建立高分辨率层序地层格架的基础是识别不同级别基准面旋回界面(林孝先和侯中健, 2014)。作者利用15口取心井、135口测、录井以及三维地震等资料, 从岩心沉积特征、测井曲线形态、地震反射特征等方面识别不同级别基准面旋回界面。

1)岩心沉积特征。 (1)暴露标志: 包括长期暴露于地表的泥岩, 经风化淋虑, 形成淋滤网状裂缝(图 4-A), 此外, 紫红色泥岩中的钙质结核是强氧化环境的产物, 结核含量的突变处往往为基准面旋回界面, 比如泉四段沉积早期, 气候炎热干旱, 形成丰富的钙质层(图 4-B); (2)岩性突变: 研究区扶余油层顶部灰绿色泥岩或浅灰色泥岩与青一段黑色泥岩平行整合接触(图 4-C), 从而形成岩性突变, 可以反映较高级别基准面旋回的基准面上升至下降转换面。(3)冲刷面: 形成于强洪水作用, 冲刷泥岩形成的砂泥岩界面(图 4-D, 4-E), 冲刷面的角度及之上的滞留沉积含量可以反映不同级别基准面旋回的基准面下降至上升转换面。

图 4

Fig.4

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	图 4 松辽盆地双城区块扶余油层基准面旋回界面识别标志 A— 淋滤网状裂缝, 双42井, 1668.84, m, B— 紫红色粉砂质泥岩, 含钙质结核, 双31井, 945.79, m; C— 岩性突变, 朝29井, 1141.6, m; D— 冲刷面, 泥砾, 双34井, 1647.95, m; E— 冲刷面, 双34井, 1657.4, m; F— 测井曲线突变, 朝29井, 1238.2, m, FⅠ 3/FⅡ 1Fig.4 Identification marks of base-level cycle boundaries of the Fuyu oil layer in Shuangcheng Block, Songliao Basin

2)测井曲线形态特征。 自然伽马和电阻率曲线对陆相碎屑岩岩性变化较为敏感, 其曲线的突变处往往为不同级别基准面旋回的转换面, 对应不同级别的基准面旋回界面(图 4-F)。

3)地震反射特征。 地震反射特征与地层岩性变化相对应, 基准面旋回界面之上为砂岩, 下部为泥岩, 一般对应于中— 强振幅、中— 高连续波谷或邻近的零相位, 对应基准面下降至上升转换面, 泉四段与青一段岩性突变面对应于强反射连续波峰, 全区较为稳定, 对应基准面上升至下降转换面(图 5)。

图 5

Fig.5

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	图 5 松辽盆地双城区块朝68井扶余油层中、长期基准面旋回界面特征Fig.5 Characteristics of medium-term and long-term base-level cycle boundaries of the Fuyu oil layer of Well Chao-68 in Shuangcheng Block, Songliao Basin

对研究区135口探井进行整体、统一、精细分层, 识别出不同级次基准面旋回, 将松辽盆地双城区块扶余油层详细划分为2个长期基准面旋回(LSC1和LSC2)和7个中期基准面旋回类型(MSC1-MSC7对应砂岩组FⅢ 2-FⅠ 1)(图5)。

3.2.1 长期基准面旋回 长期基准面相当于Ⅲ 级层序界面, 时限跨度为1.6— 5.25, Ma(郑荣才等, 2001)。扶余油层长期基准面旋回详细划分为长期基准面下降半旋回(LSC1)和长期基准面上升半旋回(LSC2)。

长期基准面下降半旋回(LSC1):区域10%单井底界之下可见1~3, m的绿色或灰色泥岩沉积, 为二级标志层, GR(自然伽马)、RLLD(深电阻率)和RLLS(浅电阻率)曲线呈宽缓、低幅, 近“ V” 或“ W” 字型, 底界一般划在平原分流河道和决口扇砂岩底, 如图 5单井的底部, 其他单井底界通过临近等厚相似特征, 进行划分。顶界为泉四段与泉三段的分界线, 常见曲流河道砂岩或三角洲平原分流河道砂岩底部。在GR和电阻率测井曲线上为底部突变、上部渐变特征, 在地震剖面上对应着T₂往下的第1个中强轴, 连续性好, 地震剖面上易于追踪, 盆地内部为整合接触。

长期基准面上升半旋回(LSC2):顶界为泉四段薄层浅灰色砂岩或灰绿色泥岩与青一段的黑色页岩分界面, 是松辽盆地的一级标志层, 在自然伽马和微电位曲线中形成明显的“ 高尖” , 上下2套地层存在明显的波阻抗差, 反映地层界面清晰, 为一组强相位反射波组, 为具明显“ 双轨” 特征的T₂反射轴(图 5)。

3.2.2 中期基准面旋回 中期基准面相当于Ⅳ 级层序界面, 时限跨度为0.2— ≤ 1, Ma(郑荣才等, 2001)。中期基准面旋回是长期基准面变化过程中特定叠加样式的基准面旋回组合, 因此, 识别中期基准面旋回的结构类型、叠加样式是确定长期基准面旋回的基础(郑荣才等, 2000)。

研究区中期基准面旋回界面主要为基准面转换面, 结合垂向岩性结构叠加样式, 将松辽盆地双城区块扶余油层划分为MSC1— MSC7共7个中期基准面旋回(图 5), 研究认为MSC1— MSC3主要为三角洲平原沉积, 以发育上升半旋回大于下降半旋回的不完全对称型基准面旋回(简称C1)为主; MSC4— MSC5主要为曲流河相— 三角洲平原沉积, 以发育上升半旋回非对称型基准面旋回(简称A1)为主; MSC6主要为三角洲平原沉积— 三角洲前缘沉积, 以上升半旋回为主的不完全对称型基准面旋回为主; MSC7主要为三角洲前缘沉积, 以上升和下降半旋回近于相等的对称型基准面旋回(简称C2)为主。

此外通过井— 震有效标定, 完成100余口井合成记录, 对8个层位界面进行标定, 确定中期和长期旋回界面的特征。MSC7顶界面上部为青一段底黑色页岩, 下部为砂岩, 地震剖面上为波峰, 为一级标准层; MSC7底、MSC6底、MSC5底、MSC4底、MSC3底、MSC2底和MSC1底界面上部为砂岩, 下部为泥岩, 地震剖面上为波谷或零相位, 如朝68井合成地震记录(图 5)。总体认为, 双城区块扶余油层中期基准面旋回包含C1、C2和A1等3种类型。

长期基准面升降直接控制沉积格局的发育和演化(张世广等, 2009; 陈建阳等, 2012; 任双坡等, 2016)。作者通过研究不同类型河道砂体沉积特征以及垂向变化规律, 结合地震地层学, 利用均方根振幅属性刻画沉积相展布特征。

研究区扶余油层受西南部长春— 怀德水系影响, 河道呈西南— 东北方向展布, MSC1— MSC2时期, 长期基准面初始位于中高位, 河道以分流河道为主, 垂向加积, 厚度在2~5, m之间, 平均3, m, 岩性主要为浅灰色粉砂岩, 发育小型板状交错层理和块状层理, 在每个中期旋回内, 一般沉积1期分流河道砂体, 每期河道内部沉积2— 3次旋回(图 7-E), 反映浅水三角洲平原分流河道不断向前分叉沉积。

图 7

Fig.7

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	图 7 松辽盆地双城区块扶余油层不同类型河道砂体沉积特征Fig.7 Sedimentary characteristics of the different types of channel sand-bodies of the Fuyu oil layer in Shuangcheng Block, Songliao Basin

MSC3时期, 长期基准面快速下降, 此时南部开始发育曲流河相, 但仍以三角洲平原分流河道为主, 分流河道砂体规模明显大于MSC1— MSC2时期, 厚度在2~8, m之间, 平均4.5, m, 岩性主要以灰色或浅灰色细砂岩和粉砂岩为主, 发育小型槽状层理和板状交错层理, 每个中期基准面旋回内部一般发育1— 2期河道砂体, 每期河道砂体内部沉积2— 4次旋回, 每次旋回主要以垂向加积为主, 平面上分流河道分叉与合并逐渐减少(图 7-D)。

MSC4、MSC5时期, 是基准面快速下降到最低, 开始缓慢上升时期, 此时, 研究区河道逐渐转变为曲流河道, 以曲河流相为主, 岩性主要以细砂岩为主, 冲刷面较为明显, 局部冲刷面角度较大, 发育中— 大型槽状和板状交错层理, 每个中期旋回内部发育2— 3期曲流河道, 每期曲流河道内部沉积3— 5次旋回, 厚度在3~12.5, m之间, 平均6, m, 河道不仅呈现不断向下侵蚀、相互切割, 而且横向侧积, 仅北部局部地区发育三角洲平原(图 7-C)。

MSC6时期, 长期基准面继续上升, 河道规模快速锐减, 河道厚度在2~6, m之间, 平均3.5, m, 从南至北发育曲流河— 三角洲平原— 三角洲前缘沉积。此时研究区三角洲平原占主体, 岩性主要以细砂岩和粉砂岩为主, 发育小型板状层理和槽状交错层理, 每个中期旋回内部发育1— 2期河道, 每期河道内部发育2— 3次旋回(图 7-B)。

MSC7时期, 基准面上升到最大, 全区为浅水三角洲前缘沉积, 河道砂体发育较少, 岩性以粉砂岩和泥质粉砂岩为主, 上下岩性以灰绿色泥岩为主, 层理以块状层理和流水沙纹层理为主, 常见垂直虫孔构造, 每个中期旋回内部一般发育1— 3期, 每期河道内部发育1— 2次旋回, 河道厚度较小, 一般在1.5~4, m之间, 平均2, m(图 7-A), 水下分流河道向湖区频繁分叉与合并, 呈网状。

总体可以看出, 在长期基准面的变化之下, 研究区沉积相呈现三角洲平原— 曲流河— 三角洲平原— 三角洲前缘的演化特征(图 8)。河道砂体沉积特征、规模也呈现一定规律变化, 表现为: 岩石类型呈现细粉砂岩— 细砂岩— 细粉砂岩— 粉砂岩的特点, 沉积厚度呈现中等— 厚— 中等— 薄的特点, 沉积层理规模呈中小型— 中型— 中大型— 中型— 小型的特点, 中期旋回内沉积期次数呈现少— 多— 少的特点。

图 8

Fig.8

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	图 8 松辽盆地双城区块扶余油层中期基准面旋回沉积相展布及均方根振幅属性特征(五203井)Fig.8 Characteristics of the sedimentary facies distribution and root mean-square amplitude attribute in medium-term base-level cycles of the Fuyu oil layer in Shuangcheng Block, Songliao Basin(Well Wu-203)

储集层砂体与基准面旋回、沉积环境关系密切, 随着长期基准面发生变化, 河道不仅会发生侵蚀和充填, 河床的坡度、累积厚度以及叠置关系也会为之变化(封从军等, 2012; 赵云翔等, 2013)。

针对研究区进行岩层提取均方根振幅属性, 从中期基准面旋回的均方根振幅属性来看, 其河道砂体(黄色区域)平面及垂向分布规律呈现弱条带分布— 条带分布— 大面积分布— 条带分布— 零星分布的特征(图 8)。结合135口单井7个砂岩组岩心录井解释表明, MSC1— MSC3主要为三角洲平原沉积环境, 分流河道是储集层砂体主要发育区, 向上呈现砂岩厚度和砂地比逐渐增大的趋势。这是由于基准面下降、可容纳空间的减小, 导致溢岸沉积较少、河道沉积增多造成的。MSC4— MSC5砂体最为发育, 累计厚度最大, MSC4平均累计厚达10.3, m, MSC5平均累计厚达8.77, m(图 9-A), 对应于长期基准面下降晚期和上升早期的曲流河沉积环境, 河道下切冲刷严重, 河道上下相互切割, 规模发育到最大(图 9-B)。MSC6— MSC7, 沉积相由三角洲平原向三角洲前缘过渡, 基准面上升, A/S> > 1, 河道能量明显减小, 规模变小, 孤立萎缩, 水下分支河道发育, 砂岩厚度和砂地比逐渐较小。整体砂岩含量变化由少— 多— 少的规律, 与长期基准面旋回变化规律十分吻合。

图 9

Fig.9

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	图 9 松辽盆地双城区块扶余油层储集层砂体展布特征Fig.9 Distribution characteristics of reservoir sand-bodies of the Fuyu oil layer in Shuangcheng Block, Songliao Basin

随着基准面的变化, 平面上, 砂体顺物源方向呈条带状分布, 河道延伸方向一致, 并且由西南向东北方向, 砂地比逐渐变小。MSC1— MSC3平面上砂地比普遍小于35%, 主要由于基准面相对处于高位, 洪水能量较小, 沉积期次较少, 泥岩隔层较厚。MSC4— MSC5顺河道方向砂地比值普遍大于35%, 全区为曲流河相沉积环境, 砂体规模最大, 西南部砂岩相对较厚, 条带状砂体较上下层都较宽而广, 为主要的勘探区带。MSC6— MSC7处于长期基准面旋回上升期, 物源供给不足, 砂地比值普遍小于35%, 有利条带状砂体变窄, 东北部逐渐靠近湖盆, 受波浪作用, 砂体席状化, 呈现大面积高砂地比值区(图 9-C)。

基准面变化受构造、气候、湖平面以及沉积物共同影响, 然而在构造稳定的拗陷湖盆沉积环境, 地势平坦, 总体坡度小于1度, 因此, 湖平面变化是控制沉积体系及叠加样式的关键控制因素(邹才能等, 2008; 朱筱敏等, 2012, 2013)。早期, 研究区湖盆范围不断缩小, 形成以浅水三角洲分流河道为主沉积环境, 沉积时间延续较长, 河道砂体多期叠置。随着湖平面不断下降和湖水蒸发, 湖泊范围逐渐变小, 钙质结核不断增多, 形成低基准面, 河道在研究区下切严重, 侧向侵蚀, 多期切割叠置, 形成以曲流河道为主的沉积环境, 不断向湖区进积。随着湖平面不断上升, 沉积物向物源方向退积, 形成以浅水三角洲为主的沉积环境, 发育多期河道砂体。晚期, 湖平面快速上升, 基准面处于较高为位置, 泥岩颜色以灰绿色为主, 河道以水下分流河道为主, 主要来源于靠近物源方向的分流河道水下延伸部分, 粒度细, 单期河道砂体薄, 向湖区不断萎缩。