古龍南地區(qū)葡Ⅰ組地層沉積特征及演化

王俊雷，張 雷，張劍風(fēng)

(1. 東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318； 2. 東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318； 3. 大慶油田有限責(zé)任公司 第九采油廠，黑龍江 大慶 163853)

0 前 言

大慶油田古龍南地區(qū)勘探開發(fā)至今已有40余年的歷史，隨著油田勘探開發(fā)進(jìn)入中后期，沉積微相研究已經(jīng)成為不可取代的地質(zhì)研究工作[1]。而早期沉積相研究精度較低，對(duì)于地下各沉積微相展布特征認(rèn)識(shí)不足[2-6]，對(duì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)以及水平井的部署有著很大的影響。本文以葡Ⅰ組(PI組)為主要研究對(duì)象，在前人研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行地層劃分對(duì)比工作，并結(jié)合單井相、測(cè)井相分析，以小層為單位，對(duì)研究區(qū)葡Ⅰ組沉積特征及演化規(guī)律進(jìn)行全面細(xì)致分析，為該區(qū)塊進(jìn)行下一步的勘探評(píng)價(jià)與水平井的部署提供高效的技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況及地層發(fā)育特征

古龍南地區(qū)位于齊家—古龍凹陷南部，與巴彥查干油田相接，西與新站油田相鄰[7-8]，工區(qū)面積116 km2，共有古693、茂15、大146、敖18等4個(gè)井區(qū)，總井?dāng)?shù)410口井。

根據(jù)巖性特征、電性特征以及地震反射特征的綜合分析，主要運(yùn)用“旋回—厚度”對(duì)比法及“等高程時(shí)間單元對(duì)比法”，將PI組劃分為3個(gè)砂巖組，分別以“上、中、下”命名[9]，其內(nèi)部再進(jìn)一步劃分為8個(gè)小層，其中，中、下砂巖組各包括3個(gè)小層，上砂巖組包括兩個(gè)小層，除PI1與PI4小層包含兩個(gè)沉積單元外，其他小層均發(fā)育一個(gè)沉積單元，自下而上構(gòu)成一個(gè)完整的水進(jìn)—水退旋回特征。

在上述分層方案的指導(dǎo)下，進(jìn)行地層側(cè)向?qū)Ρ?，建立研究區(qū)骨架剖面。結(jié)果如工區(qū)某6口井對(duì)比剖面圖(見圖1)所示。

圖1結(jié)果表明：下砂巖組沉積表現(xiàn)為整體水退期沉積，具有特征明顯的反韻律旋回，測(cè)井曲線中深淺側(cè)向電阻爐在各層序內(nèi)均表現(xiàn)出由高向低變化的特點(diǎn)，其它曲線特征不明顯，各旋回中下部多為發(fā)育泥巖沉積，隨著沉積作用不斷進(jìn)行，砂質(zhì)含量表現(xiàn)出向上部地層逐漸增加，至上變?yōu)槟噘|(zhì)粉砂巖；中砂巖組表現(xiàn)為復(fù)合沉積，水體變深，并不斷震蕩，此時(shí)期砂體較為發(fā)育，水下分流河道及道間席狀砂發(fā)育；上砂巖組時(shí)期水體表現(xiàn)為整體快速水進(jìn)，而短期震蕩環(huán)境。

2 沉積相類型及特征分析

在地層格架的控制下，進(jìn)行沉積相類型的識(shí)別與分析工作。對(duì)于各微相的劃分，本文主要利用的相標(biāo)志包括巖性標(biāo)志、構(gòu)造標(biāo)志、測(cè)井相標(biāo)志等。研究區(qū)內(nèi)常見平行層理、斜層理、槽狀交錯(cuò)層理、波狀層理等，在不同的沉積環(huán)境下可形成不同的層理構(gòu)造。交錯(cuò)層理、塊狀層理常發(fā)育于水動(dòng)力強(qiáng)的環(huán)境，水平層理、波狀層理等常發(fā)育在水動(dòng)力環(huán)境較弱的地區(qū)。進(jìn)行測(cè)井相分析，一般利用測(cè)井的形態(tài)、幅度及曲線的組合形式來進(jìn)行沉積環(huán)境的判斷[10-11]。

圖1 工區(qū)6口井對(duì)比剖面

通過對(duì)本區(qū)6口取心井進(jìn)行巖心觀察描述，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室分析化驗(yàn)結(jié)果及測(cè)井曲線特征，進(jìn)行單井綜合分析，如圖2所示。

圖2 某典型井葡Ⅰ組單井相分析

圖2結(jié)果表明：三角洲前緣為古龍南地區(qū)葡I組地層的主要沉積體系，其沉積微相主要包括水下分流河道、分流間灣、河口壩、席狀砂(分為主體席狀砂和非主體席狀砂)、表外儲(chǔ)層等6種類型。

2.1 水下分流河道

陸上分流河道在水下向水延伸形成的沉積體系即為水下分流河道。由于水下河道沖刷能力隨向湖延伸距離增加逐漸變?nèi)?，常將水平突變面作為明確水下分流河道的重要標(biāo)志物之一[12]。水下分流河道砂體表現(xiàn)為明顯的正韻律，砂體底部具有沖刷面或巖性突變面，并常見有底部滯留及河道垂向?qū)有?。測(cè)井曲線上多以中—高幅鐘為主，如圖3所示。

圖3 古龍南地區(qū)葡Ⅰ組測(cè)井相模板

2.2 河口壩

河口壩位于水下分流河道的末端，沉積速率最快[13]。本區(qū)河口壩砂體厚度一般介于2～3 m，主要發(fā)育淺色中—細(xì)砂巖，泥質(zhì)粉砂巖及粉砂巖泥巖位于旋回下部，反韻律特征比較明顯，測(cè)井曲線上以中—高幅漏斗狀為主，均一塊狀層理為主要層理類型，伴隨水體環(huán)境的動(dòng)蕩，也發(fā)育有水平波狀層理、波狀層理、平行層理及斷續(xù)水平層理，垂向上常與水下分流河道、席狀砂、分流間泥巖、前三角洲泥等伴生。

2.3 席狀砂

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)席狀砂體發(fā)育程度又可分為主體席狀砂和非主體席狀砂。席狀砂廣泛發(fā)育于三角洲前緣的河道邊或河道間，為波浪作用形成，層比較薄，巖性以細(xì)砂巖、粉砂巖為主，砂泥互層嚴(yán)重，上部有泥包砂現(xiàn)象，下部為泥質(zhì)粉砂巖。自然電位曲線多表現(xiàn)為中高幅度的微齒狀指形，偶爾可見組合微齒狀指形,如圖3，推測(cè)發(fā)育多期疊加的大面積連片席狀砂體，但內(nèi)部普遍含有泥質(zhì)夾層，非均質(zhì)性強(qiáng)，單砂體厚度較薄，砂體連通性較差，是后續(xù)勘探開發(fā)的研究重點(diǎn)。

2.4 表外儲(chǔ)層

表外儲(chǔ)層即水下天然堤，是陸上天然堤的水下延伸部分。砂體厚度較薄，一般低于1 m，位于水下分流河道兩側(cè)頂部。巖性一般為砂巖，粒度較細(xì)，常夾薄層泥巖。SP曲線以中低幅度的指形或組合指形為主，如圖3所示。

2.5 分流間泥巖

研究區(qū)內(nèi)發(fā)育廣泛，目的層各小層內(nèi)均有發(fā)育，厚度較厚。巖性主要為泥巖，可見少量泥質(zhì)粉砂巖以及蟲跡。泥巖顏色灰綠色、深灰色均有發(fā)育，說明在沉積演化過程中水體有過明顯的深度變化。測(cè)井曲線呈現(xiàn)出低幅或較為平滑的特點(diǎn)，易于識(shí)別，如圖3所示。

3 沉積微相平面展布及演化特征分析

3.1 物源分析

沉積物源分析是開展沉積相平面展布特征研究的基礎(chǔ)，對(duì)確定沉積物來源及分析沉積體系方面具有重要意義[14]。本文利用地層厚度于砂層厚度分析法及重礦物分析法來確定本區(qū)物源方向。

3.1.1 地層厚度與砂層厚度分析

古龍南地區(qū)葡萄花油層地層厚度和砂巖厚度變化較大，從地層厚度分布圖上看(圖4a)，北部及西部地區(qū)地層厚度最高可達(dá)50 m以上，而南部地層一般介于30～50 m，相差較大，自北向南地層厚度逐漸降低；而從砂巖厚度分布圖上看(圖4b)，北部與西部之間可見泥巖發(fā)育帶，說明該區(qū)可能存在北、西兩個(gè)物源方向，其中北部物源的砂巖規(guī)模、砂體厚度都高于西部物源，說明北部物源為長(zhǎng)距離搬運(yùn)的強(qiáng)物源，而西部物源為中遠(yuǎn)距離物源。

3.1.2 重礦物分析

重礦物分析是研究沉積物物源最常用的技術(shù)手段之一[15]。古龍南地區(qū)葡Ⅰ組油層含有鋯石、金紅石、電氣石以及綠簾石等重礦物，本文主要借助白鈦石、磁鐵礦、鋯石、菱鐵礦4種重礦物來進(jìn)行物源分析。從重礦物分布圖可以看出(詳見圖5)，總體上研究區(qū)葡Ⅰ組油層中白鈦石和菱鐵礦的含量，由西向東、由北向南表現(xiàn)為逐漸減小的特征，反映出葡萄花油層沉積物主要來自北部與西部物源區(qū)。

圖4 葡Ⅰ組地層及砂巖厚度等值線

圖5 古龍南地區(qū)PⅠ組重礦物分布

3.2 沉積微相平面展布特征分析

結(jié)合物源分析的技術(shù)手段，精細(xì)觀察描述巖心標(biāo)本，綜合利用單井相與測(cè)井相分析方法，對(duì)研究區(qū)葡Ⅰ組油層各沉積微相的組合類型與時(shí)空展布關(guān)系進(jìn)行了細(xì)致刻畫。

3.2.1 PI下砂巖組(PI8～PI6單元)

PI下砂巖組共包括3個(gè)沉積單元，其中PI8沉積單元位于該砂巖組的底部，屬于該砂巖組沉積初期的產(chǎn)物。該單元沉積時(shí)期，研究區(qū)發(fā)育大面積的濱淺湖相沉積，主要發(fā)育水下分流間泥巖，其分布面積可達(dá)研究區(qū)總面積的90%以上；到了PI7單元沉積時(shí)期，研究區(qū)仍然為濱淺湖沉積，但砂體規(guī)模有所增加，表明沉積基準(zhǔn)面有所下降，物源供應(yīng)量有所增加；到了PI6單元沉積時(shí)期，砂體規(guī)模進(jìn)一步增加，受到北部物源控制，區(qū)內(nèi)北部發(fā)育一條南—北向的水下分流河道，表外儲(chǔ)層零星發(fā)育(詳見圖6)。

3.2.2 PI中砂巖組(PI5～PI3單元)

PI中砂巖組發(fā)育4個(gè)沉積單元，PI5單元受物源方向影響，在研究區(qū)內(nèi)西部和北部各發(fā)育一個(gè)沉積體系，但并未連接成片，中間被分流間灣泥所充填。其中北部地區(qū)發(fā)育兩條水下分流河道，席狀砂分布于河道兩側(cè)，西部物源主要發(fā)育河口壩，面積較大，砂體厚度可達(dá)3 m以上，SP曲線呈明顯的漏斗狀特征；PI4-2沉積單元基本繼承了PI5的沉積格局，但砂體規(guī)模有所增加，其中西部地區(qū)發(fā)育大量的水下分流河道及席狀砂，北部地區(qū)河道發(fā)育數(shù)量相對(duì)較少；PI4-1單元主要受控于西部物源，為三角洲前緣沉積，發(fā)育一條延伸較遠(yuǎn)的水下分流河道，該時(shí)期北部地區(qū)砂體不發(fā)育，局部發(fā)育表外儲(chǔ)層。PI3單元為研究區(qū)水體最淺的沉積時(shí)期，三角洲前緣相沉積特征明顯，砂體受兩大物源的共同作用，研究區(qū)發(fā)育數(shù)條分叉支狀分流河道，北部物源與西部物源均發(fā)育，席狀砂分布于河道外側(cè)，分布面積可達(dá)全區(qū)的70%，可作為該層優(yōu)勢(shì)砂體。

(a)PⅠ5單元沉積相圖 (b)PⅠ4-2單元沉積相圖 (c)PⅠ4-1單元沉積相圖 (d)PⅠ3單元沉積相圖

圖6 PI中砂巖組各單元沉積微相

總體來看，中砂巖組沉積時(shí)期屬于水體震蕩變淺的時(shí)期，各單元砂體均較發(fā)育，水下分流河道和席狀砂是優(yōu)勢(shì)砂體，是PI組沉積時(shí)期的主要發(fā)育儲(chǔ)層。

3.2.3 PI上砂巖組(PI2-PI1單元)

PI上砂巖組包括3個(gè)砂巖組，PI2沉積期南部席狀砂及砂壩仍受控于北部物源，由北部物源經(jīng)研究區(qū)東部再次進(jìn)入研究區(qū)，西部物源不發(fā)育。PI1-2主要受北部物源影響，屬于三角洲前緣沉積，較PI2沉積時(shí)水體變淺，發(fā)育數(shù)條延伸較遠(yuǎn)的水下分流河道，分流河道及席狀砂發(fā)育廣泛，為有利儲(chǔ)層；PI1-1單元受西部、北部物源共同影響，屬三角洲前緣沉積，主要發(fā)育薄差層席狀砂，北部物源砂體分散，西部物源相對(duì)成片分布?？傮w來看，上砂巖組沉積時(shí)期屬于水體震蕩劇烈的時(shí)期，水體先由深變淺，后再變深，水下分流河道與席狀砂為主力儲(chǔ)層，在PI1-2單元發(fā)育最廣泛(詳見圖7)。

(a)PⅠ2單元沉積相圖 (b)PⅠ1-2單元沉積相圖 (c)PⅠ1-1單元沉積相圖

圖7 PI上砂巖組各單元沉積微相圖

通過以上沉積相平面特征分析，可得出PI組沉積時(shí)期湖平面波動(dòng)頻繁，整個(gè)PⅠ組構(gòu)成一個(gè)完整的“水退—水進(jìn)旋回”特征。其中下砂巖組處于整體水退階段，研究區(qū)內(nèi)被大面積的泥質(zhì)沉積物所充填，自下而上泥質(zhì)含量逐漸降低；中砂巖組時(shí)期，初期北部物源及西部物源同時(shí)沉積，但規(guī)模較小，隨著時(shí)間的推移，河流攜帶的沉積物開始在研究區(qū)大量沉積，并在PI3時(shí)期達(dá)到頂峰，此時(shí)期河流帶來了大量沉積物，沉積了多條水下分流河道砂體；至上砂巖組時(shí)期，水體進(jìn)一步加深，研究區(qū)處于外前緣沉積環(huán)境，湖泊對(duì)砂體的改造作用強(qiáng)于河道，以席狀砂為主。

4 結(jié) 論

1)古龍南地區(qū)葡Ⅰ組可劃分為3個(gè)砂巖組，其內(nèi)部可進(jìn)一步劃分為8個(gè)小層，10個(gè)沉積單元，其中中、下砂巖組各包含3個(gè)小層，上砂巖組包含一個(gè)小層。

2)古龍南地區(qū)葡Ⅰ組沉積體系以三角洲前緣亞相為主，主要發(fā)育水下分流河道、河口壩、席狀砂、表外儲(chǔ)層和分流間泥巖，其中席狀砂又可分為主體席狀砂和非主體席狀砂兩種微相，共6種沉積微相。

3)通過地層厚度、砂體厚度分析及重礦物分析，認(rèn)為古龍南地區(qū)存在兩個(gè)物源方向，分別為西部及北部，受物源方向的控制，研究區(qū)內(nèi)發(fā)育西、北兩個(gè)沉積體系。

4)古龍南地區(qū)葡Ⅰ組沉積時(shí)期水體變化復(fù)雜，總體上表現(xiàn)為早期震蕩、中期水進(jìn)、晚期水進(jìn)的旋回特征。