三肇凹陷扶余油層沉積體系再認識

王一澤

(東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318)

扶余油層位于下白堊統(tǒng)泉頭組四段[1-2]，沉積時構(gòu)造上為盆地坳陷期，上覆巖層為青山口組一段底黑色泥巖。松遼盆地在扶余油層沉積時期共發(fā)育6個物源，即河—依安、拜泉—青崗、懷德—長春、?？?、白城—英臺水系及齊齊哈爾水系，三肇凹陷位于多個物源的交匯區(qū)，發(fā)育典型的河控淺水三角洲沉積體系[3]，以三角洲分流平原亞相、三角洲前緣亞相沉積為主。近年來，隨著勘探開發(fā)的逐漸深入[4-12]，對各個勘探區(qū)和開發(fā)區(qū)塊的認識也在不斷的更新中[5-11]，筆者通過大量實際資料，綜合前人成果的認識[1-4]，重新對目的層各個小層進行劃分對比，厘定湖岸線范圍，并建立了研究區(qū)扶余油層沉積體系模式。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

三肇凹陷位于黑龍江省大慶市境內(nèi)，西部為大慶長垣，東南部與朝陽溝地階相接，東北鄰近綏化凹陷(圖1)。構(gòu)造上來看，是松遼盆地中央凹陷區(qū)內(nèi)二級負向構(gòu)造單元，主要受到北北東向的黑魚泡—頭臺斷裂、北西向的濱州斷裂及北東向的松花江斷裂3條基底深斷裂控制，形成一個穩(wěn)定的三角形結(jié)構(gòu)[13-14]。三肇凹陷及凹陷東北部、東南部扶余油層頂面構(gòu)造呈盆狀結(jié)構(gòu)，自邊緣向凹陷中心區(qū)，總體為向凹陷傾伏的區(qū)域性單斜，單斜的局部撓曲構(gòu)成鼻狀構(gòu)造，僅在朝長階地上發(fā)育了規(guī)模較小的閉合構(gòu)造。

圖1 三肇凹陷地理位置

2 物源分析

2.1 時間單元的對比劃分

研究區(qū)三角洲相沉積體系，發(fā)育三角洲分流平原和三角洲前緣亞相，在一定范圍內(nèi)易形成較穩(wěn)定的薄層砂或泥。通過對全區(qū)多次的對比，發(fā)現(xiàn)在扶余油層內(nèi)部發(fā)育湖泛成因的泥巖標(biāo)志層，其與油層組界限相對應(yīng)。在此上，以高分辨率層序地層理論為指導(dǎo)，通過油層→砂組→小層→時間單元的逐級閉合的方法，以上各級標(biāo)志層識別的基礎(chǔ)上，參照區(qū)域分層方案和主成因單砂體發(fā)育特征，將三肇凹陷扶余油層劃分為3個油層組17個小層35個時間單元，如表1所示。

表1 扶余油層時間單元劃分

2.2 地層厚度變化分析

利用松遼盆地泉四段66口井地層厚度進分析(見圖2)，結(jié)果表明：三肇凹陷扶余油層地層整體上自周邊向中心逐漸增厚，其中西南—東北方向上尤為明顯，在徐家圍子附近達到最厚。由此可知，物源方向主要為西南—東北方向，也就是三肇凹陷扶余油層主要受西南?？岛蜄|北拜泉—青崗沉積體系影響。

圖2 研究區(qū)重礦物分布

通過對研究區(qū)地層厚度變化和砂巖厚度的研究，可以看出：①三肇凹陷扶余油層的物源主要來自于西南和東北兩個方向；②三肇凹陷扶余油層沉積時期古地形相對平緩，物源供給充足；③三肇凹陷扶余油層受同沉積斷層控制明顯，斷層上盤附近地層增厚明顯；④三肇凹陷扶余油層發(fā)育多個小型沉積中心，主要發(fā)育3個沉積中心，分別在徐家圍子、高臺子、朝陽溝區(qū)域，也存在多個地層厚度增大區(qū)。

2.3 重礦物分析

在對資料分析及對比的基礎(chǔ)上，收集和整理三肇凹陷扶余油層828口井重礦物資料，確定出該區(qū)在扶余沉積期的主要重礦物有鋯石、磁鐵礦、白鈦石等，占到重礦物含量的80%以上；其次為銳鐵礦、綠簾石、褐鐵礦等，占比不到9%。

根據(jù)重礦物組合在平面上的分布特征，可以看出以葡37—芳46—徐15一線為分界線，整體南北差異較大，并且南部重礦物組合的含量要明顯的高于北部，其中南部、東南部主要以磁鐵礦、鋯石、石榴子石3種為主(鋯石含量相對較小)，而西北部主要為鋯石和白鈦石，從西北部—北部方向上，石榴子石的含量逐漸上升?？傮w來看，兩個區(qū)域重礦物組合的不同反映出兩地區(qū)的物源不同(圖2)。

3 沉積特征分析

3.1 巖芯分析

選取巖心相對較多的芳186-16井、州102井、徐21井、衛(wèi)23-6井、州扶59-51井、芳29井和芳23井(圖3)對扶余油層沉積演化特征進行分析。芳29井砂巖主要發(fā)育小型交錯層理，波狀層理，平行層理以及小型板狀交錯層理，細粒沉積為主，主要為泥質(zhì)粉砂巖或粉砂巖。徐21井砂巖主要發(fā)育有平行層理，包卷層理，波狀層理和小型板狀層理，細粒沉積為主，主要為泥質(zhì)粉砂巖和粉砂巖。

3.2 沉積相類型

通過對研究區(qū)之內(nèi)的12口取芯井的巖心觀察發(fā)現(xiàn)，三肇凹陷扶余油層主要以白色粉砂巖為主，層理規(guī)模較小，出現(xiàn)了滑塌、泥裂等構(gòu)造，表明了其沉積時期是處于弱還原—弱氧化三角洲沉積環(huán)境，以三角洲分流平原和三角洲前緣2個亞相沉積為主。在對研究區(qū)內(nèi)的取芯井巖心進行了精細觀察、描述、整理、分析，并采用巖性(包括如顏色、成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、膠結(jié)物、膠結(jié)類型及特殊礦物等)、古生物配合單砂體形態(tài)及測井曲線4大類指標(biāo)進行單井相、亞相、微相研究，將三肇凹陷扶余油層細分為1相3亞相15種沉積微相模式。

圖3 芳29井和芳21井巖心照片

研究區(qū)三角洲分流平原亞相沉積特征為漸變的，且河流沉積為主，可分為5個微相：主體分流河道微相、非主體分流河道、主體河間砂微相、非主體河間砂微相、分流間微相；三角洲前緣亞相受河能和湖能雙重作用及穩(wěn)定的水下還原環(huán)境為特征，可分為10個微相：主體水下分流河道(水下分流河道和河口壩)、非主體水下分流河道、主體河間砂(席內(nèi)緣和席外緣)、非主體河間砂、水下分流間泥微相、主體殘留河道、非主體殘留河道。

3.3 湖岸線的厘定

一般認為，淺水三角洲沉積環(huán)境下，紫紅色泥巖代表著氧化環(huán)境，綠色代表著弱還原—弱氧化環(huán)境，灰色或黑色泥巖是富含有機質(zhì)的強還原環(huán)境。因此，根據(jù)泥巖顏色可作為判斷淺水三角洲沉積環(huán)境的標(biāo)志之一。

本次研究以均勻分布研究區(qū)的66口錄井為基礎(chǔ)，結(jié)合泥巖顏色繪制過渡相的湖岸線大致界限，鑒于研究區(qū)紫紅色泥巖與灰綠色泥巖頻繁互層的特點，在確定湖岸線時，若以暗色泥巖發(fā)育為主則代表長期水下環(huán)境，若以紫紅色紫灰色泥巖為主，則代表長期陸上平原環(huán)境。

按照上述原則，研究區(qū)FⅠ11-FⅠ42，F(xiàn)Ⅲ42-FⅢ52發(fā)育湖岸線，其他時間單元不存在湖盆(圖4)。

圖4 扶余油層湖岸線

3.4 總結(jié)出扶余油層儲層砂體2種沉積模式

研究區(qū)自底向頂，不同階段發(fā)育著不同的三角洲亞相。以現(xiàn)代河流三角洲沉積及野外露頭為指導(dǎo)，結(jié)合現(xiàn)場實際生產(chǎn)開發(fā)需要，建立了2種不同環(huán)境下的沉積模式(圖5～6)。

對于三角洲前緣環(huán)境，河流流入湖泊之后，由于多種原因?qū)е律绑w變細變薄，在湖浪的作用下發(fā)育席狀砂等微相，水下分流河道分流頻繁。對于三角洲分流平原環(huán)境，河流從物源區(qū)向凹陷區(qū)流動過程中，河道規(guī)模整體不斷減小，厚度逐漸變薄，最終河流消亡。

圖5 干旱型淺水三角洲 圖6 濕潤型淺水三角洲

4 沉積演化特征

4.1 平面沉積微相演化特征

扶余油層沉積時期三肇地區(qū)主要受控于西南物源和東北物源，主要發(fā)育三角洲平原亞相和三角洲前緣亞相，僅從扶余油層來看，整體為一個先水退后水進的過程(圖7)。

圖7 各個時間單元沉積相圖(A：FI11；B：FI41；C：FI52；D：FI63；E：FI72；F：FII22；G：FIII11；H：FIII41；I：FIII52)

FI11～FI51以及FⅢ52～FⅢ42發(fā)育三角洲前緣沉積；FⅢ41～FⅠ52單元發(fā)育三角洲平原亞相沉積，陸上分流河道較為發(fā)育，主要發(fā)育主體河道、非主體河道、主體河間砂、非主體河間砂等幾種微相。

FⅢ41～FⅠ52單元發(fā)育三角洲平原亞相沉積，陸上分流河道較為發(fā)育，主要發(fā)育主體河道、非主體河道、主體河間砂、非主體河間砂等幾種微相。

FⅠ51～FⅠ11單元為再次水進的結(jié)果，發(fā)育三角洲前緣亞相沉積，河道規(guī)模較小，同時發(fā)育主體河間砂、非主體河間砂和水下分流間泥3種微相，河道呈北東—南西向展布。

4.2 砂體幾何學(xué)演化參數(shù)分析

針對扶余油層淺水三角洲儲層沉積特征，以沉積時間單元為統(tǒng)計單元，以主體河道、非主體河道、主體河間砂、非主體河間砂為統(tǒng)計對象，對全區(qū)各小層分流河道砂體發(fā)育的寬度、厚度和寬厚比進行了統(tǒng)計分析，并繪制各開發(fā)區(qū)沉積演化規(guī)律曲線(圖8)。

從全區(qū)的沉積演化序列圖來看，整體上砂體在FⅠ72時間單元分布最為廣泛，并且砂巖厚度和有效厚度都很大，其次為FⅠ62時間單元。可以看出扶余油層發(fā)育早期緩慢水退中期震蕩式升降晚期緩慢水進末期快速水進的沉積演化序列。

4.3 垂向沉積演化特征

三肇凹陷扶余油層屬于淺水三角洲相沉積體系，主要發(fā)育淺水三角洲相，其中三角洲相進一步劃分為三角洲分流平原和三角洲前緣兩種亞相?？傮w上呈先水退后水進的沉積演化序列，水退最大期位于扶余油層中部的FⅡ1小層。

由于在沉積時期盆地沉降的不確定性、洪水和湖水的反復(fù)韻律性、波動性，導(dǎo)致了三肇凹陷扶余油層自下而上一次發(fā)育了三角洲前緣亞相、三角洲平原亞相、三角洲前緣亞相。具體來看就是：三肇凹陷扶余油層扶Ⅲ組下部沉積時期凹陷中心發(fā)育湖盆，為三角洲前緣沉積，主體水下分流河道發(fā)育良好；扶Ⅲ組上部沉積時期全區(qū)發(fā)育近岸三角洲平原亞相；扶Ⅱ組沉積時期全區(qū)發(fā)育遠岸三角洲平原亞相，自下而上砂體逐漸發(fā)育；扶Ⅰ組下部沉積時期全區(qū)發(fā)育三角洲平原亞相，砂體最為發(fā)育(河道明顯且垂向相對發(fā)育，河水溢岸及改道增強，薄層砂略增，泥質(zhì)沉積以紫紅色泥巖為)；扶Ⅰ組上部沉積時期凹陷中心發(fā)育湖盆，自下而上砂體逐漸不發(fā)育，發(fā)育水下分流河道微相，河、湖能層理，泥質(zhì)沉積多為灰綠色泥巖，以河控沉積體系為主。

圖8 扶余油層沉積演化序列圖

5 結(jié) 論

1)重礦物組合、地層厚度、砂巖厚度、區(qū)域地質(zhì)背景表明三肇凹陷扶余油層主要受到西南保康物源和東北拜泉—青岡物源影響；

2)重新對扶余油層各個小層界限進行了劃分，確定了沉積環(huán)境類型和各層的湖岸線范圍，最終總結(jié)出扶余油層濕潤型和干旱型2種儲層砂體的沉積模式；

3)扶余油層垂向沉積演化序列，自上而下相序為：三角洲前緣亞相—三角洲平原亞相—三角洲前緣亞相，總體上呈先水退后水進的沉積演化序列，水退最大期位于扶余油層中部的FI72和FⅡ1小層。

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