松遼盆地北部衛(wèi)星－升平地區(qū)扶余油層二油組沉積相研究

黎祺，胡明毅 （ 油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室 （長江大學）長江大學地球科學學院，湖北 武漢430100）

三肇凹陷是松遼盆地最重要的生油、富油凹陷之一，白堊系泉頭組三、四段的扶余油層 （Kf）為三肇凹陷的主要含油層系之一，也是目前油氣勘探的重點層系［1］。自20世紀60年代鉆遇工業(yè)油流以來，先后有眾多學者［2～7］對三肇凹陷Kf的沉積相進行了研究，但從大比例尺角度對小面積范圍內(nèi)的沉積微相研究卻相對較少。由于該區(qū)Kf屬于低孔、低滲的致密巖性油氣藏，為小型河道砂體沉積形成，砂體單層厚度小，橫向變化快，空間展布規(guī)律復雜［8，9］，導致了近年來該區(qū)剩余探明儲量動用率低，空白區(qū)油氣勘探進展緩慢。中、小比例尺的沉積相研究已經(jīng)不能滿足該區(qū)油氣生產(chǎn)勘探的需要，筆者在前人研究的基礎上，以精細巖心觀察為基礎，依據(jù)錄井、測井等相關資料，通過層序地層劃分，以Ⅴ級層序格架為單元對研究區(qū)扶余油層二油組（Kf2）沉積微相類型及平面展布特征進行了系統(tǒng)研究，從而為分析復雜的砂體空間展布規(guī)律提供依據(jù)，為精細儲層預測和進一步油氣勘探指明方向。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

松遼盆地位于中國東北部，盆地總面積約26×104km2，屬中－新生代大型陸相坳陷盆地［8］，油氣資源豐富。衛(wèi)星－升平地區(qū)位于松遼盆地北部中央坳陷區(qū)三肇凹陷內(nèi) （圖1），西側為大慶長垣，東鄰朝陽溝階地，北接明水階地。白堊系自下而上沉積了火石嶺組、沙河子組、營城組、登婁庫組、泉頭組、青山口組、姚家組、嫩江組、四方臺組和明水組等地層［10］，筆者研究的Kf是該區(qū)主要的含油層系之一。前人研究成果表明，三肇凹陷Kf沉積于松遼盆地拗陷期，發(fā)育于泉頭組二段沉積末期盆地整體抬升遭受沖刷、侵蝕之后至青山口組一段底突然湖侵之前，總體上表現(xiàn)為具有沉陷特點的陸相充填沉積建造［11］。在該時期，凹陷基底持續(xù)穩(wěn)定沉降，廣泛接受沉積，物源主要來自于北部和西南部，凹陷內(nèi)地形十分平緩，古氣候炎熱干旱，沉積水體較淺，湖平面波動頻繁，總體上發(fā)育一套大型湖盆淺水三角洲沉積。

圖1 研究區(qū)位置及構造分區(qū)圖

圖2 研究區(qū)層序地層及沉積相綜合柱狀圖

2 層序地層劃分

Kf自下而上劃分為3 個 油 組 （Kf3、Kf2、Kf1），筆者研究的目的層段為Kf2，其對應地層相當于下白堊統(tǒng)泉頭組三段的上部。在精細巖心觀察、錄井和測井資料分析的基礎上，以間歇暴露或河流底部沖刷作用形成的短暫間斷面或巖性突變面作為層序邊界，將區(qū)內(nèi)Kf2劃分為5個Ⅴ級層序，分別 為 Q3－SSC1、 Q3－SSC2、Q3－SSC3、Q3－SSC4和Q3－SSC5（圖2）。其底界面為Kf2底部一段厚度較大的泥巖頂面，在測井曲線上具有較為明顯的突變特征；頂界面為Kf1底部河道砂體的底面，為一個Ⅲ級層序界面［12］，以界面之上全區(qū)范圍內(nèi)廣泛發(fā)育的分流河道砂體為特征。Kf2沉積時期，沉積速率穩(wěn)定，且不發(fā)育明顯的坡折帶，每個Ⅴ級層序的厚度均在10～20m左右，旋回結構發(fā)育完整。

3 沉積相類型及特征

通過大量的精細巖心觀察描述，依據(jù)沉積構造、巖石類型及測井曲線響應特征等相標志對研究區(qū)內(nèi)Kf2沉積相進行了分析研究，認為Kf2發(fā)育一套以陸源碎屑為主的淺水三角洲沉積，可劃分為三角洲平原和三角洲前緣2個亞相。

3．1 三角洲平原亞相

三角洲平原亞相是研究區(qū)Kf2的沉積主體，主要發(fā)育分流河道、決口扇和洪泛沉積等微相類型，局部發(fā)育陸上天然堤微相。沉積物以淺灰色－灰白色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖及紫紅色泥巖為主，還含有少量細砂巖和粉砂質(zhì)泥巖，局部層段可見灰綠色泥巖，但厚度較小。

1）分流河道 分流河道微相是三角洲平原亞相的主要構成單元，其攜帶的大量泥砂是三角洲平原環(huán)境中砂質(zhì)沉積物的主要來源。根據(jù)大量巖心觀察，研究區(qū)內(nèi)分流河道砂體以淺灰色粉－細砂巖為主，底部常具底沖刷構造 （圖3（a）），為向上變細的正粒序。發(fā)育有大量槽狀交錯層理 （圖3（b））、板狀交錯層理、平行層理及流水沙紋層理。自然伽馬和深側向電阻率曲線通常顯示為異常高幅的鐘形或齒化鐘形。

2）陸上天然堤 研究區(qū)陸上天然堤微相發(fā)育較少，主要集中在分流河道附近，巖性為灰色泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖，發(fā)育小型交錯層理、水平層理 （圖3（c））和流水沙紋層理，可見植物碎片和生物鉆孔 （圖3（d））。

3）決口扇 主要由淺灰色粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖組成，粒度較天然堤微相稍粗，比河道沉積細，單層砂體厚度較薄，一般小于2m。具有小型交錯層理、塊狀層理和流水沙紋層理 （圖3（e））。測井曲線形態(tài)為中幅指狀，底部為弱突變接觸。

4）洪泛沉積 洪泛沉積微相為分流河道間的泥質(zhì)沉積，巖性上以紫紅色泥巖為主，夾少量粉砂質(zhì)泥巖，反映沉積環(huán)境為暴露氧化環(huán)境?？梢姶罅库}質(zhì)結核 （圖3（f））和少量植物碎片。自然伽馬曲線呈低幅鋸齒狀。

圖3 研究區(qū)典型沉積構造巖心照片

3．2 三角洲前緣亞相

三角洲前緣亞相較三角洲平原沉積水體深，其巖性以灰色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和灰綠色泥巖為主，沉積物粒度較細，顏色較深，反映其沉積環(huán)境主要為弱還原－還原的水下環(huán)境。主要發(fā)育于Kf2中、下部，研究區(qū)靠東北部地區(qū)。

1）水下分流河道 水下分流河道是分流河道向湖盆方向繼續(xù)做慣性流動的水下延伸部分。其沉積特征與分流河道相類似，但沉積物粒度較細。巖性主要為灰色粉砂巖，含少量泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖，顯正韻律沉積序列。河道底部含有泥礫和較為明顯的沖刷面 （圖3（g）），測井曲線形態(tài)為高－中幅箱形或鐘形。

2）水下決口扇 淺水三角洲沉積中，由于湖水的頂托作用，導致水下分流河道不穩(wěn)定性增加，頻繁改道、分叉、決口［13］。水下決口扇微相通常由薄層狀灰綠色粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖組成，沉積厚度一般小于1．5m，常發(fā)育流水沙紋層理。自然伽馬曲線表現(xiàn)為中幅齒狀或漏斗狀。

3）支流間灣 支流間灣為水下分流河道間相對低洼的地區(qū)，水動力條件較弱。沉積物顏色以灰綠色為主，反映沉積環(huán)境為弱還原－還原的水下沉積環(huán)境，巖性主要為泥巖和粉砂質(zhì)泥巖夾少量薄層狀泥質(zhì)粉砂巖。內(nèi)部發(fā)育有水平層理和變形構造 （圖3（h）），局部可見黃鐵礦晶塊、介殼類化石和生物擾動構造。測井曲線以低幅齒狀為主。

4 沉積相平面展布特征及縱向演化

在研究區(qū)物源分析的基礎上，通過單井沉積微相分析和連井剖面沉積微相對比，結合地層厚度、砂地比和砂體厚度圖，以Ⅴ級層序地層格架為單元，繪制了Kf2沉積微相平面圖 （見 圖 4）。 筆 者 以Q3－SSC2、Q3－SSC4 和 Q3－SSC5等3個時期為例分析研究區(qū)沉積微相演化特征。

1）Q3－SSC2沉積時期 研究區(qū)沉積水體較深，北部大面積發(fā)育三角洲前緣亞相沉積，南部邊緣和兩翼為三角洲平原沉積，物源主要來自于三肇凹陷南部，河道整體由南向北推進。該沉積時期，河道頻繁改道、分叉、決口，發(fā)育有大量決口扇和水下決口扇微相。

2）Q3－SSC4沉積時期受氣候條件影響，沉積水體逐漸變淺，與Q3－SSC2沉積時期相比，三角洲前緣沉積面積明顯縮小，發(fā)育在研究區(qū)東北部，說明湖盆中心位于研究區(qū)東北方。在新發(fā)育三角洲平原亞相沉積的地區(qū)，泥質(zhì)沉積物顏色由灰綠色或深灰色變?yōu)樽霞t色，沉積環(huán)境轉變?yōu)楸┞兜难趸h(huán)境。

3）Q3－SSC5沉積時期

圖4 研究區(qū)Kf2沉積微相平面圖

沉積水體持續(xù)變淺，全區(qū)范圍內(nèi)發(fā)育三角洲平原亞相沉積。該沉積時期，河道砂體廣泛發(fā)育，受北部物源影響，整體呈現(xiàn)南北向展布特征。在該階段沉積末期，水體進一步下降，于Kf2頂部達到了松遼盆地Kf沉積時期的最大水退期，形成了一段全區(qū)范圍內(nèi)廣泛發(fā)育的分流河道砂體沉積。

上述研究表明，研究區(qū)Kf2主要為一套三角洲平原－三角洲前緣沉積體系，沉積水體逐漸由深變淺。Q3－SSC1、Q3－SSC2沉積期，研究區(qū)水體較深，區(qū)域上發(fā)育三角洲前緣亞相和三角洲平原亞相，其中三角洲前緣沉積面積較大，河道分叉較多；Q3－SSC3、Q3－SSC4沉積期，氣候條件變干燥，湖平面開始下降，三角洲前緣亞相沉積范圍迅速收縮，河道砂體發(fā)育規(guī)模增大；Q3－SSC5沉積期，水體持續(xù)下降，三角洲前緣亞相消失，全區(qū)范圍發(fā)育三角洲平原亞相，物源供給充足，河道砂體最為發(fā)育。綜上，Kf2沉積時期，研究區(qū)經(jīng)歷了三角洲前緣與三角洲平原共同沉積到全區(qū)范圍三角洲平原沉積的一個持續(xù)水退的沉積演化過程。

5 結論

1）以巖心觀察為基礎，根據(jù)錄井、測井響應等特征，以間歇暴露或河流底部沖刷作用形成的短暫間斷面或巖性突變面作為層序邊界，將三肇凹陷衛(wèi)星－升平地區(qū)扶余油層二油組 （Kf2）劃分為5個Ⅴ級層序，分別為 Q3－SSC1、Q3－SSC2、Q3－SSC3、Q3－SSC4及 Q3－SSC5。

2）研究區(qū)Kf2主要發(fā)育一套淺水三角洲沉積，可分為三角洲平原和三角洲前緣2個亞相，進一步劃分為分流河道、水下分流河道、陸上天然堤、決口扇、洪泛沉積等多個微相類型，主要為分流河道和水下分流河道沉積。

3）研究區(qū)Kf2的沉積相演化具有一定的延續(xù)性和發(fā)展性，由Q3－SSC1到Q3－SSC5時期沉積水體逐漸變淺。Q3－SSC1、Q3－SSC2時期，研究區(qū)主要發(fā)育三角洲前緣亞相沉積，小面積發(fā)育三角洲平原亞相沉積；Q3－SSC3、Q3－SSC4時期，三角洲前緣亞相沉積范圍收縮，河道砂體發(fā)育規(guī)模增大；Q3－SSC5時期，三角洲前緣亞相消失，全區(qū)范圍內(nèi)發(fā)育三角洲平原亞相，河道砂體最為發(fā)育。

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