王府地区登娄库组辫状河三角洲沉积特征

柳成志,　孙天一,　赵　卓

(东北石油大学 地球科学学院, 黑龙江 大庆 163318)



王府地区登娄库组辫状河三角洲沉积特征

柳成志,孙天一,赵卓

(东北石油大学 地球科学学院, 黑龙江 大庆 163318)

王府地区目前尚处于勘探阶段,已经发现天然气的储集。为研究该区域储层建筑结构,以城深7井作为标准井制作岩心相,分析取芯井岩相类型;对比研究区内所有探井的测井曲线,分析登娄库组各部分的沉积相类型及微相特征;计算登娄库组不同砂组的砂地比,分析水进水退趋势;通过单井校正和地震剖面上对下切谷的识别绘制砂组的沉积相平面图,描述沉积相展布和砂体展布情况。结果表明:登娄库组主要沉积相类型为辫状河三角洲沉积,分为辫状河道沉积微相、越岸沉积微相、水下分流河道微相和水下分流河道间微相四个沉积微相类型。登娄库组地层在沉积时期经历了一次水进水退旋回,最大湖泛面为d22时期,沉积期物源有北东和南西两个方向。王府断陷沉积受沉积环境和盆地演化影响。该研究为气藏开发提供了基础资料。

王府; 登娄库组; 辫状河三角洲； 沉积特征

宾县王府地区位于松辽盆地东南部隆起区西北方向。目前,该工区仍处于勘探阶段,虽然已经发现了大量的天然气储集,但是,由于学者们对于这一区域的研究并不深入,天然气的来源、成藏机制等尚不是十分明确。笔者制作岩心相,分析该区登娄库组地层的沉积相类型,并在识别出主干砂体的基础上对各种沉积微相的展布情况进行研究,为识别有利储层位置、判断有利砂体分布及寻找气藏圈闭等的研究提供了基础资料。

1　区域地质概况与沉积相类型

1.1区域地质概况

松辽盆地是一个大型的中、新生代陆相沉积盆地,面积约为26×104km2[1]。主要发育的沉积盖层于中、新生代时期形成,沉积岩的最大厚度超过10 km[2]。王府断陷位于松辽盆地东南隆起区西北部、朝阳沟油田西北部、长春岭背斜带南部、三肇凹陷东南方向[3],断陷期发育南北两个凹槽,东、南、西分别为青山口背斜带、钓鱼台突起、长春岭背斜带,北面进入黑龙江省,呈条状分布，向东北方向延展,总体勘探面积为5 500 km2[4]。断陷地层最大厚度超过4 km[5]。

1.2沉积相类型

岩心相分析的主要手段是岩心观察和镜下鉴定,通过原生沉积构造及其序列、岩性、矿物特征、古生物标志和粒度分布特征判断沉积相[6-7]。

王府地区登娄库组地层为断陷盆地沉积,工区位于沉积中心东侧,接受由南向北以及东北方向两个方向的物源,恰好位于三角洲入湖处。为了清晰地判断沉积区发育的三角洲类型,以城深7井作为标准井制作岩心相(图1)，对整个工区的沉积相类型进行判断与分析。

图1　城深7井岩心相Fig. 1　Core phase of cs7

对城深7井取芯部分共六段进行岩性与粒度分析(表1),其中位于最下方的F段,砾岩厚度为0.58 m,颜色为绿色,发育大型交错层理。底部可见明显的冲刷面,砾岩有定向排列的趋势,具有河床底部的沉积特征。含泥质砂岩厚度0.63 m,颜色是深灰色。

从岩心相的分析可以得知,城深7井1 868.37～1 877.53 m取芯段以砾岩、含砾砂岩、砂岩、细砂岩为主,粉砂岩、泥岩少见,岩性粒度总体上较粗,发育多种沉积构造,如水平层理、大型交错层理、底部冲刷等。沉积层序上主体为正旋回,同时在一定程度上体现了“砂包泥”的特点,垂向上同沃克的辫状河沉积的标准垂向模式(图2)相比,有较好的一致性,充分体现了辫状河道的沉积特征。再考虑到三角洲入湖的主体沉积环境,判断王府地区登娄库组沉积相主要类型为辫状河三角洲相。

表1　城深7井取芯段岩性分析Table 1　Lithologic characters of cs7 core section

图2　辫状河沉积的标准垂向模式Fig. 2　Vertical mode of braided river

2　沉积微相特征

辫状河三角洲岩性以砂和砾石为主,是辫状河体进积到湖泊中形成的[8-9]。工区内共将辫状河三角洲相划分为辫状河道、越岸沉积、水下分流河道、水下分流河道间四个微相。工区内还发育有湖泊相,湖泊相是大陆上地形相对低洼和流水汇聚的地域[10]。

测井相分析的相标志主要通过曲线幅度、顶底接触关系、光滑程度、形态、齿中线、多层组合包洛线和形态组合方式等特征来表示,从而定性地反映岩层岩性、粒度和砂质含量的变化以及垂向上的演化[11]。

2.1辫状河道

辫状河道沉积是工区内主干砂体的水上部分,岩性整体上较粗, 多为杂色砂岩、含砾砂岩和砂岩相互混杂叠置出现。每个砂体由多个正韵律的、垂向上叠置的、更低一级的砂体构成。在一个砂体的底部可以观察到明显的冲刷面,且冲刷面较陡。单砂体的测井曲线为箱形或者钟形,其中单砂体的厚度为2～8 m。其深浅侧向曲线为高值,中间会有测井曲线陡降的情况出现,代表叠置的砂岩透镜体中间混有泥岩夹层。自然伽马曲线为低值,同电阻率曲线形状较为对称,自然电位曲线对砂体中的泥岩夹层的反应并不是十分的明显(图3)。

图3　辫状河道微相(王府1井)Fig. 3　Braid-river channel(wf1)

2.2越岸沉积

工区内越岸沉积发育在三角洲平原即三角洲水上部分主干砂体之间。由于越岸沉积是辫状河道河水在洪水期河道所携带的砂体溢出河道时沉积形成的,因而其沉积物的粒度一般较细,多为粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和泥岩。由于是水上沉积环境,所以,沉积物具有一定的氧化性特征,泥岩颜色多为紫红色或紫色。局部可以观察到砂岩透镜体,厚度一般不大。测井曲线为指状,有时也可以观察到3 m左右较厚的粉砂岩岩体,具有明显箱形齿化特征。越岸沉积的厚度变化较大,没有统一的范围和规律,垂向上分布在河道砂体的上部和下部(图4)。

2.3水下分流河道

水下分流河道是主干河道砂体水下沉积的部分。水下分流河道微相和辫状河道微相在沉积特征上很相似,但是水下分流河道微相由于水动力减弱的原因，沉积物的粒度要稍微细一些,多为砂岩或砂砾岩，颜色大多为灰色,反映了水下还原环境的沉积特征。沉积物在垂向上粒度由下到上逐渐变细,每个砂体由若干个下粗上细的砂岩透镜体叠置而成,单砂体厚度向上也有变薄的趋势,厚度一般为0.5～2.0 m。在一个砂体的底部可以观察到冲刷面构造,其角度相对较为平缓。测井曲线为齿化箱形,可以通过自然伽马曲线区分不同砂岩透镜体中间的泥岩夹层,电阻率曲线可以更好地显示砂体内部岩石颗粒的粒度变化特征(图5)。

图4　越岸沉积微相(城深7井)Fig. 4　Over-bank deposit(cs7)

图5　水下分流河道微相(城深1井)Fig. 5　Underwater distributary channel(cs1)

2.4水下分流河道间

水下分流河道间微相在工区内岩性较细,一般为粉砂岩或泥岩,由于是水下还原环境,岩石颜色多为灰色和灰绿色,也有少量为暗紫色或紫灰色。测井曲线为低幅度值,伴有一定的齿化现象(图6)。通过对岩心的观察发现有水平层理和槽状交错层理发育。

图6　水下分流河道间微相(城深7井)Fig. 6　Underwater interdistributary area(cs7)

3　沉积特征

3.1砂地比特征

为了对工区内登娄库组地层水进水退的旋回性进行判断和分析,选取工区内含有登娄库组地层的23口井,计算各个砂组的砂地比,并根据计算结果制成折线图,如图7所示。从图7中可以观察这23口井砂地比变化的整体趋势。在d22砂组处砂地比数值达到高峰,其中城深11井、城深606井的砂地比极高。以此可以判断最大湖泛面发育在d22砂组,整个登娄库组有一个水进水退旋回。从登娄库组底部开始, d12至d11砂组砂地比迅速增加,水进过程十分明显,d11至d22砂组水进过程有所放缓,到达d22砂组时,砂地比达到峰值,为最大湖泛面发育位置。d22砂组到登娄库组顶部砂地比降低,为水退旋回,水退速度相对较缓,湖盆面积逐渐萎缩。

图7　登娄库组砂地比堆积折线图Fig. 7　Sand/layer in Denglouku formation

3.2平面相特征

3.2.1单井相分析

对含有登娄库地层的井进行单井相分析,根据测井相图版确定各个井登娄库组时期的沉积相类型。21口井的单井相类型如表2所示。

表2中为辫状河道沉积相的井数量最多,14口;为越岸沉积微相的井有4口,其余的4口井为水下分流河道沉积。将这些沉积相类型按照井点的位置投射到平面上,初步确定了沉积时期工区内登娄库组地层主干砂体的分布。随后在地震剖面上寻找下切谷的位置从而确定河道的主体位置。根据泥岩颜色上的分布(表2)对沉积时期水上水下环境进行判断,在工区井中紫红色、紫色和暗紫色泥岩确定为水上沉积环境,灰绿色及灰色泥岩判断为水下沉积环境。

表2　泥岩颜色与沉积相类型Table 2　Color of mud stone and sedimentary facies

3.2.2沉积相平面展布

通过泥岩颜色的分布初步确定了水上水下的界面,水上部分主干砂体以外的部分定位为越岸沉积相,水下主干砂体以外的部分确定为水下分流河道微相。在地震剖面上可以观察到大范围的平直的具有较强振幅的地震反射同相轴,将其对应的位置定位为滨浅湖沉积相。综合以上研究成果，同时参考地震剖面上得到的认识，绘制登娄库组的沉积相平面(图8)。

通过图8可以直观地观察到王府地区在登娄库组时期的物源有两个方向,一个是北东方向,另一个是南西方向。两个物源以辫状河三角洲的方式将沉积物源源不断的送至沉积中心。东北方向共形成三个三角洲,其中，北部的三角洲由两个主河道合并形成,面积最大,其余三角洲的面积较小。三角洲类型基本上都是朵状,不同三角洲水上部分之间为水下沉积环境。由于工区属于勘探级别,三角洲前缘和前三角洲两个亚相之间并没有十分明确的界限,因而在绘图时将两者合并为一个沉积相进行刻画,同样操作的还有滨湖相与浅湖相,合并为滨浅湖沉积相。整个盆地的沉积中心并不在工区内部,而在工区的西北方向。工区中心城深5井、城深9井区在后期的构造变动中形成了一个古隆起,登娄库组晚期相应的地层由于受到后期的剥蚀作用而缺失,在地震剖面上该处可以观察到较为明显的削截现象,是同上覆泉头组不整合接触的明显证据。

图8　登娄库组沉积相平面Fig. 8　Sedimentary facies of Denglouku formation

王府断陷登娄库组发育的辫状河三角洲沉积体系所具有的沉积特征,与沉积环境和盆地层序演化规律有关[12]。由于沉积层序垂向组合形式是由盆地沉积速率和可容纳空间的增长速率控制的,所以，盆地演化的不同阶段,沉积体系的类型和分布特征也不同[13]。

进入早白垩世登娄库组沉积期,松辽盆地受到地壳冷却收缩的影响,呈现不均一整体沉降[14-15],进入坳陷式沉积阶段。在王府断陷的沉积过程中,西部凹陷区和东部隆起区沉积了厚度不等的登娄库组和泉一段地层,其中,在登娄库组时期,研究区属于由断陷向坳陷转化时的“填平补齐”式的沉积状态。

工区在登娄库组时期为一个断陷盆地,底部为盆地陡坡,东部为缓坡。地层西部较厚,相东部逐渐变薄,东侧尤其是东北部登娄库组地层的上超现象十分明显,体现了明显的西断东超的沉积特征。

4　结　论

(1)王府地区登娄库组时期为断陷湖盆沉积环境,沉积相类型为辫状河三角洲和滨浅湖沉积相。

(2)王府地区发育的微相有辫状河道微相、越岸沉积微相、水下分流河道微相、水下分流河道间微相。

(3)登楼组地层在沉积时期经历了一次水进水退旋回,最大湖泛面为d22时期。

(4)登娄库组时期物源有两个方向,分别为北东方向和南西方向。

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(编辑荀海鑫)

Sedimentary characteristics of braided river delta in Wangfu area Denglouku formation

LIUChengzhi,SUNTianyi,ZHAOZhuo

(School of Geosciences, Northeast Petroleum University， Daqing 163318, China)

This paper is an effort to investigate the reservoir structure observed in Wangfu region with proven natural gas reserve at the stage of exploration. The specific investigation is performed by making core phase using the well cs7 as the standard and analyzing the facies; comparing logging curves between different exploratory wells to define the characters of every sedimentary facie and sedimentary microfacies; calculating the data in different sand groups by relating depositional cycle closely to the data of sand content; and thereby describing the distribution sedimentary facies and sand body using two main ways, such as single well correction and the incised valley finding on the seismic section. The results show that Denglouku formation is mainly marked by the types of sedimentary facies, identified as braided river delta deposit consisting of braided river sedimentary microfacies, shore sedimentary microfacies, underwater distributary channe, and underwater interchannel; in the sedimentary period, the formation experienced a water inlet annealing cycle, accompanied by and the maximum flooding surface of d22; and fault subsidence and deposition occurring in Wangfu region are subjected to the influence of the sedimentary environment and the basin evolution process. This study may provide basic data for further research into the gas reservoir.

Wangfu; Denglouku formation; braided river delta； sedimentary characteristics

2014-12-05

柳成志(1962-)，男，吉林省榆树人，教授,博士，研究方向：石油地质，E-mail:lchzhdq@sina.com。

10.3969/j.issn.2095-7262.2015.01.009

TE122

2095-7262(2015)01-0040-06

A