徐家围子徐西-徐南地区沙河子组物源体系分析

2019-11-18张丽丽

石油化工高等学校学报 2019年5期

张丽丽

（大庆油田海拉尔石油勘探开发指挥部，内蒙古呼伦贝尔021000）

针对某一含油气盆地，要恢复其沉积盆地原型或某一沉积时期的古环境，最首要的任务就是开展物源分析的相关研究工作。近年来，物源分析理论及其配套技术快速发展，研究手段更多，预测精度更高，各方法之间的补充合作逐渐完善[1-2]。国内学者对物源分析的研究也逐渐由重矿物分析、砂地比分析、地震属性分析[3-12]等单技术分析转变为多技术协同攻关，代表了未来物源分析的发展方向。前人对徐家围子徐西-徐南地区沙河子组沉积、成藏等方面开展了大量研究，但物源分析这一方向成果和认识仍较为薄弱，进而影响了对各沉积体系平面展布规律的准确认识，限制了油气勘探工作的进一步开展。

本文从不同角度、不同层次出发，综合重矿物、地震属性、砂地比、古地貌等相关资料，对徐西-徐南地区沙河子组的古物源特征系统的展开了研究，研究结果为精细刻画徐西-徐南地区沙河子组的主要沉积体系平面展布特征奠定了基础，对未来研究区的进一步挖潜具有重要的意义。

1 地质背景

徐家围子是松辽盆地内的一个重要富油气凹陷、主要赋存致密砂岩气。徐西-徐南地区位于徐家围子断陷西部，南邻丰乐低隆起、朝阳沟古凸起，北、东连徐中断裂，西侧为古中央隆起带，整体来看是一个北北东走向、西北高南东低的断凹，是徐家围子地区的主力生烃凹陷之一（见图1）。目的层沙河子组是徐家围子断陷深部层系的主要烃源岩层，在研究区内厚度600～1 500 m，主要发育有扇三角洲、辫状河三角洲和湖泊沉积体系。研究区沙河子组发育的砂砾岩储层位于主力烃源岩层内部，源储一体，成藏条件优越。

图1 徐家围子断陷构造单元分区及地层柱状图Fig.1 Structural unit zoning and stratigraphic column map of Xujiaweizi depression

2 物源分析

2.1 古地貌特征分析

恢复沉积前古地貌是研究各物源体系特征最直观的方法[13]，在沉积回剥技术的指导下，通过计算机模拟，又经古水深、去压实等矫正后，恢复了沙河子组沉积初期的古地貌特征（见图2）。从图2中可以看出，徐西-徐南地区沙河子组沉积时期古地貌展布明显受到了边界控陷断裂的控制。研究区西部在徐西断裂的影响下形成了陡坡断阶带，东部在徐中断裂的控制下形成了一个坡度较缓的斜坡带。总的来看，研究区沙河子组沉积初期古地貌主要呈西陡、东缓、中央洼的特点，东、西两侧的斜坡区可能为主要的物源方向。

2.2 地震前积反射特征及属性分析

地震属性及前积反射特征分析是一种重要的物源分析手段，它是通过优选出各种与砂地比有较好符合率的属性并对它们进行拟合，再根据拟合后属性的平面展布特征及变化规律对物源方向进行预测[14]。

优选了平均瞬时频率、波阻抗、瞬时频率等8种与砂地比有较好相关性的地震属性，35口井的拟合数据与真实值的综合相关系数可达0.78（见图3），因此拟合出的属性图可以较好地反映徐西-徐南地区沙河子组的砂体平面展布规律（见图4）。

图2 徐西-徐南地区沙河子组沉积初期古地貌Fig.2 Palaeo-geomorphology map of Xuxi-Xunan area at initial stage of Shahezi formation

图3 地震多属性砂地比预测值与真实值交会图Fig.3 Intersection map of predicted value and real value of seismic multi-attribute sand-to-ground ratio

从图4中可以看出，属性高值主要集中在研究区东、西两侧，其中西侧高值区明显多于东侧，低值区主要集中在中部。可据此推断物源方向有从东、西两侧指向中部的特点，西侧物源供源强度更大、影响范围更广，为主要物源方向。东部物源影响范围较局限为次要物源方向。除此之外，寻找典型的地震前积反射特征，可以对识别出的主要物源方向提供强有力的佐证，研究区内靠近西部徐西断阶带处，地震前积反射结构非常明显，能清晰地指示西-东向物源。

图4 徐西-徐南地区沙河子组地震属性及前积反射特征Fig.4 The multi-attributes fusion and progradational reflection of Shahezi formation in Xuxi-Xunan area

2.3 重矿物分析法

通过重矿物分析研究区物源特征主要有两种方式，一是利用属于同一母岩区的井点通常具有相似的重矿物组合特征，各重矿物之间也存在着成因上的联系，因此可以在平面上根据重矿物组合特征的不同来划分物源体系[15]；二是利用ZTR指数的变化趋势，ZTR指数是指稳定重矿物（锆石、电气石、金红石）所占的百分含量，由近源向远源ZTR指数有逐渐升高的趋势，可据此推断物源方向及物源区位置[16]。

研究区沙河子组重矿物资料较少，样品点深度均在3 000 m以下。虽然样点数较少，但这19口井在平面上分布较为均匀，亦对佐证研究区的物源方向有重要作用。徐西-徐南地区沙河子组重矿物组合及ZTR指数平面分布如图5所示。

图5 徐西-徐南地区沙河子组重矿物组合及ZTR指数平面分布Fig.5 Plane distribution of heavy mineral assemblage in Xuxi-Xunan area Shahezi formation

从图5中可以看出，在更靠近东西两侧的井点处，不稳定矿物含量更高，锆石电气石等稳定矿物含量较低，而由研究区两侧向中部，稳定矿物锆石、电气石的含量升高，不稳定矿物含量降低。还可以看出徐西-徐南地区沙河子组主要物源方向为东、西向，由两侧向中部汇聚。其中西部物源的供源区域较为均匀，而东部物源供源主要集中在南北两端，对中部的供源较弱。

2.4 砂分散体系特点

通过砂地比、砂砾岩厚度等图件可以确认砂体在平面上的分布特征及变化规律，一般来说，砂砾岩厚度、砂地比由近源向远源分别有逐渐减薄和降低的趋势，可依此来推断研究区主要物源方向及源区位置[17]。

以45口井的砂岩厚度及地层厚度资料为基础编制了徐西-徐南地区沙河子组地层含砂率分布特征见图6。由图6可以看出，研究区沙河子组砂地比高值区主要位于徐深1、徐深6-305、徐深606、徐深605、肇深13等靠近研究区东、西两侧边界断裂处，而砂地比低值区主要位于徐深602、芳深101、徐深6等中部地区。整体来看，砂地比有从两侧向中部逐渐降低的趋势，指示着东、西向为研究区的主要物源方向。除此之外，还可以看到，西部物源体系对整个研究区西部都有较强的影响，而东部物源体系主要对研究区东部地区的南北两端影响较大、对中间部分则影响较小，推测西侧物源应为整个徐西断阶带，东侧物源则主要是靠近两端处的低凸起。

图6 徐西-徐南地区沙河子组砂地比平面分布图Fig.6 Sandstone percent equipotential map of Shahezi Formation in Xuxi-Xunan area

综合以上分析方法，认为徐西-徐南地区沙河子组主要发育有东、西两大物源体系，其中西侧徐西断阶带物源供源强度更大，影响范围更广，是研究区的主要物源方向。东部物源影响范围较小，主要集中在靠近南北两端处，是次要物源方向。总的来看，研究区物源方向有从东、西两侧指向中部的特点。

3 沉积体系空间分布格局及控制因素

研究以岩心资料为主，测、录井资料、地震资料为辅，确定了徐西-徐南地区沙河子组主要发育有扇三角洲、辫状河三角洲以及湖泊三种沉积体系[18-19]。其中受西部物源控制地区地形坡度较陡，主要发育扇三角洲沉积体系，受东部物源控制地区地形坡度较缓，主要发育辨状河三角洲沉积体系。

研究区沙河子组沉积早期研究区处于被拉张状态，湖盆开始扩大，沉积以浅水为特征的SQ1层序（见图7（a）），扇三角洲和辫状三角洲沉积体系都较发育，湖相主要为滨浅湖沉积。由于幕式构造抬升，SQ1层序晚期湖平面收缩，钻井上具有明显的由早期退积变为晚期进积的岩电性组合特征，反应了研究区由湖浸转向湖退的过程。进入SQ2沉积时期研究区快速沉降，伴随着大规模湖浸、水体快速加深，半深湖-深湖沉积十分发育（如肇深14井），至层序晚期开始略有萎缩。SQ3处于相对的稳定沉降期，斜坡部位与早期相比坡度变缓，且受前期填平补齐作用的影响，该时期整体来看沉积范围有所增加，但仍旧继承了SQ2层序的沉积格局。SQ3层序晚期受构造抬升影响，湖盆萎缩，地震上可见前积地震反射结构由边缘向凹陷中心迁移。SQ4沉积时期，构造强烈抬升，湖盆大幅萎缩，地层遭受严重剥蚀，研究区沉积范围较小，只残留南北两个洼槽（见图7（b））。

图7 SQ1和SQ4时期沉积相平面展布Fig.7 Planar distribution of sedimentary facies in SQ1 and SQ4 period

研究区西部扇三角洲沉积体系具有快速堆积，扇体向湖区延伸范围相对较小的特点，而在东部缓坡带，因地貌坡度较为平缓，扇体向湖区延伸相对较远。总的来看，各层序之间的沉积体系展布特征具有继承性，扇三角洲沉积主要受西部徐西断阶带物源控制，沿断阶带均匀分布；辫状河三角洲沉积受东部物源控制，主要在南北两端靠近凸起处发育，物源明显控制着徐西-徐南地区沙河子组的沉积体系类型及展布规律。