伊通盆地莫里青复杂岩性油藏双二段沉积相研究
[丁芳
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引用本文
丁芳. 伊通盆地莫里青复杂岩性油藏双二段沉积相研究[J].中国地质调查, 2017,4(5): 15-23.
DING Fang. Sedimentary facies research of complex lithologic reservoir of S2 section in Moliqing oilfield,Yitong Basin[J].Geological Survey of China, 2017,4(5): 15-23.
doi: 10.19388/j.zgdzdc.2017.05.03
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DING Fang. Sedimentary facies research of complex lithologic reservoir of S2 section in Moliqing oilfield,Yitong Basin[J].Geological Survey of China, 2017,4(5): 15-23.
doi: 10.19388/j.zgdzdc.2017.05.03
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伊通盆地莫里青复杂岩性油藏双二段沉积相研究
作者简介: 丁芳(1986—),女,博士,工程师,主要从事油气开发地质研究工作。Email: dingfang2@cnooc.com.cn。
摘要
莫里青油田从2008年开始一直坚持勘探与开发一体化,在油藏增产增效方面取得了重大突破。储集层呈典型的岩性油藏特征,多期多物源沉积物的叠加,导致该油田岩性变化快,储层非均质性强,在2011年之前随着生产井数量的增加,产量不断上升,但是之后随着压力亏空,能力补充不及时,目前产油呈下降趋势,加之岩性油藏的隐蔽性和复杂性,使开发遇到了瓶颈。从油田开发效果来看,为了有效改善和提高莫里青油田开采效率,必须加强地质认识,在此基础上进行高效的生产。在区域沉积背景下,通过大量岩心观察与描述,从沉积物形成条件、物源方向以及分选性对莫里青油田的沉积模式进行识别,提出了斜坡裙沉积模式。在沉积模式指导下,基于单井砂体统计基础,识别出3种沉积亚相,并进一步细分出5种微相类型。
关键词:
莫里青油田; 岩性油气藏; 物源方向; 分选性; 沉积模式; 斜坡裙
中图分类号:P618.130.2;TE121.3
文献标志码:A
文章编号:2095-8706(2017)05-0015-09
Sedimentary facies research of complex lithologic reservoir of S2 section in Moliqing oilfield,Yitong Basin
Abstract
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.
Keyword:
Moliqing oilfield; lithologic reservoir; source direction; sorting features; depositional model; slope apron
0 引言
沉积相的研究对油气资源储量预测、油气分布以及油气田开发方案部署有重要的意义。沉积环境、沉积相和微相类型及其时空演化, 对分析成藏要素和成藏组合, 探讨沉积微相对油气的控制作用, 指导未控制区的砂体预测, 为开发部署提供重要的地质依据等都有不可估量的作用[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]。搞清我国不同沉积类型的储量分布, 有利于掌握全国油气资源的分布和潜力, 同时不同沉积相类型导致的储层非均质性在油田的注水运动规律研究中也有很大的作用。前人早已开展对莫里青断陷双阳组沉积方面的研究工作, 刘立等[9]提出莫里青断陷双阳组发育浊积扇沉积, 认为该地区沉积物是半深湖— 深湖环境, 在平面上呈扇状分布, 在湖相背景的扇状体系中, 只有浊积扇形成于深水区。这个观点后来也被越来越多的学者认可[10, 11, 12] , 刘国超[13] 曾通过大量的岩心、薄片和物性等数据进行统计, 得出该地区水下扇储层为中低孔、低渗— 特低渗储层, 并预测了有利储层, 在当时具有很好的指导意义。但是由于沉积相研究未到单砂体微相刻画级别, 多期、多物源形成的扇体, 规模大小不一、叠置交错; 受后期构造挤压作用的影响发生变形, 压扭、走滑断层使扇体对比追踪十分困难。储层发育规律性差, 砂体具有近物源、沉积快、厚度大、沉积体积规模小的特点。随着生产的进行以及油田暴露的一些矛盾, 以往的地质认识已不能满足生产需求, 因此有必要对研究区沉积微相进行精细的刻画, 建立沉积微相演化模式[14, 15, 16]。本文系统地从古气候、古环境和古物源3个方面分析认为莫里青断陷双阳组是在温暖— 湿润古气候环境、浅— 较深的还原和淡水的水介质条件下多个来自西北部方向物源沉积形成的; 通过大量岩心观察与描述, 从沉积物形成条件、物源方向以及分选性对莫里青油田的沉积模式进行识别, 提出了斜坡裙这一沉积模式。这一沉积模式的提出对莫里青地区的储层刻画以及开发方案调整有很大的地质意义。关于斜坡裙的研究, 国内外有大量的文献记载[17, 18, 19, 20, 21]。斜坡裙是以线物源为基础, 存在滑动流、重力流到牵引流沉积过渡带的沉积体系, 相对缺少浊流、液化流、颗粒流沉积[22]。Wynn等[23]和李存磊等[24]认为斜坡裙是由靠近物源的水流携带大量的碎屑物通过多条道形成的裙状的沉积体。斜坡裙的近端亚相以重力流和碎屑流沉积为主, 平面上表现为多条粗碎屑水道沉积与泥岩沉积的并排展布, 造成储层物性差, 砂体连通性差。中部亚相由于牵引流的发育, 沉积物分选性变好, 储层物性和砂体连通性明显变好[17]。
1 区域地质概况
伊通盆地是古近系— 新近系含油气盆地, 地理位置位于我国吉林省东部伊通与长春之间, 纵贯吉林省中部, 属于郯庐断裂带东北段部分。盆地呈45° ~55° 方向狭长展布, 由北至南隶属于永吉、双阳、伊通、梨树等县。南北约160 km, 东西5~20 km, 面积约2 400 km2[25]。该盆地被限制在佳木斯— 伊通地堑的东辽河断裂和第二松花江断裂之间[26, 27, 28], 东面毗邻那丹哈达岭, 西面以大黑山为界, 基底为天山— 兴安古生代褶皱区, 现已经被公认为东北最复杂的含油气盆地[29]。伊通盆地由南向北依次划分为4个二级构造单元: 莫里青断陷、伊丹隆起、鹿乡断陷和岔路河断陷(图1)。从大范围来看, 莫里青断陷西北缘处在依兰— 伊通断裂带的南段, 郯庐断裂带的北段, 是一条典型的高角度断裂, 其成因与新近纪以来的盆地反转期大黑山向盆内强烈挤压作用有关。从地震剖面显示来看, 在该断褶带内的地层发生强烈褶皱或破碎的同时, 伴有众多次级逆断层发育, 从而形成一个极具复杂性和特殊性的构造带。
 | 图1 伊通盆地构造单元划分图(a) 伊通盆地地理位置; (b) 伊通盆地构造单元及莫里青断陷构造位置Fig.1 Tectonic units division of Yitong Basin |
伊通盆地被第四纪地层大面积覆盖, 少见新近系、白垩系和侏罗系地层。盆地盖层以厚度2 000~6 000 m的巨厚古近系— 新近系地层为主, 前人根据古地磁、同位素以及地震资料, 将盆地地层主要划分出基底、古近系、新近系和第四系(图2), 并将古近系划分出5个组: 双阳组(E2s)、奢岭组(E2sh)、永吉租(E2y)、万昌组(E3w)和齐家组(E3q), 本文的研究目的层段为双阳组双二段。
 | 图2 伊通盆地主要地层划分表Fig.2 Main stratigraphic classification of Yitong Basin |
1.1 古气候
双阳组古生物分析资料显示, 莫里青断陷被子植物花粉中小享氏栎粉属含量较高, 反映了双阳组时期气候条件温热、润湿。裸子植物花粉中以双束松粉居多, 指示出双阳组时期温热的气候条件。蕨类孢粉较少, 反映淡水及浅— 较深水环境藻类化石有盘星藻、毛球藻、付渤海藻及光面球藻、环纹藻属等[30]。
可见双阳组沉积时期该区具有温暖— 湿润的古气候条件, 浅— 较深水的湖泊水体还原环境和较淡的水介质条件。
1.2 古环境
沉积岩颜色越深, 表示有机质含量越高。不同物质显示的色素颜色代表不同的沉积环境[31]。岩石的自生绿色一般反映弱氧化或弱还原环境; 红色、棕色和黄色表示沉积时为氧化或强氧化环境; 黏土岩颜色为暗灰色或黑色, 表明岩石形成于还原或强还原环境中。
莫里青断陷双二段泥岩颜色主要为灰色、深灰色和黑色, 仅在靠近西部缘断层附近出现了薄层的棕色泥岩沉积。整个莫里青断陷泥岩颜色指数均小于-40%。图3是部分砂组泥岩色值分布图, 从图中可以看出, 从Ⅳ 砂组到Ⅰ 砂组泥岩色值逐渐增高, 盆地中心泥岩色值由-90%增加到-80%, 表现为一个水下还原环境。由泥岩色值等值线图可以看出, 双二段沉积时期, 莫里青断陷泥岩颜色整体上表现为中部较低, 四周较高, 西南方向泥岩色值明显高于其他地区, 由此可见, 断陷中部属半深湖— 深湖环境, 西南部地区水体较浅。
 | 图3 莫里青断陷双二段泥岩色值平面图Fig.3 Mudstone color value distribution map in the S2 segment of Moliqing depression |
1.3 古物源
莫里青断陷双阳组重矿物以稳定矿物为主, 不稳定矿物较少。稳定矿物以锆石、电气石和石榴石为主, 锡石含量和不稳定矿物含量较低(表1)。从矿物的组成成分可以推断莫里青断陷西北侧的母岩性质主要为岩浆岩, 其次为变质岩。同时由于重矿物中, 稳定矿物分布呈现分区性, 可以大致推测莫里青断陷有不同方向的物源注入。另外据区域ZTR(Zircon Tourmqline Rutile, ZTR)指数显示, 自西北缘断层附近向湖盆中心ZTR指数明显增大, 由此可以反映出物源主要来自西北部(图4)。从莫里青断陷各个砂组的砾岩厚度和分布看, 砾岩发育区比较稳定, 断层附近主要呈带状发育, 向湖盆中心消失, 可以推断双阳组沉积时期发育多个来自西北部的物源。
 | 表1 莫里青断陷双二段重矿物参数表 Tab.1 Heavy mineral parameters for the S2 segment of Moliqing depression% |
 | 图4 莫里青断陷重矿物分布图Fig.4 Heavy mineral distribution map of Moliqing depression |
2 沉积微相精细研究
2.1 沉积模式
2.1.1 沉积环境
(1)形成条件。莫里青油田双二段泥岩颜色主要为灰色、深灰色和黑色。与区域沉积环境一致, 莫里青油田各砂组泥岩色值小于-50%, 以水下还原环境为主, 上盘泥岩色值-50%~70%之间, 表现出水下还原环境, 下盘泥岩色值-65%~-75%之间, 低于上盘泥岩色值, 显示出上盘水体比下盘要浅。结合区域沉积背景可以推断上盘发育浅湖环境、下盘发育半深湖— 深湖环境。
(2)物源分析。从莫里青油田各砂组的砾岩厚度和分布看(图5), 砾岩发育区比较稳定, 断层附近主要呈带状发育, IV砂组砂砾岩厚度和发育范围较小, 仅在伊45-8-7、伊45-2-4和伊59-21-31井区存在3个条带状发育区, 砾岩的分布具有一定的规律性, 即砾岩斜坡呈条带状或舌形体状分布, 比较明确地指示出物源来自西北方向(图5(a))。III砂组砂砾岩范围有所增大, 但是厚度很小, 在伊45-4-5、伊60-2和伊45-1-8井区发育(图5(b))。II砂组发育面积最大, 厚度最大, 最大可到112 m(图5(c))。I砂组厚度为60~80 m, 主要在伊59-17-19和伊59-13-15井区发育(图5(d))。从以上分析可以看出, 双阳组时期发育多个来自西北部的物源, 是比较典型的线物源沉积。
 | 图5 莫里青油田砂砾岩厚度平面图(上盘)Fig.5 Glutenite thickness distribution of Moliqing oilfield (hanging side) |
(3)分选性分析。研究区储层结构成熟度较低, 砂岩储层疏松, 岩石碎屑具不等粒结构, 分选略差, 主要粒径在0.15~0.90 mm之间, 为粗砂级, 最大粒径可达8 mm, 砾石成分主要为石英岩岩屑; 胶结类型以孔隙胶结为主, 孔隙主要为高岭石、泥质、灰质和少量有机质充填。岩性以灰褐色、灰色粗— 中粒砂岩和不等粒砂岩为主。研究区砂砾岩的粒度概率分布曲线差异比较大, 基于粒度曲线形态与特定的搬运方式相对应的理论[32], 将研究区粒度图分为5种基本曲线类型。按泥石流(碎屑流)作用逐渐减弱、牵引流作用逐渐增强的顺序依次是上拱弧形、台阶状多段式、一段悬浮式、低斜率二段式和低斜率三段或多段式(图6)。上拱弧形概率累积曲线对应泥石流(碎屑流)和颗粒流沉积作用, 颗粒粗细混杂, 在辫状水道中上部常见。台阶状多段式粒度概率累积曲线反映流体能量较小, 但湍动性较强, 在辫状水道间微相中最为常见。一段悬浮式粒度概率累积曲线对应于浊流沉积作用, 在浊积水道中上部和水道间微相中常见。低斜率二段式粒度概率累积曲线的流体性质对应于浊流向牵引流演化的早期, 在辫状水道的中上部发育。低斜率三段或多段式粒度概率累积曲线在中部前缘、水道间和辫状水道中上部常见。对粒度进行分析, 莫里青油田岩性复杂, 细粗混杂, 颗粒分选性较差。
2.1.2 沉积模式的提出
通过以上对莫里青油田沉积环境的分析, 本地区的泥岩色值小于-50%, 指示还原环境, 上盘泥岩色值大于下盘泥岩色值, 表明上盘的水体环境较下盘浅, 总体来说莫里青油田发生在浅水、半深水— 深水环境。粒度分选性较差, 颗粒细粗混杂, 岩性复杂, 中细砾岩、有含砾中粗砂岩、细砂岩; 同时从莫里青油田砂砾岩的厚度分布图可以看出, 莫里青地区存在多个来自西北部的物源供应, 是典型的线物源; 与国内外类型的沉积模式作对比[17, 18, 23], 我们将研究区定义为斜坡裙沉积。沉积物到达坡底后有较大的能量, 形成偶发的多次叠加重力流水道沉积[33], 同时在裙体前部深水区发育多套滑塌浊积扇沉积, 沉积粒度较粗, 但明显比前前部斜坡裙的粒度细, 在深水区呈单一扇体形态(图7)。
 | 图6 研究区粒度概率曲线图Fig.6 Regional probability graph of grain size |
 | 图7 莫里青油田沉积模式图Fig.7 Sedimentary model map of Moliqing oilfield |
2.2 斜坡裙微相类型分析
2.2.1 近端亚相
斜坡裙近端亚相以重力流和碎屑流沉积为主, 平面上表现为多条粗碎屑水道沉积与泥岩沉积的并排展布, 造成储层物性差, 砂体连通性差。主要发育多条主水道和水道间微相。
(1)主水道微相。通过对岩心录井统计分析, 该地区主水道岩性以砾岩、砂砾岩和泥岩为主[34]。其中砾岩包括杂基支架的砾岩和碎屑支架的砾岩和砂砾岩。前者排列杂乱无章, 不显层理, 顶底突变或底部冲刷, 一般认为形成于碎屑流沉积; 后者多为高密度浊流沉积产物。
斜坡裙主水道主要沉积构造识别标志如下。
①冲刷侵蚀构造主要发育在主水道层序的底部, 由于流速突然增加, 流体对下伏沉积物冲刷、侵蚀而形成的侵蚀面, 研究区主要出现砾岩侵蚀下伏泥岩现象(图8(a))。
②递变层理。在浊流沉积中, 递变层理是非常发育的。该地区主水道重力流沉积中发现递变层理, 多见于砾质高密度浊流和砂质高密度浊流沉积产物(图8(b))。
③块状层理。分选性差的沉积物快速堆积而成, 多为碎屑流成因, 常见于砂质高密度浊流的悬浮沉积阶段及低密度浊流沉积阶段。研究区近端亚相中块状层理较常见分布最为广泛(图8(c))。
④杂乱排列。一般认为形成于碎屑流沉积。研究区砂砾岩杂乱无章排列, 不显层理(图8(d))。
(2)水道间微相。水道间为主水道之间的灰色至深灰色泥岩夹薄层砂岩, 斜坡裙分流间沉积物主要为泥质沉积, 发育波状-脉冲层理和变形构造等(图8(e))。
 | 图8 斜坡裙层理发育特征Fig.8 Bedding development characteristics of slope apron |
2.2.2 中部亚相
斜坡裙中部亚相由于牵引流的发育, 沉积物分选性变好, 储层物性和砂体连通性明显变好, 发育叠覆水道、中部前缘和分流间微相。
(1)叠覆水道微相。中部亚相中辫状水道极为发育, 单期辫状水道不易区分, 多形成辫状水道和水道间叠覆水道沉积特征。水道下部一般由砾岩、砂砾岩和砂岩组成, 常夹灰绿色和灰色泥岩, 厚度较大, 可达数十米。成分复杂, 分选一般很差, 颗粒大小混杂。层理一般不太清晰, 岩层底部常见冲刷面(图8(f))。
(2)中部前缘微相。中部前缘位于水道向盆地方向, 交错层理比较发育, 可见底部冲刷。
(3)分流间微相。分流间砂岩可见滑塌和变形构造, 由于辫状水道动力强, 该沉积物经常被冲走, 沉积厚度较薄。
2.2.3 远端亚相
远端亚相位于扇中前方, 进入浅湖— 半深湖区, 砂岩发育平行层理和水流沙纹层理。伊56井曲线主要为远端亚相沉积, 泥岩多具波状-透镜状层理, 见薄层平行层序沙席微相和浊流成因薄层砂砾岩层。远端亚相中薄层的浊流砂砾岩沉积多为低地填平补齐沉积, 发育规模远远小于滑塌浊积扇沉积。
3 结论
(1)从古气候、古环境和古物源3个方面对莫里青断陷沉积背景进行分析, 认为莫里青断陷双阳组是在温暖— 湿润古气候环境、浅— 较深的还原和淡水的水介质条件下多个来自西北部方向物源沉积形成的。
(2)从3个方面对莫里青油田的沉积相进行分析, 得出以下结论: 从形成条件来看, 研究区沉积物主要是发育在浅水— 半深湖环境; 从砾岩分布图来看, 研究区有多个来自西北方向的物源, 是典型的线物源沉积体系; 从分选性来看, 岩性复杂, 细粗混杂, 颗粒分选性较差。
(3)本文对莫里青油田提出了斜坡裙沉积模式, 同时在裙体前部深水区发育多套滑塌浊积扇沉积。斜坡裙可进一步划分为近端亚相、中部亚相和远端亚相。
The authors have declared that no competing interests exist.
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