长岭凹陷北葡萄花油层沉积特征及地质意义

林爽，田继军，宋殿海，唐振兴，孙铭赫，冯烁



长岭凹陷北葡萄花油层沉积特征及地质意义

林爽1，田继军1，宋殿海2，唐振兴2，孙铭赫1，冯烁1

（1.新疆大学地质与矿业工程学院，乌鲁木齐 830047；2.吉林油田，吉林松原 138000）

长岭凹陷北部是松辽盆地姚家组沉积期沉降中心，长期的油气勘探一直认为其为松辽盆地的深湖发育区，通过对长岭凹陷北部钻井、测井、岩心、古生物等研究认为该区域发育了受北部物源控制的三角洲前缘亚相的水下分支河道和叠置席状砂微相。在详细研究长岭凹陷北部葡萄花油层的沉积特征后，总结了各砂组沉积微相平面展布，要向上具有水退序列→水进序列的沉积演化特征，葡萄花油层中部为最大水退期，进一步发现，分布在新立地区、新民地区的叠置席状砂体展布规模大，具有巨大的勘探前景。

油层；三角洲前缘；沉积微相；长岭凹陷北部

近年来，随着油气勘探程度的提高，松辽盆地南部原有的二级、三级构造已基本被发现，勘探方向逐渐从构造油气藏转向寻找隐蔽油气藏。长岭凹陷北部地区上白垩统姚家组葡萄花组油层多年来一直未作为重点层位进行研究和开采，而且多年来一直误认为该地区为深湖相沉积，砂体含量少，缺乏有效的储层，这在一定程度上制约了油气勘探的步伐。

1 区域地质概况

长岭凹陷位于松辽盆地中央坳陷区南部，断陷总体呈北北东走向。北部与常家围子—古龙断陷相连，南部边界以地层超覆为主，其东西两侧分别为红岗阶地及华字井阶地，是纵贯松辽盆地南部中央坳陷区的大型凹陷，是松辽盆地南部面积最大的断陷。长岭凹陷北部包括新北、南山湾、新庙、新民4个油田，面积约2 000km2。葡萄花油层是松辽盆地最早发现并投入开发的主力油层，长岭凹陷北部葡萄花油层一直未作为重点层位进行研究和开采，长期的油气勘探一直认为其为松辽盆地的深湖发育区，众多学者如马明侠、马金龙、张晨晨，沈武显，张顺等指出在大安—肇源一线以南砂岩不发育，是深湖—半深湖暗色泥岩发育区。长期的勘探和学者的认识长岭凹陷北部葡萄花油层砂体不发育，制约了该区油田的勘探开发（图1）。

2 沉积微相判别标志

2.1 岩性特征

研究区地层以泥岩发育为主，砂岩岩性以灰白色-灰绿色泥质粉砂岩-粉砂岩，成分以石英、长石为主，胶结致密，分选好，粒度较细，反映水动力条件弱，分选磨圆较好，结构成熟度较高。泥岩为紫红色、红色、红褐色泥岩为主，泥岩层厚，页理欠发育（图3-a）。

2.2 岩石颜色

大多为紫红色、棕褐色，反映沉积时的氧化环境。另外还有部分灰绿色反映半氧化、半还原的沉积环境。基本可以确定是浅水弱氧化-强氧化环境向半氧化-半还原环境过渡的特征（图3-c、d）。

2.3 成分及结构

研究区葡萄花油层砂岩主要是灰色、灰绿色粉砂岩、岩屑长石砂岩和长石质岩屑砂岩。样品统计显示，砂岩主要为石英，长石和岩屑，偶尔见碳屑和黄铁矿颗粒，其中岩屑成分复杂，多为岩浆岩岩屑，其次是变质岩岩屑，常见钙质结核，可作为氧化环境的标志（图3-a、e、f）。岩石的结构特征是沉积时介质条件的直接反映，不同介质条件下形成的沉积物具有不同的结构特征，即便是同种介质条件下形成的，随着水动力条件的由强变弱，沉积物颗粒也会出现由粗到细的变化。另外，沉积速度的快慢、遭受改造时间的长短在沉积物结构方面也有反映。研究区砂岩以细粉砂和泥质粉砂为主，主要粒级分布在0.15~0.01mm之间，圆度为次棱角状-次圆状，压实作用一般，石英颗粒以点接触和点-线接触为主，总体粒度较细，磨圆程度较好，反映了浅水三角洲前缘的特征（图3-d）。

2.4 沉积构造

长岭凹陷姚家组一段物理成因的沉积构造又可从层理构造、准同生变形构造和冲刷构造来研究。研究区层理构造主要有槽状层理、板状或楔状交错层理、波状交错层理和块状层理等，准同生变形构造主要有包卷层理、变形层理、压扁层理、搅混构造等，冲刷构造主要反映的是岩心中的冲刷面。研究区内出现的原生沉积构造主要是层理构造。层理构造是沉积物或沉积岩最重要的外貌特征之一，也是沉积岩区别于岩浆岩和部分变质岩的主要标志。研究区取心资料显示，储层中交错层理发育、小型槽状交错层理、波状层理、水平层理，另外在岩心观察中见到许多的搅动混绕构造、泥砾和碳质条带等，表明了沉积时的动荡水体环境。这些沉积构造规模相对较小，基本都分布在三角洲平原和三角洲前缘亚相。板状或楔状交错层理常出现在分流河道沉积中，反映了较高能量的沉积环境；块状层理多见于前三角洲和浅湖沉积中，反映了较低能量沉积物均匀累积的沉积环境；准同生变形构造现象较多的发育于分流河道或者水下分流河道的顶部，如泄水构造反映了砂体快速堆积的过程，冲刷面多分布于分流河道（图3-f、g、h）。

a、塔6井1584m青灰色粉砂岩，含黄铁矿颗粒，发育波状层理；b、新229井893.1m饱含油粉砂岩小型槽状交错层理，含泥质条带，扰动构造；c、新239井1024.6m紫红色泥岩含透镜状青灰色泥岩条带和介型虫化石；d、新239井1025.2m灰黑色泥岩，还介型虫化石带，挤压变形构造；e、塔4井1642.2m含油灰黑色粉砂质泥岩，有碳屑；f、新239井1030m灰黑色泥岩，含石英，钙质结核，介型虫化石带；g、波状层理；h、水平层理、交错层理；

2.5 粒度分析

碎屑岩的粒度分布及分选性是衡量沉积介质能量的重要度量标准，是判别沉积环境及水动力条件的良好标志。通过粒度曲线图的特征，对该区塔6、新301井累积概率曲线进行分析，概率曲线为两段式，由跳跃总体和悬浮总体构成。跳跃总体含量高，斜率大，跳跃总体分选较好。这种曲线类型表现了前缘砂体的粒度特征，由于水流和波浪的改造淘洗作用，使其分选性变好。可能为河湖共同作用下的三角洲前缘水下分流河道边部沉积特征，同样可确定河道沉积及湖泊改造作用为该区主要的地质营力（图2）。

2.6 古生物化石特征

古生物和古生物资料既可确定沉积环境，还可指示沉积时的水深、盐度、浊度等。不同的生物群落或化石组合面貌，大致可以表明其所属的生活环境或沉积相。在研究区取心井中见到的化石有虫孔、遗迹化石、介形虫等，化石数量较多，主要发育2类化石组合，A类：双壳类假嬉蚌、叶肢介，浅水的遗迹化石混生带，B类：正常浅湖生态特征介形类化石（女星介、狼星介），可作为三角洲前缘相的指相化石。介形虫的发育受湖水的深度、水动力条件、酸碱度、透光度、温度、盐度、含氧量的影响。葡萄花油层中的介形虫化石主要见于暗色泥岩层中，在棕褐色泥岩亦见介形虫化石，葡萄花油层中介形类钙质层达50层，介形虫极其发育。它们生活于湖泊的泥质基底，盐度范围为0.6‰～48.5‰，在0.6‰～13‰的浅湖水中较为繁盛。

葡萄花油层沉积时期，湖水清澈，富氧，陆源物质少，生物繁盛，在湖湾区形成了大量的生物灰岩，底质细，富含钙，为介形类大量繁盛并沉积保存提供了有利场所。随着水分的蒸发，湖水中的钙离子和pH值有所增高，形成有利于介形虫大量繁殖的环境。当pH值保持在弱碱性时，有利于介形虫壳体的保存和钙质成分的沉积（图3-c、d、f）。

根据岩性特征、沉积构造及粒度分布等沉积相标志的分析，结合松辽湖盆姚一段沉积时期整体水进的区域背景环境， 确定研究区姚一段为浅水三角洲沉积[8]。三角洲前缘亚相位于三角洲平原外侧向湖方向，处于稳定的水下还原环境，受河能和湖能双重作用，沉积作用活跃，是三角洲砂体的主体，总体特征为：

1）泥岩颜色明显以灰、灰绿为主，氧化色大大减少或缺少，发育有黄铁矿等还原性自生矿物；

2）比陆上分流平原亚相层理发育、明显、微细，且具较为发育的湖能层理，如波状、斜波状、韵律、透镜状层理，搅动、柔皱构造等；

3）岩性细，以粉砂岩为主；

4）整体具砂岩、泥岩极薄互层特征；

5）化石增多，见蚌壳、介形虫等淡水动物化石及植物碎屑或碳屑；

6）水下分流河道薄、窄、冲刷弱，有湖能层理；

以上特征与三角洲分流平原亚相截然不同，确定研究区为三角洲前缘亚相，进一步可划分出水下分流河道末端、远砂坝、席状砂、叠置席状砂、席状砂间等5种微相。它是指在水体较浅、地形平缓环境中形成的以分流河道砂体为主体的三角洲类型。目前，国内外学者一般认为浅水三角洲是在水体较浅和构造稳定的台地、陆表海或地形平缓、整体缓慢沉降的坳陷盆地条件下形成的。浅水三角洲形成的基本条件是地形十分平缓，深湖、半深湖不发育。姚家组一段沉积时期处于湖盆第一次萎缩衰退期。此时气候干旱，湖盆整体抬升，水体变浅，湖泊面积变小，氧化强烈物源供应相对比较充足，浅水三角洲是河流推进到地形平缓的滨浅湖地带形成的沉积类型，形成时河流能量大于湖水能量，湖相沉积频繁暴露或接近于水面，沉积主体以三角洲前缘相带为主，正韵律的分流河道比较发育，常见变形构造和生物扰动构造。

3 沉积微相构成模式及平面展布特征

长岭凹陷北部葡萄花组沉积砂体以三角洲叠置席状砂、席状砂为主，工区北部延伸性不好、呈现条带状的水下分流河道末端。从总体上看，姚一段葡萄花油层中、下部为三角洲前缘沉积，岩性以粉砂岩和泥质粉砂岩、泥岩为主，上部为前三角洲沉积，岩性以泥岩和粉砂质泥岩为主。

3.1 垂向相序演化

研究区多口取心井的观察、描述见图4，其垂向层序岩心演化为：灰绿色、灰色水平层理泥岩（图中A，浅湖亚相）→底部微弱冲刷面，含小型波状层理（图中B、C，席状砂微相）→灰绿色含泥砾粉砂岩，底部发育波状交错层理，小型槽状交错层理（图中D，水下分流河道，河口坝）→紫红色泥岩含透镜状青灰色泥岩条带和介型中化石（图中E，席状砂至溢岸砂的过渡，三角洲前缘，湖水变浅的过程）→褐色粉砂岩夹灰色泥质粉砂岩（图中F，G，远砂坝）→灰绿色粉砂质泥岩顶部有扰动变形（图中H，席状砂间，湖水变深）→灰绿色泥岩（图中I，浅湖亚相）。从这一垂向层序可明显看出: 自下而上葡萄花油层底部→中部→上部→姚二 + 三段，垂向相序由前三角洲亚相→三角洲前缘席状砂→三角洲前缘水下分流河道→三角洲前缘席状砂→前三角洲亚相，泥岩颜色序列由灰色→灰绿色→暗紫色→灰绿色→灰色。清晰反映了由水退序列→水进序列，葡萄花油层中部为最大水退期。由此揭示了研究区葡萄花油层地层演化规律，为深入开展长岭凹陷北部整体沉积相研究及油藏规律分析奠定了基础。

3.2 葡萄花油层上砂组沉积微相展布

该组沉积时期沉积物供给相对不足，砂体总体欠发育。研究区主要发育前三角洲亚相，西北方向 大420、敖12、敖403、茂8、茂191可识别出发育规模较大的叠置席状砂和席状砂。在东部源151、源121、源357也发育有叠置席状砂，席状砂主要发育水平层理和低角度交错层理，还可见沙纹层理和波状—透镜状层理，累计厚度在2~3m，岩性多为泥质粉砂岩和粉砂质泥岩。（图5）

3.3 葡萄花油层中砂组沉积微相展布

该组沉积时期水体较浅，沉积物供给相对充足，砂体总体上最发育。研究区主要发育三角洲前缘和前三角洲亚相，此时期以松辽盆地北部物源和南部双向物源沉积为主，主要发育出水下分流河道、水下分流间湾、叠置席状砂、席状砂及远砂坝沉积。西南方向塔7、新327、新240、新232、庙121发育大规模叠置席状砂和席状砂，水下分流河道沉积物以砂质为主，泥质含量很少，分选较好，累计厚度最多可达六米。沉积构造由下而上依次可出现小型槽状交错层理、平行层理、水流沙纹层理和波状层理， 同时在砂层中常见到生物扰动、生物潜穴、泥质条带和炭化植物屑，偶见介形虫层分布，在河道的顶部有时可见到变形构造（图6）。

3.4 葡萄花油层下砂组沉积微相展布

该组沉积时期水体较深，沉积物供给相对不足，砂体总体上欠发育。研究区主要发育前三角洲和三角洲前缘亚相，主要发育水下分流河道、叠置席状砂、席状砂、席状砂间沉积。其中席状砂间沉积是指在席状砂微相之间的泥质沉积，沉积物以绿灰、灰绿、灰至黑色的泥岩为主，可见具有湖能层理的粉砂质泥岩、泥质粉砂岩等（图7）。

4 油气勘探意义

由于多年来对该地区所做的研究较少，一直误认为该地区为深湖相沉积，砂体含量少，缺乏有效的储层，对该地区的沉积的研究工作尚未系统开展过，而且对沉积体系及其地层构造特征的认识均存在较大的分歧，本次研究弥补了以前学者在该地区研究上的不足，探明了该地区存在大量的席状砂，水浅，储油物性好，展示出较大的勘探潜力，是松辽盆地北部的主力目的层，截至目前，大庆探区已探明的石油储为25.9×108t，其北部物源砂体已延伸至盆地南部北部物源砂体主要相带为三角洲前缘亚相的水下分流河道、席状砂、远砂坝等微相，以粉砂岩和泥岩为主。分布在长岭凹陷的南山湾地区、新立地区、大安地区、新民地区。该地区的断层起到良好沟通油源的作用，同时也为油气富集起到封堵作用，形成断层－岩性、岩性油气藏。因此， 在一些叠置席状砂体沉积厚度大， 物性好的地方是最具勘探前景的， 如南山湾油田、新民、新立油田，单井初期平均日产油3t，稳定日产油2t，而且葡萄花油层具有埋藏浅（400～1 850m）、的特点，在叠置席状砂体发育的区域具有巨大的勘探潜力。

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Sedimentary Characteristics and Their Petroleum Geological Significance of the Putaohua Reservoir in the North of the Changling Depression

LIN Shuang1TIAN Ji-jun1SONG Dian-hai2TANG Zhen-xing2SUN Ming-he1FENG Shuo1

(1-College of Geology and Mining Engineering, Xinjiang University, Urumqi 830047; 2-Jilin Oilfield, Songyuan, Jilin 138000)

Long-term oil and gas exploration indicates that the north of the Changling depression in the Songliao basin is the subsidence center in the Yaojia sedimentary period and considered to be a deep lake development zone of the Songliao basin. The analysis of drilling, logging, core, paleontology and so on shows that this area belongs to delta-front facies controlled by northern provenance，including the distributary channel and the superimposed sheet sand. Study of sedimentary characteristics of the Putaohua reservoir and planar distribution of sedimentary microfacies for various sand groups indicates superimposed sheet sandbodies in Xinli and Xinmin areas are of great importance to oil-gas exploration prospect.

north of Changling depression; Putaohua reservoir; delta-front facies; sedimentary micro-facies;

P618.13

A

1006-0995（2015）01-0025-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.01.006

2014-12-24

国家自然科学基金项目 (41262006）；新疆中亚造山带大陆动力学与成矿预测自治区重点实验室基金项目（XJDX1102-2011-02）

林爽（1988-），女，吉林松原人，研究生，研究方向：造山带、火成岩与成矿