松辽盆地三肇凹陷葡萄花油层沉积体系分析

2012-11-09赵国石中石油大庆油田有限公司第八采油厂黑龙江大庆163514

长江大学学报(自科版) 2012年4期

赵国石 (中石油大庆油田有限公司第八采油厂,黑龙江大庆 163514)

松辽盆地三肇凹陷葡萄花油层沉积体系分析

赵国石 (中石油大庆油田有限公司第八采油厂,黑龙江大庆 163514)

应用岩心重矿物、古生物、密井网测井资料，对三肇凹陷白垩系姚家组葡萄花油层进行沉积体系分析，了解古气候、古水深以及沉积体系分布。研究表明，三肇凹陷葡萄花油层沉积时期气候湿热、水体较浅，为浅水三角洲沉积，受北部物源控制，且发育3个水系分支，从而为储层预测提供了依据，并对油田外扩评价和分区调整具有指导意义。

三肇凹陷；葡萄花油层；沉积体系；古水系

前人对松辽盆地沉积环境演化做了大量研究工作[1-3]，认为三肇凹陷葡萄花油层受松辽盆地北部物源三条水系控制，主要为浅水三角洲沉积环境，南部有少部分滨浅湖相沉积。松辽盆地三肇凹陷开发的主要目的层是下白垩统姚家组一段葡萄花油层，为一套夹持在大段黑色泥岩中的砂泥岩组合，单层厚度薄，岩性主要为灰白色、灰色粉砂岩、泥质粉砂岩与灰色、灰黑色、紫红色、灰绿色、杂色泥岩和粉砂质泥岩薄互层。具有反旋回、复合旋回、底部冲刷的正旋回，泥岩具有波状，条纹状水平层理，含介形虫化石，大部分地区旋回底部泥岩具水平层理。随着油田进入开发中后期，外扩评价区位于油田交界处，储层预测难度越来越大；老区潜力分析和规律性总结也需要系统的沉积体系认识。面对油田勘探开发中存在诸多矛盾和问题，在古气候、物源分析的基础上，对古水系分布进行了详细的描述，为下一步油田外扩及开发调整提供参考。

1 沉积环境分析

1.1古植被、古气候分析

1)古植被分析在葡萄花油层沉积期，孢粉样品中常绿阔叶植物孢粉占主导，可达57%；针叶植物孢粉也有一定含量，约32%；草本植物和灌木类植物孢粉少量，总计约10%。由于针叶植物花粉尤其是松科花粉飞翔能力强，在考虑植物类型划分的时候应当适当降低权重。因此，在葡萄花油层沉积时期，植被以常绿阔叶植物为主，此外有部分的针叶植物、灌木和草本植物。

2)古气候分析在葡萄花油层沉积期，孢粉样品中属于热带植物的孢粉占主导，可达64%，反映热带-温带及热带亚热带气温带的孢粉也有一定含量。因此，可以判断在葡萄花油层沉积期处于热带。同理，孢粉样品中反映湿润气候的孢粉最多(达到62%)，可以判断葡萄花油层沉积期的气候是湿润气候。

1.2古水深条件分析

介形类在湖泊沉积环境研究中具有重要作用[4-5]。葡萄花油层沉积时期，特别是沉积早期和晚期，介形虫大量存在。通过对80口井500余块样品的古生物资料分析，三肇凹陷姚一段葡萄花油层的灰黑色泥岩中发育有分布稳定、数量较多、易于识别的介形虫化石，大致可识别出包括3属20种介形虫化石。样品中Cypridea(女星介属)占主导地位，其占整个样品总数的83.5%，其次是Ziziphocypris(枣星介属)，占8%，再次之为Lycapterocypris(狼星介属)，占6.6%。就介形类的生存环境而言，Cypridea(女星介属)为淡水或半咸水底栖爬行；Ziziphocypris(枣星介属)爬行于水生植物之上，或暂时游泳；Lycapterocypris(狼星介属)为淡水生物，在浅水底钻于泥沙中，且各属种介形类多呈卵形或椭圆形，壳饰相对简单，总体反映三肇凹陷姚一段葡萄花油层沉积时期，碎屑供给充足，水体为淡水、较浅且动荡。

2 物源分析

2.1重矿物ZTR指数特征

通过对三肇凹陷及其附近地区250口井的重矿物资料统计分析，三肇凹陷姚一段的重矿物含量较低，含量在0.08%～1.67%之间，其中陆源重矿物所占比例不等，在3.0%～88.1%之间，主要包括磷灰石、金红石、锆石、电气石、黑云母、绿泥石、绿帘石、石榴石、磁铁矿、白钛石、榍石、锡石等。根据重矿物的风化稳定性可将其划分为稳定和不稳定2类，前者抗风化能力强，分布广泛，在远离母岩区的沉积岩中，其百分含量相对增高;后者抗风化能力弱，分布不广，离母岩越远，其相对含量越少。重矿物稳定系数是指重矿物中稳定重矿物的含量，其中最为常用的是ZTR指数，即极稳定矿物锆石(Zircon)+电气石(Tourmaline)+金红石(Rutile)的百分含量，指数由小到大的方向指示物源方向。因此，根据重矿物的ZTR指数可大致确定其搬运方向及搬运距离，从而判断物源方向[5-8]。

图1 三肇凹陷姚一段重矿物ZTR等值线图

三肇凹陷姚一段重矿物ZTR等值线图如图1所示。由图1可知，三肇凹陷姚一段ZTR指数介于0.946～47.36之间，ZTR指数具有自盆地周边向中心逐渐增高的趋势。ZTR指数的低值主要位于2个区域，分别为三肇凹陷的北部和南部。

1)三肇凹陷南部三肇凹陷南部的低值区呈东西向带状展布，局部地区甚至为零，由南向北ZTR指数值逐渐变大，至最南部ZTR指数值可变为15左右，该高值区大致位于砂体厚度小于3m的地区，砂体发育比较薄，多为粒度较细的粉砂岩和粉砂质泥岩，所以该带的高值区可能是由于取样测试所产生的高值，而不一定反映物源和水系的方向。

2)三肇凹陷北部三肇凹陷北部的低值区ZTR指数多在10以下，局部为5。该低值区大致可分为东部低值带和西部低值带。东部低值带大致呈北西-南东向，反映该区可能为水系汇聚的区域。西部低值带亦呈北西-南东向展布，该低值带在北部地区发生分叉分成2个分支，2个分支之间有一高值区，分布面积较大，其值多在15以上，局部可达35。右分支大致沿北西-南东向展布，ZTR指数低值多在10以下且延伸较远，与东部低值带交汇，产生较大规模的低值连片区。右分支向东西2侧ZTR指数值逐渐变大，在北部与东部低值带和左分支低值区之间的地带出现较高值，而在南部右分支ZTR指数值向2侧变化较小，最南端至油田中部出现高值。左分支发生分叉，东侧一支向东南展布，其低值多在10以下，该带低值带与右分支低值带交汇，该低值带南部发育2个高值带，反映这2个地区可能为水系汇聚的地区；西侧一支，先呈近南北向-后呈北西南东向展布，低值由10逐渐变为15，南部有一高值区，该高值带呈近东西向展布，分布面积较大，高值多在20以上，最高值可达45；左分支低值带在油田南部发育了一高值带，呈椭圆状北西南东向展布，分布面积中等，最高值可达35。

依据ZTR指数等值线的展布样式和特征，可以推断三肇凹陷姚一段时期的物源主要来自北部和西北部地区，北部地区的物源可分为东西2支。

2.2单井沉积相

图2 岩心照片

通过对三肇凹陷30口井的岩心观察，分析从北至南的单井岩心相标志认为，北部三角洲分流平原河道砂体较发育，向南逐渐过渡为三角洲前缘席状砂。如油田北部升17井，油层中部为三角洲分流平原沉积，向顶底演变为三角洲内前缘相沉积，河间呈紫红色泥岩与灰绿色泥岩互层，分流河道微相底部具有明显的冲刷界面，界面之上常见大小不等的泥砾沉积；油田南部的州58井，为外前缘相沉积，席状砂发育砂泥互层，具水平、透镜状、波状层理及滑塌变形构造(见图2)。由此说明三肇凹陷葡萄花油层不存在南部物源，物源方向应来自北部。

3 沉积砂体展布特征

图3 三肇凹陷姚一段砂体厚度等值线图

三肇地区葡萄花油层的地层厚度范围在8.9～59.1m之间，且地层厚度由西北向东南逐渐减薄，推测物源主要来自西北方向。砂体厚度变化范围在3.6～17.8m之间，西北部较东南部厚度大，厚度高值区主要位于芳48、肇238与肇421井区、芳28与芳221井区、升90井区附近，砂体厚度大于12m，主要为分流河道或水下分流河道沉积；低值区主要位于徐家围子，砂体厚度不足4m，为三肇凹陷的沉积中心。

根据上述分析，认为三肇凹陷的水系主要来自西北方向，共有3个水系分支，分别位于盆地的北部和盆地的西部，从东往西依次称为第Ⅰ、第Ⅱ和第Ⅲ水系(见图3)。

3.1第Ⅰ水系

第Ⅰ水系西部地区呈北西-南东向条带状展布，该带砂体较厚，多在14m以上，局部在16m左右，ZTR指数值多在10以下；该水系发育6条次级水系，第1、2、3次级水系呈北东-南西向展布，砂体厚度较大。南部从西往东一次发育了第4、第5和第6次级水系，这3支水系规模都较小，砂体厚度大致从15m左右降到8m以下，而ZTR指数值则从10以下升高到20左右。第Ⅰ水系东部地区砂体厚度值变化较快，从15m以上较快地变为5m左右，可能反映了没有水系搬运砂体沉积的特征。

3.2第Ⅱ水系

第Ⅱ水系位于中部地区，该水系规模最大，分叉较频繁，可分为2支规模较大的水系，东边1支记为Ⅱ-1水系，大致呈北西-南东向展布；西边1支记为Ⅱ-2水系，大致呈近南北向展布。

1)Ⅱ-1水系 Ⅱ-1水系规模较大、延伸较远、砂体厚度值较大，多在15m以上，局部达17m以上，ZTR指数值则多在10以下。该支从北往南东发育4支次级水系，第1支和第4支发育在主水系的东面，第2和第3支发育在主水系的西面，其中第2支水系又发育有更次级的水系。

2)Ⅱ-2水系 Ⅱ-2水系发育规模最大，延伸远、分叉多，北部地区砂体厚度大、ZTR指数值较小。该水系的次级水系主要发育于主水系的东侧，自北向南一次发育了6条次级水系，其中第2条和第4条为主要的次级水系。第1、3条次级水系规模较小、延伸较近。Ⅱ-2水系的尾部地区发育了第5和第6条次级水系，水系发育规模较小，延伸不远，但砂体较厚，厚度大致在12m以上，但ZTR值变化较大，可从10以下升高到30以上。

3.3第Ⅲ水系

第Ⅲ水系为推测水系，主要发育于西部地区，其延伸距离中等，为一个较大水系的末端水系，大致呈北西-南东向展布，共发育5条次级水系，该区砂体发育规模中等，局部地区ZTR值较高，最高达30以上。