松遼盆地東緣泉頭組野外地質(zhì)剖面沉積特征

柳成志,　牟楠楠,　于海山

(1.東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院, 黑龍江 大慶 163318;2.中國(guó)石油大慶油田第八采油廠, 黑龍江 大慶 163514)

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松遼盆地東緣泉頭組野外地質(zhì)剖面沉積特征

柳成志1,牟楠楠1,于海山2

(1.東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院, 黑龍江 大慶 163318;2.中國(guó)石油大慶油田第八采油廠, 黑龍江 大慶 163514)

針對(duì)油田開(kāi)發(fā)中扶余油層砂體發(fā)育層薄、連續(xù)性差、變化復(fù)雜的情況,從野外露頭的角度對(duì)松遼盆地東緣五色山和紅星漁場(chǎng)泉頭組沉積相類型、特征及變化規(guī)律進(jìn)行分析。野外觀察和實(shí)測(cè)結(jié)果表明,泉頭組發(fā)育有沖積扇相、辮狀河相、曲流河相3種沉積相及7種沉積亞相、12種沉積微相類型,經(jīng)歷了由沖擊扇—辮狀河—曲流河—辮狀河—曲流河的沉積相演變過(guò)程。該研究為扶余油層深入開(kāi)發(fā)提供了有益參考。

泉頭組; 松遼盆地; 扶余油層; 沉積相; 沉積演化

泉頭組是松遼盆地坳陷期早期階段的沉積,盆地內(nèi)以河流相為主,盆地邊緣粒度較粗,與下伏登婁庫(kù)組呈整合-平行不整合接觸。盆地邊部常超覆于不同層位老地層之上。該組是松遼盆地扶余油層的主要發(fā)育層位,由于扶余油層砂體發(fā)育具有層薄、連續(xù)性差、變化復(fù)雜等特征,通過(guò)區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有取心井難以對(duì)扶余油層沉積特征有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí),因此,文中通過(guò)野外地質(zhì)露頭觀察和實(shí)測(cè),研究整個(gè)泉頭組的沉積及其演化特征,從而為扶余油層沉積體系的深入認(rèn)知提供了參考。

1　地層巖性特征

泉頭組在松遼盆地東緣伊蘭—伊通地塹的南段均有出露,包括黑龍江省西南部、吉林省西部、遼寧省西北部等區(qū)域,此次研究選取遼寧省昌圖縣泉頭鎮(zhèn)籍家?guī)X鄉(xiāng)五色山和黑龍江省哈爾濱市賓縣紅星漁場(chǎng)兩個(gè)泉頭組剖面,對(duì)泉頭組沉積特征及演化規(guī)律進(jìn)行分析。其中,遼寧省昌圖縣泉頭鎮(zhèn)籍家?guī)X鄉(xiāng)五色山剖面,起點(diǎn)N42°51′28″、E124°11′29″,終點(diǎn)N42°51′40″、E124°10′36″,剖面全長(zhǎng)1 470.86 m,地層出露總厚度510.84 m;黑龍江省哈爾濱市賓縣紅星漁場(chǎng)剖面,起點(diǎn)坐標(biāo):N45°59′53″、E127°33′07″,終點(diǎn)N45°59′04″、E127°33′59″,剖面全長(zhǎng)約1 400 m,地層出露總厚度為187.6 m。

五色山泉頭組剖面(W剖面)由下至上總體上呈現(xiàn)正粒序的沉積旋回,泉頭組底部主要為紅色泥巖與灰綠色砂礫巖互層;下部主要為淺黃色含礫砂巖,亦可見(jiàn)淺綠色砂礫巖,砂礫巖中間夾有數(shù)套紅褐色泥巖,總體呈砂包泥的特征;地層中下部主要發(fā)育有黃色、綠色粉砂巖與紅褐色泥巖互層;地層中部則多見(jiàn)灰色粉砂巖與褐紅色泥巖互層;地層上部主要為褐紅色泥巖夾灰色、淺綠色粉砂巖。

賓縣紅星漁場(chǎng)剖面(H剖面),泉頭組底部地層主要為一套黃色礫巖與一套黃色粗砂巖,中部主要發(fā)育厚層黃色砂礫巖與厚層灰白色、灰綠色泥巖,上部主要發(fā)育黃色砂巖,并可見(jiàn)灰綠色泥巖與粉砂巖。

2　沉積微相類型及特征

沉積微相的類型及展布特征控制儲(chǔ)層質(zhì)量和分布,是開(kāi)展儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。由于沉積微相控制油水運(yùn)動(dòng)規(guī)律,其展布特征同樣是預(yù)測(cè)小層剩余油分布規(guī)律的主要依據(jù)[1-5],因此,對(duì)松遼盆地開(kāi)展野外露頭實(shí)測(cè)具有重要意義。沉積相帶的分布,直接控制儲(chǔ)層物性的分布,影響地下油水運(yùn)動(dòng)及剩余油的分布[6]。在地質(zhì)剖面觀察及實(shí)測(cè)中,共識(shí)別出3種沉積相、7種沉積亞相和12種沉積微相類型,如表1所示。

表1　泉頭組沉積相類型

2.1沖積扇相

沖積扇相在泉頭組兩個(gè)剖面的底部均有發(fā)育,垂直向上為一個(gè)不完整的下粗上細(xì)的正旋回沉積層序,可識(shí)別出扇中和扇緣兩個(gè)亞相類型。

2.1.1扇中亞相

五色山剖面中,扇中亞相沉積物總體表現(xiàn)為成熟度低,礫砂泥混雜,顆粒分選、磨圓極差的特征,前半部分巖性為一套厚層的褐紅色角礫巖和紫紅色粉砂質(zhì)泥巖,在泥巖中夾雜泥礫巖;后半部分巖性為褐紅色泥巖和灰綠色砂礫巖互層。此剖面扇中亞相由下至上可識(shí)別出泥石流沉積、河道沉積和漫流沉積三個(gè)微相類型:泥石流沉積礫、砂、泥混雜,分選極差,巖石成熟度低,巖屑含量極高,層理不發(fā)育(圖1a);河道沉積的粒度、分選性和磨圓度與泥石流沉積相比較好,多呈次棱角狀(圖1b);漫流沉積主要表現(xiàn)為灰綠色砂礫巖與褐紅色泥巖頻繁互層,砂礫巖中礫石分選磨圓較差,鈣質(zhì)膠結(jié),個(gè)別砂礫巖層中可見(jiàn)槽狀交錯(cuò)層理(圖1c)。紅星漁場(chǎng)剖面中,扇中亞相沉積物主要是河道沉積微相的黃色砂礫巖,礫石分選性差、磨圓好,為氧化環(huán)境下沉積產(chǎn)物(圖1d)。

圖1　沖積扇沉積特征圖版

2.1.2扇緣亞相

扇緣相對(duì)于扇中而言黏土含量增多,砂含量減少,主要發(fā)育一套灰綠色含礫粗砂巖和一套淺綠色礫巖,淺綠色礫巖中夾數(shù)層褐紅色薄泥巖,漫流沉積較發(fā)育,見(jiàn)水平和波狀層理。

2.2辮狀河相

2.2.1河床亞相

五色山剖面中,河床亞相由河床滯留沉積微相和心灘微相組成。剖面上可見(jiàn)三套河道砂體,均為多期河道疊加形成,每一期河道底部均發(fā)育有河床滯留沉積,其上發(fā)育心灘沉積,因此，可見(jiàn)明顯的河床滯留沉積—心灘沉積—河床滯留沉積—心灘沉積的沉積模式。其中,河床滯留沉積主要以礫石為主,沖刷面明顯,巖層較薄(圖2a);心灘主要沉積含礫粗砂巖和含礫中砂巖,厚度較大,層內(nèi)可見(jiàn)平行層理和槽狀交錯(cuò)層理(圖2b)。樣品概率累積曲線圖(圖3)顯示碎屑沉積物以砂為主,其次為粉砂,分選性較差,跳躍總體與懸浮總體特征明顯,跳躍總體粒度范圍為(1～3)φ之間,跳躍總體與懸浮總體之間的截點(diǎn)在(2.75～3.75)φ之間,跳躍總體與懸浮總體的含量約50%,滾動(dòng)組分零星出現(xiàn),具有典型牽引流特征。紅星漁場(chǎng)剖面中,河床亞相沉積物為厚層黃色砂礫巖,砂質(zhì)沉積物以顆粒支撐結(jié)構(gòu)為特征,雜基含量明顯減少,可見(jiàn)槽狀交錯(cuò)層理和水平層理。

圖2　辮狀河相沉積特征圖版

圖3　河床亞相沉積物概率累積曲線

2.2.2河漫亞相

五色山剖面中,河漫亞相只發(fā)育河漫灘微相,主要為褐紅色泥巖,泥巖多為粉砂質(zhì),其中,泥裂和鈣質(zhì)結(jié)核發(fā)育(圖2c)。紅星漁場(chǎng)剖面中,河漫亞相也只見(jiàn)河漫灘微相,為薄層灰白色泥巖(圖2d),泥質(zhì)較純。

2.3曲流河相

曲流河相在泉頭組兩個(gè)剖面上均有發(fā)育,也可見(jiàn)較為明顯河流二元結(jié)構(gòu),其中，五色山剖面上,曲流河相可識(shí)別出河床亞相、堤岸亞相和河漫亞相;紅星漁場(chǎng)剖面上,曲流河相中僅見(jiàn)河床亞相。

2.3.1河床亞相

在五色山剖面,河床亞相中可見(jiàn)明顯的河床滯留沉積—邊灘沉積—河床滯留沉積—邊灘沉積的沉積模式(圖4a)。表現(xiàn)為一套近10 m的淺黃色厚層砂巖,砂巖粒度不一,以粗砂巖和中砂巖為主,夾雜數(shù)層薄層礫巖,具備典型多期疊加特征。河流側(cè)向加積作用明顯,邊灘發(fā)育,具備典型的蝕凹增凸現(xiàn)象。厚層砂巖內(nèi)部見(jiàn)大型板狀交錯(cuò)層理,層系之間界面彼此平行,底部可見(jiàn)沖刷面,曲流河點(diǎn)壩內(nèi)部側(cè)積呈多期正旋回,粒度變化呈下粗上細(xì)的趨勢(shì)。紅星漁場(chǎng)剖面上,主要發(fā)育細(xì)礫巖和粗砂巖;泥巖和細(xì)砂巖次之,在頂部發(fā)育一套粉砂巖,為邊灘沉積(圖4b)。

2.3.2堤岸亞相

五色山剖面中,堤岸沉積發(fā)育在河床沉積的上部,出露良好的決口扇和天然堤微相。剖面中部天然堤沉積主要表現(xiàn)為淺綠色粉砂巖與褐紅色泥巖互層或淺綠色粉砂巖與灰黑色泥巖互層,天然堤沉積中可見(jiàn)上攀層理和槽狀交錯(cuò)層理[4],鈣質(zhì)結(jié)核發(fā)育,體現(xiàn)出明顯的沉積間斷;泥巖中可見(jiàn)干裂,反映了當(dāng)時(shí)的氣候特征;剖面頂部天然堤沉積表現(xiàn)為暗紅色粉砂質(zhì)泥巖與灰色泥質(zhì)粉砂巖互層(圖4c)。決口扇微相以細(xì)砂巖和粉砂巖為主,可見(jiàn)小型交錯(cuò)層理和平行層理,剖面上呈透鏡狀,粒度比天然堤稍粗(圖4d),具有不等粒砂狀結(jié)構(gòu),顆粒排列中等,孔隙發(fā)育較差,大小顆粒穿插分布;泥質(zhì)具重結(jié)晶,呈薄膜狀充填于顆粒間,局部呈條帶狀、團(tuán)塊狀,分布不均;碳酸鹽呈團(tuán)塊狀,充填孔隙,部分碳酸鹽呈微晶狀,與粉砂混雜分布(圖5)。

圖4　曲流河相沉積特征圖版

圖5　含碳酸鹽不等粒巖屑長(zhǎng)石砂巖

2.3.3河漫亞相

五色山剖面中,河漫沉積主要表現(xiàn)為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥巖,顏色多為褐紅色,少見(jiàn)暗紅色、灰色,泥巖中泥裂和鈣質(zhì)結(jié)核均十分發(fā)育(圖4e)。

3　沉積演化規(guī)律

泉頭組時(shí)期,松遼盆地構(gòu)造沉降進(jìn)入坳陷期,整個(gè)松遼盆地處于一個(gè)擴(kuò)張階段,盆地持續(xù)穩(wěn)定沉降,發(fā)育一套河流、淺水湖泊、三角洲沉積儲(chǔ)層[7-8]。淺水三角洲發(fā)育分流河道和水下分流河道砂體,構(gòu)成整個(gè)地區(qū)砂體骨架。砂體橫向變化快,平面上呈條帶或斷續(xù)條帶狀展布[9]。泉頭組三段中期(扶余油層沉積早期), 通過(guò)野外地質(zhì)剖面的觀察與實(shí)測(cè),總結(jié)剖面上沉積相特征及變化規(guī)律得出,泉頭組經(jīng)歷了沖擊扇→辮狀河→曲流河→辮狀河→曲流河的沉積相演變過(guò)程。泉頭組沉積初期,松遼盆地處于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相對(duì)強(qiáng)烈、地形坡度較大、氣候干旱的沉積環(huán)境下,發(fā)育大規(guī)模的沖擊扇沉積體系;隨著盆地持續(xù)穩(wěn)定沉降過(guò)程中沉積物的堆積,地形起伏變緩,沉積厚度增大,河口沉積物向湖盆中央進(jìn)積,在剖面的下部,沖積扇相之上發(fā)育辮狀河相沉積體系;盆地繼續(xù)穩(wěn)定沉降過(guò)程中,逐漸由辮狀河相沉積過(guò)渡到曲流河相沉積;此后松遼盆地處于干旱環(huán)境下,物源缺乏,出現(xiàn)沉積間斷,發(fā)育大量鈣質(zhì)結(jié)核層,而后再次發(fā)育辮狀河相,并由辮狀河相過(guò)渡為曲流河相。

綜上所述,泉頭組時(shí)期構(gòu)造環(huán)境和氣候條件較不穩(wěn)定,是扶余油層砂體發(fā)育規(guī)模小、連通性差、變化復(fù)雜的主要原因。對(duì)扶余油層的有效開(kāi)發(fā)必須以細(xì)分層的沉積相研究為基礎(chǔ),對(duì)不同沉積相類型砂體的發(fā)育特征及展布規(guī)律進(jìn)行精細(xì)解剖,以指導(dǎo)布井和措施制定。

4　結(jié)　論

(1)由松遼盆地東緣野外地質(zhì)露頭揭示,泉頭組沉積相有沖積扇、辮狀河和曲流河三種相類型,進(jìn)一步劃分了7種沉積亞相和12種沉積微相類型。

(2)總結(jié)剖面上沉積相特征及變化規(guī)律得出,泉頭組經(jīng)歷了沖擊扇→辮狀河→曲流河→辮狀河→曲流河的沉積相演變過(guò)程。

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(編輯荀海鑫)

Geological section sedimentary characteristics of Quantou formation in north of Songliao Basin

LIUChengzhi1,MOUNannan1,YUHaishan2

(1.School of Geosciences, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China; 2.8th Oil Production Plant of Daqing Oilfield, PetroChina, Daqing 163514, China)

Aimed at addressing the problems, such as the thin layer, poor continuity, and complicated variation, as happens in Fuyu reservoir sand body during the oil field development, this paper, from the point of view of outcrop, analyzes the types, characteristics, and laws governing variation of sedimentary facies of Quantou formation occurring in Wuse Mountain and Hongxing Fishery in north of Songliao Basin. The observation and actual measurement of outcrop of Quantou formation shows that Quantou formation consists of 3 types of sedimentary facies, 7 types of sub-sedimentary facies and 12 types of micro-sedimentary facies, and experiences the sedimentary facies evolutionary process, such as alluvial fan, braided stream, meandering stream, braided stream, and meandering stream. The study provides the beneficial reference for the development of Fuyu oil layer .

Quantou formation; Songliao Basin; Fuyu oil formation; sedimentary facies; sedimentary facies evolutionary

2012-04-10

柳成志(1962-),男,吉林省榆樹(shù)人,教授,博士,研究方向:火山巖和油氣成藏與保存條件,E-mail:lchzhdq@vip.sina.com。

10.3969/j.issn.1671-0118.2013.03.014

P618.13

1671-0118(2013)03-0277-05

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