尚家地区葡萄花油层沉积微相特征及其控油规律

付宪弟

（中国石油大庆油田勘探开发研究院，黑龙江 大庆 163712）

三肇凹陷为松辽盆地的“富油凹陷”，尚家地区是指三肇凹陷东北部榆树林油田所在的三级构造——尚家鼻状构造。该区主要发育扶余油层和葡萄花油层，本次研究的对象葡萄花油层为主要勘探开发层位。目前，随着三肇凹陷勘探程度的不断深入，该区葡萄花油层已进入岩性油藏的滚动勘探开发阶段，而准确识别目的层段的沉积微相类型、刻画其空间展布进而优选岩性油气藏勘探的有利区带是首要解决的问题[1]。前人针对尚家地区的砂体展布进行了一些研究[2-8]，但使用的资料多是探井或地震资料，研究的成果也多是勘探、评价时期整个砂岩组的储层分布，利用大量密井网资料进行小层级储层研究的成果尚鲜见。本文依据大量的岩心和测井数据，结合粒度、岩矿化验分析数据，利用密井网资料对尚家地区的沉积微相展布特征进行了详细研究，并对目前已有试油井的沉积微相进行了统计分析，阐明沉积微相对油的控制作用。

1 区域地质概况

三肇凹陷为松辽盆地北部坳陷构造层的二级构造单元，凹陷面积约为5 575 km2，其内部受基底断裂控制形成了宋芳屯鼻状构造、升平鼻状构造、尚家鼻状构造、肇州鼻状构造、升平西次级凹陷、徐家围子次级凹陷、永乐次级凹陷7个三级构造单元（图1）。三肇凹陷在石炭—二叠系变质岩基底上发育有上侏罗统火石岭组、白垩系沙河子组、营城组、登娄库组、泉头组、青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组和明水组、古近系和新近系沉积地层[5]。葡萄花油层属于白垩系上统姚家组一段时期（以下简称姚一段）沉积的地层，是松辽盆地北部主要产层之一。该段地层形成于松辽盆地整体坳陷过程中的一个显著回返和填充时期，即青山口组水退旋回晚期至姚家组水进旋回早期。青山口一段组沉积时期为半深湖—深湖亚相，经过青山口组二、三段时期的缓慢湖退，到姚一段沉积初期，湖水大面积收缩。姚一段沉积末期发生大规模湖侵，使姚一段沉积的大面积低水位体系域河流—三角洲相砂体被下伏青山口组黑色泥岩和上覆姚二、三段半深湖—深湖相灰黑—黑色泥岩包围，形成一套十分有利的生储盖组合[6]。

图1 尚家地区区域位置及地层序列Fig.1 Location and stratigraphic sequence of Shangjia area

2 沉积相标志

2.1 岩石学特征

尚家地区葡萄花油层砂岩类型主要为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩，颜色以灰色、灰绿色为主；碎屑颗粒中石英含量为16.3%～40%，长石的含量为28%～48%，以钾长石为主，岩屑含量为16%～51%（图2）；砂岩成分成熟度中等，结构成熟度中等；圆度中等—好，次圆状—次尖状；分选中等—好；风化程度中等。以上整体上反映了该区砂岩具有远源沉积的特点。

2.2 沉积构造

图2 尚家地区葡萄花油层砂岩成分三角图Fig.2 Triangle map of Putaohua reservoir sand ingredient in Shangjia area

沉积构造可以反映沉积物的搬运机制、古流向、相对水深和相对流速，是沉积环境解释的重要工具[5]。层理的类型、规模及其特征是沉积环境和条件的响应，特定的环境产生特定的层理类型，这是环境解释和沉积相识别的基础。通过对4口取心井岩心的精细观察描述，该区葡萄花油层能够识别出3大类沉积构造，即：层理构造、底部冲刷面和生物扰动构造（图3），其中最常见的层理有平行层理、交错层理和水平层理。

图3 尚家地区葡萄花油层沉积构造Fig.3 Sedimentary structure of Putaohua reservoir in Shangjia area

2.3 粒度分布特征

碎屑岩的粒度分布是衡量沉积介质能量的度量尺度，也是判别沉积环境及水动力条件的良好标志[4]。其主要受搬运介质、搬运方式、水动力条件及沉积环境等因素的控制，研究区葡萄花油层储层的以细砂岩、粉砂岩为主，粒度一般在0.1～0.3 mm，对应粒度中值均大于1.4。粒度概率曲线显示为两段式（图4），由跳跃和悬浮两段组成，以跳跃组分为主，滚动组分不发育，反映为河道牵引流的沉积特征，同时也表明当时水动力条件相对较强。

图4 尚家葡萄花油层粒度概率累计曲线Fig.4 Particle size probability cumulative curve of Putaohua reservoir in Shangjia area

3 沉积相类型及特征

根据岩性、沉积构造、垂向序列及测井曲线特征，结合上述相标志，对非取心井井段进行了沉积相分析。图5是S46井的单井沉积相分析剖面，可以看出：S46井为三角洲沉积，中部发育三角洲分流平原亚相，岩性主要为灰色、褐色粉砂岩，并发育大段红色泥岩，代表了一次湖退的过程。S46井上、下均发育三角洲前缘亚相沉积，岩性以粉砂岩为主，单层厚度较中部平原亚相沉积薄。结合岩心资料在该区共识别出六种沉积微相：分流河道、决口河道、溢岸砂、水下分流河道、席状砂、分流间湾。

图5 S46井沉积相分析剖面Fig.5 Analytic profile of sedimentary facies of well S46

3.1 分流河道微相

岩性以中、细砂岩为主，总体上细于上游曲流河粗于水下分流河道沉积，呈明显的正旋回，具典型的河流沉积二元结构，与水下分流河道相比，其具粒粗、砂体厚而宽、冲刷面明显而起伏大，含砾多、层理规模大、物性好、与陆上其它微相共生组合的显著特征。其测井响应特征明显，自然电位与自然伽马曲线、深浅侧向曲线均为“钟形”或“箱形”，电测曲线高幅差。

3.2 决口河道微相

决口河道是主分流河道在特大洪水期决口而逐渐形成的小型固定河道沉积，其基本具分流河道特征，只是沉积薄、砂体窄、粒细、层理规模小、冲刷弱。

3.3 溢岸砂微相

溢岸砂是指特大洪水期河水溢岸形成的大面积或局部薄层砂。总体上粒细，泥质含量高，薄层指状，具不太发育的中小型交错层理、单向斜层理、块状层理等。

3.4 水下分流河道

水下分流河道是三角洲平原上分流河道向湖内的自然延伸，河流作用越强，水下河道延伸则越远，并呈带状与岸线斜交。研究区水下分流河道微相垂向上表现为正韵律或复合正韵律（图5），底部具微弱冲刷面，向上为中厚层状细砂岩或中—细粒砂岩，夹薄层粉砂岩、泥质粉砂岩。该微相沉积构造中常见平行层理、槽状交错层理及变形层理。自然电位与自然伽马曲线幅度较大，中上部厚砂层多发育“钟形”。

3.5 席状砂微相

以粉砂岩、含泥粉砂岩、泥质粉砂岩为主，顶底突变呈薄指状，或有复合韵律。具交错层理，或波浪改造后的波状、透镜状层理，层理比陆上发育明显。常与具水平、水平波状层理的绿灰色、黑灰色泥岩共生。

3.6 分流间湾微相

分流间湾以悬浮在河道流水中，随流水向下移动的较细的泥沙及胶质物等悬移质沉积为主，岩性以黑色泥岩为主，夹泥粉砂岩与粉砂岩，且泥岩与砂岩常组成薄互层。沉积构造中常见小型水平层理及波状层理。自然电位曲线靠近泥岩基线，多为低幅齿形。

4 沉积相平面展布

根据沉积微相划分原则及沉积微相接触关系，结合岩电对应关系的研究，并参考相序变化，利用模式预测法[9]对该区开展小层级的沉积微相研究，建立沉积微相平面展布图（图6）。由沉积微相图可知：葡萄花油层为河控三角洲沉积，主要骨架砂体为分流河道砂体；分流河道的方向呈北东—南西向展布，席状砂也为北东—南西向，仅局部区、层近南北向展布；河道宽度多集中在100～300 m；由南向北，砂体逐渐由三角洲分流平原的分流河道变为三角洲前缘的水下分流河道、席状砂。

图6 尚家地区葡萄花油层P51小层沉积微相Fig.6 Microfacies of P51 layer of Putaohua reservoir in Shangjia area

5 沉积相的控油规律

尚家地区位于三肇凹陷的东北部，处于生油高峰区内，是油气聚集的有利场所[10]。在沉积微相分析的基础上，对全区100多口试油井的物性数据和试油数据进行统计分析，其结果表明：区内葡萄花油层不同的沉积相带储层的孔隙度、渗透率差别较大，从分流河道→席状砂→决口河道→溢岸砂→分流间湾，物性逐渐降低，其中河道砂体的孔隙度为20%～25%；席状砂的孔隙度为16%～20%；溢岸砂的孔隙度为8%～12%；分流间的孔隙度为1%～3%。不同的沉积微相类型控制着油的富集程度（表1），油主要富集在河道砂体中，其次是席状砂和决口河道。由此可见，砂体的物性直接控制了含油程度。

表1 尚家地区试油产量与微相类型关系统计Table 1 Relation statistics of oil testing deliverability and microfacies types in Shangjia area

前人研究表明:该区葡萄花油层的油是经沟通葡萄花油层和青山口组源岩的断层运移并聚集成藏的[10-12]，即断裂的分布对油气的分布有一定的控制作用。综合前人研究成果与本文观点，断裂发育、河道或决口河道发育区应为下部岩性油藏勘探开发的有利目标区。

6 结论

1）尚家地区葡萄花油层砂岩类型主要为岩屑长石砂岩和长石岩屑长石砂岩，颜色以灰色、灰绿色为主。粒度概率曲线显示为两段式，反映了河道牵引流的沉积特征。

2）尚家地区葡萄花油层为河控三角洲沉积，细分为水上分流河道、水下分流河道、决口河道、溢岸砂、席状砂、分流间湾六类微相。分流河道是该区最重要的骨架砂体，主要呈北东—南西向展布。

3）沉积微相控制着油气的富集程度，断裂发育、河道或决口河道发育区应为下部岩性油藏勘探开发的有利目标区。

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