松辽盆地西部斜坡区油砂地质特征及成因探讨_王书琴.pdf

第 41 卷第 4 期2022 年 12 月吉林地质JILIN GEOLOGYVol.41No.4Dec.2022文章编号:10012427(2022)04197松辽盆地西部斜坡区油砂地质特征及成因探讨王书琴1，徐飞2，林野1，徐琦31.吉林省勘查地球物理研究院，吉林 长春130012;2.吉林省地质资料馆，吉林 长春130061;3.地矿长春地质工程勘察院，吉林 长春130012摘要:松辽盆地西部斜坡区上白垩统姚家组二、三段为三角洲前缘亚相，识别出水下分流河道、河口坝和远砂坝三个微相，是油砂矿藏主要的储集单元，其中水下分流河道和河口坝是含油砂的优势微相。姚家组底部区域不整合面则成为油气横向运移的主要通道。斜坡区构造简单，断层较少为油气侧向运移提供良好条件。因此储层、不整合面，侧向输导是油砂矿藏形成的关键因素。关键词:松辽盆地西部斜坡区;油砂;地质特征;成藏作用中图分类号:P618.13文献标识码:A收稿日期:2022-09-11;改回日期:2022-12-12作者简介:王书琴(1985)，女，山西大同人，吉林省勘查地球物理研究院高级工程师。Geological features and genesis of oil sand in west slope zoneof Songliao BasinWANG Shuqin1，XU Fei2，LIN Ye1，XU Qi31.Institute of Geophysical Exploration of Jilin Province，Changchun 130012，Jilin，China;2.Geological Archires of Jilin Province，Changchun 130061，Jilin，China;3.Changchun Geological Engineering Survey Institute of Geology and Mineral esources，Changchun 130012，Jilin，ChinaAbstract:The second and third members of the upper Cretaceous Yaojia Formation in West slope of Songliao Basin are deltafront subfacies，identify the three microfacies of underwater distributary channel，mouth bar and distal bar，which are the mainreservoir units of oil sands deposits，in which underwater distributary channel and mouth bar are the dominant microfacies of oil-bearing sand The regional unconformity at the bottom of Yaojia Formation became the main channel for oil and gas lateral migra-tion The slope area has simple structural and few faults，providing good conditions for oil and gas migration Therefore，the res-ervoir，the regional unconformity，lateral migrations are key factors in the oil sands deposits formationKey words:West slope zone of Songliao Basin;oil sand;geological feature;hydrocarbon accumulation0引言油砂是指油和砂的混合物，是一种非常规油气资源1 2。随着世界对烃类需求的不断增大，未来常规能源巨大缺口在很大程度上要依靠包括油砂在内的非常规能源来弥补，1987 年第七届重油及沥青砂国际会议主题为“重油21 世纪的重要能源”的举行，促使各国认识到油砂资源重要性。我国油砂资源潜力巨大，松辽盆地油砂丰富，是我国有希望寻找油砂矿藏的地区之一。因此对松辽盆地西部斜坡区油砂地质特征及成因的研究，对于松辽盆地油砂资源的进一步勘探开发都具有重要意义。1松辽盆地西部斜坡地质特征西部斜坡区为松辽盆地一级构造单元之一(图 1)，构造面貌简单，总体为东倾的单斜构造，由西部超覆带和泰康隆起带两个二级构造单元组成。断裂总体不发育，以正断层为主，走向以NNE 和 NNW 两个方向为主，断层规模较小。图 1松辽盆地西部斜坡区地理位置图Fig.1Geographic location map of west slope of Songliao Basin1.1含油砂地层油砂矿藏标高+32.16 80.30 m，赋存于上白垩统姚家组中。油砂上覆地层主要有第四系沉积物和上白垩统嫩江组。表层覆盖的第四纪沉积物厚度 60 70 m。上白垩统姚家组的二、三段是含油砂地层。姚家组二段(K2y2)为灰色中砂岩与灰绿色砂岩互层，夹有泥岩层，泥岩中产介形虫化石，岩层厚度在 124 m 以下。姚家组三段(K2y3)为灰绿色、灰黑色中细砂岩、灰绿色泥质粉砂岩、泥砂互层，岩层厚度在110 m 以下。1.2岩性储层岩性主要为钙质的细砾岩、中细砂岩、长石砂岩，少量粉砂质泥岩等。砂岩以块状构造，碎屑结构为主，碎屑颗粒主要为石英、长石，少量岩屑，生物碎屑多为硅质，次棱角状，分选较好。另外还有少量的粒状暗色矿物，粒度均匀，多为中细粒，分选较好。填隙物主要为钙质胶结物(图2A、2C)。其中石英中可见气液包裹体，长石可见聚片双晶，多发生蚀变，表面粗糙，生物碎屑多为鲕状，外圈为环状方解石，内部为长英质，填隙物主要为钙质胶结物，多为隐晶质结构，少量杂基多为黏土矿物(图 2A 、2C )。砾岩以块状构造，碎屑结构，碎屑颗粒主要为岩屑、石英、长石，粒02吉林地质第 41 卷度变化较大，粒径可达 2 cm，也可见细粒碎屑，分选差，填隙物主要为钙质胶结(图2B)。其中石英常发育波状消光，多有气液包裹体。长石多发生蚀变，岩屑多主流纹质，岩屑内部为斑状结构，填隙物主要为钙质胶结物，多为隐晶质结构，在碎屑颗粒边部形成环状(图 2B )。图 2姚家组含油砂地层岩石类型(大港机械林场 西北沟取样点)Fig.2ock types of oil bearing sand stratum of Yaojia FormationA 细粒砂岩(A 单偏光、A+正交偏光);B 钙质砾岩(B 单偏光、B+正交偏光);C 中细粒长石砂岩(C 单偏光、C+正交偏光)1.3沉积相上白垩统姚家组二、三段为三角洲前缘亚相，主要识别出水下分流河道、河口坝、远砂坝微相(图 3)。它由多个这样的微相沉积序列组成，是全区的主要沉积背景，在全区具有代表性，也是油砂矿藏主要的储集单元。(1)水下分流河道微相沉积物粒度较扇三角洲前缘水下分流河道较细，以灰色粗 中砂岩为主，多成松散状，成岩作用较弱，具有正粒序层理，并出现多期河道迁移叠加的现象。为油砂储集的优势微相，是平原环境中辫状河道入湖后在水下的延伸部分，为前缘的主体，岩石中泥质杂基含量极少。(2)河口坝微相沉积物比水下分流河道细，以灰色 灰绿色的中细砂岩为主，呈厚层状，粒度均一，多成松散状，成岩作用较弱，为油砂储集的优势微相。(3)远砂坝微相沉积物比河口坝较细，以灰色 灰绿色的细砂粉砂岩和泥岩组成，少量的中砂岩，多成互层状产出，见水平层理和小型交错层理，厚度较河口坝薄，有时可出现砂泥混杂现象。1.4储层物性对区内含油砂岩样品进行了物性分析实验，得出研究区岩石的孔隙度为1.82%45.17%，平均孔隙度为32.96%(图3);含油率在0.03%20.00%，12第 4 期王书琴，等:松辽盆地西部斜坡区油砂地质特征及成因探讨图 3姚家组综合柱状图Fig.3Comprehensive stratigraphic column of Yajia Formation平均为 8.50%(图 4);含油饱和度在 3.34%70.826%，平均 为 28.86%;渗 透 率 为(1.4 1 510)103m2，平均渗透率为 371.3 103m2。通过储层特征物性参数分析得出(表 1)，河口坝储层参数相对均质，孔隙度、渗透率和含油性变化相对较小;其次是远砂坝。水下分流河道最小值和最大值之间差值最大，说明其具备了储层物性22吉林地质第 41 卷图 4储层物性频率直方图Fig.4Frequency histogram of reservoir physical properties表 1沉积微相的储层物性参数表Table 1eservoir physical properties parameters of sedimentary microfacies沉积微相储层厚度/m含油率/%含油饱和度/%孔隙度/%渗透率 103m2最大值最小值最大值最小值最大值最小值最大值最小值平均值平均值平均值平均值水下分流河道48.6620.000.0371.424.1245.171.821 5101510.8431.3533.67521.49河口坝24.2913.553.5278.264.9636.866.3263051.19.6726.5932.43230.78远砂坝11.376.740.0935.663.3435.2026.90465.81.44.1815.3431.61154.38和含油性最差和最好的两个方面，主要因粒序上的正韵律沉积及层内夹层所造成;远砂坝储层物性参数相对较差，各项参数最大值和平均值相对较小，最小值也较低，远砂坝层间非均质性较强，主要由不规则韵律沉积、层内泥岩夹层、砂岩层薄等原因引起。因此水下分流河道和河口坝优势相对油气的运移、储存都具有明显的优势。2油砂成因2.1物质来源烃源岩研究表明，西部斜坡烃源岩处于未成熟、低成熟阶段，只能生成少量的未熟低熟油3 4，生物标志化合物证实西部斜坡区原油主要为成熟原油，同时咔唑类含氮化合物证实西部斜坡区原油有较长距离的运移5。齐家古龙凹陷烃源岩成熟度较高，明水组沉积末期古近纪处于生油高峰期。而甾烷异构化指标表明，西部斜坡原油以成熟油为主，与齐家古龙凹陷原油成熟度基本一致。另一方面利用饱和烃气相色谱分析可以看出西部斜坡区原油降解程度由东向西逐渐加剧。因此，通过油源对比及凹陷到西部斜坡的原油降解程度认为油源来自齐家古龙凹陷的青山口组烃源岩6。2.2斜坡区是油气运移有利指向区西部斜坡区整体上为一个平缓的东倾缓坡，区内姚家组二段、三段砂岩体厚度大，连通性好，具有良好的储层特性，为油砂的储集提供空间。区内构造相对简单，断层少，有利于油气的侧向运移。姚家组底面是松辽盆地最重要的一个不整合面，地层的不整合为油气运移提供了良好的通道，而且离32第 4 期王书琴，等:松辽盆地西部斜坡区油砂地质特征及成因探讨物源区较近。因此西部斜坡区是形成油砂矿藏的有利区段。2.3油砂矿藏形成过程油砂矿藏的形成与松辽盆地的发展演化密切相关，中生代伊始，太平洋板块以北西方向持续向欧亚大陆板块进行俯冲作用，使大陆板块处于强烈的拉伸状态，在其内部形成一系列的裂谷带，松辽盆地是当时一个典型的、规模较大的裂谷带。这种拉伸作用没能使基底地层被拉断，没有出现新的海洋，但形成了规模巨大的内陆淡水湖泊。板块碰撞的弹性反弹作用使湖底频繁升降，湖水时深时浅，白垩纪时松辽盆地经历多次升降过程。不同时期的沉积环境形成一套特殊的岩石组合。早白垩世青山口期湖面宽广，水量充足而且水深，气候温暖潮湿，介形虫、叶肢介等生物大量繁殖。盆地相对平静期接受泥质岩石沉积，随着盆地沉降接受大量的生物遗体与粉砂质碎屑混合物沉积，其后