松遼盆地南部黑1工區(qū)黑帝廟油層嫩四段沉積演化規(guī)律

楊昊(長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100)

0 引言

松遼盆地南部黑帝廟油層具有分布范圍廣、油藏埋深淺、儲(chǔ)層物性好的特征。近年來針對(duì)松南黑帝廟油層的一系列勘探工作取得了重大突破。但隨著松南黑帝廟油層嫩江組勘探開發(fā)的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)嫩江組四段作為三角洲前緣相帶的最前端，雖具有近源條件，含油層位多，分布面積廣，但砂巖儲(chǔ)層厚度較薄，普遍小于5 m，呈“泥包砂”的特征，且橫向變化快，平面非均質(zhì)性差異明顯，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層隱蔽性強(qiáng)，導(dǎo)致黑帝廟油層勘探開發(fā)難度逐漸加大。因此，如何準(zhǔn)確預(yù)測(cè)三角洲前緣薄層砂體分布，已經(jīng)成為制約該區(qū)挖掘黑帝廟油層薄儲(chǔ)層外擴(kuò)潛力的關(guān)鍵。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

松遼盆地是中—新生代發(fā)育的大型復(fù)合型沉積盆地，具有斷坳雙重結(jié)構(gòu)[1],長(zhǎng)嶺凹陷是松遼盆地南部進(jìn)行油氣勘探的重點(diǎn)區(qū)塊之一，位于中央坳陷區(qū)，為盆地內(nèi)一個(gè)重要的生烴凹陷[2]。本研究的黑1工區(qū)位于松南長(zhǎng)嶺凹陷中央凹陷帶，構(gòu)造地貌上具有北高南低的特征。

黑帝廟油層嫩江組是盆地內(nèi)分布范圍最廣泛的地層之一，嫩四段是本次研究的重點(diǎn)層位，以嫩四段Ⅳ砂組和嫩四段Ⅵ砂組為盆地坳陷結(jié)構(gòu)中重要的含油層位[3]。嫩江組沉積時(shí)期是松遼湖盆由極盛逐漸衰亡的標(biāo)志[4]。受控于沉積微相分布，長(zhǎng)嶺凹陷在嫩四段沉積期廣泛發(fā)育淺水三角洲前緣相帶，形成了儲(chǔ)層物性較好的水下分流河道和席狀砂等薄層砂體，生儲(chǔ)蓋組合配置良好，具有良好的勘探開發(fā)潛力。

2 沉積相類型及特征

結(jié)合前人的成果認(rèn)識(shí)，在對(duì)研究區(qū)取芯井精細(xì)觀察描述的基礎(chǔ)上，綜合利用測(cè)錄井等資料，識(shí)別出松遼盆地南部長(zhǎng)嶺凹陷黑1工區(qū)黑帝廟油層嫩江組四段主要發(fā)育淺水三角洲相和湖泊相，并進(jìn)一步劃分為三角洲前緣和淺湖2種亞相，以及水下分流河道、河口壩、席狀砂、支流間灣、淺湖泥5種沉積微相。

2.1 淺水三角洲相

研究區(qū)嫩江組四段淺水三角洲相廣泛發(fā)育，以三角洲前緣亞相為主，常見水下分流河道、河口壩、席狀砂及支流間灣4種沉積微相類型。三角洲前緣亞相位于海平面之下，為穩(wěn)定的水下還原環(huán)境，是三角洲沉積作用最為活躍的地帶，砂質(zhì)沉積物豐富、集中[5]，同時(shí)也是三角洲砂體的主體。

水下分流河道沉積微相巖性以灰綠色或淺灰色粉砂巖為主，偶見細(xì)砂巖，砂巖分選性較好，砂體厚度多為2～5 m。研究區(qū)水下分流河道砂巖由多期小型正旋回沉積結(jié)構(gòu)組成，橫向連續(xù)性差，橫截面呈頂平底凸的透鏡狀，發(fā)育小型—中型交錯(cuò)層理、平行層理、砂紋層理，可見沖刷充填構(gòu)造。GR、SP曲線形態(tài)以中—高幅箱形、鐘形為主，曲線內(nèi)收斂。

河口壩沉積微相巖性以泥質(zhì)粉砂巖和粉砂巖為主，砂質(zhì)純凈，分選較好，砂巖厚度多小于3 m。研究區(qū)河口壩沉積微相發(fā)育有小型交錯(cuò)層理、砂紋層理和粒序?qū)永恚梢娝鞑ê?，沖刷面少見，生物化石稀少。垂向上，以向上變粗的反韻律為特征。GR、SP曲線呈中—高幅漏斗形特征，曲線齒化，齒中線外收斂[6]。

席狀砂沉積微相廣泛分布于淺水三角洲前緣，在研究區(qū)黑帝廟油層嫩四段沉積期，由于基底地層坡度較小，湖泊水體較淺，水體能量變強(qiáng)，海水作用強(qiáng)烈，河道砂體受波浪的簸選逐漸向兩側(cè)遷移，呈席狀或帶狀廣泛分布于淺水三角洲前緣形成席狀砂體。席狀砂的砂質(zhì)純、分選好，單層厚度較薄，一般不超過2 m，主要以泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，發(fā)育有交錯(cuò)層理、脈狀層理、波狀層理、粒序?qū)永砗蜕凹y層理，沉積構(gòu)造可見，生物化石稀少。垂向韻律以不明顯的反韻律為主，GR、SP曲線表現(xiàn)為低—中幅指形，微齒。

支流間灣沉積微相在研究區(qū)內(nèi)以泥巖為主，含少量粉砂巖或泥質(zhì)粉砂巖。泥巖多呈弱還原色，常見有雜色、灰綠色、淺灰色等。具水平層理、波狀層理、變形層理和透鏡狀層理，可見浪成波痕，見大量植物碎屑或生物化石，生物擾動(dòng)構(gòu)造發(fā)育。支流間灣沉積微相是區(qū)分水下環(huán)境與陸上環(huán)境的有效識(shí)別標(biāo)志。GR、SP曲線變化不明顯，呈極低幅值的直線狀或微齒狀。

2.2 湖泊相

研究區(qū)嫩江組四段湖泊相發(fā)育類型單一，可細(xì)化至淺湖亞相淺湖泥微相。由于沉積物受波浪和湖流作用的影響較強(qiáng)，淺湖泥沉積微相巖石類型多為深灰色泥巖沉積，泥巖顏色較上部地層明顯變暗，部分頁理特征明顯。層理類型多以水平層理、波狀層理為主，浪成波痕有時(shí)可見。生物化石豐富且保存完好，見大量介殼化石和黃鐵礦等自生礦物。GR、SP曲線呈中—低幅弱齒化特征。工區(qū)典型井嫩江組四段巖芯圖如圖1所示。

圖1 工區(qū)典型井嫩江組四段巖芯照片

3 沉積演化規(guī)律

陸源碎屑沉積物是物源區(qū)與沉積區(qū)在區(qū)域構(gòu)造背景下有機(jī)配置的產(chǎn)物[7]。通過對(duì)研究區(qū)嫩四段取芯井的精細(xì)描述，結(jié)合重礦物分析測(cè)試資料，進(jìn)行物源體系分析，有助于明確研究區(qū)古物源的相關(guān)信息(物源位置及性質(zhì)、沉積物的搬運(yùn)路徑以及盆地內(nèi)的沉積特征、構(gòu)造演化等)，同時(shí)對(duì)研究?jī)?chǔ)層砂體展布方向、油氣成藏方位等方面也有著重要的影響。

陸源碎屑沉積物中母巖的性質(zhì)、水動(dòng)力條件的強(qiáng)弱以及重礦物的搬運(yùn)距離決定了重礦物的特征，不同的重礦物組合即代表著不同的母巖類型。研究區(qū)黑帝廟油層嫩四段共鑒定出10余種重礦物：包括鋯石、電氣石、金紅石、石榴子石、錫石、綠簾石、磁鐵礦、白鈦礦、板鈦礦等，且重礦物組合基本相同。以“鋯石+電氣石+金紅石”的穩(wěn)定重礦物組合為黑1工區(qū)優(yōu)勢(shì)組合，且自北向南穩(wěn)定重礦物含量不斷增加，表明研究區(qū)在嫩四段沉積期沉積物向南不斷搬運(yùn)，穩(wěn)定礦物不斷富集。ZTR指數(shù)是重礦物中最穩(wěn)定的3種礦物—鋯石、電氣石和金紅石占透明重礦物的百分含量，物源方向即ZTR指數(shù)由小到大的方向。計(jì)算研究區(qū)嫩四段ZTR指數(shù)可知，黑152井的ZTR指數(shù)為0.55，黑178井的ZTR指數(shù)為0.7，ZTR指數(shù)由北向南逐漸增加，表明該時(shí)期工區(qū)以北部物源為主。

嫩四段Ⅵ砂組時(shí)期，黑1工區(qū)以淺湖沉積和三角洲前緣沉積共存為主。三角洲前緣沉積主要位于工區(qū)東北部，發(fā)育有河口壩和前緣席狀砂2種沉積微相類型，其中河口壩沉積主要集中在黑187井區(qū)和長(zhǎng)深102井—黑179井一帶區(qū)域，呈扇狀分布。工區(qū)中部及南部區(qū)域由于水體較深，砂體不發(fā)育，為淺湖沉積。嫩四段Ⅳ砂組時(shí)期，黑1工區(qū)整體以三角洲前緣沉積為主，僅工區(qū)南部可見小范圍淺湖沉積。三角洲前緣沉積發(fā)育有水下分流河道、河口壩和前緣席狀砂3種沉積微相類型，其中水下分流河道沉積主要順長(zhǎng)深102井—黑175井和長(zhǎng)深102井—黑171井一線延伸，呈條帶狀分布；河口壩沉積主要集中在黑145井—黑176井—黑152井一帶區(qū)域和黑187井—黑40井—黑175井—黑178井—黑171井—黑186井—黑179井一帶區(qū)域，形狀不規(guī)則，分布于河道邊部區(qū)域[8]；前緣席狀砂繼續(xù)向西南方向外擴(kuò)。

總體來看，嫩四段沉積期湖盆面積大、水體淺、波浪作用較弱，具備形成淺水三角洲沉積體系的條件。隨著湖岸持續(xù)退縮，河流影響加大，陸源沉積物不斷從東北部進(jìn)積增多，工區(qū)內(nèi)砂巖沉積厚度隨之增大，范圍變廣，且自東北向西南方向砂體厚度逐漸減薄，以單支主河道帶為主，河道延伸距離較遠(yuǎn)。河道主體累計(jì)厚度為3 m左右，最高可達(dá)4.5 m。松南黑1工區(qū)嫩四段Ⅵ砂組沉積微相圖如圖2所示，松南黑1工區(qū)嫩四段Ⅳ砂組沉積微相圖如圖3所示。

圖2 松南黑1工區(qū)嫩四段Ⅵ砂組沉積微相圖

圖3松南黑1工區(qū)嫩四段Ⅵ砂組沉積微相圖

4 結(jié)語

(1)松遼盆地南部長(zhǎng)嶺凹陷黑1工區(qū)黑帝廟油層嫩江組四段主要發(fā)育有淺水三角洲相和湖泊相，并進(jìn)一步劃分為三角洲前緣和淺湖2種亞相，以及水下分流河道、河口壩、席狀砂、支流間灣、淺湖泥5種沉積微相。

(2)基于物源體系分析，可以發(fā)現(xiàn)松遼盆地南部長(zhǎng)嶺凹陷黑1工區(qū)黑帝廟油層嫩江組四段主要受東北部物源供給影響，整體上屬于湖泊—三角洲沉積體系，其自下而上沉積環(huán)境由N46時(shí)期的淺湖沉積和三角洲前緣沉積共存逐漸過渡到N44時(shí)期的三角洲前緣沉積。

(3)總結(jié)沉積微相平面展布規(guī)律可知，松遼盆地南部長(zhǎng)嶺凹陷黑1工區(qū)黑帝廟油層嫩江組四段為一套進(jìn)積沉積序列，體現(xiàn)了湖盆不斷充填的過程，反映了工區(qū)物源體系供給逐漸增加，湖平面不斷下降以及三角洲不斷向西南方向推進(jìn)的沉積演化過程。