松辽北肇源地区泉三段、泉四段岩相类型及组合规律

孙春燕,胡明毅,薛 丹

(1.长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室，湖北 武汉 430100；2.长江大学地球科学学院，湖北 武汉 430100；3.中国石化江苏油田分公司勘探开发研究院，江苏 扬州 225009)

松辽北肇源地区泉三段、泉四段岩相类型及组合规律

孙春燕1,2,胡明毅1,2,薛 丹3

(1.长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室，湖北 武汉 430100；2.长江大学地球科学学院，湖北 武汉 430100；3.中国石化江苏油田分公司勘探开发研究院，江苏 扬州 225009)

岩石相是沉积环境在沉积物岩性上的综合表现，包括岩石的颜色、成分、沉积构造和碎屑颗粒结构等特征，以这些特征为依据可反映各沉积成因单元不同规模砂体形成过程中的水动力条件强弱及沉积物搬运方式的差异，进而恢复其沉积环境。通过对研究区60口井岩心观察描述及岩心照片资料分析，结合岩性特征、沉积构造和古生物化石等相标志的资料收集，在松辽盆地肇源地区泉三、泉四段中识别出三大类((粉砂质)泥岩类、(泥质)粉砂岩类和细砾岩-细砂岩类)、24小类岩相类型。沉积时的各种介质条件，具有成因联系的岩石相在垂向上的相互组合构成了3种岩相组合类型，即：单期次河道岩相组合、多期次河道岩相组合和浅湖相反旋律岩相组合。各种组合类型均反映了不同沉积过程和沉积环境下河道砂体的垂向发育序列和平面分布特征，对该区有利储层预测和油气勘探具有重要的指导意义。

岩石相 沉积特征 岩相组合 泉三、泉四段 肇源地区

曲流河-浅水三角洲砂体常作为有利储集砂体，具有较大的勘探潜能。前人针对松辽盆地河道砂体构型和非均质性进行了大量研究[1]，主要包括构型模式的建立与非均质性级别的划分。曲流河砂体构型模式多针对于单期河道而建立，而在实践研究过程中发现，由于河流侧向迁移、频繁改道常形成多种类型的复合河道砂体，而不同类型的河道砂体分别具有怎样的沉积过程及构型特征[2]，需要进一步探讨。浅水三角洲这一概念最早由Fisk提出[3]，Donaldson将河控三角洲分为深水型及浅水型两种类型的三角洲[4]。随着国外对浅水三角洲的关注逐步深入，朱筱敏等国内外石油地质学者针对浅水三角洲发育的分流河道砂体和水下分流河道砂体展开了大量的研究工作[5]，并先后在松辽盆地、鄂尔多斯盆地和渤海湾盆地等地发现了相应沉积相类型。近年来，各学者主要围绕浅水三角洲的形成动力学、形成机制、沉积特征、沉积模式等开展了一系列研究工作[6]，不断提高实验技术条件，利用稳定同位素、重矿物等多种测试分析手段分析岩性组分、判断物源方向，进而对岩相类型和沉积组合特征进行综合研究。本文对研究区的岩相类型和沉积组合规律进行研究，了解河道砂体的发育特征和分布规律，为肇源地区油气储层和勘探提供一定的地质依据。

岩相(岩石成因相)代码的大写字母代表岩性或粒度[7-8]，如G代表的是砾岩相，S代表的是砂岩相，包括细砂岩、中砂岩、粗砂岩及含砾砂岩。F代表的是粉砂岩相，包括泥质粉砂岩和粉砂岩，M代表的是泥岩相，包括泥岩和粉砂质泥岩。小写字母主要反映其所具有的沉积构造或颜色，如槽状交错层理(t)、板状交错层理(p)、平行层理(h)、块状层理(m)、楔状交错层理(w)、波状层理(c)、变形层理(d)、含砾层理(g)、虫孔构造(b)及沙纹层理(r)、冲刷构造(e)、黄铁矿(p)等。岩石相类型按照岩性划分为三个大类，即细砾岩-细砂岩相、粉砂岩相、(粉砂质)泥岩相，再依据岩石颜色、成分、结构、沉积构造类型和规模、遗迹化石种类及沉积变形等特征来划分。

研究区沉积物总体以细砂岩、粉砂岩和泥岩沉积为主，基于岩石的颜色、成分、碎屑颗粒结构、沉积构造等特征为依据，根据水动力条件强弱及沉积物搬运方式的差异，确定了研究区扶余油层岩相类型及特征。将研究区扶余油层岩石相类型划分为三个大类，即(粉砂质)泥岩相、(泥质)粉砂岩相、细砾岩-细砂岩相，进一步识别划分24小类岩相类型；依据垂向沉积旋回特征，总结了单期次河道岩相组合类型和多期次河道岩相组合类型。

图1 工区范围及地质构造

1 地质概况

我国的大型陆相沉积盆地-松辽盆地，油气资源极其丰富，是世界上极罕见的非海相型油气富集沉积盆地。构造上，三肇凹陷处在松辽盆地的北部，为盆地中央坳陷区里的二级构造单元，主要由三个正向和四个负向三级构造单元组成。葡萄花油层和扶余油层为其主力油层，油气资源量异常丰富[9-10]。盆地整体呈北北东走向，外形大致呈菱形，具有断坳双重结构，沉积物以中新生代为主，盆地总面积约26×104km2。

地理位置上，松辽北肇源地区面积约3 585.4 km2(图1)，跨越了东南隆起区和中央坳陷区等两个一级构造单元，位于二级构造单元朝阳沟阶地和长春岭背斜带西北部。区域上来看，西部是一个继承性基岩隆起，持续发育，而其东部则是一个断陷。

2 岩相类型及特征

通过对研究区60口取心井岩心精细观察和描述，结合岩心的颜色、沉积构造、含有物以及特殊矿物等，确定了研究区扶余油层沉积微相识别的岩相标志[11-12]：(1)泥岩颜色主要为紫红色、浅灰色，紫红色反映氧化环境，浅灰色反映还原环境；(2)根据水动力条件，分析认为水动力较强的河道砂体内发育楔状、槽状、板状交错层理、块状层理、平行层理等；(3)粉砂岩和泥质粉砂岩中可见植物根茎化石、虫孔，反映研究区为浅水过渡环境的沉积特点；(4)钙质结核反映氧化沉积环境，黄铁矿反映还原沉积环境。众多相标志类型为沉积微相划分提供可靠证据。

研究区泉三段、泉四段的岩石类型大致分为三个大类，即(粉砂质)泥岩类、(泥质)粉砂岩类和细砾-细砂岩类，进一步识别划分出7类泥岩相、10类粉砂岩相和7类细砾岩-细砂岩相。

2.1泥岩和粉砂质泥岩相

(粉砂质)泥岩相(图2)划分为沙纹层理粉砂质泥岩相(Mr)、变形层理粉砂质泥岩相(Md)、生物扰动粉砂质泥岩相(Mb)、钙质结核泥岩相(Mc)、含黄铁矿泥岩相(Mpy)、灰绿色泥岩相(Mg)和紫红色泥岩相(Mp)七类岩相。

图2 肇源地区粉砂质泥岩或泥岩类岩相类型划分

2.2粉砂岩和泥质粉砂岩相

(泥质)粉砂岩相(图3)划分为含泥砾块状层理粉砂岩相(Fg)、块状层理粉砂岩相(Fm)、槽状交错层理粉砂岩相(Ft)、板状交错层理粉砂岩相(Fp)、楔状交错层理粉砂岩相(Fw)、平行层理粉砂岩相(Fh)、波状层理泥质粉砂岩相(Fc)、流水沙纹层理泥质粉砂岩相(Fr)、变形层理泥质粉砂岩相(Fd)和生物扰动(泥质)粉砂岩相(Fb)十类岩相。

图3 肇源地区泥质粉砂岩或粉砂岩相类型划分

2.3细砾岩-细砂岩相

细砾岩-细砂岩相(图4)划分为块状层理细砾岩相(Gm)、含泥砾细砂岩相(Sg)、块状层理细砂岩相(Sm)、槽状交错层理细砂岩相(St)、板状交错层理细砂岩相(Sp)、楔状交错层理细砂岩相(Sw)和平行层理细砂岩相(Sh)七类岩相[13]。

图4 肇源区细砾岩-细砂岩相类型划分

3 岩相类型组合规律

岩石相记录了沉积时的各种介质条件，具有成因联系的岩石相在垂向上的相互组合构成了多种组合类型，每种组合类型均反映了相应的沉积过程和沉积环境[13-14]。通过对肇源地区取心井各个层段岩性特征及组合分析，研究区扶余油层中主要有以下典型的岩石相组合类型。

3.1单期次河道岩相组合

单期河道发育三种组合类型，包括Fg-Fp-Ft-Fm-Fr-Fc-Mg沉积组合、Sg-St-Fp-Fh-Fr-Mp沉积组合和Sg-Sm-St-Sp-Sh-Fr-Mp沉积组合(图5)。

其中Fg-Fp-Ft-Fm-Fr-Fc-Mg沉积组合，由下至上岩性依次为泥砾岩、灰色或灰褐色粉砂岩(油侵)，泥质粉砂岩与粉砂质泥岩互层，层理规模变小，向上沉积物由粗变细，反映能量逐渐减弱的沉积过程，该类型河道多与灰色、灰绿色泥岩相伴生，通常发育在低能的水下分流河道，为三角洲前缘沉积[15]。Sg-St-Fp-Fh-Fr-Mp沉积组合，层理规模较大，沉积物多以紫红色为主，此时沉积水体逐渐变少，河道以非弯化为主，通常发育于中能的分流河道，为三角洲平原沉积。Sg-Sm-St-Sp-Sh-Fr-Mp沉积组合，河道弯曲度大于1.5，层理发育复杂，河道沉积厚度较大，具有下粗上细明显“二元结构”特点，能量高，通常发育于高能的曲流河道，为曲流河相沉积。

图5 肇源地区扶余油层单期河道岩相组合特征

3.2多期次河道岩相组合

多期河道发育由多个Fg-Fp-Ft-Fr-Fc-Mg呈孤立的叠置沉积组合、多个Sg-St-Fp-Fh-Fr-Mp相互叠置沉积组合和多个Sg-Sm-St-Sp-Sh-Fr-Mp呈切割型沉积组合(图6)。

图6 肇源地区扶余油层多期河道岩相组合特征

水下分流河道由多个Fg-Fp-Ft-Fr-Fc-Mg孤立组合构成，该组合类型整体为多个孤立的正韵律沉积组合，河道单层厚度薄，且河道多次分叉、合并，平面构织呈网状，呈孤立型。分流河道由多个Sg-St-Fp-Fh-Fr-Mp叠置构成，该组合类型整体为多个正韵律叠置组合，叠置河道沉积厚度较大，且河道多次分叉，多期河道冲刷，呈叠置型。曲流河道由多个Sg-Sm-St-Sp-Sh-Fr-Mp组合构成，该组合类型整体为正韵律沉积组合，河道单层厚度较厚，河道连续沉积厚度相对较大，且河道多弯曲、分叉，能量高，多期河道冲刷强烈，此时河道规模发育较大，各期河道上下切割，冲刷下部地层，泥岩一般冲刷完全，呈切割型。

3.3浅湖相反韵律岩相组合

浅湖相在研究区发育范围相对较小，主要发育沉积微相类型为浅湖泥、滩坝沉积，由下至上依次为Mpy-Fr-Fc-Fh-Mg沉积组合(图7)。

浅湖相对应的滩坝和浅湖泥沉积，自下而上为Mpy-Fr-Fc-Fh-Mg沉积组合。该组合类型整体在垂向上构成典型的下细上粗的反韵律沉积特征，滩坝沉积物相对较粗，以灰色泥质粉砂岩和粉砂岩为主，发育流水沙纹层理、波状层理以及小型交错层理，规模相对较小，反映水动力相对较弱的成因环境[16]；浅湖泥主要为灰绿色、灰黑色等暗色泥质沉积物为主，沉积水体能量弱，可见菱铁矿、黄铁矿发育，浅湖相和三角洲前缘亚相沉积区别明显，总体为水体较深的水下沉积。

图7 肇源地区湖泊相岩相组合特征

4 结论

(1)肇源地区泉三段、泉四段主要为曲流河相、浅水三角洲相和浅湖相。研究区发育曲流河道、(水下)分流河道砂体，但该区河道砂体规模相对较小、分布不均匀，使得地下油藏分布呈现出多样化、复杂化的特点。在松辽盆地肇源地区泉三段、泉四段中划分出三大类((粉砂质)泥岩类、(泥质)粉砂岩类和细砂岩类)和24小类岩相类型，不同岩相其沉积特征及砂泥岩组合特征明显不同。

(2)依据垂向沉积旋回特征，在扶余油层中主要有以下3种典型的岩石相组合类型，总结了单期次河道岩相组合类型、多期次河道岩相组合类型和浅湖相反韵律岩相组合，单期河道发育三种组合类型，包括Fg-Fp-Ft-Fm-Fr-Fc-Mg沉积组合、Sg-St-Fp-Fh-Fr-Mp沉积组合和Sg-Sm-St-Sp-Sh-Fr-Mp沉积组合；多期河道发育由多个Fg-Fp-Ft-Fr-Fc-Mg呈孤立的叠置沉积组合、多个Sg-St-Fp-Fh-Fr-Mp相互叠置沉积组合和多个Sg-Sm-St-Sp-Sh-Fr-Mp呈切割型沉积组合；浅湖相在研究区发育范围相对较小，主要发育沉积微相类型为浅湖泥、滩坝沉积。由下至上依次为Mpy-Fr-Fr-Fc-Fh-Mg沉积组合。各种组合类型均反映了不同的沉积过程和沉积环境。

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(编辑 杨芝文 谢 葵)

Lithofacies types and sedimentary assemblage law: a caseof Quan3rd and 4th members in Zhaoyuan area of northern Songliao Basin

Sun Chunyan1,2,Hu Mingyi1,2,Xue Dan3

(1.KeyLaboratoryofExplorationTechnologiesforOilandGasResources,MinistryofEducation,Wuhan430100,China；2.CollegeofGeoscience,YangtzeUniversity,Wuhan430100,China;3.Exploration&DevelopmentResearchInstituteofJiangsuOilfieldCompany,SINOPEC,Yangzhou225009,China)

Rock facies is a comprehensive performance of sedimentary environment on sediment lithology,which includes the color,the composition,the sedimentary structure,and the structure characteristics of rock debris particle,etc.Based on these features,it can be reflected that the strength of the hydrodynamic conditions and the difference of sediment transport way in the process of forming different scale sandbodies in various sedimentary origin units,and then its sedimentary environment was restored.By viewing the core pictures and analysis data of 60 wells in the study area,combined with the facies mark data of lithologic feature,the sedimentary structure,and the paleontological fossil,among Quan third and fourth members in Zhaoyuan area in Songliao Basin,it was divided into three major categories including (silty) mudstone class,(muddy) siltstone class,and fine sandstone class,and 24 small categories of lithofacies types.Under the condition of sedimentary rock phase,rock facies having genetic relationship in vertical direction can be combined into three type of lithofacies combination,namely: one stage of river lithofacies combination,multi-stages of river lithofacies combination,and reverse rhythmic lithofacies combination of shallow lake facies.All kinds of combination type reflect the vertical and horizontal distribution characteristics of channel sand bodies under different sedimentary process and sedimentary environment.This is significance to the prediction of favorable reservoirs and oil-gas exploration in this area.

rock facies；sedimentary characteristics；lithofacies combination；Quan3rd and Quan 4th；Zhaoyuan area

10.16181/j.cnki.fzyqc.2017.02.003

2017-04-16；改回日期：2017-05-12。

孙春燕(1989—)，女，博士在读，研究方向为沉积学和层序地层学。E-mail：1045286355@qq.com。

国家“十三五”油气重大科技专项(2017ZX05013-006)；大庆油田有限责任公司项目“扶余油层不同类型砂体精细解剖与沉积相模型研究”(DQYT-2014-JS-468)资助。

TE122

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