大情字井油田青三段Ⅻ砂組儲層沉積特征

張喜龍，楊 旭，謝 俊，秦 磊

（1.中國海洋大學 海洋地球科學學院，山東 青島 266100； 2.大慶鉆探工程公司 測井公司，吉林 松原 131200； 3.山東科技大學 地質科學與工程學院，山東 青島 266590）

0 引言

大情字井油田位于“富油凹陷”長嶺凹陷的中南部［1］，青山口組為大情字井地區主要生油層、儲集層和蓋層［2］，主力儲層高臺子油層位于青山口組.隨著勘探開發的深入，大情字井油田的勘探重點轉移到巖性油氣藏及儲層的精細識別上，識別目的層位的沉積微相類型和分布、分析各小層相帶展布特征、優選有利儲集相帶和層位成為該油田亟需解決的問題［3-4］.魏兆勝等結合巖心、測井、粒度及巖礦等化驗資料，研究大情字井油田青山口組一段、二段的沉積相，認為該區青一、二段發育“深湖型”三角洲沉積體系，水下分支河道和河口壩為主要微相類型，指出青二段為該區下一階段巖性油藏勘探的主要方向［4］.楊明達等研究大情字井油田油氣分布控制因素，認為該區高臺子油層為自生、自儲、自蓋式生儲蓋組合，其油氣分布主要受巖性控制，儲層物性、斷層、低幅度構造控制油氣高產的特點［5］.張玉等分析大情字井油田青二段沉積物源、沉積特征及各重點小層的沉積微相，認為該時期物源主要來自通榆─寶康水系的2個分支方向，主要發育三角洲前緣和前三角洲亞相，分流河道和河口壩為主要儲集砂體［6］.王安輝等研究大情字井油田南部（黑59井／黑69井一線以南地區）青三段沉積微相和含油性，識別分流河道、決口扇、分流河道溢岸砂、分流間灣4個微相，認為沉積微相控制油氣聚集，以分流河道的儲層物性最好［7］.人們對該區青山口組一段、二段沉積成藏研究較多［4-7］，對青三段各砂組乃至小層的精細研究不充分.筆者結合12口取心井巖心觀察，45口測錄井資料及200余塊樣品化驗分析資料，研究全區Ⅻ砂組時期沉積微相，明確物源方向，描繪區內砂體和微相展布形態，分析微相類型對儲層的影響，指出相帶是儲層物性的主控因素，為有利含油層位預測、儲層非均質性研究及油田調整開發和剩余油研究提供依據.

1 區域地質背景

大情字井油田位于松遼盆地南部中央拗陷區南部，位于長嶺富油凹陷中部乾安次凹陷與黑帝廟次凹陷之間的相對隆起部位［7］，構造形態上總體表現為軸向北北東、東緩西陡的不對稱向斜構造，西翼較陡，東翼較緩，軸部斷裂尤其發育（見圖1）.研究區勘探面積為1 500km2，油藏埋深主要在1 600～2 500m之間，主要含油層系為高臺子油層，白堊系青山口組（K1qn）是其主要組成部分.將青山口組（K1qn）分為3個段（K1qn1～K1qn3）［7-8］，其中 K1qn1劃分4個砂組、16個小層；K1qn2劃分5個砂組、24個小層；K1qn3劃分12個砂組、42個小層.研究區主要層位是青三段（K1qn3）Ⅻ砂組，共有5個小層（38-42小層）（見圖2）.

2 沉積物源分析

大情字油田Ⅻ砂組南部和西南部砂巖較厚，泥巖含量低，砂地厚度比較高，向東北砂巖逐漸變薄.研究區內Ⅻ砂組碎屑巖結構成熟度整體較高，由成分成熟度等值線圖（見圖3（a））可以看出，西部、西南部、南部沿古河道走向的成分成熟度較低，在東北部遠源區成分成熟度又普遍升高.統計研究區Ⅻ砂組100多塊樣品的重礦分析資料，穩定重礦物占較大比例，其中鋯石、黃鐵礦、銳鈦礦、電氣石、石榴石含量較高.由ZTR指數平面圖（見圖3（b））可以看出，青三段Ⅻ砂組重礦物ZTR指數較高，整個區域的ZTR指數地區差異較大，西部、西南部、南部地區ZTR指數較低，東北部地區ZTR指數分布較高.綜合碎屑巖成熟度和重礦物分析，認為大情字井油田Ⅻ砂組時期，沉積物源主要來自西南和南部.

3 沉積特征分析

3.1 巖性特征

錄井資料統計顯示，研究區青三段Ⅻ砂組儲集巖巖性總體很細，泥質含量較高，可達43.26%（體積分數）；其次為粉砂巖，其中大部分為碳質粉砂巖，含量為19.33%（體積分數），還有部分泥質粉砂巖，細砂巖級別以上的砂巖含量很少，可見少量的泥灰質砂礫巖.

分析青三段Ⅻ砂組50多塊巖心樣品巖石薄片，研究區青三段Ⅻ砂組巖性主要為巖屑長石砂巖，還有少量的長石巖屑砂巖.長石在碎屑成分中含量較高，平均為46%（鏡下視域范圍內面積百分含量），石英和巖屑含量略低，其中石英平均為26%，巖屑平均為28%.研究區青三段Ⅻ砂組砂巖成分成熟度約為35%，說明儲集砂巖形成的水動力環境較弱.

大情字井油田Ⅻ砂組砂巖顏色以灰色、淺灰色為主，泥巖顏色多為灰綠色、灰色、灰黑色，有少量紫紅、棕褐色泥巖發育，還可見介形蟲.泥巖顏色總體說明，大情字井地區Ⅻ砂組時期沉積環境以還原環境為主，有少量的沉積處于氧化環境.青三段Ⅻ砂組靠近青二段Ⅰ砂組，是青二段向青三段過渡的一個時期，青一、二段為水進型三角洲發育時期，水體整體較深.因此，青三段Ⅻ砂組時期沉積環境與青二段時期沉積環境相似，主要為弱氧化—還原環境.

3.2 粒度特征

砂巖的粒度特征體現搬運營力和搬運尺度，是判別水動力環境的標志［9-11］.沉積物搬運介質水動力條件的不同及流體性質的差異在粒度概率曲線上得到反映［11］.因此，主要采用粒度概率累積曲線，對大情字井區青三段Ⅻ砂組部分井進行粒度和沉積時期的水動力條件分析.

分析目的層取樣，研究區砂巖粒度概率累積曲線主要為兩段式和三段式（見圖4），砂巖粒徑集中在2.0～8.0Ф（Ф＝lg 2D，D為粒徑）之間，沉積物粒度較細，分選良好.研究區粒度概率累積曲線特征分為2種類型：

（1）跳躍總體為主的兩段式粒度概率累積曲線（見圖4（a））.曲線由跳躍總體、懸浮總體組成，以跳躍總體為主，約占64%（質量分數），懸浮總體與跳躍總體之間的交截點在3.8Ф附近，反映牽引流特征的單向水流作用，主要出現在三角洲平原水道和三角洲前緣的水下分流河道.

（2）兩段式夾過渡形態的粒度概率累積曲線（見圖4（b））.曲線跳躍總體含量約占26%，直線段斜率大于60°，反映很好的分選性，粒徑主要集中在2.0～3.3Ф之間.懸浮總體粒度較細，粒徑在4.8～8.0Ф之間，含量約為32%，直線段斜率小于30°，在較弱水動力條件下經歷不完全的分選.過渡段組分含量最大，約占總體的42%，直線段斜率約為45°，在較強水動力條件下分選較好，為水下分流河道末端沉積或淺水區的波浪和沿岸流的沖刷回流作用形成的沉積體.

3.3 沉積構造特征

沉積巖的構造特征是沉積時水動力條件的直接反映，又較少受沉積后各種作用的影響，具有良好的指相性［10-12］.研究區青三段Ⅻ砂組地層中沉積構造類型多樣 （見圖5），成因類型眾多，總體上反映雙向往復水流機制的沉積環境.

3.3.1 流動成因構造

研究區常見的流動構造有沖刷面構造、交錯層理、平行層理、沙紋層理等（見圖5（a）），根據所處水動力環境的強弱逐漸依次過渡.此外，研究區過渡層理也較為發育，由于存在水流和波浪的交互作用，砂泥沉積中通常形成一種復合的過渡層理，并且隨水流和波浪作用的強弱，依次發育脈狀層理、波狀層理、透鏡狀層理（見圖5（e））.

3.3.2 同生變形構造

研究區同生變形構造也較發育，可見重荷構造與泄水構造（見圖5（g）），主要形成于沉積后至固結成巖以前，處于軟沉積物階段時（如粉砂巖、粉砂巖與泥巖的互層），因受物理作用的影響而形成構造，主要物理作用包括差異載荷、滑塌、液化和泄水作用等.

3.3.3 生物成因構造

研究區發現較多生物成因的沉積構造，主要有生物遺跡構造和擾動構造（見5（h）），常出現在間歇性動蕩、能量較小的深水─半深水沉積環境中.

4 沉積相分析

4.1 沉積微相類型及特征

結合巖心、粒度、測井、錄井資料，確定青三段Ⅻ砂組沉積時期主要發育三角洲平原和前緣亞相，前三角洲發育范圍較小，主要識別區內特有的微相類型包括前緣砂壩、前緣沙席、濱外砂壩、濱外沙席等.

4.1.1 三角洲平原

整個青三段沉積時期處于水退環境，三角洲平原發育范圍廣，但因Ⅻ砂組時期處于青二段向青三段的過渡期，研究區三角洲平原沉積不是很發育，主要識別的沉積微相類型包括分流河道、決口扇、天然堤（見圖6（a））.

（1）分流河道.研究區分流河道多為曲流河型，單向水流是主要特點，河道沉積具有明顯的整體向上變細的正韻律.河道砂體剖面底部為侵蝕面，侵蝕面上有滯留沉積（見圖5（a）），向上過渡為槽狀交錯層理砂巖、沙紋層理的細砂巖夾粉砂巖和砂泥互層.自然電位多呈箱形或鐘形，常有伽馬曲線齒化現象，是河道復合和重疊的結果（見圖6（a））.

（2）決口扇.主要由細砂巖、粉砂巖組成，粒度比分流河道沉積物細.洪水漫溢河床時，通常沖破天然堤形成扇灘，形成大面積席狀砂層，常發育多樣的小型決口水道，向上變細的層序特征明顯，一般具有交錯層理，還可見波狀層理、水流沙紋層理等（見圖5（f））.

（3）天然堤.常發育在分流河道間的兩側，平行河道延伸，橫斷面呈楔狀或不對稱的透鏡狀，以粉砂沉積為主，粒度隨著遠離河道而變小，常見的沉積構造包括上攀交錯層理、水流波痕層理、波狀─透鏡狀層理（見圖5（e））、植物根系及動物潛穴.

4.1.2 三角洲前緣

大情字地區青三段時期三角洲沉積具有一定淺水三角洲特征.水退環境下，適合三角洲前緣發育，Ⅻ砂組時期前緣沉積分布比青一、青二段廣泛，是該層位主要的儲集相帶，主要發育水下分流河道、河口砂壩、前緣砂壩、前緣沙席等沉積微相（見圖6（b））.

（1）水下分流河道.水下分流河道為陸上分流河道的水下延伸部分，沉積物以砂巖、粉砂巖為主，儲集巖粒度整體較平原分流河道的細，呈下粗上細的正韻律.河道底部具沖刷或突變面，缺少或不發育底部滯留沉積，主要的沉積構造包括交錯層理（見圖5（b））、平行層理（見圖5（c））、沙紋層理、波狀層理等，多見砂泥巖薄互層.自然電位多為典型鐘形、底突頂漸、光滑—微齒等特征（見圖6（b））.

（2）水下分流間.水下分流間發育在水下分流河道間的低洼地區，沉積環境穩定，多為泥質沉積，泥巖顏色主要為灰色、灰綠色，但在青三段時期，因快速水退，水體變淺，部分地區處于氧化環境，其顏色呈棕色.也有砂體沉積，大多為泥質粉砂巖或粉砂巖，發育波狀層理和沙紋層理，常見生物擾動和變形構造，偶見透鏡狀砂體，更多呈砂泥互層.自然電位多呈平直狀，時夾指狀或齒形.

（3）河口砂壩.河口砂壩位于水下分流河道的河口處，當水下分流河道受到湖水作用而速度減小時，沉積速率最高，并且沉積下來一系列砂體.沉積物分選好、質純，多以細砂、粉砂巖為主，因受到河流與湖浪作用的影響，以交錯層理（見圖5（d））、平行層理、沙紋層理為主，底部常發育水流沙紋層理和波狀—透鏡狀層理.通常多個河口砂壩疊加，厚度變化較大，整體顯示向上變粗的反粒序特征，電測曲線多呈齒化箱形、漏斗形或箱形—漏斗復合形（見圖6（c））.河口砂壩、疊覆的河口砂壩是研究區的主要沉積微相類型.

（4）前緣砂壩.發育于河口砂壩前方，主要是受湖浪作用改造形成的，一般平行或斜交于湖岸線，沉積環境能量較小.前緣砂壩多以細粉砂、粉砂巖為主，分選較河口砂壩差，常發育變形構造（見圖5（g））、波狀層理，偶見泥質條帶.由于其是受湖浪作用改造河口砂壩砂體形成的，故常呈反韻律沉積層序，只是單砂層厚度較河口砂壩小，厚度一般小于4m，對應的電測曲線也多為齒化漏斗形（見圖6（c））.

（5）前緣沙席.前緣沙席是河口砂壩經湖浪、沿岸流改造再沉積的連片分布的薄層砂，以粉砂巖、泥質粉砂巖為主，內部主要發育平行層理、水流沙紋層理、波狀層理，可見生物擾動.由于砂體較薄，自然電位呈微齒形，伽馬曲線呈指狀.

（6）濱外砂壩.濱外砂壩沉積物較河口砂壩細，以粉砂、泥質粉砂為主，主要沉積構造包括小波痕交錯層理、波狀交錯層理，可見生物擾動及潛穴遺跡（見圖5（h））.曲線特征為低到中幅的指形或多個低幅漏斗形曲線疊加（見圖6（d））.

（7）濱外沙席.發育于前緣沙席前，并包圍濱外砂壩，沉積物主要來自河口砂壩、前緣沙席.沉積多以泥質加薄砂層為特征，薄層砂內發育波狀層理，可見生物擾動，厚度一般小于2m，電測曲線一般呈指狀（見圖6（d））.

4.1.3 前三角洲

前三角洲位于三角洲前緣的前方，是河控三角洲沉積最厚的地區［13］.前三角洲的沉積物大多是在浪基面以下形成的，淺水波浪對它干擾很小，主要沉積物有暗色泥巖和粉砂質泥巖，常發育水平層理和塊狀層理，常見廣鹽度的生物，如介形蟲、瓣鰓類等（見圖5（h））.因青三段Ⅻ砂組時期處于湖水快速下降的沉積時期，前三角洲發育范圍不廣，集中在遠源的東北部地區，主要為灰綠色的深湖泥巖（見圖7（b））.

4.2 沉積微相與砂體平面分布

青三段Ⅻ砂組沉積時期，湖水快速下降，研究區繼承青二段三角洲沉積體系的沉積特點，主要發育三角洲平原和前緣亞相，結合區域地質背景、單井相研究、砂厚等值圖，分析研究區青三段Ⅻ砂組5個小層（38-42小層）的砂體和相帶展布規律.以青三段Ⅻ砂組42小層為例，分析研究區沉積相帶和砂體展布.

由42小層砂厚平面圖可見，西北部和西南部砂體厚度較大（見圖7（a）），整個區域的砂體厚度呈自西南向北東減小的分布趨勢，說明沉積物來源主要為西部、西南、南部3個方向.西北部大量砂體主要來自于西部沉積物源，砂巖由西向東逐漸減薄，并向斜東坡尖滅.

在水退環境背景下，從青三段Ⅻ砂組42小層沉積時期發育三角洲平原亞相，主要集中在西南及南部（見圖7（b）），三角洲平原砂巖厚度整體較厚，為3～6m，主要分布于分流河道微相.因處于水退環境，其河口砂壩、水下分流河道的延伸范圍相對縮小，但仍是該時期主要發育的儲集砂體.與青二段Ⅰ砂組沉積時期相比，42小層濱外沙席、濱外砂壩更為發育.

4.3 沉積微相對儲集巖物性的影響

砂巖物性受沉積和成巖雙重因素的影響［12-15］，沉積相是影響儲層物性最重要的因素，主要反映在不同相帶儲集物性有較大差別上［16-18］.

青三段Ⅻ砂組分流河道砂體單層厚度為2～11m，平均孔隙度（φ）為11.71%，平均滲透率（K）為3.46×10-3μm2；河口砂壩砂體單層厚度為2～7m，平均孔隙度為12.15%，平均滲透率為2.78×10-3μm2；濱外砂壩砂體平均孔隙度為9.48%，平均滲透率為2.11×10-3μm2；前緣沙席平均孔隙度為8.88%，平均滲透率為1.37×10-3μm2；濱外沙席平均孔隙度為8.19%，平均滲透率為0.45×10-3μm2（見表1）.不同類型的沉積微相是儲層物性的主要控制因素.

表1 Ⅻ砂組不同微相平均孔隙度和滲透率Table 1 Comparison of porosity and permeability of different sedimentary microfacies in theⅫsand group

5 結論

（1）青三段Ⅻ砂組沉積時期為湖盆萎縮期，沉積物主要來自西南部和南部的通榆—保康水系.該時期發育“淺湖型”三角洲沉積體系，即主要發育三角洲平原和前緣亞相，識別河口砂壩、前緣砂壩、濱外砂壩等微相類型.

（2）Ⅻ砂組時期研究區主要發育三角洲平原和前緣亞相儲集砂體，成因類型多樣，有利儲集砂體為分流河道、河口砂壩、前緣砂壩砂體.

（3）儲層物性明顯受沉積微相影響，分流河道、河口砂壩砂體儲層物性最好.

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