伏龍泉斷陷登婁庫組地層再認(rèn)識(shí)及對(duì)勘探的地質(zhì)意義

宋立斌,孫 凱,姜宏官

(中國(guó)石油吉林油田公司勘探開發(fā)研究院,吉林 松原 138000)

0 引言

松遼盆地南部天然氣勘探自營(yíng)城組火山巖地層獲得突破后,營(yíng)城組之上的登婁庫組碎屑巖天然氣勘探逐步得到重視。為了揭示伏龍泉地區(qū)登婁庫組地層含氣性,了解深部地層發(fā)育情況,伏14井于登婁庫組(當(dāng)時(shí)分層)厚細(xì)砂巖層實(shí)施壓裂自噴求產(chǎn),獲得14.176×104m3高產(chǎn)氣流,從而發(fā)現(xiàn)了伏14塊構(gòu)造巖性復(fù)合圈閉氣藏。沿用過去吉林油田登婁庫組巖石地層劃分方案,目前這套地層一直被劃歸為營(yíng)城組四段。

但依據(jù)松遼盆地登婁庫組松基6井建組剖面巖石學(xué)和生物地層學(xué)特征,結(jié)合營(yíng)城組地層劃分標(biāo)準(zhǔn)分析,該文認(rèn)為伏14井1 923.2～1 991.0 m試氣段地層應(yīng)當(dāng)歸屬為登婁庫組三段。產(chǎn)生分層錯(cuò)誤的原因是人們對(duì)登婁庫組和營(yíng)城組地層劃分標(biāo)準(zhǔn)不明確,缺少登婁庫組頂、底界識(shí)別標(biāo)志,生產(chǎn)應(yīng)用中也只是沿用臨近探井的地層劃分方案進(jìn)行橫向?qū)Ρ榷?jiǎn)單地確定地層劃分,沒有從建組地層剖面分析入手,開展系統(tǒng)的地層劃分對(duì)比研究,從而產(chǎn)生地層分層混亂問題。

為解決伏龍泉斷陷登婁庫組存在的地層組/段劃分混亂問題,該文通過深入分析登婁庫組建組剖面地層巖石組合特點(diǎn),確定了登樓庫組地層巖石地層學(xué)特征,結(jié)合該斷陷登婁庫組地層古生物孢粉及其年代地層學(xué)研究,建立了登婁庫組綜合地層劃分標(biāo)準(zhǔn),并按照“地層格架剖面井震對(duì)比”的統(tǒng)層方法完成了對(duì)伏龍泉斷陷登婁庫組地層的統(tǒng)一劃分和地層再認(rèn)識(shí)。

1 地質(zhì)概況

伏龍泉斷陷地理位置位于吉林省長(zhǎng)春市農(nóng)安縣與松原市長(zhǎng)嶺縣境內(nèi),區(qū)域構(gòu)造位置位于松遼盆地南部中部斷陷帶的東南部,其西側(cè)為中央凹陷區(qū)的長(zhǎng)嶺斷陷,東側(cè)為東南隆起區(qū)的德惠斷陷[1-2](如圖1所示)。伏龍泉斷陷勘探面積為1 071 km2,基底最大埋深超過 5 km,發(fā)育3個(gè)次級(jí)洼槽,斷陷東側(cè)發(fā)育一條近北東走向的下正上逆大斷裂,該斷裂向上斷至青山口組,向下斷至基底,它控制著伏龍泉次斷陷的形成和地層的沉積充填。

伏龍泉斷陷發(fā)育北北東向、近南北向和北北西向3組斷裂,受斷裂的切割平面上形成一系列斷鼻和斷塊構(gòu)造。伏龍泉斷陷地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,微小斷裂發(fā)育,構(gòu)造形成及演化可概括為隆起期、斷陷期、坳陷期和構(gòu)造反轉(zhuǎn)期4個(gè)不同的演化階段。從伏龍泉斷陷勘探成果及油氣成藏規(guī)律研究可知,伏龍泉斷陷在白堊紀(jì)晚期反轉(zhuǎn)形成的斷鼻或者小型穹窿型構(gòu)造基本上控制了該區(qū)的油氣聚集成藏,斷裂對(duì)油氣的成藏起重要的控制作用[3-5],油氣成藏具有 “近油源、斷裂系統(tǒng)輸導(dǎo)及后期構(gòu)造反轉(zhuǎn)二次調(diào)整” 的地質(zhì)特點(diǎn)[6]。

從伏龍泉斷陷鉆井揭示的地層情況可知,該斷陷自下而上發(fā)育的地層序列依次為石炭二疊系基底,下白堊統(tǒng)火石嶺組、沙河子組、營(yíng)城組、登婁庫組和泉頭組,上白堊統(tǒng)青山口組和第四系表土地層。根據(jù)地層巖性組合及電性特征,前期地層劃分方案是將伏龍泉斷陷登婁庫組和營(yíng)城組地層各自劃為4個(gè)段。其中,登婁庫組地層厚度為300～430 m,每段地層厚度為35～120 m;營(yíng)城組地層厚度為300～400 m,每段地層厚度為120～230 m?？碧綄?shí)踐證實(shí),鉆探在伏龍泉斷陷反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶上的探井登婁庫組4個(gè)段均含氣,試氣有伏14井及伏26井等多口探井獲得工業(yè)氣流,說明伏龍泉斷陷反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶上的登婁庫組具備優(yōu)越的成藏地質(zhì)條件,登婁庫組碎屑巖具有較大的天然氣勘探潛力。

伏龍泉斷陷登婁庫組主要發(fā)育湖泊、辮狀河三角洲以及曲流河3種沉積相類型。從登婁庫組重礦物分布及其地層砂地比變化特征可知,物源主要來自伏龍泉斷陷東南、東部和西北部3個(gè)物源方向,儲(chǔ)層砂體主要呈北西—南東方向條帶狀或者扇狀展布。營(yíng)城組是斷陷盆地發(fā)育晚期緩慢沉降時(shí)的淺水?dāng)嘞莺枭热侵蕹练e,此時(shí)火山活動(dòng)相對(duì)較頻繁強(qiáng)烈。營(yíng)城組扇三角洲沉積分為扇根和扇中2種亞相,其中扇根亞相進(jìn)一步細(xì)分為扇根河道和扇根河道間2種微相。

2 登婁庫組地層劃分標(biāo)準(zhǔn)

為明確伏龍泉斷陷登婁庫地層劃分類型,指導(dǎo)探井地層準(zhǔn)確劃分,需要從登婁庫組建組剖面分析入手,通過查閱歷史分層資料,研究分析登婁庫組命名的創(chuàng)建歷史,從中準(zhǔn)確掌握登婁庫組/段巖石地層單元的巖石組合及其重要標(biāo)志巖層的基本特征,采用多重地層劃分對(duì)比技術(shù)重新建立組/段地層識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 登婁庫組定義

登婁庫組(K1d)層型建立及其沿革:登婁庫組正層型剖面是由松遼石油勘探局綜合研究隊(duì)于1959年在前郭縣東部登婁庫構(gòu)造東北端的松基2井創(chuàng)建的,地層巖性由棕灰黑色、紫色粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖及細(xì)砂巖組成的一套砂泥巖地層,厚度超過400 m,它與上覆泉頭組地層處呈整合接觸,確定時(shí)代歸屬為晚侏羅或白堊紀(jì)(現(xiàn)今厘定為下白堊統(tǒng))。1975年,吉林省地層編寫組因松基2井鉆孔編錄較粗糙,且地層中沒有發(fā)現(xiàn)化石,改以扶101井作為吉林層型代表性剖面,并引用了舒蘭縣溪河鄉(xiāng)汪屯地表剖面做輔助剖面。1988年,地礦部吉林石油普查勘探指揮所的裘松余建議利用松基6井作為登婁庫組正層型剖面(如圖2所示)。

登婁庫組為斷坳轉(zhuǎn)換時(shí)期的三角洲—淺水湖盆粗碎屑沉積建造,地層呈披蓋式覆蓋于前期斷陷沉積之上。中下部地層巖性為一套雜色、灰白色砂礫巖夾紫紅色、灰綠色和深灰色泥巖;中上部地層巖性為灰紫色、暗紫色砂質(zhì)(含礫)泥巖與灰色砂巖不等厚互層。

松基6井地理位置位于黑龍江省安達(dá)市薩爾圖約10 km處(登婁庫組井段2 641～4 188 m)。該井于1964年鉆探,鉆穿登婁庫組至基底(完鉆井深為4 718.77 m),在登婁庫組取得了相對(duì)較全的錄井資料。1979年經(jīng)高瑞琪等進(jìn)行的古生物研究,松基6井還在登三、登四段地層獲得豐富的孢粉化石,孢粉組合中以蕨孢占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),含量高達(dá)83%,次為裸子植物花粉,占15.46%,被子植物花粉僅占1.46%。蕨孢以里白科為主,里白科(Gleicheniidites)含量可達(dá)23.65%,海金秒科無突肋紋孢(Cicatrivosisporites)和光面三縫孢(Leiotriletes)含量各占近10%,桫欏孢(Cyathidites)含量達(dá)16.53%;裸子植物花粉以無口器粉(Inaperturopllenites)為主,占9.16%,銀杏和克拉梭粉較少;被子植物花粉為三溝粉和三溝孔粉。孢粉化石屬于光面三縫孢-無突肋紋孢-擬里白孢組合帶[7-9]。

目前,大慶油田將松基6井登婁庫組劃分為登一段(砂礫巖段)、登二段(暗色泥巖段)、登三段(塊狀砂巖段)和登四段(過渡巖性段),吉林石油地質(zhì)編寫組也一直沿用大慶油田登婁庫組地層4分方案。

2.2 登婁庫組4分方案

自1979年黑龍江省區(qū)域地層表編寫組對(duì)松基6井登樓庫組用4分方案建組以來,其巖性地層和生物地層經(jīng)歷了幾次修訂,其中變化較大的一次是在2003—2004年。在這個(gè)時(shí)期大慶油田率先在徐家圍子斷陷營(yíng)城組火山巖天然氣勘探取得了重大突破,一些地層研究學(xué)者基于野外地質(zhì)剖面考察,結(jié)合徐家圍子斷陷地震解釋與探井綜合地層研究后,提出了松遼盆地北部徐家圍子斷陷營(yíng)城組4分方案,即營(yíng)一段為酸性火山巖段,營(yíng)二段為砂泥巖段,營(yíng)三段為中基性火山巖段,營(yíng)四段為砂礫巖段,同時(shí)分析認(rèn)為徐家圍子地區(qū)缺失登一段粗碎屑巖沉積。分層變化本質(zhì)就是營(yíng)四段雜色砂礫巖段地層的歸屬問題。按照早期建組剖面松基6井標(biāo)準(zhǔn)井是應(yīng)該將這套雜色砂礫巖段歸屬到登一段,并且已經(jīng)確定雜色砂礫巖段是一個(gè)厚度約50～100 m的區(qū)域相對(duì)穩(wěn)定的標(biāo)志層。

為了探討營(yíng)四段雜色砂礫巖段歸屬問題,在2007—2021年吉林大學(xué)的劉碩、高友峰和尹永康等通過對(duì)松科2科學(xué)探索井開展年代地層學(xué)研究,又一次將營(yíng)四段重新劃歸登一段(如圖3所示)。直接證據(jù)是在松科2井雜色砂礫巖之上2 969 m處發(fā)育一3 m厚的薄層凝灰?guī)r,取樣測(cè)試獲得鋯石U-Pb年齡測(cè)年為(103±0.83)Ma,屬于阿爾布晚期,并通過與松遼南部登一段砂礫巖層類比,認(rèn)為松科2科學(xué)探索井營(yíng)四段雜色砂礫巖層就是早期認(rèn)為缺失的登一段地層[10]。

圖3 松遼盆地北部松科2井地層綜合柱狀圖Fig.3 The stratigraphic histogram of well Songke2 in the northern Songliao Basin

另外,從1975年吉林省地層表編寫組利用吉林省九臺(tái)市煤礦341和343鉆孔資料創(chuàng)建的營(yíng)城組層型剖面可知,營(yíng)城組地層一直劃分為3段。鉆孔揭示巖石地層特征為1套火山巖中間夾1套火山湖相碎屑巖地層,與下伏沙河子組碎屑巖地層呈平行不整合接觸。1997年吉林省巖石地層表編寫組及2019年吉林大學(xué)張梅生教授推薦的營(yíng)城組3分方案為:1)底部營(yíng)一段為中基性火山巖-酸性流紋巖;2)中部營(yíng)二段為碎屑砂礫巖夾可采煤層,產(chǎn)植物化石;3)頂部營(yíng)三段為局部發(fā)育的中基性玄武質(zhì)安山巖,營(yíng)三段一般較薄且分布局限,多數(shù)盆內(nèi)探井不發(fā)育營(yíng)三段地層,故在盆地內(nèi)多數(shù)探井營(yíng)城組只是劃分為營(yíng)一段和營(yíng)二段,缺失營(yíng)三段。

由此可知,大慶油田在徐家圍子斷陷劃分出來的所謂“營(yíng)四段砂礫巖層”,實(shí)際應(yīng)當(dāng)歸屬于營(yíng)城組地層之上的登一段地層。該文通過伏龍泉地區(qū)登婁庫組地層綜合研究,結(jié)合區(qū)域上地層古生物孢粉特征及年代地層學(xué)特征,認(rèn)為登婁庫組采用4分方案比較合理。這種地質(zhì)觀點(diǎn)不僅符合登婁庫組松基6井建組剖面巖石組合及標(biāo)志性巖層的層型定義,而且登一段底部雜色砂礫巖段標(biāo)志層與其下伏營(yíng)城組火山巖地層呈區(qū)域角度不整合接觸關(guān)系(T4)比較明確。

2.3 登婁庫組地層劃分標(biāo)準(zhǔn)

建立登婁庫組地層劃分標(biāo)準(zhǔn),重點(diǎn)是需要找到能夠區(qū)分出登婁庫組頂、底界線的巖電特征識(shí)別標(biāo)志。

2.3.1 登婁庫組頂界(T3)巖電特征識(shí)別標(biāo)志

登婁庫組頂界登四段砂泥巖地層與泉一段底部地層的分層界線處巖電標(biāo)志特征不明顯,需要依據(jù)松基6井建組剖面的地質(zhì)巖心資料仔細(xì)觀察界面上、下地層的泥巖顏色,找到是否存在巖性突變界面、沉積旋回類型的轉(zhuǎn)化界面及沉積相突變界面。然后觀察測(cè)井資料的自然伽瑪測(cè)井曲線是否相應(yīng)的出現(xiàn)突變界面,深淺電阻率曲線是否出現(xiàn)突然增大或降低以及聲波測(cè)井曲線的突變界面等,從而明確分層界線處的巖電標(biāo)志,為地質(zhì)分層找到參考依據(jù)。

登婁庫組為斷坳轉(zhuǎn)換時(shí)期扇三角洲—淺水湖盆粗碎屑沉積建造。松基6井登婁庫組上部為灰綠或灰褐色泥巖與雜色砂礫巖互層,與上覆泉頭組一段呈連續(xù)過渡;下部為灰白色和雜色砂礫巖為主,夾灰綠、紫紅色泥巖及少量凝灰?guī)r。

松基6井泉一段地層巖性為暗紫色、紫紅色泥巖與灰白色、淺灰色砂礫巖、粗砂巖及粉砂巖呈不等厚互層,重礦物中陸源礦物以鋯石、石榴石、綠簾石和磁鐵礦為主。泉一段與下伏登婁庫組呈整合-假整合接觸,盆地邊部常超覆于不同層位老地層之上。

精細(xì)分析松基6井建組地層巖性剖面,可總結(jié)出登婁庫組頂界(T3)與泉一段底界分層界線處上、下地層巖電特征如下:

1)泉一段泥巖顏色偏暗,以灰紫色或淺紫色為主;登婁庫上部泥巖顏色偏氧化色,顏色紅一些,多為紫紅色。

2)泉一段電阻率基值比登四段泥巖電阻率基值低,代表域廣、穩(wěn)定沉降的淺湖環(huán)境(盆地地貌類似平底鍋形態(tài))。

3)砂巖組合不同,電阻率曲線形態(tài)有變化,泉一段泥質(zhì)巖偏多,砂巖以薄砂層細(xì)砂巖為主,電阻率曲線呈現(xiàn)單峰狀; 登四段砂質(zhì)巖偏多,粒度偏粗,以砂礫巖和粗砂巖為主,電阻率曲線呈梳狀。

4)泉一段與登四段之間分層界線劃分是在電阻率曲線由登四段高阻基值到泉一段低阻基值弧形變化拐點(diǎn)處,卡位在砂巖底(局部地區(qū)或者是相對(duì)位置的泥巖底)。

2.3.2 登婁庫組底界(T4)巖電特征識(shí)別標(biāo)志

登婁庫組底界登一段雜色砂礫巖標(biāo)志層巖電特征明顯,是一段發(fā)育50～100 m厚的巖性粗、成分和顏色雜的砂礫巖地層,視電阻率曲線特征為中高幅箱型及鐘型曲線,呈現(xiàn)高自然伽馬(GR)、高電阻率(Rt)和低時(shí)差(Δt)曲線特征。

分析登婁庫組底界登一段雜色砂礫巖標(biāo)志層沉積成因可知,該套砂礫巖是在營(yíng)城組末期擠壓抬升后發(fā)生沉降初期的產(chǎn)物。在區(qū)域構(gòu)造上,營(yíng)城組末期抬升與伊澤奈岐板塊末端的大洋火山擠壓有關(guān),而抬升結(jié)束后的熱沉降初期,必然伴隨著強(qiáng)烈的垂向構(gòu)造運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致地表落差較大的地區(qū)發(fā)生重力流,濁流沉積,抬升時(shí)未完全風(fēng)化的礫巖快速堆積在斷陷盆地中,形成火山碎屑成分磨圓度中等的雜色礫巖。其含義代表著熱沉降初期的事件沉積,沉積受構(gòu)造動(dòng)力和地形控制,屬于重力流沖積扇沉積,砂礫巖厚度平面分布不均勻,一般在近物源的洼槽邊緣較為發(fā)育且厚度大,到了斷陷洼槽中心漸變?yōu)楹[砂巖或者過渡為粗砂巖等。

2.3.3 巖石地層標(biāo)準(zhǔn)

松基6井登婁庫組地層內(nèi)部總體由2套向上明顯變細(xì)的正旋回構(gòu)成,相當(dāng)于大慶油田4分方案的登一、登二段和登三、登四段。2022年吉林油田對(duì)伏龍泉斷陷登婁庫組開展區(qū)域統(tǒng)層研究,通過伏龍泉地區(qū)多口探井的層位標(biāo)定和地層格架剖面井震地層對(duì)比研究,表明伏龍泉斷陷登婁庫組地層發(fā)育齊全,登一段～登四段可以按照巖性由粗到細(xì)進(jìn)一步細(xì)分為4個(gè)正旋回。

類比松基6井巖石組合及沉積旋回特征,將伏龍泉斷陷登婁庫組劃分為4段(標(biāo)準(zhǔn)井如伏14井和伏19井等)。登一段(砂礫巖段)巖性為雜色砂礫巖,其上部夾少量砂巖和泥巖;登二段(暗色泥巖段)下部為紫褐色和深灰色泥巖,灰色泥巖與淺灰色粉砂巖、細(xì)砂巖呈不等厚互層,上部為紫褐色和深灰色砂質(zhì)泥巖夾紫灰色、灰色泥質(zhì)粉砂巖及細(xì)砂巖;登三段(塊狀砂巖段)整體為紫褐色、深灰色泥巖或粉砂質(zhì)泥巖與灰色、紫灰色粉砂巖及細(xì)砂巖呈不等厚互層;登四段(過渡巖性段)巖性為灰褐色泥巖與灰白色粉砂巖不等厚互層,泥巖質(zhì)純,砂巖為中厚層塊狀,巖性組合為正旋回。登婁庫組底部標(biāo)志層為局部穩(wěn)定發(fā)育的雜色砂礫巖段地層,厚度約為50～100 m。在斷陷內(nèi)次級(jí)凹槽之間的局部隆起區(qū),登一段地層遭受隆起剝蝕或者未沉積而缺失。

2.3.4 生物地層標(biāo)準(zhǔn)

松遼盆地南部登婁庫組地層中孢粉化石比較豐富。研究表明,登婁庫組發(fā)育典型的克拉梭粉(Classopollis)-希指蕨孢(Schizaeoisporites)-無突肋紋孢(Cicatrivosisporites)孢粉組合。而其上部地層泉一、泉二段發(fā)育典型的三瓣孔孢(Trilobosporites)-桫欏孢(Cyathidites)-三孔溝粉(Tricolpopllenites)孢粉組合。

泉頭組泉一、泉二段地層屬于典型湖相地層沉積,其與登婁庫組斷陷轉(zhuǎn)換期地層沉積特征在孢粉組合特征上有明顯區(qū)別,可以借助鉆井泥質(zhì)巖類地層的巖心或者巖屑取樣開展孢粉古生物鑒定,據(jù)此甄別并劃分出登婁庫組地層。2019年,吉林大學(xué)張梅生教授對(duì)伏龍泉斷陷伏8井(1 160～1 370 m)、伏231井(1 995.26 m)、伏240井(2 217 m)和伏242井(2 285.7 m)這4口探井登婁庫組泥質(zhì)巖巖心開展過孢粉組合研究,建立了以濕熱背景下發(fā)育的克拉梭粉(Classopollis)-三角光面孢(Leiotriletes)-無突肋紋孢(Cicatrivosisporites)孢粉組合,這個(gè)新建立的生物地層標(biāo)準(zhǔn)為登婁庫組地層劃分起到了重要的指導(dǎo)作用。

2.3.5 年代地層標(biāo)準(zhǔn)

伏龍泉斷陷鉆井巖心火山巖同位素年齡未實(shí)際測(cè)得,原因是松遼盆地南部登婁庫組火山巖不發(fā)育,取心資料少,導(dǎo)致對(duì)登婁庫組形成時(shí)代的研究較少,近3年松遼盆地登婁庫組鉆井火山巖僅查閱到3個(gè)測(cè)年結(jié)果(如圖4所示)[10]。第1個(gè)測(cè)年結(jié)果于2019年來自徐家圍子地區(qū)松科2井登二段淺灰色中砂巖(取井深度為2 880.77～2 882.09 m),碎屑鋯石LA-ICP-MS U-Pb測(cè)年結(jié)果為(102±4)Ma(如圖4a所示)。劉碩等研究認(rèn)為,這個(gè)最年輕且為巖漿成因的鋯石年齡代表了登二段最大沉積年齡[10],表明松遼盆地徐家圍子斷陷在該時(shí)期已進(jìn)入阿爾布晚期,登二段沉積時(shí)代要晚于102 Ma。第2個(gè)測(cè)年結(jié)果來自松科2井登一段灰色凝灰?guī)r(取井深度2 969.21～2 972.11 m,厚3 m),鋯石測(cè)年為(103±0.83)Ma。劉碩等研究認(rèn)為,這個(gè)巖漿成因的鋯石年齡代表了登一段沉積年齡[10]。第3個(gè)測(cè)年結(jié)果于2021年來自松遼盆地南部德惠斷陷松科3井登一段(取井深度2 359.35 m),該段為一個(gè)厚度0.2 m的極薄層火山灰層火山灰,鋯石測(cè)年為(105.4±0.6)Ma(如圖4b所示)。吉林大學(xué)高有峰教授研究認(rèn)為,這個(gè)巖漿成因鋯石年齡指示了登一段沉積時(shí)期年齡,接近于登婁庫組底界的沉積年齡。

圖4 松科2井和松科3井登婁庫組鋯石U-Pb測(cè)年諧和年齡圖Fig.4 Zircon U-Pb concordia diagram for Denglouku Formation in well Songke2 and well Songke3

另外,對(duì)于登婁庫組頂?shù)捉绲貙幽挲g的厘定,還需要依據(jù)其上(泉頭組一段)、下(營(yíng)城組三段)地層對(duì)應(yīng)的國(guó)際地層年代表(2022年發(fā)布)確定的時(shí)間來限制,以此最終確定登婁庫組的頂、底界地層時(shí)代。

從文獻(xiàn)[11]可知,上白堊統(tǒng)泉頭組一段底界對(duì)應(yīng)國(guó)際地層塞諾曼階(Cenomanian)底金釘子(GSSP),年齡為100.5 Ma。據(jù)此初步確定登婁庫組頂界地層年齡為100.5 Ma。綜合松遼盆地火山巖鋯石測(cè)年確定的登婁庫組地層底界年齡(105.4±0.6)Ma,該研究初步厘定松遼盆地登婁庫組地層年齡大約為100.5～105.5 Ma,延續(xù)時(shí)間約為5 Ma。

2.3.6 地震波組響應(yīng)特征

地層界面識(shí)別的地震標(biāo)志主要是按照地震反射終止關(guān)系(即削截、頂超、上超和下超)來確定,登婁庫組底面(對(duì)應(yīng)地震T4)與營(yíng)城組地層之間為一角度不整合面,T4地震響應(yīng)特征為一連續(xù)可追蹤的波峰地震反射,是地震波成層反射與雜亂反射的分界,在T4界面上追蹤存在明顯削截和上超現(xiàn)象。

圖5所示為伏14井地震剖面合成記錄層位標(biāo)定圖。通過制作合成記錄,在伏14井地震剖面上標(biāo)定,可知T4與T3反射層之間存在3個(gè)較連續(xù)的波峰同相軸,將登婁庫組分成4段(登一～登四),4個(gè)段分界面恰好能夠與4個(gè)地震反射波峰同相軸相對(duì)應(yīng)(T31,T32,T33)。登婁庫組地層在地震反射特征明顯,易于同其上下相接觸的地層反射特征區(qū)別開來。上部泉一段地層表現(xiàn)為中低頻和中弱振幅,呈弱連續(xù)地震反射特征;下部營(yíng)城組地層表現(xiàn)為中低頻和中強(qiáng)-中弱振幅,同相軸呈連續(xù)性較好的平行、亞平行反射特征;而登婁庫組內(nèi)部則表現(xiàn)為中高頻和中強(qiáng)振幅,同相軸呈連續(xù)的平行反射特征。登婁庫組和營(yíng)城組所有層段地層在三維地震剖面上都可以開展全區(qū)對(duì)比和地質(zhì)層位追蹤解釋。

圖5 伏14井地震剖面合成記錄層位標(biāo)定圖(東西向)Fig.5 The calibration map of the synthetic record of the seismic profile of well Fu14 (east-west direction)

3 登婁庫組地層劃分及其地質(zhì)意義

登婁庫組的地層劃分與對(duì)比按照以下3個(gè)步驟進(jìn)行。

第1步:選擇標(biāo)準(zhǔn)井進(jìn)行單井地層劃分。應(yīng)選擇巖、電特征明顯的探井作為標(biāo)準(zhǔn)井,按照前文總結(jié)得出的登婁庫組頂界(T3)和底界(T4)巖電特征識(shí)別標(biāo)志,先對(duì)標(biāo)準(zhǔn)井進(jìn)行單井登婁庫組頂界(T3)和底界(T4)縱向地層劃分,在此基礎(chǔ)上,再依據(jù)登婁庫組本身發(fā)育的4個(gè)正旋回特征完成4個(gè)段級(jí)別地層單元?jiǎng)澐?其他探井比照標(biāo)準(zhǔn)井4個(gè)段級(jí)劃分方案,再依次完成地層的初步劃分與對(duì)比。

第2步:選擇連井地震剖面,建立地層格架網(wǎng),在伏龍泉斷陷選擇兩橫、三縱共5條過11口鉆井的區(qū)域地震剖面作為連井骨干剖面,形成地層格架對(duì)比剖面網(wǎng),這5條剖面網(wǎng)的探井都能實(shí)現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)井的間接對(duì)比,達(dá)到地質(zhì)層位閉合對(duì)比的地質(zhì)目的。

第3步:采用井-震標(biāo)定控制下的三維空間地震及地質(zhì)層位追蹤閉合技術(shù),完成探井地層的統(tǒng)一劃分。

3.1 登婁庫組地層劃分

由伏龍泉斷陷內(nèi)的探井揭示的地層發(fā)育情況分析可知,伏14井鉆穿登婁庫組地層,資料齊全,巖電特征明顯,且鉆遇營(yíng)城組凝灰?guī)r標(biāo)志層(井壁取心證實(shí)),可以作為標(biāo)準(zhǔn)井。

依據(jù)大慶油田松基6井登婁庫組4分方案,結(jié)合伏14井巖石組合特征,對(duì)照測(cè)井曲線巖電標(biāo)志和旋回特征,將伏14井登婁庫組地層進(jìn)一步劃分為登一段～登四段(如圖6所示)。

圖6 伏龍泉斷陷伏14標(biāo)準(zhǔn)井地層綜合柱狀圖Fig.6 The comprehensive histogram of the stratum of the standard well Fu14 in the Fulongquan Fault Depression

伏14井登婁庫組分布在1 558.6～2 420.0 m井段,上部被泉一段碎屑巖覆蓋,下部角度不整合于營(yíng)城組凝灰?guī)r地層之上。

伏14井登婁庫組鉆遇地層層序如下:

登婁庫組(1 558.6～2 420.0 m井段)總厚度861.40 m;

登婁庫組四段(1 558.6～1 789 m) 厚度230.4 m;

16. 厚層灰色粉砂巖夾薄層深紫色泥巖 44.28 m;

15. 深紫色泥巖與薄層灰色粉砂巖互層 53.12 m;

14. 厚層深紫色泥巖夾灰色粉砂巖 77.32 m;

13. 深灰色泥巖與薄層灰色粉砂巖互層 55.68 m。

登婁庫組三段(1 789.0～1 997.0 m) 厚度179.8 m;

12. 深灰色泥巖與深灰色粉砂巖互層 77.60 m;

11. 深紫色泥巖 10.08 m;

10. 灰色細(xì)砂巖夾薄層灰色泥質(zhì)巖 53.48 m;

9. 厚層深紫色泥巖 24.00 m;

8. 灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖 14.64 m。

登婁庫組二段(1 997.0～2 190.0 m)厚度193.00 m;

7. 灰色、灰白色細(xì)砂巖夾灰色泥巖 92.00 m;

6. 深灰色泥巖夾灰色細(xì)砂巖 91.16 m;

5. 灰色細(xì)砂巖與灰色泥巖薄互層 9.84 m。

登婁庫組一段(2 190.0～2 420.0 m) 厚度230.0 m;

4. 深灰色泥巖夾薄層泥質(zhì)粉砂巖 13.04 m;

3. 灰白色細(xì)砂巖夾薄層灰色泥巖 52.36 m;

2. 灰色細(xì)砂巖夾薄層灰色泥巖 36.60 m;

1. 雜色砂礫巖 128.00 m。

將伏14井作為登婁庫組標(biāo)準(zhǔn)井,按照地層劃分與對(duì)比的3個(gè)步驟,開展了對(duì)伏龍泉斷陷登婁庫組嚴(yán)格受井震標(biāo)定約束的三維地震地層格架劃分與對(duì)比,并將5條地層格架剖面上的重點(diǎn)探井進(jìn)行了系統(tǒng)性劃分(見表1),實(shí)現(xiàn)了三維地震空間內(nèi)連井地震剖面線交叉點(diǎn)處地質(zhì)層位與地震層位的閉合統(tǒng)一。

表1 伏龍泉斷陷登婁庫組探井地層劃分?jǐn)?shù)據(jù)表Table 1 Data table of stratigraphic division of exploratory wells in Denglouku Formation of Fulongquan Fault Depression

3.2 對(duì)勘探的地質(zhì)意義

伏龍泉斷陷天然氣勘探開發(fā)實(shí)踐表明,對(duì)登婁庫組天然氣成藏研究有2項(xiàng)最重要的基礎(chǔ)工作:一是登婁庫組地層的劃分標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)層工作,明確的分層標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)確的分層數(shù)據(jù)是開展氣層地震標(biāo)定以及制作氣藏剖面的重要基礎(chǔ);二是氣藏圈閉描述工作,只有地層分層方案明確和分層數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,才能保障地震構(gòu)造解釋層位追蹤的準(zhǔn)確性和構(gòu)造巖性圈閉落實(shí)的可靠性。

按照“格架地層剖面井震對(duì)比”統(tǒng)層方法,吉林油田較好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)伏龍泉斷陷登婁庫組地層的統(tǒng)一劃分,通過重視深層地層基礎(chǔ)研究,提高了地層分層數(shù)據(jù)的精度。按照新的地層劃分結(jié)果,2022年吉林油田對(duì)伏龍泉斷陷開展了新一輪天然氣成藏地質(zhì)研究,在伏龍泉斷陷登婁庫組新發(fā)現(xiàn)一批小型的斷層巖性和構(gòu)造巖性復(fù)合圈閉,經(jīng)過圈閉評(píng)價(jià),針對(duì)新發(fā)現(xiàn)的有資源潛力規(guī)模的登婁庫組氣藏圈閉部署了3口預(yù)探井,并開展了井震結(jié)合的水平井軌跡導(dǎo)向設(shè)計(jì)工作,對(duì)推動(dòng)吉林油田天然氣勘探取得進(jìn)展起到了促進(jìn)作用。

該文通過對(duì)伏龍泉斷陷登婁庫組地層深入研究,較好地解決了伏龍泉斷陷存在的地層劃分混亂問題,使得原來劃分到營(yíng)城組的地層合理地歸位于登婁庫組,達(dá)到了開展井震標(biāo)定和區(qū)域地震地質(zhì)統(tǒng)層的地質(zhì)目的。新建立的登婁庫組分層方案和地層識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)不僅對(duì)松遼盆地南部伏龍泉斷陷的氣藏勘探開發(fā)地質(zhì)研究起到重要的指導(dǎo)作用,對(duì)松遼盆地其他斷陷登婁庫組地層劃分也有良好的借鑒作用。

4 結(jié)論與建議

1)通過分析松基6井建組剖面登婁庫巖石組合、沉積旋回及巖電特征標(biāo)志,明確了登婁庫組巖石地層學(xué)、生物地層學(xué)及年代地層學(xué)特征,在伏龍泉斷陷建立了登婁庫組綜合地層劃分標(biāo)準(zhǔn)。

2)對(duì)鉆遇到的登婁庫組登一段和登二段薄層火山巖(火山灰)的松科2井和松科3井的巖漿成因的鋯石LA-ICP-MS U-Pb測(cè)年結(jié)果進(jìn)行分析,認(rèn)為登二段沉積時(shí)期年齡要晚于102 Ma,登一段沉積時(shí)期年齡接近于登婁庫組底界的沉積年齡;結(jié)合國(guó)際年代對(duì)登婁庫組頂、底界線年齡的限定,提出了松遼盆地南部伏龍泉斷陷登婁庫組年代地層標(biāo)準(zhǔn),地層年齡大約為100.5～105.5 Ma,延續(xù)時(shí)間約為5 Ma。

3)伏14標(biāo)準(zhǔn)井的登婁庫組巖石組合特征完全符合登婁庫建組剖面定義,依據(jù)新建立的劃分標(biāo)準(zhǔn),完成了伏14井登婁庫組4個(gè)段級(jí)別單元的地層劃分。

4)在伏龍泉斷陷開展了以伏14井為標(biāo)準(zhǔn)井指導(dǎo)的地層格架劃分與對(duì)比,新的地層分層數(shù)據(jù)將為伏龍泉斷陷登婁庫組油氣成藏地質(zhì)研究和水平井井位軌跡設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的分層數(shù)據(jù)。

5)松遼盆地是中國(guó)陸相白堊紀(jì)地層和生物最為豐富的地區(qū),需要加強(qiáng)生物地層學(xué)研究,建立連續(xù)的古植物、孢粉、葉肢介、介形類和雙殼等生物序列,識(shí)別重要的生物演化節(jié)點(diǎn),建立有精確年齡控制的生物地層框架,以期提高生物地層對(duì)比精度。

6)建議松遼盆地南部深層基礎(chǔ)地質(zhì)研究要加強(qiáng)高精度的CA-ID-TIMS鋯石U-Pb定年研究,重視火山巖測(cè)年樣品設(shè)計(jì)和挑選,提高火山巖/火山灰層定年的精度。