松遼盆地雙城南地區(qū)登三段地層小層劃分與對(duì)比研究

宮新婷，馬世忠，閆文雯，胡東旭，陳美伊，王 歡

(1.東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163000；2.大慶油田有限責(zé)任公司 第十采油廠(chǎng)地質(zhì)大隊(duì)，黑龍江 大慶 163000)

地層劃分與對(duì)比作為地質(zhì)工作者的基礎(chǔ)，也是進(jìn)行油藏描述最為關(guān)鍵工作的一部分[1]。雙城南地區(qū)登婁庫(kù)油層是新發(fā)現(xiàn)層系，處于滾動(dòng)勘探開(kāi)發(fā)階段，在沉積背景、沉積環(huán)境、物源方向及統(tǒng)層對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)等方面，尚未開(kāi)展系統(tǒng)研究。通過(guò)對(duì)小層劃分與精細(xì)對(duì)比，對(duì)研究區(qū)的地層層序格架進(jìn)行建立，提供小層特征基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，研究小層沉積微相的平面展布特征，并合理分析儲(chǔ)集層富集因素，最終對(duì)有利含油區(qū)進(jìn)行可靠性預(yù)測(cè)，解決油氣田勘探開(kāi)發(fā)中遇到的諸多地質(zhì)問(wèn)題。所以，精細(xì)地層劃分與對(duì)比對(duì)于油氣田的開(kāi)發(fā)有重要意義[2-4]。

本文著重以研究區(qū)的測(cè)井資料為依據(jù)進(jìn)行分析，針對(duì)雙城南地區(qū)白堊系登三段油層的小層劃分與對(duì)比展開(kāi)研究，從而為研究區(qū)沉積特征研究及油田接下來(lái)勘探開(kāi)發(fā)打下夯實(shí)的地質(zhì)基礎(chǔ)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)域位于黑龍江省雙城市。雙城凹陷南部與吉林榆樹(shù)斷陷相連，西部隔對(duì)青山凸起與鶯山凹陷相鄰，受太平莊、朝陽(yáng)斷裂控制，控陷斷層之內(nèi)勘探面積1 031 km2(圖1)[5]。

圖1 研究區(qū)地理位置Fig.1 Location map of the study area

雙城地區(qū)構(gòu)造上位于松遼盆地東南斷陷區(qū)，從淺層構(gòu)造看，自南向北依次橫跨青山口背斜帶、賓縣—王府凹陷、長(zhǎng)春嶺背斜帶和朝陽(yáng)溝階地。從深層構(gòu)造看，雙城地區(qū)發(fā)育2個(gè)北北東走向的凹陷和夾于其間的古凸起，即鶯山凹陷、雙城凹陷及對(duì)青山凸起[6]。

雙城凹陷白堊系地層發(fā)育較為齊全，主要沉積有火石嶺組、營(yíng)城組、登婁庫(kù)組、泉頭組、青山口組、姚家組地層，第三系沉積泰康組和第四系，缺失第三系大安組、依安組，白堊系上統(tǒng)嫩江組、明水組、四方臺(tái)組，白堊系下統(tǒng)沙河子組。松遼盆地沉積的登婁庫(kù)組地層最大厚度可達(dá)1 500 m，是分布范圍最廣、沉積厚度最大的一套地層[7-10]。

2 研究區(qū)小層劃分與對(duì)比

油田進(jìn)行地質(zhì)研究最為重要的前提就是地層的劃分對(duì)比，其地層劃分的粗細(xì)程度直接影響了對(duì)地層的垂向了解程度，其可靠性直接決定了沉積、儲(chǔ)層和構(gòu)造等一切地質(zhì)研究的正確與否[11]。

研究區(qū)范圍大，沉積相變化快，目的層段厚度僅150 m便涵蓋的4個(gè)沉積微相，這些因素是影響靶區(qū)油水分布規(guī)律及地層儲(chǔ)量的關(guān)鍵，因此該區(qū)也是進(jìn)行單砂體識(shí)別與劃分、典型砂體沉積微相類(lèi)型分析及沉積模式研究，進(jìn)而建立密井網(wǎng)區(qū)地質(zhì)知識(shí)庫(kù)的非常有利區(qū)塊[12]。為此，登三段油層的精細(xì)統(tǒng)層工作對(duì)接下來(lái)的地質(zhì)研究具有基礎(chǔ)性意義。

本文以“層序地層學(xué)、經(jīng)典沉積學(xué)”理論為指導(dǎo)，在標(biāo)準(zhǔn)層及河泛面組合標(biāo)志對(duì)目的層段進(jìn)行嚴(yán)格控制下，以區(qū)域封閉骨架剖面為基礎(chǔ)，在平面上由大到小及垂向上由粗到細(xì)，逐級(jí)進(jìn)行對(duì)比[13]，以達(dá)到研究區(qū)范圍內(nèi)封閉骨架剖面網(wǎng)任一處均閉合的狀態(tài)，最后形成適用于全區(qū)的沖積扇—辮狀河—淺水辮狀河三角洲相油層對(duì)比的方法。

2.1 沉積時(shí)間單元精細(xì)劃分

在進(jìn)行垂向上小層劃分時(shí)，應(yīng)考慮新分層方案與現(xiàn)有分層方案之間的差異、新分層是否達(dá)到單期河道砂體、小層細(xì)分新界限是否有全區(qū)代表性等問(wèn)題[14]。選取分層標(biāo)準(zhǔn)井應(yīng)遵循鉆遇“目的層段內(nèi)地層較全、未經(jīng)斷層斷失或沉積不整合剝蝕，且砂體發(fā)育良好，垂向可分性明顯”的原則，若在研究區(qū)范圍內(nèi)找不到這樣的井，可選取各井中砂體發(fā)育良好、沉積旋回明顯的部分層位進(jìn)行拼接，構(gòu)成一個(gè)完整的分層標(biāo)準(zhǔn)井。為此，本文優(yōu)先選擇包括X井在內(nèi)等10口井作為分層關(guān)鍵井，并將其進(jìn)行拼合成為能夠代表區(qū)域地層特征的典型標(biāo)準(zhǔn)井。

登三段油層共識(shí)別出1個(gè)一級(jí)水進(jìn)旋回、3個(gè)二級(jí)水進(jìn)旋回、20個(gè)單期水道旋回(圖2)。登三段地層自下向上由厚層砂礫巖逐漸變?yōu)橹猩皫r、細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，向上變細(xì)的沉積小旋回，反映了研究區(qū)范圍內(nèi)沉積環(huán)境由沖積扇過(guò)渡到辮狀河再逐漸過(guò)渡到辮狀河三角洲相的演化過(guò)程。因此，可以根據(jù)沉積微相的演變、巖性變化、沉積旋回、砂體厚度等特征，對(duì)目的層段進(jìn)行劃分與對(duì)比[15]。

通過(guò)分析DⅡ砂組各小層測(cè)井曲線(xiàn)形態(tài)，認(rèn)為該砂組垂向上發(fā)育多期河道疊加的厚度極大砂體，現(xiàn)有分層不足以揭示實(shí)際沉積情況，需要對(duì)現(xiàn)有分層方案進(jìn)行進(jìn)一步劃分。研究區(qū)單期砂體垂向上的關(guān)系可細(xì)分為4大類(lèi)：①Ⅰ類(lèi)，2個(gè)獨(dú)立河道(完全可分)；②Ⅱ類(lèi)，河道近于切疊(基本可分)；③Ⅲ類(lèi)，河道切疊(勉強(qiáng)可分)；④Ⅳ類(lèi)，1個(gè)河道(不可分)(圖3)。

圖2 區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)井Fig.2 Regional standard well

圖3 登二砂組小層垂向可分性類(lèi)型Fig.3 Type diagram of vertical separability of small layers in the Dengersha Formation

通過(guò)對(duì)DⅡ1、DⅡ2、DⅡ3小層垂向可分性的統(tǒng)計(jì)，DⅡ1、DⅡ2、DⅡ3小層可分井與不可分井所占百分比分別為87.4%、12.6%；94.4%、5.6%；90.9%、9.1%(表1)，可分性證據(jù)充足。

表1 沉積單元可分性統(tǒng)計(jì)Tab.1 Separation statistics of sedimentary units %

根據(jù)砂體的沉積旋回及垂向可分性，將登三段油層分為20個(gè)沉積時(shí)間單元，將原DⅡ1細(xì)分為DⅡ11和DⅡ12兩個(gè)沉積時(shí)間單元；將原DⅡ2細(xì)分為DⅡ21和DⅡ22兩個(gè)沉積時(shí)間單元；將原DⅡ3細(xì)分為DⅡ31和DⅡ32兩個(gè)沉積時(shí)間單元。以此為后續(xù)測(cè)井微相的識(shí)別及沉積微相平面展布圖的繪制奠定了夯實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 標(biāo)志層及層序控制下的全區(qū)精細(xì)對(duì)比

標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)志)等時(shí)面是層序旋回基準(zhǔn)面對(duì)比最有利的依據(jù)，因此，需要找到巖性特征明顯、發(fā)育穩(wěn)定且分布范圍廣的薄砂層作為對(duì)比標(biāo)志層[16]。從巖性上看，登婁庫(kù)組頂部層段泥巖發(fā)育較好，中部層段多為砂泥互層，且常見(jiàn)河道底部沖刷面，因此泥巖的厚度和顏色是界定砂層邊界的良好標(biāo)志[17]。全區(qū)廣泛分布的厚泥巖，可以作為區(qū)域一級(jí)標(biāo)志層，并以此準(zhǔn)確界定登三段油層的頂?shù)捉缦?，同時(shí)對(duì)整個(gè)目的層段的劃分與對(duì)比也起到了控制作用。

研究區(qū)共識(shí)別出5套9個(gè)標(biāo)志層(圖4)，包括3套Ⅰ級(jí)標(biāo)志層和2套Ⅱ級(jí)標(biāo)志層。

標(biāo)志層1、2、3號(hào)作為一套，共同控制登三段頂部界限，其巖性為紫紅色泥巖與灰色泥質(zhì)粉砂巖互層，測(cè)井反應(yīng)表現(xiàn)為較低的自然伽馬值、較高的電阻率值、較低的聲波時(shí)差，為Ⅰ級(jí)標(biāo)志層。由于4、5號(hào)標(biāo)志層分別發(fā)育在DⅠ3、DⅠ5小層中，4、5號(hào)標(biāo)志層在確定自身位置的同時(shí)也控制了DⅠ4小層，其巖性為紫紅色泥巖與灰色泥質(zhì)粉砂巖互層，測(cè)井反應(yīng)表現(xiàn)為較低的自然伽馬值、較高的電阻率值、較低的聲波時(shí)差，為Ⅱ級(jí)標(biāo)志層。6號(hào)標(biāo)志層為DⅡ小層的底界，DⅠ6小層上部沉積了以棕灰色油斑細(xì)砂巖、紫紅色粉砂質(zhì)泥巖、灰色泥質(zhì)粉砂巖為主的薄層砂巖，其底界為上部河道底部沖刷面，測(cè)井反應(yīng)表現(xiàn)為自然伽馬值由低值突變?yōu)楦咧?，電阻率值由高值突變?yōu)榈椭担暡〞r(shí)差由低值突變?yōu)楦咧?，底界之下沉積了薄層的紫紅色泥巖、紫紅色粉砂質(zhì)泥巖，為Ⅱ級(jí)標(biāo)志層。7號(hào)標(biāo)志層為DⅢ1小層的頂界，其上為以灰棕色油斑細(xì)砂巖為主的厚層砂巖，測(cè)井曲線(xiàn)多呈箱形，具有極低的自然伽馬值、極高的電阻率值、極低的聲波時(shí)差，DⅢ1頂界線(xiàn)為河道底部沖刷面，測(cè)井反應(yīng)表現(xiàn)為自然伽馬和聲波時(shí)差由低值突變?yōu)楦咧?，電阻率值由高值突變?yōu)榈椭?，DⅢ1頂界線(xiàn)之下的薄層紫紅色泥巖段中夾有較低伽馬和聲波時(shí)差、較高電阻的泥質(zhì)粉砂巖或粉砂質(zhì)泥巖，為Ⅰ級(jí)標(biāo)志層。8號(hào)標(biāo)志層為DⅢ6小層的頂界，頂界之上沉積了大套灰色、紫灰色砂礫巖、測(cè)井反應(yīng)表現(xiàn)為極低的自然伽馬和聲波時(shí)差、極高的電阻率值，DⅢ6小層的頂界線(xiàn)為溝道底部沖刷面，測(cè)井反應(yīng)表現(xiàn)為自然伽馬和聲波時(shí)差由低值突變?yōu)楦咧?，電阻率值由高值突變?yōu)榈椭?，DⅢ6頂界之下沉積了大套紫紅色泥巖，為DⅢ6小層泥巖，表現(xiàn)為：極高的自然伽馬值和聲波時(shí)差，電阻率曲線(xiàn)呈現(xiàn)低值，為一級(jí)標(biāo)志層。9號(hào)標(biāo)志層為營(yíng)四段頂界線(xiàn)，其上沉積了大套砂礫巖，測(cè)井曲線(xiàn)呈厚箱形，伽馬與聲波值極低，電阻率值高，營(yíng)四段頂界線(xiàn)為溝道底部沖刷面，測(cè)井反應(yīng)表現(xiàn)為自然伽馬和聲波時(shí)差由低值突變?yōu)楦咧?，電阻率值由高值突變?yōu)榈椭?，其下沉積了灰黑色厚層凝灰質(zhì)泥巖，巖電特征表現(xiàn)為高伽馬、低電阻、高聲波的特征，為Ⅰ級(jí)標(biāo)志層。

圖4 標(biāo)志層巖電特征Fig.4 Rock-electric characteristic of the marker layer

通過(guò)上下標(biāo)準(zhǔn)層嚴(yán)格控制目的層，再利用標(biāo)志層控制局部，通過(guò)測(cè)井曲線(xiàn)形態(tài)逐個(gè)小層對(duì)比，最終實(shí)現(xiàn)全區(qū)的精細(xì)對(duì)比。

2.3 封閉骨架剖面控制全區(qū)一致性對(duì)比

由于研究區(qū)處于滾動(dòng)勘探評(píng)價(jià)開(kāi)發(fā)階段，且多為厚層疊加，想要建立研究區(qū)區(qū)域地層格架，需要對(duì)靶區(qū)目的層段的對(duì)比進(jìn)行整體設(shè)計(jì)[18]。本文采用“封閉骨架剖面”方法控制對(duì)比，首先優(yōu)選2條東西走向的橫剖面和2條南北走向的縱剖面，共4條主干剖面構(gòu)成閉合主干剖面(圖5)。每條主干剖面所涵蓋的井需保證鉆遇層位相對(duì)較全，剖面所在位置井網(wǎng)較密、無(wú)復(fù)雜構(gòu)造演化情況及沉積演變情況(如研究區(qū)內(nèi)鉆遇層位較全，即鉆遇DⅢ7、DⅢ8、Y4小層分別為28、7、49口井，共84口井)。同時(shí)，應(yīng)盡量把分層關(guān)鍵井納入主干剖面對(duì)比中，以確保主干剖面對(duì)比的準(zhǔn)確性。

圖5 登三段跨區(qū)塊封閉骨架剖面控制全區(qū)對(duì)比Fig.5 Comparison of the whole area control of the cross-block closed skeleton section of Deng-3 Formation

在進(jìn)行主干剖面對(duì)比時(shí)，應(yīng)盡量以分層關(guān)鍵井為著重點(diǎn)，在標(biāo)志層的控制下，逐井向外發(fā)散進(jìn)行統(tǒng)層對(duì)比，以確保主干剖面閉合。若發(fā)現(xiàn)未閉合的井，觀(guān)察是否由于構(gòu)造、沉積等因素的影響造成之前對(duì)比結(jié)果有出入，對(duì)于存在問(wèn)題的井反復(fù)對(duì)比，直至主干剖面上的所有井全部閉合。

在確定了跨區(qū)域封閉主干剖面對(duì)比方案后，可將其余井納入封閉骨架剖面中，而每列骨架剖面需保證有2～3口分層界限已確定的主干剖面上的井，在進(jìn)行骨架剖面對(duì)比時(shí)也應(yīng)保證“口”狀閉合，可應(yīng)用主干剖面中已對(duì)比完成的井進(jìn)行閉合驗(yàn)證，由此實(shí)現(xiàn)全區(qū)封閉骨架閉合對(duì)比[19]。

以上每個(gè)剖面的對(duì)比中，皆需遵循“由粗到細(xì)、由大到小”逐級(jí)對(duì)比閉合、逐級(jí)驗(yàn)證的原則。上述對(duì)比方法，很好地解決了登三段油層極為復(fù)雜的古地貌變化大、多斷層、河控三角洲多變性的對(duì)比難題，為研究區(qū)單砂體識(shí)別、平面沉積微相精細(xì)解剖、儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究打下了良好的地質(zhì)基礎(chǔ)[20]。

2.4 井震結(jié)合統(tǒng)一全區(qū)界線(xiàn)

地層精細(xì)對(duì)比是在選取標(biāo)志層及建立標(biāo)準(zhǔn)剖面的基礎(chǔ)上，應(yīng)用連井標(biāo)定、井震結(jié)合等方法，選取有代表性的井，建立封閉主干剖面，再進(jìn)行縱、橫向網(wǎng)狀對(duì)比，達(dá)到高度閉合。通過(guò)連井剖面對(duì)比可以判斷地層對(duì)比的合理性，再結(jié)合地震所反映的構(gòu)造特征，查找是否有井震不統(tǒng)一，若存在，則對(duì)問(wèn)題井、問(wèn)題剖面重新進(jìn)行對(duì)比分析，直至測(cè)井及地震顯示在構(gòu)造、層位上完全統(tǒng)一，達(dá)到全區(qū)域閉合(圖6)。

圖6 南北走向地震剖面Fig.6 Seismic section of north-south strike

通過(guò)上述方法，建立適用于研究區(qū)垂向上達(dá)單期河流旋回的區(qū)域地層格架。

3 結(jié)論

(1)雙城南地區(qū)登三段地層發(fā)育齊全，沉積較厚，是十分有潛力的勘探層系。以經(jīng)典層序地層學(xué)理論為指導(dǎo)，根據(jù)研究區(qū)1個(gè)一級(jí)、3個(gè)二級(jí)水進(jìn)旋回，將登三段分為3個(gè)砂組，根據(jù)20個(gè)單期水道旋回細(xì)分20個(gè)沉積時(shí)間單元。

(2)通過(guò)沉積旋回、標(biāo)志層、封閉骨架剖面以及井震結(jié)合方法控制對(duì)比，形成了近短源沉積體系小層精細(xì)對(duì)比技術(shù)，建立了研究區(qū)統(tǒng)一地層格架。

(3)通過(guò)全區(qū)的精細(xì)對(duì)比，提出了“地層厚度變化幅度稍大，沉積環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，總體基準(zhǔn)面變化不大”的地層發(fā)育模式，為下一步的沉積微相研究、儲(chǔ)層特征、控油模式、油水規(guī)律奠定了基礎(chǔ)。