轨道周期约束下海-陆过渡相页岩层系高精度层序界面识别及其地质意义

doi:10.11743/ogg20230512

石油与天然气地质 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (5): 1231-1242.doi: 10.11743/ogg20230512

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轨道周期约束下海-陆过渡相页岩层系高精度层序界面识别及其地质意义

梁岳立¹(), 赵晓明^1,²(), 张喜^1,², 李树新³, 葛家旺^1,², 聂志宏³, 张廷山^1,², 祝海华^1,²

^1.西南石油大学地球科学与技术学院, 四川成都 610500
^2.天然气地质四川省重点实验室, 四川成都 610500
^3.中国石油煤层气有限责任公司, 北京 100028

收稿日期:2022-11-10 修回日期:2023-05-26 出版日期:2023-10-01 发布日期:2023-10-19
通讯作者: 赵晓明 E-mail:liangyl6855@gmail.com;zhxim98@163.com
第一作者简介:梁岳立（1993—），男，博士研究生，开发地质。E-mail： liangyl6855@gmail.com。
基金项目:
中国石油-西南石油大学创新联合体项目(2020CX030104)

Orbital forced high-resolution sequence boundary identification of marine-continental transitional shale and its geological significance： A case in Shan 2³ sub-member at the eastern margin of Ordos Basin

Yueli LIANG¹(), Xiaoming ZHAO^1,²(), Xi ZHANG^1,², Shuxin LI³, Jiawang GE^1,², Zhihong NIE³, Tingshan ZHANG^1,², Haihua ZHU^1,²

^1.School of Geoscience and Technology，Southwest Petroleum University，Chengdu，Sichuan 610500，China
^2.Southwest Petroleum University Natural Gas Geology Key Laboratory of Sichuan Province，Chengdu，Sichuan 610500，China
^3.PetroChina Coalbed Methane Company Limited，Beijing 100028，China

Received:2022-11-10 Revised:2023-05-26 Online:2023-10-01 Published:2023-10-19
Contact: Xiaoming ZHAO E-mail:liangyl6855@gmail.com;zhxim98@163.com

摘要/Abstract

摘要：

海-陆过渡相页岩气具有良好的勘探前景，但其产层多、单层厚度薄且岩相变化快等特点导致高精度层序地层格架构建难度大，而旋回地层学理论为高频旋回划分和对比提供了有效的手段。基于岩心分析测试及测井资料，结合高分辨率层序地层学及旋回地层学理论，厘定了鄂尔多斯盆地东缘二叠系山西组2³亚段海-陆过渡相页岩层系高精度层序界面。运用山2³亚段GR值、Th/U元素含量比值及总有机碳含量（TOC）数据序列，滤波输出记录在沉积物中的天文轨道参数，通过对山2³亚段岩性、测井数据及地化元素分析数据进行划分，识别了四级层序界面，405 kyr 长偏心率周期与四级层序耦合关系良好，山2³亚段共划分为4个四级层序（PSQ1—4）。依据短偏心率与五级层序的对应关系，山2³亚段共划分为12个五级层序（FSQ1—12）。在此基础之上，分析了轨道周期与高分辨率层序、海平面升降、沉积环境演化及岩相组合规律的耦合关系，长偏心率周期通过调节0.4 Myr 尺度海平面变化控制沉积相演化，影响优势页岩储层段的发育；短偏心率周期通过调节0.1 Myr尺度海平面变化控制沉积亚相演化，影响页岩甜点层的发育。基于旋回地层学理论提出的页岩层系高精度地层划分与对比技术，能为精准识别优势页岩层段及水平井导向设计提供理论借鉴及技术支撑。

关键词: 天文轨道周期, 旋回地层学, 高分辨率层序, 海-陆过渡相页岩, 山西组, 鄂尔多斯盆地

Abstract:

The marine-continental transitional shale is of good exploration prospect， but it is difficult to construct a high-resolution sequence stratigraphic framework due to its multiple pay zones， and thin single-layer thickness with rapid lithofacies change. The theory of cyclostratigraphy provides an effective means for the division and correlation of high-frequency cycles. The study determines the high-resolution sequence boundary of marine-continental transitional shale in the 2³ sub-member of Shanxi Formation （Shan 2³ sub-member） at the eastern margin of Ordos Basin， based on core analysis and logging data， combined with the high-resolution sequence stratigraphy and cyclostratigraphy. The GR， Th/U and TOC sequences of the Shan 2³ sub-member are applied to obtain the astronomical parameters recorded in the sediments by filtering. A comprehensive analysis of the sub-member in terms of lithology， logging and geochemical elements serves to identify fourth-order sequence boundaries. The 405 kyr long eccentricity cycle has a good coupling relationship with the fourth-order sequences， and the sub-member can be divided into four fourth-order sequences （PSQ1—4）. According to the relationship between the short eccentricity and the fifth-order sequence， the sub-member can be sub-divided into 12 fifth-order sequences （FSQ1—12）. On this basis， we analyze the coupling relationship of orbital cycle with high-resolution sequence， sea level fluctuation， sedimentary environment evolution and lithofacies association. The long eccentricity cycle controls the evolution of sedimentary environment （facies） by adjusting 0.4 Myr scale sea level change， and affects the development of dominant shale reservoirs； while the short eccentricity cycle controls the evolution of sedimentary environment （sub-facies） by adjusting the sea level change of 0.1 Myr scale， and affects the development of shale reservoir sweet spots. In all， the high-resolution sequence division and correlation technology of shale strata as proposed in cyclostratigraphy， can be of theoretical reference and technical support to precisely identifying dominant shale and geo-steering design of horizontal wells.

Key words: astronomical orbital cycle, cyclostratigraphy, high-resolution sequence, marine-continental transitional shale, Shanxi Formation, Ordos Basin

中图分类号:

TE121.3

梁岳立,赵晓明,张喜,等. 轨道周期约束下海-陆过渡相页岩层系高精度层序界面识别及其地质意义[J]. 石油与天然气地质, 2023, 44(5): 1231-1242. doi: 10.11743/ogg20230512 Yueli LIANG,Xiaoming ZHAO,Xi ZHANG,et al. Orbital forced high-resolution sequence boundary identification of marine-continental transitional shale and its geological significance： A case in Shan 2³ sub-member at the eastern margin of Ordos Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2023, 44(5): 1231-1242. doi: 10.11743/ogg20230512

图/表 11

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参考文献 43

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井号	优势旋回厚度/m	优势旋回厚度比	天文旋回厚度/m
井号	优势旋回厚度/m	优势旋回厚度比	405 kyr长偏心率周期	107～123 kyr短偏心率周期		41～46 kyr斜率周期
A1	11.88/3.25/2.87/1.29	20.0/5.5/4.8/2.0	11.88	3.25	2.87	1.29
A2	14.90/3.95/1.93	20.0/5.3/2.6	14.90	3.95	3.95	1.93
A3	18.72/5.30/4.07/1.88	20.0/5.7/4.4/2.0	18.72	5.30	4.07	1.88
A4	16.10/4.66/3.72/1.78	20.0/5.8/4.6/2.0	16.10	4.66	3.72	1.78

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[13]	张军涛, 张玉银, 谷宁, 金晓辉, 张涛, 刘四洪, 贾会冲, 杨佳奇, 刘玲, 高晓鹏. 鄂尔多斯盆地乌审旗隆起东北侧怀远运动不整合特征及其对岩溶储层形成的意义[J]. 石油与天然气地质, 2023, 44(1): 101-109.
[14]	张涛, 张亚雄, 金晓辉, 周雁, 张军涛, 谷宁, 张威, 王濡岳, 鲁锴. 鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组碳酸盐岩-蒸发岩层系层序地层模式及其对源-储的控制作用[J]. 石油与天然气地质, 2023, 44(1): 110-124.
[15]	张春林, 邢凤存, 张月巧, 姜福杰, 徐旺林, 张阿敏. 鄂尔多斯盆地早古生代庆阳和乌审旗古隆起构造演化及其对寒武系岩相古地理的控制[J]. 石油与天然气地质, 2023, 44(1): 89-100.

轨道周期约束下海-陆过渡相页岩层系高精度层序界面识别及其地质意义

Orbital forced high-resolution sequence boundary identification of marine-continental transitional shale and its geological significance： A case in Shan 2³ sub-member at the eastern margin of Ordos Basin

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Orbital forced high-resolution sequence boundary identification of marine-continental transitional shale and its geological significance： A case in Shan 23 sub-member at the eastern margin of Ordos Basin

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