高分辨率层序地层学在录井随钻对比中的应用

2018-06-15程建莉戴荣东肖建洪郝金克

特种油气藏 2018年2期

王健，程建莉，戴荣东，肖建洪，郝金克

(中国石化胜利油田分公司，山东东营 257000)

0 引言

随油气勘探开发的迅速发展，勘探对象向岩性、地层等隐蔽性油藏转变，勘探难度逐渐增大，因此，需要更准确的技术来提高地层分析精度。以Cross为代表的成因地层研究组提出了高分辨率层序地层学[1]，其技术方法在层序分析和油气勘探开发中被越来越多的地质工作者所使用[2-11]，但该理论应用于录井现场的实例很少。因此，以胜利油区利津洼陷南斜坡L76井区为例，应用高分辨率层序地层学理论，对录井现场的随钻对比模式进行探讨，为地层分析和油气层位置预测提供可靠的地质依据，从而提高现场录井分析精度和生产决策管理水平。

1 研究区概况

L760井区位于山东省博兴县，构造位置上属于利津洼陷南斜坡中部，位于黄河以南，属乔庄地区西部，其南部西连樊家洼陷，东接乐安-纯化鼻状构造带，为油气聚集的有利构造部位。该区地层发育较齐全，由上至下钻遇新生界第四系平原组、新近系明化镇组和馆陶组、古近系东营组和沙河街组沙一段至沙四段。沙四段为主要目的层，主要发育滩坝砂岩、碳酸盐岩、冲积扇和浊积扇等储集层类型。其中，滨浅湖相的滩坝砂体分布广泛，是已发现的最主要油气储集体。储层总的特点是单层厚度横向变化快，在斜坡的不同部位与滨浅湖相灰岩、白云岩及半深湖相油页岩、泥岩等共生，在地震剖面上难以识别和描述，用常规的地质研究方法也难以对砂体的分布趋势进行预测[12]。

2 基准面旋回的识别与划分

利津洼陷南斜坡沙四段油气主要分布在沙四上亚段，因此，应用高分辨率层序地层学的原理和方法，对沙四上亚段进行了高分辨率层序地层划分，建立高分辨率层序地层格架，揭示不同级别基准面升降变化对砂体形成与分布的影响，从而对地层划分与油气层位置进行预测。

2.1 短期基准面旋回的划分

短期基准面旋回是根据测井及录井等资料划分的基本成因地层单元，由多个岩性韵律层或若干单一岩性层叠加组合而成的小规模韵律性湖进—湖退沉积序列。短期基准面旋回的识别标志是以湖进面或侵蚀冲刷面及与其可对比的整合面为边界，根据岩相类型、相序或相组合的变化，可以识别出以下3种短期旋回类型。

(1) 以下降半旋回为主的非对称型。基准面下降，可容纳空间减小，自下而上岩性由湖相泥岩逐渐过渡为粉砂岩、细砂岩，粒度由细到粗；垂向上以反韵律为主，主要发育波形层理、脉状层理，以滩、坝砂为主，主要发育于三角洲前缘水下分流河道沉积区。

(2) 以上升半旋回为主的非对称型。基准面上升，可容纳空间增大，自下而上由细砂岩过渡为粉砂岩、泥岩，粒度由粗到细；垂向上以正韵律为主，底部可见双向水流层理，向上过渡为平行层理、块状层理、波状层理等，反映了由坝砂向滩砂的过渡沉积组合[12]，主要发育于浅湖砂质滩坝、浅湖混合滩沉积区以及三角洲前缘的河口坝—远砂坝。

(3) 进积—退积对称型。基准面变化由进积叠加样式逐渐过渡到退积叠加样式，可容纳空间由小到大，岩性则表现出旋回下部单层砂岩厚度向上增厚，粒度变粗；旋回上部砂岩厚度逐渐变薄，粒度变细，基准面由下降到上升的转换位置位于中部厚层砂岩内部[13]。此类型在湖泊、三角洲沉积体系中普遍发育，以滩砂为主。

由于沙四上亚段主要为水退期，基准面下降时期形成滩坝砂且容易保存下来[13]，即研究区主要发育第1种短旋回类型。根据上述划分原则，沙四上亚段共识别出6个短期基准面旋回。

2.2 中期基准面旋回的划分

中期基准面旋回主要发育于区域性湖进或湖退过程中，其识别通过短期基准面旋回的叠加样式分析来完成，确定不同叠加样式的顶底界，从而作为中期基准面旋回的转换面。研究区可将沙四上亚段分为3个中期基准面旋回，分别对应低位、湖扩以及高位3个体系域。3个中期基准面旋回以上升半旋回为主，叠加形成一个退积的长期基准面旋回，表明沙四上亚段基准面上升，水体总体加深。

初始湖泛面在地震剖面上对应T7反射层，为低位体系域和湖扩体系域的沉积作用转换面。岩性特征表现为薄层砂、泥岩互层到湖相深色泥岩的转换，反映了水深突然增加的沉积环境。岩电特征上，测井曲线有明显的突变现象，自然电位和电阻率曲线变化幅度较大。

低位体系域时期湖盆处于断陷初期，湖区以滨浅湖滩坝沉积为主，发育4个砂岩组(纯下1—4砂岩组)，对应着4个短期基准面旋回。湖扩、高位体系域时期，总体上湖平面不断上升，湖盆也持续扩张，发育深色泥质岩，因此，南部斜坡带的滨浅湖沉积区逐渐减小，半深湖—深湖沉积区逐步扩大，该层序可细分为2个砂岩组(纯上1、2砂岩组)，对应2个短期基准面旋回。纯上2砂岩组属于湖扩域，半深湖范围相对扩大，南部发育少量的滩坝砂体；纯上1砂岩组属于高位体系域，以浅深湖—半深湖泥沉积为主(图1)。

图1 L76井沙四段高分辨率层序地层综合分析

2.3 长期基准面旋回的划分

一个长期基准面旋回代表一次大规模的区域性湖进—湖退沉积旋回。由于其发育和结构类型主要受沉积盆地的构造因素控制[1]，因此，长期基准面旋回的识别与划分主要依据地震剖面。东营凹陷古近系沙二下亚段—沙四上亚段自上而下可划分为3个长期基准面旋回：沙二下亚段—沙三上亚段(长期基准面上升半旋回)、沙三中亚段(长期基准面下降半旋回)和沙三下亚段—沙四上亚段(长期基准面上升半旋回)[1](图2)。沙四段分为2个三级层序，分别相当于岩石-生物地层单元的沙四上和沙四下亚段。就L76井区而言，沙四上亚段为一个长期基准面旋回，顶、底对应最大湖泛面。

图2 L760井—L76井地震剖面

2.4 高分辨率层序地层格架

根据上述原则及方法，以高分辨率层序地层学理论为基本原理，在单井基准面旋回识别与划分的基础上，从平行物源和垂直物源2个剖面进行等时地层划分与对比[16-17]，从而建立统一的沙四段高分辨率层序地层格架。

3 高分辨率层序地层学在随钻地层对比中的应用

高分辨率层序地层学的核心在于不同级次层序界面的识别，层序界面分级控制了基准面旋回的级次，不同级次的基准面旋回又控制了不同类型和规模的岩石组合类型。因此，高分辨率层序随钻地层对比的具体方法为：钻前首先要确定邻井的各级次基准面旋回的识别与划分，掌握其界面变化时的录井参数特征(钻时、全烃等)以及岩性、电性上的基准面旋回叠加样式；随钻对比分析时根据层序界面和湖泛面为等时地层对比的首选位置这一原则，对中期基准面旋回层序进行等时地层对比，然后在中期基准面旋回的内部，以短期基准面旋回为基本单元进行井间旋回对比与追踪，确定正钻井所在的旋回位置，从而为地层分析和油气层位置预测奠定基础。

L76井和L760井同属于济阳坳陷东营凹陷利津洼陷南坡中部L76块，沙四上纯下亚段是其主要生油层，具有很好的可比性。下面通过L760井和L76井的对比来说明高分辨率层序地层学在随钻地层对比中的必要性和重要性。

3.1 沙四上纯上亚段—沙四上纯下亚段随钻地层对比分析

根据高分辨率层序地层学理论，沙四上纯上亚段与纯下亚段的分界面为初始湖泛面。其岩性特征明显，界面之上的岩性主要为纯上亚段底部油页岩，界面之下则出现大量滩坝砂岩；电性上，视电阻率曲线由高阻向低阻变化。因此，只要识别正钻井已钻遇的旋回期次，确定其对应邻井的旋回位置，根据基准面变化特征和叠加样式，就可以预测纯上亚段的底界深度。在湖扩体系域时，L76井钻时从上到下相对较慢，高钻时一般为40～80 min/m(3 721 m开始持续出现高钻时，3 737 m钻时为79 min/m)，3 744 m钻时下降为30～40 min/m，进入纯下亚段，此时，沉积基准面开始下降，可容纳空间减小，主要发育上升半旋回；岩性上，纯上亚段以灰质泥岩为主，纯下亚段岩性粒度逐渐变粗，出现滩坝砂(图3)。而L760井在3 544 m开始出现高钻时(3 556 m钻时达到50 min/m，之后钻时变快)，基准面下降，湖面变浅，岩性组合由泥质岩类向砂泥岩间互转化。因此，通过高分辨率层序地层对比，结合界面特征，预测L760井沙四上纯上亚段底界为3 563～3 567 m(实钻底界为3 565 m，设计底界为3 525 m)。

3.2 油气层位置的预测

低位体系域时，由于气候干旱，风化作用强烈，湖盆周围碎屑物质补给充分，湖盆水体较浅，陆源碎屑物质供给速率大于可容空间的增长速率，基准面缓慢上升，沉积物不断向陆地推进，发育滨浅湖沉积，岩屑以滩坝砂为主[18-20]。湖扩时，基准面上升，沉积物向陆地方向推进，湖盆沉积范围扩大，主要发育半深湖和少量滩砂沉积，岩屑变化以暗色泥岩类的增加为标志。因此，沙四上纯下亚段更有利于油气生成。

沉积环境上，利津洼陷南斜坡地形非常平坦，由于短期基准面的升降变化，造成地层旋回的对称性与砂体类型的不断变化，使滨浅湖区反复向岸或离岸迁移，导致纯下亚段形成砂泥薄互层的沉积特征。

短期基准面旋回处于下降时期，向湖盆方向可容纳空间增大，近物源，沉积物大量补给；短期基准面旋回处于上升时期，向陆方向可容纳空间增大，基准面下降期形成的沉积物遭到波浪作用的剥蚀和改造。因此，短期基准面旋回的识别与划分对油气层的预测具有极为重要的意义。

纯下亚段各砂岩组在基准面旋回中的位置决定了油气层的发育程度。纯下1砂岩组时，湖面小规模下降，短期基准面下降，湖盆进入充填阶段，叠加样式表现为进积式，同时，由于地形平缓广阔，受到湖浪和河流的双重作用小，水动力相对较弱，适合大面积滩坝砂的发育。该期以下降半旋回为主，顶部发育滩坝砂，下部发育半深湖泥，油气层集中于砂岩组的顶部；纯下2砂岩组时，河、湖双重作用相对较强，小规模的水进水退频繁，滩砂和半深湖泥对称发育，油气层集中于基准面下降—上升界面处；纯下3砂岩组时，基准面上升较快，顶部发育的砂体易受到湖浪作用的侵蚀，因此，该期下部砂体较发育，形成薄层滩砂，油气层主要位于砂岩组的下部；纯下4砂岩组时，基准面下降，湖盆萎缩，出现在低位体系域早期，湖浪作用微弱，顶部适合砂体的形成和发育，沉积滩坝砂，因此，油气层主要位于反旋回的顶部。

图3 L76井和L760井沙四上纯上亚段—纯下亚段地层对比分析

钻新井前，对邻井进行高分辨率层序地层划分，掌握相应期次的岩性特征、沉积环境以及录井参数的旋回变化特征，随钻录井时结合邻井资料确定已钻遇地层的基准面旋回，从而预测出油气层的位置。以L76井为例，地层由纯上亚段进入纯下亚段时，水面变浅，岩性由暗色泥岩变为滩坝砂，录井参数上表现为高钻时。同时纯下1砂岩组受到湖浪和河流的双重作用小，水动力相对较弱，顶部适合大面积滩坝砂的发育，共出现了2层油气显示，且录井参数具有很明显的标志性：钻时降低，全烃升高，据此推测L760井在纯下1砂岩组顶部高钻时出现显示层(实钻3 567～3 573 m见荧光级别显示，图3)。L76井在纯下1砂岩组油气显示结束后钻时突然增大到30～50 min/m并超过基准转换面持续一段时间，沉积环境上表现为湖面升高，同样L760井在显示层出现后也出现钻时持续增大的井段，表明L76井和L760井具有很强的可比性。

当L76井慢钻时结束开始出现快钻时时，沉积环境上表现为湖面变浅，出现滩坝砂，说明地层进入了纯下2砂岩组的第1个短期半旋回，因此，在L760井现场进行随钻对比时，技术人员可根据L76井录井参数特征，在开始出现快钻时位置密切注意油气显示的落实(5层)。

4 结论

(1) 高分辨率随钻地层对比要求钻前确定邻井的高分辨率层序地层划分，掌握基准面变化时的录井参数特征以及岩性、电性上的基准面旋回叠加样式，随钻录井时根据高分辨率地层对比原则，确定正钻井所在的基准面位置。短期基准面旋回的应用，对现场油气层位置的预测具有重要的作用。

(2) 高分辨随钻地层对比的关键是基准面旋回的对比，现场中应结合其他地层对比方法进行研究，从而保证资料的准确性。

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