松辽盆地南部嫩江组沉积演化特征

张 喜 长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室,湖北荆州434023吐哈油田分公司开发处,新疆哈密839009

黄玉欣 (吉林油田勘探开发研究院,吉林松原138000)

朱文方 (长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室,湖北荆州434023)

松辽盆地是中国东部中新生代具有断坳双重结构的大型复合型沉积盆地[1～3],嫩江组是松辽盆地南部坳陷结构层中重要的含气层位之一。依据岩性、电性特征,并结合古生物资料,嫩江组可分为五段,其沉积类型及其沉积演化方面,前人已进行了相关研究[2～5],指出嫩江组沉积主要为三角洲-湖泊沉积体系。笔者在此基础上,根据测井、录井、岩心和地震资料,运用构造学、沉积学基本原理和方法,对松辽盆地南部嫩江组沉积演化进行了进一步研究,对该区浅层天然气藏的勘探开发有一定现实意义。

1 沉积相类型

图1 松辽盆地南部嫩江组地层柱状剖面图 (红142井)

松辽盆地南部存在4大物源水系[6],即西部与古大兴安岭相关的英台-红岗水系、西南部与古铁法丘陵和古大兴安岭相关的通榆-保康水系、东部与古张广才岭相关的怀德-长春水系、东北部与古张广才岭相关的长春岭-肇州水系。不同地质时期,各物源水系的重矿物组合有其自身的分布特点,通过对研究区嫩三段至嫩五段22口探井重矿物组合特征及砂岩含量百分比图分析,确认松辽盆地南部嫩江组物源主要来自北部的长春岭-肇州水系和西南的通榆-保康水系。

根据沉积相序、沉积构造及测井相等相标志,结合盆地基底沉降、湖平面变化、沉积物供给、气候等因素,在松辽盆地南部嫩江组可识别出三角洲前缘、前三角洲、浅湖及半深湖-深湖亚相 (图1)。

2 沉积演化

松辽盆地南部嫩江组各类储集体的时空展布受湖盆的边界条件、构造演化阶段、物源区性质、古气候及古水流等因素的影响,不同时期或同一时期不同部位形成了成因各异的三角洲前缘砂体。根据嫩江组残留地层的分布特征,嫩江组沉积时期盆地演化过程可划分为初、早、中和晚4个时期 (分别对应嫩一段及二段、嫩三段、嫩四段和嫩五段)。不同地区、不同时期的沉积特征表现各异,但总体表现出松辽盆地由极盛转为逐渐衰亡的过程。

2.1 嫩江组初期 (嫩一段、嫩二段)

嫩一、二段继青山口组时期后再次拗陷,容纳速率大于堆积速率,水面不断扩大,水体不断变深。英台、红岗、保康及东部沉积体系迅速退缩,在广大范围内主要发育半深湖-深湖和浅湖沉积,形成颜色较暗、厚度可观、生烃强度高的暗色泥岩和油页岩。根据地层厚度、油页岩层数与厚度判断,沉积中心分别位于新民、新立、红岗和大安等地,地层厚220～320m,沉积速率为45～80m/Ma。其中,红岗与大安沉积沉降中心彼此吻合。在水进过程中,沿盆地周缘广泛发育厚度较薄的浅湖砂坝砂体 (图2),为松辽盆地的极盛期。

2.2 嫩江组早期 (嫩三段)

湖盆开始整体抬升,水体变浅,北部侵蚀物源区的小兴安岭再度活跃,北部三角洲沉积体系由北向南推进,湖水南侵,南部三角洲体系向陆退缩。从地层厚度判断,沉降中心沿大安、新立至新北分布,地层厚度110～140m。根据暗色泥岩、泥岩及砂岩等厚图分析,在红岗红70井附近沉积暗色泥岩最厚,厚达110m,砂岩厚度仅为5m,表明红70井附近为最大的沉积中心,沉积速率为50～60m/M a,与嫩江组初期相比,沉积中心向西偏移。由嫩三段沉积相图 (图3)可知,嫩三段发育三角洲前缘亚相和浅湖亚相,三角洲前缘砂体沿盆地长轴方向推进到让字井地区,砂岩百分含量大于8%的地区划为三角洲前缘亚相,其中砂岩百分含量大于20%的地区划为水下分流河道微相。

图2 松辽盆地嫩一、二段沉积相平面图

图3 松辽盆地南部嫩三段沉积相平面图

2.3 嫩江组中期 (嫩四段)

湖盆继续抬升,随充填加剧,堆积速率大于容纳速率,水体不断变浅,但湖面扩大。嫩江组早期的北部三角洲体系由北向南往盆地中央进一步推进,分布面积更广。此时来自西南的通榆-保康三角洲沉积体系也开始活跃,但规模较小,仅局限于黑帝庙地区。从地层厚度、暗色泥岩厚度判断,沉积沉降中心沿大安至乾安呈窄条带状分布,地层厚度290～320m,暗色泥岩厚120～140m,在大219井和乾108井处地层厚度和暗色泥岩厚度达到最大。由嫩四段沉积相图 (图4)可知,嫩四段发育三角洲前缘亚相和浅湖亚相,北部三角洲前缘砂体进一步推进到乾108井附近,具有反旋回至正旋回再到反旋回的粒度特征,自然电位曲线为漏斗、钟型再到漏斗型,南部三角洲前缘砂体局限在黑100井周围。砂岩百分含量大于8%的地区划为三角洲前缘亚相,其中砂岩百分含量大于24%的地区划为水下分流河道微相。

2.4 嫩江组晚期 (嫩五段)

湖盆萎缩,三角洲沉积物从南、北两个方向填塞湖盆,水体变浅,局部氧化作用强烈。北部三角洲体系仍然由北向南向盆地中央推进,此时南部三角洲沉积体系推进也更加显著。由地层厚度、暗色泥岩厚度判断,沉积沉降中心仍然沿大安至乾安分布,地层厚度200～240m,暗色泥岩厚100～120m。在塔11井和乾210井处地层厚度和暗色泥岩厚度达到最大。由嫩五段沉积相图 (图5)可知,嫩五段发育三角洲前缘亚相和浅湖亚相,北部三角洲前缘砂体和南部三角洲前缘砂体在黑120井至乾210井一带汇合。砂岩百分含量大于8%的地区划为三角洲前缘亚相,其中砂岩百分含量大于24%的地区划为水下分流河道微相。

图4 松辽盆地南部嫩四段沉积相平面图

图5 松辽盆地南部嫩五段沉积相平面图

3 结 论

1)松辽盆地南部嫩江组主要发育南部和北部两个三角洲沉积体系,物源主要来自北部的长春岭-肇州水系和西南的通榆-保康水系。嫩江组为三角洲前缘亚相、前三角洲亚相、浅湖亚相和半深湖-深湖亚相沉积。

2)松辽盆地嫩江组时期,湖盆总体表现为急剧下降 (嫩一段、嫩二段)到缓慢抬升 (嫩三段至五段)的过程,沉积环境表现为从深湖-半深湖到浅湖再到三角洲前缘的过程。三角洲形态由 “鸟足形”(嫩三段)逐步转变为 “朵叶形”(嫩四段、嫩五段)。

[1]胡望水,吕炳全,张文军,等.松辽盆地构造演化及成盆动力学探讨 [J].地质科学,2005,40(1):16～31.

[2]单衍胜,张林炎.松辽盆地南部长深气田深层火山岩储集层特征及有利区预测 [J].石油地质与工程,2008,22(5):33～36.

[3]魏兆胜,宋新民,唐振兴,等.大情字井地区上白垩统青山口组沉积相与岩性油藏 [J].石油勘探与开发,2007,34(1):28～33.

[4]王永春.松辽盆地南部岩性油藏的形成和分布[M].北京:石油工业出版社,2001.

[5]邹才能,薛叔浩,赵文智,等.松辽盆地南部白垩系泉头组-嫩江组沉积层序特征与地层-岩性油藏形成条件 [J].石油勘探与开发,2004,31(2):16～19.

[6]吉林油田石油地质志编写组.中国石油地质志(卷二)·大庆、吉林油田[M].北京:石油工业出版社,1991.