陆相湖盆深水块体搬运体优质储层的主控因素----以松辽盆地英台地区青山口组为例

陈彬滔, 潘树新, 梁苏娟, 张庆石, 刘彩燕, 王 革

1.中国石油勘探开发研究院西北分院, 兰州 730020 2.中国石油天然气集团公司油藏描述重点实验室, 兰州 730020 3.大庆油田勘探开发研究院, 黑龙江 大庆 163000



陆相湖盆深水块体搬运体优质储层的主控因素
----以松辽盆地英台地区青山口组为例

陈彬滔1,2, 潘树新1,2, 梁苏娟1, 张庆石3, 刘彩燕1, 王 革3

1.中国石油勘探开发研究院西北分院, 兰州 730020 2.中国石油天然气集团公司油藏描述重点实验室, 兰州 730020 3.大庆油田勘探开发研究院, 黑龙江 大庆 163000

深水储层已成为增储上产的重要领域，传统观点认为此类储层物性差，但近年来的勘探实践表明，陆相湖盆深水块体搬运体可形成优质储层，其储层物性甚至优于三角洲前缘。以岩心观察、铸体薄片、扫描电镜、实测孔隙度、地层水有机酸含量、地层超压等资料为基础，对松辽盆地青山口组深水块体搬运体优质储层的主控因素进行了分析。分析认为青山口组深水块体搬运砂岩为高结构成熟度的岩屑长石砂岩，储集空间主要包括原生粒间孔和次生溶蚀孔，碎屑颗粒以点接触为主，方解石胶结物和石英次生加大现象少见。深水块体搬运优质砂岩储层的发育主要受沉积作用和超压旋回的控制。块体搬运作用是形成优质储层的基础，使其继承了三角洲前缘高能环境砂岩的原始孔渗特征；超压抑制破坏性成岩作用是核心，使原始孔隙得以保存、胶结物含量少；有机酸溶蚀是补充，促进次生孔隙发育。青山口组深水块体搬运砂岩呈透镜状分布于源岩内部且具有良好的物性，是有利的勘探目标。

松辽盆地; 块体搬运体; 储层物性; 次生孔隙; 超压；青山口组

0 引言

深水块体搬运体属于一种在重力作用诱导下顺坡滑动、滑塌形成的沉积体[1-4]。受地震、火山、风暴流等因素触动[5-6]，常导致三角洲前缘砂体失稳、沿坡折带滑动至前缘外侧的半深湖、深湖区，形成大量深水块体搬运砂体[7-9]，而半深湖、深湖泥岩通常为陆相盆地的有利烃源岩，继而使深水块体搬运砂体具有源内成藏的优势。但是，深水块体搬运砂体的储层物性是制约其勘探的主要问题，松辽盆地英台地区的三角洲前缘砂体平均孔隙度为8.2%，平均渗透率为0.41×10-3μm2，属于低孔-特低渗储层。按照常规思路，与其具有相同物源、搬运更远、埋深更大的深水块体搬运砂体物性可能更差，应该不具有勘探潜力。但是，英台地区的勘探实例却与此相反，深水块体搬运砂体的孔渗条件明显优于相同物源的三角洲前缘砂体。

因此，笔者以岩心、铸体薄片、扫描电镜、实测孔隙度、地层水、地层超压等综合分析为基础，探讨陆相湖盆深水块体搬运优质储集砂体形成的主控因素，为相似地质背景下深水块体搬运砂体的勘探提供依据，拓宽油田老区增储上产的潜在勘探目标。

1 区域地质概况

松辽盆地是中国东部具有断坳双重结构的中、新生代大型叠合沉积盆地[10]。青山口组形成于坳陷期，自下而上分为青一段、青二段和青三段。青一段整体表现为快速湖侵，湖盆中心沉积了一套富有机质的深湖相黑色泥岩，为坳陷期最为主要的烃源岩；从青二段中、晚期开始，湖盆以水退为主，湖泊面积逐渐缩小[11]。

青山口组沉积时期，盆地主要发育绥化、青岗、北安、讷河、齐齐哈尔、英台、白城、通榆、保康、怀德、长春及榆树12支水系，湖区面积大，全盆地具有统一的汇水中心[12]，湖盆坡折带较为发育并对湖岸线的展布具有重要的控制作用[13]，沉积相带的分布呈环带状展布(图1a)。研究区位于英台水系入湖处，受三角洲物源供给充足、坡折带发育、整体快速湖侵的影响，三角洲前缘外侧因沉积物重力失稳沿破折带滑动，形成众多块体搬运砂体[14]，此类砂体呈透镜状分布于青山口组湖相泥岩中，具有源内成藏的优势，勘探潜力巨大[15-16]。

a.研究区位置；b.研究区沉积背景；c.块体搬运砂体分布。图1 研究区概况及储层分布Fig.1 General situation of the study area and the reservoir distribution

2 储层特征

2.1 储层分布

受地震、风暴流、火山等因素诱导[14]，英台水系三角洲前缘砂体在底部泥岩润滑下沿坡向下滑动，形成包裹于青山口组湖相泥岩中的深水块体搬运砂体。深水块体搬运体广泛发育于青山口组湖相泥岩中(图1b)，其中仅英台地区青二段就多达93个，整个英台地区青山口组的深水块体搬运砂体数量可能超过300个。

青山口组深水块体搬运体通常分布于层序界面之上，坡折带外侧。古地形坡度恢复结果表明，块体搬运体远离三角洲前缘的距离随坡度增大而增大[14]，但是滑动距离通常为0～6 km(图1b，c)。平面上，单个块体搬运体的面积为0.2～15.3 km2(图1c)，整个英台地区青山口组的块体搬运体累积面积达到150 km2；因此，深水块体搬运体具有单个面积有限、总体数量大、成藏条件有利的特点。

2.2 岩石学特征

根据16口井、208个岩石薄片的鉴定结果，英台地区青山口组的深水块体搬运砂岩以细粒岩屑长石砂岩为主，少量为细粒长石岩屑砂岩(图2)。其中：石英体积分数为21.5%～40.0%，以单晶石英为主；长石体积分数为27.5%～52.7%，以钾长石为主，斜长石次之；岩屑体积分数为20.0%～47.5%，以喷出岩(中酸性为主)、泥岩和千枚岩岩屑为主，含少量花岗岩岩屑、白云母和黑云母。

Ⅰ.石英砂岩；Ⅱ.长石石英砂岩；Ⅲ.岩屑石英砂岩；Ⅳ.长石砂岩；Ⅴ.岩屑长石砂岩；Ⅵ.长石岩屑砂岩；Ⅶ.岩屑砂岩。图2 青山口组砂岩类型三角图Fig.2 Sandstone components triangular diagram of Qingshankou Formation

岩石具细粒砂状结构，碎屑呈次棱角--次圆状，颗粒支撑，分选好，泥质杂基体积分数较低(3%)。含方解石胶结物(图3a)，体积分数约为4%(局部高达20%)，以充填粒间孔隙和交代长石等碎屑的形式发育，局部见石英次生加大。保存较多原生粒间孔和少量粒内溶孔。

青山口组的深水砂岩总体具有低成分成熟度、高结构成熟度的岩石学特征。

2.3 储层物性

根据16口井、198件样品的实测孔隙度和渗透率资料统计，青山口组深水砂岩储层的孔隙度为15.1%～21.3%，平均孔隙度约为16.4%；渗透率为(0.12～58.50)×10-3μm2，平均渗透率接近11.30×10-3μm2，属于中孔中渗储层(表1)。

2.4 储集空间类型

青山口组深水砂岩的储集空间通常由原生孔隙和次生孔隙组成，其中原生孔隙接近80%。

2.4.1 原生孔隙

原生孔隙主要包括原生粒间孔和剩余原生粒间孔。碎屑颗粒以点接触为主，局部为线接触和凹凸接触(图3b，c，d)，多数原生孔隙呈三角形或多边形，说明深水砂岩仅经受了弱--中等的机械压实作用。孔隙直径为0.05～0.20 mm，配位数2～3，孔隙的连通性好。原生孔隙属于青山口组深水砂岩的主要储集空间。

a. 英47井，2 362.8 m，方解石胶结(红色箭头)；b. 英47井，2 363.4 m，颗粒点接触，发育三角形或多边形原生粒间孔(红色箭头)和港湾状粒间溶孔(粉色箭头)；c. 英47井，2 363.4 m，颗粒点-线接触，发育蜂窝状粒内溶孔(红色箭头)；d. 英47井，2 359.6 m，颗粒点-线接触，发育粒内溶孔(红色箭头)。图3 青山口组深水砂岩成岩作用照片Fig.3 Photos of diagenesis of deep-water sandstone in Qingshankou Formation

Table 1 Comparison of reservoir characteristics of deep-water sandstone and delta front sandstone in Qingshankou Formation

砂体类型厚度/m孔隙度/%范围平均值渗透率/(10-3μm2)范围平均值物性分类深水块体搬运砂岩0.5～4.515.1～21.316.40.12～58.5011.30中孔-中渗三角洲前缘砂岩0.5～5.56.1～12.48.20.11～1.300.41低孔-特低渗

2.4.2 次生孔隙

次生孔隙主要包括粒间溶孔和粒内溶孔。粒间溶孔常表现为原生孔隙周围的长石、岩屑、胶结物或杂基边缘因溶蚀作用而形成的溶蚀扩大孔隙，孔隙边缘多呈港湾状(图3b)，形态不规则，连通性好；粒内溶孔为长石或胶结物颗粒部分溶解，其中沿长石解理发育的蜂窝状粒内溶孔(图3c、d)最为典型，粒内溶孔通常可与原生孔隙连通，成为有效储集空间。

3 优质储层发育的主控因素

3.1 沉积作用

a. 岩心观察柱状图；b. 典型岩心照片；c. 深水重力流成因机制模式(据文献[17]修改)。图4 青山口组深水砂岩沉积作用分析Fig.4 Analysis of depositional process of deepwater sandstone in Qingshankou Formation

松辽盆地青山口组深水砂岩发育于大套暗色泥岩之中，单期厚为0.5～4.5 m(图4a)。暗色泥岩色深质纯，属于典型的半深湖--深湖泥岩(图4b-Ⅰ)。深水砂岩呈透镜状分布于暗色泥岩中，砂岩顶部和底部发育滑动剪切面和滑动变形构造(图4b-Ⅱ，Ⅲ)，但是砂岩内部并未变形，具有较好的分选、磨圆性(图4b-Ⅳ)，属于三角洲前缘沉积物因重力失稳诱导整体黏结性块体滑动、在坡折带附近形成的深水块体搬运沉积(图4c)。块体搬运沉积除顶、底发生剪切变形作用以外，其内部基本继承了块体搬运之前三角洲前缘高能环境砂岩结构特征，具有良好的原生孔渗特征。

3.2 破坏性成岩作用

3.2.1 机械压实作用

正常地层压力条件下，机械压实作用使碎屑岩孔隙空间的水分被排除，导致孔隙体积缩小，孔隙度降低。根据英台地区青山口组的埋深情况(2 100～2 500 m)，其成岩作用应该达到晚成岩阶段早期或中成岩阶段中期[18]，颗粒接触关系应表现为线接触或凹凸接触；但是，铸体薄片观察结果却显示深水砂岩储层多表现为颗粒支撑点接触和点-线接触，原生孔隙保存良好。由此说明，青山口组的破坏性成岩作用(机械压实)受到抑制。

机械压实作用受到抑制的主要原因在于地层超压，当出现地层超压时，超压流体可以承担部分上覆地层压力，阻碍孔隙体积减小，有效地保护孔隙度[19-20]。松辽盆地青山口组自沉积至今共经历了3次超压旋回，目前正处于第4超压旋回[21-24](图5)。与三角洲前缘的砂岩相比，深水砂岩以透镜体形式分布于泥岩内部，处于超压作用最强烈的部位，超压旋回所产生的高孔隙流体压力抵抗了地层埋深增加所造成的机械压实作用，使原生孔隙度得到良好保存。雷振宇等[23]采用半定量方法计算了研究区同一构造单元内沉积环境相同的常压井和超压井的压实程度，发现超压环境下的压实强度明显弱于常压环境，也进一步证明超压旋回有助于抑制机械压实作用。

pw.静水压力；1.3pw泥岩愈合超压积聚；1.7pw泥岩破裂超压释放。据文献[21]修改。图5 松辽盆地青山口组经历的超压旋回Fig.5 Overpressure cycles of Qingshankou Formation in Songliao basin

3.2.2 胶结作用

胶结作用通常指矿物质在碎屑沉积物的孔隙空间中沉淀，形成自身矿物并使沉积物固结成岩石。胶结作用常堵塞孔隙、降低岩石孔隙度，也属于破坏性成岩作用的一种。岩石薄片鉴定结果表明，青山口组深水砂岩的主要胶结物为方解石和石英次生加大，但是胶结物的总体体积分数很低，方解石胶结物的体积分数通常低于10%(图3a)。

松辽盆地的地层水统计结果显示，Ca2+含量随深度增大而不断增加[25]。Ca2+是形成方解石胶结物的前提，若理化条件合适，方解石胶结物的含量势必随深度增大而增加。但是，薄片鉴定方解石胶结物体积分数与深度的关系却表明(图6)，方解石胶结物体积分数在1 000～1 300 m和2 100～2 500 m深度段明显减小；这两个深度段刚好对应于研究区的嫩江组和青山口组超压地层段[21,24]。此外，前人[23]的研究也表明碳酸盐在水中的溶解度随压力增大而增大。因此，超压环境碳酸盐溶解度增大、沉淀量减小，有助于抑制方解石胶结作用。

图6 方解石胶结物体积分数与深度关系Fig.6 Relationship between content of calcite cement and buried depth

石英次生加大现象通常广泛分布于松辽盆地的砂岩储层[23]，但是青山口组深水砂岩中的石英次生加大现象却很少见，其中，超压对石英胶结物形成的抑制功不可没。雷振宇等[23]通过对松辽盆地石英胶结物体积分数与压力系数关系的研究，发现压力系数越大，超压越强，石英胶结物体积分数越低。

3.3 建设性成岩作用

图7 研究区脂肪酸质量浓度、酚质量浓度和孔隙度与深度的关系Fig.7 Relationship between buried depth and vertical distribution of fatty acids and phenolic content and porosity

青山口组深水砂岩的建设性成岩作用主要指有机酸溶蚀作用。酸溶性组分的溶解通常构成了碎屑岩储层中最主要的次生孔隙。在一定温压条件下，有机酸对硅酸盐易溶，无机酸对碳酸盐易溶[26]。因此，油田水中导致岩石组分溶解的重要溶剂是脂肪酸和酚。通过对研究区近200口井的地层水分析结果进行统计，发现地层水中脂肪酸和酚的质量浓度具有随深度先增大、后降低的纵向分布趋势(图7)。深度小于1 000 m时，地层水中的脂肪酸质量浓度通常小于180 mg/L，酚质量浓度小于1.6 mg/L；埋深1 100～2 500 m，脂肪酸和酚的质量浓度最高，平均值分别接近1 100和3.7 mg/L。脂肪酸质量浓度的平面分布具有以古龙凹陷为中心，向周边地区递减的环带状分布特征(图8)，英台地区分布于≥810 mg/L的范围内。

部分数据据文献[26]。图8 研究区青山口组脂肪酸质量浓度平面分布图Fig.8 Plane distribution of fatty acids content of Qingshankou Formation in the study area

通过对研究区200余口井的实测孔隙度数据进行统计，结合研究层位的薄片分析结果，建立了孔隙度与深度之间的关系(图7)。研究区纵向上发育3个高孔带。随着埋深增加，孔隙度从100 m左右接近40%降至1 000 m左右的30%。在1 000 m以下，形成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ高孔带，高孔垂向分布带与有机酸质量浓度具有良好的正相关性，即高孔带对应于有机酸高质量浓度段；说明有机酸溶蚀对异常高孔的发育具有一定的贡献。

研究区的目的层段(青山口组深水砂岩)埋深通常为2 100～2 500 m，纵向上处于脂肪酸和酚质量浓度高值段，对应于第III次生孔隙发育段(图7)；平面上位于脂肪酸质量浓度高值区。青山口组本身即为松辽盆地最重要的烃源岩，而深水砂岩刚好位于烃源岩内部且受超压影响原生孔隙保存良好，更加有利于生烃产生的酸性溶液顺利进入砂岩，溶蚀储层中的不稳定矿物，如长石、岩屑等。

超压旋回虽然不直接影响溶蚀作用，但超压旋回幕式演化是酸性溶液排出的源动力，此外，泥岩幕式破裂、愈合所形成的裂缝也有助于酸性溶液排入相邻的深水砂岩储层。青山口组烃源岩于明水组沉积时期开始大量生烃[19]。对比超压旋回的释放时间，第3次超压旋回的释放期晚于大量生烃期(图5)。因此，伴随烃源岩生烃高峰期而产生的酸性溶液可能在第3超压旋回释放时(明水组沉积末期)，向外大量排出，进入深水砂岩，产生次生孔隙。

4 结论

通过对古龙凹陷青山口组深水砂岩储层特征及主控因素进行分析，主要得出以下结论：

1)古龙凹陷青山口组深水块体搬运砂岩为高结构成熟度的岩屑长石砂岩，继承了块体搬运之前三角洲前缘高能环境砂岩的原生孔渗特征。

2)储集空间以原生粒间孔为主，其次为粒间溶蚀孔隙。颗粒以点-线接触为主，原生孔隙保存良好。

3)青山口组中孔低渗优质深水砂岩储层的发育主要受沉积作用和超压旋回的控制。块体搬运沉积作用使其具有较好的原始孔渗条件；超压旋回抑制机械压实和胶结作用，使原生孔隙得以保存、胶结物含量少；第3次超压旋回对应于青山口组生烃高峰期，超压幕式释放驱使其内部流体(包括有机酸)排入相邻的深水砂岩，溶解储层中的不稳定矿物，形成次生孔隙。

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Main Controlling Factors of High Quality Deep-Water Mass Transport Deposits (MTDs) Reservoir in Lacustrine Basin:An Insight of Qingshankou Formation, Yingtai Area, Songliao Basin, Northeast China

Chen Bintao1,2, Pan Shuxin1,2, Liang Sujuan1, Zhang Qingshi3, Liu Caiyan1, Wang Ge3

1.ResearchInstituteofPetroleumExploration&Development-Northwest(NWGI),Petrochina,Lanzhou730020,China2.KeyLaboratoryofReservoirDescription,CNPC,Lanzhou730020,China3.ResearchInstituteofExplorationandDevelopmentofDaqingOilfieldCompany,Daqing163000,Heilongjiang,China

Deepwater sandstone, viewed as poor reservoir traditionally, is now the potential target for increasing reserves and production. However, the exploration practice in recent years showed that deepwater mass transport deposits (MTDs) in lacustrine basin can form high-quality reservoir. Its reservoir properties are even superior to a delta front. Based on the data of core observation, casting thin sections, scanning electron microscope, measured porosity, organic acid content of formation water, and formation overpressure, the main controlling factors of high quality deep-water MTDs in Qingshankou Formation, Yingtai area, Songliao basin have been analyzed. According to the analysis, it can be concluded that MTDs sandstone of Qingshankou Formation is debris-feldspar sandstone with high texture maturity, where the reservoir space is dominated by primary intergranular pores and secondary dissolution pores, and the detrital grains are dominated by point-contacted with low calcite cement and quartz overgrown. The development of a good deepwater sandstone reservoir is controlled by sedimentary process and overpressure cycles. Sedimentary process of MTDs is the foundation, which makes the deepwater sandstone inherit the primary characteristics of porosity and permeability of sandstone in delta front (deposited in high energy environment). Inhibition of destructive diagenesis caused by overpressure is the core factor, which can preserve the primary pores and lead to a low content of cement. Organic acid dissolution can be a supplement to promote the development of secondary pores. MTDs deepwater sandstone of Qingshankou Formation is distributed inside the source rock as lenticulars with good physical properties, which can be treated as favorable exploration targets.

Songliao basin; mass transport deposits(MTDs); reservoir properties; secondary porosity; overpressure;Qingshankou Formation

10.13278/j.cnki.jjuese.201504104.

2014-10-02

国家自然科学基金项目(41072084)；国家“973”计划项目(2007CB209604)

陈彬滔(1985--)，男，工程师，主要从事储层地质与储层评价研究，E-mail:tobychencugb@foxmail.com。

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TE122

A

陈彬滔，潘树新，梁苏娟，等.陆相湖盆深水块体搬运体优质储层的主控因素：以松辽盆地英台地区青山口组为例.吉林大学学报:地球科学版,2015,45(4):1002-1010.

Chen Bintao, Pan Shuxin, Liang Sujuan, et al. Main Controlling Factors of High Quality Deep-Water Mass Transport Deposits (MTDs) Reservoir in Lacustrine Basin: An Insight of Qingshankou Formation, Yingtai Area, Songliao Basin, Northeast China.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2015,45(4):1002-1010.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201504104.