肇州油田北部扶楊油層沉積微相研究

戴躍進(jìn),鐘建華,,肖芳偉

(1.中科院廣州地球化學(xué)研究所,廣東 廣州 510640; 2.中國石油大學(xué),山東 東營 257061)

肇州油田北部扶楊油層沉積微相研究

戴躍進(jìn)1,鐘建華1,2,肖芳偉2

(1.中科院廣州地球化學(xué)研究所,廣東 廣州 510640; 2.中國石油大學(xué),山東 東營 257061)

肇州油田北部扶楊油層沉積屬淺水湖泊 -三角洲體系,發(fā)育有淺水湖泊三角洲相和湖泊相。通過精細(xì)巖心觀察和單井相分析,識(shí)別出水下分流河道、水下天然堤、水下決口扇、水下分流間灣、河口壩、前緣薄層席狀砂,濱湖泥灘、混合灘、砂灘,淺湖砂壩、淺湖泥等沉積微相類型。其中,河口壩相對(duì)不發(fā)育是該區(qū)沉積體系最為顯著的特征。在對(duì)以上各種沉積微相特征進(jìn)行精細(xì)研究基礎(chǔ)上,通過詳細(xì)的儲(chǔ)層物性特征研究,根據(jù)錄井油氣顯示、地層測試、試油資料及開發(fā)動(dòng)態(tài)資料分析,確定了水下分流河道砂、水下決口扇砂體、前緣席狀砂和濱淺湖灘壩砂等主要儲(chǔ)集砂體類型,為扶楊油層的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)與預(yù)測提供了有力依據(jù)。

沉積微相;砂體類型;扶楊油層;肇州油田

1 區(qū)域地質(zhì)概況

肇州油田位于黑龍江省肇州縣境內(nèi),構(gòu)造上處于松遼盆地北部中央坳陷區(qū)三肇凹陷的西南部,跨肇州北構(gòu)造群和肇州鼻狀構(gòu)造 2個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元。本次研究的區(qū)塊位于肇州鼻狀構(gòu)造下傾部位的東翼,屬于長期繼承性發(fā)育的地壘。研究區(qū)西北與宋芳屯鼻狀構(gòu)造相連,東南與朝陽溝階地相接。

三肇凹陷位于松遼盆地中心地帶,主要是由于古中央隆起的解體后,伴隨大慶長垣的崛起和繼承東部古坳陷而發(fā)育起來的[1-2]。古中央隆起帶位于松遼盆地中部,在三肇地區(qū)長 120 km,寬 40 km,從登婁庫組持續(xù)到青山口組沉積期[3]。

在整個(gè)盆地發(fā)展過程中,白堊系地層發(fā)育齊全,剖面完整,從下到上可劃分為:登樓庫組、泉頭組、青山口組、姚家組、嫩江組、四方臺(tái)組、明水組 7個(gè)地層組,是一個(gè)完整的地層層序。地層自下而上恰當(dāng)匹配,分別構(gòu)成了下部含油組合 (扶余油層和楊大城子油層)、中部含油組合 (薩爾圖、葡萄花和高臺(tái)子油層)和上部含油組合 (黑帝廟油層)[4-5]。扶楊油層對(duì)應(yīng)于泉頭組三、四段地層,厚度比較穩(wěn)定,油層埋深 1 700～2 175 m。

2 沉積背景

白堊系下統(tǒng)泉頭組至嫩江組沉積時(shí)期的大型坳陷時(shí)期形成了青山口組、姚二—嫩二段的大段湖相泥巖和泉三—泉四段、姚一段砂泥巖互層沉積,構(gòu)成了肇州油田 2套生、儲(chǔ)、蓋組合。扶余油層主要為一套淺水三角洲—湖泛平原相砂泥互層沉積。淺水三角洲通常指水體較淺和構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定的臺(tái)地、陸表?；虻匦纹骄徴w緩慢沉降的坳陷盆地條件下形成的沉積[6-9]。泉四、泉三段沉積時(shí)期,松遼盆地處于全盛的湖水?dāng)U張時(shí)期,南部的肇州油田處于西南?？?-扶余沉積體系前部,同時(shí)受北部沉積體系影響,扶余油層沉積受多物源多沉積體系交匯的沉積環(huán)境控制。

泉頭組二段沉積末期盆地整體抬升,在遭受沖刷侵蝕之后沉積了泉頭組三、四段,至青山口組一段底突然湖侵。在坳陷邊部,地震剖面和測井曲線均顯示泉頭組二段與三段具明顯分界。泉頭組三、四段地層之間整合接觸,總體上為紫紅色、灰色、灰綠色泥巖與砂巖不等厚互層,總厚約為 600 m,產(chǎn)介形蟲、葉肢介、雙殼類、輪藻植物、溝鞭藻等化石[10-11]。泉頭組末期發(fā)生海侵,造成泉頭組四段頂面受水進(jìn)沖洗,并產(chǎn)生了上、下巖性截然不同的分界面[12]。

3 沉積微相類型

通過研究區(qū) 10口井的精細(xì)巖心觀察,結(jié)合測井曲線分析,對(duì)泉頭組三、四段扶楊油層進(jìn)行了沉積相劃分和環(huán)境解釋,認(rèn)為泉頭組三、四段沉積以淺水湖泊 -三角洲體系為特征,發(fā)育有淺水湖泊三角洲相和湖泊相。

3.1 淺水湖泊三角洲相

淺水湖泊三角洲依據(jù)沉積過程和沉積環(huán)境特點(diǎn)可分為三角洲分流平原和三角洲前緣亞相,研究工區(qū)后者較發(fā)育。三角洲前緣沉積環(huán)境位于枯水期最低湖岸線以下,長期覆水。由于湖水淺,水動(dòng)力弱,密度低,使得湖水的頂托作用力小,湖泊能量小,對(duì)沉積物破壞及改造作用微弱。河流入湖以后仍以水下河道沉積為主,河口壩相對(duì)不發(fā)育,席狀砂僅局部發(fā)育。

3.1.1 水下分流河道微相

研究區(qū)同時(shí)發(fā)育水上和水下 2種分流河道,即正好處于湖平面升降的中間地帶,因此造成區(qū)域內(nèi)三角洲平原和三角洲前緣的頻繁交替發(fā)育,其中以三角洲前緣為主。扶楊油層巖心所見到的砂體中,分流河道砂占了 90%左右的比例。

水下分流河道由分流河道進(jìn)入水下形成,其砂體是三角洲前緣亞相帶的骨架微相砂體。由于流程長,分流河道流至河口部位,能量變?nèi)醵约?xì)碎屑組分為主,總體垂向上呈向上變細(xì)的正粒序,反映河道能量漸弱的沉積過程。典型的正旋回沉積,砂體厚度普遍較大,單期沉積厚度可以達(dá)到 5m以上,沉積物以細(xì)砂和粉砂為主,具有粒度細(xì)、泥質(zhì)含量高、沖刷不強(qiáng)烈的特點(diǎn)。砂巖層理規(guī)模小、紋層傾角緩,因受河流與湖泊共同作用而發(fā)育特色的浪成波狀交錯(cuò)層理砂巖相,可見大量發(fā)育的平行層理和小型板狀交錯(cuò)層理。底部沖刷在下覆的灰綠色或者暗紅色泥巖之上,常伴有破碎的泥礫,偶見細(xì)礫,磨圓較差。河道砂頂、底泥巖的顏色多為灰綠色或深灰色,表明形成于覆水欠氧的淺湖環(huán)境。生物擾動(dòng)構(gòu)造發(fā)育。值得注意的是,常常見到底部泥礫(有時(shí)包括沖刷面下數(shù)厘米的泥巖段)的顏色與下覆大段泥巖的顏色不一致,說明了水平面小規(guī)模升降比較頻繁,而物源供應(yīng)比較穩(wěn)定,側(cè)向沖刷并攜帶了前方的泥巖碎片到下游的另一顏色的泥巖中沉積下來(圖 1)。

圖 1 水下分流河道砂體巖心照片

研究區(qū)見到的典型的分流河道沉積,分別來自州 101、州 401和州 54井。測井響應(yīng)為自然電位較低,雙側(cè)向曲線為明顯的鐘形。

3.1.2 水下天然堤微相

沉積物主要是粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾砂質(zhì)泥巖,泥巖顏色為灰綠色,粒級(jí)較細(xì),分選中等 -較差,泥質(zhì)含量高。層理類型多但規(guī)模小,可見砂紋層理、波紋層理、爬升層理,見較強(qiáng)的生物擾動(dòng)構(gòu)造。測井曲線呈齒狀、指狀。

3.1.3 水下決口扇微相

水體沖出分流河道造成決口而形成的小型扇形沉積,砂體沉積在河道外側(cè)的分流間灣中,多夾于分流間灣沉積或水下天然堤沉積中。在三角洲前緣沉積環(huán)境中,水下決口扇往往形成大量的基礎(chǔ)建造性砂體。研究區(qū)內(nèi)的水下決口扇為發(fā)育在上下泥巖環(huán)境中的一些具有明顯攪動(dòng)變形構(gòu)造的砂體,在灰綠色泥巖和暗紅色泥巖中均有發(fā)育,常與大量的蟲孔構(gòu)造相伴生。厚度較薄,上下與泥巖的變化沒有明顯的韻律。巖性為細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖,呈向上變細(xì)的正韻律。底具沖刷面,可見塊狀層理、小型交錯(cuò)層理,粉砂巖常呈水平層理、砂紋層理、浪成波狀交錯(cuò)層理、波紋層理,多含泥質(zhì)。電測曲線呈孤峰狀(圖 2)。

3.1.4 水下分流間灣

水下分流河道之間的相對(duì)低洼的淺水湖區(qū),與深水區(qū)相連通,沉積物以黏土沉積為主,可以含有少量的粉砂和細(xì)砂,其中的砂質(zhì)沉積是洪水期由水下決口扇形成,可見浪成波痕及生物介殼和植物殘?bào)w等,蟲孔及生物擾動(dòng)構(gòu)造發(fā)育。其泥質(zhì)多為暗色高炭泥,有機(jī)質(zhì)含量比較高,?？梢砸姷酱罅康钠扑樘啃?。以灰色、灰綠色塊狀泥巖、粉砂質(zhì)泥巖相為主。測井曲線為低幅平直。

圖 2 水下決口扇巖心照片

3.1.5 前緣薄層席狀砂

前緣薄層席狀砂為水下分流河道砂體在河口末梢處受湖浪改造形成的薄層帶狀砂體,與淺湖相泥巖伴生。席狀砂的垂向沉積物序列在不同沉積環(huán)境下可表現(xiàn)出不同的韻律特征,研究區(qū)的席狀砂砂體主要表現(xiàn)為泥巖背景下的正反旋回組合,即下部反旋回 +上部正旋回,整體比較穩(wěn)定,少見攪動(dòng)變形或攪動(dòng)變形輕微,這是與水下決口扇的組合韻律沉積體相區(qū)別的一個(gè)重要特征,中部的粉砂巖具有分選好、純度高的特點(diǎn)。三角洲前緣席狀砂的測井曲線響應(yīng)特征是,自然電位曲線為平直背景下中低幅度的指狀、波狀負(fù)異常,雙測向曲線呈刺刀狀、尖峰狀中 -高阻,常常由于頻繁的砂泥互層而造成具有上述特征的峰群。

3.1.6 河口壩

研究區(qū)內(nèi)少見河口壩。由反粒序的灰綠色泥巖 -粉砂巖 -細(xì)砂巖組成,單砂層厚度一般為 0.4～0.8 m。分選較差,泥含量較高。河口壩微相的測井曲線響應(yīng)為典型的中高幅度齒化漏斗形、指狀-箱形組合。

3.2 湖泊相

可識(shí)別出濱湖亞相、淺湖亞相,主要發(fā)育于泉頭組四段頂部。濱湖亞相可辨別出濱湖泥灘、砂灘及混合灘等沉積微相,沉積于分流平原—淺湖的區(qū)域。泥灘以紫紅和灰綠色泥巖近等厚互層為特征,測井曲線為低幅平直。砂灘以細(xì)砂巖和粉砂巖為主,發(fā)育小型交錯(cuò)層理,單砂層厚為 0.5～2.0 m。電測曲線呈孤立尖峰狀?；旌蠟┏练e微相由砂紋層理、波狀交錯(cuò)層理薄層粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖與泥巖互層組成。

淺湖亞相沉積于遠(yuǎn)離三角洲前緣的區(qū)域,以淺湖泥沉積微相較為發(fā)育,同時(shí)發(fā)育淺湖砂壩沉積微相。淺湖泥形成于長期覆水、欠氧化地帶,以灰色、灰綠色泥巖為主,含粉砂質(zhì)。測井曲線為低幅平直。淺湖砂壩主要為生物擾動(dòng)泥質(zhì)粉砂巖相、浪成波狀交錯(cuò)層理粉砂巖相,測井曲線呈低值背景上的孤峰狀。

濱淺湖灘壩砂常常具有下細(xì)中粗上細(xì)的正反組合韻律沉積模式。

在認(rèn)識(shí)泉三、四段沉積背景、沉積特點(diǎn)及沉積相類型的基礎(chǔ)上,結(jié)合砂泥分布規(guī)律研究和單井相分析可知,從泉頭組三段到四段總體上是一個(gè)湖侵的過程,為一顯著的陸相充填沉積建造過程。由于湖水進(jìn)退的旋回性、波動(dòng)性造成了垂向沉積序列的復(fù)雜性,包括沉積微相缺失、多級(jí)次疊置及反復(fù)旋回性等。

4 儲(chǔ)集砂體類型

各微相的巖性、粒度、分選、填隙物特征及砂體的巖相組合、時(shí)空展布特征的不同,都會(huì)導(dǎo)致不同微相內(nèi)的砂體物性及儲(chǔ)集性能存在差異[13]。根據(jù)錄井油氣顯示、地層測試、試油資料及開發(fā)動(dòng)態(tài)資料分析,總結(jié)出了研究區(qū)扶楊油層主要的儲(chǔ)集砂體類型。具備較好儲(chǔ)集條件的砂體主要有:水下分流河道砂、水下決口扇砂體、前緣席狀砂和濱淺湖灘壩砂 4種,其中尤以水下分流河道砂體和前緣席狀砂的儲(chǔ)集物性為佳,具體特征如表 1所示。

表 1 肇州北部扶楊油層主要儲(chǔ)集砂體類型及其特征

5 結(jié) 論

(1)肇州油田北部泉頭組三、四段總體為一顯著的陸相充填沉積建造,巖性為紫紅色、灰色、灰綠色泥巖與砂巖不等厚互層。總體上,從泉頭組三段到四段是一個(gè)湖侵的過程,但垂向序列具有不完整性和旋回復(fù)雜性,常見沉積微相的多級(jí)次疊置。

(2)肇州油田北部泉頭組三、四段地層沉積以淺水湖泊 -三角洲體系為特征,主要的沉積微相類為:水下分流河道、水下天然堤、水下決口扇、水下分流間灣、前緣薄層席狀砂,濱湖泥灘、混合灘、砂灘,淺湖砂壩、淺湖泥等,河口壩相對(duì)不發(fā)育。

(3)區(qū)內(nèi)發(fā)育的儲(chǔ)集砂體類型主要有:水下分流河道砂、水下決口扇砂體、前緣席狀砂和濱淺湖灘壩砂,其中尤以水下分流河道砂體和前緣席狀砂為優(yōu)勢儲(chǔ)集砂體。

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編輯 王 威 孟凡勤

TE121.3

A

1006-6535(2010)05-0040-04

20091202;改回日期:20100420

國家油氣重大專項(xiàng)“肇州油田北部扶楊油層儲(chǔ)層特征研究”(2008ZX05014-002)部分成果

戴躍進(jìn) (1961-),男,高級(jí)工程師,長期從事油田勘探及開發(fā)管理工作,現(xiàn)為中科院廣州地球化學(xué)研究所石油地質(zhì)專業(yè)在職博士研究生。