松遼北肇源地區(qū)泉三段、泉四段巖相類型及組合規(guī)律

孫春燕,胡明毅,薛 丹

(1.長江大學油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室，湖北 武漢 430100；2.長江大學地球科學學院，湖北 武漢 430100；3.中國石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇 揚州 225009)

松遼北肇源地區(qū)泉三段、泉四段巖相類型及組合規(guī)律

孫春燕1,2,胡明毅1,2,薛 丹3

(1.長江大學油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室，湖北 武漢 430100；2.長江大學地球科學學院，湖北 武漢 430100；3.中國石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇 揚州 225009)

巖石相是沉積環(huán)境在沉積物巖性上的綜合表現，包括巖石的顏色、成分、沉積構造和碎屑顆粒結構等特征，以這些特征為依據可反映各沉積成因單元不同規(guī)模砂體形成過程中的水動力條件強弱及沉積物搬運方式的差異，進而恢復其沉積環(huán)境。通過對研究區(qū)60口井巖心觀察描述及巖心照片資料分析，結合巖性特征、沉積構造和古生物化石等相標志的資料收集，在松遼盆地肇源地區(qū)泉三、泉四段中識別出三大類((粉砂質)泥巖類、(泥質)粉砂巖類和細礫巖-細砂巖類)、24小類巖相類型。沉積時的各種介質條件，具有成因聯系的巖石相在垂向上的相互組合構成了3種巖相組合類型，即：單期次河道巖相組合、多期次河道巖相組合和淺湖相反旋律巖相組合。各種組合類型均反映了不同沉積過程和沉積環(huán)境下河道砂體的垂向發(fā)育序列和平面分布特征，對該區(qū)有利儲層預測和油氣勘探具有重要的指導意義。

巖石相 沉積特征 巖相組合 泉三、泉四段 肇源地區(qū)

曲流河-淺水三角洲砂體常作為有利儲集砂體，具有較大的勘探潛能。前人針對松遼盆地河道砂體構型和非均質性進行了大量研究[1]，主要包括構型模式的建立與非均質性級別的劃分。曲流河砂體構型模式多針對于單期河道而建立，而在實踐研究過程中發(fā)現，由于河流側向遷移、頻繁改道常形成多種類型的復合河道砂體，而不同類型的河道砂體分別具有怎樣的沉積過程及構型特征[2]，需要進一步探討。淺水三角洲這一概念最早由Fisk提出[3]，Donaldson將河控三角洲分為深水型及淺水型兩種類型的三角洲[4]。隨著國外對淺水三角洲的關注逐步深入，朱筱敏等國內外石油地質學者針對淺水三角洲發(fā)育的分流河道砂體和水下分流河道砂體展開了大量的研究工作[5]，并先后在松遼盆地、鄂爾多斯盆地和渤海灣盆地等地發(fā)現了相應沉積相類型。近年來，各學者主要圍繞淺水三角洲的形成動力學、形成機制、沉積特征、沉積模式等開展了一系列研究工作[6]，不斷提高實驗技術條件，利用穩(wěn)定同位素、重礦物等多種測試分析手段分析巖性組分、判斷物源方向，進而對巖相類型和沉積組合特征進行綜合研究。本文對研究區(qū)的巖相類型和沉積組合規(guī)律進行研究，了解河道砂體的發(fā)育特征和分布規(guī)律，為肇源地區(qū)油氣儲層和勘探提供一定的地質依據。

巖相(巖石成因相)代碼的大寫字母代表巖性或粒度[7-8]，如G代表的是礫巖相，S代表的是砂巖相，包括細砂巖、中砂巖、粗砂巖及含礫砂巖。F代表的是粉砂巖相，包括泥質粉砂巖和粉砂巖，M代表的是泥巖相，包括泥巖和粉砂質泥巖。小寫字母主要反映其所具有的沉積構造或顏色，如槽狀交錯層理(t)、板狀交錯層理(p)、平行層理(h)、塊狀層理(m)、楔狀交錯層理(w)、波狀層理(c)、變形層理(d)、含礫層理(g)、蟲孔構造(b)及沙紋層理(r)、沖刷構造(e)、黃鐵礦(p)等。巖石相類型按照巖性劃分為三個大類，即細礫巖-細砂巖相、粉砂巖相、(粉砂質)泥巖相，再依據巖石顏色、成分、結構、沉積構造類型和規(guī)模、遺跡化石種類及沉積變形等特征來劃分。

研究區(qū)沉積物總體以細砂巖、粉砂巖和泥巖沉積為主，基于巖石的顏色、成分、碎屑顆粒結構、沉積構造等特征為依據，根據水動力條件強弱及沉積物搬運方式的差異，確定了研究區(qū)扶余油層巖相類型及特征。將研究區(qū)扶余油層巖石相類型劃分為三個大類，即(粉砂質)泥巖相、(泥質)粉砂巖相、細礫巖-細砂巖相，進一步識別劃分24小類巖相類型；依據垂向沉積旋回特征，總結了單期次河道巖相組合類型和多期次河道巖相組合類型。

圖1 工區(qū)范圍及地質構造

1 地質概況

我國的大型陸相沉積盆地-松遼盆地，油氣資源極其豐富，是世界上極罕見的非海相型油氣富集沉積盆地。構造上，三肇凹陷處在松遼盆地的北部，為盆地中央坳陷區(qū)里的二級構造單元，主要由三個正向和四個負向三級構造單元組成。葡萄花油層和扶余油層為其主力油層，油氣資源量異常豐富[9-10]。盆地整體呈北北東走向，外形大致呈菱形，具有斷坳雙重結構，沉積物以中新生代為主，盆地總面積約26×104km2。

地理位置上，松遼北肇源地區(qū)面積約3 585.4 km2(圖1)，跨越了東南隆起區(qū)和中央坳陷區(qū)等兩個一級構造單元，位于二級構造單元朝陽溝階地和長春嶺背斜帶西北部。區(qū)域上來看，西部是一個繼承性基巖隆起，持續(xù)發(fā)育，而其東部則是一個斷陷。

2 巖相類型及特征

通過對研究區(qū)60口取心井巖心精細觀察和描述，結合巖心的顏色、沉積構造、含有物以及特殊礦物等，確定了研究區(qū)扶余油層沉積微相識別的巖相標志[11-12]：(1)泥巖顏色主要為紫紅色、淺灰色，紫紅色反映氧化環(huán)境，淺灰色反映還原環(huán)境；(2)根據水動力條件，分析認為水動力較強的河道砂體內發(fā)育楔狀、槽狀、板狀交錯層理、塊狀層理、平行層理等；(3)粉砂巖和泥質粉砂巖中可見植物根莖化石、蟲孔，反映研究區(qū)為淺水過渡環(huán)境的沉積特點；(4)鈣質結核反映氧化沉積環(huán)境，黃鐵礦反映還原沉積環(huán)境。眾多相標志類型為沉積微相劃分提供可靠證據。

研究區(qū)泉三段、泉四段的巖石類型大致分為三個大類，即(粉砂質)泥巖類、(泥質)粉砂巖類和細礫-細砂巖類，進一步識別劃分出7類泥巖相、10類粉砂巖相和7類細礫巖-細砂巖相。

2.1泥巖和粉砂質泥巖相

(粉砂質)泥巖相(圖2)劃分為沙紋層理粉砂質泥巖相(Mr)、變形層理粉砂質泥巖相(Md)、生物擾動粉砂質泥巖相(Mb)、鈣質結核泥巖相(Mc)、含黃鐵礦泥巖相(Mpy)、灰綠色泥巖相(Mg)和紫紅色泥巖相(Mp)七類巖相。

圖2 肇源地區(qū)粉砂質泥巖或泥巖類巖相類型劃分

2.2粉砂巖和泥質粉砂巖相

(泥質)粉砂巖相(圖3)劃分為含泥礫塊狀層理粉砂巖相(Fg)、塊狀層理粉砂巖相(Fm)、槽狀交錯層理粉砂巖相(Ft)、板狀交錯層理粉砂巖相(Fp)、楔狀交錯層理粉砂巖相(Fw)、平行層理粉砂巖相(Fh)、波狀層理泥質粉砂巖相(Fc)、流水沙紋層理泥質粉砂巖相(Fr)、變形層理泥質粉砂巖相(Fd)和生物擾動(泥質)粉砂巖相(Fb)十類巖相。

圖3 肇源地區(qū)泥質粉砂巖或粉砂巖相類型劃分

2.3細礫巖-細砂巖相

細礫巖-細砂巖相(圖4)劃分為塊狀層理細礫巖相(Gm)、含泥礫細砂巖相(Sg)、塊狀層理細砂巖相(Sm)、槽狀交錯層理細砂巖相(St)、板狀交錯層理細砂巖相(Sp)、楔狀交錯層理細砂巖相(Sw)和平行層理細砂巖相(Sh)七類巖相[13]。

圖4 肇源區(qū)細礫巖-細砂巖相類型劃分

3 巖相類型組合規(guī)律

巖石相記錄了沉積時的各種介質條件，具有成因聯系的巖石相在垂向上的相互組合構成了多種組合類型，每種組合類型均反映了相應的沉積過程和沉積環(huán)境[13-14]。通過對肇源地區(qū)取心井各個層段巖性特征及組合分析，研究區(qū)扶余油層中主要有以下典型的巖石相組合類型。

3.1單期次河道巖相組合

單期河道發(fā)育三種組合類型，包括Fg-Fp-Ft-Fm-Fr-Fc-Mg沉積組合、Sg-St-Fp-Fh-Fr-Mp沉積組合和Sg-Sm-St-Sp-Sh-Fr-Mp沉積組合(圖5)。

其中Fg-Fp-Ft-Fm-Fr-Fc-Mg沉積組合，由下至上巖性依次為泥礫巖、灰色或灰褐色粉砂巖(油侵)，泥質粉砂巖與粉砂質泥巖互層，層理規(guī)模變小，向上沉積物由粗變細，反映能量逐漸減弱的沉積過程，該類型河道多與灰色、灰綠色泥巖相伴生，通常發(fā)育在低能的水下分流河道，為三角洲前緣沉積[15]。Sg-St-Fp-Fh-Fr-Mp沉積組合，層理規(guī)模較大，沉積物多以紫紅色為主，此時沉積水體逐漸變少，河道以非彎化為主，通常發(fā)育于中能的分流河道，為三角洲平原沉積。Sg-Sm-St-Sp-Sh-Fr-Mp沉積組合，河道彎曲度大于1.5，層理發(fā)育復雜，河道沉積厚度較大，具有下粗上細明顯“二元結構”特點，能量高，通常發(fā)育于高能的曲流河道，為曲流河相沉積。

圖5 肇源地區(qū)扶余油層單期河道巖相組合特征

3.2多期次河道巖相組合

多期河道發(fā)育由多個Fg-Fp-Ft-Fr-Fc-Mg呈孤立的疊置沉積組合、多個Sg-St-Fp-Fh-Fr-Mp相互疊置沉積組合和多個Sg-Sm-St-Sp-Sh-Fr-Mp呈切割型沉積組合(圖6)。

圖6 肇源地區(qū)扶余油層多期河道巖相組合特征

水下分流河道由多個Fg-Fp-Ft-Fr-Fc-Mg孤立組合構成，該組合類型整體為多個孤立的正韻律沉積組合，河道單層厚度薄，且河道多次分叉、合并，平面構織呈網狀，呈孤立型。分流河道由多個Sg-St-Fp-Fh-Fr-Mp疊置構成，該組合類型整體為多個正韻律疊置組合，疊置河道沉積厚度較大，且河道多次分叉，多期河道沖刷，呈疊置型。曲流河道由多個Sg-Sm-St-Sp-Sh-Fr-Mp組合構成，該組合類型整體為正韻律沉積組合，河道單層厚度較厚，河道連續(xù)沉積厚度相對較大，且河道多彎曲、分叉，能量高，多期河道沖刷強烈，此時河道規(guī)模發(fā)育較大，各期河道上下切割，沖刷下部地層，泥巖一般沖刷完全，呈切割型。

3.3淺湖相反韻律巖相組合

淺湖相在研究區(qū)發(fā)育范圍相對較小，主要發(fā)育沉積微相類型為淺湖泥、灘壩沉積，由下至上依次為Mpy-Fr-Fc-Fh-Mg沉積組合(圖7)。

淺湖相對應的灘壩和淺湖泥沉積，自下而上為Mpy-Fr-Fc-Fh-Mg沉積組合。該組合類型整體在垂向上構成典型的下細上粗的反韻律沉積特征，灘壩沉積物相對較粗，以灰色泥質粉砂巖和粉砂巖為主，發(fā)育流水沙紋層理、波狀層理以及小型交錯層理，規(guī)模相對較小，反映水動力相對較弱的成因環(huán)境[16]；淺湖泥主要為灰綠色、灰黑色等暗色泥質沉積物為主，沉積水體能量弱，可見菱鐵礦、黃鐵礦發(fā)育，淺湖相和三角洲前緣亞相沉積區(qū)別明顯，總體為水體較深的水下沉積。

圖7 肇源地區(qū)湖泊相巖相組合特征

4 結論

(1)肇源地區(qū)泉三段、泉四段主要為曲流河相、淺水三角洲相和淺湖相。研究區(qū)發(fā)育曲流河道、(水下)分流河道砂體，但該區(qū)河道砂體規(guī)模相對較小、分布不均勻，使得地下油藏分布呈現出多樣化、復雜化的特點。在松遼盆地肇源地區(qū)泉三段、泉四段中劃分出三大類((粉砂質)泥巖類、(泥質)粉砂巖類和細砂巖類)和24小類巖相類型，不同巖相其沉積特征及砂泥巖組合特征明顯不同。

(2)依據垂向沉積旋回特征，在扶余油層中主要有以下3種典型的巖石相組合類型，總結了單期次河道巖相組合類型、多期次河道巖相組合類型和淺湖相反韻律巖相組合，單期河道發(fā)育三種組合類型，包括Fg-Fp-Ft-Fm-Fr-Fc-Mg沉積組合、Sg-St-Fp-Fh-Fr-Mp沉積組合和Sg-Sm-St-Sp-Sh-Fr-Mp沉積組合；多期河道發(fā)育由多個Fg-Fp-Ft-Fr-Fc-Mg呈孤立的疊置沉積組合、多個Sg-St-Fp-Fh-Fr-Mp相互疊置沉積組合和多個Sg-Sm-St-Sp-Sh-Fr-Mp呈切割型沉積組合；淺湖相在研究區(qū)發(fā)育范圍相對較小，主要發(fā)育沉積微相類型為淺湖泥、灘壩沉積。由下至上依次為Mpy-Fr-Fr-Fc-Fh-Mg沉積組合。各種組合類型均反映了不同的沉積過程和沉積環(huán)境。

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(編輯 楊芝文 謝 葵)

Lithofacies types and sedimentary assemblage law: a caseof Quan3rd and 4th members in Zhaoyuan area of northern Songliao Basin

Sun Chunyan1,2,Hu Mingyi1,2,Xue Dan3

(1.KeyLaboratoryofExplorationTechnologiesforOilandGasResources,MinistryofEducation,Wuhan430100,China；2.CollegeofGeoscience,YangtzeUniversity,Wuhan430100,China;3.Exploration&DevelopmentResearchInstituteofJiangsuOilfieldCompany,SINOPEC,Yangzhou225009,China)

Rock facies is a comprehensive performance of sedimentary environment on sediment lithology,which includes the color,the composition,the sedimentary structure,and the structure characteristics of rock debris particle,etc.Based on these features,it can be reflected that the strength of the hydrodynamic conditions and the difference of sediment transport way in the process of forming different scale sandbodies in various sedimentary origin units,and then its sedimentary environment was restored.By viewing the core pictures and analysis data of 60 wells in the study area,combined with the facies mark data of lithologic feature,the sedimentary structure,and the paleontological fossil,among Quan third and fourth members in Zhaoyuan area in Songliao Basin,it was divided into three major categories including (silty) mudstone class,(muddy) siltstone class,and fine sandstone class,and 24 small categories of lithofacies types.Under the condition of sedimentary rock phase,rock facies having genetic relationship in vertical direction can be combined into three type of lithofacies combination,namely: one stage of river lithofacies combination,multi-stages of river lithofacies combination,and reverse rhythmic lithofacies combination of shallow lake facies.All kinds of combination type reflect the vertical and horizontal distribution characteristics of channel sand bodies under different sedimentary process and sedimentary environment.This is significance to the prediction of favorable reservoirs and oil-gas exploration in this area.

rock facies；sedimentary characteristics；lithofacies combination；Quan3rd and Quan 4th；Zhaoyuan area

10.16181/j.cnki.fzyqc.2017.02.003

2017-04-16；改回日期：2017-05-12。

孫春燕(1989—)，女，博士在讀，研究方向為沉積學和層序地層學。E-mail：1045286355@qq.com。

國家“十三五”油氣重大科技專項(2017ZX05013-006)；大慶油田有限責任公司項目“扶余油層不同類型砂體精細解剖與沉積相模型研究”(DQYT-2014-JS-468)資助。

TE122

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