長嶺凹陷北葡萄花油層沉積特征及地質意義

林爽，田繼軍，宋殿海，唐振興，孫銘赫，馮爍

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長嶺凹陷北葡萄花油層沉積特征及地質意義

林爽1，田繼軍1，宋殿海2，唐振興2，孫銘赫1，馮爍1

（1.新疆大學地質與礦業工程學院，烏魯木齊 830047；2.吉林油田，吉林松原 138000）

長嶺凹陷北部是松遼盆地姚家組沉積期沉降中心，長期的油氣勘探一直認為其為松遼盆地的深湖發育區，通過對長嶺凹陷北部鉆井、測井、巖心、古生物等研究認為該區域發育了受北部物源控制的三角洲前緣亞相的水下分支河道和疊置席狀砂微相。在詳細研究長嶺凹陷北部葡萄花油層的沉積特征后，總結了各砂組沉積微相平面展布，要向上具有水退序列→水進序列的沉積演化特征，葡萄花油層中部為最大水退期，進一步發現，分布在新立地區、新民地區的疊置席狀砂體展布規模大，具有巨大的勘探前景。

油層；三角洲前緣；沉積微相；長嶺凹陷北部

近年來，隨著油氣勘探程度的提高，松遼盆地南部原有的二級、三級構造已基本被發現，勘探方向逐漸從構造油氣藏轉向尋找隱蔽油氣藏。長嶺凹陷北部地區上白堊統姚家組葡萄花組油層多年來一直未作為重點層位進行研究和開采，而且多年來一直誤認為該地區為深湖相沉積，砂體含量少，缺乏有效的儲層，這在一定程度上制約了油氣勘探的步伐。

1 區域地質概況

長嶺凹陷位于松遼盆地中央坳陷區南部，斷陷總體呈北北東走向。北部與常家圍子—古龍斷陷相連，南部邊界以地層超覆為主，其東西兩側分別為紅崗階地及華字井階地，是縱貫松遼盆地南部中央坳陷區的大型凹陷，是松遼盆地南部面積最大的斷陷。長嶺凹陷北部包括新北、南山灣、新廟、新民4個油田，面積約2 000km2。葡萄花油層是松遼盆地最早發現并投入開發的主力油層，長嶺凹陷北部葡萄花油層一直未作為重點層位進行研究和開采，長期的油氣勘探一直認為其為松遼盆地的深湖發育區，眾多學者如馬明俠、馬金龍、張晨晨，沈武顯，張順等指出在大安—肇源一線以南砂巖不發育，是深湖—半深湖暗色泥巖發育區。長期的勘探和學者的認識長嶺凹陷北部葡萄花油層砂體不發育，制約了該區油田的勘探開發（圖1）。

2 沉積微相判別標志

2.1 巖性特征

研究區地層以泥巖發育為主，砂巖巖性以灰白色-灰綠色泥質粉砂巖-粉砂巖，成分以石英、長石為主，膠結致密，分選好，粒度較細，反映水動力條件弱，分選磨圓較好，結構成熟度較高。泥巖為紫紅色、紅色、紅褐色泥巖為主，泥巖層厚，頁理欠發育（圖3-a）。

2.2 巖石顏色

大多為紫紅色、棕褐色，反映沉積時的氧化環境。另外還有部分灰綠色反映半氧化、半還原的沉積環境。基本可以確定是淺水弱氧化-強氧化環境向半氧化-半還原環境過渡的特征（圖3-c、d）。

2.3 成分及結構

研究區葡萄花油層砂巖主要是灰色、灰綠色粉砂巖、巖屑長石砂巖和長石質巖屑砂巖。樣品統計顯示，砂巖主要為石英，長石和巖屑，偶爾見碳屑和黃鐵礦顆粒，其中巖屑成分復雜，多為巖漿巖巖屑，其次是變質巖巖屑，常見鈣質結核，可作為氧化環境的標志（圖3-a、e、f）。巖石的結構特征是沉積時介質條件的直接反映，不同介質條件下形成的沉積物具有不同的結構特征，即便是同種介質條件下形成的，隨著水動力條件的由強變弱，沉積物顆粒也會出現由粗到細的變化。另外，沉積速度的快慢、遭受改造時間的長短在沉積物結構方面也有反映。研究區砂巖以細粉砂和泥質粉砂為主，主要粒級分布在0.15~0.01mm之間，圓度為次棱角狀-次圓狀，壓實作用一般，石英顆粒以點接觸和點-線接觸為主，總體粒度較細，磨圓程度較好，反映了淺水三角洲前緣的特征（圖3-d）。

2.4 沉積構造

長嶺凹陷姚家組一段物理成因的沉積構造又可從層理構造、準同生變形構造和沖刷構造來研究。研究區層理構造主要有槽狀層理、板狀或楔狀交錯層理、波狀交錯層理和塊狀層理等，準同生變形構造主要有包卷層理、變形層理、壓扁層理、攪混構造等，沖刷構造主要反映的是巖心中的沖刷面。研究區內出現的原生沉積構造主要是層理構造。層理構造是沉積物或沉積巖最重要的外貌特征之一，也是沉積巖區別于巖漿巖和部分變質巖的主要標志。研究區取心資料顯示，儲層中交錯層理發育、小型槽狀交錯層理、波狀層理、水平層理，另外在巖心觀察中見到許多的攪動混繞構造、泥礫和碳質條帶等，表明了沉積時的動蕩水體環境。這些沉積構造規模相對較小，基本都分布在三角洲平原和三角洲前緣亞相。板狀或楔狀交錯層理常出現在分流河道沉積中，反映了較高能量的沉積環境；塊狀層理多見于前三角洲和淺湖沉積中，反映了較低能量沉積物均勻累積的沉積環境；準同生變形構造現象較多的發育于分流河道或者水下分流河道的頂部，如泄水構造反映了砂體快速堆積的過程，沖刷面多分布于分流河道（圖3-f、g、h）。

a、塔6井1584m青灰色粉砂巖，含黃鐵礦顆粒，發育波狀層理；b、新229井893.1m飽含油粉砂巖小型槽狀交錯層理，含泥質條帶，擾動構造；c、新239井1024.6m紫紅色泥巖含透鏡狀青灰色泥巖條帶和介型蟲化石；d、新239井1025.2m灰黑色泥巖，還介型蟲化石帶，擠壓變形構造；e、塔4井1642.2m含油灰黑色粉砂質泥巖，有碳屑；f、新239井1030m灰黑色泥巖，含石英，鈣質結核，介型蟲化石帶；g、波狀層理；h、水平層理、交錯層理；

2.5 粒度分析

碎屑巖的粒度分布及分選性是衡量沉積介質能量的重要度量標準，是判別沉積環境及水動力條件的良好標志。通過粒度曲線圖的特征，對該區塔6、新301井累積概率曲線進行分析，概率曲線為兩段式，由跳躍總體和懸浮總體構成。跳躍總體含量高，斜率大，跳躍總體分選較好。這種曲線類型表現了前緣砂體的粒度特征，由于水流和波浪的改造淘洗作用，使其分選性變好。可能為河湖共同作用下的三角洲前緣水下分流河道邊部沉積特征，同樣可確定河道沉積及湖泊改造作用為該區主要的地質營力（圖2）。

2.6 古生物化石特征

古生物和古生物資料既可確定沉積環境，還可指示沉積時的水深、鹽度、濁度等。不同的生物群落或化石組合面貌，大致可以表明其所屬的生活環境或沉積相。在研究區取心井中見到的化石有蟲孔、遺跡化石、介形蟲等，化石數量較多，主要發育2類化石組合，A類：雙殼類假嬉蚌、葉肢介，淺水的遺跡化石混生帶，B類：正常淺湖生態特征介形類化石（女星介、狼星介），可作為三角洲前緣相的指相化石。介形蟲的發育受湖水的深度、水動力條件、酸堿度、透光度、溫度、鹽度、含氧量的影響。葡萄花油層中的介形蟲化石主要見于暗色泥巖層中，在棕褐色泥巖亦見介形蟲化石，葡萄花油層中介形類鈣質層達50層，介形蟲極其發育。它們生活于湖泊的泥質基底，鹽度范圍為0.6‰～48.5‰，在0.6‰～13‰的淺湖水中較為繁盛。

葡萄花油層沉積時期，湖水清澈，富氧，陸源物質少，生物繁盛，在湖灣區形成了大量的生物灰巖，底質細，富含鈣，為介形類大量繁盛并沉積保存提供了有利場所。隨著水分的蒸發，湖水中的鈣離子和pH值有所增高，形成有利于介形蟲大量繁殖的環境。當pH值保持在弱堿性時，有利于介形蟲殼體的保存和鈣質成分的沉積（圖3-c、d、f）。

根據巖性特征、沉積構造及粒度分布等沉積相標志的分析，結合松遼湖盆姚一段沉積時期整體水進的區域背景環境， 確定研究區姚一段為淺水三角洲沉積[8]。三角洲前緣亞相位于三角洲平原外側向湖方向，處于穩定的水下還原環境，受河能和湖能雙重作用，沉積作用活躍，是三角洲砂體的主體，總體特征為：

1）泥巖顏色明顯以灰、灰綠為主，氧化色大大減少或缺少，發育有黃鐵礦等還原性自生礦物；

2）比陸上分流平原亞相層理發育、明顯、微細，且具較為發育的湖能層理，如波狀、斜波狀、韻律、透鏡狀層理，攪動、柔皺構造等；

3）巖性細，以粉砂巖為主；

4）整體具砂巖、泥巖極薄互層特征；

5）化石增多，見蚌殼、介形蟲等淡水動物化石及植物碎屑或碳屑；

6）水下分流河道薄、窄、沖刷弱，有湖能層理；

以上特征與三角洲分流平原亞相截然不同，確定研究區為三角洲前緣亞相，進一步可劃分出水下分流河道末端、遠砂壩、席狀砂、疊置席狀砂、席狀砂間等5種微相。它是指在水體較淺、地形平緩環境中形成的以分流河道砂體為主體的三角洲類型。目前，國內外學者一般認為淺水三角洲是在水體較淺和構造穩定的臺地、陸表海或地形平緩、整體緩慢沉降的坳陷盆地條件下形成的。淺水三角洲形成的基本條件是地形十分平緩，深湖、半深湖不發育。姚家組一段沉積時期處于湖盆第一次萎縮衰退期。此時氣候干旱，湖盆整體抬升，水體變淺，湖泊面積變小，氧化強烈物源供應相對比較充足，淺水三角洲是河流推進到地形平緩的濱淺湖地帶形成的沉積類型，形成時河流能量大于湖水能量，湖相沉積頻繁暴露或接近于水面，沉積主體以三角洲前緣相帶為主，正韻律的分流河道比較發育，常見變形構造和生物擾動構造。

3 沉積微相構成模式及平面展布特征

長嶺凹陷北部葡萄花組沉積砂體以三角洲疊置席狀砂、席狀砂為主，工區北部延伸性不好、呈現條帶狀的水下分流河道末端。從總體上看，姚一段葡萄花油層中、下部為三角洲前緣沉積，巖性以粉砂巖和泥質粉砂巖、泥巖為主，上部為前三角洲沉積，巖性以泥巖和粉砂質泥巖為主。

3.1 垂向相序演化

研究區多口取心井的觀察、描述見圖4，其垂向層序巖心演化為：灰綠色、灰色水平層理泥巖（圖中A，淺湖亞相）→底部微弱沖刷面，含小型波狀層理（圖中B、C，席狀砂微相）→灰綠色含泥礫粉砂巖，底部發育波狀交錯層理，小型槽狀交錯層理（圖中D，水下分流河道，河口壩）→紫紅色泥巖含透鏡狀青灰色泥巖條帶和介型中化石（圖中E，席狀砂至溢岸砂的過渡，三角洲前緣，湖水變淺的過程）→褐色粉砂巖夾灰色泥質粉砂巖（圖中F，G，遠砂壩）→灰綠色粉砂質泥巖頂部有擾動變形（圖中H，席狀砂間，湖水變深）→灰綠色泥巖（圖中I，淺湖亞相）。從這一垂向層序可明顯看出: 自下而上葡萄花油層底部→中部→上部→姚二 + 三段，垂向相序由前三角洲亞相→三角洲前緣席狀砂→三角洲前緣水下分流河道→三角洲前緣席狀砂→前三角洲亞相，泥巖顏色序列由灰色→灰綠色→暗紫色→灰綠色→灰色。清晰反映了由水退序列→水進序列，葡萄花油層中部為最大水退期。由此揭示了研究區葡萄花油層地層演化規律，為深入開展長嶺凹陷北部整體沉積相研究及油藏規律分析奠定了基礎。

3.2 葡萄花油層上砂組沉積微相展布

該組沉積時期沉積物供給相對不足，砂體總體欠發育。研究區主要發育前三角洲亞相，西北方向 大420、敖12、敖403、茂8、茂191可識別出發育規模較大的疊置席狀砂和席狀砂。在東部源151、源121、源357也發育有疊置席狀砂，席狀砂主要發育水平層理和低角度交錯層理，還可見沙紋層理和波狀—透鏡狀層理，累計厚度在2~3m，巖性多為泥質粉砂巖和粉砂質泥巖。（圖5）

3.3 葡萄花油層中砂組沉積微相展布

該組沉積時期水體較淺，沉積物供給相對充足，砂體總體上最發育。研究區主要發育三角洲前緣和前三角洲亞相，此時期以松遼盆地北部物源和南部雙向物源沉積為主，主要發育出水下分流河道、水下分流間灣、疊置席狀砂、席狀砂及遠砂壩沉積。西南方向塔7、新327、新240、新232、廟121發育大規模疊置席狀砂和席狀砂，水下分流河道沉積物以砂質為主，泥質含量很少，分選較好，累計厚度最多可達六米。沉積構造由下而上依次可出現小型槽狀交錯層理、平行層理、水流沙紋層理和波狀層理， 同時在砂層中常見到生物擾動、生物潛穴、泥質條帶和炭化植物屑，偶見介形蟲層分布，在河道的頂部有時可見到變形構造（圖6）。

3.4 葡萄花油層下砂組沉積微相展布

該組沉積時期水體較深，沉積物供給相對不足，砂體總體上欠發育。研究區主要發育前三角洲和三角洲前緣亞相，主要發育水下分流河道、疊置席狀砂、席狀砂、席狀砂間沉積。其中席狀砂間沉積是指在席狀砂微相之間的泥質沉積，沉積物以綠灰、灰綠、灰至黑色的泥巖為主，可見具有湖能層理的粉砂質泥巖、泥質粉砂巖等（圖7）。

4 油氣勘探意義

由于多年來對該地區所做的研究較少，一直誤認為該地區為深湖相沉積，砂體含量少，缺乏有效的儲層，對該地區的沉積的研究工作尚未系統開展過，而且對沉積體系及其地層構造特征的認識均存在較大的分歧，本次研究彌補了以前學者在該地區研究上的不足，探明了該地區存在大量的席狀砂，水淺，儲油物性好，展示出較大的勘探潛力，是松遼盆地北部的主力目的層，截至目前，大慶探區已探明的石油儲為25.9×108t，其北部物源砂體已延伸至盆地南部北部物源砂體主要相帶為三角洲前緣亞相的水下分流河道、席狀砂、遠砂壩等微相，以粉砂巖和泥巖為主。分布在長嶺凹陷的南山灣地區、新立地區、大安地區、新民地區。該地區的斷層起到良好溝通油源的作用，同時也為油氣富集起到封堵作用，形成斷層－巖性、巖性油氣藏。因此， 在一些疊置席狀砂體沉積厚度大， 物性好的地方是最具勘探前景的， 如南山灣油田、新民、新立油田，單井初期平均日產油3t，穩定日產油2t，而且葡萄花油層具有埋藏淺（400～1 850m）、的特點，在疊置席狀砂體發育的區域具有巨大的勘探潛力。

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Sedimentary Characteristics and Their Petroleum Geological Significance of the Putaohua Reservoir in the North of the Changling Depression

LIN Shuang1TIAN Ji-jun1SONG Dian-hai2TANG Zhen-xing2SUN Ming-he1FENG Shuo1

(1-College of Geology and Mining Engineering, Xinjiang University, Urumqi 830047; 2-Jilin Oilfield, Songyuan, Jilin 138000)

Long-term oil and gas exploration indicates that the north of the Changling depression in the Songliao basin is the subsidence center in the Yaojia sedimentary period and considered to be a deep lake development zone of the Songliao basin. The analysis of drilling, logging, core, paleontology and so on shows that this area belongs to delta-front facies controlled by northern provenance，including the distributary channel and the superimposed sheet sand. Study of sedimentary characteristics of the Putaohua reservoir and planar distribution of sedimentary microfacies for various sand groups indicates superimposed sheet sandbodies in Xinli and Xinmin areas are of great importance to oil-gas exploration prospect.

north of Changling depression; Putaohua reservoir; delta-front facies; sedimentary micro-facies;

P618.13

A

1006-0995（2015）01-0025-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.01.006

2014-12-24

國家自然科學基金項目 (41262006）；新疆中亞造山帶大陸動力學與成礦預測自治區重點實驗室基金項目（XJDX1102-2011-02）

林爽（1988-），女，吉林松原人，研究生，研究方向：造山帶、火成巖與成礦