陳 誠(chéng)

(中海油研究總院有限責(zé)任公司 新能源研究中心，北京 100028)

0 引言

松遼盆地西部斜坡區(qū)面積為7.5×103km2，賦存豐富的中淺層天然氣，為松遼盆地重要的油氣勘探區(qū)域。有關(guān)松遼盆地西部斜坡區(qū)構(gòu)造樣式、沉積類型、成巖相、成藏動(dòng)力及成藏規(guī)律的研究表明，西部斜坡區(qū)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育受構(gòu)造和沉積因素的雙重控制，如鄒才能等[1]提出，松遼盆地湖泛面對(duì)三角洲儲(chǔ)層和油氣分布具有控制作用；付曉飛等[2-3]認(rèn)為，西部斜坡區(qū)的構(gòu)造有利于油氣的運(yùn)移和成藏；向才富等[4]認(rèn)為，西部斜坡區(qū)的特殊構(gòu)造控制砂體和有效油氣運(yùn)移通道的形成。目前的研究主要針對(duì)單一控制因素，未厘清構(gòu)造和沉積的耦合關(guān)系。青山口組沉積期，西部斜坡區(qū)發(fā)生差異沉降而形成坡折帶，坡折帶對(duì)發(fā)育的三角洲和濁流相的規(guī)模和平面分布具有明顯的控制作用[5]。根據(jù)巖心、測(cè)井和地震資料，分析基準(zhǔn)面變化過(guò)程中西部斜坡區(qū)沉積體系的構(gòu)成、演化及其相互配置關(guān)系，以及物源供給和坡折帶對(duì)沉積體系發(fā)育模式的影響，探討坡折帶發(fā)育特征與控砂原理，為明確松遼盆地西部斜坡區(qū)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育模式和中淺層天然氣分布規(guī)律提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

松遼盆地白堊系區(qū)域構(gòu)造屬于吉黑造山帶，在基底構(gòu)造演化的基礎(chǔ)上發(fā)育斷陷期和坳陷期地層。受強(qiáng)烈的北東—北北東向伸展變形和裂谷作用影響，在盆地?cái)嘞萜谛逼聝?nèi)部發(fā)育一系列地塹。早白堊世泉頭組沉積時(shí)期，盆地進(jìn)入坳陷期，地層逐層向西超覆而形成西部超覆帶。坳陷期地層包括下白堊統(tǒng)泉頭組(K1q)和上白堊統(tǒng)青山口組(K2qn)，主要為大型坳陷湖盆中沉積的河湖相碎屑巖，斷層活動(dòng)強(qiáng)度明顯減弱，青山口組沉積末期發(fā)生一次重要的斷裂活動(dòng)，形成坳陷期的伸展斷層。文中研究目的層段為盆地主要的含油層系——下白堊統(tǒng)泉頭組四段(泉四段，K1q4)和上白堊統(tǒng)青山口組。

根據(jù)中生代構(gòu)造演化，松遼盆地由北向南可分為北部?jī)A沒(méi)區(qū)、東北隆起區(qū)、西部斜坡區(qū)、中央坳陷區(qū)、東南隆起區(qū)、西南隆起區(qū)和開(kāi)魯坳陷區(qū)7個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元[5-7](見(jiàn)圖1)。西部斜坡區(qū)位于中央坳陷區(qū)西部，包括西部超覆帶、泰康隆起帶和富裕構(gòu)造帶3個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元，油源條件好。

圖1 松遼盆地西部斜坡區(qū)構(gòu)造位置

2 地層發(fā)育特征

根據(jù)地震、巖心和測(cè)井資料，研究區(qū)可識(shí)別4個(gè)三級(jí)層序，自下而上分別為SQ1、SQ2、SQ3和SQ4[8-9]。研究層段地質(zhì)時(shí)期總體屬于湖盆演化的坳陷期，地層成層性好，未見(jiàn)明顯的剝蝕及厚度差異(見(jiàn)圖2)。

SQ1對(duì)應(yīng)泉頭組四段(K1q4)，底界面為SBT21，頂界面為SBT2。在整個(gè)SQ1時(shí)期，填平補(bǔ)齊過(guò)程基本結(jié)束，研究區(qū)地層整體平緩，厚度沒(méi)有明顯變化，盆地進(jìn)入穩(wěn)定沉積階段。SQ2、SQ3和SQ4分別對(duì)應(yīng)青山口組一段(青一段，K2qn1)、二段(青二段，K2qn2)和三段(青三段，K2qn3)[10]，該沉積時(shí)期地形已有明顯差異，開(kāi)始發(fā)育坡折帶，地層厚度從邊緣到中心明顯加厚。SQ2時(shí)期為青一段發(fā)育時(shí)期，整體具有西薄東厚、分異明顯的特點(diǎn)，以湖相泥巖為主。SQ3時(shí)期為青二段發(fā)育時(shí)期，湖平面逐漸下降，湖盆范圍縮小，湖岸線后移至龍虎泡階地東部，西部斜坡區(qū)整體位于湖平面以上，直至該層序末期；受構(gòu)造活動(dòng)影響，研究區(qū)地貌特征發(fā)生明顯變化，呈北高南低的特征。SQ4時(shí)期為青三段發(fā)育時(shí)期，早期，研究區(qū)地勢(shì)平坦，齊家南和古龍大部分地區(qū)為地貌地勢(shì)較低區(qū)域，為沉積沉降中心；晚期，地層尖滅線向東部遷移，西部斜坡區(qū)經(jīng)歷一定程度的剝蝕作用，產(chǎn)生一定規(guī)模的不整合面。地震剖面上可見(jiàn)青山口組頂部存在較強(qiáng)烈的削截現(xiàn)象。

圖2 松遼盆地西部斜坡區(qū)泉四段—青山口組層序及沉積相發(fā)育特征

3 沉積相分布特征

根據(jù)鉆井和巖心資料，識(shí)別研究區(qū)泉四段和青山口組沉積相，繪制不同時(shí)期的沉積相圖。西部斜坡區(qū)主要發(fā)育4種沉積相類型，分別為河流、三角洲、濁流和湖相[11-13]。

3.1 沉積相類型

3.1.1 河流相

研究區(qū)河流相主要發(fā)育于泉四段，以曲流河為主。單井上河流相具有典型的二元結(jié)構(gòu)，測(cè)井曲線呈鐘形(見(jiàn)圖3(a))，巖性從中—粗砂巖過(guò)渡為粉砂巖，顆粒分選較好，磨圓以次棱角—次圓為主，砂體厚度為2～15 m，巖心可見(jiàn)沖刷面、楔形交錯(cuò)層理和平行層理(見(jiàn)圖4(a))，表明沉積時(shí)水動(dòng)力強(qiáng)。

3.1.2 三角洲相

研究區(qū)三角洲相廣泛發(fā)育于青山口組[14-16]，典型巖性以灰色—灰綠色粉砂巖、細(xì)砂巖和深灰色—黑灰色泥巖為主，表明發(fā)育于水下還原環(huán)境，三角洲前緣和前三角洲特征較明顯；測(cè)井曲線整體表現(xiàn)為自然伽馬和聲波時(shí)差低。

三角洲前緣亞相的砂體以水下分流河道和河口壩為主。水下分流河道主要為細(xì)砂巖和粉砂巖，底部存在滯留沉積，呈正韻律，巖心可見(jiàn)交錯(cuò)層理和平行層理，單砂體厚度為1～8 m，測(cè)井曲線呈中幅箱形或鐘形(見(jiàn)圖3(b))，反映水動(dòng)力強(qiáng)或水動(dòng)力向上減弱。河口壩巖性主要為細(xì)砂巖，呈反韻律，以粒序?qū)永?見(jiàn)圖4(b))為主，頂部發(fā)育交錯(cuò)層理，單砂體厚度為1～10 m；測(cè)井曲線呈漏斗形(見(jiàn)圖3(c))，表明水動(dòng)力向上逐漸增強(qiáng)。三角洲前緣亞相的細(xì)粒沉積物主要為分流間灣(見(jiàn)圖3(b)、圖4(c))，為泥巖夾粉砂雜砂質(zhì)條帶，可見(jiàn)波紋層理。

前三角洲亞相的細(xì)粒沉積主要為席狀砂(見(jiàn)圖3(d)、圖4(d))，砂巖厚度一般不高于3 m，巖性以灰色粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖為主，韻律特征不明顯。前積型地震相順物源方向發(fā)育于三角洲(見(jiàn)圖5(a))，指示三角洲快速向湖泊推進(jìn)。

3.1.3 濁流相

濁流相一般發(fā)育于三角洲前緣水深較大的區(qū)域[17-20]，是由摩擦力不足以對(duì)抗沉積體重力而形成的事件型沉積物[21-22]，主要發(fā)育于研究區(qū)青一段半深湖—深湖亞相。濁流相巖性主要為粉砂巖或泥質(zhì)粉砂巖，為大段的湖相泥巖中夾若干單層厚度在1～3 m之間的粉砂巖，發(fā)育滑塌構(gòu)造和變形構(gòu)造(見(jiàn)圖4(e))，分選較差，砂礫混雜，磨圓中等，以次棱角—次圓為主，泥質(zhì)含量低，孔隙度較好。濁流相自然伽馬相對(duì)較高，測(cè)井曲線齒化嚴(yán)重，呈鐘形、箱形和漏斗形(見(jiàn)圖3(f))，表明砂泥巖的混雜堆積。地震剖面上表現(xiàn)為湖相地帶中弱振幅背景下的大規(guī)模片狀或丘狀強(qiáng)振幅反射(見(jiàn)圖5(b))。

圖3 研究區(qū)典型測(cè)井相

圖4 研究區(qū)巖心照片

3.1.4 湖相

湖相沉積主要發(fā)育于龍虎泡大安階地和齊家—古龍凹陷，包括濱淺湖和半深湖—深湖亞相。巖性以泥巖為主，偶夾砂質(zhì)條帶，發(fā)育水平層理。湖相環(huán)境發(fā)育泥巖和粉—細(xì)砂巖，測(cè)井曲線多呈指狀，指狀砂體向湖泊方向逐漸減少，反映砂泥互層因?yàn)I淺湖向半深湖—深湖亞相轉(zhuǎn)變而變?yōu)榉€(wěn)定泥巖(見(jiàn)圖3(e-f))。在構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定的半深湖—深湖區(qū)域多為前三角洲席狀砂或湖相泥巖，連續(xù)性好、中—強(qiáng)振幅的平行—亞平行席狀地震相(見(jiàn)圖5(c))較發(fā)育；在濱淺湖區(qū)域，中等連續(xù)性、中—弱振幅的波狀地震相(見(jiàn)圖5(d))較發(fā)育。

圖5 松遼盆地西部斜坡區(qū)典型反射照片

3.2 沉積相演化

泉頭組—青山口組沉積時(shí)期，西部斜坡區(qū)構(gòu)造穩(wěn)定，經(jīng)歷湖盆先迅速擴(kuò)大又緩慢縮小的過(guò)程。泉頭組沉積末期發(fā)生大規(guī)模湖侵，沉積相由河流相廣泛演化為半深湖—深湖亞相，隨時(shí)間的推移，沉積物在青山口組不斷地搬運(yùn)和充填，使三角洲的范圍擴(kuò)大，形成現(xiàn)今的沉積相展布模式。

3.2.1 泉頭組

研究區(qū)原為一個(gè)向西上傾的單斜，地貌在泉四段沉積時(shí)期逐漸變緩，發(fā)育曲流河—三角洲，物源主要來(lái)源于盆地西北部及西部的英臺(tái)地區(qū)。研究區(qū)在泉四段沉積時(shí)期發(fā)生大規(guī)模湖侵，早期，湖岸線在泰康隆起帶的西緣，之后，湖侵速度逐漸加快；中期，湖岸線進(jìn)一步西移，可容空間進(jìn)一步增大，沖積平原逐漸演化為沼澤或河漫湖泊，三角洲發(fā)育范圍逐漸擴(kuò)大，北部物源加強(qiáng)(見(jiàn)圖6(a))。

3.2.2 青山口組

青山口組沉積初期，西部斜坡區(qū)湖平面陡然上升(見(jiàn)圖7)，為松遼盆地第一次大規(guī)模湖泛期。整個(gè)青山口組以湖相泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、介形蟲(chóng)泥巖沉積為主，主要物源區(qū)為泰康隆起帶的西北部和北部，主要發(fā)育三角洲前緣和前三角洲，三角洲平原在研究區(qū)分布較局限，僅發(fā)育于青三段，三角洲前緣分布面積較大，水下分流河道為主力砂體；中部的前三角洲—湖相發(fā)育片狀或點(diǎn)狀濁流沉積；東部齊家—古龍凹陷水體較深，發(fā)育十余米厚的穩(wěn)定暗色泥巖和油頁(yè)巖[23]。

青一段物源主要來(lái)自研究區(qū)西北部和北部，沉積早期物源較弱，發(fā)生湖侵作用；沉積中期物源加強(qiáng)，三角洲朵葉大規(guī)模進(jìn)積；沉積晚期發(fā)生一次大規(guī)模湖侵，湖相范圍擴(kuò)大(見(jiàn)圖6(b))。青二段沉積早期三角洲顯著發(fā)育，三角洲前緣相帶向南延伸，呈片狀分布，水下分流河道砂巖累計(jì)厚度一般為3～8 m，個(gè)別可達(dá)15 m，水體較淺，濁流和灰?guī)r沉積規(guī)模發(fā)育于古龍深凹陷；青二段沉積中期，北部物源加強(qiáng)，湖岸線向南退縮，濁流和灰?guī)r沉積范圍在研究區(qū)內(nèi)進(jìn)一步減小，呈零星狀分布；青二段沉積末期發(fā)生快速湖侵，形成一期在區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定發(fā)育的深灰色—黑色純泥巖，厚度為5～20 m(見(jiàn)圖6(c))。青三段沉積早期主要發(fā)育三角洲沉積，三角洲朵葉規(guī)模大，前緣的席狀砂體、河道砂體和河口壩砂體形成青山口組主要的有利目標(biāo)相帶，湖相灰?guī)r和濁流相不發(fā)育；之后，基準(zhǔn)面不斷下降，至青三段沉積晚期，研究區(qū)中西部暴露于水面，三角洲平原區(qū)域擴(kuò)大，地層廣泛被剝蝕，北部物源供給量小，以薄層砂體湖相泥巖為主，不發(fā)育濁流相，而西部物源重新加強(qiáng)，大規(guī)模發(fā)育三角洲朵葉，古龍凹陷坡折帶以下發(fā)育較大規(guī)模的濁流相(見(jiàn)圖6(d))。

圖6 松遼盆地西部斜坡區(qū)泉頭組—青山口組沉積相平面分布

圖7 松遼盆地西部斜坡區(qū)地震及沉積相剖面(剖面位置見(jiàn)圖1)

4 沉積模式

斷陷湖盆沉積體系演化與構(gòu)造作用密切相關(guān)[24]。青山口組沉積時(shí)期，松遼盆地西部斜坡區(qū)湖平面升降頻繁，物源供給充分，整體呈外緩內(nèi)陡、南陡北緩形態(tài)，發(fā)育兩階坡折帶(見(jiàn)圖8(a))，坡折帶的生長(zhǎng)貫穿整個(gè)沉積時(shí)期。一階坡折帶位于泰康隆起帶西北部，整體呈北東—南西向，寬度為12～18 km，坡度較緩，東西向視坡度為0.71°(見(jiàn)圖8(b))，真實(shí)坡度約為0.80°；二階坡折帶位于龍虎泡與齊家—古龍交界區(qū)域，呈西南—北東向，寬度為13～15 km，坡度較陡，東西向視坡度為1.10°(見(jiàn)圖8(b))，南北向視坡度為0.90°(見(jiàn)圖8(c))，真實(shí)坡度約為1.00°。坡折帶在地震剖面上呈典型的上超型反射，沉積厚度在坡折帶兩側(cè)發(fā)生明顯變化。坡折帶對(duì)沉積體系和儲(chǔ)層分布具有明顯的控制作用，一階坡折帶主要控制三角洲沉積，二階坡折帶主要控制濁積體沉積。

圖8 松遼盆地西部斜坡區(qū)古地貌

湖盆中心位于研究區(qū)東南部，大致處在齊家—古龍凹陷內(nèi)。坡折帶在泉四段未發(fā)育，西部斜坡區(qū)發(fā)育穩(wěn)定的河流相沉積(見(jiàn)圖9(a))。泉四段沉積末期—青一段沉積早期，坡折帶的雛形初現(xiàn)(見(jiàn)圖9(b))。一階坡折帶為三角洲的發(fā)育提供可容空間和動(dòng)力，三角洲的規(guī)模和分布范圍擴(kuò)大，三角洲沉積體系主要位于一階坡折帶的緩坡帶和二階坡折帶的北部。二階坡折帶主要位于半深湖—深湖區(qū)域，因坡度較大，陸源碎屑在三角洲前緣外側(cè)發(fā)生大面積滑塌而形成濁流相。由于兩階坡折帶距離較遠(yuǎn)，在有強(qiáng)物源供給的條件下，三角洲的規(guī)模更大，可以到達(dá)二階坡折帶而形成濁流相(見(jiàn)圖9(b-c))。

圖9 松遼盆地西部斜坡區(qū)沉積模式

青一段沉積時(shí)期，西部物源較發(fā)育，水動(dòng)力強(qiáng)，三角洲規(guī)模較大，三角洲前緣到達(dá)二階坡折帶而形成濁流相；青一段沉積末期和青二段沉積時(shí)期，發(fā)生大規(guī)模的湖進(jìn)，三角洲規(guī)模減小，西部物源無(wú)法到達(dá)二階坡折帶，西北部物源增強(qiáng)，在研究區(qū)北部發(fā)育小規(guī)模的濁流相；青三段沉積時(shí)期，發(fā)生湖退，三角洲規(guī)模重新擴(kuò)大，西部物源重新加強(qiáng)，形成大面積的濁流相(見(jiàn)圖9(d))。青一段和青二段沉積時(shí)期，北東部物源較小，三角洲大部分發(fā)育在二階平臺(tái)之上；青三段沉積時(shí)期，物源變強(qiáng)，三角洲規(guī)模增大，前緣向東延伸至二階坡折帶附近，陸源碎屑在二階坡折帶發(fā)生滑塌而形成濁流相砂體。

坡折帶的坡度對(duì)進(jìn)積規(guī)模具有明顯的影響，對(duì)比一階坡折帶和二階坡折帶，雖然二階坡折帶物源供給較少，但坡度較大，容易發(fā)生重力流沉積而形成濁積體，同時(shí)在坡折處河道下切更為明顯，河道更為穩(wěn)定，濁積體的規(guī)模較低角度坡折帶的更大。

研究區(qū)目的層段湖平面升降頻繁，三角洲前緣砂體與湖相泥巖互層，有利于形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層和有效圈閉；東南部直接賦存于湖相泥巖的濁流相砂體同樣為研究區(qū)有利儲(chǔ)集體。目前，在英臺(tái)—大安地區(qū)的青一段、青二段中廣泛發(fā)現(xiàn)濁流相砂體，大多見(jiàn)油氣顯示，是青山口組湖相區(qū)域勘探的有利目標(biāo)之一。

5 結(jié)論

(1)松遼盆地上白堊統(tǒng)坳陷期是西部斜坡區(qū)的發(fā)育期，形成三角洲—濁流—湖相沉積體系，沉積相發(fā)育主要受盆地邊緣坡折的控制作用。

(2)西部斜坡區(qū)泉四段—青山口組主要發(fā)育曲流河、三角洲、濁流和湖相沉積。泉四段主要發(fā)育河流—三角洲沉積，青山口組整體發(fā)育水退型三角洲和濁流相。

(3)青山口組沉積時(shí)期，西部斜坡區(qū)開(kāi)始發(fā)育兩階坡折帶。三角洲沉積主要發(fā)育于一階坡折帶的緩坡帶，呈連片狀分布，一階坡折帶為三角洲提供可容空間，擴(kuò)大三角洲的規(guī)模。二階坡折帶一方面限制三角洲向東延伸，另一方面為濁流相的發(fā)育提供條件，而濁流相常被成熟的烴源巖包圍，是優(yōu)質(zhì)巖性圈閉的有利探測(cè)區(qū)。