大情字井地區(qū)青三段Ⅻ砂組的物源體系特征

馬世忠， 何 宇， 牛東亮， 李泉泉， 張宇鵬， 宋憲強

(1．東北石油大學 地球科學學院， 黑龍江 大慶 163318； 2.吉林油田勘探開發(fā)研究院， 吉林 松原 138000)

大情字井地區(qū)青三段Ⅻ砂組的物源體系特征

馬世忠1， 何 宇1， 牛東亮2， 李泉泉1， 張宇鵬1， 宋憲強1

(1．東北石油大學 地球科學學院， 黑龍江 大慶 163318； 2.吉林油田勘探開發(fā)研究院， 吉林 松原 138000)

為獲得大情字井地區(qū)青三段Ⅻ砂組的物源方向，根據(jù)盆地區(qū)域地質(zhì)背景，分析重礦物組合類型、古地貌特征、ZTR指數(shù)、沉積砂巖含量及泥巖顏色。結果表明：大情字井地區(qū)青三段Ⅻ砂組存在西北、西南、東南三個方向的物源體系，西北方向為以鋯石為主的通榆物源體系,西南方向為以鋯石為主、石榴石次之的?？滴镌大w系，東南方向為以鋯石為主、電氣石次之的懷德物源體系。該研究可以為砂體預測及油氣藏位置判斷提供參考。

物源特征； 大情字井地區(qū)； 青三段Ⅻ砂組； 重礦物； 古地貌； 沉積砂巖

物源分析在確定沉積物物源位置、性質(zhì)以及沉積物搬運路徑，甚至整個盆地的沉積作用和構造演化等方面意義重大[1-2]。大情字井油田勘探初期，學者們認為青三段Ⅻ砂組存在大西南物源，但隨著新鉆井的增加，巖心分析、試油成果急增，三維地震新處理新解釋發(fā)現(xiàn)了許多新問題。2010年石油工作者們懷疑西部物源的存在。近年來,隨著勘探的深入,研究區(qū)東南部砂體變好,亦懷疑研究區(qū)可能存在著東南物源。為此，筆者對大情字井地區(qū)青三段Ⅻ砂組重礦物組合類型、古地貌特征、泥巖顏色變化、沉積砂巖含量和測井曲線特征進行研究，確定青三段Ⅻ砂組的物源體系，以期為砂體預測和油氣藏位置確定提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于松南最好生油凹陷——長嶺凹陷中北部，北接乾安油田，東南鄰大情字井油田。構造形態(tài)上總體表現(xiàn)為軸向北北東、東緩西陡的不對稱向斜構造，西翼較陡，東翼較緩[3-5]，呈現(xiàn)一隆兩凹的“馬鞍形”構造格局，部分井區(qū)斷層較為發(fā)育，區(qū)域構造位置十分有利，為該區(qū)油氣成藏提供了良好的構造背景條件[6-13]。研究區(qū)勘探面積為1 500 km2，主要含油層系為高臺子油層[3-4]。白堊系青山口組是松遼盆地油氣勘探的主要目的層[6]，此次主要研究青三段Ⅻ砂組的物源方向，研究區(qū)位置如圖1所示。

圖1 研究區(qū)位置

2 物源特征

2.1重礦物

重礦物分析在物源分析中具有重要作用。分析研究區(qū)29口井257塊重礦物樣品可知，研究區(qū)大情字井青三段Ⅻ砂組油層鋯石的質(zhì)量分數(shù)為60.0%～83.8%，是所有重礦物中占比最高的一種，其次是電氣石、石榴石和白鈦礦，它們的質(zhì)量分數(shù)分別為1.0%～14.5%、2.0%～30.6% 和0～11.9%，其他重礦物如金紅石、綠簾石、角閃石、錫石、磁鐵礦、綠泥石、黑云母、板鈦礦和綠鱗石的質(zhì)量分數(shù)均小于1.0%。根據(jù)此前對大情字井地區(qū)重礦物的研究結果，選取鋯石、電氣石、石榴石、白鈦礦、金紅石、綠簾石、錫石和磁鐵礦八種重礦物分析大情字井青三段Ⅻ砂組油層重礦物組合平面分布，如圖2所示。

圖2 重礦物組合平面分布

根據(jù)各種重礦物特征和所占質(zhì)量分數(shù)，確定大情字井地區(qū)青三段Ⅻ砂組為西北、西南和東南三個物源方向。其中，西北物源受通榆物源影響，鋯石的平均質(zhì)量分數(shù)為78.3%，重礦物中所占比例最多，其次為石榴石，平均質(zhì)量分數(shù)為10.6%，白鈦礦平均質(zhì)量分數(shù)為5.0%，電氣石平均質(zhì)量分數(shù)為3.3%,重礦物形成“鋯石—石榴石—白鈦礦—電氣石”組合。西南物源受?？滴镌从绊?，鋯石的平均質(zhì)量分數(shù)為69.9%，重礦物中所占比例最多，其次為石榴石，平均質(zhì)量分數(shù)為17.9%，白鈦礦與電氣石平均質(zhì)量分數(shù)均為5.0%，重礦物形成“鋯石—電氣石—石榴石—白鈦礦”組合。東南物源受懷德物源影響，鋯石的平均質(zhì)量分數(shù)為82.2%，重礦物中所占比例最多，其次為電氣石，平均質(zhì)量分數(shù)為10.2%，石榴石平均質(zhì)量分數(shù)為3.0%，白鈦礦平均質(zhì)量分數(shù)為2.0%,重礦物形成“鋯石—石榴石—白鈦礦—電氣石”組合。

在重礦物隨水搬運的過程中，穩(wěn)定重礦物逐漸富集[14]。由此，根據(jù)重礦物中最穩(wěn)定的鋯石、電氣石和金紅石占透明重礦物的質(zhì)量分數(shù)繪制了ZTR指數(shù)等值線，如圖3所示。研究區(qū)大情字井青三段Ⅻ砂組ZTR指數(shù)介于65%～90%，從西北、西南和東南三個方向向中部ZTR逐漸增大，穩(wěn)定重礦物質(zhì)量分數(shù)逐漸增加，離源區(qū)越來越遠，進一步確定物源供給來自三個方向。

圖3 ZTR等值線

2.2古地貌特征

古地貌在一定程度上影響了古水流的流向。依據(jù)現(xiàn)有條件，研究古地貌主要根據(jù)“沉積補償原理”，采用地層厚度來反映古地貌特征。根據(jù)研究區(qū)1956口井Ⅻ砂組的地層厚度數(shù)據(jù)分析大情字井地區(qū)Ⅻ砂組地層厚度分布，如圖4所示。

圖4 地層厚度分布

從圖4來看，研究區(qū)在Ⅻ砂組沉積的地質(zhì)歷史時期，地貌整體呈現(xiàn)向東北開口的箕狀，周邊三面高，但西部最高，東南次之，西南稍低而中部—東北部一帶最低，地貌長軸(東北—西南)與低軸線、中央斷裂帶重疊，東南部發(fā)育鼻狀構造。因此，西坡陡、沿軸西南緩坡、東南緩鼻的周邊高、中部—東北低的箕狀地貌佐證了物源形成的古地貌基礎。

2.3沉積砂巖

根據(jù)研究區(qū)2004口井的青三段Ⅻ砂組油層砂巖數(shù)據(jù)繪制研究區(qū)油層砂巖等值線，如圖5所示。研究區(qū)青三段Ⅻ砂組油層在沉積時期主要可以劃分為八個砂巖條帶：Hu15—H81—H77—H99—H53；Hu101—Hu16—H106—Qi139—H109；H144—H62—H102—H58；D42—Yz301—D27—Yz3—D24；H149—H148—H96—H71—H76；Q6—H117—H73—H97；H119—Qi146—Qi143。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，沉積砂巖主要有西北、西南和東南三個方向。研究區(qū)砂巖厚度西北厚度最大，其次是西南和東南砂巖厚度較厚，中間區(qū)域砂巖厚度最薄。砂巖厚度分別由西北、西南和東南三個方向向中部減薄。造成此結果的原因是研究區(qū)受三個物源控制,西北物源至Hu31—Hu34—H137—Qi110—Qi148—H201—H130—H110—H70—H63—H45一線，西南物源至H150—H45—H67—Qi141—H50—H132—D34—Yz1—Yz2一線，東南物源至Ys7—D35—H132—H76-28-34—H97—Qi142—Qi169—Qi115一線(圖5)。研究區(qū)西北、西南和東南分別為河流的上游，水體能量強、攜帶的物質(zhì)多、砂體厚且粗，研究區(qū)中部河流的能量逐漸減弱，砂巖變細、變薄。

圖5 砂巖等值線

2.4泥巖顏色

泥巖的顏色與自身的成分和形成環(huán)境密切相關，它是識別沉積相、判斷沉積環(huán)境的重要宏觀特征[15]，尤其在判斷沉積物源的方向方面起著重要作用。通常情況，陸上為氧化環(huán)境，水下為還原環(huán)境，并且隨著水體的加深還原性增強，沿河流方向水體變深。一般陸上泥巖由于長期暴露于地表，泥巖顏色為氧化色，呈紅色、紫紅色、棕紅色、紫色，水下的泥巖顏色為還原色，呈灰褐色、灰綠色、紫灰色、綠灰色、灰色、灰黑色、黑色，并且從灰褐色到黑色水體逐漸加深。

此次研究收集整理研究區(qū)內(nèi)90口探井的泥巖顏色資料，統(tǒng)計了青三段Ⅻ砂組的泥巖顏色百分含量，并繪制泥巖顏色餅狀圖，如圖6所示。

圖6 泥巖顏色餅狀圖

從圖6可以看出，研究區(qū)西北部Qi116、H81、H94、H103、H52和H104井均為氧化色，向東南方向至H122—H99—H64一線逐漸過渡為還原色。研究區(qū)西南部H150、H152、H93、H134、H84和H88井為氧化色，向東北方向至H64—H78一線逐漸變?yōu)檫€原色。研究區(qū)東南方向也是如此，井H149、H89、H123、H96、H56、H86、H117、H119、Qi123、Qi228、Qi209、Qi153、Qi114等均為氧化色，向西北方向至Qi207—Qi107—H82—H78一線逐漸變?yōu)檫€原色。

從泥巖顏色的分布規(guī)律可以看出，研究區(qū)西北、西南和東南為陸上環(huán)境，向中部變?yōu)樗颅h(huán)境，可以判斷物源是這三個方向，并且三物源的界限與砂巖等值線的分析判斷結論吻合。

3 結 論

(1)大情字井青三段Ⅻ砂組重礦物存在三個物源：西北隅以鋯石為主，受通榆物源影響；西南隅以鋯石為主，石榴石次之，受保康物源影響；東南隅以鋯石為主，電氣石次之，受懷德物源影響。

(2)研究區(qū)地貌整體呈現(xiàn)向東北開口的箕狀，周邊三面高，但西部最高，東南次之，西南稍低，而中部—東北部一帶最低。

(3)沉積砂巖條帶呈現(xiàn)西北、西南和東南三個方向。從西北、西南和東南這三個方向向中部砂巖厚度逐漸減薄，西北方向砂巖厚度最大。

(4)從泥巖顏色可以看出，西北、西南和東南為陸上環(huán)境，向中部變?yōu)樗颅h(huán)境。

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(編校荀海鑫)

ProvenancecharacteristicsofDaqingziareagreenthreesectionXIIsandgroupsource

MaShizhong1，HeYu1，NiuDongliang2，LiQuanquan1，ZhangYupeng1，SongXianqiang1

(1.School of Geosciences， Northeast Petroleum University， Daqing 163318， China； 2.Jilin Oilfield Exploration & Development Research Institute, Songyuan 138000， China)

This paper is aimed at a better insight into the provenance direction of three green sand group XII in Daqingzi area by analyzing heavy minerals and their combination types, palaeogeomorphology, ZTR index, and the content of sandstone mudstone color according to the regional geological background. The results demonstrate that Daqingzi area green three section XII sand group is found to have source systems in three directions, such as the Northwestern Tongyu provenance system dominated by zircon, Southwestern Baokang source system dominated by zircon followed by garnet, and Southeastern Whitaker source system dominated by zircon followed by tourmaline. The study may provide a reference for sand body prediction and location evaluation of oil and gas reservoirs.

provenance characteristics; Daqingzi area; three section XII green sand group; heavy mineral; paleo geomorphology; sedimentary sandstone

10.3969/j.issn.2095-7262.2017.06.008

P618.3

2095-7262(2017)06-0612-04

A

2017-04-26;

2017-08-01

國家科技重大專項項目(2016ZX05025-001-002)

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(zhì)，E-mail：yu311567@163.com。