浊积岩砂体具有毗邻烃源岩,易形成岩性圈闭,油气运移条件好等优越条件,作为一个重要的含油气类型,已逐渐成为中国陆相油田下一步隐蔽性油气藏勘探的重点对象[1]。尽管许多学者对东部陆相盆地浊积岩进行了一系列的研究[2-4],但是在海拉尔盆地对于浊积岩的研究相对较少。目前海拉尔盆地已进入勘探中后期,剩余油气以岩性油藏为主,隐蔽性较大。深化开展该地区岩性油气藏的勘探,研究该地区浊积岩砂体的平面上展布及纵向演化,通过对浊积岩的沉积特征进行深化研究,可以为下一步勘探部署与评价工作提供必要的理论依据和指导。
1 地质概况海拉尔盆地是古生代褶皱基底上发育起来的较大断陷盆地,属于中亚—蒙古地槽的一部分。中晚侏罗世—早白垩世,地幔热隆张裂作用使海拉尔盆地伸展拉张,形成断陷盆地。乌尔逊凹陷为海拉尔盆地的一个负向二级构造单元。苏仁诺尔油田位于乌尔逊凹陷的北部地区(图 1)。其基底由上古生界布达特群浅变质岩组成,风化壳厚约200 m。基底之上的沉积盖层,由下向上为上侏罗统塔木兰沟组、下白垩统铜钵庙组、南屯组、大磨拐河组、伊敏组、上白垩统的青元岗组和古近系、新近系、第四系砂泥岩组成。已发现的浊积岩主要分布在南二段油层(图 2),是该地区的主要含油层段。
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| 图1 苏仁诺尔油田构造位置示意图 Fig. 1 The structural location map of Surennuoer Oilfield |
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| 图2 苏20井南二段沉积体系柱状图 Fig. 2 The sedimentary system column diagram for Well Su20, NantunII Formation |
浊积岩的岩性变化较大,常与浅水砂体的岩性密切相关[5]。苏仁诺尔油田南二段浊积岩岩性一般由含砾细砂岩、细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩组成,多呈正韵律,常夹在深湖—半深湖暗色泥岩中,与泥岩呈突变接触。常见鲍玛序列的B段——平行层理段和变形波纹层理段,底部常见冲刷面(图 3a)。其沉积物类型多样,主要特征是砂质和泥质沉积为独立的块体,具滑动错断、滑塌搅混、包卷层理的滑动变形构造及变形层理、波状层理、枕状构造等(图 3b-3d)。由于为扇三角洲前缘的滑塌再搬运,砂体为分选很好的块状砂岩,部分保留有原生的沉积构造[6]。
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| 图3 苏仁诺尔油田南二段浊积岩主要沉积构造类型 Fig. 3 The structural and sedimentary types for the turbidite within NantunII Formation, Surennuoer Oilfield |
南二段储层平面上重矿物组合特征上表现为4个分区,东北部的苏23—铜2—乌8—苏19井区以锆石—白钛石—黑云母组合为主;而西部井区则以锆石—白钛石—磁黄铁矿组合为主,其中西北部的乌101—苏102—苏13—苏31井区含磷灰石较多而其他井区的磷灰石含量较少。东南部铜7井则为柘榴子石—锆石—白钛石组合(图 4)。表明了中部深水区浊积砂体物源方向为凹陷东西两侧区域,南二期,随着东西两侧断层活动的增强,断陷速度加快,盆地的水体普遍加深扩宽,使得该地区处于东西两侧为物源供给,中部深湖—半深湖区发育浊积岩的沉积环境。
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| 图4 苏仁诺尔油田南二段储层重矿物组合分布图 Fig. 4 The distribution map of the reservoir heavy minerals combination, NantunII Formation, Surennuoer Oilfield |
沉积岩的粒度主要受搬运介质、搬运方式、沉积环境等因素控制,因此,粒度资料的统计分析是研究沉积相的一项重要手段。苏15井南二段具有典型的浊积岩沉积特征,粒度概率曲线具有“单段”式特征(图 5a)。粒度值跨度大,为1~5,跳跃和滚动总体不发育,悬浮总体占绝对优势,具有典型重力流的特征。从苏20井南二段C-M图中可以看出,主要发育QR段(100 < M < 200,递变悬浮)、RS段(50 < M < 100,均匀悬浮),缺失PQ段、OP段和NO段,表明本地区粒度较细,以递变悬浮和均匀悬浮搬运为主(图 5b)。可见浊流沉积是本区南二段油层砂体主要搬运方式。
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| 图5 苏仁诺尔油田南二段沉积粒度概率曲线和C-M图 Fig. 5 The grain size probability curve and C-M chart of NantunII Formation, Surennuoer Oilfield |
从苏仁诺尔油田南二段沉积相图可以看出(图 6),南二期,西北方向物源供给充足,扇三角洲向前推进快、前缘砂体向前延伸较远,扇三角洲外前缘水道前方深水区域易形成数量较多、规模较大的浊积岩。相反地,东部物源供给不充足,扇三角洲向前推进慢,前缘砂体延伸距离短,形成的浊积岩数量较少。研究区中部湖相沉积发育一定数量的浊积岩砂体,展布方向以NW—SE向为主,NE—SW向为辅,展布形态基本为椭圆形,分布位置受控于扇三角洲前缘主水道的位置,砂体的发育随着扇三角洲前缘主水道的摆动而发生迁移。
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| 图6 苏仁诺尔油田南二段沉积相平面分布图 Fig. 6 The sedimentary facies distribution map, Nantun Ⅱ Formation, Surennuoer Oilfield |
前人的室内模拟实验结果表明,地震是一种最直接的,也是最频繁的诱发产生滑塌的外界机制,尤其在断陷盆地构造的频繁活动是造成地震发生的直接原因[7-8]。韩忠义等人研究认为,同沉积断层对发生滑塌的浊积体的沉积有一定的控制作用,控制了沉积相带的平面展布[9-10]。研究区南屯组沉积时期,地震活动强烈,区内发育NE、NEE向的一系列同沉积正断层(图 1),对于扇三角洲前缘尚处于不稳定状态的较厚砂体,容易产生滑塌,部分沉积物发生再搬运,形成颗粒流和液化流,并进一步转化成沉积物重力流[11],在下降盘一侧的深水区堆积下来, 形成一系列与同沉积断层走向相垂直的长条形滑塌浊积砂体。
3 浊积岩沉积模式根据上述沉积特征结合该区域所处地质背景,建立了苏仁诺尔油田南二段扇三角洲平原—滑塌浊积岩的沉积模式剖面图(图 7)。总结出该地区浊积岩的形成机理:当南二段扇三角洲沉积作用明显时,扇三角洲前缘沉积界面变陡,在凹陷大断裂及同沉积断层活动、重力作用、波浪作用等综合构造地质诱导因素作用下,两侧具有较陡沉积界面的扇三角洲前缘沉积物可向中部较深湖盆区域滑塌,在扇三角洲前方的湖湘沉积中形成沉积物结构成熟度中等、分选较好、规模较小的、发育重力流沉积构造的系列滑塌浊积岩,构成具有成因联系的扇三角洲与滑塌浊积岩沉积体系[12-13]。
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| 图7 苏仁诺尔油田南二段沉积模式剖面图 Fig. 7 The cross section of sedimentary model for NantunII Formation, Surennuoer Oilfield |
(1)浊积岩多夹于深灰色湖相泥岩中,与泥岩呈突变接触,常见鲍玛序列的B段,底部常见冲刷面。
(2)粒度概率曲线和C-M图均具有典型浊流沉积特征,粒度概率曲线具有“单段”式特征,图中散点的中线与基线(C=M)平行。
(3)浊积岩物源主要来自凹陷东西两侧扇三角洲前缘砂体,砂体分布受控于扇三角洲前缘的分布演化。
(4)断陷盆地的快速沉降时期,控陷断层及两侧同沉积断层的活动,在断裂陡坡部位扇三角洲前缘砂体易于发生侧向滑塌形成滑塌浊积岩。
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