松遼盆地扶余油田泉四段沉積微相研究

蔡東梅

松遼盆地扶余油田泉四段沉積微相研究

蔡東梅

（中國石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶163712）

以巖心和測井資料為基礎(chǔ)，從巖石類型、泥巖顏色、粒度以及沉積構(gòu)造等特征入手，對松遼盆地南部扶余油田泉四段4個砂巖組的沉積微相展布特征及沉積模式進(jìn)行了系統(tǒng)研究。結(jié)果表明：研究區(qū)為曲流河—三角洲沉積體系，包括三角洲分流平原和三角洲前緣2個沉積亞相，發(fā)育分流河道、天然堤及決口扇等12種沉積微相。根據(jù)不同微相的測井相特征，研究了小層沉積微相平面分布規(guī)律，并建立了淺水三角洲沉積模式，研究了其沉積演化特征，為研究區(qū)的剩余油挖潛提供了地質(zhì)依據(jù)。

沉積微相；沉積模式；沉積演化；扶余油田；松遼盆地

0 引言

1961年Fisk等提出了淺水三角洲的概念，并將河控三角洲劃分為深水型三角洲和淺水型三角洲兩大類［1］；Postma［2］對淺水三角洲的類型進(jìn)行了總結(jié)，并識別出8種淺水三角洲端元。隨著近年來淺水三角洲沉積研究的逐步深入，淺水三角洲的沉積動力學(xué)機制、微相類型及其儲層內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)等多個方面的認(rèn)識得到了進(jìn)一步的豐富和發(fā)展［3-6］。淺水三角洲是一種特殊的三角洲沉積類型，具有水體比較淺、地形比較平緩、波浪作用帶寬及湖面波動迅速等沉積特點［4-9］。淺水三角洲沉積具有以下特征：①具有明顯的淺水性，水域面積小，物源推進(jìn)距離遠(yuǎn)；②巖性較細(xì)，以粉砂巖和細(xì)砂巖為主，河道規(guī)模?。虎燮矫嫔先侵奁皆瓉喯?、前緣亞相與前三角洲亞相平緩相連接，無明顯的轉(zhuǎn)折帶，頂?shù)酌娼谒?，延伸很遠(yuǎn)；④物源供給充分，可容納空間廣闊，各亞相帶分異明顯；⑤河口壩不發(fā)育；⑥外前緣亞相中的河道易席狀砂化。

大型坳陷盆地內(nèi)的河控型淺水三角洲沉積儲集砂體發(fā)育、分布廣泛，且類型多樣［10-14］，但由于其垂向?qū)有蝾愋投啵瑑?nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，儲層內(nèi)部非均質(zhì)性較強，造成了含水率高、采油速度快及采收率低的開發(fā)特點，特別是在油田開發(fā)中后期該類儲層中仍有大量的剩余油未被采出，因此深入研究淺水三角洲沉積體系的微相特征及演化規(guī)律，對于挖潛剩余油潛力和控制產(chǎn)油量的遞減幅度具有重要的現(xiàn)實意義。

扶余油田位于松遼盆地南部中央坳陷區(qū)華字井階地扶余Ⅲ號構(gòu)造帶上，是一個發(fā)育多期斷裂、壘塹相間的多高點穹窿背斜構(gòu)造，其西區(qū)位于西部斷鼻構(gòu)造帶（圖1）。油氣藏以透鏡狀的巖性油氣藏、斷塊油氣藏、斷鼻油氣藏和斷層－巖性油氣藏為主，主要受構(gòu)造和沉積的控制，含油面積為19.5 km2，可采儲量為1 004.5×104t，累積產(chǎn)油量為1161.3× 104t，采出程度為37.5%，綜合含水率為88.3%，平面上已經(jīng)大面積水淹，剩余油分布非常復(fù)雜［15］。油田面臨產(chǎn)量大幅度下降的危機，需要更準(zhǔn)確地劃分沉積微相，研究其內(nèi)部剩余油的分布規(guī)律，以便為該區(qū)的高效開發(fā)提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。

圖1 扶余油田構(gòu)造位置示意Fig.1Structural location of Fuyu Oilfield

1 巖相標(biāo)志

從密閉取心井（檢19、檢20、檢21、檢22、檢23井）的巖心觀察和化驗分析入手，進(jìn)行微相判識和標(biāo)定。

1.1 巖性特征

泉四段總體由4套泥巖與砂巖互層構(gòu)成，各砂層組底部均含礫巖。巖性以細(xì)砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥巖為主，砂巖粒度較細(xì)，分選性較好。砂巖巖性主要為含泥細(xì)粒硬砂質(zhì)長石砂巖、含泥長石粗粉砂巖、長石巖屑砂巖以及含泥和粉砂的細(xì)砂巖，膠結(jié)物以泥質(zhì)和鈣質(zhì)為主。

1.2 泥巖顏色

泥巖顏色可作為識別沉積環(huán)境的標(biāo)志。研究區(qū)泥巖的顏色為灰綠色、紫紅色和灰紫色，在取心井上可見灰綠色、紫紅色和灰紫色的泥巖段互層，說明該區(qū)處于地形平坦、寬闊的構(gòu)造環(huán)境；湖水頻繁波動，表現(xiàn)為氧化環(huán)境和還原環(huán)境的交替出現(xiàn)，并且在巖心中多見硬石膏，說明研究區(qū)的泥巖顏色受氣候條件的影響，短時期的半干旱與半潮濕氣候交替出現(xiàn)。

1.3 巖石成分

巖石成分以石英、巖屑和長石為主，其中石英體積分?jǐn)?shù)為24%～50%，巖屑體積分?jǐn)?shù)為30%～37%，長石體積分?jǐn)?shù)為18%～26%。巖石成分成熟度較低，顆粒分選性好，顆粒磨圓程度以次圓狀—次棱角狀為主，分選中等，顆粒接觸方式主要為點—線接觸。黏土礦物成分以高嶺石為主，呈蠕蟲狀和不規(guī)則狀，產(chǎn)狀為充填式。

1.4 粒度特征

粒度概率曲線主要由懸浮和跳躍2個次總體組成，其中懸浮總體體積分?jǐn)?shù)為20%～35%，與跳躍總體交截點為3.0～4.2 φ，部分樣品為三段式，這種曲線特征屬河道砂沉積，但其砂體粒度比河流沉積的砂體細(xì)［圖2（a）、圖2（b）］。粒度概率曲線表現(xiàn)為以懸浮總體為主體的單段式或兩段式沉積，懸浮總體體積分?jǐn)?shù)大于45%，與跳躍總體交截點為4.5～5.0 φ，沉積物的巖性以粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖為主，粒度中值為0.02～0.12 mm，這種曲線特征屬天然堤或河道間薄層砂沉積［圖2（c）］。

圖2 扶余油田泉四段粒度累積概率曲線Fig.2Cumulative probability curve of grain size of the fourth member of Quantou Formation in Fuyu Oilfield

1.5 沉積構(gòu)造

沉積構(gòu)造類型與沉積速度和水動力的強弱有關(guān)。通過巖心觀察發(fā)現(xiàn)：研究區(qū)泉四段的層理類型較多，主要發(fā)育水平層理、斜層理、小型交錯層理、板狀交錯層理、槽狀交錯層理、波狀層理、透鏡狀層理、塊狀層理及變形構(gòu)造等，沖刷面發(fā)育（圖版Ⅰ），層理規(guī)模較小，說明水動力較弱，為淺水三角洲分流平原或前緣亞相沉積。

2 沉積微相類型及特征

根據(jù)取心井巖心分析，泉四段沉積時期多處于浪擊面附近的淺水環(huán)境，局部存在由微地貌變化而引起的滑塌構(gòu)造的沉積，總體表現(xiàn)為弱氧化和還原環(huán)境交替出現(xiàn)的曲流河—三角洲分流平原相下游和前緣相沉積。三角洲分流平原相發(fā)育分流河道、天然堤、廢棄河道、決口扇、河道間薄層砂及分流間灣6種微相類型，三角洲前緣相發(fā)育水下分流河道、水下天然堤、席狀砂、河口壩、遠(yuǎn)砂壩及水下分流間灣6種微相類型。

2.1 分流河道微相

分流河道為曲流河開始分叉而形成，在平面上表現(xiàn)為曲流河的形態(tài)，即具有一定的彎曲度，存在側(cè)向加積的現(xiàn)象，只是曲率相對較小，側(cè)向加積作用相對較弱。分流河道的巖性以厚層中砂巖和細(xì)砂巖為主，粒度較粗，泥質(zhì)含量較低，分選較好；底部含泥礫或鈣礫，具有沖刷-充填構(gòu)造，分流河道砂體主要由復(fù)合河道砂體疊加而成，砂巖的厚度較大（3.5～9.0 m）。巖心觀察表明，分流河道的沉積構(gòu)造以大型板狀交錯層理、平行層理及斜層理為主，巖石顏色呈棕色—棕褐色，反映了砂體中含油比較飽滿。電測曲線呈中高幅的箱形和鐘形，曲線形態(tài)比較光滑，呈頂?shù)淄蛔兊奶卣鳎蹐D3（a）］。該微相在淺水三角洲沉積中儲集性能最好，也是研究區(qū)泉四段發(fā)育規(guī)模最大的微相。

2.2 天然堤微相

天然堤發(fā)育在分流河道的兩側(cè)，巖性以淺棕色—棕黃色粉細(xì)砂巖和灰綠色泥質(zhì)粉砂巖為主，砂巖中常夾綠色的泥質(zhì)條帶，砂巖厚度為1.5～3.5 m，含油性較差，沉積構(gòu)造以小型交錯層理和斜層理為主，局部可見鈣質(zhì)結(jié)核，電測曲線形態(tài)為箱形和鐘形，呈中低幅微齒化的特征［圖3（b）］。

2.3 廢棄河道微相

河道能量不足就會發(fā)生遷移或改道，原先的河道便形成廢棄河道。其垂向結(jié)構(gòu)特征為：底部沖刷突變面—具塊狀層理的含鈣泥礫粉細(xì)砂巖（底部滯留沉積）—具槽狀或板狀交錯層理的粉砂巖—具小型交錯層理和水平波狀層理的過渡巖性（廢棄河道沉積）—塊狀泥巖（廢棄河道及分流間灣）。電測曲線的下部呈扁鐘型，整體表現(xiàn)為底部突變、頂部漸變或者突變的特征［圖3（c）］。

2.4 決口扇微相

決口扇代表河流作用較強時期，洪水漫溢河床并沖破天然堤所形成的扇形或者長條形沉積體，多發(fā)育在同一小層的中上部。垂向上位于穩(wěn)定的泥質(zhì)沉積中，平面上位于分流河道兩側(cè)的分流間灣中。巖性以灰白色粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖為主，泥質(zhì)含量較高，砂巖厚度相對較?。ㄐ∮?.5 m），粒度比漫溢薄層砂稍粗，沉積構(gòu)造為小型交錯層理、波狀層理及水平層理，部分底部見沖刷面，電測曲線形態(tài)多呈現(xiàn)中低幅鐘形和漏斗形特征［圖3（d）］。

2.5 河道間薄層砂微相

河道間薄層砂為洪水泛濫時期在分流河道之間形成的薄層沉積，巖性以粉細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖為主，泥質(zhì)含量較高，泥質(zhì)沉積物厚度大，砂巖厚度一般小于1 m，代表了陸相河流作用較強、物源供應(yīng)充分時期形成的漫溢作用的產(chǎn)物，電測曲線形態(tài)多呈現(xiàn)低幅鐘形、漏斗形或指狀的特征［圖3（e）］。

2.6 分流間灣微相

分流間灣為分流河道之間的泥質(zhì)沉積，巖性以紫色、灰色、灰白色或灰綠色泥巖為主，可見鈣礫、植物根莖和蟲孔構(gòu)造，動物化石比較少，電測曲線表現(xiàn)為直線形或者超低幅指狀的形態(tài)特征［圖3（f）］。

圖3 扶余油田泉四段淺水三角洲平原亞相的微相類型Fig.3Sedimentary microfacies types of shallow delta of the fourth member of Quantou Formation in Fuyu Oilfield

2.7 水下分流河道微相

水下分流河道為三角洲平原分流河道在水下的延續(xù)，巖性以粉砂巖和細(xì)砂巖為主，整體表現(xiàn)為間斷性的正韻律沉積特征。巖心觀察表明，河道底部具有小型沖刷界面，沉積構(gòu)造為小型槽狀或楔狀交錯層理、平行層理及塊狀層理。水下分流河道容易發(fā)生改道，且河道分支頻繁，砂體十分發(fā)育。與分流河道相比，水下分流河道的碎屑粒度較細(xì)，分選磨圓程度較高，泥質(zhì)雜基及底部礫巖含量較低，距離物源越遠(yuǎn)砂體越窄，河道分叉和改道現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)。電測曲線表現(xiàn)為中高幅度的鐘形或箱形特征，曲線的鋸齒化程度相對較高，幅度較低，砂巖厚度相對較?。?～5 m）［圖3（g）］。

2.8 水下天然堤微相

水下天然堤的巖性主要為粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖，沉積構(gòu)造以波狀層理、楔狀交錯層理及透鏡狀層理為主，通常含有干裂現(xiàn)象和植物碎片。電測曲線形態(tài)呈中幅度箱形，齒化程度較高。一般情況下，水下天然堤的規(guī)模較小，砂體很難保存［圖3（h）］。

2.9 席狀砂微相

席狀砂是由于河口壩或水下分流河道被湖水沖刷改造，砂體發(fā)生再搬運、再分配，最后形成的較薄且面積較大的砂層［8］。巖性以薄層粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖為主，整體上呈明顯較小的反韻律或指狀特征，具有波狀和透鏡狀層理。席狀砂為湖水作用迅速增強、河水作用迅速減弱的沉積產(chǎn)物［圖3（i）］。

2.10 河口壩微相

河口壩為淺水三角洲前緣的典型沉積微相，在淺水三角洲中不發(fā)育。研究區(qū)內(nèi)只有極少數(shù)井見到河口壩微相，平面上多位于水下分流河道的河口處，沉積速率較大，巖性主要由分選較好的細(xì)砂巖和粉砂巖組成。交錯層理在河口壩砂巖中極為發(fā)育，砂巖厚度?。?.5～3.0 m），自下而上表現(xiàn)為由細(xì)變粗的反韻律特征，電測曲線呈中高幅度的漏斗型特征［圖3（j）］。

2.11 遠(yuǎn)砂壩微相

遠(yuǎn)砂壩的巖性以粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖為主，偶見細(xì)砂巖與灰綠色泥巖呈互層出現(xiàn)，在垂向剖面上，自下而上巖性逐漸變粗，整體為反韻律沉積特征。電測曲線表現(xiàn)為中低幅度漏斗形的特征［圖3（k）］。研究區(qū)的遠(yuǎn)砂壩微相不發(fā)育。

2.12 水下分流間灣微相

水下分流間灣的巖性以厚層灰綠色、灰色泥巖為主，沉積構(gòu)造為透鏡狀層理、水平層理和攪渾構(gòu)造，電測曲線表現(xiàn)為直線狀或極低幅度的微齒狀特征［圖3（l）］。

3 沉積微相平面展布

根據(jù)沉積微相及其對應(yīng)的測井曲線特征，綜合物源及水系的分布特征，在小層砂巖厚度圖的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)代淺水三角洲沉積模式，分析1～13小層沉積微相平面分布規(guī)律，并以3小層為例描述沉積微相展布特征：3小層發(fā)育淺水三角洲前緣沉積，以水下分流河道沉積為主；全區(qū)共發(fā)育5條呈南西—北東方向展布和1條呈南東—北西方向展布的分流河道；河道在平面上不斷地分支，呈枝狀分布特征，部分河道發(fā)生匯流；河道厚度為2.5～3.0 m，寬度為70～150 m，曲率較低，天然堤和水下分流間灣發(fā)育較廣泛（圖4）。

圖4 扶余油田西區(qū)3小層沉積微相平面分布圖Fig.4The distribution of sedimentary microfacies in the third layer of Fuyu Oilfield

4 沉積演化模式

綜合以上研究成果，建立了研究區(qū)扶余油層的淺水三角洲沉積演化模式。根據(jù)主力微相在平面上的形態(tài)變化特征，認(rèn)為研究區(qū)具有3種沉積模式：席狀淺水三角洲沉積模式、枝狀淺水三角洲沉積模式、網(wǎng)狀淺水三角洲沉積模式。沉積模式受控于湖平面的變化。

4.1 席狀淺水三角洲沉積模式

水平面緩慢上升晚期，湖水面積較大，河流水動力作用較弱，沉積碎屑供給不足。此時淺水三角洲以發(fā)育前緣相的遠(yuǎn)岸沉積為主，湖泊的改造作用較強，水下分流河道砂體的形態(tài)被破壞，末端散開并形成了薄層席狀砂，平面上表現(xiàn)為席狀淺水三角洲沉積模式［圖5（a）］。

4.2 枝狀淺水三角洲沉積模式

湖平面短期迅速上升，氣候變得溫暖潮濕，湖泊面積迅速擴大，此時淺水三角洲以發(fā)育淺水三角洲前緣相的近岸沉積為主，水下分流河道在深水區(qū)向前推進(jìn)時，湖水的改造作用較弱，河道的席狀化強度較低，保持了河道砂體的形態(tài)，河道的分支現(xiàn)象較為明顯，平面上形成了枝狀外形特征。水平面緩慢上升中期，河水物源供給逐漸不足，河道逐漸變窄，平面上表現(xiàn)為枝狀淺水三角洲沉積模式［圖5（b）］。

圖5 扶余油田沉積演化模式圖Fig.5Sedimentary evolution model of Fuyu Oilfield

4.3 網(wǎng)狀淺水三角洲沉積模式

水平面快速下降時期，氣候干旱，湖泊大面積收縮，水動力較弱，對沉積物影響較小，淺水三角洲極為發(fā)育。分流河道通過較寬闊的淺水區(qū)，向湖泊方向長距離地推進(jìn)，河道寬度較大，河道間沉積不發(fā)育。由于分流河道表現(xiàn)為低彎度的曲流河形態(tài)，不同的分流河道側(cè)向遷移，疊合在一起形成了網(wǎng)狀河的外形特征。河水入湖之后，河道變窄，容易發(fā)生改道，因此，水下分流河道在平面上也形成了網(wǎng)狀河的外形特征。由于前緣相帶水動力比較弱，河口壩和席狀砂的砂體厚度較小，泥質(zhì)含量高，不能構(gòu)成有效儲層。水平面緩慢上升早期，湖水面積逐漸擴大，氣候潮濕，而河水的充填作用和水平面的上升基本為平衡狀態(tài)，沉積物大量卸載，水下分流河道發(fā)生改道，平面上形成了網(wǎng)狀淺水三角洲沉積模式［圖5（c）］。

從整體上看，扶余油田西區(qū)泉四段為一套水進(jìn)背景下形成的淺水三角洲沉積組合，由4個次一級的水進(jìn)和3個次一級的水退沉積組成。泉四段沉積早期，即13小層沉積時期，全區(qū)為分流河道沉積，平面上表現(xiàn)為網(wǎng)狀淺水三角洲沉積模式；12小層沉積時期，湖平面短期迅速上升，大部分地區(qū)發(fā)育淺水三角洲前緣相的近岸沉積，平面上表現(xiàn)為枝狀淺水三角洲沉積模式；11小層沉積時期，湖平面迅速下降，大部分地區(qū)發(fā)育淺水三角洲平原沉積，分流河道十分發(fā)育，全區(qū)連片分布，平面上表現(xiàn)為網(wǎng)狀淺水三角洲沉積模式；10小層沉積時期，湖平面迅速上升，北部少部分地區(qū)發(fā)育淺水三角洲前緣相的近岸沉積，平面上表現(xiàn)為枝狀淺水三角洲沉積模式；9小層沉積時期，湖平面再次迅速下降，全區(qū)發(fā)育淺水三角洲平原的分流河道沉積，平面上表現(xiàn)為網(wǎng)狀淺水三角洲沉積模式；8小層沉積時期，水體面積迅速擴大，平面上表現(xiàn)為枝狀淺水三角洲沉積模式；7小層沉積時期，水體面積又一次縮小，河道砂體連片沉積，平面上表現(xiàn)為網(wǎng)狀淺水三角洲沉積模式；從6小層沉積時期開始，全區(qū)進(jìn)入緩慢水進(jìn)沉積時期，6—5小層沉積時期，研究區(qū)發(fā)育淺水三角洲平原和前緣相的近岸沉積，平面上為網(wǎng)狀淺水三角洲沉積模式；4—3小層沉積時期，研究區(qū)已經(jīng)全面進(jìn)入淺水三角洲前緣相的近岸沉積，平面上表現(xiàn)為枝狀淺水三角洲沉積模式；2—1小層沉積時期，全區(qū)進(jìn)入淺水三角洲前緣相的遠(yuǎn)岸沉積，主力微相為席狀砂，砂體呈片狀或零星分布，形成了席狀淺水三角洲沉積模式。

5 結(jié)論

（1）扶余油田泉頭組四段整體為一套水進(jìn)背景下形成的淺水三角洲沉積組合，由4個砂層組、13個小層組成，表現(xiàn)為4次水進(jìn)、3次水退的沉積演化特征。

（2）研究區(qū)發(fā)育淺水三角洲平原和淺水三角洲前緣2種亞相類型，形成了席狀淺水三角洲、枝狀淺水三角洲和網(wǎng)狀淺水三角洲3種沉積模式，而主力砂體主要在分流河道和水下分流河道中發(fā)育，多呈北北東向和南北向帶狀展布。

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圖版Ⅰ說明：扶余油田泉四段典型沉積構(gòu)造。1.槽狀交錯層理，檢19井，378.60 m；2.平行層理，檢19井，353.90 m；3.斜層理，檢19井，372.30 m；4.沖刷面，檢19井，365.70 m；5.變形構(gòu)造，檢21井，441.35 m；6.楔狀交錯層理，檢23井，395.70 m

（本文編輯：于惠宇）

Sedimentary microfacies of the fourth member of Quantou Formation in Fuyu Oilfield,southern Songliao Basin

CAI Dongmei
（Research Institute of Exploration and Development，PetroChina Daqing Oilfield Company Ltd.，Daqing 163712，Heilongjiang，China）

Based on core and logging data,this paper systemically studied the distribution of sedimentary microfacies and sedimentary model of the fourth member of Quantou Formation in Fuyu Oilfield of southern Songliao Basin through analyzing the rock type,color of mudstone,grain size and sedimentary structure.The result shows that the study area developed meandering river-delta plain,including two types of subfacies and 12 types of microfacies.According to the logging characteristics of different microfacies,classified the plane distribution features of microfacies,established sedimentary model of shallow water deltas,and analyzed the characteristics of sedimentary evolution.This study can provide a reliable base for potentials tapping of remaining oil in Fuyu Oilfield.

sedimentarymicrofacies；sedimentarymodel；sedimentaryevolution；Fuyu Oilfield；SongliaoBasin

TE121.3

：A

2014-03-07；

2014-05-15

國家“十二五”重大專項課題“井震結(jié)合油藏精細(xì)結(jié)構(gòu)表征技術(shù)”（編號：2011ZX05010-001）資助

蔡東梅（1982-），女，博士，工程師，主要從事油氣田開發(fā)地質(zhì)綜合研究工作。地址：（163712）黑龍江省大慶市讓胡路區(qū)勘探開發(fā)研究院地震解釋二室。E-mail：dqcaidm@petrochina.com.cn。

1673-8926（2014）05-0057-07