松辽盆地梨树断陷金山气田沙河子组沉积相研究*

张广权　吕　林　孙　兵　贾跃玮　郭艳东　冯　琼（中国石化勘探开发研究院）



松辽盆地梨树断陷金山气田沙河子组沉积相研究*

张广权吕林孙兵贾跃玮郭艳东冯琼
（中国石化勘探开发研究院）

摘要针对金山气田储层岩性和沉积环境复杂多样等难点，通过开展地质录井和测井的观察、描述、解释与对比研究，依据主要含气层位沙河子组的岩石组合、沉积构造、剖面结构和测井相组合特征，综合研究认为金山气田沙河子组沉积期陡坡带发育水下扇沉积体系、缓坡带发育扇三角洲沉积体系。其中砾石坝、辫状水道为最有利的储集相带。纵向上，沙河子组沉积期由沙四段、沙三段→沙二段→沙一段，扇三角洲的主河道越来越发育，而且河道呈由东向西摆动。综合地质研究成果建立了金山气田沙河子组的沉积模式图。图10参10

关键词梨树断陷金山气田沙河子组扇三角洲沉积辫状河道

金山气田位于吉林省公主岭市境内的榆树台镇，地处松辽平原，地势平坦，平均海拔在160 m。2010年实施的梨6井是金山构造的第一口探井，位于研究区的缓坡带，测试显示沙河子组获得工业气流，常规测试日产气最高达18754 m3。金1井位于研究区陡坡带，压裂日产气达21142 m3。其他新完钻井在沙河子组也见良好的气显示，表明金山气田具有较好的开发前景。但是研究区岩性、沉积环境复杂，发育多套沉积体系，储层预测难度大。本文以沙河子组作为主要研究目的层开展沉积特征研究。

1　区域地质背景

金山气田位于梨树断陷东部斜坡带南端的金山构造（图1），其构造背景、形成演化及构造特征受松辽盆地整体构造作用及应力场的控制，为西断东超的箕状盆地，地层由西部洼陷向东部、南部超覆沉积，向北部减薄。梨树断陷是一单断式箕状断陷，为长期发育的古斜坡背景。西侧紧邻桑树台控盆断层，东侧发育金山同沉积断层，控制了沙河子组、营城组地层沉积。金山构造处于长期古斜坡背景，是油气长期运移指向区。区域地质研究成果表明，火石岭组为断陷初期、沙河子组为断陷活跃期、营城组为断陷中晚期，登娄库组为断坳转换期，属于填平补齐阶段[1-4]（图2）。

2　沙河子组沉积环境确定及沉积相划分

2.1物源方向分析

（1）区域上确定

通过梨树断陷区域沉积背景分析，金山气田位于该断陷的南端，其西南侧为沈泽凸起，东南侧为公主岭凸起。因此，区域上东南侧和西南侧为主要的物源方向[5-7]（图1）。

图1　梨树断陷金山气田构造位置

图2　金山气综合柱状图

（2）古水流分析

根据该气田单井的地层沉积倾角数据，分析古水流方向。以梨6井为例，沙河子组的2574.6～2577.2m、2578.1～2581.7 m，通过分析沉积倾角蝌蚪图、沉积倾角施密特图，可知该层段的古水流方向为北西向。陡坡带的金1井测试沙河子组古水流方向为北东向。梨601井沙河子组古水流方向为北北东向。因此，通过宏观与微观分析，金山气田陡坡带金1井区物源来自西侧、缓坡带物源来自南部、东南部。

2.2岩性及粒度特征

（1）岩性特征

通过沙河子组的三角图建立，储层岩石成分以长石、岩屑为主，石英含量低。资料统计，长石和岩屑含量分别达28.9%和45.48%，平均石英含量仅为17.94%，砂岩类型主要为岩屑砂岩，其次为长石岩屑砂岩。

（2）粒度特征

根据完钻井的分析化验数据，绘制了沙河子组的C-M图，确定研究区的沉积环境。通过分析，样品点均落在I类区，属于牵引流沉积特征；主要分布在滚动搬运OP段和递变悬浮RQ段，表明水体中以滚动组分和悬浮组分混合搬运，说明该区沉积物分选较差，粗细混杂的沉积特征。结合岩心观察的沉积构造序列分析，沙河子组沉积期主要以牵引流的河道为主。

2.3沉积构造特征

岩心中保存的沉积构造主要有流动成因构造和同生构造,这是分析判断沉积相最重要的标志。通过对研究区取心井的岩心观察和精细描述，金山气田取心井岩心有以下特征：①泥岩颜色为灰色、绿灰色、灰黑色等还原色，表明主要以水下沉积为主（图3a）；②储层岩性多为中粗砂岩、砂砾岩等岩石类型，具有砾石磨圆度较差，分选较差等特点（图3b）；③冲刷面、板状、槽状交错层理大量发育，河道特征明显（图3c）；④冲刷面见大量泥砾发育，见植物碎屑等，此外还见生物扰动，波状层理等沉积构造（图3d）。

2.4沉积相类型划分

图3　金山气田沙河子组岩心照片

在区域背景指导下，根据取心井岩心观察分析，建立了金山气田的沙河子组的沉积体系（表1）。金山气田缓坡带梨6井区主要发育扇三角洲沉积体系，其亚相包括扇三角洲平原和前缘，其微相类型根据岩性和粒度及水体条件种类较多。陡坡带金1井区主要发育水下扇沉积体系，其亚相包括内扇、中扇和外扇。通过分析沉积相与产能的关系，缓坡带的砾石坝微相和陡坡带的水下扇水道是有利的储集相带。

表1　金山气田沙河子组沉积相划分表

（1）扇三角洲沉积体系

1）河道滞留微相

河道滞留微相发育在缓坡带扇三角洲平原相带，以砂砾岩为主，颜色以灰白色为主，粒度大小不一，分选较差，砾径磨圆较差。电测曲线呈箱型，底部突变、高幅度，沉积构造呈块状。

2）砾石坝微相

基于金山气田所处的箕状断陷背景和构造演化特征，结合岩心观察、录井、测井相分析，特定义砾石坝微相，该微相为研究区的有利储集相带，岩性以砂砾岩为主，以及少量含砾粗砂岩。砾石坝微相在扇三角洲平原和前缘相带均发育，该微相属于辫状河道，有别于点坝（边滩）和心滩。电测曲线呈光滑箱型或漏斗形，顶底均突变、高幅度。沉积构造有河道的冲刷面、槽状交错层理的特征。

3）（水下）分流河道

该微相在研究区普遍发育，岩性以粗砂岩、中砂岩为主，颜色以灰色为主。电测曲线呈钟形、底部突变、顶部渐变，呈典型的二元结构。由于断陷构造背景影响，水量充沛、河道摆动迁移频繁，在一定时段内河道分布广泛、纵向叠置。

4）河口坝、滩坝微相

河口坝和滩坝微相均发育在扇三角洲前缘相带，为水下沉积的产物。河口坝微相发育在辫状河道前端入湖口处，岩性以中砂岩为主，另外含粗砂岩。电测曲线呈漏斗形、反韵律，中—高幅度。滩坝微相较河口坝微相更远离物源方向，粒度更细、分选更好。电测曲线一般呈指型、厚度较薄，呈中—低幅度。

（2）水下扇沉积体系

水下扇沉积主要发育在金山气田陡坡带，由突发性洪流供给沉积物，完全沉没于水下。岩性以砂砾岩为主、粒度粗、分选差、结构成熟度和成分成熟度低、磨圆差。沉积构造以块状层理为主。根据岩性变化、构造相对位置、离物源远近等将水下扇细分为三种亚相：内扇、中扇和外扇。内扇以砂砾岩为主，包括主水道和水道间；中扇以砂砾岩和含砾粗砂为主，包括辫状水道和水道间；外扇粒度偏细，以泥质为主。

2.5单井微相划分与剖面相对比

以梨6井为例分析研究区的单井微相特征。沙河子组一段沉积期，研究区主要发育扇三角洲沉积体系。断裂活动较为强烈，随着物源区高地不断被剥蚀，物源供给充足，搬运距离短，出现大量的砾石、砂砾岩等粗粒沉积物。发育水下分流河道、水下分流间湾、河口坝及滩坝等微相。其中，分流河道砂体呈大套厚层叠置，岩性主要为砂砾岩和含砾粗砂岩为主。分流间湾泥以灰色、深灰色为主，夹在大套厚层砂岩之间，呈“砂包泥”（图4）。

图4　梨6井沙一段单井微相图

在单井相划分的基础上，结合储层反演结果，进行连井沉积相剖面对比，研究沉积相的横向变化及展布特征，加深对沉积体系分布规律的认识。沙河子组沉积时期，陡坡带金1井区主要发育水下扇沉积体系，缓坡带主要发育扇三角洲沉积体系。通过南北向沿物源方向剖面分析，构造浅部位发育砾石坝沉积、向深部位发育分流河道；纵向上，早期砾石坝较发育、晚期以分流河道为主（图5）。

图5　过梨6-3井—梨6井沙河子组一段沉积相剖面图

在单井微相分析的基础上，结合动态测试资料、气井产能评价结果，分析不同沉积微相的产能特征。通过分析，沉积微相为砾石坝的砂体产能普遍较高，可达1.8×104m3/d，其次是水下扇的水道，日产气1.415×104m3（图6）。例如梨6井的测试层段沙一段的2516～2545 m，其微相主要为砾石坝，测试初期日产气达2.7×104m3/d、油压8.2 MPa、套压10.2 MPa（图7）。

图6　不同沉积微相产能对比图

图7　梨6井沙河子组试采曲线

2.6沙河子组平面沉积相展布特征

根据单井相划分和连井剖面相对比，结合地震相、属性及波阻抗反演成果，分析沙河子组平面沉积相展布特征（其中沙三、沙四段作为一个单元）。

沙河子组沉积初期，物源较为不充足，主要来源于东部的缓坡带和西部断裂带。主要发育砂、泥互层的扇三角洲沉积体系和以黑色、灰色泥岩的湖泊相沉积体系。随着断裂活动逐渐增强，物源供给越来越充足，至沙二、沙一段砂体沉积范围越来越大。受物源方向、河道迁移及水动力大小的影响，沙河子组河道主要分布在缓坡带的梨6-9井—梨602井和梨6井—梨601井两个条带；陡坡带发育水下扇。沙河子组四个组段陡坡带扇体和河道沉积在纵向上具有一定的继承性，沙三、沙四→沙二→沙一沉积期，主河道发育程度逐渐变好，河道由东向西摆动（图8、图9）。

图8　金山气田沙一段沉积相平面展布图

图9　金山气田沙三、沙四段沉积相平面展布图

3　沉积模式建立

在区域沉积背景指导下，综合岩性观察、单井微相划分、连井相对比和平面沉积相展布分析，建立了金山地区断陷沉积模式图（图10）[8-10]。陡坡带主要发育重力流为主的水下扇沉积体系，岩性粒度粗、分选差；缓坡带主要发育牵引流为主的扇三角洲沉积体系，总体粒度较粗、分选较差，其中扇三角洲前缘岩性分选相对较好，是有利储层发育的部位；断陷较深部位发育滩坝砂体沉积，岩性较细、零星分布。

图10　梨树断陷金山气田沉积模式图

4　小结

（1）在宏观区域背景指导下，通过岩心观察、岩心及粒度等微观特征分析，确定研究区陡坡带发育水下扇沉积体系，缓坡带发育扇三角洲沉积体系。

（2）沙河子组沉积期的三个组段，由沙三、沙四段→沙二段→沙一段，扇三角洲的主河道越来越发育，而且河道呈由东向西摆动。陡坡带的水下扇一直较发育，分布范围变化不大。

（3）缓坡带的砾石坝微相是最有利的储集相带，陡坡带的水下扇水道是最有利的储集相带。

（4）综合地质研究成果，建立了金山气田的断陷沉积模式。该模式对砂体预测及井位部署具有重要的指导意义。

参考文献

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10赵澄林，朱筱敏．沉积岩石学(第三版) [M].北京:石油工业出版社，2001.

(修改回稿日期2015-11-03编辑王晓清）

作者简介张广权，男，1979年出生，高级工程师；从事石油与天然气开发研究。地址：（10081）北京市海淀区学院路31号。电话：13718995658；（010）82311766。E-mail：zhanggq.syky@sinopec.com

*基金项目：中国石化油田部开发先导项目（G5800-13-ZS-YTB053）东北梨树断陷金山气田开发潜力分析。