大慶葡西油田古1區(qū)葡萄花油層物源分析

馬世忠，　牛東亮 ，　曾冰艷 ，　張金巖 ，　張　月 ，　董玉婷

(1.東北石油大學 地球科學學院， 黑龍江 大慶 163318； 2.中國科學院 地質與地球物理研究所， 北京 100029；3. 河北省煤田地質局 第四地質隊， 河北 張家口 075100)

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大慶葡西油田古1區(qū)葡萄花油層物源分析

馬世忠1，牛東亮1，曾冰艷2，張金巖3，張月1，董玉婷1

(1.東北石油大學 地球科學學院， 黑龍江 大慶 163318； 2.中國科學院 地質與地球物理研究所， 北京 100029；3. 河北省煤田地質局 第四地質隊， 河北 張家口 075100)

葡西油田屬于大慶外圍區(qū)塊，勘探開發(fā)程度相對較低，為了確定葡西油田古1區(qū)塊葡萄花油層沉積物源供給方向及砂體展布和延伸范圍，結合葡西油田古1區(qū)的區(qū)域地質背景，對重礦物組合分布及ZTR指數(shù)大小、碎屑巖輕礦物成分特征及礦物成熟度相對大小、沉積砂體含量特征等進行研究分析，并通過對開發(fā)區(qū)密集井網(wǎng)精細解剖，得出單河道砂體延伸展布方向，進而對研究區(qū)葡萄花油層進行物源分析。結果表明，葡西油田古1區(qū)及外擴的葡萄花油層沉積時期受西北物源控制明顯。

葡萄花油層； 葡西油田古1區(qū)； 物源分析； 重礦物； 輕礦物； 單河道砂體

0　引　言

物源方向代表了古水流方向，控制了砂體的展布和延伸范圍，物源分析在整個盆地的沉積和構造演化中都具有重要作用[1-5]。葡西油田葡萄花油層已經(jīng)投入開發(fā)，隨著開發(fā)程度不斷深入，產(chǎn)油量逐漸遞減。對該區(qū)姚家組沉積體系與物源方向缺乏透徹的認識，難以對沉積相帶、砂體規(guī)模及其延伸展布作進一步精細研究,在一定程度上制約了油氣勘探的步伐。從已往研究成果來看，葡西油田古1區(qū)葡萄花油層可能存在物源方向的主要有:北部、西部、西南等方向。存在一定的分歧：許鳳鳴等[6-7]認為松遼盆地北部在姚家組一段沉積歷史時期主要受北部物源和西部物源控制；王超[8]對該地區(qū)研究，認為葡萄花油層受北部物源及西北和東北兩個分支的控制；李松凱等[9-10]認為研究區(qū)受西南物源控制。筆者開展對葡西油田古1區(qū)及其外擴葡萄花油層重礦物特征、砂巖厚度和砂地比、石英、長石、巖屑等輕礦物分布特征，開發(fā)區(qū)密集井網(wǎng)解剖單河道方向進行研究，試圖明確研究區(qū)內葡萄花油層沉積時期的物源方向，進而確定研究區(qū)內存在的物源體系。

1　區(qū)域地質背景

松遼盆地是中國東北部具斷坳雙重結構的大型中新生代的陸相沉積盆地，是中國陸上油氣資源最為豐富的巨型含油氣盆地[11]。葡西油田位于黑龍江省肇源縣和杜爾伯特蒙古族自治縣境內，南起新肇油田，北至高西油田，東臨大慶長垣葡葡花油田，西接他拉哈地區(qū)和英臺地區(qū)，是一被斷層復雜化的扭曲鼻狀構造。位于松遼盆地北部中央坳陷區(qū)、齊家—古龍凹陷南部，其東為大慶長垣的葡萄花構造，其西為古龍向斜[12-13]。葡萄花油層屬于白堊系上統(tǒng)姚家組姚一段，厚約60 m，巖性為灰色及灰綠色泥巖、灰色粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、粉砂巖、棕灰色油斑泥質粉砂巖、粉砂巖和灰棕色油浸、含油粉砂巖呈不等厚互層。屬三角洲前緣亞相沉積，與下伏地層呈假整合接觸。葡萄花油層儲層以薄層和薄互層為主，儲層薄且發(fā)育不穩(wěn)定，砂巖鉆遇率較低，連續(xù)性差，多為孤立的透鏡狀砂體。白堊系姚家組地層沉積地質歷史時期主要受北部依安水系和西北齊齊哈爾水系的控制，同時也受長春水系西部和西南兩個分支的影響[14-15]。萄西油田地理位置見圖1。

圖1　葡西油田古1區(qū)塊地理位置

Fig. 1Geographical location map of G1 region in Puxi oilfield’s G1 region

2　重礦物分析

重礦物分析在物源分析中具有重要作用[16-17]。通過對研究區(qū)16口井313塊重礦物樣品分析，研究區(qū)葡萄花油層鋯石質量分數(shù)最多，超過40%，白鈦石、菱鐵礦質量分數(shù)分別為17%和11%，重晶石、銳鈦礦、黃鐵礦的質量分數(shù)介于5%～10%，金紅石、電氣石、綠泥石、石榴石、綠簾石、黑云母、褐鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦質量分數(shù)均小于5%，鮞綠泥石、輝石、板鈦礦、泥石類酸鹽、黝簾石、十字石、榍石、剛玉、角閃石、錫石等重礦物質量分數(shù)很少，均不超過1%。結合已往對松遼盆地內重礦物的研究情況及研究區(qū)實際特征，選取鋯石、電氣石、石榴石、白鈦石、黑云母五種礦物繪制葡萄花油層重礦物組合平面分布，如圖2所示。全區(qū)重礦物數(shù)據(jù)井分布較為分散，雖然各井之間同種重礦物質量分數(shù)存在細微差異，但各井重礦物組合特征基本相似：鋯石質量分數(shù)最多，介于50%～70%，白鈦石質量分數(shù)介于15%～30%，其他三種重礦物所占比例相對較少，電氣石質量分數(shù)絕大多數(shù)井小于2%，僅G103井超過5%，石榴石、黑云母質量分數(shù)較電氣石更少。不同物源沉積的地層所含重礦物組合特征不同[11,17]，進行物源方向研究時，通過不同重礦物的組合特征區(qū)分不同來源的物源。在該區(qū)對葡萄花油層進行重礦物數(shù)據(jù)鑒定的探評井分布較分散，不同探評井重礦物組合特征基本相似。因此，可判定該區(qū)在葡萄花油層組地層沉積時期，主要是單只物源的供給影響，其他方向的物源不存在或影響很小，可以忽略不計，但主物源的方向需要根據(jù)其他方法進一步判定。

圖2　葡萄花油層重礦物分布

Fig. 2Heavy mineral distribution map of Putaohua reservior

在重礦物隨水搬運的過程中，穩(wěn)定重礦物逐漸富集[4,16-18]。ZTR指數(shù)是指重礦物中最穩(wěn)定的三種礦物，即鋯石、電氣石和金紅石占透明重礦物的質量分數(shù)，ZTR指數(shù)值的變化趨勢能夠指示研究區(qū)物源的方向，ZTR指數(shù)值越高代表重礦物的成熟度越高，離源區(qū)距離較遠。依據(jù)研究區(qū)重礦物資料繪制研究區(qū)葡萄花油層ZTR指數(shù)等值線，如圖3所示。研究區(qū)葡萄花油層ZTR指數(shù)介于50%～80%，西北處ZTR指數(shù)較小，反應西北處重礦物成熟度較低，東南處ZTR指數(shù)較大，重礦物成熟度較高。ZTR指數(shù)由西北向東南方向增加，沿此方向穩(wěn)定重礦物質量分數(shù)增加，離源區(qū)越來越遠。

綜合分析，根據(jù)全區(qū)重礦物特征的相似性，可以判定研究區(qū)受單一物源的控制，根據(jù)ZTR指數(shù)的相對大小，進一步確定物源供給方向是北西—南東向。

圖3　葡萄花油層ZTR等值線

3　碎屑巖輕礦物成分分析

母巖風化產(chǎn)生的碎屑物質風化穩(wěn)定性差別很大，它在流動搬運過程中成分會發(fā)生很大變化：在流水搬運過程中因為流水及流水的酸洗作用，不穩(wěn)定成分要繼續(xù)遭受風化、破壞，甚至轉變?yōu)楦€(wěn)定的新礦物。因此， 隨著碎屑物質被流水搬運的時間和距離的增長，其中的不穩(wěn)定成分逐漸減少，穩(wěn)定成分逐漸富集[19]。

根據(jù)研究區(qū)18口井315個樣品的碎屑巖薄片鑒定數(shù)據(jù)分析，研究區(qū)石英質量分數(shù)占輕礦物總和的23.89%，長石類輕礦物和碎屑類輕礦物所占的比例分別是29.99%和46.12%，該區(qū)碎屑巖以長石巖屑砂巖為主(84.32%)，少量石英砂巖(10.78%)和巖屑砂巖(4.9%)，在輕礦物中石英質量分數(shù)Q最穩(wěn)定，長石F和巖屑L不夠穩(wěn)定[20]，從整體上看，研究區(qū)輕礦物不穩(wěn)定成分相對較多。葡萄花油層巖性三角圖見圖4。

a石英砂巖； b長石質石英砂巖； c巖屑質石英砂巖；d巖屑砂巖; e長石砂巖； f巖屑質長石砂巖；g長石質巖屑砂巖； h長石巖屑質石英砂巖

Fig. 4Lithology triangle map of Putaohua reservior

隨著搬運距離增加，長石和巖屑的質量分數(shù)相對降低，石英的質量分數(shù)相對增加。礦物成熟度[Q/(F+L)]是穩(wěn)定成分和不穩(wěn)定成分的相對比值，其數(shù)值越大，礦物成分成熟度越高，距離源區(qū)則相對較遠。根據(jù)研究區(qū)薄片鑒定數(shù)據(jù)資料分析，繪制研究區(qū)葡萄花油層礦物成熟度等值線，如圖5所示。研究區(qū)礦物成熟度Q/(F+L)介于0.25～0.45,西北部礦物成熟度相對較小，向東南方向逐漸升高，反應研究區(qū)西北部不穩(wěn)定的輕礦物成分質量分數(shù)相對較多，距離物源區(qū)相對較近。沿北西—南東方向不穩(wěn)定成分逐漸減少，相對更加穩(wěn)定的輕礦物成分不斷富集，距離源區(qū)越來越遠。因此，通過碎屑巖輕礦物成分分析，研究區(qū)受西北物源控制。

圖5　葡萄花油層礦物成熟度等值線

Fig. 5Mineral maturity contour map of Putaohua reservior

4　沉積砂巖含量分析

根據(jù)研究區(qū)309口井的葡萄花油層砂巖數(shù)據(jù)繪制研究區(qū)油層砂巖等值線,見圖6。

圖6　葡萄花油層砂巖等值線

研究區(qū)葡萄花油層在沉積時期主要可劃分為七個砂巖條帶：G155→G120→G58→G97-126；G93-132→G101-134→G101-144→G112→G117→G118；G147→G105→G139→G108；G142→G115→G60→G52→G150→G154→G136→G138；G124→G02→G140→G128；G122→G144；G126→G625。砂巖條帶的發(fā)育代表著古水流的發(fā)育，從砂巖條帶方向上看，沉積砂巖主要自西北而來，砂巖厚度最大出現(xiàn)在G169-S94，厚度可達23.5 m，G159-108、G152-84、G147-S78、G105的厚度也較大，均超過20 m，全區(qū)的平均厚度約為11 m。 研究區(qū)砂巖厚度西北部厚度較大，主要沿西北向東南方向上減薄。造成砂巖厚度如此變化的原因是由于該區(qū)沉積物源來自西北，研究區(qū)西北部處于河流上游，水動力強，攜帶物質多、粗碎屑物質多，水流向西南方向流動過程中，水動力減小，這些顆粒就沉積下來，形成了砂巖厚度“西北厚、東南薄”的砂體展布格局。

砂地比在一定程度上更能反應物源方向，砂地比即砂巖總厚度與地層厚度的比值。理想模式中，水系向湖盆中注入，因此在上游方向，砂巖厚度相對大，而地層厚度相對小，在下游或湖盆中，砂巖厚度小，而地層厚度大。砂地比等值線如圖7所示。由圖7可見，砂地比分為七條條帶，條帶展布方向為北西—南東向，全研究區(qū)砂地比數(shù)值介于0～0.4。反應研究區(qū)物源由西北而來，砂地比與砂巖厚度基本一致。

圖7　葡萄花油層砂地比等值線

Fig. 7Sandstone ratio contour map of Putaohua reservior of Putaohua reservior

砂巖厚度及砂地比含量特征的變化說明沿著西北—東南距主物源區(qū)的距離逐漸增大,搬運距離變遠,物源供應能力下降,恰好對應于研究區(qū)的物源供給方向，即研究區(qū)主要受西北物源控制。

5　解剖單河道方向與物源分析

5.1解剖單河道方向

葡萄花油層為三角洲分流前緣亞相沉積，根據(jù)不同曲線特征，區(qū)分出河道等七種沉積微相，如果在河道兩側七種沉積微相都發(fā)育，則在河道兩側由內向外依次對稱展布席狀砂主體、席狀砂、席內緣、席外緣、分流間灣，逐層判斷各井單層沉積微相類型，尋找平面上連續(xù)發(fā)育、延伸方向唯一確定且延伸較遠的河道微相，其延伸方向即古水流方向，如圖8所示。

圖8　重點沉積時間單砂體解剖示意

Fig. 8Single sand body anatomical diagrams of key depositional time unit

PI7、PI111是葡萄花砂體發(fā)育最好的兩個沉積時間單元。圖8a中，在PI7古1開發(fā)區(qū)存在兩條連續(xù)發(fā)育且延伸特別遠、延伸方向唯一確定的河道：G147-S74、G149-76、G151-74、G151-76、G151-78、G151-80、G157-80、G159-80 八口井鉆遇該河道，在河道兩側G163-78、G159-S76、G157-82、G159-S82、G159-84等多口井鉆遇席狀砂主體，G155-S102、G157-98、G159-S104、G159-S106、G159-S108等井鉆遇大面積席狀砂，再向外，G161-S84、G163-86、G121、G157-S72等井鉆遇席內緣；G147-S100、G149-100、G151-100、G153-S102、G155-S104、G157-S106、G159-S110等七口井鉆遇該河道，河道兩側G147-96、G147-S108、G147-110等井發(fā)育席狀砂主體，G155-S102、G157-98、G159-S104、G159-S106、G159-S108等井發(fā)育席狀砂、再向外G157-S104、G157-S108、G153-S110、G153-S112、G151-104等井鉆遇席內緣。圖8b中，在PI111也存在兩條連續(xù)發(fā)育且延伸特別遠，延伸方向唯一確定的河道：G147-92～G149-S96～G153-S88～G155-90～G159-S92～ G163-S96～G165-S102等13口井鉆遇該河道，在河道兩側，G147-92、G149-82、G153-84、G155-88、G157-88等井發(fā)育席狀砂主體，G153-82、G155-84、G157-86、G157-S85、G159-94等多口井發(fā)育大面積席狀砂，再向外G157-84、G161-S88、G169-S93、G165-S104、G167-S108等井發(fā)育席內緣；G115-132→G115-134→G115-136→G117-138→G117-140五口井鉆遇該河道，河道兩側G117-130、G117-134、G119-140、G115-138、G121-140等多口井發(fā)育席狀砂主體，G119-134、G121-136、G123-138、G118、G113-136等多口井發(fā)育大面積席狀砂。

這些河道砂體都是沿北西—南東方向展布，且西北部的河道砂體相對于東南部厚度更厚、曲線形態(tài)幅差更大，應屬于河道上游。河道兩側砂體厚度逐漸減薄，幅差也在逐漸變小，與河道砂體的區(qū)別明顯。因此，通過對開發(fā)區(qū)密井網(wǎng)平面沉積微相精細解剖，精確確定河道單砂體為北西—南東展布方向，河道砂體方向對應古河流方向，即研究區(qū)沉積物受西北物源體系控制。

5.2物源體系分析

通過重礦物組合分布、ZTR指數(shù)、輕礦物成分、沉積砂巖和河道單砂體等參數(shù)的分析，研究區(qū)受西北方向單一物源的影響。因此, 葡西油田古1區(qū)塊葡萄花油層沉積物的主要來源是西北部的齊齊哈爾水系，其他水系不影響研究區(qū)沉積或影響很小。

6　結　論

(1)研究區(qū)重礦物組合分布特征基本相同，研究區(qū)受單一物源控制；西北部ZTR指數(shù)較小，礦物成熟度也相對較小，且ZTR指數(shù)和礦物成熟度都由西北向東南逐漸增加，西北部不穩(wěn)定碎屑巖成分含量相對較多，更靠近物源區(qū)。

(2)研究區(qū)沉積砂體展布呈現(xiàn)條帶狀，且為“西北厚，東南薄”的展布格局；重點時間單元單河道砂體延伸較遠，展布方向唯一確定為北西—南東方向，研究區(qū)沉積砂體展布和延伸受西北物源控制。

(3)綜合重礦物組合分布、ZTR指數(shù)、輕礦物成分特征、沉積砂巖含量及單河道砂體展布方向，葡西油田古1區(qū)沉積物主要受自西北而來的齊齊哈爾物源體系的控制。

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(編輯徐巖)

Provenance analysis on Putaohua reservoir in Puxi oilfield’s G1 region, Daqing

MAShizhong1,NIUDongliang1,ZENGBingyan2,ZHANGJinyan3,ZHANGYue1,DONGYuting1

(1.School of Geosciences， Northeast Petroleum University， Daqing 163318， China; 2.Institute of Geology & Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China; 3.Fourth Geological Team, Coal Geological Bureau of Hebei Province, Zhangjiakou 075100, China)

This paper is devoted to a study in response to the relatively low level of exploration and development as occurs in Puxi oilfield, one of ambient blocks in Daqing. This study is done by determining the provenance supply direction, the sand spreading extent and the range of Putaohua reservoir in Puxi Oilfield's G1 region; analyzing everything from regional geological background of study area, heavy mineral traits, the composition of light mineral to the amount of sedimentary sand body; and using the result of the sand bodies of single riverway derivedg from dense well web. The results show that Putaohua Reservoir in Puxi oilfield's G1 region is subjected to an obvious control by northwest provenance.

Putaohua reservoir; Puxi oilfield’s Gu1 region; provenance analysis; heavy mineral; light mineral; sand bodies of single riverway

2015-07-27

國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)項目(2013AA064903)；國家科技重大專項項目(2011ZX05006-005)

馬世忠(1963-)，男，河北省滄州人，教授，博士，博士生導師，研究方向：沉積學、油氣田開發(fā)地質，E-mail：dl91829@126.com。

10.3969/j.issn.2095-7262.2015.05.014

TE122.2

2095-7262(2015)05-0531-06

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