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【摘要】西丁家早白垩世沙河子组地层埋藏深,一般较少有钻井揭示。本次研究充分利用岩心相、测井相等高精度单井眼微相识别的优点,按由点→线→面工作思路,从而达到对西丁家地区沙河子组沉积相预测的目的。研究结果表明,沙河子组主要发育近岸水下扇、辫状河三角洲、湖底扇和湖泊总计4种相类型,其中辫状河三角洲和湖泊是研究区内最为发育的相类型。沉积相研究是油气勘探过程中最为重要的基础工作,对于下一步勘探布井及资源评价具有重要的指导意义。
【关键词】西丁家地区 早白垩世 沙河子组 沉积相
西丁家地区位于松辽盆地东南缘,是十屋断陷西部油气最为有潜力的含油气富集区。强烈断陷期,沉降快、水体深,为近岸扇和重力流沉积的发育提供了先决条件[1][2],尤其在辫状河三角洲前缘临近深水区,易广泛发育浊积砂体,浊积砂体镶嵌在巨厚的暗色泥岩中,为岩性油气藏的形成创造了得天独厚的条件。
1 地质概况
西丁家地区位于松辽盆地南部东南隆起区十屋断陷西北部,构造区划上位于桑树台深凹带北部西丁家窝堡,跨北部斜坡带皮家地区,桑树台大断裂穿过工区,面积达到了230km2。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。
西丁家地区属于十屋断陷构造分区的一部分,构造带整体构造格局表现为2正对2负的构造格局,2正分别为沈洋带凸起和皮家正向构造带,2负分别为桑树台洼陷和苏家屯次洼(图1)。
2 地层特征
沙河子组属于断陷湖盆沉积地层,分布受断陷盆地限制,西部以桑树台断裂为界,在北部向杨大城子凸起方向被剥蚀,向东、南部为超覆沉积,岩性为湖相灰黑、黑色泥岩、粉、细、中砂岩,砂砾岩互层,与下伏火石岭组不整合接触,与基底角度不整合接触,上覆营城组组假整合接触。沙河子组内部在本区块可识别出3套地层,由下至上,分别为沙一段、沙二段和沙三段。岩性逐渐由粗变细,为一典型正旋回沉积,地层累计厚度和分布范围都存在较大差异,其中沙一段沉积范围最小且累积厚度最薄,其次为沙二段,最厚分布最广的为沙三段,但岩性较细,以深湖相泥岩为主:
2.1 沙一段
沙一段地层分布最为局限,主要集中在桑树台洼陷一带集中分布,形成西厚东薄的楔状沉积构造格局(向东将与中央构造带相接),其中缓坡带地层累积厚度相对薄一些,平均为180-650m,洼槽深陷带为650-800m。
2.2 沙二段
沙二段地层相对沙一段分布要广泛,北部的苏家屯次洼开始沉积,保留了一定厚度的地层,残余平均厚度达到了100-150m;南部桑树台洼陷厚度为150-450m。整体呈现出断陷分割的地层展布格局。
2.3 沙三段
沙三段地层由早期的分割转变为南北贯通,地层连续分布,从参与地层厚度数据初步推断,南北两个次洼虽未完全沟通成为具有统一沉降中心的洼槽,但彼此连通的态势已出具雏形。从沙三段的残余地层厚度图来看,北部斜坡带地层厚度一般为20-180m,洼槽带为260-650m。这一时期皮家构造带开始有了沙河子组地层记录,由此揭开了皮家构造单元形成与演化的序幕。
3 岩石学特征
3.1 岩心特征
岩心是用来辅助识别沉积相类型最为重要的一手资料,通过岩心信息,可以识别出本区内发育的沉积构造标志。以X1井、X2井、X3井和X4井为例,选取了沙二至沙三段典型取心层段,从岩心中可以识别出斜层理、块状层理和脉状层理类型,并且在砂岩粉细砂岩中可见负荷构造(图2B),还可见牵引流成因的脉状层理(图2C),综合识别结果表明,通过岩心观察可以初步判定其沉积环境为牵引流和重力流共同控制作用的结果。
3.2 粒度特征
以X3井为例,粒度概率曲线基本以一段式为主(图3),缺少滚动和悬浮组分,以细纱质中砂岩为主,跳跃斜率较陡,表明分选程度中-好,为辫状河三角洲前缘水下分流河道沉积。
3.3 测井相特征
在识别沉积相时,岩性、粒度、分选性、泥质含量、垂向序列、砂体的形态及分布等都是重要的成因标志。利用上述识别准则,对全区重点微相测井相特征进行识别和描述如下:
3.3.1 水下分流河道微相
自然伽玛曲线总体为极高幅度、高幅差;典型钟形(或箱形);中厚层(多3~5m);底部突变、顶部渐变;光滑—微齿测井相特征(图4a)。电阻率曲线为典型钟形;底部高幅突变、顶部渐-突变;极高幅
度;曲线有某种程度的齿化。
3.3.2 水下分流间微相自然伽玛曲线总体为最低幅,直线形或直线夹指形;薄-厚层特征。电阻率曲线小幅差或基本无幅度差(图4b)。
3.3.3 浊积砂微相
自然伽玛曲线呈密集指型,单指厚多为1~2m;顶底部渐变;光滑—微齿测井相特征(图4c)。电阻率曲线为低幅齿形。
3.3.4 湖泥微相
自然伽玛和电阻率曲线均为低幅平直的测性曲线特征(图4d)。
4 沉积剖面特征
在火石岭组,桑树台洼槽便已经基本初具规模,在陡带形成了扇三角洲扇体堆积;在沙河子沉积期,湖盆开始快速沉降,湖盆内部沉积了巨厚的泥岩,在深湖半深湖区,发育重力流成因的浊积砂体,其与附近暗色泥岩配合,可形成很好的岩性油气藏;营城组营一段沉积期,构造活动继续增强,湖水进一步加深,造成横向上与纵向上广泛分布暗色泥岩,同时缺乏扇体沉积,只在洼槽沉积中心区域有重力流成因的浊积砂体展布,但是到了营二至营四段沉积期,沉积区物源供给速率和构造活动也趋于稳定,在北部开始发育大型轴向物源——大型三角洲前缘砂体堆积,整体表现为加积沉积,为断陷期向坳陷期转换的特点。
5 沉积相平面展布特征及其沉积模式 根据单井沉积相,连井沉积相分析等综合分析研究,沙河子组沉积期属于“窄盆深水”类型,而上覆的营城组则属于“广盆浅水”类型,这两套地层存在差别的根本原因在于其所处的构造阶段不同,前者属断陷高峰期;后者处于整体断陷高峰晚期并向断坳转换期演变,在北部斜坡构造古地貌背景下,具有长轴物源为特征的辫状河三角洲前缘砂体在本研究区广泛发育,形成了巨厚前积至加积为特征的砂体堆积,使水体变浅。
在沙河子组沉积期,断陷整体处于断陷分割期,各个次级小洼陷彼此分割独立,凹陷开始急剧扩张,快速形成了深水的沉积环境。沙一段发育期处在沙河子早期,沉积范围仅局限在桑树台洼陷,水体最深的湖中心位置发育大规模连片的重力流成因的浊积砂体群,而陡带则发育近岸水下扇沉积;沙二段沉积期,伴随区域持续沉降的大地构造背景下,开始形成了多个分割状态的断陷小洼槽,整体为地堑式断陷洼槽,在陡带一侧形成近岸水下扇体裙;沉积厚度巨大的泥岩楔状体;沙三段沉积期,南北两个次洼彼此沟通,统一形成一个大的洼槽带,呈北西向展布,桑树台大断裂彼此连接形成统一的控盆大断裂,形成了巨厚的泥岩沉积,深水区则发育大规模的浊积砂体。北部开始发育长轴物源为特征的辫状河三角洲前缘沉积相,在前缘的扇体朵叶前缘,由于存在水下坡折,在坡折下缘发育有一定规模的远湖底扇沉积,并最终建立了沙河子组三维空间沉积相模式(图5b)。
6 结论
(1)西丁家地区沙河子组主要发育近岸水下扇、辫状河三角洲、湖底扇和湖相4类沉积相,其中辫状河三角洲和湖泊相是研究区内最为发育的类型,辫状河三角洲可以划分为辫状河三角洲平原、辫状河三角洲前缘、前辫状河三角洲总共3个亚相单元;辫状河三角洲前缘是本区内最为发育的亚相单元,可进一步划分为水下分流河道、水下分流河道间两种微相类型。
(2)湖盆为“窄盆深水”类型,西丁家地区沙河子组断陷高峰期湖盆沉积特征主要表现为短轴+长轴物源为特征近岸水下扇和辫状河三角洲沉积,垂向上由下至上地层叠加样式表现为退积。
参考文献
[1] 吴朝荣,杜春彦.辽河油田西部凹陷沙河街组远岸浊积扇(J).成都理工大学学报(自然科学版),2001,28(3):267-272
[2] 袁静.山东惠民凹陷古近纪震积岩特征及其地质意义(J).沉积学报,2004,22(1):41-46
[3] 邓宏文,钱凯.深湖相泥岩的成因类型和组合演化(J).沉积学报,1990,8(3):1-21
[4] 高延新,吴崇筠,庞增福,常承永,应凤祥.辽河盆地大凌河油层湖底扇沉积特征[J].沉积学报,1985,3(4):83-93
[5] 单敬福,王峰,孙海雷,孙继刚,韩喜.基于地震波阻抗反演的州57水平井区块小层砂体预测技术[J].石油与天然气地质,2010,31(2):212-218
[6] 单敬福,王峰,孙海雷,孙继刚,蒙启安.蒙古国境内贝尔湖凹陷早白垩纪沉积充填演化与同沉积断裂的响应.吉林大学学报,2010,40(3):509~518
[7] 纪友亮,赵贤正,单敬福,张瑞锋,王峰.冀中坳陷古近系沉积层序特征及其沉积体系的演化[J].沉积学报,2009,27(3):48~56
【关键词】西丁家地区 早白垩世 沙河子组 沉积相
西丁家地区位于松辽盆地东南缘,是十屋断陷西部油气最为有潜力的含油气富集区。强烈断陷期,沉降快、水体深,为近岸扇和重力流沉积的发育提供了先决条件[1][2],尤其在辫状河三角洲前缘临近深水区,易广泛发育浊积砂体,浊积砂体镶嵌在巨厚的暗色泥岩中,为岩性油气藏的形成创造了得天独厚的条件。
1 地质概况
西丁家地区位于松辽盆地南部东南隆起区十屋断陷西北部,构造区划上位于桑树台深凹带北部西丁家窝堡,跨北部斜坡带皮家地区,桑树台大断裂穿过工区,面积达到了230km2。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。
西丁家地区属于十屋断陷构造分区的一部分,构造带整体构造格局表现为2正对2负的构造格局,2正分别为沈洋带凸起和皮家正向构造带,2负分别为桑树台洼陷和苏家屯次洼(图1)。
2 地层特征
沙河子组属于断陷湖盆沉积地层,分布受断陷盆地限制,西部以桑树台断裂为界,在北部向杨大城子凸起方向被剥蚀,向东、南部为超覆沉积,岩性为湖相灰黑、黑色泥岩、粉、细、中砂岩,砂砾岩互层,与下伏火石岭组不整合接触,与基底角度不整合接触,上覆营城组组假整合接触。沙河子组内部在本区块可识别出3套地层,由下至上,分别为沙一段、沙二段和沙三段。岩性逐渐由粗变细,为一典型正旋回沉积,地层累计厚度和分布范围都存在较大差异,其中沙一段沉积范围最小且累积厚度最薄,其次为沙二段,最厚分布最广的为沙三段,但岩性较细,以深湖相泥岩为主:
2.1 沙一段
沙一段地层分布最为局限,主要集中在桑树台洼陷一带集中分布,形成西厚东薄的楔状沉积构造格局(向东将与中央构造带相接),其中缓坡带地层累积厚度相对薄一些,平均为180-650m,洼槽深陷带为650-800m。
2.2 沙二段
沙二段地层相对沙一段分布要广泛,北部的苏家屯次洼开始沉积,保留了一定厚度的地层,残余平均厚度达到了100-150m;南部桑树台洼陷厚度为150-450m。整体呈现出断陷分割的地层展布格局。
2.3 沙三段
沙三段地层由早期的分割转变为南北贯通,地层连续分布,从参与地层厚度数据初步推断,南北两个次洼虽未完全沟通成为具有统一沉降中心的洼槽,但彼此连通的态势已出具雏形。从沙三段的残余地层厚度图来看,北部斜坡带地层厚度一般为20-180m,洼槽带为260-650m。这一时期皮家构造带开始有了沙河子组地层记录,由此揭开了皮家构造单元形成与演化的序幕。
3 岩石学特征
3.1 岩心特征
岩心是用来辅助识别沉积相类型最为重要的一手资料,通过岩心信息,可以识别出本区内发育的沉积构造标志。以X1井、X2井、X3井和X4井为例,选取了沙二至沙三段典型取心层段,从岩心中可以识别出斜层理、块状层理和脉状层理类型,并且在砂岩粉细砂岩中可见负荷构造(图2B),还可见牵引流成因的脉状层理(图2C),综合识别结果表明,通过岩心观察可以初步判定其沉积环境为牵引流和重力流共同控制作用的结果。
3.2 粒度特征
以X3井为例,粒度概率曲线基本以一段式为主(图3),缺少滚动和悬浮组分,以细纱质中砂岩为主,跳跃斜率较陡,表明分选程度中-好,为辫状河三角洲前缘水下分流河道沉积。
3.3 测井相特征
在识别沉积相时,岩性、粒度、分选性、泥质含量、垂向序列、砂体的形态及分布等都是重要的成因标志。利用上述识别准则,对全区重点微相测井相特征进行识别和描述如下:
3.3.1 水下分流河道微相
自然伽玛曲线总体为极高幅度、高幅差;典型钟形(或箱形);中厚层(多3~5m);底部突变、顶部渐变;光滑—微齿测井相特征(图4a)。电阻率曲线为典型钟形;底部高幅突变、顶部渐-突变;极高幅
度;曲线有某种程度的齿化。
3.3.2 水下分流间微相自然伽玛曲线总体为最低幅,直线形或直线夹指形;薄-厚层特征。电阻率曲线小幅差或基本无幅度差(图4b)。
3.3.3 浊积砂微相
自然伽玛曲线呈密集指型,单指厚多为1~2m;顶底部渐变;光滑—微齿测井相特征(图4c)。电阻率曲线为低幅齿形。
3.3.4 湖泥微相
自然伽玛和电阻率曲线均为低幅平直的测性曲线特征(图4d)。
4 沉积剖面特征
在火石岭组,桑树台洼槽便已经基本初具规模,在陡带形成了扇三角洲扇体堆积;在沙河子沉积期,湖盆开始快速沉降,湖盆内部沉积了巨厚的泥岩,在深湖半深湖区,发育重力流成因的浊积砂体,其与附近暗色泥岩配合,可形成很好的岩性油气藏;营城组营一段沉积期,构造活动继续增强,湖水进一步加深,造成横向上与纵向上广泛分布暗色泥岩,同时缺乏扇体沉积,只在洼槽沉积中心区域有重力流成因的浊积砂体展布,但是到了营二至营四段沉积期,沉积区物源供给速率和构造活动也趋于稳定,在北部开始发育大型轴向物源——大型三角洲前缘砂体堆积,整体表现为加积沉积,为断陷期向坳陷期转换的特点。
5 沉积相平面展布特征及其沉积模式 根据单井沉积相,连井沉积相分析等综合分析研究,沙河子组沉积期属于“窄盆深水”类型,而上覆的营城组则属于“广盆浅水”类型,这两套地层存在差别的根本原因在于其所处的构造阶段不同,前者属断陷高峰期;后者处于整体断陷高峰晚期并向断坳转换期演变,在北部斜坡构造古地貌背景下,具有长轴物源为特征的辫状河三角洲前缘砂体在本研究区广泛发育,形成了巨厚前积至加积为特征的砂体堆积,使水体变浅。
在沙河子组沉积期,断陷整体处于断陷分割期,各个次级小洼陷彼此分割独立,凹陷开始急剧扩张,快速形成了深水的沉积环境。沙一段发育期处在沙河子早期,沉积范围仅局限在桑树台洼陷,水体最深的湖中心位置发育大规模连片的重力流成因的浊积砂体群,而陡带则发育近岸水下扇沉积;沙二段沉积期,伴随区域持续沉降的大地构造背景下,开始形成了多个分割状态的断陷小洼槽,整体为地堑式断陷洼槽,在陡带一侧形成近岸水下扇体裙;沉积厚度巨大的泥岩楔状体;沙三段沉积期,南北两个次洼彼此沟通,统一形成一个大的洼槽带,呈北西向展布,桑树台大断裂彼此连接形成统一的控盆大断裂,形成了巨厚的泥岩沉积,深水区则发育大规模的浊积砂体。北部开始发育长轴物源为特征的辫状河三角洲前缘沉积相,在前缘的扇体朵叶前缘,由于存在水下坡折,在坡折下缘发育有一定规模的远湖底扇沉积,并最终建立了沙河子组三维空间沉积相模式(图5b)。
6 结论
(1)西丁家地区沙河子组主要发育近岸水下扇、辫状河三角洲、湖底扇和湖相4类沉积相,其中辫状河三角洲和湖泊相是研究区内最为发育的类型,辫状河三角洲可以划分为辫状河三角洲平原、辫状河三角洲前缘、前辫状河三角洲总共3个亚相单元;辫状河三角洲前缘是本区内最为发育的亚相单元,可进一步划分为水下分流河道、水下分流河道间两种微相类型。
(2)湖盆为“窄盆深水”类型,西丁家地区沙河子组断陷高峰期湖盆沉积特征主要表现为短轴+长轴物源为特征近岸水下扇和辫状河三角洲沉积,垂向上由下至上地层叠加样式表现为退积。
参考文献
[1] 吴朝荣,杜春彦.辽河油田西部凹陷沙河街组远岸浊积扇(J).成都理工大学学报(自然科学版),2001,28(3):267-272
[2] 袁静.山东惠民凹陷古近纪震积岩特征及其地质意义(J).沉积学报,2004,22(1):41-46
[3] 邓宏文,钱凯.深湖相泥岩的成因类型和组合演化(J).沉积学报,1990,8(3):1-21
[4] 高延新,吴崇筠,庞增福,常承永,应凤祥.辽河盆地大凌河油层湖底扇沉积特征[J].沉积学报,1985,3(4):83-93
[5] 单敬福,王峰,孙海雷,孙继刚,韩喜.基于地震波阻抗反演的州57水平井区块小层砂体预测技术[J].石油与天然气地质,2010,31(2):212-218
[6] 单敬福,王峰,孙海雷,孙继刚,蒙启安.蒙古国境内贝尔湖凹陷早白垩纪沉积充填演化与同沉积断裂的响应.吉林大学学报,2010,40(3):509~518
[7] 纪友亮,赵贤正,单敬福,张瑞锋,王峰.冀中坳陷古近系沉积层序特征及其沉积体系的演化[J].沉积学报,2009,27(3):48~56