三肇凹陷扶余油层沉积体系再认识

王一泽

(东北石油大学 地球科学学院，黑龙江 大庆 163318)

扶余油层位于下白垩统泉头组四段[1-2]，沉积时构造上为盆地坳陷期，上覆岩层为青山口组一段底黑色泥岩。松辽盆地在扶余油层沉积时期共发育6个物源，即河—依安、拜泉—青岗、怀德—长春、保康、白城—英台水系及齐齐哈尔水系，三肇凹陷位于多个物源的交汇区，发育典型的河控浅水三角洲沉积体系[3]，以三角洲分流平原亚相、三角洲前缘亚相沉积为主。近年来，随着勘探开发的逐渐深入[4-12]，对各个勘探区和开发区块的认识也在不断的更新中[5-11]，笔者通过大量实际资料，综合前人成果的认识[1-4]，重新对目的层各个小层进行划分对比，厘定湖岸线范围，并建立了研究区扶余油层沉积体系模式。

1 区域地质概况

三肇凹陷位于黑龙江省大庆市境内，西部为大庆长垣，东南部与朝阳沟地阶相接，东北邻近绥化凹陷(图1)。构造上来看，是松辽盆地中央凹陷区内二级负向构造单元，主要受到北北东向的黑鱼泡—头台断裂、北西向的滨州断裂及北东向的松花江断裂3条基底深断裂控制，形成一个稳定的三角形结构[13-14]。三肇凹陷及凹陷东北部、东南部扶余油层顶面构造呈盆状结构，自边缘向凹陷中心区，总体为向凹陷倾伏的区域性单斜，单斜的局部挠曲构成鼻状构造，仅在朝长阶地上发育了规模较小的闭合构造。

图1 三肇凹陷地理位置

2 物源分析

2.1 时间单元的对比划分

研究区三角洲相沉积体系，发育三角洲分流平原和三角洲前缘亚相，在一定范围内易形成较稳定的薄层砂或泥。通过对全区多次的对比，发现在扶余油层内部发育湖泛成因的泥岩标志层，其与油层组界限相对应。在此上，以高分辨率层序地层理论为指导，通过油层→砂组→小层→时间单元的逐级闭合的方法，以上各级标志层识别的基础上，参照区域分层方案和主成因单砂体发育特征，将三肇凹陷扶余油层划分为3个油层组17个小层35个时间单元，如表1所示。

表1 扶余油层时间单元划分

2.2 地层厚度变化分析

利用松辽盆地泉四段66口井地层厚度进分析(见图2)，结果表明：三肇凹陷扶余油层地层整体上自周边向中心逐渐增厚，其中西南—东北方向上尤为明显，在徐家围子附近达到最厚。由此可知，物源方向主要为西南—东北方向，也就是三肇凹陷扶余油层主要受西南保康和东北拜泉—青岗沉积体系影响。

图2 研究区重矿物分布

通过对研究区地层厚度变化和砂岩厚度的研究，可以看出：①三肇凹陷扶余油层的物源主要来自于西南和东北两个方向；②三肇凹陷扶余油层沉积时期古地形相对平缓，物源供给充足；③三肇凹陷扶余油层受同沉积断层控制明显，断层上盘附近地层增厚明显；④三肇凹陷扶余油层发育多个小型沉积中心，主要发育3个沉积中心，分别在徐家围子、高台子、朝阳沟区域，也存在多个地层厚度增大区。

2.3 重矿物分析

在对资料分析及对比的基础上，收集和整理三肇凹陷扶余油层828口井重矿物资料，确定出该区在扶余沉积期的主要重矿物有锆石、磁铁矿、白钛石等，占到重矿物含量的80%以上；其次为锐铁矿、绿帘石、褐铁矿等，占比不到9%。

根据重矿物组合在平面上的分布特征，可以看出以葡37—芳46—徐15一线为分界线，整体南北差异较大，并且南部重矿物组合的含量要明显的高于北部，其中南部、东南部主要以磁铁矿、锆石、石榴子石3种为主(锆石含量相对较小)，而西北部主要为锆石和白钛石，从西北部—北部方向上，石榴子石的含量逐渐上升。总体来看，两个区域重矿物组合的不同反映出两地区的物源不同(图2)。

3 沉积特征分析

3.1 岩芯分析

选取岩心相对较多的芳186-16井、州102井、徐21井、卫23-6井、州扶59-51井、芳29井和芳23井(图3)对扶余油层沉积演化特征进行分析。芳29井砂岩主要发育小型交错层理，波状层理，平行层理以及小型板状交错层理，细粒沉积为主，主要为泥质粉砂岩或粉砂岩。徐21井砂岩主要发育有平行层理，包卷层理，波状层理和小型板状层理，细粒沉积为主，主要为泥质粉砂岩和粉砂岩。

3.2 沉积相类型

通过对研究区之内的12口取芯井的岩心观察发现，三肇凹陷扶余油层主要以白色粉砂岩为主，层理规模较小，出现了滑塌、泥裂等构造，表明了其沉积时期是处于弱还原—弱氧化三角洲沉积环境，以三角洲分流平原和三角洲前缘2个亚相沉积为主。在对研究区内的取芯井岩心进行了精细观察、描述、整理、分析，并采用岩性(包括如颜色、成分、结构、构造、胶结物、胶结类型及特殊矿物等)、古生物配合单砂体形态及测井曲线4大类指标进行单井相、亚相、微相研究，将三肇凹陷扶余油层细分为1相3亚相15种沉积微相模式。

图3 芳29井和芳21井岩心照片

研究区三角洲分流平原亚相沉积特征为渐变的，且河流沉积为主，可分为5个微相：主体分流河道微相、非主体分流河道、主体河间砂微相、非主体河间砂微相、分流间微相；三角洲前缘亚相受河能和湖能双重作用及稳定的水下还原环境为特征，可分为10个微相：主体水下分流河道(水下分流河道和河口坝)、非主体水下分流河道、主体河间砂(席内缘和席外缘)、非主体河间砂、水下分流间泥微相、主体残留河道、非主体残留河道。

3.3 湖岸线的厘定

一般认为，浅水三角洲沉积环境下，紫红色泥岩代表着氧化环境，绿色代表着弱还原—弱氧化环境，灰色或黑色泥岩是富含有机质的强还原环境。因此，根据泥岩颜色可作为判断浅水三角洲沉积环境的标志之一。

本次研究以均匀分布研究区的66口录井为基础，结合泥岩颜色绘制过渡相的湖岸线大致界限，鉴于研究区紫红色泥岩与灰绿色泥岩频繁互层的特点，在确定湖岸线时，若以暗色泥岩发育为主则代表长期水下环境，若以紫红色紫灰色泥岩为主，则代表长期陆上平原环境。

按照上述原则，研究区FⅠ11-FⅠ42，FⅢ42-FⅢ52发育湖岸线，其他时间单元不存在湖盆(图4)。

图4 扶余油层湖岸线

3.4 总结出扶余油层储层砂体2种沉积模式

研究区自底向顶，不同阶段发育着不同的三角洲亚相。以现代河流三角洲沉积及野外露头为指导，结合现场实际生产开发需要，建立了2种不同环境下的沉积模式(图5～6)。

对于三角洲前缘环境，河流流入湖泊之后，由于多种原因导致砂体变细变薄，在湖浪的作用下发育席状砂等微相，水下分流河道分流频繁。对于三角洲分流平原环境，河流从物源区向凹陷区流动过程中，河道规模整体不断减小，厚度逐渐变薄，最终河流消亡。

图5 干旱型浅水三角洲 图6 湿润型浅水三角洲

4 沉积演化特征

4.1 平面沉积微相演化特征

扶余油层沉积时期三肇地区主要受控于西南物源和东北物源，主要发育三角洲平原亚相和三角洲前缘亚相，仅从扶余油层来看，整体为一个先水退后水进的过程(图7)。

图7 各个时间单元沉积相图(A：FI11；B：FI41；C：FI52；D：FI63；E：FI72；F：FII22；G：FIII11；H：FIII41；I：FIII52)

FI11～FI51以及FⅢ52～FⅢ42发育三角洲前缘沉积；FⅢ41～FⅠ52单元发育三角洲平原亚相沉积，陆上分流河道较为发育，主要发育主体河道、非主体河道、主体河间砂、非主体河间砂等几种微相。

FⅢ41～FⅠ52单元发育三角洲平原亚相沉积，陆上分流河道较为发育，主要发育主体河道、非主体河道、主体河间砂、非主体河间砂等几种微相。

FⅠ51～FⅠ11单元为再次水进的结果，发育三角洲前缘亚相沉积，河道规模较小，同时发育主体河间砂、非主体河间砂和水下分流间泥3种微相，河道呈北东—南西向展布。

4.2 砂体几何学演化参数分析

针对扶余油层浅水三角洲储层沉积特征，以沉积时间单元为统计单元，以主体河道、非主体河道、主体河间砂、非主体河间砂为统计对象，对全区各小层分流河道砂体发育的宽度、厚度和宽厚比进行了统计分析，并绘制各开发区沉积演化规律曲线(图8)。

从全区的沉积演化序列图来看，整体上砂体在FⅠ72时间单元分布最为广泛，并且砂岩厚度和有效厚度都很大，其次为FⅠ62时间单元。可以看出扶余油层发育早期缓慢水退中期震荡式升降晚期缓慢水进末期快速水进的沉积演化序列。

4.3 垂向沉积演化特征

三肇凹陷扶余油层属于浅水三角洲相沉积体系，主要发育浅水三角洲相，其中三角洲相进一步划分为三角洲分流平原和三角洲前缘两种亚相。总体上呈先水退后水进的沉积演化序列，水退最大期位于扶余油层中部的FⅡ1小层。

由于在沉积时期盆地沉降的不确定性、洪水和湖水的反复韵律性、波动性，导致了三肇凹陷扶余油层自下而上一次发育了三角洲前缘亚相、三角洲平原亚相、三角洲前缘亚相。具体来看就是：三肇凹陷扶余油层扶Ⅲ组下部沉积时期凹陷中心发育湖盆，为三角洲前缘沉积，主体水下分流河道发育良好；扶Ⅲ组上部沉积时期全区发育近岸三角洲平原亚相；扶Ⅱ组沉积时期全区发育远岸三角洲平原亚相，自下而上砂体逐渐发育；扶Ⅰ组下部沉积时期全区发育三角洲平原亚相，砂体最为发育(河道明显且垂向相对发育，河水溢岸及改道增强，薄层砂略增，泥质沉积以紫红色泥岩为)；扶Ⅰ组上部沉积时期凹陷中心发育湖盆，自下而上砂体逐渐不发育，发育水下分流河道微相，河、湖能层理，泥质沉积多为灰绿色泥岩，以河控沉积体系为主。

图8 扶余油层沉积演化序列图

5 结 论

1)重矿物组合、地层厚度、砂岩厚度、区域地质背景表明三肇凹陷扶余油层主要受到西南保康物源和东北拜泉—青冈物源影响；

2)重新对扶余油层各个小层界限进行了划分，确定了沉积环境类型和各层的湖岸线范围，最终总结出扶余油层湿润型和干旱型2种储层砂体的沉积模式；

3)扶余油层垂向沉积演化序列，自上而下相序为：三角洲前缘亚相—三角洲平原亚相—三角洲前缘亚相，总体上呈先水退后水进的沉积演化序列，水退最大期位于扶余油层中部的FI72和FⅡ1小层。

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