大慶長垣外圍葡萄花油層層序地層劃分及地層模式

遲博，高庚庚，薛文卓

大慶長垣外圍葡萄花油層層序地層劃分及地層模式

遲博1，高庚庚2，薛文卓3

（1. 中國石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712； 2. 陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司下寺灣采油廠, 陜西 延安 716000； 3. 西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系， 陜西 西安 710069）

葡萄花油層是松遼盆地長垣外圍的主力油層，隨著主體區(qū)塊已陸續(xù)投入開發(fā)，新的區(qū)塊優(yōu)選難度越來越大，其中一個(gè)原因是對該套地層的層序地層格架和樣式認(rèn)識不夠深入。本文應(yīng)用高分辨率層序地層學(xué)理論方法，結(jié)合巖心、測井、地震資料，在高精度層序劃分的基礎(chǔ)上，建立葡萄花油層層序地層格架。結(jié)果表明：葡萄花油層對應(yīng)長期基準(zhǔn)面上升半旋回，可以進(jìn)一步劃分為2個(gè)中期半旋回和11個(gè)短期旋回；葡萄花油層不同沉積體系控制下的地層結(jié)構(gòu)模式，嘗試解決油藏描述中遇到的單元?jiǎng)澐謱Ρ取⒊练e環(huán)境確定等一系列問題，并為葡萄花油層整體的的開發(fā)規(guī)劃以及落實(shí)滾動(dòng)外擴(kuò)潛力奠定地質(zhì)基礎(chǔ)。

高分辨率層序地層；層序地層界面；層序發(fā)育模式；松遼盆地；葡萄花油層

高分辨率層序地層學(xué)自理論引入中國以來［1，2］，眾多學(xué)者對該理論的核心原理進(jìn)行了深入的研究，并將其技術(shù)方法廣泛的應(yīng)用于我國油氣勘探開發(fā)的各個(gè)階段［3］，極大的推動(dòng)了國內(nèi)陸相層序地層學(xué)的發(fā)展。目前已有學(xué)者結(jié)合國內(nèi)多個(gè)陸相盆地的沉積背景建立了大尺度的高分辨率層序地層格架，也有不少學(xué)者專注于采用該理論開展小層級別砂體的等時(shí)對比，均取得了較好的應(yīng)用效果。事實(shí)證明高分辨率層序地層學(xué)在陸相地層層序劃分中具有良好適用性。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

松遼盆地為一個(gè)大型陸相含油氣盆地，大致經(jīng)歷了熱隆張裂、裂陷、坳陷和萎縮褶皺四個(gè)階段。其中，熱隆張烈階段主要是三疊紀(jì)—早侏羅世時(shí)期，盆地處于剝蝕狀態(tài)，直至侏羅紀(jì)晚期形成一系列小規(guī)模斷陷；裂陷階段開始形成現(xiàn)今盆地雛形，主要沉積火石嶺組、沙河子組、營城組地層；坳陷階段主要以快速穩(wěn)定沉降為主，并伴有間歇性的波動(dòng)上升，沉積了登婁庫組——嫩江組地層，是盆地內(nèi)的主要生儲(chǔ)蓋地層；萎縮褶皺階段主要是在晚白堊世中期以后，盆地全面抬升，沉積地層為四方臺(tái)組—依安組。

葡萄花油層為坳陷階段白堊系上統(tǒng)姚家組一段沉積的地層，是長垣外圍油田的主力產(chǎn)油層，地層厚度20~90 m，東西部地層厚度差異大，層序地層對比存在較大的難度。前人對白堊系地層的劃分做了大量的工作，但對葡萄花油層盆地級別的系統(tǒng)性工作開展還很少，基本集中在局部的凹陷或者油田內(nèi)［4-8］。隨著外圍的主體區(qū)塊均已陸續(xù)投入開發(fā)，新的潛力區(qū)塊優(yōu)選難度越來越大。在此背景下，本文應(yīng)用高分辨率層序地層學(xué)理論方法，結(jié)合葡萄花油層的19口井巖心觀察、2 800多口井的測井曲線以及三維地震等資料，對松遼盆地北部葡萄花油層地層進(jìn)行層序地層劃分（圖1），建立葡萄花油層統(tǒng)一的高精度層序地層格架，總結(jié)并提出葡萄花油層高分辨率地層結(jié)構(gòu)模式，以期解決油藏描述中遇到的單元?jiǎng)澐謱Ρ?、沉積環(huán)境確定等一系列問題，并為葡萄花油層整體的的開發(fā)規(guī)劃以及落實(shí)滾動(dòng)外擴(kuò)潛力奠定基礎(chǔ)。

2 層序界面識別

2.1 層序劃分依據(jù)

層序界面是區(qū)域性等時(shí)對比的首要參考標(biāo)志，在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究區(qū)內(nèi)探評井巖心、測井以及地震等資料，開展葡萄花油層層序界面識別及層序劃分。

圖1 松遼盆地長垣外圍構(gòu)造單元?jiǎng)澐?/p>

2.1.1 地震識別標(biāo)志

地震資料可以用來識別局部地層的缺失、地層的剝蝕、古風(fēng)化面、底礫巖等地層不整合現(xiàn)象，該類不整合通常在地震剖面上表現(xiàn)為相位和反射終止方式的變化，典型的特征包括上超、削截、頂超、下超等。在研究區(qū)的地震剖面中，葡萄花油層底界面T1-1在盆地的西部、西北部地區(qū)發(fā)育上超尖滅（圖2），界面上下地層產(chǎn)狀、厚度及巖石特征具有明顯差異，反映了葡萄花早期沉積范圍小，隨著基準(zhǔn)面下降、湖平面擴(kuò)大，發(fā)育范圍逐漸擴(kuò)大的特征。

圖2 層序界面的地震識別標(biāo)志（剖面位置見圖1）

2.1.2 巖心識別標(biāo)志

巖心資料是層序界面識別最直觀的手段，巖石的顏色、成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、垂向疊加樣式等的突變都是識別層序界面的重要標(biāo)志。研究區(qū)的葡萄花油層頂、底部為灰黑色泥巖，中部可以觀察到紫紅色泥巖，泥巖顏色的變化可以定性反映沉積環(huán)境和水動(dòng)力強(qiáng)弱的變化，進(jìn)而指示可容納空間的變化。底部的灰黑色泥巖多為層狀，可見水平層理，部分地區(qū)可見介形蟲層，反映的是弱水動(dòng)力條件的還原環(huán)境，向上逐步開始出現(xiàn)塊狀灰色、綠色泥巖，屬于水動(dòng)力相對較弱的弱還原環(huán)境，到葡萄花油層中部，開始出現(xiàn)塊狀紫紅色泥巖，可以作為層序界面識別標(biāo)志，是較強(qiáng)水動(dòng)力條件下的氧化、弱氧化環(huán)境，向上到頂部又過渡為灰黑色泥巖，水動(dòng)力條件再次變?nèi)?。這種水動(dòng)力從相對較弱到水動(dòng)力相對較強(qiáng)再到較弱的變化，是湖平面的相對變化的反映，代表著盆地在坳陷期快速沉降過沖中的間歇性波動(dòng)，可以作為重要的層序界面識別標(biāo)志。

2.1.3 測井識別標(biāo)志

對于深度開發(fā)階段的油田，測井資料是識別層序界面的主要手段。對于研究區(qū)的葡萄花油層，縱向上砂泥互層相互疊置，標(biāo)志層不明顯，可以在綜合巖心、地震以及測井資料建立區(qū)域范圍內(nèi)層序界面模式的基礎(chǔ)上，結(jié)合測井曲線中反映出的旋回的連續(xù)性、厚度變化以及疊加樣式的變化來識別。如：單層砂巖厚度向上逐漸變小，粒度向上逐漸變細(xì)，砂泥比向上變小，指示著水體變深的基準(zhǔn)面上升；一系列較小規(guī)模的正旋回河道砂巖縱向疊加，可以組成一個(gè)中期基準(zhǔn)面緩慢上升形成的進(jìn)積序列。

2.2 層序界面特征

葡萄花油層沉積時(shí)期地形平緩，屬于淺水三角洲沉積，具有地層厚度變化快，砂體橫向連續(xù)性較差，縱向砂泥互層疊置與上下地層區(qū)分度低的特點(diǎn)。本文通過對松遼盆地外圍葡萄花油層巖心資料、測井曲線和地震剖面特征的詳細(xì)研究，識別出葡萄花油層從底面到頂面共3個(gè)中期旋回界面，分別是頂、底2個(gè)洪（湖）泛面和中部1個(gè)沉積轉(zhuǎn)換面，具體特征如下：

葡萄花油層頂部是一套具有低電阻、高伽馬的特征的灰黑色泥巖，泥巖中可見水平層理，泥質(zhì)較純，為一次較大規(guī)模的湖泛面，在研究區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育，之上還有兩套泥巖標(biāo)準(zhǔn)層，這三套泥巖層橫向分布相對穩(wěn)定，巖心、測井和地震剖面中識別標(biāo)志和對應(yīng)關(guān)系相對清晰，可以作為良好的標(biāo)準(zhǔn)層。

葡萄花油層底部同樣是一套湖泛成因的、具有低電阻高伽馬特征的灰黑色泥巖，泥巖質(zhì)地較純，普遍發(fā)育水平層理，在研究區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育，僅靠近長垣的近物源區(qū)受河道下切作用局部缺失，底面之下發(fā)育兩套分布穩(wěn)定的粉砂巖可以作為輔助的標(biāo)志層。

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)葡萄花油層系統(tǒng)取芯井的觀察可以發(fā)現(xiàn)，在葡萄花油層中部存在一套紫紅色泥巖和灰綠色泥巖互層，在研究區(qū)北部廣泛發(fā)育，向南逐漸變?yōu)橄癄钌皧A于上下泥巖層中，轉(zhuǎn)換面以上整體呈現(xiàn)向上變細(xì)的正旋回，轉(zhuǎn)換面一下為向上變粗的反旋回，對應(yīng)著葡萄花油層的最大水退期，也是基準(zhǔn)面由下降到上升的轉(zhuǎn)換面。

2.3 層序劃分方案

根據(jù)上述的層序界面識別原則以及研究區(qū)的中期基準(zhǔn)面旋回特征，建立研究區(qū)的層序劃分方案。研究區(qū)內(nèi)識別的中期基準(zhǔn)面旋回具有全區(qū)可對比性，可在全盆地進(jìn)行統(tǒng)層對比，因此可以在上述的中期基準(zhǔn)面旋回控制下，結(jié)合各油田的地層厚度、曲線特征、沉積環(huán)境等進(jìn)行高分辨率層序地層劃分。研究認(rèn)為，長垣外圍西部的齊家古龍凹陷劃分為11個(gè)短期基準(zhǔn)面旋回，對應(yīng)龍南油田PI1-8小層和新肇油田的PI1-11小層；東部的三肇凹陷劃分為10個(gè)短期基準(zhǔn)面旋回，與油田的PI1-9小層對應(yīng)；長垣劃分為11個(gè)短期基準(zhǔn)面旋回，對應(yīng)葡Ⅰ組PI1～PI41小層，PI2c小層底部的不整合對應(yīng)PI組中部的沉積轉(zhuǎn)換面，說明構(gòu)造最大抬升期發(fā)生在葡萄花油層中部沉積時(shí)期，這一認(rèn)識與前人的劃分方案相符。各油田的短期基準(zhǔn)面旋回代表了各單砂層發(fā)育的不同沉積環(huán)境與時(shí)間段，在地層厚度上大體和油田劃分的小層相當(dāng)，由此可以確立整個(gè)長垣外圍葡萄花油層的高精度層序地層劃分方案（圖3）。

圖3 松遼盆地長垣外圍葡萄花油層層序劃分方案

3 地層格架及地層結(jié)構(gòu)模式

3.1 地層格架建立

根據(jù)上述的劃分對比方法，對研究區(qū)探評井的巖心、測井曲線以及地震剖面進(jìn)行綜合識別，首先識別出了葡萄花油層頂、底兩個(gè)湖泛面以及中部的一個(gè)沉積轉(zhuǎn)換面，組成兩個(gè)中期半旋回，在中期旋回地層格架控制的基礎(chǔ)上，按照測井曲線反映的短期旋回特征進(jìn)行地層劃分與對比，然后按照點(diǎn)（單井）—線（骨架剖面）—面（所以井）逐漸推開的方式進(jìn)行地層劃分對比，最終建立葡萄花油層統(tǒng)一的高分辨率等時(shí)地層格架。

葡萄花油層主要受北部物源體系影響，整體的地層格架受構(gòu)造和沉積雙重因素控制，整體地層呈現(xiàn)西厚東薄的特征，西部的齊家古龍凹陷地層厚度可達(dá)80~90 m，發(fā)育11個(gè)短期基準(zhǔn)面旋回，地層厚度最大，是葡萄花時(shí)期的沉降中心；中部長垣地層厚度60~70 m，發(fā)育10個(gè)短期基準(zhǔn)面旋回，三角洲平原的水上分流河道比較發(fā)育，是主要的物源方向；東部的三肇凹陷地層厚度變化較大，至南部的肇州油田短期基準(zhǔn)面旋回逐漸減少為2個(gè)，地層厚度減薄至20 m。

3.2 地層結(jié)構(gòu)模式

3.2.1 “下超上退”地層模式

葡萄花油層橫跨兩個(gè)中期基準(zhǔn)面半旋回，11個(gè)短期基準(zhǔn)面旋回，受基準(zhǔn)面變化的影響，垂向演化序列葡萄花油層底部以前三角洲亞相為主（PI11-8小層），向上逐漸過渡到三角洲前緣亞相（PI7-5小層）和三角洲平原亞相（PI4-3小層）為主，到頂部再次以三角洲前緣亞相為主（PI2-1小層）。由此可見，葡萄花油層自底部→中部→上部，為由水退序列→水進(jìn)序列沉積，中部為最大水退期，反映了由基準(zhǔn)面下降→基準(zhǔn)面上升，轉(zhuǎn)換面位于葡萄花油層中部，即此時(shí)地殼抬升相對最高、可容空間相對最小、湖盆萎縮最小、水體最淺、三角洲物源供給最強(qiáng)，河道砂體最發(fā)育，延伸范圍最廣，向南一直影響到朝陽溝油田。這使整個(gè)地層也由北往南逐漸減薄，形成了沉積轉(zhuǎn)換面之下砂巖超覆型尖滅、之上退覆型尖滅的“下超上退”的地層結(jié)構(gòu)模式。

3.2.2 “超覆”地層模式

葡萄花油層時(shí)期，西部地區(qū)受基準(zhǔn)面下降和短軸物源體系的共同影響，沉積范圍逐步向南擴(kuò)大，在PI11-PI6小層時(shí)期形成了向南超覆的水退序列，形成了超覆地層結(jié)構(gòu)模式，主要影響西部中央的部分油田。

3.2.3 “古坡折帶超覆”地層模式

葡萄花油層沉積時(shí)期，在沿齊家古龍凹陷西部、西北部及南部地區(qū)地震剖面上可見同向軸上超尖滅（圖2），探井地層剖面顯示地層厚度迅速減薄，PI11-PI8小層時(shí)期在坡折帶范圍內(nèi)普遍缺失，受古地形影響存在著古坡折帶，同時(shí)，地層向南逐漸減薄，形成超覆沉積，形成了“古坡折帶超覆”地層結(jié)構(gòu)模式，主要影響長垣西部的南段的幾個(gè)油田。

4 結(jié) 論

（1）松遼盆地北部長垣外圍葡萄花油層可以劃分為2個(gè)中期旋回和11個(gè)短期旋回，分別對應(yīng)油田開發(fā)階段的砂巖組和小層，頂?shù)诪楹好?，最大水退期位于中部的沉積轉(zhuǎn)換面。

（2）葡萄花油層包含了4種層序地層發(fā)育模式，即下超上退地層結(jié)構(gòu)模式、古坡折帶地層結(jié)構(gòu)模式、古坡折帶超覆地層結(jié)構(gòu)模式和超覆地層結(jié)構(gòu)模式。

[1] 鄧宏文．美國層序地層研究中的新學(xué)派—高分辨率層序地層學(xué)[J]．石油與天然氣地質(zhì)，1995，16（2）：89-97．

[2] 鄭榮才，尹世民，彭軍．基準(zhǔn)面旋回結(jié)構(gòu)與疊加樣式的沉積動(dòng)力學(xué)分析[J]．沉積學(xué)報(bào)，2000，18（3）：369-376．

[3] 孫致學(xué)，凌慶珍，鄧虎成，等．高分辨率層序地層學(xué)在油田深度開發(fā)中的應(yīng)用[J]．石油學(xué)報(bào)，2008，29（2）：239-246．

[4] 劉媛，朱筱敏，袁紅旗，等．三肇凹陷白堊系姚一段葡萄花油層淺水三角洲高分辨率層序地層新認(rèn)識[J]．中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010，34（4）：7-13．

[5] 李婷婷．大安沿江地區(qū)葡萄花油層高分辨率層序地層及成藏模式研究[D]．東北石油大學(xué)，2011．

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Sequence Stratigraphic Division and Stratigraphic Model of Putaohua Oil Reservoir Around Daqing Placanticline

1,2,3

（1. Exploration and Development Research Institute of PetroChina Dhangqing Oilfield Company, Heilongjiang Daqing 163712, China; 2. Xiasiwan Oil Production Plant of Shaanxi Yanchang Petroleum Company, Shaanxi Yan’an 716000, China; 3. Department of Geology, Northwest University, Shaanxi Xi’an 710069, China）

Putaohua reservoir is the main reservoir in the periphery of Songliao basin. With the development of the main block, the new block optimization is becoming more and more difficult. One of the reasons is that the sequence stratigraphic framework and style of the formation are not well understood. In this paper, a sequence stratigraphic framework of Putaohua oil reservoir was established on the basis of high-resolution sequence stratigraphy theory, core, logging and seismic data. The results show that Putaohua reservoir can be further divided into two medium-term half cycles and 11 short-term cycles corresponding to the long-term baseline rising half cycles. The sequence stratigraphic model controlled by different sedimentary systems of Putaohua reservoir was used to solve a series of problems encountered in reservoir description, such as unit division and correlation, determination of sedimentary environment, which could lay a geological foundation to plan the overall development of Putaohua reservoir,and tap the potential of rolling expansion.

high resolution sequence stratigraphy; sequence stratigraphic interface; sequence development model; Songliao basin; Putaohua reservoir

國家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”（2016ZX05013006）；“十三五”重大專項(xiàng)“大慶油氣持續(xù)有效發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”（2016E-0209）。

2019-10-21

遲博（1973-），男，高級工程師，研究方向：主要從事石油勘探開發(fā)工作。

F416.22

A

1004-0935（2020）01-0089-04