楊特波，王宏語(yǔ)，樊太亮，劉振華，郝悅娟，魏 源，楊 帆

(1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司，陜西西安710021; 2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)能源學(xué)院，北京100083;3.河北工程大學(xué)資源學(xué)院，河北邯鄲056038)

近年來(lái)，圍繞梨樹(shù)斷陷中央構(gòu)造帶、東部斜坡帶和北部斜坡帶中東部等地區(qū)探明了眾多油氣田(圖1)，油氣勘探成果豐碩;而對(duì)于其北部斜坡帶西部蘇家屯地區(qū)的勘探研究尚淺。自皮家氣田的發(fā)現(xiàn)、L2 井與SW33X 井(2011年)在營(yíng)城組獲得重大油氣突破之后，蘇家屯地區(qū)營(yíng)城組的勘探研究突顯其重要意義。沙河子組—營(yíng)城組是梨樹(shù)斷陷主要的烴源巖地層［1-2］;同時(shí)，研究區(qū)分布于沙河子組—營(yíng)城組的斷層活動(dòng)于烴源巖成熟生烴之前［3-4］，烴源巖生烴期，斷層不具有垂向輸導(dǎo)作用，有利于側(cè)向封堵成藏［4］;并且，由構(gòu)造演化可知，蘇家屯-皮家地區(qū)沙河子組—營(yíng)城組等深部油氣藏受嫩江末期及后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響微弱，原生油氣藏保存條件良好［5-6］。所以，營(yíng)城組具有形成自生自儲(chǔ)原生油氣藏以及地層巖性等隱蔽油氣藏的良好條件。因而，對(duì)蘇家屯地區(qū)的營(yíng)城組沉積相展布及演化特征的研究對(duì)該區(qū)深部營(yíng)城組尋找大油氣田具有非常重要的意義。

圖1 梨樹(shù)斷陷油氣田分布與蘇家屯地區(qū)構(gòu)造位置Fig.1 Location of Sujiatun area and oil-gas field distribution in the Lishu Rift

1 地質(zhì)概況

梨樹(shù)斷陷位于松遼盆地東南隆起區(qū)，為斷坳疊置型復(fù)合盆地，面積近2 300 km2，基底最大埋深愈萬(wàn)米［7］。盆地下部是受西邊界弧形斷裂(桑樹(shù)臺(tái)大斷裂)所控制的總體為西斷東超的箕狀斷陷，發(fā)育上侏羅統(tǒng)火石嶺組(J3h)、下白堊統(tǒng)沙河子組(K1sh)、營(yíng)城組(K1yc)和登婁庫(kù)組(K1d);上部為統(tǒng)一的坳陷地層沉積，發(fā)育中白堊統(tǒng)泉頭組(K2q)、青山口組(K2qn)、姚家組(K2y)、嫩江組(K2n)。對(duì)于下部斷陷期，又分為初始裂陷期——火石嶺組(J3h)、快速裂陷期——沙河子組(K1sh)與營(yíng)城組(K1yc)、裂陷萎縮期——登婁庫(kù)組(K1d)［4］。其中快速裂陷期沉積了梨樹(shù)斷陷主要的烴源巖層系地層。

蘇家屯地區(qū)位于梨樹(shù)斷陷北部斜坡區(qū)西部(圖1)，其營(yíng)城組沉積期地貌為一個(gè)北高南低并向東南桑樹(shù)臺(tái)洼陷和西南蘇家屯次洼陷傾覆的斜坡;區(qū)內(nèi)發(fā)育皮家同沉積走滑斷裂;地層從J3—K2發(fā)育齊全。研究區(qū)共經(jīng)過(guò)4 次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)即火石嶺組沉積末期、營(yíng)城組沉積末期、登婁庫(kù)組沉積末期、嫩家組沉積末期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)改造。其中，營(yíng)城組沉積末期、登婁庫(kù)組沉積末期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)地層展布改造強(qiáng)烈，褶皺幅度較大、斷裂發(fā)育［6］。并且，營(yíng)城組沉積末期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)營(yíng)城組沉積末期地層展布和沉積相的發(fā)育及演化特征具有重要的意義。

營(yíng)城組是研究區(qū)最重要的烴源巖層和深部油氣儲(chǔ)集層。營(yíng)城組沉積期梨樹(shù)斷陷沉降速率較大，達(dá)到180～370 m/Ma，物源供給相對(duì)不足，梨樹(shù)斷陷整體上形成一個(gè)欠補(bǔ)償?shù)纳詈?、半深湖沉積環(huán)境［8］。然而，蘇家屯地區(qū)地處斷陷北部的上傾斜坡上，是主要的物源過(guò)路區(qū)，深湖-半深湖相泥質(zhì)巖沉積厚度有限，主要發(fā)育為濱淺湖與辮狀河三角洲沉積體系。另外，蘇家屯-皮家地區(qū)南部由于位于構(gòu)造斜坡較陡部位，三角洲沉積體系向南一直延續(xù)至深洼陷區(qū)［9］，三角洲相砂體連續(xù)、疊片發(fā)育。

2 沉積微相類型識(shí)別

研究區(qū)營(yíng)城組砂巖主要以石英長(zhǎng)石砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖為主，且多為細(xì)砂到粉砂巖，僅在坡上靠近物源的SN139 井區(qū)巖心中發(fā)現(xiàn)含礫細(xì)砂巖和粗砂巖。砂巖中長(zhǎng)石、巖屑含量高，成分成熟度中等，分選中等-較差，磨圓一般，總體上具有快速堆積的特征。經(jīng)薄片鏡下觀察，碎屑顆粒中石英含量為40.4%，長(zhǎng)石含量為38.5%，巖屑含量為21.1%。填隙物主要是泥質(zhì)和方解石等碳酸鹽礦物［10］。營(yíng)城組下部為大套的深-淺湖相泥巖，泥巖顏色以灰黑色、黑色為主，為本區(qū)最主要烴源巖;向上逐漸變?yōu)榛揖G色、灰色泥巖，部分井區(qū)出現(xiàn)棕紅色泥巖。在營(yíng)城組中、上部，發(fā)育多套分流水道滯留沉積的含礫細(xì)砂巖，其中普遍含有水道沖刷帶起的泥礫。滯留沉積砂體向上迅速變細(xì)，單層厚度薄，一般小于2～3 m。反映沉積期能量較強(qiáng)，砂體沉積速度快，且與穩(wěn)定期泥巖層快速交替。

根據(jù)研究區(qū)巖心特征、錄井資料和測(cè)井曲線特征、單井巖相組合特征的分析，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)主要發(fā)育湖泊相和辮狀河三角洲相，并進(jìn)一步識(shí)別出分流河道、水下分流河道、水下分流間灣、河口壩、遠(yuǎn)砂壩、席狀砂、泥坪、灘壩等8 種沉積微相。主要沉積微相的識(shí)別標(biāo)志如表1。

3 層序劃分與沉積相特征及演化

本文采用以基準(zhǔn)面為參照面的高分辨率層序地層分析方法［11-14］，通過(guò)沉積作用轉(zhuǎn)換面的識(shí)別［15-17］，將研究區(qū)營(yíng)城組自下而上劃分為SQ5 和SQ6 等2 個(gè)三級(jí)層序，6 個(gè)四級(jí)層序沉積旋回。以2 個(gè)四級(jí)短期半旋回組合為一個(gè)砂組，水泛泥巖為界，共劃分為7 個(gè)砂組;以最大水泛面和主要水泛面為界自下而上分為4段(圖2)。在單井高頻層序劃分基礎(chǔ)上，通過(guò)選取對(duì)標(biāo)準(zhǔn)特征井(SW31 井)的沉積相和沉積微相特征分析，對(duì)營(yíng)城組內(nèi)部的沉積相縱向演化進(jìn)行研究。并根據(jù)高分辨率層序地層的對(duì)比原則，開(kāi)展骨干剖面鉆井的短期旋回對(duì)比和沉積微相分析及全區(qū)沉積微相平面分布研究。

研究指出，營(yíng)城組下部營(yíng)一段以退積-加積為主，廣泛發(fā)育湖泊相及其各種微相;從營(yíng)二段開(kāi)始，以進(jìn)積為主，辮狀河三角洲前緣相廣泛發(fā)育，并以水下分流河道微相和分流間灣微相為主，河口壩也有發(fā)育，河道砂體厚度薄，多為3～5 m，交替頻繁，垂向組合呈多期河道砂體疊置。營(yíng)三段以加積為主，營(yíng)四段以加積-退積為主。營(yíng)一段最大水泛之后，在營(yíng)二段初期的測(cè)井曲線SP 和GR 上出現(xiàn)明顯的低值突變，表現(xiàn)為明顯的“臺(tái)階”，這是營(yíng)二段初期大面積湖退，砂體進(jìn)積在湖相泥巖之上的巖性突變面的反映，如SW31 井上2 910～2 915 m 之間的巖性突變沖刷面，這個(gè)“臺(tái)階”在全區(qū)可以對(duì)比。

對(duì)連井沉積相剖面圖的分析可知(圖3)，蘇家屯-皮家地區(qū)在橫向上地層和砂組主要表現(xiàn)為中間地區(qū)(SW33X 井區(qū)和SN132 井區(qū)兩支主河道)厚、兩邊地區(qū)(L2 井區(qū)和SW32 井區(qū))薄;自營(yíng)二段向上，中間地區(qū)主要發(fā)育水下分流河道微相，表現(xiàn)為主河道疊置地區(qū);而兩邊地區(qū)多發(fā)育為河口壩、遠(yuǎn)砂壩和湖相泥沉積，表現(xiàn)為邊緣相。沉積相自下而上演化特征為:營(yíng)一段由南向北總體上大范圍湖侵，發(fā)育了兩套淺湖、半深湖泥巖沉積和期間小范圍湖退沉積的三角洲前緣外扇沉積，且以外扇遠(yuǎn)砂壩和灘壩微相為主，相當(dāng)于SG1-SG2砂組;營(yíng)一段末期湖侵范圍達(dá)到最大。營(yíng)二段早期開(kāi)始出現(xiàn)大面積的湖退進(jìn)積體系，三角洲前緣相帶由此在北部斜坡帶廣泛發(fā)育，以水下分流河道和分流間灣微相為主，相當(dāng)于SG3 砂組。營(yíng)二段后期無(wú)大范圍的湖侵和湖退，只是高頻振蕩，前緣相與湖相在北坡交替沉積，前緣相以水下分流河道微相、分流間灣和河口壩微相為主，相當(dāng)于SG4 砂組。在營(yíng)三段中后期出現(xiàn)部分辮狀河三角洲平原沉積，以分流河道微相為主，相當(dāng)于SG5 砂組。之后，由于營(yíng)城組沉積末期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使研究區(qū)北部抬升，營(yíng)四段開(kāi)始出現(xiàn)沉積體系向湖盆內(nèi)快速推進(jìn)，沉積體系北部被大范圍快速剝蝕，大面積平原相帶被剝蝕(SG6 和SG7 砂組)，主要發(fā)育水下分流河道、分流間灣微相和殘留的分流河道微相砂體。

4 沉積微相平面展布與有利儲(chǔ)集相帶

研究區(qū)營(yíng)二段SG3 砂組為營(yíng)城組初次大規(guī)模的湖退進(jìn)積沉積體系，砂體發(fā)育厚度大，坡上大面積分布水下分流河道微相，是營(yíng)城組砂體展布面積最大和厚度最厚的砂組;且其沉積于營(yíng)一段大套烴源巖之上，是最有利的油氣儲(chǔ)集層。根據(jù)SG3 砂組在各個(gè)單井沉積微相和連井沉積微相發(fā)育特征，并使用屬性聚類分析剔除斷層影響之后結(jié)合平面地震屬性圖［18-19］，勾畫(huà)出了沉積微相平面展布(圖4)。

砂體沉積微相特征從微觀上控制了砂體的成分、粘土礦物特征、孔喉滲透率變化［20］，砂體的成分、粘土礦物特征又在一定程度上控制著儲(chǔ)層的成巖作用;成巖作用也反過(guò)來(lái)對(duì)孔喉滲透率有影響［21-22］。這些因素共同控制了蘇家屯-皮家地區(qū)油氣聚集的有利儲(chǔ)集相帶［23］。首先，研究區(qū)營(yíng)城組埋藏深，經(jīng)過(guò)了壓實(shí)、膠結(jié)、交代和溶解作用［24］。由于其儲(chǔ)層的成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度較低，機(jī)械壓實(shí)作用使得顆粒間的原生孔隙極度減小或喪失。其次，儲(chǔ)層砂巖中長(zhǎng)石、巖屑和碳

酸鹽膠結(jié)物等不穩(wěn)定可溶組分多，溶蝕作用溶解砂巖中的不穩(wěn)定組分，可形成大量次生孔隙，改善儲(chǔ)層孔隙及喉道的大小和連通性［25-26］。營(yíng)城組平均孔隙度為8.2%，平均滲透率為0.24 ×10-3μm2，總體上屬于低孔、低滲儲(chǔ)層［26］。所以，營(yíng)城組砂巖中溶解作用形成的次生孔隙發(fā)育帶決定了其有利儲(chǔ)集相帶的發(fā)育。因此，沉積微相通過(guò)控制砂巖成分，進(jìn)而影響成巖作用次生孔隙的發(fā)育，從而控制有利儲(chǔ)集相帶。

表1 蘇家屯-皮家地區(qū)營(yíng)城組沉積微相類型及識(shí)別特征Table 1 Types and characteristics of sedimentary microfacies in Yingcheng Formation in Sujiatun-Pijia area

圖2 蘇家屯地區(qū)SW31 井營(yíng)城組高頻層序與沉積相分析Fig.2 Analysis of high-frequency sequences and sedimentary facies of Yingcheng Fornation in Well SW31 in Sujiatun area

圖3 蘇家屯地區(qū)L2—SW33X—SN132—L3—SW32 連井高頻層序與沉積相對(duì)比剖面Fig.3 Correlation profile of high-frequency sequences and sedimentary facies across Well L2-SW33X-SN132-L3-SW32 in Sujiatun area

圖4 蘇家屯地區(qū)SG3 砂組沉積微相展布Fig.4 Distribution of sedimentary microfacies of SG3 sand group in Sujiatun area

辮狀河三角洲前緣水下分流河道與河口壩微相等以細(xì)砂巖為主，石英、長(zhǎng)石等剛性顆粒含量高，機(jī)械壓實(shí)后為點(diǎn)接觸或線接觸，保存有部分原生孔隙;且距離生烴區(qū)近，后期油氣注入儲(chǔ)層后占據(jù)孔隙空間，改變了孔隙介質(zhì)的地球化學(xué)環(huán)境，能夠使膠結(jié)作用和礦物的形成、轉(zhuǎn)化受到抑制甚至停止［27］。另外，原油中攜帶有一定數(shù)量的有機(jī)酸，有機(jī)酸進(jìn)入儲(chǔ)層后溶解于孔隙水中使孔隙水的pH 值降低，促進(jìn)了長(zhǎng)石和巖屑的溶解以及次生孔隙的形成［25-27］。因此，前緣水下分流河道、河口壩微相發(fā)育區(qū)為研究區(qū)最有利儲(chǔ)層［28-29］。另外，研究區(qū)在營(yíng)城組沉積末期與登婁庫(kù)組沉積末期的兩次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中形成了多處構(gòu)造鼻［6］，鼻狀構(gòu)造背景配合先期水下分流水道微相砂體在上傾部位容易形成構(gòu)造-巖性圈閉。辮狀河三角洲平原分流河道微相以含礫細(xì)砂巖和粗砂巖為主，配合后期鼻狀構(gòu)造背景，在砂體上傾部位同樣可形成構(gòu)造-巖性圈閉［29］。但是由于分流河道砂體泥質(zhì)和塑性巖屑含量高，壓實(shí)后充填堵塞孔隙，原油及有機(jī)酸進(jìn)入困難，長(zhǎng)石和巖屑的溶解有限，次生孔隙發(fā)育有限，所以儲(chǔ)層性能一般。前緣遠(yuǎn)砂壩、席狀砂和濱淺湖灘壩微相以粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，這些部位的砂巖常常與湖相泥巖直接接觸，泥巖中富含HCO-3的壓實(shí)水能輕易地運(yùn)移進(jìn)去并形成碳酸鹽致密膠結(jié)層［30］，砂巖絕大多數(shù)孔隙和喉道被碳酸鹽膠結(jié)物或假雜基化的塑性顆粒充填(如SN138 和L2 等井下部巖心泥巖裂縫中方解石充填，砂巖薄片鐵方解石膠結(jié))，物性很差，通常為致密儲(chǔ)層，儲(chǔ)集性最差;但是因?yàn)榇祟惿绑w往往被相鄰泥巖生油層包圍，從而易形成砂巖透鏡型圈閉，再配合后期構(gòu)造裂縫的改造容易含氣，具有一定的前景。

5 結(jié)論

1)研究區(qū)營(yíng)城組可化分為4 段、6 個(gè)四級(jí)層序和7 個(gè)砂組。自下而上的沉積相演化特征為:營(yíng)一段主要為湖侵過(guò)程，以退積-加積為主，發(fā)育濱淺湖和半深湖相;營(yíng)二段大面積湖退，以進(jìn)積為主，發(fā)育大范圍三角洲前緣亞相;營(yíng)三段發(fā)育較小的水進(jìn)水退交替旋回，以加積為主，發(fā)育三角洲前緣亞相、濱淺湖相和部分平原亞相;營(yíng)四段以加積-退積為主，發(fā)育前緣亞相和平原亞相。

2)沉積微相展布特征表明:主要有兩支主辮狀水道——皮家斷裂以西SW33X 井區(qū)和斷裂以東SN139井區(qū)，向水下延伸分為多支辮狀水下分流河道入湖;以遠(yuǎn)砂壩和席狀砂微相的分布作為辮狀河三角洲的延伸范圍邊界。

3)沉積微相影響成巖作用并控制有利儲(chǔ)集相帶。前緣水下分流河道和河口壩微相發(fā)育區(qū)為最有利儲(chǔ)集相帶，三角洲平原分流河道微相發(fā)育區(qū)次之;配合后期鼻狀構(gòu)造，有利于形成構(gòu)造-巖性圈閉。遠(yuǎn)砂壩、席狀砂和濱淺湖灘壩微相儲(chǔ)集性能較差，亦可形成砂巖透鏡體圈閉。

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