑细砾岩相、含生物碎屑中、细砂岩相等，沉积厚度大，分布范围较 广。

　　部分影响区属于近岸沉积，受一定的物源影响，生物相对发育，混积岩岩性相类型包 括含砂质生物碎屑云岩相、含砂质生物碎屑泥晶云岩相和含生物碎屑砂砾岩相。不受影响 区基本上不受碎屑物源影响，表现为两种模式，一种是隆起地貌背景下发育的生物堆积， 如云质砂岩相、含砂生物碎屑云岩相、含生物碎屑云质砂岩相等主要发育以生物碎屑为主 的混积岩。混积岩单层厚度大，但分布范围较局限。一种是发育在远岸沉积区，沉积环境 为相对静水的浅湖区，主要混积岩类型是以化学碳酸盐岩为主混积岩，成分组成主要是化 学盐酸盐与细粒碎屑成分混合或互层产出。混积岩单层厚度较小，但横向分布较广。

　　1.3 古地貌背景条件决定有利发育带

　　古地貌在渤海湾盆地湖相碳酸盐岩发育中起主导地位(宋章强等，2013)。对于混积岩 来说，生物碳酸盐岩的有利发育区决定了混积岩的质量。浅湖区的正地形水体相对较浅， 营养丰富，有利于生物的生长，易于形成较厚的生物碎屑颗粒沉积。经统计，在渤海海 域，有利于混积岩发育的古地貌有以下几类：近端低凸起，水下古隆起， 浅水斜坡。在这三类古地貌钻遇优质混积岩储层井较多，其中在近端低凸起有近 33 口，在水下古隆起钻井有 26 口，浅水斜坡有 19 口。

　　1.4 沉积样式的差异性决定目标层储层质量

　　按照混合沉积发育的古地理位置、沉积环境、沉积过程等要素将渤海湾盆地沉积样式分 为近岸扇型、湖湾型、远岸孤岛型和近岸低隆型四类沉积成因样式。近岸扇型发育于盆内局 部物源近源陡坡带，与近岸扇三角洲、辨状河三角洲伴生，主要发育以陆源碎屑沉积为主的 近岸混积扇相，厚度大，分布广。湖湾型主要发育于近源滨浅湖斜坡带，陆源碎屑供给较弱， 受水动力及可容纳空间影响，主要发育以陆屑颗粒滩、生屑滩、泥质/泥晶滩间互发育为特 征的近岸混积滩、坝相，岩相类型以及厚度变化大。远岸孤岛型发育在不受物源影响区，发 育以生屑碳酸盐岩为主的远岸混积滩、坝相，垂向厚度大，但分布受古地貌影响。

　　近岸低隆 型主要发育在三角洲侧翼的局部地貌高区，以陆源碎屑-化学成因碳酸盐混积岩相为主，厚 度薄、粒度细。经过统计认为近岸扇型物性变化大，测试可获得高产;湖湾或远岸 孤岛型富含生物的混积滩坝储层物性好，产能高;局部低隆型细度细、泥晶/亮晶碳酸盐含 量高，物性差。

　　2. 混合沉积地震响应特征

　　2.1 地震相特征

　　通过井震对比，根据混合沉积发育成因样式，可以再细分出 5 种混合沉积相类型，并对 应 5 种地震相类型：近岸混积扇地震相、近岸混积滩地震相、近岸混积坝地震相、远 岸混积滩地震。(1)近岸混积扇 这类混积岩是在扇三角洲废弃或间歇期出现的混积岩类型。岩性以陆源碎屑为主，垂向 上表现为薄层反复叠置近岸混积滩与扇三角洲叠置而成厚层储层。因此，地震相整体表现为 楔形反射形态，波组表现为强振幅连续反射特征，表明混合沉积与扇三角洲伴生，并且由于 含生物等碳酸盐组分，与上下围岩密度差异较大，形成反射界面振幅要强于相邻扇三角洲。

　　2.2 岩石物理特征分析

　　混积岩常常是一套岩石组合，它由多种岩石按照一定的规律组合而成，主要岩石类别包 括以陆源碎屑为主的混积岩，以生物碎屑为主的混积岩和以化学碳酸盐岩为主的混积岩，以 及碳酸盐与陆源碎屑互层型混积岩。通过统计渤海海域钻遇混积岩的 21 口井进行不同岩性 相的岩石物理特征统计分析，可以看出混积岩的岩性较复杂，而且物性存在差异，造成地震 岩相复杂。混积岩受物性影响较大，物性好的生屑云岩混积岩密度最低，速度较低， 以碎屑岩和化学碳酸盐岩为主的混积岩速度、密度较高，而混积岩混积岩围岩中常规的砂岩 和泥岩密度和速度较低，火山岩速度、密度最高。这将为混积岩的地震解释和储层预测提供 基础认识。

　　3 混积岩储层综合预测

　　3.1 研究思路及预测方法体系 通过混积岩的的成因环境认识以及混积岩的地震响应特征分析已知，通过混积岩发育的 成因环境分析已确定渤海海域混积岩重点发育层系是沙一二段，不同类型的混积岩储层的厚 度、岩性相、物性特征等受物源、古地貌以及成因样式的控制，并且不同厚度及岩性相的混 积岩地震响应特征也存在较大差异。

　　因此，混积岩储层研究思路为基于高分辨率三维地震资 料和钻井资料，首先建立高分辨率层序地层格架，在地层格架基础上进行古地貌恢复，通过 井震结合确定沉积区古地貌特征、物源体系、沉积类型等宏观了解混积岩分布规律，在此基 础上，井震结合，建立不同相带的地震响应特征，在此基础上根据地震响应特征的差异性， 针对性采用微古地貌恢复技术、地震相分析技术、多属性分析、正演分析、岩石物理分析、 叠前反演等多种技术和方法实现地质模式指导下的地震-地质一体化的储层预测和描述。

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　　4 结论

　　(1)渤海海域混积岩的形成受气候与水体环境、物源水系、古地貌条件以及沉积样式的控 制。气候与水体环境特征确定重点发育层系为沙一、二段。物源决定混积岩有利发育区多 发育在不受外源大水系、或盆内大型凸起周边水系影响的区域，极少数发育在外源沉积体 远端或侧翼。古地貌背景条件决定低凸起，凸起倾末端，水下低隆，浅水斜坡为有利发育 带。沉积样式的差异性决定近岸扇型湖湾或远岸孤岛型储层质量最好。

　　(2)在水体气候环境、物源类型、古地貌特征等成因环境约束的条件下，通过单井分析、 地震相分析、正演分析、属性分析描述混积岩储层分布的这套“成因模式找规律、地震技 术描分布”的混积型储层综合预测技术组合在混合沉积储层预测中是可行的。

　　(3)按照储层厚度及地震分辨率关系将混积岩储层预测类型分为厚储层和薄储层，按照地 层组合关系将薄储层预测类型再细分为下覆地层岩性为碎屑岩的混积岩和下覆地层岩性为 火山岩的混积岩，针对不同类型的混积岩储层采取不同的储层预测关键技术流程，厚储层预 测主要采取正演模拟技术和地震相刻画技术，下覆地层岩性为碎屑岩的薄储层预测主要采取 地质模式指导下的地震相分析结合多属性预测技术，而下覆地层岩性为火山岩的薄储层预测 的关键技术主要采用时频域波形分类技术。这些关键技术总结认识限于目前渤海已发现的混 合沉积储层研究得出的，随着勘探的进步以及技术和认识的提高，还有待于进一步完善。

　　作者：王志萍，吕丁友，宋章强，陈延芳，于喜通