丁 芳

(中海石油(中國(guó))有限公司上海分公司，上海 200335)

伊通盆地莫里青復(fù)雜巖性油藏雙二段沉積相研究

丁 芳

(中海石油(中國(guó))有限公司上海分公司，上海 200335)

莫里青油田從2008年開始一直堅(jiān)持勘探與開發(fā)一體化，在油藏增產(chǎn)增效方面取得了重大突破。儲(chǔ)集層呈典型的巖性油藏特征，多期多物源沉積物的疊加，導(dǎo)致該油田巖性變化快，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，在2011年之前隨著生產(chǎn)井?dāng)?shù)量的增加，產(chǎn)量不斷上升，但是之后隨著壓力虧空，能力補(bǔ)充不及時(shí)，目前產(chǎn)油呈下降趨勢(shì),加之巖性油藏的隱蔽性和復(fù)雜性，使開發(fā)遇到了瓶頸。從油田開發(fā)效果來看，為了有效改善和提高莫里青油田開采效率，必須加強(qiáng)地質(zhì)認(rèn)識(shí)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行高效的生產(chǎn)。在區(qū)域沉積背景下，通過大量巖心觀察與描述，從沉積物形成條件、物源方向以及分選性對(duì)莫里青油田的沉積模式進(jìn)行識(shí)別，提出了斜坡裙沉積模式。在沉積模式指導(dǎo)下，基于單井砂體統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)，識(shí)別出3種沉積亞相，并進(jìn)一步細(xì)分出5種微相類型。

莫里青油田； 巖性油氣藏； 物源方向； 分選性； 沉積模式； 斜坡裙

0 引言

沉積相的研究對(duì)油氣資源儲(chǔ)量預(yù)測(cè)、油氣分布以及油氣田開發(fā)方案部署有重要的意義。沉積環(huán)境、沉積相和微相類型及其時(shí)空演化，對(duì)分析成藏要素和成藏組合，探討沉積微相對(duì)油氣的控制作用，指導(dǎo)未控制區(qū)的砂體預(yù)測(cè)，為開發(fā)部署提供重要的地質(zhì)依據(jù)等都有不可估量的作用[1-8]。搞清我國(guó)不同沉積類型的儲(chǔ)量分布，有利于掌握全國(guó)油氣資源的分布和潛力，同時(shí)不同沉積相類型導(dǎo)致的儲(chǔ)層非均質(zhì)性在油田的注水運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究中也有很大的作用。前人早已開展對(duì)莫里青斷陷雙陽(yáng)組沉積方面的研究工作，劉立等[9]提出莫里青斷陷雙陽(yáng)組發(fā)育濁積扇沉積，認(rèn)為該地區(qū)沉積物是半深湖—深湖環(huán)境，在平面上呈扇狀分布，在湖相背景的扇狀體系中，只有濁積扇形成于深水區(qū)。這個(gè)觀點(diǎn)后來也被越來越多的學(xué)者認(rèn)可[10-12]，劉國(guó)超[13]曾通過大量的巖心、薄片和物性等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出該地區(qū)水下扇儲(chǔ)層為中低孔、低滲—特低滲儲(chǔ)層，并預(yù)測(cè)了有利儲(chǔ)層，在當(dāng)時(shí)具有很好的指導(dǎo)意義。但是由于沉積相研究未到單砂體微相刻畫級(jí)別，多期、多物源形成的扇體，規(guī)模大小不一、疊置交錯(cuò)； 受后期構(gòu)造擠壓作用的影響發(fā)生變形，壓扭、走滑斷層使扇體對(duì)比追蹤十分困難。儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)律性差，砂體具有近物源、沉積快、厚度大、沉積體積規(guī)模小的特點(diǎn)。隨著生產(chǎn)的進(jìn)行以及油田暴露的一些矛盾，以往的地質(zhì)認(rèn)識(shí)已不能滿足生產(chǎn)需求，因此有必要對(duì)研究區(qū)沉積微相進(jìn)行精細(xì)的刻畫，建立沉積微相演化模式[14-16]。本文系統(tǒng)地從古氣候、古環(huán)境和古物源3個(gè)方面分析認(rèn)為莫里青斷陷雙陽(yáng)組是在溫暖—濕潤(rùn)古氣候環(huán)境、淺—較深的還原和淡水的水介質(zhì)條件下多個(gè)來自西北部方向物源沉積形成的； 通過大量巖心觀察與描述，從沉積物形成條件、物源方向以及分選性對(duì)莫里青油田的沉積模式進(jìn)行識(shí)別，提出了斜坡裙這一沉積模式。這一沉積模式的提出對(duì)莫里青地區(qū)的儲(chǔ)層刻畫以及開發(fā)方案調(diào)整有很大的地質(zhì)意義。關(guān)于斜坡裙的研究，國(guó)內(nèi)外有大量的文獻(xiàn)記載[17-21]。斜坡裙是以線物源為基礎(chǔ)，存在滑動(dòng)流、重力流到牽引流沉積過渡帶的沉積體系，相對(duì)缺少濁流、液化流、顆粒流沉積[22]。Wynn等[23]和李存磊等[24]認(rèn)為斜坡裙是由靠近物源的水流攜帶大量的碎屑物通過多條道形成的裙?fàn)畹某练e體。斜坡裙的近端亞相以重力流和碎屑流沉積為主，平面上表現(xiàn)為多條粗碎屑水道沉積與泥巖沉積的并排展布，造成儲(chǔ)層物性差，砂體連通性差。中部亞相由于牽引流的發(fā)育，沉積物分選性變好，儲(chǔ)層物性和砂體連通性明顯變好[17]。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

伊通盆地是古近系—新近系含油氣盆地，地理位置位于我國(guó)吉林省東部伊通與長(zhǎng)春之間，縱貫吉林省中部，屬于郯廬斷裂帶東北段部分。盆地呈45°～55°方向狹長(zhǎng)展布，由北至南隸屬于永吉、雙陽(yáng)、伊通、梨樹等縣。南北約160 km，東西5～20 km，面積約2 400 km2[25]。該盆地被限制在佳木斯—伊通地塹的東遼河斷裂和第二松花江斷裂之間[26-28]，東面毗鄰那丹哈達(dá)嶺，西面以大黑山為界，基底為天山—興安古生代褶皺區(qū)，現(xiàn)已經(jīng)被公認(rèn)為東北最復(fù)雜的含油氣盆地[29]。伊通盆地由南向北依次劃分為4個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元： 莫里青斷陷、伊丹隆起、鹿鄉(xiāng)斷陷和岔路河斷陷(圖1)。從大范圍來看，莫里青斷陷西北緣處在依蘭—伊通斷裂帶的南段，郯廬斷裂帶的北段，是一條典型的高角度斷裂，其成因與新近紀(jì)以來的盆地反轉(zhuǎn)期大黑山向盆內(nèi)強(qiáng)烈擠壓作用有關(guān)。從地震剖面顯示來看，在該斷褶帶內(nèi)的地層發(fā)生強(qiáng)烈褶皺或破碎的同時(shí)，伴有眾多次級(jí)逆斷層發(fā)育，從而形成一個(gè)極具復(fù)雜性和特殊性的構(gòu)造帶。

(a) 伊通盆地地理位置； (b) 伊通盆地構(gòu)造單元及莫里青斷陷構(gòu)造位置

伊通盆地被第四紀(jì)地層大面積覆蓋，少見新近系、白堊系和侏羅系地層。盆地蓋層以厚度2 000～6 000 m的巨厚古近系—新近系地層為主，前人根據(jù)古地磁、同位素以及地震資料，將盆地地層主要?jiǎng)澐殖龌?、古近系、新近系和第四?圖2)，并將古近系劃分出5個(gè)組： 雙陽(yáng)組(E2s)、奢嶺組(E2sh)、永吉租(E2y)、萬(wàn)昌組(E3w)和齊家組(E3q)，本文的研究目的層段為雙陽(yáng)組雙二段。

圖2 伊通盆地主要地層劃分表

1.1 古氣候

雙陽(yáng)組古生物分析資料顯示，莫里青斷陷被子植物花粉中小享氏櫟粉屬含量較高，反映了雙陽(yáng)組時(shí)期氣候條件溫?zé)?、?rùn)濕。裸子植物花粉中以雙束松粉居多，指示出雙陽(yáng)組時(shí)期溫?zé)岬臍夂驐l件。蕨類孢粉較少，反映淡水及淺—較深水環(huán)境藻類化石有盤星藻、毛球藻、付渤海藻及光面球藻、環(huán)紋藻屬等[30]。

可見雙陽(yáng)組沉積時(shí)期該區(qū)具有溫暖—濕潤(rùn)的古氣候條件，淺—較深水的湖泊水體還原環(huán)境和較淡的水介質(zhì)條件。

1.2 古環(huán)境

沉積巖顏色越深，表示有機(jī)質(zhì)含量越高。不同物質(zhì)顯示的色素顏色代表不同的沉積環(huán)境[31]。巖石的自生綠色一般反映弱氧化或弱還原環(huán)境； 紅色、棕色和黃色表示沉積時(shí)為氧化或強(qiáng)氧化環(huán)境； 黏土巖顏色為暗灰色或黑色，表明巖石形成于還原或強(qiáng)還原環(huán)境中。

莫里青斷陷雙二段泥巖顏色主要為灰色、深灰色和黑色，僅在靠近西部緣斷層附近出現(xiàn)了薄層的棕色泥巖沉積。整個(gè)莫里青斷陷泥巖顏色指數(shù)均小于-40%。圖3是部分砂組泥巖色值分布圖，從圖中可以看出，從Ⅳ砂組到Ⅰ砂組泥巖色值逐漸增高，盆地中心泥巖色值由-90%增加到-80%，表現(xiàn)為一個(gè)水下還原環(huán)境。由泥巖色值等值線圖可以看出，雙二段沉積時(shí)期，莫里青斷陷泥巖顏色整體上表現(xiàn)為中部較低，四周較高，西南方向泥巖色值明顯高于其他地區(qū)，由此可見，斷陷中部屬半深湖—深湖環(huán)境，西南部地區(qū)水體較淺。

(a) Ⅳ砂組 (b) Ⅲ砂組

(c) Ⅱ砂組 (d) Ⅰ砂組

圖3莫里青斷陷雙二段泥巖色值平面圖

Fig.3MudstonecolorvaluedistributionmapintheS2segmentofMoliqingdepression

1.3 古物源

莫里青斷陷雙陽(yáng)組重礦物以穩(wěn)定礦物為主，不穩(wěn)定礦物較少。穩(wěn)定礦物以鋯石、電氣石和石榴石為主，錫石含量和不穩(wěn)定礦物含量較低(表1)。從礦物的組成成分可以推斷莫里青斷陷西北側(cè)的母巖性質(zhì)主要為巖漿巖，其次為變質(zhì)巖。同時(shí)由于重礦物中，穩(wěn)定礦物分布呈現(xiàn)分區(qū)性，可以大致推測(cè)莫里青斷陷有不同方向的物源注入。另外據(jù)區(qū)域ZTR(Zircon Tourmqline Rutile,ZTR)指數(shù)顯示，自西北緣斷層附近向湖盆中心ZTR指數(shù)明顯增大，由此可以反映出物源主要來自西北部(圖4)。從莫里青斷陷各個(gè)砂組的礫巖厚度和分布看，礫巖發(fā)育區(qū)比較穩(wěn)定，斷層附近主要呈帶狀發(fā)育，向湖盆中心消失，可以推斷雙陽(yáng)組沉積時(shí)期發(fā)育多個(gè)來自西北部的物源。

表1 莫里青斷陷雙二段重礦物參數(shù)表

圖4 莫里青斷陷重礦物分布圖

2 沉積微相精細(xì)研究

2.1 沉積模式

2.1.1 沉積環(huán)境

(1)形成條件。莫里青油田雙二段泥巖顏色主要為灰色、深灰色和黑色。與區(qū)域沉積環(huán)境一致，莫里青油田各砂組泥巖色值小于-50%，以水下還原環(huán)境為主，上盤泥巖色值-50%～70%之間，表現(xiàn)出水下還原環(huán)境，下盤泥巖色值-65%～-75%之間，低于上盤泥巖色值，顯示出上盤水體比下盤要淺。結(jié)合區(qū)域沉積背景可以推斷上盤發(fā)育淺湖環(huán)境、下盤發(fā)育半深湖—深湖環(huán)境。

(2)物源分析。從莫里青油田各砂組的礫巖厚度和分布看(圖5)，礫巖發(fā)育區(qū)比較穩(wěn)定，斷層附近主要呈帶狀發(fā)育，IV砂組砂礫巖厚度和發(fā)育范圍較小，僅在伊45-8-7、伊45-2-4和伊59-21-31井區(qū)存在3個(gè)條帶狀發(fā)育區(qū)，礫巖的分布具有一定的規(guī)律性，即礫巖斜坡呈條帶狀或舌形體狀分布，比較明確地指示出物源來自西北方向(圖5(a))。III砂組砂礫巖范圍有所增大，但是厚度很小，在伊45-4-5、伊60-2和伊45-1-8井區(qū)發(fā)育(圖5(b))。II砂組發(fā)育面積最大，厚度最大，最大可到112 m(圖5(c))。I砂組厚度為60～80 m，主要在伊59-17-19和伊59-13-15井區(qū)發(fā)育(圖5(d))。從以上分析可以看出，雙陽(yáng)組時(shí)期發(fā)育多個(gè)來自西北部的物源，是比較典型的線物源沉積。

圖5莫里青油田砂礫巖厚度平面圖(上盤)

Fig.5GlutenitethicknessdistributionofMoliqingoilfield(hangingside)

(3)分選性分析。研究區(qū)儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)成熟度較低，砂巖儲(chǔ)層疏松，巖石碎屑具不等粒結(jié)構(gòu)，分選略差，主要粒徑在0.15～0.90 mm之間，為粗砂級(jí)，最大粒徑可達(dá)8 mm，礫石成分主要為石英巖巖屑； 膠結(jié)類型以孔隙膠結(jié)為主，孔隙主要為高嶺石、泥質(zhì)、灰質(zhì)和少量有機(jī)質(zhì)充填。巖性以灰褐色、灰色粗—中粒砂巖和不等粒砂巖為主。研究區(qū)砂礫巖的粒度概率分布曲線差異比較大，基于粒度曲線形態(tài)與特定的搬運(yùn)方式相對(duì)應(yīng)的理論[32]，將研究區(qū)粒度圖分為5種基本曲線類型。按泥石流(碎屑流)作用逐漸減弱、牽引流作用逐漸增強(qiáng)的順序依次是上拱弧形、臺(tái)階狀多段式、一段懸浮式、低斜率二段式和低斜率三段或多段式(圖6)。上拱弧形概率累積曲線對(duì)應(yīng)泥石流(碎屑流)和顆粒流沉積作用，顆粒粗細(xì)混雜，在辮狀水道中上部常見。臺(tái)階狀多段式粒度概率累積曲線反映流體能量較小，但湍動(dòng)性較強(qiáng)，在辮狀水道間微相中最為常見。一段懸浮式粒度概率累積曲線對(duì)應(yīng)于濁流沉積作用，在濁積水道中上部和水道間微相中常見。低斜率二段式粒度概率累積曲線的流體性質(zhì)對(duì)應(yīng)于濁流向牽引流演化的早期，在辮狀水道的中上部發(fā)育。低斜率三段或多段式粒度概率累積曲線在中部前緣、水道間和辮狀水道中上部常見。對(duì)粒度進(jìn)行分析，莫里青油田巖性復(fù)雜，細(xì)粗混雜，顆粒分選性較差。

2.1.2 沉積模式的提出

通過以上對(duì)莫里青油田沉積環(huán)境的分析，本地區(qū)的泥巖色值小于-50%，指示還原環(huán)境，上盤泥巖色值大于下盤泥巖色值，表明上盤的水體環(huán)境較下盤淺，總體來說莫里青油田發(fā)生在淺水、半深水—深水環(huán)境。粒度分選性較差，顆粒細(xì)粗混雜，巖性復(fù)雜，中細(xì)礫巖、有含礫中粗砂巖、細(xì)砂巖； 同時(shí)從莫里青油田砂礫巖的厚度分布圖可以看出，莫里青地區(qū)存在多個(gè)來自西北部的物源供應(yīng)，是典型的線物源； 與國(guó)內(nèi)外類型的沉積模式作對(duì)比[17-18,23]，我們將研究區(qū)定義為斜坡裙沉積。沉積物到達(dá)坡底后有較大的能量，形成偶發(fā)的多次疊加重力流水道沉積[33]，同時(shí)在裙體前部深水區(qū)發(fā)育多套滑塌濁積扇沉積，沉積粒度較粗，但明顯比前前部斜坡裙的粒度細(xì)，在深水區(qū)呈單一扇體形態(tài)(圖7)。

圖6 研究區(qū)粒度概率曲線圖

圖7 莫里青油田沉積模式圖

2.2 斜坡裙微相類型分析

2.2.1 近端亞相

斜坡裙近端亞相以重力流和碎屑流沉積為主，平面上表現(xiàn)為多條粗碎屑水道沉積與泥巖沉積的并排展布，造成儲(chǔ)層物性差，砂體連通性差。主要發(fā)育多條主水道和水道間微相。

(1)主水道微相。通過對(duì)巖心錄井統(tǒng)計(jì)分析，該地區(qū)主水道巖性以礫巖、砂礫巖和泥巖為主[34]。其中礫巖包括雜基支架的礫巖和碎屑支架的礫巖和砂礫巖。前者排列雜亂無(wú)章，不顯層理，頂?shù)淄蛔兓虻撞繘_刷，一般認(rèn)為形成于碎屑流沉積； 后者多為高密度濁流沉積產(chǎn)物。

斜坡裙主水道主要沉積構(gòu)造識(shí)別標(biāo)志如下。

①?zèng)_刷侵蝕構(gòu)造主要發(fā)育在主水道層序的底部，由于流速突然增加，流體對(duì)下伏沉積物沖刷、侵蝕而形成的侵蝕面，研究區(qū)主要出現(xiàn)礫巖侵蝕下伏泥巖現(xiàn)象(圖8(a))。

②遞變層理。在濁流沉積中, 遞變層理是非常發(fā)育的。該地區(qū)主水道重力流沉積中發(fā)現(xiàn)遞變層理，多見于礫質(zhì)高密度濁流和砂質(zhì)高密度濁流沉積產(chǎn)物(圖8(b))。

③塊狀層理。分選性差的沉積物快速堆積而成，多為碎屑流成因，常見于砂質(zhì)高密度濁流的懸浮沉積階段及低密度濁流沉積階段。研究區(qū)近端亞相中塊狀層理較常見分布最為廣泛(圖8(c))。

④雜亂排列。一般認(rèn)為形成于碎屑流沉積。研究區(qū)砂礫巖雜亂無(wú)章排列，不顯層理(圖8(d))。

(2)水道間微相。水道間為主水道之間的灰色至深灰色泥巖夾薄層砂巖，斜坡裙分流間沉積物主要為泥質(zhì)沉積，發(fā)育波狀-脈沖層理和變形構(gòu)造等(圖8(e))。

(a) 沖刷侵蝕構(gòu)造 (b) 遞變層理 (c) 塊狀層理

伊+45-3-1井區(qū), 2 518.7 m 伊+45-3-1井區(qū),2 520.3 m 伊+45-3-1井區(qū),2 519 m

(d) 雜亂排列層理 (e) 變形構(gòu)造 (f) 底部界面特征

伊+45-3-1井區(qū),2 518.9 m 伊+45-3-1井區(qū),2 521.9 m 伊59井區(qū), 2 321.75 m

圖8斜坡裙層理發(fā)育特征

Fig.8Beddingdevelopmentcharacteristicsofslopeapron

2.2.2 中部亞相

斜坡裙中部亞相由于牽引流的發(fā)育，沉積物分選性變好，儲(chǔ)層物性和砂體連通性明顯變好，發(fā)育疊覆水道、中部前緣和分流間微相。

(1)疊覆水道微相。中部亞相中辮狀水道極為發(fā)育，單期辮狀水道不易區(qū)分，多形成辮狀水道和水道間疊覆水道沉積特征。水道下部一般由礫巖、砂礫巖和砂巖組成，常夾灰綠色和灰色泥巖，厚度較大，可達(dá)數(shù)十米。成分復(fù)雜，分選一般很差，顆粒大小混雜。層理一般不太清晰，巖層底部常見沖刷面(圖8(f))。

(2)中部前緣微相。中部前緣位于水道向盆地方向，交錯(cuò)層理比較發(fā)育，可見底部沖刷。

(3)分流間微相。分流間砂巖可見滑塌和變形構(gòu)造，由于辮狀水道動(dòng)力強(qiáng)，該沉積物經(jīng)常被沖走，沉積厚度較薄。

2.2.3 遠(yuǎn)端亞相

遠(yuǎn)端亞相位于扇中前方，進(jìn)入淺湖—半深湖區(qū)，砂巖發(fā)育平行層理和水流沙紋層理。伊56井曲線主要為遠(yuǎn)端亞相沉積，泥巖多具波狀-透鏡狀層理，見薄層平行層序沙席微相和濁流成因薄層砂礫巖層。遠(yuǎn)端亞相中薄層的濁流砂礫巖沉積多為低地填平補(bǔ)齊沉積，發(fā)育規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于滑塌濁積扇沉積。

3 結(jié)論

(1)從古氣候、古環(huán)境和古物源3個(gè)方面對(duì)莫里青斷陷沉積背景進(jìn)行分析，認(rèn)為莫里青斷陷雙陽(yáng)組是在溫暖—濕潤(rùn)古氣候環(huán)境、淺—較深的還原和淡水的水介質(zhì)條件下多個(gè)來自西北部方向物源沉積形成的。

(2)從3個(gè)方面對(duì)莫里青油田的沉積相進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論： 從形成條件來看，研究區(qū)沉積物主要是發(fā)育在淺水—半深湖環(huán)境； 從礫巖分布圖來看，研究區(qū)有多個(gè)來自西北方向的物源，是典型的線物源沉積體系； 從分選性來看，巖性復(fù)雜，細(xì)粗混雜，顆粒分選性較差。

(3)本文對(duì)莫里青油田提出了斜坡裙沉積模式，同時(shí)在裙體前部深水區(qū)發(fā)育多套滑塌濁積扇沉積。斜坡裙可進(jìn)一步劃分為近端亞相、中部亞相和遠(yuǎn)端亞相。

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SedimentaryfaciesresearchofcomplexlithologicreservoirofS2sectioninMoliqingoilfield,YitongBasin

DING Fang

(ShanghaiBranchofCNOOCLtd,Shanghai200335,China)

Since 2008, Moliqing oilfield has always adhered to the integration of exploration and development, and made significant breakthrough in the field of increasing production efficiency. This reservoir has typical lithologic reservoir characteristics. The superposition of multiple phases and sediment sources has caused the lithology to change fast, with strong reservoir heterogeneity. With the increase of oil wells, the production kept rising before 2011. However, pressure began to went down and the energy can’t be supplied in time afterwards, so the oil production has a trend of decline. The development encounters bottleneck with the addition of concealment and complexity of lithologic reservoir. From the perspect of reservoir development, we must strengthen the understanding of the geological aspects in order to improve the production efficiency of Moliqing oilfield.Under the regional sedimentary background, based on a large number of core observation and description, this paper made research from sediment formation conditions, source direction, sorting characteristics and sandbody connecting relations in order to identify the depositional model, and proposed slope apron model. Based on single well sand body statistics, sedimentary facies model and the analysis of log facies, 3 subfacies and 5 microfacies were identified.

Moliqing oilfield; lithologic reservoir; source direction; sorting features; depositional model; slope apron

10.19388/j.zgdzdc.2017.05.03

丁芳. 伊通盆地莫里青復(fù)雜巖性油藏雙二段沉積相研究[J].中國(guó)地質(zhì)調(diào)查, 2017,4(5): 15-23.

P618.130.2; TE121.3

A

2095-8706(2017)05-0015-09

2017-01-17；

2017-07-27。

丁芳(1986—)，女，博士，工程師，主要從事油氣開發(fā)地質(zhì)研究工作。Email： dingfang2@cnooc.com.cn。

(責(zé)任編輯常艷)