松辽盆地东缘泉头组野外地质剖面沉积特征

柳成志,　牟楠楠,　于海山

(1.东北石油大学 地球科学学院, 黑龙江 大庆 163318;2.中国石油大庆油田第八采油厂, 黑龙江 大庆 163514)



松辽盆地东缘泉头组野外地质剖面沉积特征

柳成志1,牟楠楠1,于海山2

(1.东北石油大学 地球科学学院, 黑龙江 大庆 163318;2.中国石油大庆油田第八采油厂, 黑龙江 大庆 163514)

针对油田开发中扶余油层砂体发育层薄、连续性差、变化复杂的情况,从野外露头的角度对松辽盆地东缘五色山和红星渔场泉头组沉积相类型、特征及变化规律进行分析。野外观察和实测结果表明,泉头组发育有冲积扇相、辫状河相、曲流河相3种沉积相及7种沉积亚相、12种沉积微相类型,经历了由冲击扇—辫状河—曲流河—辫状河—曲流河的沉积相演变过程。该研究为扶余油层深入开发提供了有益参考。

泉头组; 松辽盆地; 扶余油层; 沉积相; 沉积演化

泉头组是松辽盆地坳陷期早期阶段的沉积,盆地内以河流相为主,盆地边缘粒度较粗,与下伏登娄库组呈整合-平行不整合接触。盆地边部常超覆于不同层位老地层之上。该组是松辽盆地扶余油层的主要发育层位,由于扶余油层砂体发育具有层薄、连续性差、变化复杂等特征,通过区域内现有取心井难以对扶余油层沉积特征有一个系统的认识,因此,文中通过野外地质露头观察和实测,研究整个泉头组的沉积及其演化特征,从而为扶余油层沉积体系的深入认知提供了参考。

1　地层岩性特征

泉头组在松辽盆地东缘伊兰—伊通地堑的南段均有出露,包括黑龙江省西南部、吉林省西部、辽宁省西北部等区域,此次研究选取辽宁省昌图县泉头镇籍家岭乡五色山和黑龙江省哈尔滨市宾县红星渔场两个泉头组剖面,对泉头组沉积特征及演化规律进行分析。其中,辽宁省昌图县泉头镇籍家岭乡五色山剖面,起点N42°51′28″、E124°11′29″,终点N42°51′40″、E124°10′36″,剖面全长1 470.86 m,地层出露总厚度510.84 m;黑龙江省哈尔滨市宾县红星渔场剖面,起点坐标:N45°59′53″、E127°33′07″,终点N45°59′04″、E127°33′59″,剖面全长约1 400 m,地层出露总厚度为187.6 m。

五色山泉头组剖面(W剖面)由下至上总体上呈现正粒序的沉积旋回,泉头组底部主要为红色泥岩与灰绿色砂砾岩互层;下部主要为浅黄色含砾砂岩,亦可见浅绿色砂砾岩,砂砾岩中间夹有数套红褐色泥岩,总体呈砂包泥的特征;地层中下部主要发育有黄色、绿色粉砂岩与红褐色泥岩互层;地层中部则多见灰色粉砂岩与褐红色泥岩互层;地层上部主要为褐红色泥岩夹灰色、浅绿色粉砂岩。

宾县红星渔场剖面(H剖面),泉头组底部地层主要为一套黄色砾岩与一套黄色粗砂岩,中部主要发育厚层黄色砂砾岩与厚层灰白色、灰绿色泥岩,上部主要发育黄色砂岩,并可见灰绿色泥岩与粉砂岩。

2　沉积微相类型及特征

沉积微相的类型及展布特征控制储层质量和分布,是开展储层评价的基础。由于沉积微相控制油水运动规律,其展布特征同样是预测小层剩余油分布规律的主要依据[1-5],因此,对松辽盆地开展野外露头实测具有重要意义。沉积相带的分布,直接控制储层物性的分布,影响地下油水运动及剩余油的分布[6]。在地质剖面观察及实测中,共识别出3种沉积相、7种沉积亚相和12种沉积微相类型,如表1所示。

表1　泉头组沉积相类型

2.1冲积扇相

冲积扇相在泉头组两个剖面的底部均有发育,垂直向上为一个不完整的下粗上细的正旋回沉积层序,可识别出扇中和扇缘两个亚相类型。

2.1.1扇中亚相

五色山剖面中,扇中亚相沉积物总体表现为成熟度低,砾砂泥混杂,颗粒分选、磨圆极差的特征,前半部分岩性为一套厚层的褐红色角砾岩和紫红色粉砂质泥岩,在泥岩中夹杂泥砾岩;后半部分岩性为褐红色泥岩和灰绿色砂砾岩互层。此剖面扇中亚相由下至上可识别出泥石流沉积、河道沉积和漫流沉积三个微相类型:泥石流沉积砾、砂、泥混杂,分选极差,岩石成熟度低,岩屑含量极高,层理不发育(图1a);河道沉积的粒度、分选性和磨圆度与泥石流沉积相比较好,多呈次棱角状(图1b);漫流沉积主要表现为灰绿色砂砾岩与褐红色泥岩频繁互层,砂砾岩中砾石分选磨圆较差,钙质胶结,个别砂砾岩层中可见槽状交错层理(图1c)。红星渔场剖面中,扇中亚相沉积物主要是河道沉积微相的黄色砂砾岩,砾石分选性差、磨圆好,为氧化环境下沉积产物(图1d)。

图1　冲积扇沉积特征图版

2.1.2扇缘亚相

扇缘相对于扇中而言黏土含量增多,砂含量减少,主要发育一套灰绿色含砾粗砂岩和一套浅绿色砾岩,浅绿色砾岩中夹数层褐红色薄泥岩,漫流沉积较发育,见水平和波状层理。

2.2辫状河相

2.2.1河床亚相

五色山剖面中,河床亚相由河床滞留沉积微相和心滩微相组成。剖面上可见三套河道砂体,均为多期河道叠加形成,每一期河道底部均发育有河床滞留沉积,其上发育心滩沉积,因此，可见明显的河床滞留沉积—心滩沉积—河床滞留沉积—心滩沉积的沉积模式。其中,河床滞留沉积主要以砾石为主,冲刷面明显,岩层较薄(图2a);心滩主要沉积含砾粗砂岩和含砾中砂岩,厚度较大,层内可见平行层理和槽状交错层理(图2b)。样品概率累积曲线图(图3)显示碎屑沉积物以砂为主,其次为粉砂,分选性较差,跳跃总体与悬浮总体特征明显,跳跃总体粒度范围为(1～3)φ之间,跳跃总体与悬浮总体之间的截点在(2.75～3.75)φ之间,跳跃总体与悬浮总体的含量约50%,滚动组分零星出现,具有典型牵引流特征。红星渔场剖面中,河床亚相沉积物为厚层黄色砂砾岩,砂质沉积物以颗粒支撑结构为特征,杂基含量明显减少,可见槽状交错层理和水平层理。

图2　辫状河相沉积特征图版

图3　河床亚相沉积物概率累积曲线

2.2.2河漫亚相

五色山剖面中,河漫亚相只发育河漫滩微相,主要为褐红色泥岩,泥岩多为粉砂质,其中,泥裂和钙质结核发育(图2c)。红星渔场剖面中,河漫亚相也只见河漫滩微相,为薄层灰白色泥岩(图2d),泥质较纯。

2.3曲流河相

曲流河相在泉头组两个剖面上均有发育,也可见较为明显河流二元结构,其中，五色山剖面上,曲流河相可识别出河床亚相、堤岸亚相和河漫亚相;红星渔场剖面上,曲流河相中仅见河床亚相。

2.3.1河床亚相

在五色山剖面,河床亚相中可见明显的河床滞留沉积—边滩沉积—河床滞留沉积—边滩沉积的沉积模式(图4a)。表现为一套近10 m的浅黄色厚层砂岩,砂岩粒度不一,以粗砂岩和中砂岩为主,夹杂数层薄层砾岩,具备典型多期叠加特征。河流侧向加积作用明显,边滩发育,具备典型的蚀凹增凸现象。厚层砂岩内部见大型板状交错层理,层系之间界面彼此平行,底部可见冲刷面,曲流河点坝内部侧积呈多期正旋回,粒度变化呈下粗上细的趋势。红星渔场剖面上,主要发育细砾岩和粗砂岩;泥岩和细砂岩次之,在顶部发育一套粉砂岩,为边滩沉积(图4b)。

2.3.2堤岸亚相

五色山剖面中,堤岸沉积发育在河床沉积的上部,出露良好的决口扇和天然堤微相。剖面中部天然堤沉积主要表现为浅绿色粉砂岩与褐红色泥岩互层或浅绿色粉砂岩与灰黑色泥岩互层,天然堤沉积中可见上攀层理和槽状交错层理[4],钙质结核发育,体现出明显的沉积间断;泥岩中可见干裂,反映了当时的气候特征;剖面顶部天然堤沉积表现为暗红色粉砂质泥岩与灰色泥质粉砂岩互层(图4c)。决口扇微相以细砂岩和粉砂岩为主,可见小型交错层理和平行层理,剖面上呈透镜状,粒度比天然堤稍粗(图4d),具有不等粒砂状结构,颗粒排列中等,孔隙发育较差,大小颗粒穿插分布;泥质具重结晶,呈薄膜状充填于颗粒间,局部呈条带状、团块状,分布不均;碳酸盐呈团块状,充填孔隙,部分碳酸盐呈微晶状,与粉砂混杂分布(图5)。

图4　曲流河相沉积特征图版

图5　含碳酸盐不等粒岩屑长石砂岩

2.3.3河漫亚相

五色山剖面中,河漫沉积主要表现为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和泥岩,颜色多为褐红色,少见暗红色、灰色,泥岩中泥裂和钙质结核均十分发育(图4e)。

3　沉积演化规律

泉头组时期,松辽盆地构造沉降进入坳陷期,整个松辽盆地处于一个扩张阶段,盆地持续稳定沉降,发育一套河流、浅水湖泊、三角洲沉积储层[7-8]。浅水三角洲发育分流河道和水下分流河道砂体,构成整个地区砂体骨架。砂体横向变化快,平面上呈条带或断续条带状展布[9]。泉头组三段中期(扶余油层沉积早期), 通过野外地质剖面的观察与实测,总结剖面上沉积相特征及变化规律得出,泉头组经历了冲击扇→辫状河→曲流河→辫状河→曲流河的沉积相演变过程。泉头组沉积初期,松辽盆地处于构造运动相对强烈、地形坡度较大、气候干旱的沉积环境下,发育大规模的冲击扇沉积体系;随着盆地持续稳定沉降过程中沉积物的堆积,地形起伏变缓,沉积厚度增大,河口沉积物向湖盆中央进积,在剖面的下部,冲积扇相之上发育辫状河相沉积体系;盆地继续稳定沉降过程中,逐渐由辫状河相沉积过渡到曲流河相沉积;此后松辽盆地处于干旱环境下,物源缺乏,出现沉积间断,发育大量钙质结核层,而后再次发育辫状河相,并由辫状河相过渡为曲流河相。

综上所述,泉头组时期构造环境和气候条件较不稳定,是扶余油层砂体发育规模小、连通性差、变化复杂的主要原因。对扶余油层的有效开发必须以细分层的沉积相研究为基础,对不同沉积相类型砂体的发育特征及展布规律进行精细解剖,以指导布井和措施制定。

4　结　论

(1)由松辽盆地东缘野外地质露头揭示,泉头组沉积相有冲积扇、辫状河和曲流河三种相类型,进一步划分了7种沉积亚相和12种沉积微相类型。

(2)总结剖面上沉积相特征及变化规律得出,泉头组经历了冲击扇→辫状河→曲流河→辫状河→曲流河的沉积相演变过程。

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(编辑荀海鑫)

Geological section sedimentary characteristics of Quantou formation in north of Songliao Basin

LIUChengzhi1,MOUNannan1,YUHaishan2

(1.School of Geosciences, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China; 2.8th Oil Production Plant of Daqing Oilfield, PetroChina, Daqing 163514, China)

Aimed at addressing the problems, such as the thin layer, poor continuity, and complicated variation, as happens in Fuyu reservoir sand body during the oil field development, this paper, from the point of view of outcrop, analyzes the types, characteristics, and laws governing variation of sedimentary facies of Quantou formation occurring in Wuse Mountain and Hongxing Fishery in north of Songliao Basin. The observation and actual measurement of outcrop of Quantou formation shows that Quantou formation consists of 3 types of sedimentary facies, 7 types of sub-sedimentary facies and 12 types of micro-sedimentary facies, and experiences the sedimentary facies evolutionary process, such as alluvial fan, braided stream, meandering stream, braided stream, and meandering stream. The study provides the beneficial reference for the development of Fuyu oil layer .

Quantou formation; Songliao Basin; Fuyu oil formation; sedimentary facies; sedimentary facies evolutionary

2012-04-10

柳成志(1962-),男,吉林省榆树人,教授,博士,研究方向:火山岩和油气成藏与保存条件,E-mail:lchzhdq@vip.sina.com。

10.3969/j.issn.1671-0118.2013.03.014

P618.13

1671-0118(2013)03-0277-05

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