彰武斷陷九佛堂組沉積物源分析及其意義

謝春安.

(中國(guó)石油化工股份有限公司河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450000)

彰武油田位于松遼盆地南松南新區(qū)一系列小型斷陷群中的彰武斷陷。彰武斷陷屬于一晚中生代白堊系盆地，盆地呈東斷西超的箕狀形態(tài)，盆地滿覆蓋約150 km2，主要沉積范圍約90 km2。斷陷自西向東劃分為西部緩坡帶、中央洼陷帶、東部陡坡帶(圖1)。彰武斷陷自晚中生代以來共經(jīng)歷了義縣組的初始裂陷期，九佛堂組、沙海組、阜新組的斷陷期，阜新組末期經(jīng)歷抬升剝蝕階段，阜新組地層大量剝蝕，隨后進(jìn)入了廣覆沉積的坳陷期[1]。鉆井揭示彰武斷陷地層以斷陷期地層為主，坳陷期地層剝蝕殆盡，自上而下鉆遇第四系、阜新組、沙海組、九佛堂組、義縣組。

目前彰武斷陷主要發(fā)現(xiàn)彰武2、彰武3、彰武8等3個(gè)含油氣區(qū)塊，九佛堂組3、4砂組和沙海組3、4砂組兩套主力含油層系，其中彰武2井區(qū)的九佛堂組3、4砂組是彰武油田主力產(chǎn)油層系，其油藏主要為構(gòu)造背景控制下受砂體展布和物性差異控制的油藏[1-4]，因此，在該區(qū)通過開展沉積物源分析尋找優(yōu)勢(shì)砂體發(fā)育區(qū)是油氣勘探的關(guān)鍵。

圖1 彰武斷陷構(gòu)造單元?jiǎng)澐謭DFig.1 Division of tectonic units in Zhangwu fault depression

1 沉積物源分析

對(duì)于彰武斷陷沙海組的物源前人不存在爭(zhēng)議，認(rèn)為其主要物源來自西部緩坡。而下部九佛堂組物源爭(zhēng)議較大，主要有以下幾種觀點(diǎn)：①物源主要來自東部陡岸和北部湖盆長(zhǎng)軸方向[5,8]；②物源主要來自東部陡岸[6-8]；③物源主要來自西部緩坡方向[9-10]。本次研究綜合重礦物分析、砂巖巖石學(xué)特征、砂地比、地層傾角測(cè)井及沉積特征等分析認(rèn)為：九佛堂組主要物源和沙海組相似，主要來自西部緩坡，且均為辮狀河三角洲沉積。

1.1 重礦組合特征

重礦物特征分析是沉積物源分析的主要手段，一般認(rèn)為同一物源相鄰地層重礦物組合具有相似性。對(duì)彰武斷陷已有重礦資料數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可以看出：沙海組(以彰武1井為代表)、九佛堂組(以彰武2、彰武3井為代表)重礦物組分分布相似，主要為綠簾石、赤褐鐵礦、磁鐵礦、石榴石、榍石等，均以穩(wěn)定、中等穩(wěn)定礦物為主，含量為84.9%～94.4%(圖2)，均表現(xiàn)為中距離物源的搬運(yùn)沉積，其主要物源方向可能一致。

圖2 彰武斷陷重礦物成分及分布圖Fig.2 The ingredient and distribution of heavy mineral in Zhangwu fault depression

圖3 彰武斷陷巖石學(xué)類型三角圖Fig.3 Triangle petrological types in Zhangwu fault depression

1.2 巖石學(xué)特征

同一物源地層在巖石學(xué)特征上也具有相似性，且順物源方向，砂巖成分成熟度指數(shù)(石英含量/長(zhǎng)石+巖屑含量)變大，結(jié)構(gòu)成熟度(分選性)變好，利用這些特點(diǎn)可以確定物源方向。對(duì)彰武斷陷巖石薄片資料統(tǒng)計(jì)分析表明：沙海組和九佛堂組巖石類型基本一致，均主要為長(zhǎng)石巖屑砂巖和巖屑砂巖，為中近源沉積產(chǎn)物(圖3)。沙海組砂巖成分成熟度指數(shù)從彰武1井區(qū)(14.7)向彰武8井區(qū)(30～82)、彰武3井區(qū)(81)等井方向變大；砂巖結(jié)構(gòu)上分選性從彰武1井區(qū)向彰武8井區(qū)、彰武3井區(qū)由中等變化為中等及中等—好，這些與前人認(rèn)識(shí)沙海物源來自西—西北部一致(圖4)。九佛堂組彰武2井區(qū)砂巖成分成熟度指數(shù)(7.5～29)向彰武10井區(qū)(38.8)、彰武8井區(qū)(37.1)、彰武3井區(qū)(41.2)變大，結(jié)構(gòu)上分選性從彰武2井區(qū)由差和差—中等向彰武10井區(qū)、彰武8井區(qū)、彰武3井區(qū)也變好，這些均反映九佛堂組物源總體趨勢(shì)與沙海組相似的特點(diǎn)(圖4)。

1.3 地層傾角測(cè)井

利用地層傾角測(cè)井資料可以得出沉積巖層的層理方向，進(jìn)而可以判斷古水流方向[12-13]。對(duì)彰武油田有爭(zhēng)議地區(qū)的彰武2井區(qū)九佛堂組地層傾角測(cè)井資料分析表明(圖5)：彰武2井1 207.9～1 216.1 m地層傾角為1.74°～11.92°，方位為135°；1 216.8～1 221.6 m地層傾角為2.14°～17.46°，方位為120°；1 257.3～1 260.0 m地層傾角為3.42°～18.12°，方位為105°；1 270.6～1 272.1 m地層傾角為6.94°～10.33°，方位為95°。總體矢量方位比較穩(wěn)定，均反映彰武2井區(qū)九佛堂組沉積時(shí)期主要物源來自西—西北部的特征。

圖4 彰武斷陷沙海組(左)、九佛堂組(右)砂巖成熟度及分布Fig.4 The sandstone maturity and distribution of Shahai formation (L) and Jiufotang formation(R) in Zhangwu fault depression

圖5 彰武2井九佛堂組地層傾角測(cè)井矢量頻率圖Fig.5 Frequency diagram of vector orientations based on the stratigraphic dip logging for Jiufotang formation of Zhangwu-2 well

1.4 砂地比特征

一般來說，沿著古水流方向砂(礫)巖含量逐漸減小，泥巖含量逐漸增多，可以判斷物源和古水流的方向?？紤]到彰武油田目的層主要為九佛堂組3、4砂組，且鉆井多為從式井，地層傾角變化較大，本文舉證數(shù)據(jù)為經(jīng)過綜合矯直后的九佛堂組3砂組數(shù)據(jù)(表1)。九佛堂組3砂組砂地比自彰武2-5-6(41%)向彰武3-1(13%)、彰武8(13%)、彰武10(16%)、彰武2-6(17%)、彰武2-5(23%)方向明顯變小。從彰武2-5-6(41%)往彰武8-1(19%)—彰武8-2(22%)線和從彰武2-5-6(41%)往彰武2-6(17%)—彰武2-4(36%)線上看，西部彰武2井區(qū)砂體明顯較東部彰武8井區(qū)和彰武2-4井區(qū)砂體規(guī)模大、延伸遠(yuǎn)。自北南向北從彰武2-5-6(41%)往彰武2-9-4(30%)—彰武2-5(23%)—彰武2-3(10%)線上看，與北部物源的觀點(diǎn)明顯相悖?？傮w反映主要物源來自斷陷西—西北部，砂體自西北部向斷陷中心推進(jìn)的物源(圖6)。

1.5 沉積特征

同一物源不同時(shí)期的沉積呈旋回變化[11-14]。通過巖心觀察確認(rèn)九佛堂組主要沉積巖相較沙海組細(xì)，但都表現(xiàn)為三角洲特征，儲(chǔ)層不同程度含礫，均為辮狀河三角洲沉積，沉積相總體具有繼承性(圖7)。二者不同的是彰武斷陷九佛堂組主要沉積相為辮狀河三角洲前緣，沙海組主要沉積相為辮狀河三角洲平原，這是由于邊界斷層活動(dòng)和沉積環(huán)境變化的影響造成的：沙海組沉積時(shí)期湖盆中心相對(duì)東移，氣候變干燥，湖盆變淺，三角洲前緣發(fā)育帶由彰武2井區(qū)東移至彰武8井區(qū)。因此彰武斷陷九佛堂組主要以辮狀河三角洲前緣的前端沉積為主；沙海組主要發(fā)育辮狀河三角洲平原—前緣沉積，平原相相對(duì)發(fā)育(圖7、圖8)。

表1 武斷陷九佛堂組3砂組砂地比統(tǒng)計(jì)Table 1 The sandstone percentage statics of the third sandgroup of Jiufotang formation in Zhangwu fault depression

圖6 彰武斷陷九佛堂組3砂組砂地比等值線圖Fig.6 The sandstone percentage variation of the third sandgroup of Jiufotang formation in Zhangwu fault depression

圖7 彰武斷陷沙海組(a)、九佛堂組(b)典型巖心照片F(xiàn)ig.7 The typical core photos of Shahai formation (a) and Jiufotang formation (b) in Zhangwu fault depression

圖8 彰武斷陷有利勘探區(qū)帶評(píng)價(jià)示意Fig.8 The schematic diagram of favorable exploration zone evaluation in Zhangwu fault depression

通過綜合重礦物組合、砂巖巖石學(xué)特征、地層傾角測(cè)井、砂地比及沉積特征等分析認(rèn)為：彰武斷陷晚中生代白堊系沉積期九佛堂組主要物源和沙海組相似，來自西部緩坡。斷陷發(fā)育來自西—西北部辮狀河三角洲沉積體系，各時(shí)期受邊界斷層活動(dòng)和沉積環(huán)境等的影響，九佛堂組主要以辮狀河三角洲前緣的前端沉積為主；沙海組主要發(fā)育辮狀河三角洲平原—前緣沉積，平原相相對(duì)發(fā)育。

2 勘探意義

對(duì)彰武斷陷主要油氣藏解剖表明，油藏縱向上集中分布于九佛堂組3、4砂組和沙海組3、4砂組兩套含油層系，三角洲前緣是主要的儲(chǔ)集砂體[1-7]。本次物源研究認(rèn)為九佛堂組主要物源和沙海組相似，發(fā)育來自西—西北部辮狀河三角洲沉積體系，各時(shí)期受邊界斷層活動(dòng)、沉積環(huán)境等的影響。辮狀河三角洲前緣不同地層位置變化較大，造成不同區(qū)塊含油層系不同。因此，尋找西部辮狀河三角洲前緣是當(dāng)前油氣勘探的關(guān)鍵。同時(shí)，在九佛堂組內(nèi)部，各沉積時(shí)期受邊界斷層持續(xù)活動(dòng)和沉積環(huán)境、氣候變化等的影響，水體呈旋回式變化，其儲(chǔ)集砂體(辮狀河三角洲前緣)不同時(shí)期相對(duì)主力油層砂體延伸范圍不同。結(jié)合地震資料表明，西部緩坡西段九佛堂組上部1～4砂組遭遇不同程度剝蝕，下部5～7砂組相對(duì)保存完整(圖1、圖8)。而受沉積旋回變化的影響，西斜坡九佛堂組5～7砂組砂體雖然向西退積，但有類似彰武2井區(qū)九佛堂組3、4砂組沉積、成藏背景，砂巖較發(fā)育，已鉆的彰武1、彰武2～9等井在九佛堂組5～7砂組均鉆遇較好儲(chǔ)層。同時(shí)，九佛堂6、7砂組多口井(彰武1、彰武2～9等)鉆遇油氣顯示，顯示彰武斷陷西部緩坡5～7砂組具有勘探潛力，是下步的有利勘探方向(圖8)。

3 結(jié)論

(1)彰武斷陷晚中生代白堊系沉積期九佛堂組主要物源和沙海組相似，均發(fā)育來自西—西北部辮狀河三角洲沉積體系，各時(shí)期受邊界斷層活動(dòng)和沉積環(huán)境等的影響，九佛堂組主要以辮狀河三角洲前緣的前端沉積為主；沙海組主要發(fā)育辮狀河三角洲平原—前緣沉積，平原相相對(duì)發(fā)育。

(2)在九佛堂組內(nèi)部，各沉積時(shí)期受邊界斷層持續(xù)活動(dòng)和沉積環(huán)境、氣候變化等的影響，水體呈旋回式變化，西斜坡西段九佛堂組5～7砂組砂體雖然向西退積，但有類似于彰武2井區(qū)九佛堂組3、4砂組的沉積、成藏背景，同時(shí)保存較完整，是下步的有利勘探方向。