松辽盆地双城南地区登三段地层小层划分与对比研究

宫新婷，马世忠，闫文雯，胡东旭，陈美伊，王 欢

(1.东北石油大学 地球科学学院，黑龙江 大庆 163000；2.大庆油田有限责任公司 第十采油厂地质大队，黑龙江 大庆 163000)

地层划分与对比作为地质工作者的基础，也是进行油藏描述最为关键工作的一部分[1]。双城南地区登娄库油层是新发现层系，处于滚动勘探开发阶段，在沉积背景、沉积环境、物源方向及统层对比标准等方面，尚未开展系统研究。通过对小层划分与精细对比，对研究区的地层层序格架进行建立，提供小层特征基础数据，研究小层沉积微相的平面展布特征，并合理分析储集层富集因素，最终对有利含油区进行可靠性预测，解决油气田勘探开发中遇到的诸多地质问题。所以，精细地层划分与对比对于油气田的开发有重要意义[2-4]。

本文着重以研究区的测井资料为依据进行分析，针对双城南地区白垩系登三段油层的小层划分与对比展开研究，从而为研究区沉积特征研究及油田接下来勘探开发打下夯实的地质基础。

1 区域地质概况

研究区域位于黑龙江省双城市。双城凹陷南部与吉林榆树断陷相连，西部隔对青山凸起与莺山凹陷相邻，受太平庄、朝阳断裂控制，控陷断层之内勘探面积1 031 km2(图1)[5]。

图1 研究区地理位置Fig.1 Location map of the study area

双城地区构造上位于松辽盆地东南断陷区，从浅层构造看，自南向北依次横跨青山口背斜带、宾县—王府凹陷、长春岭背斜带和朝阳沟阶地。从深层构造看，双城地区发育2个北北东走向的凹陷和夹于其间的古凸起，即莺山凹陷、双城凹陷及对青山凸起[6]。

双城凹陷白垩系地层发育较为齐全，主要沉积有火石岭组、营城组、登娄库组、泉头组、青山口组、姚家组地层，第三系沉积泰康组和第四系，缺失第三系大安组、依安组，白垩系上统嫩江组、明水组、四方台组，白垩系下统沙河子组。松辽盆地沉积的登娄库组地层最大厚度可达1 500 m，是分布范围最广、沉积厚度最大的一套地层[7-10]。

2 研究区小层划分与对比

油田进行地质研究最为重要的前提就是地层的划分对比，其地层划分的粗细程度直接影响了对地层的垂向了解程度，其可靠性直接决定了沉积、储层和构造等一切地质研究的正确与否[11]。

研究区范围大，沉积相变化快，目的层段厚度仅150 m便涵盖的4个沉积微相，这些因素是影响靶区油水分布规律及地层储量的关键，因此该区也是进行单砂体识别与划分、典型砂体沉积微相类型分析及沉积模式研究，进而建立密井网区地质知识库的非常有利区块[12]。为此，登三段油层的精细统层工作对接下来的地质研究具有基础性意义。

本文以“层序地层学、经典沉积学”理论为指导，在标准层及河泛面组合标志对目的层段进行严格控制下，以区域封闭骨架剖面为基础，在平面上由大到小及垂向上由粗到细，逐级进行对比[13]，以达到研究区范围内封闭骨架剖面网任一处均闭合的状态，最后形成适用于全区的冲积扇—辫状河—浅水辫状河三角洲相油层对比的方法。

2.1 沉积时间单元精细划分

在进行垂向上小层划分时，应考虑新分层方案与现有分层方案之间的差异、新分层是否达到单期河道砂体、小层细分新界限是否有全区代表性等问题[14]。选取分层标准井应遵循钻遇“目的层段内地层较全、未经断层断失或沉积不整合剥蚀，且砂体发育良好，垂向可分性明显”的原则，若在研究区范围内找不到这样的井，可选取各井中砂体发育良好、沉积旋回明显的部分层位进行拼接，构成一个完整的分层标准井。为此，本文优先选择包括X井在内等10口井作为分层关键井，并将其进行拼合成为能够代表区域地层特征的典型标准井。

登三段油层共识别出1个一级水进旋回、3个二级水进旋回、20个单期水道旋回(图2)。登三段地层自下向上由厚层砂砾岩逐渐变为中砂岩、细砂岩、粉砂质泥岩，向上变细的沉积小旋回，反映了研究区范围内沉积环境由冲积扇过渡到辫状河再逐渐过渡到辫状河三角洲相的演化过程。因此，可以根据沉积微相的演变、岩性变化、沉积旋回、砂体厚度等特征，对目的层段进行划分与对比[15]。

通过分析DⅡ砂组各小层测井曲线形态，认为该砂组垂向上发育多期河道叠加的厚度极大砂体，现有分层不足以揭示实际沉积情况，需要对现有分层方案进行进一步划分。研究区单期砂体垂向上的关系可细分为4大类：①Ⅰ类，2个独立河道(完全可分)；②Ⅱ类，河道近于切叠(基本可分)；③Ⅲ类，河道切叠(勉强可分)；④Ⅳ类，1个河道(不可分)(图3)。

图2 区域标准井Fig.2 Regional standard well

图3 登二砂组小层垂向可分性类型Fig.3 Type diagram of vertical separability of small layers in the Dengersha Formation

通过对DⅡ1、DⅡ2、DⅡ3小层垂向可分性的统计，DⅡ1、DⅡ2、DⅡ3小层可分井与不可分井所占百分比分别为87.4%、12.6%；94.4%、5.6%；90.9%、9.1%(表1)，可分性证据充足。

表1 沉积单元可分性统计Tab.1 Separation statistics of sedimentary units %

根据砂体的沉积旋回及垂向可分性，将登三段油层分为20个沉积时间单元，将原DⅡ1细分为DⅡ11和DⅡ12两个沉积时间单元；将原DⅡ2细分为DⅡ21和DⅡ22两个沉积时间单元；将原DⅡ3细分为DⅡ31和DⅡ32两个沉积时间单元。以此为后续测井微相的识别及沉积微相平面展布图的绘制奠定了夯实的基础。

2.2 标志层及层序控制下的全区精细对比

标准(标志)等时面是层序旋回基准面对比最有利的依据，因此，需要找到岩性特征明显、发育稳定且分布范围广的薄砂层作为对比标志层[16]。从岩性上看，登娄库组顶部层段泥岩发育较好，中部层段多为砂泥互层，且常见河道底部冲刷面，因此泥岩的厚度和颜色是界定砂层边界的良好标志[17]。全区广泛分布的厚泥岩，可以作为区域一级标志层，并以此准确界定登三段油层的顶底界限，同时对整个目的层段的划分与对比也起到了控制作用。

研究区共识别出5套9个标志层(图4)，包括3套Ⅰ级标志层和2套Ⅱ级标志层。

标志层1、2、3号作为一套，共同控制登三段顶部界限，其岩性为紫红色泥岩与灰色泥质粉砂岩互层，测井反应表现为较低的自然伽马值、较高的电阻率值、较低的声波时差，为Ⅰ级标志层。由于4、5号标志层分别发育在DⅠ3、DⅠ5小层中，4、5号标志层在确定自身位置的同时也控制了DⅠ4小层，其岩性为紫红色泥岩与灰色泥质粉砂岩互层，测井反应表现为较低的自然伽马值、较高的电阻率值、较低的声波时差，为Ⅱ级标志层。6号标志层为DⅡ小层的底界，DⅠ6小层上部沉积了以棕灰色油斑细砂岩、紫红色粉砂质泥岩、灰色泥质粉砂岩为主的薄层砂岩，其底界为上部河道底部冲刷面，测井反应表现为自然伽马值由低值突变为高值，电阻率值由高值突变为低值，声波时差由低值突变为高值，底界之下沉积了薄层的紫红色泥岩、紫红色粉砂质泥岩，为Ⅱ级标志层。7号标志层为DⅢ1小层的顶界，其上为以灰棕色油斑细砂岩为主的厚层砂岩，测井曲线多呈箱形，具有极低的自然伽马值、极高的电阻率值、极低的声波时差，DⅢ1顶界线为河道底部冲刷面，测井反应表现为自然伽马和声波时差由低值突变为高值，电阻率值由高值突变为低值，DⅢ1顶界线之下的薄层紫红色泥岩段中夹有较低伽马和声波时差、较高电阻的泥质粉砂岩或粉砂质泥岩，为Ⅰ级标志层。8号标志层为DⅢ6小层的顶界，顶界之上沉积了大套灰色、紫灰色砂砾岩、测井反应表现为极低的自然伽马和声波时差、极高的电阻率值，DⅢ6小层的顶界线为沟道底部冲刷面，测井反应表现为自然伽马和声波时差由低值突变为高值，电阻率值由高值突变为低值，DⅢ6顶界之下沉积了大套紫红色泥岩，为DⅢ6小层泥岩，表现为：极高的自然伽马值和声波时差，电阻率曲线呈现低值，为一级标志层。9号标志层为营四段顶界线，其上沉积了大套砂砾岩，测井曲线呈厚箱形，伽马与声波值极低，电阻率值高，营四段顶界线为沟道底部冲刷面，测井反应表现为自然伽马和声波时差由低值突变为高值，电阻率值由高值突变为低值，其下沉积了灰黑色厚层凝灰质泥岩，岩电特征表现为高伽马、低电阻、高声波的特征，为Ⅰ级标志层。

图4 标志层岩电特征Fig.4 Rock-electric characteristic of the marker layer

通过上下标准层严格控制目的层，再利用标志层控制局部，通过测井曲线形态逐个小层对比，最终实现全区的精细对比。

2.3 封闭骨架剖面控制全区一致性对比

由于研究区处于滚动勘探评价开发阶段，且多为厚层叠加，想要建立研究区区域地层格架，需要对靶区目的层段的对比进行整体设计[18]。本文采用“封闭骨架剖面”方法控制对比，首先优选2条东西走向的横剖面和2条南北走向的纵剖面，共4条主干剖面构成闭合主干剖面(图5)。每条主干剖面所涵盖的井需保证钻遇层位相对较全，剖面所在位置井网较密、无复杂构造演化情况及沉积演变情况(如研究区内钻遇层位较全，即钻遇DⅢ7、DⅢ8、Y4小层分别为28、7、49口井，共84口井)。同时，应尽量把分层关键井纳入主干剖面对比中，以确保主干剖面对比的准确性。

图5 登三段跨区块封闭骨架剖面控制全区对比Fig.5 Comparison of the whole area control of the cross-block closed skeleton section of Deng-3 Formation

在进行主干剖面对比时，应尽量以分层关键井为着重点，在标志层的控制下，逐井向外发散进行统层对比，以确保主干剖面闭合。若发现未闭合的井，观察是否由于构造、沉积等因素的影响造成之前对比结果有出入，对于存在问题的井反复对比，直至主干剖面上的所有井全部闭合。

在确定了跨区域封闭主干剖面对比方案后，可将其余井纳入封闭骨架剖面中，而每列骨架剖面需保证有2～3口分层界限已确定的主干剖面上的井，在进行骨架剖面对比时也应保证“口”状闭合，可应用主干剖面中已对比完成的井进行闭合验证，由此实现全区封闭骨架闭合对比[19]。

以上每个剖面的对比中，皆需遵循“由粗到细、由大到小”逐级对比闭合、逐级验证的原则。上述对比方法，很好地解决了登三段油层极为复杂的古地貌变化大、多断层、河控三角洲多变性的对比难题，为研究区单砂体识别、平面沉积微相精细解剖、储层非均质性研究打下了良好的地质基础[20]。

2.4 井震结合统一全区界线

地层精细对比是在选取标志层及建立标准剖面的基础上，应用连井标定、井震结合等方法，选取有代表性的井，建立封闭主干剖面，再进行纵、横向网状对比，达到高度闭合。通过连井剖面对比可以判断地层对比的合理性，再结合地震所反映的构造特征，查找是否有井震不统一，若存在，则对问题井、问题剖面重新进行对比分析，直至测井及地震显示在构造、层位上完全统一，达到全区域闭合(图6)。

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

通过上述方法，建立适用于研究区垂向上达单期河流旋回的区域地层格架。

3 结论

(1)双城南地区登三段地层发育齐全，沉积较厚，是十分有潜力的勘探层系。以经典层序地层学理论为指导，根据研究区1个一级、3个二级水进旋回，将登三段分为3个砂组，根据20个单期水道旋回细分20个沉积时间单元。

(2)通过沉积旋回、标志层、封闭骨架剖面以及井震结合方法控制对比，形成了近短源沉积体系小层精细对比技术，建立了研究区统一地层格架。

(3)通过全区的精细对比，提出了“地层厚度变化幅度稍大，沉积环境相对稳定，总体基准面变化不大”的地层发育模式，为下一步的沉积微相研究、储层特征、控油模式、油水规律奠定了基础。