石油工程冀东凹陷.docx

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石油工程冀东凹陷

学号：

201114450227

毕业论文

GRADUATETHESIS

论文题目：

南堡凹陷2号潜山奥陶系地层划分对比及沉积展布特征研究

学生姓名：

王帅

专业班级：

11石油工程2班

学院：

矿业工程学院

指导教师：

姚纪明

2015年06月10日

摘要

本文以沉积岩石学、石油地质学理论为指导，在收集了大量资料和文献的基础上，结合岩心、测井、地震解释等资料，通过对钻井岩心、录井剖面、测井曲线和地震资料的综合分析，对南堡凹陷2号潜山奥陶系的地层进行研究，以确定南堡凹陷2号潜山奥陶系的地层特征、地层划分对比及沉积相类型。

主要从岩性特征、地层特征、沉积构造、古生物化石等方面着手开始研究，搜集可以对研究区域进行地层划分和确定沉积相类型的可靠资料。

在依据上述研究的基础上，将前人对该研究地区的地层划分对比及沉积展布特征进行比较分析，使研究结果更为科学合理。

最后总结南堡凹陷2号潜山奥陶系的地层划分及沉积展布特征，其揭露的地层自上而下为下马家沟组，亮甲山组，冶里组，潜山高部位与上覆古近系沙河街组直接接触，围斜部位则被中生界侏罗系-白垩系所覆盖，划分6个层序界面，进行区域对比。

沉积相为海相碳酸盐岩沉积，发育有台地沉积体系，主要包括台地潮坪、局限海台地和开阔海台地三个相带，沉积类型是浅海相沉积，建立了研究区奥陶纪碳酸盐岩潮坪和缓坡为主的沉积相模式，并详细总结了其中各种沉积相的主要特征。

关键词南堡凹陷；奥陶系；地层划分对比；沉积相

Abstract

In this paper, sedimentary petrology, the petroleum geology theory as the instruction, on the basis of collection and a large number of data and documents,combining with core data logging seismic interpretation.By section of drilling core, logging, log and seismic data of the comprehensive analysis of No. 2 in nanpu sag of the buried hill ordovician stratigraphic classification and sedimentary distribution characteristics of research.Determine the nanpu sag of No. 2 of the buried hillordovician stratigraphic characteristics, stratigraphic classification and correlation, sedimentary facies types.

Begin from lithology, stratigraphic features, sedimentary structure, paleontology and other aspects, can collect for stratigraphic classification and determine the types of sedimentary facies and reliable data. On the basis of the above research foundation, the previous related regionalstratigraphic classification and correlation and deposition distribution characteristics, analyzes the differences and similarities.

Finally summarizes the nanpu sag of No. 2 of the buried hill ordovician stratigraphic classification and the characteristics of sediment distribution reveal the formation of majiagou group, under the bright group, a mountain group buried hill in smelting high position and direct contact of the overlying in shahejie formation. Periclinal area is covered by such Mesozoic Jurassic - cretaceous,Ordovicianinthestudyareawasdividedintosixsequences,andtheregionalcorrelationwascarriedout. For Marinecarbonate sedimentary facies sedimentation, development platform sedimentary system, mainly including the reservoirs ping, restricted platform and open sea sea platform three facies, sedimentary type is shallow sea facies.ThesedimentaryfaciesmodelofOrdovicianofstudyareawassetup,whichwasamainlycarbonatetidalflatandrampmodel.Themainsedimantaryfeaturesofthefaciesweresummariedindetailed.

KeywordsNanpusag;Ordovician;stratigraphicdivisionandcompariso;sedimentaryfacies

AbstractII

第1章绪论

1.1课题来源

南堡凹陷位于渤海湾盆地黄骅坳陷西北部，是一个北断南超的箕状凹陷，凹陷西北是以西南庄断层为界，与老王庄-西南庄凸起毗邻；东北则以柏各庄断层为界，和马头营-柏各庄凸起相邻，南面与沙垒田凸起呈断超关系相接触。

凹陷整体面积为1932km2，其中海域面积为1000km2。

凹陷内自上而下发育为明化镇组、馆陶组、东营组、沙河街组、白垩系、侏罗系、石炭系、二叠系、奥陶系及寒武系等地层。

盆地基底是太古界花岗岩，由于盆地经历了多旋回构造运动，遭受了多期抬升剥蚀，所以导致部分地区地层纵向发育不全，横向展布变化较大，接触关系复杂。

南堡凹陷潜山是受到南堡凹陷构造控制的断块山，主要岩性为奥陶系，寒武系和太古界花岗岩。

按所在构造位置，可以自西向东分为南堡5号、南堡1号、南堡2号、南堡3号、南堡4号等构造潜山。

其中南堡1号、南堡2号、南堡5号等构造潜山是奥陶系潜山，南堡3号构造潜山是寒武系潜山，南堡4号构造潜山是太古界花岗岩潜山。

这其中南堡2号构造奥陶系潜山所揭露的地层为下马家沟组，亮甲山组，冶里组，潜山高部位与上覆古近系沙河街组呈直接接触。

围斜部位被中生界侏罗系-白垩系所覆盖。

随着三维地震采集处理成像、超深钻井和欠平衡钻井等油气勘探开发工程技术发展，勘探研究将发现油气的注意逐渐向地层深处转移，寻找新的替代层系和领域，深层海相碳酸盐岩油气勘探在渤海湾盆地也取得进展。

本论文选择了以冀东油田南堡凹陷2号潜山的沉积特征作为研究对象，综合应用沉积学、石油地质学、油藏描述等相关理论，并结合相关区域研究资料及前人的研究成果，对南堡凹陷2号潜山沉积特征进行研究，从而为南堡凹陷的油气勘探提供一些参考。

1.2研究现状

南堡凹陷位于黄骅拗陷北部，是我国渤海湾盆地重要的含油气区，区域内油气资源丰富，古潜山油气成藏特征显著。

前人对该区及周边地区已经进行了大量的研究工作，例如上世纪80年代大港油田地质研究院对黄骅拗陷奥陶系已经作过一些工作；冯增昭等（1986、1990）对华北地台奥陶纪地层进行了深入的研究，其编制的华北地台奥陶系岩相古地理图对黄骅拗陷及本研究区奥陶系的研究有重要指导作用；邹元荣等（2001）编制了黄骅拗陷奥陶纪岩相古地理图；杨文瑞

（2009）通过对南堡凹陷奥陶系地层的牙形石等进行研究，对研究区井下岩心的

关键层段进行了细划和修正，为该地区奥陶系综合地层学的进一步研究提供了资料；成永生（2008）对南堡凹陷及周边地区寒武-奥陶系碳酸盐岩储层进行了研究，取得了一定的成果。

王拥军等（2012）对南堡凹陷奥陶系潜山储层特征及油气勘探前景进行了研究，提出了岩溶塌陷体是该区海相碳酸盐岩重要勘探领域。

近些年来南堡凹陷的油气勘探取得了重大突破，特别是2004年LPN1井的钻探成功，在滩海区奥陶系古潜山钻遇工业性高产油气流，使得奥陶系古潜山成为南堡油田重要勘探目的层之一，再次展示了南堡凹陷古潜山巨大的勘探潜力。

1.3主要研究内容

论文研究的目的层位为南堡凹陷馆2号潜山奥陶系地层，主要研究内容如下：

（1）研究区的区域地质，地层的划分和对比；

（2）开展沉积相、沉积微相研究，研究沉积相在凹陷的分布特征及演化特点。

（3）详细分析研究2号潜山的沉积体系类型，搞清在平面上及不同层段的分布规律及特点。

1.4研究思路

本题以沉积岩石学、石油地质学理论为指导，紧紧围绕南堡凹陷2号潜山沉积特征这一最终目标，利用钻、测井分析、地震解释、岩石各项分析鉴定、地震资料解释及野外露头剖面的观测等技术手段，开展各项研究工作。

具体研究过程中，根据不同的研究内容采用相应的研究方法，其中主要包括:

（1）多学科、多资料的综合利用。

本论文应用地质-地球物理联合研究，综合构造地质学、沉积学及石油地质学等多学科知识和研究方法，使得这些方法能互相补充、互为背景资料，这样，分析成果的控制和影响因素就会尽可能的全面，其分析结果才可靠。

（2）注重比较分析的研究思路。

在研究过程中，将涉及同一盆地不同时期、不同构造带、不同构造样式的沉积过程，为了总结出针对性强的这些构造-沉积模式，少不了比较分析的研究方法，分析不同个体之间的异同点，寻找其共性特征和一般规律。

技术路线图：

图1-1南堡凹陷2号潜山奥陶系地层划分及沉积展布特征研究技术路线图

南堡凹陷2号潜山综合分析

沉积相与沉积体系研究

地层划分与对比

南堡凹陷区域地质概况

基础资料收集

南堡凹陷2号潜山奥陶系地层划分及沉积展布特征研究

第2章区域地质概况

南堡凹陷在地理上位于中国河北省唐山地区，其构造属于渤海湾盆地黄骅坳陷西北部的一个北断南超的箕状凹陷，凹陷在西北以西南庄断层为界，与老王庄-西南庄凸起毗邻；东北则以柏各庄断层为界，与马头营-柏各庄凸起相邻；南部以沙北断层为界，与沙垒田凸起呈断超关系相接触（图2-1）。

凹陷整体面积为1932km2，其中海域面积为1000km2。

南堡油田潜山是受到南堡凹陷构造控制的断块山，主要岩层有奥陶系、寒武系和太古界花岗岩。

按所处构造位置划分，自西向东可以分为南堡5号、南堡1号、南堡2号、南堡3号、南堡4号等构造潜山。

其中南堡凹陷奥陶系潜山是探区重要的勘探目的层系。

根据已获得的钻探成果研究表明，南堡凹陷奥陶系潜山顶面剥蚀有不同程度的差异，地层横向的变化幅度较大，纵向上存在有多套储盖组合。

图2-1渤海湾盆地南堡凹陷区域位置及地质简图

2.1南堡凹陷构造演化特征

南堡凹陷位于华北板块的北部，是渤海湾盆地群北部的中新生界叠合的含油气凹陷，主要经历了前中生代的基底形成、中-新生代断陷和拗陷三个较大的演

化阶段。

（1）基底形成阶段

前中生代基底的构造演化经历了太古代-早元古代华北地台结晶基底形成期、中晚元古代台缘裂陷期以及古生代地台发育期，因此形成了以早古生界碳酸盐岩和太古界花岗片麻岩为主的中生界盆地基底。

（2）断陷阶段

侏罗纪-白垩纪末，库拉板块向NW方向发生俯冲。

受其影响，区内发生区域性右旋剪切走滑和源于软流圈上隆的拱升裂陷作用，最终形成了南堡凹陷早期断陷盆地的雏形。

该期凹陷的伸展方向为NE-SW向，其范围较小。

始新世以后，古老的库拉板块逐渐倾没于亚洲东部的边缘岛弧之下。

受其影响，南堡地区的区域应力场由原来的NW向挤压变为NW向拉张；早期形成的NW向断层（如柏各庄断层）开始左行走滑。

由于两者的共同作用，区域内发生了拉分伸展作用，断陷拉张作用进入全盛时期，整个南堡凹陷因此沉积了数千米厚的古近系，该沉积亦具有幕式发育的特点。

（3）拗陷阶段

古近纪晚期，太平洋板块的运动方向发生了显著变化，华北地区再次遭受NEE-SWW方向的强烈挤压。

馆陶期，全区发生区域性大规模的火山活动，之后，整个华北地区开始区域性的热冷却沉降，导致凹陷整体下降，进入拗陷沉积演化阶段。

2.2断层特征

南堡凹陷在区域位置上位于黄骅-东濮裂陷带和渤中-济阳裂陷区结合部位，受走滑-拉分、伸展等多种应力机制的共同作用，断裂发育，样式多样。

南堡滩海区作为南堡凹陷的一部分，断裂系统十分发育，受不同时期的区域应力场的作用，研究区在新生代的古近纪发育张性正断层，新近纪在区域走滑-拉分应力的作用下发育张性正断层及张扭性断层。

区内的南堡1-5号构造主要发育北东向、近东西向及北西向三组走向的断裂系统。

断裂系统的平面组合形式主要有帚状、雁行状以及平行交织状；断裂系统在剖面上组合形式多样；主要有“x”型、“y”字型、梳状、负花状、阶梯状等5种组合样式（图2-2）。

南堡凹陷主要断层有：

北部的西南庄断层、东部的柏各庄断层及南部的沙北断层3条边界断层，它们对南堡凹陷的构造及沉积起到了控制作用；区内的南堡1号断层、南堡2号断层、南堡3号断层、南堡4号断层及南堡5号断层断达基底，断层活动时间长，断距大，控制了各构造带的构造样式及沉积作用，是区内的控带断层。

图2-2南堡凹陷断层分布特征

2.3南堡凹陷及周边地区奥陶系岩石地层特征

南堡凹陷及周边地区自上而下发育有新近系的明化镇组和馆陶组、古近系的东营组和沙河街组、白垩系、侏罗系、石炭系-二叠系、奥陶系及寒武系等地层，盆地结晶基底为太古界花岗岩。

由于经历多旋回构造运动，遭受多期抬升剥蚀，区内奥陶系地层仅发育中下统，岩性为碳酸盐岩，与下伏寒武系地层呈平行不整合接触（图2-3、图2-4）。

现将南堡凹陷周边地区的奥陶系地层自下向上做一简单介绍：

冶里组（O1y）：

为条纹灰岩、巨厚层豹皮状灰岩及少量竹叶状灰岩、条带状灰岩、页岩等。

顶部常以厚层泥质条纹灰岩与亮甲山组整合接触，底部常以厚层灰岩、薄层泥质条带灰岩夹竹叶灰岩与寒武系上统的凤山组呈平行整合接触。

该组包括有三个笔石带、两个三叶虫带、三个牙形石带。

亮甲山组（O1l）：

岩性以富含燧石结核、条带的灰岩及深灰色白云岩为特征，上部夹灰岩，下部间夹泥灰岩，自然伽马曲线呈犬牙状，与下伏地层呈平行不整合接触。

下马家沟组（O2mx）：

岩性以褐灰色花斑状灰岩，黄色白云岩、泥质灰岩为主，自然伽玛曲线呈刀状-掌状高峰，与下伏地层整合接触。

上马家沟组（O2ms）岩性组合主要为一套褐灰色灰岩、灰色灰岩，底部出现灰黄色的白云岩和灰绿色角砾状灰岩，厚60.5-256m，与下伏地层整合接触。

峰峰组（O2f）为褐灰色巨厚一厚层纯灰岩、花斑状灰岩和角砾状灰岩，泥质含量重，自然伽玛曲线呈掌状高峰夹凹兜，厚50-203m，与下伏地层呈整合（局部假整合）接触。

图2-3南堡凹陷周边凸起奥陶系地层厚度分布图

图2-4南堡凹陷周边凸起奥陶系综合柱状图

第3章地层划分与对比

南堡潜山奥陶系地层采用传统的划分方案，即奥陶系三分，下奥陶统冶里组和亮甲山组，中奥陶统分为下马家沟组、上马家沟组和峰峰组，上奥陶统缺失。

本研究区的南堡1号、南堡2号、南堡5号等构造潜山为奥陶系潜山，南堡3号构造潜山为寒武系潜山，南堡4号构造潜山为太古界花岗岩潜山。

南堡1号、南堡2号等构造奥陶系潜山揭露的地层为马家沟组、亮甲山组、冶里组，潜山高部位与上覆古近系沙河街组直接接触，围斜部位则被中生界侏罗系-白垩系所覆盖；南堡5号构造奥陶系潜山揭露的地层为马家沟组、亮甲山组、冶里组，潜山顶面与上覆石炭系-二叠系直接接触。

鉴于课题限制，本课题仅对南堡2号潜山奥陶系地层进行研究。

3.1地层划分与对比依据

（1）高伽马地层单元特征突出。

泥质岩与碳酸盐岩在放射性和声波传播速度方面存在明显差异，这决定了碳酸盐岩层系中泥质含量的变化在自然伽马曲线和声波时差测井曲线上响应较为明显。

由于自然伽马曲线幅值的变化直接反映了泥质含量的变化，间接反映了相应层系沉积期海平面的升降过程，因此泥质含量高低及其在自然伽马曲线上的响应与海侵—海退宏观地质背景密切相关。

奥陶系碳酸盐岩层系中泥质含量及自然伽马曲线幅值的变化，可作为区域地层划分对比的主要依据之一。

（2）牙形石化石组合纵向分布明确。

早古生代不同时期华北各地沉积环境略有差异，但总体处于陆缘浅海盆地控制之下，而且各区域构成了统一的海盆，因此在整个华北地区，奥陶纪古生物化石群落具有广泛的一致性。

牙形石是一种海相微体化石，其繁衍迅速、演变快、分布广泛，区域上具有高度的一致性，是地层划分对比十分重要和可靠的依据。

同时，已有研究表明，在华北地区与扬子地台下古生界发现的牙形石化石组合同样具有广泛的一致性，这进一步表明牙形石化石组合在区域地层对比中的可靠性。

在南堡凹陷奥陶系地层发现有大量的牙形石化石，并依据牙形石生物群组合特征，建立了牙形石化石组合，这为南堡凹陷地层划分对比提供了很好的参照。

（3）合成地震记录层位标定。

合成地震记录是把测井资料经过人工合成转换为地震记录（人工合成地震道），由已知的地下地质情况正演获得人工计算地震道以通过对比验证和确定地震资料的认识和分析结果，从而提高地震技术应用效果的非常有力的方法。

合成地震记录标定对研究井点与空间地层剖面的岩性变化情况，可以更好的解释地震波的反射层为及其与地质层位的连接情况，从而可以有效进行层位标定和对比。

本次工作主要完成了JDN2-82、JDN280和JDN288井等数口井的合成记录标定（图3-1、3-2）。

图3-1JDN2-82井（右）合成记录标定

jdn288

Jdn280

jdn2-82

jdn1

jdn283

图3-2南堡2号潜山连井标定对比

3.2．地层特征

在综合考虑岩性、电性及古生物组合特征代表性的基础上，结合南堡凹陷较系统的钻井剖面进行对比研究，通过衔接凹陷内及周边典型探井剖面，形成了南堡凹陷潜山奥陶系标准柱状剖面（图3-3）。

其中，奥陶系冶里组、亮甲山组，中奥陶统下马家沟组以JDN288井比较具有代表性；上马家沟组以JDN2-82井比较具有代表性。

图3-3南堡2号潜山奥陶系地层综合柱状图

研究2号构造奥陶系主要发育中下统地层，自下而上分别为冶里组、亮甲山组、下马家沟组，其岩性主要为大段的碳酸盐岩，与下伏寒武系地层呈整合接触，与上覆呈不整合接触，其各地层分布见（图3-4，图3-5）。

现对其岩性特征介绍如下：

冶里组（O1y）：

主要为深灰色、灰色含白云质泥灰岩、小竹叶状灰岩、泥质条带灰岩，中厚层状。

自然伽马曲线显示为丛状较高峰值。

竹叶状灰岩中的碎屑磨圆度高，其中含有少量生物碎屑，为亮晶方解石胶结。

在竹叶状灰岩中往往夹有厚度不等的薄层状泥灰岩。

本地层岩石中泥质含量高，竹叶状碎屑之间为泥质胶结，同时，岩层中出现了大量灰岩、泥灰岩夹层。

南堡凹陷2号潜山钻遇的该组的最大厚度都在90m左右，但根据钻井资料，冶里组横向上分布不均。

亮甲山组（O1l）：

本组地层上部为灰褐色中厚层白云岩夹薄层泥灰岩及页岩，全晶质粒状结构，单层厚度30cm左右，底部为厚层-巨厚层的泥质白云质灰岩夹薄层泥灰岩，岩石呈灰色，厚层灰岩泥晶结构，中间夹有透镜状、竹叶状灰岩。

亮甲山组自然伽马曲线呈现明显箱形，并略有起伏。

本组钻井厚度约90m。

下马家沟组（O2mx）：

本组地层岩性主要为中厚层状黄色白云岩与褐灰色花斑状灰岩互层，夹薄层状泥岩和泥灰岩，局部夹有透镜状泥质条带。

纵向上显示为较纯净的碳酸盐岩与泥质灰岩或钙质泥岩互层，其中下部泥质岩含量最为突出，自然伽马曲线呈现刺刀状高值。

本组钻遇厚度约150m，与下伏地层成平行不整合整合接触，期间发生了怀远运动。

图3-4南堡1、2号潜山连井地层对比图

N6井（邻井区）

JDN288

JDN280

JDN283

JDN1

JDN2-82

图3-5南堡2号潜山奥陶系地层与邻区井对比图

3.3．主要岩石类型及特征

研究区奥陶系碳酸盐岩主要岩石类型为石灰岩类、白云岩类以及页岩类，具体有以下的岩石类型：

白云质灰岩、竹叶状灰岩、生物碎屑灰岩、鲕状灰岩、泥（细）晶灰岩、泥灰岩、泥质条带灰岩、泥（细）晶白云岩以及灰质白云岩等多种岩石类型（表1，图3-6）。

（1）石灰岩类

①白云质灰岩

岩石具泥晶结构、细晶结构，层状构造、缝合线构造，主要组成矿物有方解石、白云石、泥质、黄铁矿等。

②竹叶状灰岩

岩石具层状构造，主要由方解石、白云石、泥质、海绿石以及黄铁矿等矿物组成。

③生物碎屑灰岩

岩石具生物碎屑结构，层状构造、条带状构造，主要由方解石、白云石、泥质、黄铁矿、海绿石、绢云母等构成。

本区生物碎屑灰岩，生物客含量15%-20%，以腹足类、介形虫壳及碎片为主，见团块、球粒等粒屑，并混有岩屑。

④鲕状灰岩

研究区鲕状灰岩结构主要由鲕粒-陆源碎屑、灰泥、胶结物组成，与陆源碎屑岩中的碎屑、杂基、胶结物相对应。

鲕粒：

一般以粗粉砂一极细砂级别为主，圈层少，粒径小，表鲕（同心层厚度小于其核心直径）居多，鲕核可为内碎屑，陆源碎屑物质等，偶见复鲕，负鲕（空心鲕）。

岩石具有鲕状结构、层状构造。

⑤泥（细）晶灰岩

岩石具有泥晶结构，层状构造、条带状构造，主要由方解石、白云石、泥质以及黄铁矿等构成。

方解石主要呈泥晶产出，或以方解石脉发育，方解石含量一般较高，达97％以上。

⑥泥灰岩

岩石具有泥质泥晶结构、层状构造，主要由方解石、泥质、白云石、海绿石以及黄铁矿等矿物组成。

⑦泥质条带灰岩

岩石具有泥晶结构，层状构造、条带状构造，且发育少量微裂隙，为泥质和方解石充填，岩石主要由方解石、泥质、黄铁矿以及海绿石等构成。

方解石一般以三种形式存在，一为呈泥晶状，二为半自形-它形粒状、浸染状，三为以方解石脉产出，脉体宽窄不一。

表1南堡潜山碳酸盐岩岩心手标本岩石特征观察结果

井号

井深（m）

颜色

岩性

结构

矿物成分

接触面

裂缝发育

JDN1-5

3955

灰褐

灰岩

泥晶

方解石

平整

发育

3962.54

灰色

灰岩

泥晶

方解石

弯曲

较发育

3963.14

深灰

灰岩

泥晶

粘土、石英

平整

较发育

3963.74

灰白

灰岩

泥晶

白云石、方解石

凹凸不平

发育

JDN1-80

3725.54

灰白

灰岩

粒屑

方解石

切割

较发育

3725.74

灰色

灰岩

粒屑

方解石

切割

不发育

3726.01

灰色

灰岩

粒屑

方解石

切割

不发育

3739

灰白

灰岩

屑晶混合

方解石、白云石

切割

发育，裂缝-孔

JDN1-90

5