高分辨率層序地層學(xué)在錄井隨鉆對(duì)比中的應(yīng)用

王 健，程建莉，戴榮東，肖建洪，郝金克

(中國(guó)石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257000)

0 引 言

隨油氣勘探開發(fā)的迅速發(fā)展，勘探對(duì)象向巖性、地層等隱蔽性油藏轉(zhuǎn)變，勘探難度逐漸增大，因此，需要更準(zhǔn)確的技術(shù)來(lái)提高地層分析精度。以Cross為代表的成因地層研究組提出了高分辨率層序地層學(xué)[1]，其技術(shù)方法在層序分析和油氣勘探開發(fā)中被越來(lái)越多的地質(zhì)工作者所使用[2-11]，但該理論應(yīng)用于錄井現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)例很少。因此，以勝利油區(qū)利津洼陷南斜坡L76井區(qū)為例，應(yīng)用高分辨率層序地層學(xué)理論，對(duì)錄井現(xiàn)場(chǎng)的隨鉆對(duì)比模式進(jìn)行探討，為地層分析和油氣層位置預(yù)測(cè)提供可靠的地質(zhì)依據(jù)，從而提高現(xiàn)場(chǎng)錄井分析精度和生產(chǎn)決策管理水平。

1 研究區(qū)概況

L760井區(qū)位于山東省博興縣，構(gòu)造位置上屬于利津洼陷南斜坡中部，位于黃河以南，屬喬莊地區(qū)西部，其南部西連樊家洼陷，東接樂安-純化鼻狀構(gòu)造帶，為油氣聚集的有利構(gòu)造部位。該區(qū)地層發(fā)育較齊全，由上至下鉆遇新生界第四系平原組、新近系明化鎮(zhèn)組和館陶組、古近系東營(yíng)組和沙河街組沙一段至沙四段。沙四段為主要目的層，主要發(fā)育灘壩砂巖、碳酸鹽巖、沖積扇和濁積扇等儲(chǔ)集層類型。其中，濱淺湖相的灘壩砂體分布廣泛，是已發(fā)現(xiàn)的最主要油氣儲(chǔ)集體。儲(chǔ)層總的特點(diǎn)是單層厚度橫向變化快，在斜坡的不同部位與濱淺湖相灰?guī)r、白云巖及半深湖相油頁(yè)巖、泥巖等共生，在地震剖面上難以識(shí)別和描述，用常規(guī)的地質(zhì)研究方法也難以對(duì)砂體的分布趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)[12]。

2 基準(zhǔn)面旋回的識(shí)別與劃分

利津洼陷南斜坡沙四段油氣主要分布在沙四上亞段，因此，應(yīng)用高分辨率層序地層學(xué)的原理和方法，對(duì)沙四上亞段進(jìn)行了高分辨率層序地層劃分，建立高分辨率層序地層格架，揭示不同級(jí)別基準(zhǔn)面升降變化對(duì)砂體形成與分布的影響，從而對(duì)地層劃分與油氣層位置進(jìn)行預(yù)測(cè)。

2.1 短期基準(zhǔn)面旋回的劃分

短期基準(zhǔn)面旋回是根據(jù)測(cè)井及錄井等資料劃分的基本成因地層單元，由多個(gè)巖性韻律層或若干單一巖性層疊加組合而成的小規(guī)模韻律性湖進(jìn)—湖退沉積序列。短期基準(zhǔn)面旋回的識(shí)別標(biāo)志是以湖進(jìn)面或侵蝕沖刷面及與其可對(duì)比的整合面為邊界，根據(jù)巖相類型、相序或相組合的變化，可以識(shí)別出以下3種短期旋回類型。

(1) 以下降半旋回為主的非對(duì)稱型?；鶞?zhǔn)面下降，可容納空間減小，自下而上巖性由湖相泥巖逐漸過(guò)渡為粉砂巖、細(xì)砂巖，粒度由細(xì)到粗；垂向上以反韻律為主，主要發(fā)育波形層理、脈狀層理，以灘、壩砂為主，主要發(fā)育于三角洲前緣水下分流河道沉積區(qū)。

(2) 以上升半旋回為主的非對(duì)稱型。基準(zhǔn)面上升，可容納空間增大，自下而上由細(xì)砂巖過(guò)渡為粉砂巖、泥巖，粒度由粗到細(xì)；垂向上以正韻律為主，底部可見雙向水流層理，向上過(guò)渡為平行層理、塊狀層理、波狀層理等，反映了由壩砂向?yàn)┥暗倪^(guò)渡沉積組合[12]，主要發(fā)育于淺湖砂質(zhì)灘壩、淺湖混合灘沉積區(qū)以及三角洲前緣的河口壩—遠(yuǎn)砂壩。

(3) 進(jìn)積—退積對(duì)稱型?；鶞?zhǔn)面變化由進(jìn)積疊加樣式逐漸過(guò)渡到退積疊加樣式，可容納空間由小到大，巖性則表現(xiàn)出旋回下部單層砂巖厚度向上增厚，粒度變粗；旋回上部砂巖厚度逐漸變薄，粒度變細(xì)，基準(zhǔn)面由下降到上升的轉(zhuǎn)換位置位于中部厚層砂巖內(nèi)部[13]。此類型在湖泊、三角洲沉積體系中普遍發(fā)育，以灘砂為主。

由于沙四上亞段主要為水退期，基準(zhǔn)面下降時(shí)期形成灘壩砂且容易保存下來(lái)[13]，即研究區(qū)主要發(fā)育第1種短旋回類型。根據(jù)上述劃分原則，沙四上亞段共識(shí)別出6個(gè)短期基準(zhǔn)面旋回。

2.2 中期基準(zhǔn)面旋回的劃分

中期基準(zhǔn)面旋回主要發(fā)育于區(qū)域性湖進(jìn)或湖退過(guò)程中，其識(shí)別通過(guò)短期基準(zhǔn)面旋回的疊加樣式分析來(lái)完成，確定不同疊加樣式的頂?shù)捉纾瑥亩鳛橹衅诨鶞?zhǔn)面旋回的轉(zhuǎn)換面。研究區(qū)可將沙四上亞段分為3個(gè)中期基準(zhǔn)面旋回，分別對(duì)應(yīng)低位、湖擴(kuò)以及高位3個(gè)體系域。3個(gè)中期基準(zhǔn)面旋回以上升半旋回為主，疊加形成一個(gè)退積的長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回，表明沙四上亞段基準(zhǔn)面上升，水體總體加深。

初始湖泛面在地震剖面上對(duì)應(yīng)T7反射層，為低位體系域和湖擴(kuò)體系域的沉積作用轉(zhuǎn)換面。巖性特征表現(xiàn)為薄層砂、泥巖互層到湖相深色泥巖的轉(zhuǎn)換，反映了水深突然增加的沉積環(huán)境。巖電特征上，測(cè)井曲線有明顯的突變現(xiàn)象，自然電位和電阻率曲線變化幅度較大。

低位體系域時(shí)期湖盆處于斷陷初期，湖區(qū)以濱淺湖灘壩沉積為主，發(fā)育4個(gè)砂巖組(純下1—4砂巖組)，對(duì)應(yīng)著4個(gè)短期基準(zhǔn)面旋回。湖擴(kuò)、高位體系域時(shí)期，總體上湖平面不斷上升，湖盆也持續(xù)擴(kuò)張，發(fā)育深色泥質(zhì)巖，因此，南部斜坡帶的濱淺湖沉積區(qū)逐漸減小，半深湖—深湖沉積區(qū)逐步擴(kuò)大，該層序可細(xì)分為2個(gè)砂巖組(純上1、2砂巖組)，對(duì)應(yīng)2個(gè)短期基準(zhǔn)面旋回。純上2砂巖組屬于湖擴(kuò)域，半深湖范圍相對(duì)擴(kuò)大，南部發(fā)育少量的灘壩砂體；純上1砂巖組屬于高位體系域，以淺深湖—半深湖泥沉積為主(圖1)。

圖1 L76井沙四段高分辨率層序地層綜合分析

2.3 長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回的劃分

一個(gè)長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回代表一次大規(guī)模的區(qū)域性湖進(jìn)—湖退沉積旋回。由于其發(fā)育和結(jié)構(gòu)類型主要受沉積盆地的構(gòu)造因素控制[1]，因此，長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回的識(shí)別與劃分主要依據(jù)地震剖面。東營(yíng)凹陷古近系沙二下亞段—沙四上亞段自上而下可劃分為3個(gè)長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回：沙二下亞段—沙三上亞段(長(zhǎng)期基準(zhǔn)面上升半旋回)、沙三中亞段(長(zhǎng)期基準(zhǔn)面下降半旋回)和沙三下亞段—沙四上亞段(長(zhǎng)期基準(zhǔn)面上升半旋回)[1](圖2)。沙四段分為2個(gè)三級(jí)層序，分別相當(dāng)于巖石-生物地層單元的沙四上和沙四下亞段。就L76井區(qū)而言，沙四上亞段為一個(gè)長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回，頂、底對(duì)應(yīng)最大湖泛面。

圖2 L760井—L76井地震剖面

2.4 高分辨率層序地層格架

根據(jù)上述原則及方法，以高分辨率層序地層學(xué)理論為基本原理，在單井基準(zhǔn)面旋回識(shí)別與劃分的基礎(chǔ)上，從平行物源和垂直物源2個(gè)剖面進(jìn)行等時(shí)地層劃分與對(duì)比[16-17]，從而建立統(tǒng)一的沙四段高分辨率層序地層格架。

3 高分辨率層序地層學(xué)在隨鉆地層對(duì)比中的應(yīng)用

高分辨率層序地層學(xué)的核心在于不同級(jí)次層序界面的識(shí)別，層序界面分級(jí)控制了基準(zhǔn)面旋回的級(jí)次，不同級(jí)次的基準(zhǔn)面旋回又控制了不同類型和規(guī)模的巖石組合類型。因此，高分辨率層序隨鉆地層對(duì)比的具體方法為：鉆前首先要確定鄰井的各級(jí)次基準(zhǔn)面旋回的識(shí)別與劃分，掌握其界面變化時(shí)的錄井參數(shù)特征(鉆時(shí)、全烴等)以及巖性、電性上的基準(zhǔn)面旋回疊加樣式；隨鉆對(duì)比分析時(shí)根據(jù)層序界面和湖泛面為等時(shí)地層對(duì)比的首選位置這一原則，對(duì)中期基準(zhǔn)面旋回層序進(jìn)行等時(shí)地層對(duì)比，然后在中期基準(zhǔn)面旋回的內(nèi)部，以短期基準(zhǔn)面旋回為基本單元進(jìn)行井間旋回對(duì)比與追蹤，確定正鉆井所在的旋回位置，從而為地層分析和油氣層位置預(yù)測(cè)奠定基礎(chǔ)。

L76井和L760井同屬于濟(jì)陽(yáng)坳陷東營(yíng)凹陷利津洼陷南坡中部L76塊，沙四上純下亞段是其主要生油層，具有很好的可比性。下面通過(guò)L760井和L76井的對(duì)比來(lái)說(shuō)明高分辨率層序地層學(xué)在隨鉆地層對(duì)比中的必要性和重要性。

3.1 沙四上純上亞段—沙四上純下亞段隨鉆地層對(duì)比分析

根據(jù)高分辨率層序地層學(xué)理論，沙四上純上亞段與純下亞段的分界面為初始湖泛面。其巖性特征明顯，界面之上的巖性主要為純上亞段底部油頁(yè)巖，界面之下則出現(xiàn)大量灘壩砂巖；電性上，視電阻率曲線由高阻向低阻變化。因此，只要識(shí)別正鉆井已鉆遇的旋回期次，確定其對(duì)應(yīng)鄰井的旋回位置，根據(jù)基準(zhǔn)面變化特征和疊加樣式，就可以預(yù)測(cè)純上亞段的底界深度。在湖擴(kuò)體系域時(shí)，L76井鉆時(shí)從上到下相對(duì)較慢，高鉆時(shí)一般為40～80 min/m(3 721 m開始持續(xù)出現(xiàn)高鉆時(shí)，3 737 m鉆時(shí)為79 min/m)，3 744 m鉆時(shí)下降為30～40 min/m，進(jìn)入純下亞段，此時(shí)，沉積基準(zhǔn)面開始下降，可容納空間減小，主要發(fā)育上升半旋回；巖性上，純上亞段以灰質(zhì)泥巖為主，純下亞段巖性粒度逐漸變粗，出現(xiàn)灘壩砂(圖3)。而L760井在3 544 m開始出現(xiàn)高鉆時(shí)(3 556 m鉆時(shí)達(dá)到50 min/m，之后鉆時(shí)變快)，基準(zhǔn)面下降，湖面變淺，巖性組合由泥質(zhì)巖類向砂泥巖間互轉(zhuǎn)化。因此，通過(guò)高分辨率層序地層對(duì)比，結(jié)合界面特征，預(yù)測(cè)L760井沙四上純上亞段底界為3 563～3 567 m(實(shí)鉆底界為3 565 m，設(shè)計(jì)底界為3 525 m)。

3.2 油氣層位置的預(yù)測(cè)

低位體系域時(shí)，由于氣候干旱，風(fēng)化作用強(qiáng)烈，湖盆周圍碎屑物質(zhì)補(bǔ)給充分，湖盆水體較淺，陸源碎屑物質(zhì)供給速率大于可容空間的增長(zhǎng)速率，基準(zhǔn)面緩慢上升，沉積物不斷向陸地推進(jìn)，發(fā)育濱淺湖沉積，巖屑以灘壩砂為主[18-20]。湖擴(kuò)時(shí)，基準(zhǔn)面上升，沉積物向陸地方向推進(jìn)，湖盆沉積范圍擴(kuò)大，主要發(fā)育半深湖和少量灘砂沉積，巖屑變化以暗色泥巖類的增加為標(biāo)志。因此，沙四上純下亞段更有利于油氣生成。

沉積環(huán)境上，利津洼陷南斜坡地形非常平坦，由于短期基準(zhǔn)面的升降變化，造成地層旋回的對(duì)稱性與砂體類型的不斷變化，使濱淺湖區(qū)反復(fù)向岸或離岸遷移，導(dǎo)致純下亞段形成砂泥薄互層的沉積特征。

短期基準(zhǔn)面旋回處于下降時(shí)期，向湖盆方向可容納空間增大，近物源，沉積物大量補(bǔ)給；短期基準(zhǔn)面旋回處于上升時(shí)期，向陸方向可容納空間增大，基準(zhǔn)面下降期形成的沉積物遭到波浪作用的剝蝕和改造。因此，短期基準(zhǔn)面旋回的識(shí)別與劃分對(duì)油氣層的預(yù)測(cè)具有極為重要的意義。

純下亞段各砂巖組在基準(zhǔn)面旋回中的位置決定了油氣層的發(fā)育程度。純下1砂巖組時(shí)，湖面小規(guī)模下降，短期基準(zhǔn)面下降，湖盆進(jìn)入充填階段，疊加樣式表現(xiàn)為進(jìn)積式，同時(shí)，由于地形平緩廣闊，受到湖浪和河流的雙重作用小，水動(dòng)力相對(duì)較弱，適合大面積灘壩砂的發(fā)育。該期以下降半旋回為主，頂部發(fā)育灘壩砂，下部發(fā)育半深湖泥，油氣層集中于砂巖組的頂部；純下2砂巖組時(shí)，河、湖雙重作用相對(duì)較強(qiáng)，小規(guī)模的水進(jìn)水退頻繁，灘砂和半深湖泥對(duì)稱發(fā)育，油氣層集中于基準(zhǔn)面下降—上升界面處；純下3砂巖組時(shí)，基準(zhǔn)面上升較快，頂部發(fā)育的砂體易受到湖浪作用的侵蝕，因此，該期下部砂體較發(fā)育，形成薄層灘砂，油氣層主要位于砂巖組的下部；純下4砂巖組時(shí)，基準(zhǔn)面下降，湖盆萎縮，出現(xiàn)在低位體系域早期，湖浪作用微弱，頂部適合砂體的形成和發(fā)育，沉積灘壩砂，因此，油氣層主要位于反旋回的頂部。

圖3 L76井和L760井沙四上純上亞段—純下亞段地層對(duì)比分析

鉆新井前，對(duì)鄰井進(jìn)行高分辨率層序地層劃分，掌握相應(yīng)期次的巖性特征、沉積環(huán)境以及錄井參數(shù)的旋回變化特征，隨鉆錄井時(shí)結(jié)合鄰井資料確定已鉆遇地層的基準(zhǔn)面旋回，從而預(yù)測(cè)出油氣層的位置。以L76井為例，地層由純上亞段進(jìn)入純下亞段時(shí)，水面變淺，巖性由暗色泥巖變?yōu)闉紊?，錄井參?shù)上表現(xiàn)為高鉆時(shí)。同時(shí)純下1砂巖組受到湖浪和河流的雙重作用小，水動(dòng)力相對(duì)較弱，頂部適合大面積灘壩砂的發(fā)育，共出現(xiàn)了2層油氣顯示，且錄井參數(shù)具有很明顯的標(biāo)志性：鉆時(shí)降低，全烴升高，據(jù)此推測(cè)L760井在純下1砂巖組頂部高鉆時(shí)出現(xiàn)顯示層(實(shí)鉆3 567～3 573 m見熒光級(jí)別顯示，圖3)。L76井在純下1砂巖組油氣顯示結(jié)束后鉆時(shí)突然增大到30～50 min/m并超過(guò)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換面持續(xù)一段時(shí)間，沉積環(huán)境上表現(xiàn)為湖面升高，同樣L760井在顯示層出現(xiàn)后也出現(xiàn)鉆時(shí)持續(xù)增大的井段，表明L76井和L760井具有很強(qiáng)的可比性。

當(dāng)L76井慢鉆時(shí)結(jié)束開始出現(xiàn)快鉆時(shí)時(shí)，沉積環(huán)境上表現(xiàn)為湖面變淺，出現(xiàn)灘壩砂，說(shuō)明地層進(jìn)入了純下2砂巖組的第1個(gè)短期半旋回，因此，在L760井現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行隨鉆對(duì)比時(shí)，技術(shù)人員可根據(jù)L76井錄井參數(shù)特征，在開始出現(xiàn)快鉆時(shí)位置密切注意油氣顯示的落實(shí)(5層)。

4 結(jié) 論

(1) 高分辨率隨鉆地層對(duì)比要求鉆前確定鄰井的高分辨率層序地層劃分，掌握基準(zhǔn)面變化時(shí)的錄井參數(shù)特征以及巖性、電性上的基準(zhǔn)面旋回疊加樣式，隨鉆錄井時(shí)根據(jù)高分辨率地層對(duì)比原則，確定正鉆井所在的基準(zhǔn)面位置。短期基準(zhǔn)面旋回的應(yīng)用，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)油氣層位置的預(yù)測(cè)具有重要的作用。

(2) 高分辨隨鉆地層對(duì)比的關(guān)鍵是基準(zhǔn)面旋回的對(duì)比，現(xiàn)場(chǎng)中應(yīng)結(jié)合其他地層對(duì)比方法進(jìn)行研究，從而保證資料的準(zhǔn)確性。

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