大情字井油田青三段Ⅻ砂組儲(chǔ)層沉積特征

張喜龍，楊 旭，謝 俊，秦 磊

（1.中國(guó)海洋大學(xué) 海洋地球科學(xué)學(xué)院，山東 青島 266100； 2.大慶鉆探工程公司 測(cè)井公司，吉林 松原 131200； 3.山東科技大學(xué) 地質(zhì)科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266590）

0 引言

大情字井油田位于“富油凹陷”長(zhǎng)嶺凹陷的中南部［1］，青山口組為大情字井地區(qū)主要生油層、儲(chǔ)集層和蓋層［2］，主力儲(chǔ)層高臺(tái)子油層位于青山口組.隨著勘探開(kāi)發(fā)的深入，大情字井油田的勘探重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到巖性油氣藏及儲(chǔ)層的精細(xì)識(shí)別上，識(shí)別目的層位的沉積微相類型和分布、分析各小層相帶展布特征、優(yōu)選有利儲(chǔ)集相帶和層位成為該油田亟需解決的問(wèn)題［3-4］.魏兆勝等結(jié)合巖心、測(cè)井、粒度及巖礦等化驗(yàn)資料，研究大情字井油田青山口組一段、二段的沉積相，認(rèn)為該區(qū)青一、二段發(fā)育“深湖型”三角洲沉積體系，水下分支河道和河口壩為主要微相類型，指出青二段為該區(qū)下一階段巖性油藏勘探的主要方向［4］.楊明達(dá)等研究大情字井油田油氣分布控制因素，認(rèn)為該區(qū)高臺(tái)子油層為自生、自儲(chǔ)、自蓋式生儲(chǔ)蓋組合，其油氣分布主要受巖性控制，儲(chǔ)層物性、斷層、低幅度構(gòu)造控制油氣高產(chǎn)的特點(diǎn)［5］.張玉等分析大情字井油田青二段沉積物源、沉積特征及各重點(diǎn)小層的沉積微相，認(rèn)為該時(shí)期物源主要來(lái)自通榆─寶康水系的2個(gè)分支方向，主要發(fā)育三角洲前緣和前三角洲亞相，分流河道和河口壩為主要儲(chǔ)集砂體［6］.王安輝等研究大情字井油田南部（黑59井／黑69井一線以南地區(qū)）青三段沉積微相和含油性，識(shí)別分流河道、決口扇、分流河道溢岸砂、分流間灣4個(gè)微相，認(rèn)為沉積微相控制油氣聚集，以分流河道的儲(chǔ)層物性最好［7］.人們對(duì)該區(qū)青山口組一段、二段沉積成藏研究較多［4-7］，對(duì)青三段各砂組乃至小層的精細(xì)研究不充分.筆者結(jié)合12口取心井巖心觀察，45口測(cè)錄井資料及200余塊樣品化驗(yàn)分析資料，研究全區(qū)Ⅻ砂組時(shí)期沉積微相，明確物源方向，描繪區(qū)內(nèi)砂體和微相展布形態(tài)，分析微相類型對(duì)儲(chǔ)層的影響，指出相帶是儲(chǔ)層物性的主控因素，為有利含油層位預(yù)測(cè)、儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究及油田調(diào)整開(kāi)發(fā)和剩余油研究提供依據(jù).

1 區(qū)域地質(zhì)背景

大情字井油田位于松遼盆地南部中央拗陷區(qū)南部，位于長(zhǎng)嶺富油凹陷中部乾安次凹陷與黑帝廟次凹陷之間的相對(duì)隆起部位［7］，構(gòu)造形態(tài)上總體表現(xiàn)為軸向北北東、東緩西陡的不對(duì)稱向斜構(gòu)造，西翼較陡，東翼較緩，軸部斷裂尤其發(fā)育（見(jiàn)圖1）.研究區(qū)勘探面積為1 500km2，油藏埋深主要在1 600～2 500m之間，主要含油層系為高臺(tái)子油層，白堊系青山口組（K1qn）是其主要組成部分.將青山口組（K1qn）分為3個(gè)段（K1qn1～K1qn3）［7-8］，其中 K1qn1劃分4個(gè)砂組、16個(gè)小層；K1qn2劃分5個(gè)砂組、24個(gè)小層；K1qn3劃分12個(gè)砂組、42個(gè)小層.研究區(qū)主要層位是青三段（K1qn3）Ⅻ砂組，共有5個(gè)小層（38-42小層）（見(jiàn)圖2）.

2 沉積物源分析

大情字油田Ⅻ砂組南部和西南部砂巖較厚，泥巖含量低，砂地厚度比較高，向東北砂巖逐漸變薄.研究區(qū)內(nèi)Ⅻ砂組碎屑巖結(jié)構(gòu)成熟度整體較高，由成分成熟度等值線圖（見(jiàn)圖3（a））可以看出，西部、西南部、南部沿古河道走向的成分成熟度較低，在東北部遠(yuǎn)源區(qū)成分成熟度又普遍升高.統(tǒng)計(jì)研究區(qū)Ⅻ砂組100多塊樣品的重礦分析資料，穩(wěn)定重礦物占較大比例，其中鋯石、黃鐵礦、銳鈦礦、電氣石、石榴石含量較高.由ZTR指數(shù)平面圖（見(jiàn)圖3（b））可以看出，青三段Ⅻ砂組重礦物ZTR指數(shù)較高，整個(gè)區(qū)域的ZTR指數(shù)地區(qū)差異較大，西部、西南部、南部地區(qū)ZTR指數(shù)較低，東北部地區(qū)ZTR指數(shù)分布較高.綜合碎屑巖成熟度和重礦物分析，認(rèn)為大情字井油田Ⅻ砂組時(shí)期，沉積物源主要來(lái)自西南和南部.

3 沉積特征分析

3.1 巖性特征

錄井資料統(tǒng)計(jì)顯示，研究區(qū)青三段Ⅻ砂組儲(chǔ)集巖巖性總體很細(xì)，泥質(zhì)含量較高，可達(dá)43.26%（體積分?jǐn)?shù)）；其次為粉砂巖，其中大部分為碳質(zhì)粉砂巖，含量為19.33%（體積分?jǐn)?shù)），還有部分泥質(zhì)粉砂巖，細(xì)砂巖級(jí)別以上的砂巖含量很少，可見(jiàn)少量的泥灰質(zhì)砂礫巖.

分析青三段Ⅻ砂組50多塊巖心樣品巖石薄片，研究區(qū)青三段Ⅻ砂組巖性主要為巖屑長(zhǎng)石砂巖，還有少量的長(zhǎng)石巖屑砂巖.長(zhǎng)石在碎屑成分中含量較高，平均為46%（鏡下視域范圍內(nèi)面積百分含量），石英和巖屑含量略低，其中石英平均為26%，巖屑平均為28%.研究區(qū)青三段Ⅻ砂組砂巖成分成熟度約為35%，說(shuō)明儲(chǔ)集砂巖形成的水動(dòng)力環(huán)境較弱.

大情字井油田Ⅻ砂組砂巖顏色以灰色、淺灰色為主，泥巖顏色多為灰綠色、灰色、灰黑色，有少量紫紅、棕褐色泥巖發(fā)育，還可見(jiàn)介形蟲(chóng).泥巖顏色總體說(shuō)明，大情字井地區(qū)Ⅻ砂組時(shí)期沉積環(huán)境以還原環(huán)境為主，有少量的沉積處于氧化環(huán)境.青三段Ⅻ砂組靠近青二段Ⅰ砂組，是青二段向青三段過(guò)渡的一個(gè)時(shí)期，青一、二段為水進(jìn)型三角洲發(fā)育時(shí)期，水體整體較深.因此，青三段Ⅻ砂組時(shí)期沉積環(huán)境與青二段時(shí)期沉積環(huán)境相似，主要為弱氧化—還原環(huán)境.

3.2 粒度特征

砂巖的粒度特征體現(xiàn)搬運(yùn)營(yíng)力和搬運(yùn)尺度，是判別水動(dòng)力環(huán)境的標(biāo)志［9-11］.沉積物搬運(yùn)介質(zhì)水動(dòng)力條件的不同及流體性質(zhì)的差異在粒度概率曲線上得到反映［11］.因此，主要采用粒度概率累積曲線，對(duì)大情字井區(qū)青三段Ⅻ砂組部分井進(jìn)行粒度和沉積時(shí)期的水動(dòng)力條件分析.

分析目的層取樣，研究區(qū)砂巖粒度概率累積曲線主要為兩段式和三段式（見(jiàn)圖4），砂巖粒徑集中在2.0～8.0Ф（Ф＝lg 2D，D為粒徑）之間，沉積物粒度較細(xì)，分選良好.研究區(qū)粒度概率累積曲線特征分為2種類型：

（1）跳躍總體為主的兩段式粒度概率累積曲線（見(jiàn)圖4（a））.曲線由跳躍總體、懸浮總體組成，以跳躍總體為主，約占64%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），懸浮總體與跳躍總體之間的交截點(diǎn)在3.8Ф附近，反映牽引流特征的單向水流作用，主要出現(xiàn)在三角洲平原水道和三角洲前緣的水下分流河道.

（2）兩段式夾過(guò)渡形態(tài)的粒度概率累積曲線（見(jiàn)圖4（b））.曲線跳躍總體含量約占26%，直線段斜率大于60°，反映很好的分選性，粒徑主要集中在2.0～3.3Ф之間.懸浮總體粒度較細(xì)，粒徑在4.8～8.0Ф之間，含量約為32%，直線段斜率小于30°，在較弱水動(dòng)力條件下經(jīng)歷不完全的分選.過(guò)渡段組分含量最大，約占總體的42%，直線段斜率約為45°，在較強(qiáng)水動(dòng)力條件下分選較好，為水下分流河道末端沉積或淺水區(qū)的波浪和沿岸流的沖刷回流作用形成的沉積體.

3.3 沉積構(gòu)造特征

沉積巖的構(gòu)造特征是沉積時(shí)水動(dòng)力條件的直接反映，又較少受沉積后各種作用的影響，具有良好的指相性［10-12］.研究區(qū)青三段Ⅻ砂組地層中沉積構(gòu)造類型多樣 （見(jiàn)圖5），成因類型眾多，總體上反映雙向往復(fù)水流機(jī)制的沉積環(huán)境.

3.3.1 流動(dòng)成因構(gòu)造

研究區(qū)常見(jiàn)的流動(dòng)構(gòu)造有沖刷面構(gòu)造、交錯(cuò)層理、平行層理、沙紋層理等（見(jiàn)圖5（a）），根據(jù)所處水動(dòng)力環(huán)境的強(qiáng)弱逐漸依次過(guò)渡.此外，研究區(qū)過(guò)渡層理也較為發(fā)育，由于存在水流和波浪的交互作用，砂泥沉積中通常形成一種復(fù)合的過(guò)渡層理，并且隨水流和波浪作用的強(qiáng)弱，依次發(fā)育脈狀層理、波狀層理、透鏡狀層理（見(jiàn)圖5（e））.

3.3.2 同生變形構(gòu)造

研究區(qū)同生變形構(gòu)造也較發(fā)育，可見(jiàn)重荷構(gòu)造與泄水構(gòu)造（見(jiàn)圖5（g）），主要形成于沉積后至固結(jié)成巖以前，處于軟沉積物階段時(shí)（如粉砂巖、粉砂巖與泥巖的互層），因受物理作用的影響而形成構(gòu)造，主要物理作用包括差異載荷、滑塌、液化和泄水作用等.

3.3.3 生物成因構(gòu)造

研究區(qū)發(fā)現(xiàn)較多生物成因的沉積構(gòu)造，主要有生物遺跡構(gòu)造和擾動(dòng)構(gòu)造（見(jiàn)5（h）），常出現(xiàn)在間歇性動(dòng)蕩、能量較小的深水─半深水沉積環(huán)境中.

4 沉積相分析

4.1 沉積微相類型及特征

結(jié)合巖心、粒度、測(cè)井、錄井資料，確定青三段Ⅻ砂組沉積時(shí)期主要發(fā)育三角洲平原和前緣亞相，前三角洲發(fā)育范圍較小，主要識(shí)別區(qū)內(nèi)特有的微相類型包括前緣砂壩、前緣沙席、濱外砂壩、濱外沙席等.

4.1.1 三角洲平原

整個(gè)青三段沉積時(shí)期處于水退環(huán)境，三角洲平原發(fā)育范圍廣，但因Ⅻ砂組時(shí)期處于青二段向青三段的過(guò)渡期，研究區(qū)三角洲平原沉積不是很發(fā)育，主要識(shí)別的沉積微相類型包括分流河道、決口扇、天然堤（見(jiàn)圖6（a））.

（1）分流河道.研究區(qū)分流河道多為曲流河型，單向水流是主要特點(diǎn)，河道沉積具有明顯的整體向上變細(xì)的正韻律.河道砂體剖面底部為侵蝕面，侵蝕面上有滯留沉積（見(jiàn)圖5（a）），向上過(guò)渡為槽狀交錯(cuò)層理砂巖、沙紋層理的細(xì)砂巖夾粉砂巖和砂泥互層.自然電位多呈箱形或鐘形，常有伽馬曲線齒化現(xiàn)象，是河道復(fù)合和重疊的結(jié)果（見(jiàn)圖6（a））.

（2）決口扇.主要由細(xì)砂巖、粉砂巖組成，粒度比分流河道沉積物細(xì).洪水漫溢河床時(shí)，通常沖破天然堤形成扇灘，形成大面積席狀砂層，常發(fā)育多樣的小型決口水道，向上變細(xì)的層序特征明顯，一般具有交錯(cuò)層理，還可見(jiàn)波狀層理、水流沙紋層理等（見(jiàn)圖5（f））.

（3）天然堤.常發(fā)育在分流河道間的兩側(cè)，平行河道延伸，橫斷面呈楔狀或不對(duì)稱的透鏡狀，以粉砂沉積為主，粒度隨著遠(yuǎn)離河道而變小，常見(jiàn)的沉積構(gòu)造包括上攀交錯(cuò)層理、水流波痕層理、波狀─透鏡狀層理（見(jiàn)圖5（e））、植物根系及動(dòng)物潛穴.

4.1.2 三角洲前緣

大情字地區(qū)青三段時(shí)期三角洲沉積具有一定淺水三角洲特征.水退環(huán)境下，適合三角洲前緣發(fā)育，Ⅻ砂組時(shí)期前緣沉積分布比青一、青二段廣泛，是該層位主要的儲(chǔ)集相帶，主要發(fā)育水下分流河道、河口砂壩、前緣砂壩、前緣沙席等沉積微相（見(jiàn)圖6（b））.

（1）水下分流河道.水下分流河道為陸上分流河道的水下延伸部分，沉積物以砂巖、粉砂巖為主，儲(chǔ)集巖粒度整體較平原分流河道的細(xì)，呈下粗上細(xì)的正韻律.河道底部具沖刷或突變面，缺少或不發(fā)育底部滯留沉積，主要的沉積構(gòu)造包括交錯(cuò)層理（見(jiàn)圖5（b））、平行層理（見(jiàn)圖5（c））、沙紋層理、波狀層理等，多見(jiàn)砂泥巖薄互層.自然電位多為典型鐘形、底突頂漸、光滑—微齒等特征（見(jiàn)圖6（b））.

（2）水下分流間.水下分流間發(fā)育在水下分流河道間的低洼地區(qū)，沉積環(huán)境穩(wěn)定，多為泥質(zhì)沉積，泥巖顏色主要為灰色、灰綠色，但在青三段時(shí)期，因快速水退，水體變淺，部分地區(qū)處于氧化環(huán)境，其顏色呈棕色.也有砂體沉積，大多為泥質(zhì)粉砂巖或粉砂巖，發(fā)育波狀層理和沙紋層理，常見(jiàn)生物擾動(dòng)和變形構(gòu)造，偶見(jiàn)透鏡狀砂體，更多呈砂泥互層.自然電位多呈平直狀，時(shí)夾指狀或齒形.

（3）河口砂壩.河口砂壩位于水下分流河道的河口處，當(dāng)水下分流河道受到湖水作用而速度減小時(shí)，沉積速率最高，并且沉積下來(lái)一系列砂體.沉積物分選好、質(zhì)純，多以細(xì)砂、粉砂巖為主，因受到河流與湖浪作用的影響，以交錯(cuò)層理（見(jiàn)圖5（d））、平行層理、沙紋層理為主，底部常發(fā)育水流沙紋層理和波狀—透鏡狀層理.通常多個(gè)河口砂壩疊加，厚度變化較大，整體顯示向上變粗的反粒序特征，電測(cè)曲線多呈齒化箱形、漏斗形或箱形—漏斗復(fù)合形（見(jiàn)圖6（c））.河口砂壩、疊覆的河口砂壩是研究區(qū)的主要沉積微相類型.

（4）前緣砂壩.發(fā)育于河口砂壩前方，主要是受湖浪作用改造形成的，一般平行或斜交于湖岸線，沉積環(huán)境能量較小.前緣砂壩多以細(xì)粉砂、粉砂巖為主，分選較河口砂壩差，常發(fā)育變形構(gòu)造（見(jiàn)圖5（g））、波狀層理，偶見(jiàn)泥質(zhì)條帶.由于其是受湖浪作用改造河口砂壩砂體形成的，故常呈反韻律沉積層序，只是單砂層厚度較河口砂壩小，厚度一般小于4m，對(duì)應(yīng)的電測(cè)曲線也多為齒化漏斗形（見(jiàn)圖6（c））.

（5）前緣沙席.前緣沙席是河口砂壩經(jīng)湖浪、沿岸流改造再沉積的連片分布的薄層砂，以粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，內(nèi)部主要發(fā)育平行層理、水流沙紋層理、波狀層理，可見(jiàn)生物擾動(dòng).由于砂體較薄，自然電位呈微齒形，伽馬曲線呈指狀.

（6）濱外砂壩.濱外砂壩沉積物較河口砂壩細(xì)，以粉砂、泥質(zhì)粉砂為主，主要沉積構(gòu)造包括小波痕交錯(cuò)層理、波狀交錯(cuò)層理，可見(jiàn)生物擾動(dòng)及潛穴遺跡（見(jiàn)圖5（h））.曲線特征為低到中幅的指形或多個(gè)低幅漏斗形曲線疊加（見(jiàn)圖6（d））.

（7）濱外沙席.發(fā)育于前緣沙席前，并包圍濱外砂壩，沉積物主要來(lái)自河口砂壩、前緣沙席.沉積多以泥質(zhì)加薄砂層為特征，薄層砂內(nèi)發(fā)育波狀層理，可見(jiàn)生物擾動(dòng)，厚度一般小于2m，電測(cè)曲線一般呈指狀（見(jiàn)圖6（d））.

4.1.3 前三角洲

前三角洲位于三角洲前緣的前方，是河控三角洲沉積最厚的地區(qū)［13］.前三角洲的沉積物大多是在浪基面以下形成的，淺水波浪對(duì)它干擾很小，主要沉積物有暗色泥巖和粉砂質(zhì)泥巖，常發(fā)育水平層理和塊狀層理，常見(jiàn)廣鹽度的生物，如介形蟲(chóng)、瓣鰓類等（見(jiàn)圖5（h））.因青三段Ⅻ砂組時(shí)期處于湖水快速下降的沉積時(shí)期，前三角洲發(fā)育范圍不廣，集中在遠(yuǎn)源的東北部地區(qū)，主要為灰綠色的深湖泥巖（見(jiàn)圖7（b））.

4.2 沉積微相與砂體平面分布

青三段Ⅻ砂組沉積時(shí)期，湖水快速下降，研究區(qū)繼承青二段三角洲沉積體系的沉積特點(diǎn)，主要發(fā)育三角洲平原和前緣亞相，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景、單井相研究、砂厚等值圖，分析研究區(qū)青三段Ⅻ砂組5個(gè)小層（38-42小層）的砂體和相帶展布規(guī)律.以青三段Ⅻ砂組42小層為例，分析研究區(qū)沉積相帶和砂體展布.

由42小層砂厚平面圖可見(jiàn)，西北部和西南部砂體厚度較大（見(jiàn)圖7（a）），整個(gè)區(qū)域的砂體厚度呈自西南向北東減小的分布趨勢(shì)，說(shuō)明沉積物來(lái)源主要為西部、西南、南部3個(gè)方向.西北部大量砂體主要來(lái)自于西部沉積物源，砂巖由西向東逐漸減薄，并向斜東坡尖滅.

在水退環(huán)境背景下，從青三段Ⅻ砂組42小層沉積時(shí)期發(fā)育三角洲平原亞相，主要集中在西南及南部（見(jiàn)圖7（b）），三角洲平原砂巖厚度整體較厚，為3～6m，主要分布于分流河道微相.因處于水退環(huán)境，其河口砂壩、水下分流河道的延伸范圍相對(duì)縮小，但仍是該時(shí)期主要發(fā)育的儲(chǔ)集砂體.與青二段Ⅰ砂組沉積時(shí)期相比，42小層濱外沙席、濱外砂壩更為發(fā)育.

4.3 沉積微相對(duì)儲(chǔ)集巖物性的影響

砂巖物性受沉積和成巖雙重因素的影響［12-15］，沉積相是影響儲(chǔ)層物性最重要的因素，主要反映在不同相帶儲(chǔ)集物性有較大差別上［16-18］.

青三段Ⅻ砂組分流河道砂體單層厚度為2～11m，平均孔隙度（φ）為11.71%，平均滲透率（K）為3.46×10-3μm2；河口砂壩砂體單層厚度為2～7m，平均孔隙度為12.15%，平均滲透率為2.78×10-3μm2；濱外砂壩砂體平均孔隙度為9.48%，平均滲透率為2.11×10-3μm2；前緣沙席平均孔隙度為8.88%，平均滲透率為1.37×10-3μm2；濱外沙席平均孔隙度為8.19%，平均滲透率為0.45×10-3μm2（見(jiàn)表1）.不同類型的沉積微相是儲(chǔ)層物性的主要控制因素.

表1 Ⅻ砂組不同微相平均孔隙度和滲透率Table 1 Comparison of porosity and permeability of different sedimentary microfacies in theⅫsand group

5 結(jié)論

（1）青三段Ⅻ砂組沉積時(shí)期為湖盆萎縮期，沉積物主要來(lái)自西南部和南部的通榆—保康水系.該時(shí)期發(fā)育“淺湖型”三角洲沉積體系，即主要發(fā)育三角洲平原和前緣亞相，識(shí)別河口砂壩、前緣砂壩、濱外砂壩等微相類型.

（2）Ⅻ砂組時(shí)期研究區(qū)主要發(fā)育三角洲平原和前緣亞相儲(chǔ)集砂體，成因類型多樣，有利儲(chǔ)集砂體為分流河道、河口砂壩、前緣砂壩砂體.

（3）儲(chǔ)層物性明顯受沉積微相影響，分流河道、河口砂壩砂體儲(chǔ)層物性最好.

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