松遼盆地三肇凹陷葡萄花油層沉積體系分析

趙國石 (中石油大慶油田有限公司第八采油廠,黑龍江 大慶 163514)

松遼盆地三肇凹陷葡萄花油層沉積體系分析

趙國石 (中石油大慶油田有限公司第八采油廠,黑龍江 大慶 163514)

應用巖心重礦物、古生物、密井網測井資料，對三肇凹陷白堊系姚家組葡萄花油層進行沉積體系分析，了解古氣候、古水深以及沉積體系分布。研究表明，三肇凹陷葡萄花油層沉積時期氣候濕熱、水體較淺，為淺水三角洲沉積，受北部物源控制，且發育3個水系分支，從而為儲層預測提供了依據，并對油田外擴評價和分區調整具有指導意義。

三肇凹陷；葡萄花油層； 沉積體系； 古水系

前人對松遼盆地沉積環境演化做了大量研究工作[1-3]，認為三肇凹陷葡萄花油層受松遼盆地北部物源三條水系控制，主要為淺水三角洲沉積環境，南部有少部分濱淺湖相沉積。松遼盆地三肇凹陷開發的主要目的層是下白堊統姚家組一段葡萄花油層，為一套夾持在大段黑色泥巖中的砂泥巖組合，單層厚度薄，巖性主要為灰白色、灰色粉砂巖、泥質粉砂巖與灰色、灰黑色、紫紅色、灰綠色、雜色泥巖和粉砂質泥巖薄互層。具有反旋回、復合旋回、底部沖刷的正旋回，泥巖具有波狀，條紋狀水平層理，含介形蟲化石，大部分地區旋回底部泥巖具水平層理。隨著油田進入開發中后期，外擴評價區位于油田交界處，儲層預測難度越來越大；老區潛力分析和規律性總結也需要系統的沉積體系認識。面對油田勘探開發中存在諸多矛盾和問題，在古氣候、物源分析的基礎上，對古水系分布進行了詳細的描述，為下一步油田外擴及開發調整提供參考。

1 沉積環境分析

1.1古植被、古氣候分析

1)古植被分析 在葡萄花油層沉積期，孢粉樣品中常綠闊葉植物孢粉占主導，可達57%；針葉植物孢粉也有一定含量，約32%；草本植物和灌木類植物孢粉少量，總計約10%。由于針葉植物花粉尤其是松科花粉飛翔能力強，在考慮植物類型劃分的時候應當適當降低權重。因此，在葡萄花油層沉積時期，植被以常綠闊葉植物為主，此外有部分的針葉植物、灌木和草本植物。

2)古氣候分析 在葡萄花油層沉積期，孢粉樣品中屬于熱帶植物的孢粉占主導，可達64%，反映熱帶-溫帶及熱帶亞熱帶氣溫帶的孢粉也有一定含量。因此，可以判斷在葡萄花油層沉積期處于熱帶。同理，孢粉樣品中反映濕潤氣候的孢粉最多(達到62%)，可以判斷葡萄花油層沉積期的氣候是濕潤氣候。

1.2古水深條件分析

介形類在湖泊沉積環境研究中具有重要作用[4-5]。葡萄花油層沉積時期，特別是沉積早期和晚期，介形蟲大量存在。通過對80口井500余塊樣品的古生物資料分析，三肇凹陷姚一段葡萄花油層的灰黑色泥巖中發育有分布穩定、數量較多、易于識別的介形蟲化石，大致可識別出包括3屬20種介形蟲化石。樣品中Cypridea(女星介屬)占主導地位，其占整個樣品總數的83.5%，其次是Ziziphocypris(棗星介屬)，占8%，再次之為Lycapterocypris(狼星介屬)，占6.6%。就介形類的生存環境而言，Cypridea(女星介屬)為淡水或半咸水底棲爬行；Ziziphocypris(棗星介屬)爬行于水生植物之上，或暫時游泳；Lycapterocypris(狼星介屬)為淡水生物，在淺水底鉆于泥沙中，且各屬種介形類多呈卵形或橢圓形，殼飾相對簡單，總體反映三肇凹陷姚一段葡萄花油層沉積時期，碎屑供給充足，水體為淡水、較淺且動蕩。

2 物源分析

2.1重礦物ZTR指數特征

通過對三肇凹陷及其附近地區250口井的重礦物資料統計分析，三肇凹陷姚一段的重礦物含量較低，含量在0.08%～1.67%之間，其中陸源重礦物所占比例不等，在3.0%～88.1%之間，主要包括磷灰石、金紅石、鋯石、電氣石、黑云母、綠泥石、綠簾石、石榴石、磁鐵礦、白鈦石、榍石、錫石等。根據重礦物的風化穩定性可將其劃分為穩定和不穩定2類，前者抗風化能力強，分布廣泛，在遠離母巖區的沉積巖中，其百分含量相對增高;后者抗風化能力弱，分布不廣，離母巖越遠，其相對含量越少。重礦物穩定系數是指重礦物中穩定重礦物的含量，其中最為常用的是ZTR指數，即極穩定礦物鋯石(Zircon)+電氣石(Tourmaline)+金紅石(Rutile)的百分含量，指數由小到大的方向指示物源方向。因此，根據重礦物的ZTR指數可大致確定其搬運方向及搬運距離，從而判斷物源方向[5-8]。

圖1 三肇凹陷姚一段重礦物ZTR等值線圖

三肇凹陷姚一段重礦物ZTR等值線圖如圖1所示。由圖1可知，三肇凹陷姚一段ZTR指數介于0.946～47.36之間，ZTR指數具有自盆地周邊向中心逐漸增高的趨勢。ZTR指數的低值主要位于2個區域，分別為三肇凹陷的北部和南部。

1)三肇凹陷南部 三肇凹陷南部的低值區呈東西向帶狀展布，局部地區甚至為零，由南向北ZTR指數值逐漸變大，至最南部ZTR指數值可變為15左右，該高值區大致位于砂體厚度小于3m的地區，砂體發育比較薄，多為粒度較細的粉砂巖和粉砂質泥巖，所以該帶的高值區可能是由于取樣測試所產生的高值，而不一定反映物源和水系的方向。

2)三肇凹陷北部 三肇凹陷北部的低值區ZTR指數多在10以下，局部為5。該低值區大致可分為東部低值帶和西部低值帶。東部低值帶大致呈北西-南東向，反映該區可能為水系匯聚的區域。西部低值帶亦呈北西-南東向展布，該低值帶在北部地區發生分叉分成2個分支，2個分支之間有一高值區，分布面積較大，其值多在15以上，局部可達35。右分支大致沿北西-南東向展布，ZTR指數低值多在10以下且延伸較遠，與東部低值帶交匯，產生較大規模的低值連片區。右分支向東西2側ZTR指數值逐漸變大，在北部與東部低值帶和左分支低值區之間的地帶出現較高值，而在南部右分支ZTR指數值向2側變化較小，最南端至油田中部出現高值。左分支發生分叉，東側一支向東南展布，其低值多在10以下，該帶低值帶與右分支低值帶交匯，該低值帶南部發育2個高值帶，反映這2個地區可能為水系匯聚的地區；西側一支，先呈近南北向-后呈北西南東向展布，低值由10逐漸變為15，南部有一高值區，該高值帶呈近東西向展布，分布面積較大，高值多在20以上，最高值可達45；左分支低值帶在油田南部發育了一高值帶，呈橢圓狀北西南東向展布，分布面積中等，最高值可達35。

依據ZTR指數等值線的展布樣式和特征，可以推斷三肇凹陷姚一段時期的物源主要來自北部和西北部地區，北部地區的物源可分為東西2支。

2.2單井沉積相

圖2 巖心照片

通過對三肇凹陷30口井的巖心觀察，分析從北至南的單井巖心相標志認為，北部三角洲分流平原河道砂體較發育，向南逐漸過渡為三角洲前緣席狀砂。如油田北部升17井，油層中部為三角洲分流平原沉積，向頂底演變為三角洲內前緣相沉積，河間呈紫紅色泥巖與灰綠色泥巖互層，分流河道微相底部具有明顯的沖刷界面，界面之上常見大小不等的泥礫沉積；油田南部的州58井，為外前緣相沉積，席狀砂發育砂泥互層，具水平、透鏡狀、波狀層理及滑塌變形構造(見圖2)。由此說明三肇凹陷葡萄花油層不存在南部物源，物源方向應來自北部。

3 沉積砂體展布特征

圖3 三肇凹陷姚一段砂體厚度等值線圖

三肇地區葡萄花油層的地層厚度范圍在8.9～59.1m之間，且地層厚度由西北向東南逐漸減薄，推測物源主要來自西北方向。砂體厚度變化范圍在3.6～17.8m之間，西北部較東南部厚度大，厚度高值區主要位于芳48、肇238與肇421井區、芳28與芳221井區、升90井區附近，砂體厚度大于12m，主要為分流河道或水下分流河道沉積；低值區主要位于徐家圍子，砂體厚度不足4m，為三肇凹陷的沉積中心。

根據上述分析，認為三肇凹陷的水系主要來自西北方向，共有3個水系分支，分別位于盆地的北部和盆地的西部，從東往西依次稱為第Ⅰ、第Ⅱ和第Ⅲ水系(見圖3)。

3.1第Ⅰ水系

第Ⅰ水系西部地區呈北西-南東向條帶狀展布，該帶砂體較厚，多在14m以上，局部在16m左右，ZTR指數值多在10以下；該水系發育6條次級水系，第1、2、3次級水系呈北東-南西向展布，砂體厚度較大。南部從西往東一次發育了第4、第5和第6次級水系，這3支水系規模都較小，砂體厚度大致從15m左右降到8m以下，而ZTR指數值則從10以下升高到20左右。第Ⅰ水系東部地區砂體厚度值變化較快，從15m以上較快地變為5m左右，可能反映了沒有水系搬運砂體沉積的特征。

3.2第Ⅱ水系

第Ⅱ水系位于中部地區，該水系規模最大，分叉較頻繁，可分為2支規模較大的水系，東邊1支記為Ⅱ-1水系，大致呈北西-南東向展布；西邊1支記為Ⅱ-2水系，大致呈近南北向展布。

1)Ⅱ-1水系 Ⅱ-1水系規模較大、延伸較遠、砂體厚度值較大，多在15m以上，局部達17m以上，ZTR指數值則多在10以下。該支從北往南東發育4支次級水系，第1支和第4支發育在主水系的東面，第2和第3支發育在主水系的西面，其中第2支水系又發育有更次級的水系。

2)Ⅱ-2水系 Ⅱ-2水系發育規模最大，延伸遠、分叉多，北部地區砂體厚度大、ZTR指數值較小。該水系的次級水系主要發育于主水系的東側，自北向南一次發育了6條次級水系，其中第2條和第4條為主要的次級水系。第1、3條次級水系規模較小、延伸較近。Ⅱ-2水系的尾部地區發育了第5和第6條次級水系，水系發育規模較小，延伸不遠，但砂體較厚，厚度大致在12m以上，但ZTR值變化較大，可從10以下升高到30以上。

3.3第Ⅲ水系

第Ⅲ水系為推測水系，主要發育于西部地區，其延伸距離中等，為一個較大水系的末端水系，大致呈北西-南東向展布，共發育5條次級水系，該區砂體發育規模中等，局部地區ZTR值較高，最高達30以上。

表1 葡萄花油層水系沉積特征綜合表

綜上可見，三肇凹陷的水系較發育、分叉較頻繁、延伸較遠，為淺水三角洲沉積提供了充足物質。三肇凹陷葡萄花油層沉積時期，水系主要來至于盆地的北部，第Ⅱ水系規模發育最大、延伸最遠，物源供給豐富，出現了順水系方向帶狀展布的厚層砂體；第Ⅰ水系發育規模中等，具有呈帶狀展布的特征。

根據巖心化驗分析資料，對3支水系沉積特征進行了簡單分析(見表1)，其中第Ⅰ水系水動力最強，第Ⅲ水系處于水系的末端，該研究區能量較弱。

4 結 論

1)三肇凹陷葡萄花油層沉積時期為濕熱氣候、淺水環境。

2)三肇凹陷葡萄花油層物源主要來自北部。

3)三肇凹陷葡萄花油層古水系發育3個分支，其中第Ⅰ水系水動力最強。

[1]鄭玉龍，陳春瑞，任林偉. 松遼盆地上白堊統陸相遺跡化石及其沉積環境 [J].古地理學報，2005，44(3)：337-346.

[2] 張智禮，楊湘寧，蒙啟安，等. 松遼盆地三肇地區泉頭組三段上部介形類化石的指相意義 [J].古生物學報，2005，44(2)：260-266.

[3] 黃清華，黃福堂，侯啟軍. 松遼盆地晚中生代生物演化與環境變化 [J].石油勘探與開發，1999，26(4)：1-4.

[4] Whatley R.Population structure of ostracods:some general principles for recognition of palaeoenvironments[M].Amsterdam:Elsevier,1988.

[5] 趙紅格，劉池洋.物源分析方法及研究進展[J].沉積學報，2003，21(3):409-415.

[6] 張雷，盧雙舫，張學娟，等. 大慶長垣及以東地區泉頭組三、四段重礦物特征及沉積體系分析[J].大慶石油學院學報，2010，34(1):10-13.

[7] 孫小霞，李勇，丘東洲，等.黃驊坳陷新近系館陶組重礦物特征及物源區意義[J].沉積與特提斯地質，2006，26(3):61-66.

[8] 趙俊興，呂強，李鳳杰，等.鄂爾多斯盆地南部延長組長6時期物源狀況分析[J].沉積學報，2008，26(4):610-615.

[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.02.008

P618.130.1

A

1673-1409(2012)02-N024-04

2011-11-25

趙國石(1975-)，男，1999年大學畢業，工程師，現主要從事油藏工程方面的研究工作。