三肇凹陷扶余油层沉积微相定量识别

张永成 （中石油大庆油田有限责任公司第一采油厂，黑龙江 大庆163001）

沉积环境和沉积相决定沉积地层的岩石类型、结构及其空间组合关系，决定生储盖层的发育和分布［1］。沉积微相的研究，对储层砂体展布规律及油田注水开发过程中流体运动规律的认识具有重要意义。三肇凹陷位于松辽盆地北部中央凹陷区内 （图1），是松辽盆地重要的产油区和主力生油凹陷之一；发育于下白垩统泉头组四段的扶余油层是该凹陷中部含油气组合的主要产层［2，3］。研究区内扶余油层砂体虽然较厚，但受沉积环境影响，砂体分布比较复杂，储层非均质性较强。

针对研究区内钻井较多，采用模糊C均值聚类与测井相 （抽稀井）识别相结合的方法可以充分利用研究区的所有井信息，提高识别精度。

图1 三肇凹陷构造区划及研究区地理位置示意图

1 沉积环境分析

三肇凹陷扶余油层处于沉积体系的交汇部位［4］。根据重矿物组合研究，区内主要有3个物源方向：其中西北部的太东－宋芳屯地区重矿物组合主要为锆石、白钛石组合；东北部的升平地区重矿物组合主要为绿帘石、锆石和石榴石组合，应属于北部沉积体系；南部的肇源和头台地区重矿物组合主要为石榴石、锆石组合，应属于怀德沉积体系。由于该区扶余油层沉积受到古中央隆起带所形成的古地形的限制，在古湖盆高水位体系域下形成了以浅水三角洲相为主的沉积［3］。

扶余油层储层岩石以长石岩屑砂岩为主，并含有少量的岩屑长石砂岩，成分成熟度较低。通过对61口井的粒度分析及岩心观察表明：扶余油层碎屑颗粒分选系数为1．47～14．6，平均为4．8；粒度中值在0．013～0．225mm，平均为0．098mm，多为含泥粉砂质细砂岩、粉砂质细砂岩、砂质细砂岩。粒度概率曲线以两段式为主，三段式较少；其中跳跃次总体一般为70%，悬浮次总体为25%～30%，跳跃次总体与悬浮次总体之间的交截点在 （3～4）区间内，跳跃次总体的倾斜度相对较大45～60°（图2），表明水流强度大。

图2 三肇凹陷扶余油层组粒度概率曲线图

与典型的牵引流沉积C－M模式图［1］相比，目的层粒径多数小于500μm，缺少滚动搬运部分，主要由递变悬浮沉积和均匀悬浮沉积组成。就其原因，主要是扶余油层沉积颗粒比较细，泥质含量高造成的，岩性以细砂岩为主。

岩心观察表明，扶余油层沉积构造主要以交错层理为主 （图3），其次为平行层理、块状层理，偶见变形构造；岩石颜色以紫红色、棕色、浅灰色为主，粉砂岩、泥质粉砂岩中富含黄铁矿，泥岩颜色杂有绿色、灰绿色；冲刷面、泥砾比较发育。

通过以上岩石成分、粒度、沉积构造及岩心特征等相指标研究，认为该区扶余油层属于三角洲沉积环境。

图3 三肇凹陷扶余油层岩心照片

2 沉积微相研究

根据研究区扶余油层目前勘探开发认识和现状，以FⅠ上、FⅠ中、FⅠ下、FⅡ共4个油层组为单元开展沉积相研究。通过对典型井 （取心井Z113井）分析，建立了测井微相模式，共识别出1类大相（浅水三角洲相）、2类亚相 （三角洲平原亚相和三角洲前缘亚相）、7种微相 （分流河道、天然堤、决口扇、分流间湾、水下分流河道、席状砂、浅湖泥）（见图4）。

图4 Z113井沉积微相柱状图

3 沉积微相定量识别

3．1 识别流程

首先根据分层数据表提取目的层测井曲线，计算反映沉积微相特征的参数；然后对这些参数进行归一化及模糊C均值聚类；最后在主干剖面相控制下，结合测井相绘制沉积微相平面分布图。

3．2 测井曲线特征提取

定量识别沉积相的关键就是从测井曲线中提取反映沉积微相变化特征的参数；结合研究区的测井曲线特征，通过对比最终选取了自然电位、自然伽马、微电极和地层电阻率等测井曲线计算了目的层段的平均值、地层厚度、相对重心及变差方差根4个反映沉积微相的特征参数［5，6］。

3．3 模糊C均值模型

模糊C均值聚类算法 （FCM）用隶属度矩阵给出了每个样本隶属于某个聚类的程度，对于很难明显分类的变量，模糊C均值聚类也能得到较为满意的分类效果［7，8］。

利用Excel中VBA模块编制了批量按小层提取测井数据、计算特征参数的程序，对各个小层的测井数据进行了计算和归一化处理；利用Matlab模糊逻辑工具箱（fuzzy logic toolbox）中 提供的模糊C均值聚类函数 （“fcm”）编制程序，对各个研究层的沉积微相进行了聚类识别。

4 沉积微相定量识别结果

根据模糊C均值聚类识别结果结合沉积微相平面分布模式，绘制了各个目的层的沉积微相平面分布图。图5为FⅠ中油层组的沉积微相平面分布图。

从划分结果看，研究区各个目的层的分流河道均比较发育，平面上分流河道以EN向展布为主，河道呈条带状、树枝状展布。纵向上自FⅡ油层组至FⅠ上油层组，三角洲前缘亚相不断扩大；FⅡ油层组－FⅠ中油层组具有三角洲平原亚相的特征，FⅠ上油层组具有三角洲前缘亚相的特征。

5 结 论

1）研究区扶余油层为浅水三角洲沉积体系，主要发育分流河道、天然堤、决口扇、分流间湾、水下分流河道、席状砂、浅湖泥等沉积微相。

2）研究区各目的层平面上分流河道以EN向展布为主，河道呈条带状、树枝状展布；FⅡ油层组－FⅠ中油层组具有三角洲平原亚相的特征，FⅠ上油层组具有三角洲前缘亚相的特征。

3）与传统的测井相法识别沉积微相的方法相比，笔者采用的模糊C均值聚类法，可以充分利用研究区的所有井信息，提高识别精度，具有一定的推广价值。

图5 三肇凹陷FⅠ中油层组沉积微相平面分布图

［1］刘宝珺 ．沉积岩石学 ［M］．北京：地质出版社，1980．

［2］付广，王有功，袁大伟 ．三肇凹陷扶杨油层源断裂的再认识及其对成藏的控制作用 ［J］ ．石油学报，2010，31 （5）：762～766，773．

［3］鲁健，吕延防，刘宗堡 ．三肇凹陷葡萄花油层浅水三角洲沉积特征及成藏模式［J］ ．科 学 技 术 与 工 程，2010，10（34）：8407～8411．

［4］张雷，卢双舫，张学娟，等 ．大庆长垣及以东地区泉头组三、四段重矿物特征及沉积体系分析 ［J］．大庆石油学院学报，2010，34（1）：10～13．

［5］文政，雍世和，王中文 ．应用测井资料定量识别沉积微相 ［J］．沉积学报，1996，14（1）：40～46．

［6］陈烨菲，彭仕宓 ．沉积微相定量研究方法 ［J］．石油勘探与开发，2003，30 （4）：51～53．

［7］Dae－won K，Kwang L H，Doheon L．A novel initialization scheme for the fuzzy C－means algorithm for color clustering ［J］．Pattern Recognition Letters，2004，25 （2）：227～237．

［8］Ruspini E H．A new approach to custering［J］．Inform Contr，1969，19 （15）：22～32．