梨樹斷陷營城組二段物源體系特征及其對儲層物性的影響

蔡來星，操應長，周 磊，楊春宇

（中國石油大學（華東）地球科學與技術學院，山東 青島 266555）

梨樹斷陷營城組二段物源體系特征及其對儲層物性的影響

蔡來星，操應長，周 磊，楊春宇

（中國石油大學（華東）地球科學與技術學院，山東 青島 266555）

物源很大程度上影響梨樹斷陷營城組儲層的物性.利用現存古地貌宏觀劃分物源區和沉積區，根據碎屑巖輕、重礦物組分組合特征劃分物源區塊，依據砂礫巖含量等值線圖精細描繪古水流流向；利用地層傾角測井和地震反射特征定量分析碎屑物質在湖盆內的進積方向，對梨樹斷陷營二段物源體系進行精細研究.結果表明：梨樹斷陷營二段物源體系具有同源同質、多源并存、混源沉積的特征，在東部斜坡、北部斜坡和西北存在3個主要物源區；在盆地西北角蘇家屯地區存在一個分布范圍較小的次要物源區，沉積物由太平溝凸起提供.物源對儲層物性的影響體現為先天沉積母質和后期成巖作用的差異性.

物源體系；儲層物性；影響作用；營二段；梨樹斷陷

0 引言

梨樹斷陷營城組同時存在生油層、儲層和蓋層，形成自生自儲式成藏條件，是油氣勘探研究的重點層位之一[1-4].梨樹斷陷勘探程度較低，尤其是南部探井較少，造成對該區營城組物源體系的認知存在很大缺陷.

人們對物源體系的分析研究方法日趨多樣化、綜合化和定量化[5-13]，如李彥芳等應用因子分析手段對松遼盆地西部斜坡區青二、三段的物源特征進行分析[5]；張雷等通過重礦物組合特征分析對大慶長垣及以東地區泉頭組三、四段的物源體系進行研究[6]；朱筱敏、蒲仁海、張金偉等論述了地震前積反射特征與古水流方向之間的沉積幾何關系[7-9]；李洪奇指出沉積地層傾角測井可以用來指示物源方向[10]；周磊等綜合應用多種方法，研究十屋油田的物源特征[11].在此基礎上，人們認識到物源最終對儲層物性的影響，如賀靜等認為鄂爾多斯盆地中部延長組長6砂巖孔隙發育受到物源控制[14]；王洪建等指出物源特征是影響隴東地區延長組長3、長4＋5儲層物性的重要因素之一[15].

筆者基于定性與定量相結合的研究方法，依靠古地貌宏觀定義物源區，利用巖石顆粒組分特征、ZTR指數、砂礫巖含量和地震反射特征等分析方法精細描繪古水流流向，分析梨樹斷陷營二段沉積時期的物源特征，闡述物源對儲層物性的影響，為該地區下一步油氣勘探提供地質依據.

1 區域地質概況

梨樹斷陷是松遼盆地東南隆起區次一級的構造單元，為一獨立生烴凹陷，地理位置位于長春—四平一線以西，距長春市西70 km，隸屬吉林省梨樹縣和公主嶺市，面積約為1 700 km2.區內發現孤家子—后五家戶、皮家、新立等氣田，太平莊油田和雙龍、王家、小城子、老公林子等數個含油氣構造[1-2]，共劃分北部斜坡區、東部斜坡區、中央背斜構造帶、桑樹臺洼陷和雙龍次凹等5個二級構造帶（見圖1）.營城組地層由下至上分為營一、營二、營三、營四共4段沉積地層，其中營二段地層的物源體系和儲層特征為文中研究的重點.

2 物源體系

2.1 現今殘余古地貌

營二段沉積時期，梨樹斷陷整體構造背景處于較弱的斷陷伸展期，未發育強烈的構造抬升或沉降[4]，因此，在梨樹斷陷層序地層格架構建基礎上，利用現存地層沉積厚度，恢復湖盆內現今埋藏下的殘余古地貌，對認識研究區湖盆內物源體系的展布起到指導作用.

分析梨樹斷陷營二段現今殘余古地貌（見圖2），發現由懷德凸起和公主嶺凸起構成的東部斜坡區、北部揚大城子凸起和盆地西北部的太平溝凸起為3個物源區，西部陡坡帶的桑樹臺洼陷為主要沉積中心.東部斜坡物源區發育SE→NW向、近E→W向和NE→SW向3個主要物源方向；北部斜坡區沉積物通過N→SE向和N→SW向的物源通道搬運至湖盆內部；西北物源區提供的陸源碎屑物質主要通過NW→SE向的物源通道在盆地內部沉積.

圖1 梨樹斷陷地理位置及構造分區

圖2 梨樹斷陷營二段現今殘余古地貌及物源體系分布

2.2 砂礫巖質量分數

圖3 梨樹斷陷營二段砂礫巖質量分數平面分布

在梨樹斷陷營城組沉積時期，主要發育扇三角洲沉積相、辮狀河三角洲沉積相[11]，利用沉積盆地中砂礫巖質量分數平面變化有利于判斷物源方向.統計梨樹斷陷營城組二段地層的砂礫巖質量分數，發現梨樹斷陷營二段共發育4個物源區，分別為西北部的太平溝凸起物源區、北部的楊大城子凸起物源區、東部的懷德凸起物源區和公主嶺凸起物源區（見圖3），物源體系具有多源供物、混源沉積的特征.其中太平溝凸起物源區物源方向為NE→SW向；楊大城子凸起提供的沉積物沿N→SE向或N→SW向物源通道搬運至湖盆中心；公主嶺凸起作為一個較發育的物源區，物源方向主要為近東西向和SE→NW向；懷德凸起為雙龍次洼提供陸源碎屑物質，物源方向為SE→NW向.

2.3 巖石碎屑顆粒組分（輕礦物）

盆內陸源碎屑由物源區巖石提供，巖石碎屑顆粒組分特征在一定程度上能夠反映沉積物物源區的母巖性質[16-17].首先，對營二段沉積碎屑顆粒樣品進行Q型聚類分析，得到若干組碎屑顆粒樣品，不同組別的碎屑顆粒樣品反映不同母巖類型的沉積物供給；其次，分析碎屑顆粒樣品組，得到3種巖屑組合類型及其質量分數分布直方圖（見圖4）.由圖4可見，Ⅰ類組合中石英的質量分數為31%～60%，長石的質量分數為28%～48%，巖屑的質量分數較低，巖屑類型包括沉積巖、巖漿巖和變質巖；Ⅱ類組合中石英的質量分數為30%～41%，長石的質量分數為45.7%～66.0%，巖屑質量分數低，為4%～16%，巖屑類型只有巖漿巖巖屑；Ⅲ類組合中石英、長石、巖屑質量分數相差不大，巖屑類型主要為巖漿巖和變質巖.

圖4 梨樹斷陷營二段部分輕礦物組分Q型聚類譜系

基于巖屑組合類型的梨樹斷陷營二段物源體系分布見圖5.由圖5可見，梨樹斷陷營二段發育4個物源區.其中：東部斜坡物源區巖屑組合類型為Ⅲ類組合，樣品成分成熟度由東向西增加，物源方向為近E→W向；北部斜坡物源區巖屑組合類型為Ⅱ類組合，物源方向主要為N→SE向；西北物源區巖屑組合類型為Ⅰ類組合，物源方向主要為NW→SE向；盆地西北角蘇家屯地區，由太平溝凸起提供的沉積物巖屑成分特征為Ⅲ類組合，物源方向呈NE→SW向.顯示梨樹斷陷營二段物源體系具有同源同質、多源并存、混源沉積的特征.

2.4 重礦物組合

重礦物是指碎屑巖中密度大于2.86 g/cm3的陸源碎屑礦物.根據重礦物的穩定性將其劃分為超穩定重礦物、穩定礦物、中等穩定礦物、不穩定礦物和超不穩定礦物5類[17].穩定重礦物抗風化能力強，隨搬運距離的增加，其相對含量逐漸增加，而不穩定礦物相對含量逐漸降低.因此，重礦物組合類型分析同樣為判斷物源方向的重要方法[17-18].

圖5 梨樹斷陷營二段物源體系分布（輕礦物）

梨樹斷陷營二段重礦物類型主要為鋯石、磷灰石、石榴石、綠簾石及鈦鐵礦、磁鐵礦等.結合聚類分析法和ZTR指數法的優點，分析研究區物源體系特征.首先，對營二段所有重礦物樣品進行Q型聚類分析，根據樣品間的相似系數，將樣品分為不同的組，每一組樣品代表某一母巖性質的沉積物供給（見圖6）；其次，將分區后每一個類型的重礦物組合作為一個獨立的系統進行研究，勾畫ZTR等值線圖，得出某一物源的沉積物搬運方向（見圖7）.

圖6 梨樹斷陷營二段重礦物組分Q型聚類譜系

梨樹斷陷營二段存在東部、北部和西北3個物源體系.東部物源體系重礦物組合以“鋯石＋石榴石＋白鈦礦＋銳鈦礦”為特征，其中：鋯石平均質量分數為17.7%，石榴石平均質量分數為44.8%，所對應的母巖組合特征與東部物源體系Ⅲ類輕礦物特征相吻合，物源方向主要為E→W向；北部物源體系重礦物組合以“鋯石＋磷灰石＋銳鈦礦＋赤褐鐵礦＋石榴石”為特征，鋯石和磷灰石平均質量分數為37%左右，其母巖類型為Ⅱ類輕礦物組合特征，顯示的古水流方向為N→SE向；西北物源體系重礦物組合以“鋯石（圓）＋榍石＋綠簾石＋石榴石”為特征，其中：榍石平均質量分數為25.5%，綠簾石平均質量分數為20.9%，鋯石平均質量分數約為8.8%，該組合特征反映Ⅰ類輕礦物組合特征，物源方向主要為N→S向和NE→SW向.由3個物源體系提供的陸源碎屑在湖盆中心匯聚，形成多源供物、混源沉積的特征（見圖7）.

2.5 地層傾角測井

通過沉積巖中的層理構造傾向和傾角能夠直觀地反映古水流方向和古水動力條件.地層傾角測井分析利用沉積傾角處理成果圖判斷古水流方向，主要采用矢量方位頻率圖和藍色模式法[10-11].在砂巖體中，藍色模式的矢量方向通常反映古水流方向，首先，選取藍色模式的沉積傾角矢量圖量取砂體的傾向和傾角；其次，對地層進行泥巖拉平校正，使地層恢復到原始沉積狀態；最后，將校正后的傾向數據統計整理，繪制地層傾向玫瑰花圖，頻率最大方向即為主要古水流方向.

梨樹斷陷營二段地層傾向玫瑰花圖及物源體系平面分布見圖8.由圖8可見，營二段沉積時期，存在北部斜坡物源區和東部斜坡物源區，其中：北部斜坡物源區主要古水流方向為N→SE向，次要古水流方向為N→SW向；東部斜坡物源區古水流方向主要呈NE→SW向.

2.6 地震前積反射特征

地震前積反射特征反映沉積物沉積時的古水流方向，為分析物源供給方向的有力證據[7-9]，該分析方法對缺少井資料的研究區塊尤為重要.

首先，采用層拉平的方法消除本區后期構造運動對原始地層產狀的影響，保證頂積層處于水平或近似水平的位置，此時前積層、底積層的坡度基本可以代表沉積時三角洲沉積體的地形坡度特征；其次，利用張金偉建立的數學模型對最大前積方位進行計算[9].實際計算過程中，測線Ⅰ為縱測線CDP，α為前積反射面沿測線Ⅰ方向的視傾角，測線Ⅱ為橫測線ILN或斜測線，β為前積反射面沿測線Ⅱ方向的視傾角，φ為測線Ⅰ和測線Ⅱ的夾角.

圖7 梨樹斷陷營二段物源體系平面分布（重礦物）

圖8 梨樹斷陷營二段地層傾向玫瑰花圖及物源體系平面分布

梨樹斷陷營二段沉積時期，小寬地區發育一個前積體，橫測線前積為東西向，縱測線前積為南北向，前積體與縱測線夾角α平均為11.8°，與橫測線夾角β平均為17.6°，通過公式γ1＝arctan（tanβ/tanα）計算，可知該前積體最大前積方位與縱測線CDP夾角為56.6°，沉積物來自于東部斜坡區，古水流方向呈SE→NW向（見圖9）.在東部斜坡帶的河山區塊內，也存在一個前積體，其橫測線前積由東向西，縱測線前積由南向北，前積體與縱測線夾角α平均為6.76°，與橫測線夾角β平均為11.5°，通過計算，可知該前積體最大前積方位與縱測線CDP夾角為59.77°，沉積物來自于東部公主嶺凸起，古水流方向同樣呈SE→NW向.由營二段存在的2個前積體定量計算的古水流方向與區域物源方向相吻合，符合實際情況.

圖9 梨樹斷陷營二段小寬地區地震前積體及古水流方向示意

3 物源對儲層物性的影響

3.1 儲層物性特征

梨樹斷陷營二段沉積時期，儲層物性總體表現為低孔低滲的特征，其中：東部物源形成的儲層物性最好，平均孔隙度為8.25%，平均滲透率為1.86×10-3μm2；北部物源形成的儲層物性稍差，平均孔隙度為6.16%，平均滲透率為1.51×10-3μm2；西北物源形成的儲層物性最差，平均孔隙度為7.81%，平均滲透率為0.94×10-3μm2.

3.2 物源

物源是影響儲層物性的主要因素之一，母巖類型影響巖石顆粒、膠結物的成分及含量，距離物源區的遠近影響砂巖的成分成熟度，從而影響儲層的物性特征[14-15].梨樹斷陷營二段物源體系具有“不同源不同質”的特征，注定不同物源體系所形成的儲層的沉積母質及后生成巖作用具有不同的特征，最終形成梨樹斷陷營二段儲層物性差異性分布的特征.

3.2.1 沉積母質特征

由于梨樹斷陷營城組儲層整體壓實作用強（見圖10（a）），故儲層物性主要受填隙物的含量影響，而非成分成熟度.在營二段沉積期，東部物源體系儲層石英平均質量分數為27.48%，填隙物平均質量分數為7.00%；北部物源體系儲層石英平均質量分數為27.84%，填隙物平均質量分數為7.60%；西北物源體系儲層石英平均質量分數為39.70%，填隙物平均質量分數為8.54%.東部物源體系儲層物性略高于北部物源體系，西北物源體系儲層物性最差.

3.2.2 成巖作用特征

（1）溶解作用.強壓實作用使營二段儲層中原生孔隙保存較少，次生溶解作用明顯改善儲層物性.在東部物源體系和北部物源體系所形成的儲層中，長石和巖屑的含量明顯高于西北物源體系，為后期酸性成巖環境下次生溶解作用提供一定物質基礎.由巖石薄片鏡下鑒定發現，在東部物源體系和北部物源體系形成的儲層中，長石、巖屑次生溶孔較常見，西北物源體系儲層少見溶解作用發生（見圖10（b—d）），故西北物源體系儲層物性最差.

（2）膠結作用.在東部物源體系和北部物源體系所提供的母巖巖屑中，主要組分為巖漿巖，可以提供較多的Fe2＋、Mg2＋，進而發育綠泥石等硅鋁酸巖.綠泥石包膜的形成保護儲層中原生孔隙的存在（見圖10（e））.同時，在富含巖漿巖的東部物源和北部物源所形成的儲層中，膠結物形式主要表現為沸石、硅質及高嶺石等（見圖10（f—h）），也可見碳酸鹽膠結物，膠結物質量分數總體較低，分別為4.3%和4.8%；而西北物源儲層中膠結物主要為碳酸鹽（見圖10（f—h）），常見方解石、白云石及鐵方解石，其質量分數約為6.2%.西北物源體系形成的儲層的膠結作用強于東部和北部物源所形成的，使其物性變差.

圖10 梨樹斷陷營二段成巖作用特征

4 結論

（1）梨樹斷陷營二段存在3大1小共4個物源區，具有同源同質、多源并存、混源沉積的特征.3大物源區分別為東部斜坡物源區（懷德凸起和公主嶺凸起）、北部斜坡物源區（揚大城子凸起），以及西北物源區；研究區內西北角蘇家屯地區存在1個小的物源區，沉積物由太平溝凸起提供.

（2）東部斜坡物源區巖屑類型為“巖漿巖＋變質巖”，重礦物組合類型為“鋯石＋石榴石＋白鈦礦＋銳鈦礦”，古水流方向主要呈E→W向、SE→NW向和NE→SE向；北部斜坡物源區母巖主要為巖漿巖，重礦物組合類型為“鋯石＋磷灰石＋銳鈦礦＋赤褐鐵礦”，古水流方向主要為N→SE和N→SW向；西北斜坡物源區巖屑類型為“沉積巖＋巖漿巖＋變質巖”，重礦物組合類型為“鋯石（圓）＋榍石＋綠簾石＋石榴石”，古水流方向顯示為NW→SE和N→SW；太平溝凸起通過NE→SW向物源通道向蘇家屯次洼提供陸源碎屑物質，巖屑組合類型為“巖漿巖＋變質巖”.

（3）不同物源體系形成的儲層物性具有差異性，差異性由沉積母質和后期成巖作用共同產生.

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Source system characters and its effect on the reservoir＇s physical property of member 2 of Yingcheng formation in Lishu fault depression/2012，36（3）：34-40

CAI Lai-xing，CAO Ying-chang，ZHOU Lei，YANG Chun-yu
（School of Geosciences，China University of Petroleum（East China），Qingdao，Shandong 266555，China）

The problem of provenance is an important aspect which restricts the exploration of Lishu fault depression and affects its reservoir＇s physical property.This paper analyzes in detail the provenance system of Ying2 member in Lishu fault depression from various angles：the source area and the deposition area are distinguished according to palaeogeomorphology；the source block is determined according to the characteristics of light mineral and heavy mineral assemblage；the direction of ancient water is described according to gravel content percent；the direction of transporting clastic in the basin is described according to dip logging and seismic reflection characteristics.The research results show that the provenance systems have some features such as homologous homogeneity，multi-source coexist and the deposition of mixed source.There are three source blocks of Ying2 member in Lishu fault depression.The source blocks are the eastern slope，the northern slope and the northwest slope.Besides，another source block which is small exists in the northwest corner.The region of Su Jiatun，of the basin.The deposits are provided by Tai Pinggou projection.The effects on reservoir＇s physical property from source system mainly reflect on the differences of sediment and diagenesis.

systems of source；reservoir＇s physical property；effect；member 2 of Yingcheng formation；Lishu fault depression

TE121.3

A

1000-1891（2012）03-0034-07

2012-03-28；

張兆虹

國家科技重大專項（2011ZX05009-003）

蔡來星（1985-），男，碩士研究生，主要從事沉積巖石學及巖相古地理學方面的研究.