松遼盆地三肇凹陷葡萄花油層沉積體系分析

趙國石 (中石油大慶油田有限公司第八采油廠,黑龍江 大慶 163514)

松遼盆地三肇凹陷葡萄花油層沉積體系分析

趙國石 (中石油大慶油田有限公司第八采油廠,黑龍江 大慶 163514)

應(yīng)用巖心重礦物、古生物、密井網(wǎng)測井資料，對三肇凹陷白堊系姚家組葡萄花油層進行沉積體系分析，了解古氣候、古水深以及沉積體系分布。研究表明，三肇凹陷葡萄花油層沉積時期氣候濕熱、水體較淺，為淺水三角洲沉積，受北部物源控制，且發(fā)育3個水系分支，從而為儲層預(yù)測提供了依據(jù)，并對油田外擴評價和分區(qū)調(diào)整具有指導(dǎo)意義。

三肇凹陷；葡萄花油層； 沉積體系； 古水系

前人對松遼盆地沉積環(huán)境演化做了大量研究工作[1-3]，認為三肇凹陷葡萄花油層受松遼盆地北部物源三條水系控制，主要為淺水三角洲沉積環(huán)境，南部有少部分濱淺湖相沉積。松遼盆地三肇凹陷開發(fā)的主要目的層是下白堊統(tǒng)姚家組一段葡萄花油層，為一套夾持在大段黑色泥巖中的砂泥巖組合，單層厚度薄，巖性主要為灰白色、灰色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖與灰色、灰黑色、紫紅色、灰綠色、雜色泥巖和粉砂質(zhì)泥巖薄互層。具有反旋回、復(fù)合旋回、底部沖刷的正旋回，泥巖具有波狀，條紋狀水平層理，含介形蟲化石，大部分地區(qū)旋回底部泥巖具水平層理。隨著油田進入開發(fā)中后期，外擴評價區(qū)位于油田交界處，儲層預(yù)測難度越來越大；老區(qū)潛力分析和規(guī)律性總結(jié)也需要系統(tǒng)的沉積體系認識。面對油田勘探開發(fā)中存在諸多矛盾和問題，在古氣候、物源分析的基礎(chǔ)上，對古水系分布進行了詳細的描述，為下一步油田外擴及開發(fā)調(diào)整提供參考。

1 沉積環(huán)境分析

1.1古植被、古氣候分析

1)古植被分析 在葡萄花油層沉積期，孢粉樣品中常綠闊葉植物孢粉占主導(dǎo)，可達57%；針葉植物孢粉也有一定含量，約32%；草本植物和灌木類植物孢粉少量，總計約10%。由于針葉植物花粉尤其是松科花粉飛翔能力強，在考慮植物類型劃分的時候應(yīng)當(dāng)適當(dāng)降低權(quán)重。因此，在葡萄花油層沉積時期，植被以常綠闊葉植物為主，此外有部分的針葉植物、灌木和草本植物。

2)古氣候分析 在葡萄花油層沉積期，孢粉樣品中屬于熱帶植物的孢粉占主導(dǎo)，可達64%，反映熱帶-溫帶及熱帶亞熱帶氣溫帶的孢粉也有一定含量。因此，可以判斷在葡萄花油層沉積期處于熱帶。同理，孢粉樣品中反映濕潤氣候的孢粉最多(達到62%)，可以判斷葡萄花油層沉積期的氣候是濕潤氣候。

1.2古水深條件分析

介形類在湖泊沉積環(huán)境研究中具有重要作用[4-5]。葡萄花油層沉積時期，特別是沉積早期和晚期，介形蟲大量存在。通過對80口井500余塊樣品的古生物資料分析，三肇凹陷姚一段葡萄花油層的灰黑色泥巖中發(fā)育有分布穩(wěn)定、數(shù)量較多、易于識別的介形蟲化石，大致可識別出包括3屬20種介形蟲化石。樣品中Cypridea(女星介屬)占主導(dǎo)地位，其占整個樣品總數(shù)的83.5%，其次是Ziziphocypris(棗星介屬)，占8%，再次之為Lycapterocypris(狼星介屬)，占6.6%。就介形類的生存環(huán)境而言，Cypridea(女星介屬)為淡水或半咸水底棲爬行；Ziziphocypris(棗星介屬)爬行于水生植物之上，或暫時游泳；Lycapterocypris(狼星介屬)為淡水生物，在淺水底鉆于泥沙中，且各屬種介形類多呈卵形或橢圓形，殼飾相對簡單，總體反映三肇凹陷姚一段葡萄花油層沉積時期，碎屑供給充足，水體為淡水、較淺且動蕩。

2 物源分析

2.1重礦物ZTR指數(shù)特征

通過對三肇凹陷及其附近地區(qū)250口井的重礦物資料統(tǒng)計分析，三肇凹陷姚一段的重礦物含量較低，含量在0.08%～1.67%之間，其中陸源重礦物所占比例不等，在3.0%～88.1%之間，主要包括磷灰石、金紅石、鋯石、電氣石、黑云母、綠泥石、綠簾石、石榴石、磁鐵礦、白鈦石、榍石、錫石等。根據(jù)重礦物的風(fēng)化穩(wěn)定性可將其劃分為穩(wěn)定和不穩(wěn)定2類，前者抗風(fēng)化能力強，分布廣泛，在遠離母巖區(qū)的沉積巖中，其百分含量相對增高;后者抗風(fēng)化能力弱，分布不廣，離母巖越遠，其相對含量越少。重礦物穩(wěn)定系數(shù)是指重礦物中穩(wěn)定重礦物的含量，其中最為常用的是ZTR指數(shù)，即極穩(wěn)定礦物鋯石(Zircon)+電氣石(Tourmaline)+金紅石(Rutile)的百分含量，指數(shù)由小到大的方向指示物源方向。因此，根據(jù)重礦物的ZTR指數(shù)可大致確定其搬運方向及搬運距離，從而判斷物源方向[5-8]。

圖1 三肇凹陷姚一段重礦物ZTR等值線圖

三肇凹陷姚一段重礦物ZTR等值線圖如圖1所示。由圖1可知，三肇凹陷姚一段ZTR指數(shù)介于0.946～47.36之間，ZTR指數(shù)具有自盆地周邊向中心逐漸增高的趨勢。ZTR指數(shù)的低值主要位于2個區(qū)域，分別為三肇凹陷的北部和南部。

1)三肇凹陷南部 三肇凹陷南部的低值區(qū)呈東西向帶狀展布，局部地區(qū)甚至為零，由南向北ZTR指數(shù)值逐漸變大，至最南部ZTR指數(shù)值可變?yōu)?5左右，該高值區(qū)大致位于砂體厚度小于3m的地區(qū)，砂體發(fā)育比較薄，多為粒度較細的粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖，所以該帶的高值區(qū)可能是由于取樣測試所產(chǎn)生的高值，而不一定反映物源和水系的方向。

2)三肇凹陷北部 三肇凹陷北部的低值區(qū)ZTR指數(shù)多在10以下，局部為5。該低值區(qū)大致可分為東部低值帶和西部低值帶。東部低值帶大致呈北西-南東向，反映該區(qū)可能為水系匯聚的區(qū)域。西部低值帶亦呈北西-南東向展布，該低值帶在北部地區(qū)發(fā)生分叉分成2個分支，2個分支之間有一高值區(qū)，分布面積較大，其值多在15以上，局部可達35。右分支大致沿北西-南東向展布，ZTR指數(shù)低值多在10以下且延伸較遠，與東部低值帶交匯，產(chǎn)生較大規(guī)模的低值連片區(qū)。右分支向東西2側(cè)ZTR指數(shù)值逐漸變大，在北部與東部低值帶和左分支低值區(qū)之間的地帶出現(xiàn)較高值，而在南部右分支ZTR指數(shù)值向2側(cè)變化較小，最南端至油田中部出現(xiàn)高值。左分支發(fā)生分叉，東側(cè)一支向東南展布，其低值多在10以下，該帶低值帶與右分支低值帶交匯，該低值帶南部發(fā)育2個高值帶，反映這2個地區(qū)可能為水系匯聚的地區(qū)；西側(cè)一支，先呈近南北向-后呈北西南東向展布，低值由10逐漸變?yōu)?5，南部有一高值區(qū)，該高值帶呈近東西向展布，分布面積較大，高值多在20以上，最高值可達45；左分支低值帶在油田南部發(fā)育了一高值帶，呈橢圓狀北西南東向展布，分布面積中等，最高值可達35。

依據(jù)ZTR指數(shù)等值線的展布樣式和特征，可以推斷三肇凹陷姚一段時期的物源主要來自北部和西北部地區(qū)，北部地區(qū)的物源可分為東西2支。

2.2單井沉積相

圖2 巖心照片

通過對三肇凹陷30口井的巖心觀察，分析從北至南的單井巖心相標志認為，北部三角洲分流平原河道砂體較發(fā)育，向南逐漸過渡為三角洲前緣席狀砂。如油田北部升17井，油層中部為三角洲分流平原沉積，向頂?shù)籽葑優(yōu)槿侵迌?nèi)前緣相沉積，河間呈紫紅色泥巖與灰綠色泥巖互層，分流河道微相底部具有明顯的沖刷界面，界面之上常見大小不等的泥礫沉積；油田南部的州58井，為外前緣相沉積，席狀砂發(fā)育砂泥互層，具水平、透鏡狀、波狀層理及滑塌變形構(gòu)造(見圖2)。由此說明三肇凹陷葡萄花油層不存在南部物源，物源方向應(yīng)來自北部。

3 沉積砂體展布特征

圖3 三肇凹陷姚一段砂體厚度等值線圖

三肇地區(qū)葡萄花油層的地層厚度范圍在8.9～59.1m之間，且地層厚度由西北向東南逐漸減薄，推測物源主要來自西北方向。砂體厚度變化范圍在3.6～17.8m之間，西北部較東南部厚度大，厚度高值區(qū)主要位于芳48、肇238與肇421井區(qū)、芳28與芳221井區(qū)、升90井區(qū)附近，砂體厚度大于12m，主要為分流河道或水下分流河道沉積；低值區(qū)主要位于徐家圍子，砂體厚度不足4m，為三肇凹陷的沉積中心。

根據(jù)上述分析，認為三肇凹陷的水系主要來自西北方向，共有3個水系分支，分別位于盆地的北部和盆地的西部，從東往西依次稱為第Ⅰ、第Ⅱ和第Ⅲ水系(見圖3)。

3.1第Ⅰ水系

第Ⅰ水系西部地區(qū)呈北西-南東向條帶狀展布，該帶砂體較厚，多在14m以上，局部在16m左右，ZTR指數(shù)值多在10以下；該水系發(fā)育6條次級水系，第1、2、3次級水系呈北東-南西向展布，砂體厚度較大。南部從西往東一次發(fā)育了第4、第5和第6次級水系，這3支水系規(guī)模都較小，砂體厚度大致從15m左右降到8m以下，而ZTR指數(shù)值則從10以下升高到20左右。第Ⅰ水系東部地區(qū)砂體厚度值變化較快，從15m以上較快地變?yōu)?m左右，可能反映了沒有水系搬運砂體沉積的特征。

3.2第Ⅱ水系

第Ⅱ水系位于中部地區(qū)，該水系規(guī)模最大，分叉較頻繁，可分為2支規(guī)模較大的水系，東邊1支記為Ⅱ-1水系，大致呈北西-南東向展布；西邊1支記為Ⅱ-2水系，大致呈近南北向展布。

1)Ⅱ-1水系 Ⅱ-1水系規(guī)模較大、延伸較遠、砂體厚度值較大，多在15m以上，局部達17m以上，ZTR指數(shù)值則多在10以下。該支從北往南東發(fā)育4支次級水系，第1支和第4支發(fā)育在主水系的東面，第2和第3支發(fā)育在主水系的西面，其中第2支水系又發(fā)育有更次級的水系。

2)Ⅱ-2水系 Ⅱ-2水系發(fā)育規(guī)模最大，延伸遠、分叉多，北部地區(qū)砂體厚度大、ZTR指數(shù)值較小。該水系的次級水系主要發(fā)育于主水系的東側(cè)，自北向南一次發(fā)育了6條次級水系，其中第2條和第4條為主要的次級水系。第1、3條次級水系規(guī)模較小、延伸較近。Ⅱ-2水系的尾部地區(qū)發(fā)育了第5和第6條次級水系，水系發(fā)育規(guī)模較小，延伸不遠，但砂體較厚，厚度大致在12m以上，但ZTR值變化較大，可從10以下升高到30以上。

3.3第Ⅲ水系

第Ⅲ水系為推測水系，主要發(fā)育于西部地區(qū)，其延伸距離中等，為一個較大水系的末端水系，大致呈北西-南東向展布，共發(fā)育5條次級水系，該區(qū)砂體發(fā)育規(guī)模中等，局部地區(qū)ZTR值較高，最高達30以上。

表1 葡萄花油層水系沉積特征綜合表

綜上可見，三肇凹陷的水系較發(fā)育、分叉較頻繁、延伸較遠，為淺水三角洲沉積提供了充足物質(zhì)。三肇凹陷葡萄花油層沉積時期，水系主要來至于盆地的北部，第Ⅱ水系規(guī)模發(fā)育最大、延伸最遠，物源供給豐富，出現(xiàn)了順水系方向帶狀展布的厚層砂體；第Ⅰ水系發(fā)育規(guī)模中等，具有呈帶狀展布的特征。

根據(jù)巖心化驗分析資料，對3支水系沉積特征進行了簡單分析(見表1)，其中第Ⅰ水系水動力最強，第Ⅲ水系處于水系的末端，該研究區(qū)能量較弱。

4 結(jié) 論

1)三肇凹陷葡萄花油層沉積時期為濕熱氣候、淺水環(huán)境。

2)三肇凹陷葡萄花油層物源主要來自北部。

3)三肇凹陷葡萄花油層古水系發(fā)育3個分支，其中第Ⅰ水系水動力最強。

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[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.02.008

P618.130.1

A

1673-1409(2012)02-N024-04

2011-11-25

趙國石(1975-)，男，1999年大學(xué)畢業(yè)，工程師，現(xiàn)主要從事油藏工程方面的研究工作。