松遼盆地梨樹斷陷金山氣田沙河子組沉積相研究*

張廣權　呂　林　孫　兵　賈躍瑋　郭艷東　馮　瓊（中國石化勘探開發(fā)研究院）

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松遼盆地梨樹斷陷金山氣田沙河子組沉積相研究*

張廣權呂林孫兵賈躍瑋郭艷東馮瓊
（中國石化勘探開發(fā)研究院）

摘要針對金山氣田儲層巖性和沉積環(huán)境復雜多樣等難點，通過開展地質(zhì)錄井和測井的觀察、描述、解釋與對比研究，依據(jù)主要含氣層位沙河子組的巖石組合、沉積構造、剖面結構和測井相組合特征，綜合研究認為金山氣田沙河子組沉積期陡坡帶發(fā)育水下扇沉積體系、緩坡帶發(fā)育扇三角洲沉積體系。其中礫石壩、辮狀水道為最有利的儲集相帶?？v向上，沙河子組沉積期由沙四段、沙三段→沙二段→沙一段，扇三角洲的主河道越來越發(fā)育，而且河道呈由東向西擺動。綜合地質(zhì)研究成果建立了金山氣田沙河子組的沉積模式圖。圖10參10

關鍵詞梨樹斷陷金山氣田沙河子組扇三角洲沉積辮狀河道

金山氣田位于吉林省公主嶺市境內(nèi)的榆樹臺鎮(zhèn)，地處松遼平原，地勢平坦，平均海拔在160 m。2010年實施的梨6井是金山構造的第一口探井，位于研究區(qū)的緩坡帶，測試顯示沙河子組獲得工業(yè)氣流，常規(guī)測試日產(chǎn)氣最高達18754 m3。金1井位于研究區(qū)陡坡帶，壓裂日產(chǎn)氣達21142 m3。其他新完鉆井在沙河子組也見良好的氣顯示，表明金山氣田具有較好的開發(fā)前景。但是研究區(qū)巖性、沉積環(huán)境復雜，發(fā)育多套沉積體系，儲層預測難度大。本文以沙河子組作為主要研究目的層開展沉積特征研究。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

金山氣田位于梨樹斷陷東部斜坡帶南端的金山構造（圖1），其構造背景、形成演化及構造特征受松遼盆地整體構造作用及應力場的控制，為西斷東超的箕狀盆地，地層由西部洼陷向東部、南部超覆沉積，向北部減薄。梨樹斷陷是一單斷式箕狀斷陷，為長期發(fā)育的古斜坡背景。西側緊鄰桑樹臺控盆斷層，東側發(fā)育金山同沉積斷層，控制了沙河子組、營城組地層沉積。金山構造處于長期古斜坡背景，是油氣長期運移指向區(qū)。區(qū)域地質(zhì)研究成果表明，火石嶺組為斷陷初期、沙河子組為斷陷活躍期、營城組為斷陷中晚期，登婁庫組為斷坳轉(zhuǎn)換期，屬于填平補齊階段[1-4]（圖2）。

2　沙河子組沉積環(huán)境確定及沉積相劃分

2.1物源方向分析

（1）區(qū)域上確定

通過梨樹斷陷區(qū)域沉積背景分析，金山氣田位于該斷陷的南端，其西南側為沈澤凸起，東南側為公主嶺凸起。因此，區(qū)域上東南側和西南側為主要的物源方向[5-7]（圖1）。

圖1　梨樹斷陷金山氣田構造位置

圖2　金山氣綜合柱狀圖

（2）古水流分析

根據(jù)該氣田單井的地層沉積傾角數(shù)據(jù)，分析古水流方向。以梨6井為例，沙河子組的2574.6～2577.2m、2578.1～2581.7 m，通過分析沉積傾角蝌蚪圖、沉積傾角施密特圖，可知該層段的古水流方向為北西向。陡坡帶的金1井測試沙河子組古水流方向為北東向。梨601井沙河子組古水流方向為北北東向。因此，通過宏觀與微觀分析，金山氣田陡坡帶金1井區(qū)物源來自西側、緩坡帶物源來自南部、東南部。

2.2巖性及粒度特征

（1）巖性特征

通過沙河子組的三角圖建立，儲層巖石成分以長石、巖屑為主，石英含量低。資料統(tǒng)計，長石和巖屑含量分別達28.9%和45.48%，平均石英含量僅為17.94%，砂巖類型主要為巖屑砂巖，其次為長石巖屑砂巖。

（2）粒度特征

根據(jù)完鉆井的分析化驗數(shù)據(jù)，繪制了沙河子組的C-M圖，確定研究區(qū)的沉積環(huán)境。通過分析，樣品點均落在I類區(qū)，屬于牽引流沉積特征；主要分布在滾動搬運OP段和遞變懸浮RQ段，表明水體中以滾動組分和懸浮組分混合搬運，說明該區(qū)沉積物分選較差，粗細混雜的沉積特征。結合巖心觀察的沉積構造序列分析，沙河子組沉積期主要以牽引流的河道為主。

2.3沉積構造特征

巖心中保存的沉積構造主要有流動成因構造和同生構造,這是分析判斷沉積相最重要的標志。通過對研究區(qū)取心井的巖心觀察和精細描述，金山氣田取心井巖心有以下特征：①泥巖顏色為灰色、綠灰色、灰黑色等還原色，表明主要以水下沉積為主（圖3a）；②儲層巖性多為中粗砂巖、砂礫巖等巖石類型，具有礫石磨圓度較差，分選較差等特點（圖3b）；③沖刷面、板狀、槽狀交錯層理大量發(fā)育，河道特征明顯（圖3c）；④沖刷面見大量泥礫發(fā)育，見植物碎屑等，此外還見生物擾動，波狀層理等沉積構造（圖3d）。

2.4沉積相類型劃分

圖3　金山氣田沙河子組巖心照片

在區(qū)域背景指導下，根據(jù)取心井巖心觀察分析，建立了金山氣田的沙河子組的沉積體系（表1）。金山氣田緩坡帶梨6井區(qū)主要發(fā)育扇三角洲沉積體系，其亞相包括扇三角洲平原和前緣，其微相類型根據(jù)巖性和粒度及水體條件種類較多。陡坡帶金1井區(qū)主要發(fā)育水下扇沉積體系，其亞相包括內(nèi)扇、中扇和外扇。通過分析沉積相與產(chǎn)能的關系，緩坡帶的礫石壩微相和陡坡帶的水下扇水道是有利的儲集相帶。

表1　金山氣田沙河子組沉積相劃分表

（1）扇三角洲沉積體系

1）河道滯留微相

河道滯留微相發(fā)育在緩坡帶扇三角洲平原相帶，以砂礫巖為主，顏色以灰白色為主，粒度大小不一，分選較差，礫徑磨圓較差。電測曲線呈箱型，底部突變、高幅度，沉積構造呈塊狀。

2）礫石壩微相

基于金山氣田所處的箕狀斷陷背景和構造演化特征，結合巖心觀察、錄井、測井相分析，特定義礫石壩微相，該微相為研究區(qū)的有利儲集相帶，巖性以砂礫巖為主，以及少量含礫粗砂巖。礫石壩微相在扇三角洲平原和前緣相帶均發(fā)育，該微相屬于辮狀河道，有別于點壩（邊灘）和心灘。電測曲線呈光滑箱型或漏斗形，頂?shù)拙蛔儭⒏叻?。沉積構造有河道的沖刷面、槽狀交錯層理的特征。

3）（水下）分流河道

該微相在研究區(qū)普遍發(fā)育，巖性以粗砂巖、中砂巖為主，顏色以灰色為主。電測曲線呈鐘形、底部突變、頂部漸變，呈典型的二元結構。由于斷陷構造背景影響，水量充沛、河道擺動遷移頻繁，在一定時段內(nèi)河道分布廣泛、縱向疊置。

4）河口壩、灘壩微相

河口壩和灘壩微相均發(fā)育在扇三角洲前緣相帶，為水下沉積的產(chǎn)物。河口壩微相發(fā)育在辮狀河道前端入湖口處，巖性以中砂巖為主，另外含粗砂巖。電測曲線呈漏斗形、反韻律，中—高幅度。灘壩微相較河口壩微相更遠離物源方向，粒度更細、分選更好。電測曲線一般呈指型、厚度較薄，呈中—低幅度。

（2）水下扇沉積體系

水下扇沉積主要發(fā)育在金山氣田陡坡帶，由突發(fā)性洪流供給沉積物，完全沉沒于水下。巖性以砂礫巖為主、粒度粗、分選差、結構成熟度和成分成熟度低、磨圓差。沉積構造以塊狀層理為主。根據(jù)巖性變化、構造相對位置、離物源遠近等將水下扇細分為三種亞相：內(nèi)扇、中扇和外扇。內(nèi)扇以砂礫巖為主，包括主水道和水道間；中扇以砂礫巖和含礫粗砂為主，包括辮狀水道和水道間；外扇粒度偏細，以泥質(zhì)為主。

2.5單井微相劃分與剖面相對比

以梨6井為例分析研究區(qū)的單井微相特征。沙河子組一段沉積期，研究區(qū)主要發(fā)育扇三角洲沉積體系。斷裂活動較為強烈，隨著物源區(qū)高地不斷被剝蝕，物源供給充足，搬運距離短，出現(xiàn)大量的礫石、砂礫巖等粗粒沉積物。發(fā)育水下分流河道、水下分流間灣、河口壩及灘壩等微相。其中，分流河道砂體呈大套厚層疊置，巖性主要為砂礫巖和含礫粗砂巖為主。分流間灣泥以灰色、深灰色為主，夾在大套厚層砂巖之間，呈“砂包泥”（圖4）。

圖4　梨6井沙一段單井微相圖

在單井相劃分的基礎上，結合儲層反演結果，進行連井沉積相剖面對比，研究沉積相的橫向變化及展布特征，加深對沉積體系分布規(guī)律的認識。沙河子組沉積時期，陡坡帶金1井區(qū)主要發(fā)育水下扇沉積體系，緩坡帶主要發(fā)育扇三角洲沉積體系。通過南北向沿物源方向剖面分析，構造淺部位發(fā)育礫石壩沉積、向深部位發(fā)育分流河道；縱向上，早期礫石壩較發(fā)育、晚期以分流河道為主（圖5）。

圖5　過梨6-3井—梨6井沙河子組一段沉積相剖面圖

在單井微相分析的基礎上，結合動態(tài)測試資料、氣井產(chǎn)能評價結果，分析不同沉積微相的產(chǎn)能特征。通過分析，沉積微相為礫石壩的砂體產(chǎn)能普遍較高，可達1.8×104m3/d，其次是水下扇的水道，日產(chǎn)氣1.415×104m3（圖6）。例如梨6井的測試層段沙一段的2516～2545 m，其微相主要為礫石壩，測試初期日產(chǎn)氣達2.7×104m3/d、油壓8.2 MPa、套壓10.2 MPa（圖7）。

圖6　不同沉積微相產(chǎn)能對比圖

圖7　梨6井沙河子組試采曲線

2.6沙河子組平面沉積相展布特征

根據(jù)單井相劃分和連井剖面相對比，結合地震相、屬性及波阻抗反演成果，分析沙河子組平面沉積相展布特征（其中沙三、沙四段作為一個單元）。

沙河子組沉積初期，物源較為不充足，主要來源于東部的緩坡帶和西部斷裂帶。主要發(fā)育砂、泥互層的扇三角洲沉積體系和以黑色、灰色泥巖的湖泊相沉積體系。隨著斷裂活動逐漸增強，物源供給越來越充足，至沙二、沙一段砂體沉積范圍越來越大。受物源方向、河道遷移及水動力大小的影響，沙河子組河道主要分布在緩坡帶的梨6-9井—梨602井和梨6井—梨601井兩個條帶；陡坡帶發(fā)育水下扇。沙河子組四個組段陡坡帶扇體和河道沉積在縱向上具有一定的繼承性，沙三、沙四→沙二→沙一沉積期，主河道發(fā)育程度逐漸變好，河道由東向西擺動（圖8、圖9）。

圖8　金山氣田沙一段沉積相平面展布圖

圖9　金山氣田沙三、沙四段沉積相平面展布圖

3　沉積模式建立

在區(qū)域沉積背景指導下，綜合巖性觀察、單井微相劃分、連井相對比和平面沉積相展布分析，建立了金山地區(qū)斷陷沉積模式圖（圖10）[8-10]。陡坡帶主要發(fā)育重力流為主的水下扇沉積體系，巖性粒度粗、分選差；緩坡帶主要發(fā)育牽引流為主的扇三角洲沉積體系，總體粒度較粗、分選較差，其中扇三角洲前緣巖性分選相對較好，是有利儲層發(fā)育的部位；斷陷較深部位發(fā)育灘壩砂體沉積，巖性較細、零星分布。

圖10　梨樹斷陷金山氣田沉積模式圖

4　小結

（1）在宏觀區(qū)域背景指導下，通過巖心觀察、巖心及粒度等微觀特征分析，確定研究區(qū)陡坡帶發(fā)育水下扇沉積體系，緩坡帶發(fā)育扇三角洲沉積體系。

（2）沙河子組沉積期的三個組段，由沙三、沙四段→沙二段→沙一段，扇三角洲的主河道越來越發(fā)育，而且河道呈由東向西擺動。陡坡帶的水下扇一直較發(fā)育，分布范圍變化不大。

（3）緩坡帶的礫石壩微相是最有利的儲集相帶，陡坡帶的水下扇水道是最有利的儲集相帶。

（4）綜合地質(zhì)研究成果，建立了金山氣田的斷陷沉積模式。該模式對砂體預測及井位部署具有重要的指導意義。

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10趙澄林，朱筱敏．沉積巖石學(第三版) [M].北京:石油工業(yè)出版社，2001.

(修改回稿日期2015-11-03編輯王曉清）

作者簡介張廣權，男，1979年出生，高級工程師；從事石油與天然氣開發(fā)研究。地址：（10081）北京市海淀區(qū)學院路31號。電話：13718995658；（010）82311766。E-mail：zhanggq.syky@sinopec.com

*基金項目：中國石化油田部開發(fā)先導項目（G5800-13-ZS-YTB053）東北梨樹斷陷金山氣田開發(fā)潛力分析。