高分辨率層序地層學在錄井隨鉆對比中的應用

王 健，程建莉，戴榮東，肖建洪，郝金克

(中國石化勝利油田分公司，山東 東營 257000)

0 引 言

隨油氣勘探開發的迅速發展，勘探對象向巖性、地層等隱蔽性油藏轉變，勘探難度逐漸增大，因此，需要更準確的技術來提高地層分析精度。以Cross為代表的成因地層研究組提出了高分辨率層序地層學[1]，其技術方法在層序分析和油氣勘探開發中被越來越多的地質工作者所使用[2-11]，但該理論應用于錄井現場的實例很少。因此，以勝利油區利津洼陷南斜坡L76井區為例，應用高分辨率層序地層學理論，對錄井現場的隨鉆對比模式進行探討，為地層分析和油氣層位置預測提供可靠的地質依據，從而提高現場錄井分析精度和生產決策管理水平。

1 研究區概況

L760井區位于山東省博興縣，構造位置上屬于利津洼陷南斜坡中部，位于黃河以南，屬喬莊地區西部，其南部西連樊家洼陷，東接樂安-純化鼻狀構造帶，為油氣聚集的有利構造部位。該區地層發育較齊全，由上至下鉆遇新生界第四系平原組、新近系明化鎮組和館陶組、古近系東營組和沙河街組沙一段至沙四段。沙四段為主要目的層，主要發育灘壩砂巖、碳酸鹽巖、沖積扇和濁積扇等儲集層類型。其中，濱淺湖相的灘壩砂體分布廣泛，是已發現的最主要油氣儲集體。儲層總的特點是單層厚度橫向變化快，在斜坡的不同部位與濱淺湖相灰巖、白云巖及半深湖相油頁巖、泥巖等共生，在地震剖面上難以識別和描述，用常規的地質研究方法也難以對砂體的分布趨勢進行預測[12]。

2 基準面旋回的識別與劃分

利津洼陷南斜坡沙四段油氣主要分布在沙四上亞段，因此，應用高分辨率層序地層學的原理和方法，對沙四上亞段進行了高分辨率層序地層劃分，建立高分辨率層序地層格架，揭示不同級別基準面升降變化對砂體形成與分布的影響，從而對地層劃分與油氣層位置進行預測。

2.1 短期基準面旋回的劃分

短期基準面旋回是根據測井及錄井等資料劃分的基本成因地層單元，由多個巖性韻律層或若干單一巖性層疊加組合而成的小規模韻律性湖進—湖退沉積序列。短期基準面旋回的識別標志是以湖進面或侵蝕沖刷面及與其可對比的整合面為邊界，根據巖相類型、相序或相組合的變化，可以識別出以下3種短期旋回類型。

(1) 以下降半旋回為主的非對稱型?；鶞拭嫦陆?，可容納空間減小，自下而上巖性由湖相泥巖逐漸過渡為粉砂巖、細砂巖，粒度由細到粗；垂向上以反韻律為主，主要發育波形層理、脈狀層理，以灘、壩砂為主，主要發育于三角洲前緣水下分流河道沉積區。

(2) 以上升半旋回為主的非對稱型?；鶞拭嫔仙扇菁{空間增大，自下而上由細砂巖過渡為粉砂巖、泥巖，粒度由粗到細；垂向上以正韻律為主，底部可見雙向水流層理，向上過渡為平行層理、塊狀層理、波狀層理等，反映了由壩砂向灘砂的過渡沉積組合[12]，主要發育于淺湖砂質灘壩、淺湖混合灘沉積區以及三角洲前緣的河口壩—遠砂壩。

(3) 進積—退積對稱型?；鶞拭孀兓蛇M積疊加樣式逐漸過渡到退積疊加樣式，可容納空間由小到大，巖性則表現出旋回下部單層砂巖厚度向上增厚，粒度變粗；旋回上部砂巖厚度逐漸變薄，粒度變細，基準面由下降到上升的轉換位置位于中部厚層砂巖內部[13]。此類型在湖泊、三角洲沉積體系中普遍發育，以灘砂為主。

由于沙四上亞段主要為水退期，基準面下降時期形成灘壩砂且容易保存下來[13]，即研究區主要發育第1種短旋回類型。根據上述劃分原則，沙四上亞段共識別出6個短期基準面旋回。

2.2 中期基準面旋回的劃分

中期基準面旋回主要發育于區域性湖進或湖退過程中，其識別通過短期基準面旋回的疊加樣式分析來完成，確定不同疊加樣式的頂底界，從而作為中期基準面旋回的轉換面。研究區可將沙四上亞段分為3個中期基準面旋回，分別對應低位、湖擴以及高位3個體系域。3個中期基準面旋回以上升半旋回為主，疊加形成一個退積的長期基準面旋回，表明沙四上亞段基準面上升，水體總體加深。

初始湖泛面在地震剖面上對應T7反射層，為低位體系域和湖擴體系域的沉積作用轉換面。巖性特征表現為薄層砂、泥巖互層到湖相深色泥巖的轉換，反映了水深突然增加的沉積環境。巖電特征上，測井曲線有明顯的突變現象，自然電位和電阻率曲線變化幅度較大。

低位體系域時期湖盆處于斷陷初期，湖區以濱淺湖灘壩沉積為主，發育4個砂巖組(純下1—4砂巖組)，對應著4個短期基準面旋回。湖擴、高位體系域時期，總體上湖平面不斷上升，湖盆也持續擴張，發育深色泥質巖，因此，南部斜坡帶的濱淺湖沉積區逐漸減小，半深湖—深湖沉積區逐步擴大，該層序可細分為2個砂巖組(純上1、2砂巖組)，對應2個短期基準面旋回。純上2砂巖組屬于湖擴域，半深湖范圍相對擴大，南部發育少量的灘壩砂體；純上1砂巖組屬于高位體系域，以淺深湖—半深湖泥沉積為主(圖1)。

圖1 L76井沙四段高分辨率層序地層綜合分析

2.3 長期基準面旋回的劃分

一個長期基準面旋回代表一次大規模的區域性湖進—湖退沉積旋回。由于其發育和結構類型主要受沉積盆地的構造因素控制[1]，因此，長期基準面旋回的識別與劃分主要依據地震剖面。東營凹陷古近系沙二下亞段—沙四上亞段自上而下可劃分為3個長期基準面旋回：沙二下亞段—沙三上亞段(長期基準面上升半旋回)、沙三中亞段(長期基準面下降半旋回)和沙三下亞段—沙四上亞段(長期基準面上升半旋回)[1](圖2)。沙四段分為2個三級層序，分別相當于巖石-生物地層單元的沙四上和沙四下亞段。就L76井區而言，沙四上亞段為一個長期基準面旋回，頂、底對應最大湖泛面。

圖2 L760井—L76井地震剖面

2.4 高分辨率層序地層格架

根據上述原則及方法，以高分辨率層序地層學理論為基本原理，在單井基準面旋回識別與劃分的基礎上，從平行物源和垂直物源2個剖面進行等時地層劃分與對比[16-17]，從而建立統一的沙四段高分辨率層序地層格架。

3 高分辨率層序地層學在隨鉆地層對比中的應用

高分辨率層序地層學的核心在于不同級次層序界面的識別，層序界面分級控制了基準面旋回的級次，不同級次的基準面旋回又控制了不同類型和規模的巖石組合類型。因此，高分辨率層序隨鉆地層對比的具體方法為：鉆前首先要確定鄰井的各級次基準面旋回的識別與劃分，掌握其界面變化時的錄井參數特征(鉆時、全烴等)以及巖性、電性上的基準面旋回疊加樣式；隨鉆對比分析時根據層序界面和湖泛面為等時地層對比的首選位置這一原則，對中期基準面旋回層序進行等時地層對比，然后在中期基準面旋回的內部，以短期基準面旋回為基本單元進行井間旋回對比與追蹤，確定正鉆井所在的旋回位置，從而為地層分析和油氣層位置預測奠定基礎。

L76井和L760井同屬于濟陽坳陷東營凹陷利津洼陷南坡中部L76塊，沙四上純下亞段是其主要生油層，具有很好的可比性。下面通過L760井和L76井的對比來說明高分辨率層序地層學在隨鉆地層對比中的必要性和重要性。

3.1 沙四上純上亞段—沙四上純下亞段隨鉆地層對比分析

根據高分辨率層序地層學理論，沙四上純上亞段與純下亞段的分界面為初始湖泛面。其巖性特征明顯，界面之上的巖性主要為純上亞段底部油頁巖，界面之下則出現大量灘壩砂巖；電性上，視電阻率曲線由高阻向低阻變化。因此，只要識別正鉆井已鉆遇的旋回期次，確定其對應鄰井的旋回位置，根據基準面變化特征和疊加樣式，就可以預測純上亞段的底界深度。在湖擴體系域時，L76井鉆時從上到下相對較慢，高鉆時一般為40～80 min/m(3 721 m開始持續出現高鉆時，3 737 m鉆時為79 min/m)，3 744 m鉆時下降為30～40 min/m，進入純下亞段，此時，沉積基準面開始下降，可容納空間減小，主要發育上升半旋回；巖性上，純上亞段以灰質泥巖為主，純下亞段巖性粒度逐漸變粗，出現灘壩砂(圖3)。而L760井在3 544 m開始出現高鉆時(3 556 m鉆時達到50 min/m，之后鉆時變快)，基準面下降，湖面變淺，巖性組合由泥質巖類向砂泥巖間互轉化。因此，通過高分辨率層序地層對比，結合界面特征，預測L760井沙四上純上亞段底界為3 563～3 567 m(實鉆底界為3 565 m，設計底界為3 525 m)。

3.2 油氣層位置的預測

低位體系域時，由于氣候干旱，風化作用強烈，湖盆周圍碎屑物質補給充分，湖盆水體較淺，陸源碎屑物質供給速率大于可容空間的增長速率，基準面緩慢上升，沉積物不斷向陸地推進，發育濱淺湖沉積，巖屑以灘壩砂為主[18-20]。湖擴時，基準面上升，沉積物向陸地方向推進，湖盆沉積范圍擴大，主要發育半深湖和少量灘砂沉積，巖屑變化以暗色泥巖類的增加為標志。因此，沙四上純下亞段更有利于油氣生成。

沉積環境上，利津洼陷南斜坡地形非常平坦，由于短期基準面的升降變化，造成地層旋回的對稱性與砂體類型的不斷變化，使濱淺湖區反復向岸或離岸遷移，導致純下亞段形成砂泥薄互層的沉積特征。

短期基準面旋回處于下降時期，向湖盆方向可容納空間增大，近物源，沉積物大量補給；短期基準面旋回處于上升時期，向陸方向可容納空間增大，基準面下降期形成的沉積物遭到波浪作用的剝蝕和改造。因此，短期基準面旋回的識別與劃分對油氣層的預測具有極為重要的意義。

純下亞段各砂巖組在基準面旋回中的位置決定了油氣層的發育程度。純下1砂巖組時，湖面小規模下降，短期基準面下降，湖盆進入充填階段，疊加樣式表現為進積式，同時，由于地形平緩廣闊，受到湖浪和河流的雙重作用小，水動力相對較弱，適合大面積灘壩砂的發育。該期以下降半旋回為主，頂部發育灘壩砂，下部發育半深湖泥，油氣層集中于砂巖組的頂部；純下2砂巖組時，河、湖雙重作用相對較強，小規模的水進水退頻繁，灘砂和半深湖泥對稱發育，油氣層集中于基準面下降—上升界面處；純下3砂巖組時，基準面上升較快，頂部發育的砂體易受到湖浪作用的侵蝕，因此，該期下部砂體較發育，形成薄層灘砂，油氣層主要位于砂巖組的下部；純下4砂巖組時，基準面下降，湖盆萎縮，出現在低位體系域早期，湖浪作用微弱，頂部適合砂體的形成和發育，沉積灘壩砂，因此，油氣層主要位于反旋回的頂部。

圖3 L76井和L760井沙四上純上亞段—純下亞段地層對比分析

鉆新井前，對鄰井進行高分辨率層序地層劃分，掌握相應期次的巖性特征、沉積環境以及錄井參數的旋回變化特征，隨鉆錄井時結合鄰井資料確定已鉆遇地層的基準面旋回，從而預測出油氣層的位置。以L76井為例，地層由純上亞段進入純下亞段時，水面變淺，巖性由暗色泥巖變為灘壩砂，錄井參數上表現為高鉆時。同時純下1砂巖組受到湖浪和河流的雙重作用小，水動力相對較弱，頂部適合大面積灘壩砂的發育，共出現了2層油氣顯示，且錄井參數具有很明顯的標志性：鉆時降低，全烴升高，據此推測L760井在純下1砂巖組頂部高鉆時出現顯示層(實鉆3 567～3 573 m見熒光級別顯示，圖3)。L76井在純下1砂巖組油氣顯示結束后鉆時突然增大到30～50 min/m并超過基準轉換面持續一段時間，沉積環境上表現為湖面升高，同樣L760井在顯示層出現后也出現鉆時持續增大的井段，表明L76井和L760井具有很強的可比性。

當L76井慢鉆時結束開始出現快鉆時時，沉積環境上表現為湖面變淺，出現灘壩砂，說明地層進入了純下2砂巖組的第1個短期半旋回，因此，在L760井現場進行隨鉆對比時，技術人員可根據L76井錄井參數特征，在開始出現快鉆時位置密切注意油氣顯示的落實(5層)。

4 結 論

(1) 高分辨率隨鉆地層對比要求鉆前確定鄰井的高分辨率層序地層劃分，掌握基準面變化時的錄井參數特征以及巖性、電性上的基準面旋回疊加樣式，隨鉆錄井時根據高分辨率地層對比原則，確定正鉆井所在的基準面位置。短期基準面旋回的應用，對現場油氣層位置的預測具有重要的作用。

(2) 高分辨隨鉆地層對比的關鍵是基準面旋回的對比，現場中應結合其他地層對比方法進行研究，從而保證資料的準確性。

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