松辽盆地南部黑1工区黑帝庙油层嫩四段沉积演化规律

2021-03-24杨昊长江大学地球科学学院湖北武汉430100

化工管理 2021年6期

杨昊(长江大学地球科学学院，湖北武汉 430100)

0 引言

松辽盆地南部黑帝庙油层具有分布范围广、油藏埋深浅、储层物性好的特征。近年来针对松南黑帝庙油层的一系列勘探工作取得了重大突破。但随着松南黑帝庙油层嫩江组勘探开发的不断深入，人们发现嫩江组四段作为三角洲前缘相带的最前端，虽具有近源条件，含油层位多，分布面积广，但砂岩储层厚度较薄，普遍小于5 m，呈“泥包砂”的特征，且横向变化快，平面非均质性差异明显，优质储层隐蔽性强，导致黑帝庙油层勘探开发难度逐渐加大。因此，如何准确预测三角洲前缘薄层砂体分布，已经成为制约该区挖掘黑帝庙油层薄储层外扩潜力的关键。

1 区域地质概况

松辽盆地是中—新生代发育的大型复合型沉积盆地，具有断坳双重结构[1],长岭凹陷是松辽盆地南部进行油气勘探的重点区块之一，位于中央坳陷区，为盆地内一个重要的生烃凹陷[2]。本研究的黑1工区位于松南长岭凹陷中央凹陷带，构造地貌上具有北高南低的特征。

黑帝庙油层嫩江组是盆地内分布范围最广泛的地层之一，嫩四段是本次研究的重点层位，以嫩四段Ⅳ砂组和嫩四段Ⅵ砂组为盆地坳陷结构中重要的含油层位[3]。嫩江组沉积时期是松辽湖盆由极盛逐渐衰亡的标志[4]。受控于沉积微相分布，长岭凹陷在嫩四段沉积期广泛发育浅水三角洲前缘相带，形成了储层物性较好的水下分流河道和席状砂等薄层砂体，生储盖组合配置良好，具有良好的勘探开发潜力。

2 沉积相类型及特征

结合前人的成果认识，在对研究区取芯井精细观察描述的基础上，综合利用测录井等资料，识别出松辽盆地南部长岭凹陷黑1工区黑帝庙油层嫩江组四段主要发育浅水三角洲相和湖泊相，并进一步划分为三角洲前缘和浅湖2种亚相，以及水下分流河道、河口坝、席状砂、支流间湾、浅湖泥5种沉积微相。

2.1 浅水三角洲相

研究区嫩江组四段浅水三角洲相广泛发育，以三角洲前缘亚相为主，常见水下分流河道、河口坝、席状砂及支流间湾4种沉积微相类型。三角洲前缘亚相位于海平面之下，为稳定的水下还原环境，是三角洲沉积作用最为活跃的地带，砂质沉积物丰富、集中[5]，同时也是三角洲砂体的主体。

水下分流河道沉积微相岩性以灰绿色或浅灰色粉砂岩为主，偶见细砂岩，砂岩分选性较好，砂体厚度多为2～5 m。研究区水下分流河道砂岩由多期小型正旋回沉积结构组成，横向连续性差，横截面呈顶平底凸的透镜状，发育小型—中型交错层理、平行层理、砂纹层理，可见冲刷充填构造。GR、SP曲线形态以中—高幅箱形、钟形为主，曲线内收敛。

河口坝沉积微相岩性以泥质粉砂岩和粉砂岩为主，砂质纯净，分选较好，砂岩厚度多小于3 m。研究区河口坝沉积微相发育有小型交错层理、砂纹层理和粒序层理，可见水流波痕，冲刷面少见，生物化石稀少。垂向上，以向上变粗的反韵律为特征。GR、SP曲线呈中—高幅漏斗形特征，曲线齿化，齿中线外收敛[6]。

席状砂沉积微相广泛分布于浅水三角洲前缘，在研究区黑帝庙油层嫩四段沉积期，由于基底地层坡度较小，湖泊水体较浅，水体能量变强，海水作用强烈，河道砂体受波浪的簸选逐渐向两侧迁移，呈席状或带状广泛分布于浅水三角洲前缘形成席状砂体。席状砂的砂质纯、分选好，单层厚度较薄，一般不超过2 m，主要以泥质粉砂岩、粉砂质泥岩为主，发育有交错层理、脉状层理、波状层理、粒序层理和砂纹层理，沉积构造可见，生物化石稀少。垂向韵律以不明显的反韵律为主，GR、SP曲线表现为低—中幅指形，微齿。

支流间湾沉积微相在研究区内以泥岩为主，含少量粉砂岩或泥质粉砂岩。泥岩多呈弱还原色，常见有杂色、灰绿色、浅灰色等。具水平层理、波状层理、变形层理和透镜状层理，可见浪成波痕，见大量植物碎屑或生物化石，生物扰动构造发育。支流间湾沉积微相是区分水下环境与陆上环境的有效识别标志。GR、SP曲线变化不明显，呈极低幅值的直线状或微齿状。

2.2 湖泊相

研究区嫩江组四段湖泊相发育类型单一，可细化至浅湖亚相浅湖泥微相。由于沉积物受波浪和湖流作用的影响较强，浅湖泥沉积微相岩石类型多为深灰色泥岩沉积，泥岩颜色较上部地层明显变暗，部分页理特征明显。层理类型多以水平层理、波状层理为主，浪成波痕有时可见。生物化石丰富且保存完好，见大量介壳化石和黄铁矿等自生矿物。GR、SP曲线呈中—低幅弱齿化特征。工区典型井嫩江组四段岩芯图如图1所示。

图1 工区典型井嫩江组四段岩芯照片

3 沉积演化规律

陆源碎屑沉积物是物源区与沉积区在区域构造背景下有机配置的产物[7]。通过对研究区嫩四段取芯井的精细描述，结合重矿物分析测试资料，进行物源体系分析，有助于明确研究区古物源的相关信息(物源位置及性质、沉积物的搬运路径以及盆地内的沉积特征、构造演化等)，同时对研究储层砂体展布方向、油气成藏方位等方面也有着重要的影响。

陆源碎屑沉积物中母岩的性质、水动力条件的强弱以及重矿物的搬运距离决定了重矿物的特征，不同的重矿物组合即代表着不同的母岩类型。研究区黑帝庙油层嫩四段共鉴定出10余种重矿物：包括锆石、电气石、金红石、石榴子石、锡石、绿帘石、磁铁矿、白钛矿、板钛矿等，且重矿物组合基本相同。以“锆石+电气石+金红石”的稳定重矿物组合为黑1工区优势组合，且自北向南稳定重矿物含量不断增加，表明研究区在嫩四段沉积期沉积物向南不断搬运，稳定矿物不断富集。ZTR指数是重矿物中最稳定的3种矿物—锆石、电气石和金红石占透明重矿物的百分含量，物源方向即ZTR指数由小到大的方向。计算研究区嫩四段ZTR指数可知，黑152井的ZTR指数为0.55，黑178井的ZTR指数为0.7，ZTR指数由北向南逐渐增加，表明该时期工区以北部物源为主。

嫩四段Ⅵ砂组时期，黑1工区以浅湖沉积和三角洲前缘沉积共存为主。三角洲前缘沉积主要位于工区东北部，发育有河口坝和前缘席状砂2种沉积微相类型，其中河口坝沉积主要集中在黑187井区和长深102井—黑179井一带区域，呈扇状分布。工区中部及南部区域由于水体较深，砂体不发育，为浅湖沉积。嫩四段Ⅳ砂组时期，黑1工区整体以三角洲前缘沉积为主，仅工区南部可见小范围浅湖沉积。三角洲前缘沉积发育有水下分流河道、河口坝和前缘席状砂3种沉积微相类型，其中水下分流河道沉积主要顺长深102井—黑175井和长深102井—黑171井一线延伸，呈条带状分布；河口坝沉积主要集中在黑145井—黑176井—黑152井一带区域和黑187井—黑40井—黑175井—黑178井—黑171井—黑186井—黑179井一带区域，形状不规则，分布于河道边部区域[8]；前缘席状砂继续向西南方向外扩。

总体来看，嫩四段沉积期湖盆面积大、水体浅、波浪作用较弱，具备形成浅水三角洲沉积体系的条件。随着湖岸持续退缩，河流影响加大，陆源沉积物不断从东北部进积增多，工区内砂岩沉积厚度随之增大，范围变广，且自东北向西南方向砂体厚度逐渐减薄，以单支主河道带为主，河道延伸距离较远。河道主体累计厚度为3 m左右，最高可达4.5 m。松南黑1工区嫩四段Ⅵ砂组沉积微相图如图2所示，松南黑1工区嫩四段Ⅳ砂组沉积微相图如图3所示。