松遼盆地雙城南地區登三段地層小層劃分與對比研究

宮新婷，馬世忠，閆文雯，胡東旭，陳美伊，王 歡

(1.東北石油大學 地球科學學院，黑龍江 大慶 163000；2.大慶油田有限責任公司 第十采油廠地質大隊，黑龍江 大慶 163000)

地層劃分與對比作為地質工作者的基礎，也是進行油藏描述最為關鍵工作的一部分[1]。雙城南地區登婁庫油層是新發現層系，處于滾動勘探開發階段，在沉積背景、沉積環境、物源方向及統層對比標準等方面，尚未開展系統研究。通過對小層劃分與精細對比，對研究區的地層層序格架進行建立，提供小層特征基礎數據，研究小層沉積微相的平面展布特征，并合理分析儲集層富集因素，最終對有利含油區進行可靠性預測，解決油氣田勘探開發中遇到的諸多地質問題。所以，精細地層劃分與對比對于油氣田的開發有重要意義[2-4]。

本文著重以研究區的測井資料為依據進行分析，針對雙城南地區白堊系登三段油層的小層劃分與對比展開研究，從而為研究區沉積特征研究及油田接下來勘探開發打下夯實的地質基礎。

1 區域地質概況

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

圖1 研究區地理位置Fig.1 Location map of the study area

雙城地區構造上位于松遼盆地東南斷陷區，從淺層構造看，自南向北依次橫跨青山口背斜帶、賓縣—王府凹陷、長春嶺背斜帶和朝陽溝階地。從深層構造看，雙城地區發育2個北北東走向的凹陷和夾于其間的古凸起，即鶯山凹陷、雙城凹陷及對青山凸起[6]。

雙城凹陷白堊系地層發育較為齊全，主要沉積有火石嶺組、營城組、登婁庫組、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，白堊系上統嫩江組、明水組、四方臺組，白堊系下統沙河子組。松遼盆地沉積的登婁庫組地層最大厚度可達1 500 m，是分布范圍最廣、沉積厚度最大的一套地層[7-10]。

2 研究區小層劃分與對比

油田進行地質研究最為重要的前提就是地層的劃分對比，其地層劃分的粗細程度直接影響了對地層的垂向了解程度，其可靠性直接決定了沉積、儲層和構造等一切地質研究的正確與否[11]。

研究區范圍大，沉積相變化快，目的層段厚度僅150 m便涵蓋的4個沉積微相，這些因素是影響靶區油水分布規律及地層儲量的關鍵，因此該區也是進行單砂體識別與劃分、典型砂體沉積微相類型分析及沉積模式研究，進而建立密井網區地質知識庫的非常有利區塊[12]。為此，登三段油層的精細統層工作對接下來的地質研究具有基礎性意義。

本文以“層序地層學、經典沉積學”理論為指導，在標準層及河泛面組合標志對目的層段進行嚴格控制下，以區域封閉骨架剖面為基礎，在平面上由大到小及垂向上由粗到細，逐級進行對比[13]，以達到研究區范圍內封閉骨架剖面網任一處均閉合的狀態，最后形成適用于全區的沖積扇—辮狀河—淺水辮狀河三角洲相油層對比的方法。

2.1 沉積時間單元精細劃分

在進行垂向上小層劃分時，應考慮新分層方案與現有分層方案之間的差異、新分層是否達到單期河道砂體、小層細分新界限是否有全區代表性等問題[14]。選取分層標準井應遵循鉆遇“目的層段內地層較全、未經斷層斷失或沉積不整合剝蝕，且砂體發育良好，垂向可分性明顯”的原則，若在研究區范圍內找不到這樣的井，可選取各井中砂體發育良好、沉積旋回明顯的部分層位進行拼接，構成一個完整的分層標準井。為此，本文優先選擇包括X井在內等10口井作為分層關鍵井，并將其進行拼合成為能夠代表區域地層特征的典型標準井。

登三段油層共識別出1個一級水進旋回、3個二級水進旋回、20個單期水道旋回(圖2)。登三段地層自下向上由厚層砂礫巖逐漸變為中砂巖、細砂巖、粉砂質泥巖，向上變細的沉積小旋回，反映了研究區范圍內沉積環境由沖積扇過渡到辮狀河再逐漸過渡到辮狀河三角洲相的演化過程。因此，可以根據沉積微相的演變、巖性變化、沉積旋回、砂體厚度等特征，對目的層段進行劃分與對比[15]。

通過分析DⅡ砂組各小層測井曲線形態，認為該砂組垂向上發育多期河道疊加的厚度極大砂體，現有分層不足以揭示實際沉積情況，需要對現有分層方案進行進一步劃分。研究區單期砂體垂向上的關系可細分為4大類：①Ⅰ類，2個獨立河道(完全可分)；②Ⅱ類，河道近于切疊(基本可分)；③Ⅲ類，河道切疊(勉強可分)；④Ⅳ類，1個河道(不可分)(圖3)。

圖2 區域標準井Fig.2 Regional standard well

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

通過對DⅡ1、DⅡ2、DⅡ3小層垂向可分性的統計，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)，可分性證據充足。

表1 沉積單元可分性統計Tab.1 Separation statistics of sedimentary units %

根據砂體的沉積旋回及垂向可分性，將登三段油層分為20個沉積時間單元，將原DⅡ1細分為DⅡ11和DⅡ12兩個沉積時間單元；將原DⅡ2細分為DⅡ21和DⅡ22兩個沉積時間單元；將原DⅡ3細分為DⅡ31和DⅡ32兩個沉積時間單元。以此為后續測井微相的識別及沉積微相平面展布圖的繪制奠定了夯實的基礎。

2.2 標志層及層序控制下的全區精細對比

標準(標志)等時面是層序旋回基準面對比最有利的依據，因此，需要找到巖性特征明顯、發育穩定且分布范圍廣的薄砂層作為對比標志層[16]。從巖性上看，登婁庫組頂部層段泥巖發育較好，中部層段多為砂泥互層，且常見河道底部沖刷面，因此泥巖的厚度和顏色是界定砂層邊界的良好標志[17]。全區廣泛分布的厚泥巖，可以作為區域一級標志層，并以此準確界定登三段油層的頂底界限，同時對整個目的層段的劃分與對比也起到了控制作用。

研究區共識別出5套9個標志層(圖4)，包括3套Ⅰ級標志層和2套Ⅱ級標志層。

標志層1、2、3號作為一套，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粉砂巖互層，測井反應表現為較低的自然伽馬值、較高的電阻率值、較低的聲波時差，為Ⅰ級標志層。由于4、5號標志層分別發育在DⅠ3、DⅠ5小層中，4、5號標志層在確定自身位置的同時也控制了DⅠ4小層，其巖性為紫紅色泥巖與灰色泥質粉砂巖互層，測井反應表現為較低的自然伽馬值、較高的電阻率值、較低的聲波時差，為Ⅱ級標志層。6號標志層為DⅡ小層的底界，DⅠ6小層上部沉積了以棕灰色油斑細砂巖、紫紅色粉砂質泥巖、灰色泥質粉砂巖為主的薄層砂巖，其底界為上部河道底部沖刷面，測井反應表現為自然伽馬值由低值突變為高值，電阻率值由高值突變為低值，聲波時差由低值突變為高值，底界之下沉積了薄層的紫紅色泥巖、紫紅色粉砂質泥巖，為Ⅱ級標志層。7號標志層為DⅢ1小層的頂界，其上為以灰棕色油斑細砂巖為主的厚層砂巖，測井曲線多呈箱形，具有極低的自然伽馬值、極高的電阻率值、極低的聲波時差，DⅢ1頂界線為河道底部沖刷面，測井反應表現為自然伽馬和聲波時差由低值突變為高值，電阻率值由高值突變為低值，DⅢ1頂界線之下的薄層紫紅色泥巖段中夾有較低伽馬和聲波時差、較高電阻的泥質粉砂巖或粉砂質泥巖，為Ⅰ級標志層。8號標志層為DⅢ6小層的頂界，頂界之上沉積了大套灰色、紫灰色砂礫巖、測井反應表現為極低的自然伽馬和聲波時差、極高的電阻率值，DⅢ6小層的頂界線為溝道底部沖刷面，測井反應表現為自然伽馬和聲波時差由低值突變為高值，電阻率值由高值突變為低值，DⅢ6頂界之下沉積了大套紫紅色泥巖，為DⅢ6小層泥巖，表現為：極高的自然伽馬值和聲波時差，電阻率曲線呈現低值，為一級標志層。9號標志層為營四段頂界線，其上沉積了大套砂礫巖，測井曲線呈厚箱形，伽馬與聲波值極低，電阻率值高，營四段頂界線為溝道底部沖刷面，測井反應表現為自然伽馬和聲波時差由低值突變為高值，電阻率值由高值突變為低值，其下沉積了灰黑色厚層凝灰質泥巖，巖電特征表現為高伽馬、低電阻、高聲波的特征，為Ⅰ級標志層。

圖4 標志層巖電特征Fig.4 Rock-electric characteristic of the marker layer

通過上下標準層嚴格控制目的層，再利用標志層控制局部，通過測井曲線形態逐個小層對比，最終實現全區的精細對比。

2.3 封閉骨架剖面控制全區一致性對比

由于研究區處于滾動勘探評價開發階段，且多為厚層疊加，想要建立研究區區域地層格架，需要對靶區目的層段的對比進行整體設計[18]。本文采用“封閉骨架剖面”方法控制對比，首先優選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較全，剖面所在位置井網較密、無復雜構造演化情況及沉積演變情況(如研究區內鉆遇層位較全，即鉆遇DⅢ7、DⅢ8、Y4小層分別為28、7、49口井，共84口井)。同時，應盡量把分層關鍵井納入主干剖面對比中，以確保主干剖面對比的準確性。

圖5 登三段跨區塊封閉骨架剖面控制全區對比Fig.5 Comparison of the whole area control of the cross-block closed skeleton section of Deng-3 Formation

在進行主干剖面對比時，應盡量以分層關鍵井為著重點，在標志層的控制下，逐井向外發散進行統層對比，以確保主干剖面閉合。若發現未閉合的井，觀察是否由于構造、沉積等因素的影響造成之前對比結果有出入，對于存在問題的井反復對比，直至主干剖面上的所有井全部閉合。

在確定了跨區域封閉主干剖面對比方案后，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，在進行骨架剖面對比時也應保證“口”狀閉合，可應用主干剖面中已對比完成的井進行閉合驗證，由此實現全區封閉骨架閉合對比[19]。

以上每個剖面的對比中，皆需遵循“由粗到細、由大到小”逐級對比閉合、逐級驗證的原則。上述對比方法，很好地解決了登三段油層極為復雜的古地貌變化大、多斷層、河控三角洲多變性的對比難題，為研究區單砂體識別、平面沉積微相精細解剖、儲層非均質性研究打下了良好的地質基礎[20]。

2.4 井震結合統一全區界線

地層精細對比是在選取標志層及建立標準剖面的基礎上，應用連井標定、井震結合等方法，選取有代表性的井，建立封閉主干剖面，再進行縱、橫向網狀對比，達到高度閉合。通過連井剖面對比可以判斷地層對比的合理性，再結合地震所反映的構造特征，查找是否有井震不統一，若存在，則對問題井、問題剖面重新進行對比分析，直至測井及地震顯示在構造、層位上完全統一，達到全區域閉合(圖6)。

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

通過上述方法，建立適用于研究區垂向上達單期河流旋回的區域地層格架。

3 結論

(1)雙城南地區登三段地層發育齊全，沉積較厚，是十分有潛力的勘探層系。以經典層序地層學理論為指導，根據研究區1個一級、3個二級水進旋回，將登三段分為3個砂組，根據20個單期水道旋回細分20個沉積時間單元。

(2)通過沉積旋回、標志層、封閉骨架剖面以及井震結合方法控制對比，形成了近短源沉積體系小層精細對比技術，建立了研究區統一地層格架。

(3)通過全區的精細對比，提出了“地層厚度變化幅度稍大，沉積環境相對穩定，總體基準面變化不大”的地層發育模式，為下一步的沉積微相研究、儲層特征、控油模式、油水規律奠定了基礎。