大庆长垣外围葡萄花油层层序地层划分及地层模式

迟博，高庚庚，薛文卓

大庆长垣外围葡萄花油层层序地层划分及地层模式

迟博1，高庚庚2，薛文卓3

（1. 中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江 大庆 163712； 2. 陕西延长石油(集团)有限责任公司下寺湾采油厂, 陕西 延安 716000； 3. 西北大学地质学系， 陕西 西安 710069）

葡萄花油层是松辽盆地长垣外围的主力油层，随着主体区块已陆续投入开发，新的区块优选难度越来越大，其中一个原因是对该套地层的层序地层格架和样式认识不够深入。本文应用高分辨率层序地层学理论方法，结合岩心、测井、地震资料，在高精度层序划分的基础上，建立葡萄花油层层序地层格架。结果表明：葡萄花油层对应长期基准面上升半旋回，可以进一步划分为2个中期半旋回和11个短期旋回；葡萄花油层不同沉积体系控制下的地层结构模式，尝试解决油藏描述中遇到的单元划分对比、沉积环境确定等一系列问题，并为葡萄花油层整体的的开发规划以及落实滚动外扩潜力奠定地质基础。

高分辨率层序地层；层序地层界面；层序发育模式；松辽盆地；葡萄花油层

高分辨率层序地层学自理论引入中国以来［1，2］，众多学者对该理论的核心原理进行了深入的研究，并将其技术方法广泛的应用于我国油气勘探开发的各个阶段［3］，极大的推动了国内陆相层序地层学的发展。目前已有学者结合国内多个陆相盆地的沉积背景建立了大尺度的高分辨率层序地层格架，也有不少学者专注于采用该理论开展小层级别砂体的等时对比，均取得了较好的应用效果。事实证明高分辨率层序地层学在陆相地层层序划分中具有良好适用性。

1 区域地质概况

松辽盆地为一个大型陆相含油气盆地，大致经历了热隆张裂、裂陷、坳陷和萎缩褶皱四个阶段。其中，热隆张烈阶段主要是三叠纪—早侏罗世时期，盆地处于剥蚀状态，直至侏罗纪晚期形成一系列小规模断陷；裂陷阶段开始形成现今盆地雏形，主要沉积火石岭组、沙河子组、营城组地层；坳陷阶段主要以快速稳定沉降为主，并伴有间歇性的波动上升，沉积了登娄库组——嫩江组地层，是盆地内的主要生储盖地层；萎缩褶皱阶段主要是在晚白垩世中期以后，盆地全面抬升，沉积地层为四方台组—依安组。

葡萄花油层为坳陷阶段白垩系上统姚家组一段沉积的地层，是长垣外围油田的主力产油层，地层厚度20~90 m，东西部地层厚度差异大，层序地层对比存在较大的难度。前人对白垩系地层的划分做了大量的工作，但对葡萄花油层盆地级别的系统性工作开展还很少，基本集中在局部的凹陷或者油田内［4-8］。随着外围的主体区块均已陆续投入开发，新的潜力区块优选难度越来越大。在此背景下，本文应用高分辨率层序地层学理论方法，结合葡萄花油层的19口井岩心观察、2 800多口井的测井曲线以及三维地震等资料，对松辽盆地北部葡萄花油层地层进行层序地层划分（图1），建立葡萄花油层统一的高精度层序地层格架，总结并提出葡萄花油层高分辨率地层结构模式，以期解决油藏描述中遇到的单元划分对比、沉积环境确定等一系列问题，并为葡萄花油层整体的的开发规划以及落实滚动外扩潜力奠定基础。

2 层序界面识别

2.1 层序划分依据

层序界面是区域性等时对比的首要参考标志，在前人研究的基础上，结合研究区内探评井岩心、测井以及地震等资料，开展葡萄花油层层序界面识别及层序划分。

图1 松辽盆地长垣外围构造单元划分

2.1.1 地震识别标志

地震资料可以用来识别局部地层的缺失、地层的剥蚀、古风化面、底砾岩等地层不整合现象，该类不整合通常在地震剖面上表现为相位和反射终止方式的变化，典型的特征包括上超、削截、顶超、下超等。在研究区的地震剖面中，葡萄花油层底界面T1-1在盆地的西部、西北部地区发育上超尖灭（图2），界面上下地层产状、厚度及岩石特征具有明显差异，反映了葡萄花早期沉积范围小，随着基准面下降、湖平面扩大，发育范围逐渐扩大的特征。

图2 层序界面的地震识别标志（剖面位置见图1）

2.1.2 岩心识别标志

岩心资料是层序界面识别最直观的手段，岩石的颜色、成分、结构、构造、垂向叠加样式等的突变都是识别层序界面的重要标志。研究区的葡萄花油层顶、底部为灰黑色泥岩，中部可以观察到紫红色泥岩，泥岩颜色的变化可以定性反映沉积环境和水动力强弱的变化，进而指示可容纳空间的变化。底部的灰黑色泥岩多为层状，可见水平层理，部分地区可见介形虫层，反映的是弱水动力条件的还原环境，向上逐步开始出现块状灰色、绿色泥岩，属于水动力相对较弱的弱还原环境，到葡萄花油层中部，开始出现块状紫红色泥岩，可以作为层序界面识别标志，是较强水动力条件下的氧化、弱氧化环境，向上到顶部又过渡为灰黑色泥岩，水动力条件再次变弱。这种水动力从相对较弱到水动力相对较强再到较弱的变化，是湖平面的相对变化的反映，代表着盆地在坳陷期快速沉降过冲中的间歇性波动，可以作为重要的层序界面识别标志。

2.1.3 测井识别标志

对于深度开发阶段的油田，测井资料是识别层序界面的主要手段。对于研究区的葡萄花油层，纵向上砂泥互层相互叠置，标志层不明显，可以在综合岩心、地震以及测井资料建立区域范围内层序界面模式的基础上，结合测井曲线中反映出的旋回的连续性、厚度变化以及叠加样式的变化来识别。如：单层砂岩厚度向上逐渐变小，粒度向上逐渐变细，砂泥比向上变小，指示着水体变深的基准面上升；一系列较小规模的正旋回河道砂岩纵向叠加，可以组成一个中期基准面缓慢上升形成的进积序列。

2.2 层序界面特征

葡萄花油层沉积时期地形平缓，属于浅水三角洲沉积，具有地层厚度变化快，砂体横向连续性较差，纵向砂泥互层叠置与上下地层区分度低的特点。本文通过对松辽盆地外围葡萄花油层岩心资料、测井曲线和地震剖面特征的详细研究，识别出葡萄花油层从底面到顶面共3个中期旋回界面，分别是顶、底2个洪（湖）泛面和中部1个沉积转换面，具体特征如下：

葡萄花油层顶部是一套具有低电阻、高伽马的特征的灰黑色泥岩，泥岩中可见水平层理，泥质较纯，为一次较大规模的湖泛面，在研究区内广泛发育，之上还有两套泥岩标准层，这三套泥岩层横向分布相对稳定，岩心、测井和地震剖面中识别标志和对应关系相对清晰，可以作为良好的标准层。

葡萄花油层底部同样是一套湖泛成因的、具有低电阻高伽马特征的灰黑色泥岩，泥岩质地较纯，普遍发育水平层理，在研究区内广泛发育，仅靠近长垣的近物源区受河道下切作用局部缺失，底面之下发育两套分布稳定的粉砂岩可以作为辅助的标志层。

根据研究区内葡萄花油层系统取芯井的观察可以发现，在葡萄花油层中部存在一套紫红色泥岩和灰绿色泥岩互层，在研究区北部广泛发育，向南逐渐变为席状砂夹于上下泥岩层中，转换面以上整体呈现向上变细的正旋回，转换面一下为向上变粗的反旋回，对应着葡萄花油层的最大水退期，也是基准面由下降到上升的转换面。

2.3 层序划分方案

根据上述的层序界面识别原则以及研究区的中期基准面旋回特征，建立研究区的层序划分方案。研究区内识别的中期基准面旋回具有全区可对比性，可在全盆地进行统层对比，因此可以在上述的中期基准面旋回控制下，结合各油田的地层厚度、曲线特征、沉积环境等进行高分辨率层序地层划分。研究认为，长垣外围西部的齐家古龙凹陷划分为11个短期基准面旋回，对应龙南油田PI1-8小层和新肇油田的PI1-11小层；东部的三肇凹陷划分为10个短期基准面旋回，与油田的PI1-9小层对应；长垣划分为11个短期基准面旋回，对应葡Ⅰ组PI1～PI41小层，PI2c小层底部的不整合对应PI组中部的沉积转换面，说明构造最大抬升期发生在葡萄花油层中部沉积时期，这一认识与前人的划分方案相符。各油田的短期基准面旋回代表了各单砂层发育的不同沉积环境与时间段，在地层厚度上大体和油田划分的小层相当，由此可以确立整个长垣外围葡萄花油层的高精度层序地层划分方案（图3）。

图3 松辽盆地长垣外围葡萄花油层层序划分方案

3 地层格架及地层结构模式

3.1 地层格架建立

根据上述的划分对比方法，对研究区探评井的岩心、测井曲线以及地震剖面进行综合识别，首先识别出了葡萄花油层顶、底两个湖泛面以及中部的一个沉积转换面，组成两个中期半旋回，在中期旋回地层格架控制的基础上，按照测井曲线反映的短期旋回特征进行地层划分与对比，然后按照点（单井）—线（骨架剖面）—面（所以井）逐渐推开的方式进行地层划分对比，最终建立葡萄花油层统一的高分辨率等时地层格架。

葡萄花油层主要受北部物源体系影响，整体的地层格架受构造和沉积双重因素控制，整体地层呈现西厚东薄的特征，西部的齐家古龙凹陷地层厚度可达80~90 m，发育11个短期基准面旋回，地层厚度最大，是葡萄花时期的沉降中心；中部长垣地层厚度60~70 m，发育10个短期基准面旋回，三角洲平原的水上分流河道比较发育，是主要的物源方向；东部的三肇凹陷地层厚度变化较大，至南部的肇州油田短期基准面旋回逐渐减少为2个，地层厚度减薄至20 m。

3.2 地层结构模式

3.2.1 “下超上退”地层模式

葡萄花油层横跨两个中期基准面半旋回，11个短期基准面旋回，受基准面变化的影响，垂向演化序列葡萄花油层底部以前三角洲亚相为主（PI11-8小层），向上逐渐过渡到三角洲前缘亚相（PI7-5小层）和三角洲平原亚相（PI4-3小层）为主，到顶部再次以三角洲前缘亚相为主（PI2-1小层）。由此可见，葡萄花油层自底部→中部→上部，为由水退序列→水进序列沉积，中部为最大水退期，反映了由基准面下降→基准面上升，转换面位于葡萄花油层中部，即此时地壳抬升相对最高、可容空间相对最小、湖盆萎缩最小、水体最浅、三角洲物源供给最强，河道砂体最发育，延伸范围最广，向南一直影响到朝阳沟油田。这使整个地层也由北往南逐渐减薄，形成了沉积转换面之下砂岩超覆型尖灭、之上退覆型尖灭的“下超上退”的地层结构模式。

3.2.2 “超覆”地层模式

葡萄花油层时期，西部地区受基准面下降和短轴物源体系的共同影响，沉积范围逐步向南扩大，在PI11-PI6小层时期形成了向南超覆的水退序列，形成了超覆地层结构模式，主要影响西部中央的部分油田。

3.2.3 “古坡折带超覆”地层模式

葡萄花油层沉积时期，在沿齐家古龙凹陷西部、西北部及南部地区地震剖面上可见同向轴上超尖灭（图2），探井地层剖面显示地层厚度迅速减薄，PI11-PI8小层时期在坡折带范围内普遍缺失，受古地形影响存在着古坡折带，同时，地层向南逐渐减薄，形成超覆沉积，形成了“古坡折带超覆”地层结构模式，主要影响长垣西部的南段的几个油田。

4 结 论

（1）松辽盆地北部长垣外围葡萄花油层可以划分为2个中期旋回和11个短期旋回，分别对应油田开发阶段的砂岩组和小层，顶底为湖泛面，最大水退期位于中部的沉积转换面。

（2）葡萄花油层包含了4种层序地层发育模式，即下超上退地层结构模式、古坡折带地层结构模式、古坡折带超覆地层结构模式和超覆地层结构模式。

[1] 邓宏文．美国层序地层研究中的新学派—高分辨率层序地层学[J]．石油与天然气地质，1995，16（2）：89-97．

[2] 郑荣才，尹世民，彭军．基准面旋回结构与叠加样式的沉积动力学分析[J]．沉积学报，2000，18（3）：369-376．

[3] 孙致学，凌庆珍，邓虎成，等．高分辨率层序地层学在油田深度开发中的应用[J]．石油学报，2008，29（2）：239-246．

[4] 刘媛，朱筱敏，袁红旗，等．三肇凹陷白垩系姚一段葡萄花油层浅水三角洲高分辨率层序地层新认识[J]．中国石油大学学报(自然科学版)，2010，34（4）：7-13．

[5] 李婷婷．大安沿江地区葡萄花油层高分辨率层序地层及成藏模式研究[D]．东北石油大学，2011．

[6] 阮壮，朱筱敏，何宇航，等．大庆长垣北部葡萄花上部油层高分辨率层序地层划分[J]．沉积学报，2012，30（2）：301-310．

[7] 孙雨，于利民，闫百泉，等．松辽盆地三肇凹陷向斜区白垩系姚家组葡萄花油层油水分布特征及其主控因素[J]．石油与天然气地质，2018，39（6）：1120-1131．

[8] 曹铮，林承焰，董春梅，等．构造活动及层序格架约束下的沉积、成岩作用对储层质量的影响—以松辽盆地南部大情字井地区葡萄花油层为例[J]．石油与天然气地质，2018，39（2）：279-291．

Sequence Stratigraphic Division and Stratigraphic Model of Putaohua Oil Reservoir Around Daqing Placanticline

1,2,3

（1. Exploration and Development Research Institute of PetroChina Dhangqing Oilfield Company, Heilongjiang Daqing 163712, China; 2. Xiasiwan Oil Production Plant of Shaanxi Yanchang Petroleum Company, Shaanxi Yan’an 716000, China; 3. Department of Geology, Northwest University, Shaanxi Xi’an 710069, China）

Putaohua reservoir is the main reservoir in the periphery of Songliao basin. With the development of the main block, the new block optimization is becoming more and more difficult. One of the reasons is that the sequence stratigraphic framework and style of the formation are not well understood. In this paper, a sequence stratigraphic framework of Putaohua oil reservoir was established on the basis of high-resolution sequence stratigraphy theory, core, logging and seismic data. The results show that Putaohua reservoir can be further divided into two medium-term half cycles and 11 short-term cycles corresponding to the long-term baseline rising half cycles. The sequence stratigraphic model controlled by different sedimentary systems of Putaohua reservoir was used to solve a series of problems encountered in reservoir description, such as unit division and correlation, determination of sedimentary environment, which could lay a geological foundation to plan the overall development of Putaohua reservoir,and tap the potential of rolling expansion.

high resolution sequence stratigraphy; sequence stratigraphic interface; sequence development model; Songliao basin; Putaohua reservoir

国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”（2016ZX05013006）；“十三五”重大专项“大庆油气持续有效发展关键技术研究与应用”（2016E-0209）。

2019-10-21

迟博（1973-），男，高级工程师，研究方向：主要从事石油勘探开发工作。

F416.22

A

1004-0935（2020）01-0089-04