（地质工程专业论文）大庆油田嫩二段底部成片套损地质因素研究.pdf

大庆石油学院工程硕士专业学位论文 大庆油田嫩二段底部成片套损地质因素研究 摘要 套损问题已经成为制约大庆油田生产的一个主要因素，统计分析发现，在整个油田范 围内，约有5 0 的套损点发生在嫩二段底部。大庆油田嫩二底套损作为套损的重灾层位一 直受到比较多的关注。在前期的研究工作中，总体认为嫩二标志层成片套损主要是由于标 志层进水后，导致标志层泥岩吸水膨胀、蠕变，从而导致套管被挤压、挤扁乃至错断。这 种观点多年来一直作为标志层成片套损的机理被大庆油田的研究人员所接受。但嫩二段底 部成片套损部位经过准确定位，9 0 以上都分布在2 5 米的范围内，对应于2 5 米视电 阻率的第三个峰值处，套损点的如此集中分布，揭示套损与该段地层之间有着必然的联系。 而该段地层以化石层的密集分布为最明显特点，每公分可见3 4 个化石层，化石层的存 在导致该段岩石极易沿化石层面启开，使得化石层面构成了一种薄弱面。鉴于套损点与化 石层的高度吻合，针对二者之间的关系开展了深入研究，以找出嫩二底成片套损发生的机 理，其对套损机理的研究与认识有着重要的意义。 本文首先通过具有代表性井的岩心观察，对套损层位的岩性、化石分布与含量、化石 种属等方面与非套损层进行对比研究，总结出套损层在这些方面的特点：通过不同地区多 口井的测井资料从电性、井径、自然电位几方面对套损层位的测井响应特征进行分析总结： 再通过取样分析测试，确定套损层位的力学性质；通过统计数据确定套损的基本层位和套 损点( 频次) ，认真分析对比套损点在测井横向图的特征，总结并统计套损的分布规律： 利用铅模打印套损深度资料，结合多臂井径测井矫f ，对套损形态和套损层位进行准确描 述和准确定位：在确定了套损形态和套损层位的基础上，通过综合研究确立影响套损的主 控因素并建立发生套损的有效地质模型及力学模型。 嫩二底套损层位地质特征表明，在套损层位发育多层古生物化石，岩心观察发现，密 集的片状古生物化石沿泥岩层理面分布，构成了典型的泥岩薄弱面。再由于泥岩富含化石 导致钙含量的增加，使得嫩二底标志层整体上呈现一硬岩性、薄弱面的特征。薄弱面的存 在必然导致地层地应力沿薄弱面的释放，引起地层错动并导致套管错断。 由岩石抗张试验结果可以知道，无论是化石层位还是非化石层位，垂直于岩石层理方 向的抗张强度均明显高于平行于岩石层理方向的抗张强度，这就说明，在受力均衡的情况 下，岩石往往是沿水平方向发生破裂。由岩石抗张、抗剪强度试验结果还可知道，化石层 位岩石抗张和抗剪切破坏能力远低于其它层位岩石，这样在地层进水导致压力不均衡的情 况下，地应力必然沿化石层薄弱面释放从而发生力学剪切作用，导致套损集中在化石层中 发生。 从沉积演化历史结合区域地层特征知道，化石层在全盆地范围内存在并具有良好的可 对比性，化石分斫i 研究及化石种属鉴定也表明化石层化石在全盆地范围内具有一致性，这 就说明化石层薄弱面在平面上是连续分布的。这样一旦化石层破裂启丌后，水体就会沿化 石层面迅速扩展，最终为成片套损提供了条件。 该课题完成后，可重新认识嫩二底套损机理，为控制、预防、延缓套损提供理论依据； 提出套损预防措施，延缓套管损坏速度，对允分开发油藏提供“芦实的基础。 关键词：嫩_ 底套损机理岩心观察测井资料岩石力学性质化轭层薄弱面 查壅互迪兰堕三堡堡主童些兰篁笙苎 g e o l o g i c a lf a c t o r ss t u d yo i lal a r g e s c a l eo ft h en 2b o t t o m l a y e rc a s i n gd a m a g e i nd a q i n go i lf i e l d a b s t r a c t t h ec a s i n gd a m a g eh a sb e c o m eo n eo ft h em o s ti m p o r t a n tf a c t o r st h a ta f f e c tt h eo i l p r o d u c t i o ni nd a q i n go i lf i e l d t h es t a t i s t i c ss h o w s t h a ta l m o s t5 0 c a s i n gd a m a g ep o i n to c c u l t a tt h eb o t t o mo fl a y e rn 2i nt h eo i lf i e l d s ot h es t u d i e so nt h en 2b o t t o ml a y e rc a s i n gd a m a g e h a v eb e e ne m p h a s i z e dg r e a t l y i nt h ep r e v i o u ss t u d i e s ，i tw a sa c c e p t e dt h a tt h er e a s o nf o rt h e c a s i n gd a m a g ew a sd u et o t h es t a n d a r dl a y e rd r o w n i n g ，t h em u d s t o n ea b s o r b e dt h ew a t e r , s w e l l e d ，c h a n g e ds l o w l y , u n t i l lt h ec a s e sw e r es q u e e z e d ，c o m p r e s s e da n df i n a l l yc r u s h e d b u t a f t e rb e i n ga c c u r a t e l ym e a s u r e d ，9 0 o f t h ec a s i n gd a m a g ed i s t r i b u t ea m o n g2 - 5m e t e r sw h i c hi s c o r r e s p ( j n d i n gt ot h et h i r dp e a ki nt i l e2 5 mr e l a t i v er e s i s t a n c er a t e c u r v e t h ec a s i n gd a m a g e p o i n t sa r es oc o n c e n t r a t e dt h a tt h e r em u s th a v ear e l a t i o nb e t w e e nt h ec a s i n gd a m a g ea n dt h e c o r r e s p o n d i n gs t r a t u m a n dt h i ss t r a t u mi sc h a r a c t e r i z e db yad e n s ef o s s i ld i s t r i b u t i o n ，i nw h i c h t h e r ea r e3 - 4f o s s i ll a y e r sp e rc e n t i m e t e r t h ee x i s t e n c eo ft h ef o s s i ll a y e r sr e s u l t e di nt h er o c k b r o k e ne a s i l ya l o n gw i t ht h ei n t e r f a c eo ft h ef o s s i l l a y e r s a n dt h ef o s s i ll a y e r sb e c a m et h ew e a k i n t e r f a c e s oi ti sn e s s e s a r yt os t u d yt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ec a s i n gd a m a g ep o i n ta n dt h e f o s s i ll a y e r st of i n do u tt h er e a lr e a s o n sf o rt h en 2l a y e r sc a s i n gd a m a g e t h i sr e s e a r c hw i l lh a v e ag r e a ts i g n i f i c a n c et or e c o g n i z et h er e a s o n so ft h ec a s i n gd a m a g e t h i sp a p e rf i r s t l yc o n t r a s t sa n ds t u d i e st h ed i f f e r e n c eo ft h er o c kn a t u r e ，f o s s i ld i s t r i b u t i o n ， f o s s i lc a t e g o r yb e t w e e nt h ec a s i n gd a m a g es t r a t u ma n du n d a m a g e ds t r a t u mb yo b s e r v i n gt h e t y p i c a lw e l l s c o r e ，a n ds u m m a r i z et h ec h a r a c t e r so ft h ec a s i n gd a m a g ei nt h e s er e s p c c t s s e c o n d l y ，l o g g i n gr e s p o n s ec h a r a c t e r sw i l l b ea n a l y s e da n ds u m m a r i z e db ym a n yl o g g i n g i n f o r m a t i o n ，s u c ha se l e c t r i c i t yq u a l i t y , w e l lp a r a m e t e r ，n a t u r a le l e c t r i c i t yp o t e n t i a l ，e t c t h i r d l y , s o m es a m p l e sw i l lb et e s t e da n da n a l y s e dt od e t e r m i n et h ed y n a m i cc h a r a c t e r so ft h ec a s i n g d a m a g es t r a t u m f o r t h l y , t h em a i ns t r a t aa n dt h ep o i n t so rt h ef r e q u e n c yo ft h ec a s i n gd a m a g e w i l lb ed e t e r m i n e db yt h es t a t i s t i cd a t a ，s o m ed i s t r i b u t i o nr e g u l a r i t i e so ft h ec a s i n gd a m a g ew i l l b ea n a l y s e da n d s u m m a r i z e db y c a r e f u l l yc o m p a r i n ga n da n a l y s i n g t h el o g g i n gc u r v e s c h a r a c t e r so ft h ec a s i n gd a m a g ep o i n t s f i f t h l y ，t h ec a s i n gd a m a g es h a p ea n ds t r a t u mw i l lb e a c c u r a t e l yd e s c r i b e da n dr e l o c a t e di nt e r m so fb o t ht h ed e p t hd a t ao ft h ep r i n t e dl e a dm o l da n d t h em u l t i a r m w e l ld i a m e t e rt e s t i n g l a s t l y , t h em a i nf a c t o r st h a te f f e c tt h ec a s i n gd a m a g e ，a v a l i dg e o l o g i c a lm o d e la n dd y n a m i c a lm o d e lt h a tl e a dt oc a s i n gd a m a g ew i l lb ee s t a b l i s h e dw i l l b ed e t e r m i n e db yc o m p r e h e n s i v es t u d y t h eg e o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c si nt h ec a s i n gd a m a g es t r a t as h o wt h a tt h e r ea r em a n ya n c i e n t b i o o r g a n i s mf o s s i li nt h en 2b o t t o ml a y e r s t h ec o r eo b s e r v a t i o ns h o wt h a tt h ed e n s es l i c e so f t h ea n c i e n tb i o o r g a n i s mf o s s i ld i s t r i b u t e da l o n gw i t ht h en m d s t o n el a y e r ，a n di tb e c o m e sa t y p i c a lw e a km u d s t o n ei n t e r f a c e i na d d i t i o n ，d u et ot h em u d s o n ec o n t a i n i n ga b u n d a n tf o s s i l s a n dt h ec a l c i u m ，t h en 2b o t t o ml a y e r ss h o w se n t i r e l ys o m ec h a r a c t e r so fah a r dr o c kn a t u r e wa n d aw e a kj n t e r f a c et h ee x i s t e n c eo ft h ew e a ki n t e r f a c em u s tr e s u l ti nt h es t r a t u ms t r e s sr e l i e f ，a n d a b s t r a c t m a k et h el a y e r ss l i d e da n dt h ec a s i n gd a m a g e d t h et e s to f t h er o c ke x p a n d i n g r e s i s ts h o w st h a te i t h e rt h ef o s s i ll a y e r so ru n f o s s i ll a y e r s ， t h ee x p a n d i n g r e s i s ti n t e n s i t yw h i c hi sv e r t i c a lt ot h er o c kl a y e ri so b v i o u s l yh i g h e rt h a nt h a ti s p a r a l l e lt ot h er o c kl a y e r t h i si n d i c a t e st h a t ，u n d e rae q u a lf o r c e ，t h er o c kw i l lb es p l i ta l o n gw i t h t h eh o r i z o n t a ld i r e c t i o n t h et e s to ft h er o c ke x p a n d i n g - r e s i s ta n ds h e a f i n g r e s i s ta l s os h o w st h a t t h er o c ke x p a n d i n g - r e s i s ta n ds h e a f i n g r e s i s tc a p a b i l i t yi naf o s s i ls t r a t u mi sg r e a t l ys m a l l e rt h a n t h a ti nt h ea n - f o s s i ls t r a t a s oi f t h es t r a t u mi sd r o w n e d ，t h eb a l a n c e dp r e s s u r ew i l lb eb r o k e n ，t h e s t r a t u ms t r e s sm u s tb er e l i e v e da l o n gt h ew e a kf o s s i l i n t e r f a c ea n dt h ed y n a m i cs h e a r i n ga c t i o n w i l lo c c u r , t h e nc a u s et h a tc a s i n gd a m a g e sm a i n l yh a p p e n ei nt h ef o s s i ls t r a t u m a c c o r d i n gt ot h ed e p o s i t i o ne v o l u t i o nh i s t o r ya n dr e g i o n a lg e o l o g i c a lc h a r a c t e r ，t h ef o s s i l s t r a t u me x i s t sa m o n g l ee n t i r eb a s i n ，a n dh a sa g o o dc o m p a r a b i l i t y b o t ht h ef o s s i ld i s t r i b u t i n g s t u d ya n dt h ef o s s i lc a t e g o r yi d e n t i f i c a t i o na l s oc o m f i r m st h a tt h ef o s s i lh a st h ec o h e r e n c ei nt h e e n t i r eb a s i na n dt h ew e a kf o s s i li n t e r f a c ed i s t r i b u t e sc o n t i n u e l yi nt h el a y e r t h u s ，i ft h ef o s s i l s t r a t u mi sb r o k e n ，t h ew a t e rw i l ls p r e a dq u i c k l ya l o n gt h ef o s s i li n t e r f a c e ，a n de v e n t u a l l yt h i s p r o v i d eac h a n c ef o rt h el a r g es c a l eo fc a s i n gd a m a g e t l l i sp a p e rn o to n l yr e v i e w st h em e c h a n i s mo ft h et h en 2b o t t o ml a y e rc a s i n gd a m a g e p r o v i d e sat h e o r yf o rc o n t r o l l i n g ，p r e v e n t i n ga n dd e l a y i n gt h ec a s i n gd a m a g e ，b u ta l s op u t s f o r w a r dt os o m ec a s i n gd a m a g ep r e v e n t i o ns o l u t i o n st od e l a yt h ev e l o c i t yo fc a s i n gd a m a g e ，a n d t h e s ew i l lp r o v i d eas o l i df o u n d a t i o nf o rf u l l ye x p l o i t i n gt h er e s e r v o ir k e yw o r d s ：t h en 2b o t t o ml a y e r , t h em e c h a n i s mo fc a s i n gd a m a g e ，t h ec o r eo b s e r v a t i o n ，t h e l o g g i n gi n f o r m a t i o n ，t h er o c kd y n a m i cc h a r a c t e r , t h ef o s s i ls t r a t u m ，t h ew e a ki n t e r f a c e v 大庆石油学院工程硕士专业学位论文 绪论 1 国内外套损状况 随着油田的不断开发，套损现象日趋严重吖“。在国外，如北海的e k o f i k 油田、美 国的威明顿油田，套损非常严重嗨1 。在国内，套损已经成为影响p e t r o c h i n a 油田正常生 产的重要因素，大港油田的港东、港西、枣园三个油田2 0 1 0 口油水井中，7 5 2 口井发生了 套管变形，占油水井总数的3 7 4 ；玉门油田1 3 6 2 口油水井中6 4 0 口井发生了套管变形， 占油水井的4 7 ；冀东油田套损井超过1 2 5 口，占油田油水井的2 0 4 ；另外，辽河油田、 青海油田、吐哈油田等也均存在着严重的套管变形h 卜口”。实际上套损严重影响了油田生 产，是目前中国石油油气生产面临的重要问题之一。 截止2 0 0 5 年底，大庆油田累计套损1 1 1 8 8 口 1 6 t 油田套损井发展之快，已经严重影 响到了正常生产。在2 0 0 1 年1 0 月底统计时，套损井累计发现8 1 6 3 口，占投产井数的1 6 3 2 ( 其中，油井3 8 8 8 口：注水井4 2 7 5 口) ：当到2 0 0 3 年底时，己累积发现套管问题井9 9 4 7 1 ：3 ，占已投产油水井的1 8 5 1 ，即平均每投产6l ：1 井就有l 口井损坏“7 】 1 s o 大庆油田套损井的发展突出在两个方面，是年度持续增长；二是套损的成片发展。 从年度增长上看”。，自1 9 9 9 年底到2 0 0 3 年底，连续4 年年平均套损井数已经达到6 7 0 口 2 1 o 此外，还有一些拔不动的井，可能也是套管轻度剪变的结果2 卜n “。若考虑到这一 因素，2 0 0 2 年和2 0 0 3 年套损井平均超过8 0 0 口。由此不难看出大庆套损井的发展已到了 非常严重的程度。 2 现有套损机理研究现状 针对日趋严重的套损现象，国内外均开展了大量的套损机理研究工作。在国外，产生 套损的主要原因为地层沉降n ”一 2 a l e 针对地层沉降导致套损，f j a e r 、h o l t 等开展了一系 列研究工作，一方面，在系统研究孔隙坍塌实验的基础上，建立了地质沉降模型研究地层 沉降过程；另一方面采用a n s y s 力学软件系统分析沉降过程中套损的力学机理，并在此基 础上提出了一些相应的预防套损技术旧卜口3 1 ( 如注水防治沉降、优化射孔等) 。在国内， 产生套损的主要原因是高压注水导致地层滑动剪切套损和特殊地层套管挤压损坏 a 4 o 目前 国内的研究主要集中在套损特征简单统计分析，套损因素分析( 包括泥岩水化研究) ，开 展了部分套损地质模型研究，并在此研究工作基础上提出了一些套损防治技术( 如控制注 水压力、防止泥岩膨胀以及其它修复技术等) 哺 。 大庆油田自1 9 8 0 年开展套损问题研究以来，围绕套损机理开展了粘土理论、构造应 力理论、浮托理论以及高压注水引发套损等方面研究，这些成果为在井组、区块套损机理 研究奠定了理论基础 a 6 o 大庆油田嫩二底套损作为套损的重灾层位一直受到比较多的关 注。在前期的研究工作中，总体认为嫩二标志层成片套损主要是由于标志层进水后，导致 标志层泥岩吸水膨胀、蠕变，从而导致套管被挤压、挤扁乃至错断o ”1 ( 王林发，1 9 8 9 ；刘 子晋，1 9 9 0 ；姚洪田，2 0 0 1 ；赵向国，2 0 0 4 ) 。这种观点多年来一直作为标志层成片套损 的机理被大庆油田的研究人员所接受。 3 本课题研究的依据及意义 鉴于嫩二标志层发生套损的严重性，有必要继续进行套损机理的深化研究，况且前人 对标志层成片套损机理的认识尚存如下几个问题： ( 1 ) 如果套损是由于泥岩遇水膨胀蠕变而导致的，那么套损的形态特征不应该以剪切为 主，而应该以挤毁为主，事实上经过统计，9 5 以上的套损形态以剪切错断为主： ( 2 ) 如果是泥岩膨胀和蠕变导致套损，则套损点应该分柑在整个泥岩段内，特别是应该 绪论 分布在含粘土矿物较高的非标志层内，事实上经统计数据表明套损点9 0 以上都集中分布 在嫩二底标志层( 粘土矿物含量相对更低) 2 5 米视电阻率的第三峰值处，范围在2 5 米 之间； ( 3 ) 如果是泥岩膨胀蠕变导致套损，那么很难形成侵水域而发生成片套损； 套损点的如此集中分布，揭示套损与该段地层之间有着必然的联系。而该段地层以化 石层的密集分布为最明显特点，每公分可见3 4 个化石层，化石层的存在导致该段岩石 及易沿化石层面启开，使得化石层面构成了一种薄弱面。鉴于套损点与化石层的高度吻合， 特开展次课题对二者之间的关系进行研究，从而找出嫩二底成片套损发生的机理，所以有 必要进行进一步的机理研究。 该课题完成后，可以认识套管损坏机理，为控制、预防、延缓套损提供理论依据；提 出套损预防措施，延缓套管损坏速度，对充分开发油藏提供坚实的基础。 4 本课题研究的思路 首先通过具有代表性井的岩心观察，对套损层位的岩性、化石分布与含量、化石种属 等方面与非套损层进行对比研究，总结出套损层在这些方面的特点；通过不同地区多口井 的测井资料从电性、井径、自然电位几方面对套损层位的测井响应特征进行分析总结；再 通过取样分析测试，确定套损层位的力学性质；通过统计数据确定套损的基本层位和套损 点( 频次) ，认真分析对比套损点在测井横向图的特征，总结并统计套损的分布规律；利 用铅模打印套损深度资料，结合多臂井径测井矫正，对套损形态和套损层位进行准确描述 和准确定位：在确定了套损形态和套损层位的基础上，通过综合研究确立影响套损的主控 因素并建立发生套损的有效地质模型及力学模型。 5 本课题的主要研究内容 ( 1 ) 从古生物的种属鉴定、组合特征研究、化石分布特征等方面确定嫩二底化石层特征： ( 2 ) 从化石层电性特征、井经特征、自然电位特征方面着手研究化石层测井响应特征： ( 3 ) 对嫩二段标志层岩石进行抗张强度和抗剪强度测试，对套损层位岩石力学性质进行 研究( 抗张强度、抗剪强度) ； ( 4 ) 通过对嫩二底化石层套损的统计分析、精确定位、化石的分布与含量关系、套损形 态特征等方面的研究，分析套损产生的地质机理以及力学机理，最后完成化石层与成片套 损的关系研究。 大庆石油学院工程硕士专业学位论文 第1 章大庆油田区域地质特征 大庆油田是我国目前发现的最大油田，也是当今世界上在陆相沉积盆地中发现的最大 的油田，位于松辽盆地北部。 松辽盆地为一大型淡水湖盆沉积，总面积逾2 8 7 万平方公里，呈北北东向展布，它 经历了断陷一坳陷一萎缩三个不同的演化阶段汹】。盆地的沉积基底主要为前古生界、古生 界的变质岩系、火成岩系；沉积盖层从侏罗纪开始，厚度超过万米，但以白垩系为主。白 垩系可分为两统、7 个组，其中下白垩统自下而上分别为登娄库组、泉头组、青山口组、 姚家组和嫩江组；上白垩统为四方台组和明水组。下白垩统时期为松辽盆地的深坳陷沉积 时期。 在沉积演化方面，侏罗系为分割性断陷盆地充填沉积，登娄库组及泉一、二段为填平 补齐的沉积作用c m o 泉三段沉积时期，整个松辽盆地己平原化，泉头组三段主要为曲流河 沉积。从泉三段沉积末期开始，湖泊逐渐形成，湖区面积逐渐扩大，到青一段沉积时期达 到首次最大湖侵，青二三段沉积时期湖区逐渐萎缩，到姚一段沉积时期湖区面积萎缩到最 小，姚家组从二三段沉积时期开始，再次发生湖泊扩张，到嫩二段沉积早期达到松辽盆地 第二次最大湖侵，嫩二段沉积晚期直到嫩五段沉积时期，总体表现为湖退沉积阶段。 1 1 松辽盆地下白垩统湖平面变化特征 大量研究成果表明，下白垩统的青山口组和嫩江组沉积时期，松辽盆地遭受了两次大 规模的湖侵，形成了青山口期和嫩江期水域宽阔的松辽深水坳陷湖盆。在深水坳陷湖盆阶 段，松辽盆地的湖平面变化曲线表现为明显的两进一退特征”( 表卜1 、图卜1 ) 。青山口 组沉积末期发生了构造整体抬升、与此同时，全球海平面大幅度下降，造成松辽盆地湖平 面大规模下降，湖区面积大幅度萎缩( 高瑞祺，蔡希源等，1 9 9 7 ) ，到姚家组沉积时期， 湖区面积萎缩到不足1 0 0 0 0 k m 2 ，姚家组二三段沉积时期，湖泊再次扩展，到嫩二段沉积时 期，达到第二次湖区发育的鼎盛时期。 表卜l松辽深水坳陷湖盆的湖区面积” 时期湖区面积( k m 2 ) 青山口组一段沉积时期 8 7 7 0 0 青山口组二、三段沉积晚期 3 4 5 0 0 姚家组一段沉积时期 9 8 0 0 姚家组二、三段沉积时期1 8 5 0 0 嫩江组一、二段沉积时期 1 0 0 0 0 0 嫩江组三段沉积晚期 5 6 0 0 0 嫩江组四段沉积时期1 9 9 8 0 嫩江组五段沉积时期 1 0 0 0 0 1 2 松辽盆地下白垩统沉积、地层特征 下白垩统的总体沉积、地层特征见图l l 、1 - 2 。 1 2 1 登娄库组地层、沉积 下白垩统登娄库组沉积时期，是松辽贫地从断陷向坳陷的转化时期。地壳在侏罗系沉 积后抬升遭受剥蚀，之后下沉接受登娄库组沉积“。早期沉积以洪积相和河流桐沉积为主， 至晚期转变为湖相和河流相沉积，并发育有大量河、湖交替的湖泛平原沉积，致使登娄库 第l 章大庆油田区域地质特征 组地层下部为河流相的杂色砾岩，中部为浅湖及深湖相暗色泥岩与三角洲相的中砂岩互 层，上部为三角洲相的块状泥岩。 1 2 2 泉头组地层、沉积 泉头组沉积时期，盆地处于坳陷初期向坳陷稳定期的过渡阶段，在盆地内分布有多条 水系，发育了洪积相、河流相、湖泛平原相、滨浅湖相等沉积，其中尤以河流相和湖泛平 原相最为发育。地层特征表现为底部为灰褐色砂岩与泥岩组成正旋回，中部为灰绿紫 灰色砂岩与红色泥岩组成正旋回，上部为灰绿、灰白色粉细砂岩与红色泥岩组成多个正旋 回层。 1 2 3 青山口组地层、沉积 青山口组嫩江组沉积时期，盆地处于坳陷深陷期，是松辽古盆发展的全盛期，湖区 深、广，沉积范围大，富含陆相淡水生物化石n “。在此期间松辽盆地经历了两次大的湖侵， 即青一段沉积时期和嫩一、二段沉积时期，这两个时期气候温热潮湿，盆地稳定沉降，沉 积速度较慢，补偿条件较差，形成了巨大的深水静水体，沉积了富含有机质的半深一深湖 相黑色泥岩；在湖盆收缩期，大型的河流一三角洲相砂岩发育，形成良好的储集层。青山 口组地层特征表现为底部为深色泥岩，向上过渡为厚层粉细砂岩夹薄层泥岩组成反旋回： 姚家组时期沉积以三角洲沉积为主，岩性为厚层的中细砂岩与泥岩组成正旋回，末期由于 大面积湖退，以块状灰绿色的砂岩和泥岩为主。 1 2 4 嫩江组地层、沉积 嫩一、二段时期大规模的水侵 4 4 3 ( 图卜1 ) ，沉积了全盆地范围的深色富含生物化石 的泥岩，其中有两个全盆地范围内的对比标志层，即嫩一段底部和嫩二段底部5 1 5 左右 的劣质油页岩，之后由于湖面的萎缩在嫩江组中部和顶部沉积了滨浅湖的浅色泥岩以及三 角洲相的块状砂岩。嫩江组地层沉积初期，湖平面最大，嫩一段和嫩二段以黑色泥岩、页 岩为主；至嫩三段岩性则变为灰黑色的粉砂质泥岩、泥岩与泥质粉砂岩互层；嫩四段砂岩、 粉砂岩和泥岩互层为主，颜色也由底部的灰绿色渐变为顶部的紫红、棕红色，代表水体的 变浅：嫩五段以灰绿、棕红色泥岩和灰白色细砂岩、粉砂岩为主。 嫩二段底的标志层是松辽盆地分布范围最大，最易识别的标志层之一，岩性主要为深 灰一灰黑色块状泥岩，间夹薄层的劣质油页岩，水平层理发育，岩石中含有丰富生物化石， 化石种类和数量都较多，尤其以介形虫和叶肢介化石最为富集。 请6 诮3西l鲁l 古2 州苛4 i蔗2 砬i 1 2 8让2 6缸3 9老b扬i o 四4 n n 1 ，i s 奠蘸赢l薤弱毳蒸冀蠢囊藏嚣豢羹饕蠹刊： 牛_ o i 。：t 研：。f m 盖誊t 二 一一一l 一。一_：三三彬 一一 7 ：t ， “ _3 _ ix r 墨；露 j 三= 宝三 三孝j ： 慕曩黛： ：l i s t ： 霹誊l 一妻 n 2 3 ：-：爨嬲 2 。 弋0 j ； 臻蘧灏器亳薹圣# 二砰，。l 序边界 、毫：i 1、 q i 最大狭泛圆 图卜1松辽盆地下白垩统沉积特征 f i g 1 1t h ec h a r a c t e ro ft h ec h a l ks y s t e md e p o s i t i o ni ns o n g l i a ob a s i n 大庆石油学院工程硕士专业学位论文 盆 地层系统 最大 基准面旋回 含油地 厚度 柱扶图 岩性简述 氧化 蜡陷踩水湖盍层序犄成 组合 特 ( m ) 还原性 统 组 段 降刊 征 上 明 一 灰绦色坭岩，辑砂岩中 1 飞 盆 一 细砂岩 弱氧化 艇瓠| 上 尊 孤绿色泥岩，糟砂岩中 五 缅砂岩 弱还原 部 组 口 嫩氧化 高尹“7 四 篓 肇红、灰绿色泥岩、柠砂 江 岩，中蛔砂岩 毫草深莸邑坭岩糟钼砂岩 组 - 3 黑色泥岩油页岩耪砂岩 还原 盎 黑色泥岩，糟、细砂岩 譬深 魄霖奎茸 嚣嚣善誊军蠡器量色混岩 弱氧化- 还e l 孝i 牛。 中 水 组部 坳 青 = 磬 磊嚣羹记岩、耪砂岩中 l i , n t t # i 么 组 昭 下 山 一口 湖 口 二 i 参蝥蠹器：簇邕 还原 ；喜 t 南n i 盆 一 口t 郜 ! 水 组 一g 伊挥岩沛m 岩酚岩 四 灰绿色皖岩、砂岩 弱还卑 4 妒v 下 白薹耋 部 坳 泉 雾 簟红袭绿色坭岩，砂者 组 陷 口 湖 盆 头 冲 垩 紫红、灰绿色泥岩砂岩 氧化 l 组积 坳 陷 盆 地 统萋 蓦矗善莸绿色泥岩1 砂岩 7f 深 呈b 四掣 紫红蕊绿色冕岩砂岩 爵氧化氧n 登 薹兰 紫红灰绿色泥岩砂岩 氧化 部 组 断 孚禹 口 坳 转 娄 换 型 库 耋 裘绿，袅黑色泥者糟砂 湖 岩中组砂岩 弱还原 盐 还原组 兰b 紫红色泡岩，砂岩，砂砾岩氧化 图1 - - 2松辽盆地北部下白垩统沉积、地层特征 f i g 1 2 t h e d e p o s i t i o na n ds t r a t ac h a r a c t e r o f t h e t o p c h a l k s y s t e m i nn o r t hs o n g l i a o b a s i n 1 3 松辽盆地下白垩统生物演化特征 青山口组沉积时期是松辽瓮地白垩纪的第一次繁盛，化石门类及属种数量明显增加， 有介形类、叶肢介、双壳类、鱼等以及丰富的植物化石“。青一段时期生物种属单调，介 形类化石发现有4 属1 7 种，主要以t r i a n g u l i c y p r i s 三角星介属繁盛为特征，该属壳面 光滑或具低平小瘤，前后缘具饰边，主要分布于半深湖相具层理的黑色泥岩中；青二三段 是在大规模湖进后，开始湖退时的湖衙较稳定时期形成的，浅湖相分布范围广，介形类化 石繁盛，演化较慢，随着湖盆的逐渐收缩，湖水介质的变化，使一些属种绝灭，又产生或 演变为一些新属种，已发现的介形类有7 属5 4 种，由于生物极为繁盛在地层中往往堆积 成层的介壳灰岩。 姚一段沉积时期，湖衙进一步收缩，湖水变化和波动频繁，虽然已发现了4 属1 4 种 介形类化石，但总体来说该段地层生物化石较少；姚二三段沉积时期，湖瓮分布面积明显 扩大，属种分异度明显提高，出现新的繁盛阶段，可见5 属1 3 利价形类以及少量叶肢介 化石。 第2 章嫩二段标志层岩性特征及其化石组成 至嫩一段沉积时期，湖盆面积迅速扩大，生物繁盛，出现许多新的种属，已发现有9 属2 9 种介形虫以及1 2 属4 9 种叶肢介。嫩二段时期盆地水体达到最大，生物化石丰富， 化石属数没有增加，但种数明显增多，表明了一种稳定的环境下生物的极为繁盛，已发现 的有介形虫有5 属2 6 种，叶肢介有1 4 属8 2 种，由于沉积环境的稳定，地层水平层理发 育，化石在地层中多顺层分布。嫩三段嫩五段，水体逐渐变浅，化石含量也逐渐减少， 深湖沉积逐渐演变为滨浅湖或河流沉积。 综上可知，下白垩统是松辽盆地生物繁盛的时期，随着不同沉积时期沉积环境的不同， 生物种属及数量也有比较大的变化 4 e l ，可见图卜3 。由图中可以看出，介形虫和叶肢介在 青山口组和嫩江组为两个繁盛时期，嫩江组时期还大量出现了鱼和腹足类生物，可以看出 嫩江组时期是地质历史时期生物最繁盛的时期，这将必然导致嫩江组地层中大量丰富的生 物化石沉积，尤以嫩一、二段为主。 * ：* t 艟# 。+ 辩 ：。 一鼍一 蘧薹 甜罐掌：刘戢骜 鲞器陲。 ，； 稠墨 t 馨 蛊气 口书、i 自： 墓警 ： 萨 攀氇0 誓。一。? o 。i? ，i ：蕊 & + 蓉：0 一 “。一 | 。i 甜 。! 蓬 督念辩匿狂 _ t ，、f _ f 一 j 。 t ：甏鞋 。 靛 ，； 一 鞠、j l 扩 ，忿、- 0 ，r。 j 、| _ j ， i ：f 4 弋y 二二 _ 静 i - j 伊 。： 图卜3松辽盆地侏罗一白垩系生物化石纵向分布图 f i g 1 - 3t h eo r g a n i s mf o s s i lp o r t r a i td i s t r i b u t i o no ft h ej u r a s s i c c h a l ks y s t e mi ns o n g l i a ob a s i n 第2 章嫩二段标志层岩性特征及其化石组成 2 1 大庆油田嫩二段标志层岩性特征 2 1 1 嫩江组分段及其特征 嫩江组地层在松辽贫地中起着重要的作用，分别作为盖层、储层以及生油层等多种角 色存在，其自下而上可分为5 段“钉( 表2 一l 、2 2 ) 。 松辽盆地目前已经命名的油层有七个，自下而上为农安油层、杨大城子油层、扶余油 层、高台子油层、葡萄花油层、萨尔图油层和黑帝庙油层。嫩江组包括黑帝庙油层及部分 萨尔图油层”8 1 ( 表2 - 2 ) 。 松辽笳地按其生储盖组合状况可划分为三套含油组合：以青山口组为生油层，高台子、 葡萄花和萨尔图油层为储集层，嫩江组一段、二段地层为盖层，构成中部含油组合：以嫩 江组一段为生油层，黑帝庙油层为储集层，嫩江组四段、五段为盖层，构成上部含汕组合； 以青山口组一段为生油层，扶余、杨大城子油层为储集层，青山口组为盖层，构成下部含 油铜合。 6 大庆石油学院工程硕士专业学位论文 表2 - 1大庆油田嫩江组分段及其特征 组段柱状图厚度( 米)岩性 四方台组 0 - 4 1 3 棕红、灰绿色泥岩，砂岩，砂砾岩互层 嫩 五段 芝冀；r 0 - 3 5 5 灰绿、棕红色泥岩夹砂岩 四段 二_ - 二- 土? 0 - 3 0 0 灰绿、灰色泥岩夹灰白色砂岩 江 三段 苎 兽 毛跫 4 7 1 1 8 灰白色砂岩和灰黑色泥岩互层 二段 兰三兰。_ 二三乡 9 0 - 2 5 2 灰黑色泥岩，底部油页岩 组 段 ：- - 一一二_ ， 2 7 - 2 2 2灰黑色泥岩夹灰白色砂岩 姚家组三段，秘灰绿色泥岩与灰白色砂岩互层 表2 2大庆油田嫩江组分段及含油组合对应关系 地层组地层段生油层储油层盖层组合名称 四方台组 嫩五段| | | 浅部含油组合 四段 黑帝庙油层 l | | 江 三段 二段ll| | i 上都含油组合 组 一段if ff 姚家组三段 萨尔图油层 中部含油组合 2 1 2 嫩二段标志层岩性特征 本次研究对不同地区4 口井的岩心进行了观察，对嫩二段底部岩石进行了细致描述。 由于嫩二段底部特征的岩性及化石等组合，构成在整个大庆油田的区域对比标志，故把嫩 二段底部岩石分为三个部分，即标志层、标志层之上和标志层之下部分，进行对比分析观 察。发现尽管这三部分岩石都为块状泥岩，但在岩石矿学特点、化石含量以及层理发育方 面有明显的区别，其中标志层段中化石含量明显较标志层之上和之下丰富，厚度大约有1 0 米左右，其中化石发育密集段构成化石带，化石带中又由若干个化石层组成，化石层是标 志层中化石沿层面