松辽盆地三肇凹陷南部泉头组四段浅水三角洲河道储层构型特征

邓庆杰，康德江，胡明毅，沈 娇，雷 鸣

(1.长江大学 地球科学学院，湖北 武汉 430100； 2.中国石油 大庆油田有限责任公司 勘探开发研究院，黑龙江 大庆 163712；3.中海油研究总院有限责任公司，北京 100027； 4.长江大学 城市建设学院，湖北 荆州 434000)

近年来，随着松辽盆地、鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地以及准噶尔盆地等区域以浅水三角洲砂体为主要储集体的大型油气藏的发现，浅水三角洲逐渐成为我国众多学者研究的焦点[1-4]。对浅水三角洲沉积背景、沉积特征以及沉积模式的认识较为成熟[5-9]，认为浅水三角洲具有独特的沉积特征：物源供给充足，沉积范围广；沉积水体浅，湖平面频繁波动，平原和前缘亚相较宽，水上、水下河道砂体搬运距离远；浅水三角洲河道储层横向变化快，薄而窄，频繁分叉合并。

随着勘探开发的快速发展，宏观沉积体系研究已经很难满足储层内部非均质性表征的现实需求，自著名河流沉积学家Miall于1985年提出储层构型，众多学者将研究焦点逐渐转向储层砂体内部构型特征。封从军，马世忠，吴胜和，林承焰等学者开展大量研究，通过古代露头及钻井资料描述浅水三角洲河道储层构型，并认为浅水三角洲河道储层并非简单的加积型分流河道和水下分流河道，其内部构型存在较大差异[10-13]，但浅水三角洲河道储层构型单元界面特征，垂向及平面组合样式尚未进行过系统研究。本文选取松辽盆地北部三肇凹陷南部泉四段典型的浅水三角洲沉积，以50口取芯井为重点，选取多个开发区块进行构型单元垂向和平面的构型单元精细解剖，利用肇源南三维地震资料，进行研究区储层构型单元组合样式演化特征研究，为该类沉积油田高效开发及油层内部剩余油的进一步挖潜提供重要的地质依据。

1 地质概况

三肇凹陷南部位于松辽盆地北部中央坳陷区中东部，为二级负向构造单元。地层发育齐全，自下而上，登娄库组、泉头组(分为泉一、二、三、四段)、青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组和明水组[14-15]。研究区构造经历中新生代热隆张裂、裂陷、拗陷和萎缩褶皱4个阶段。泉头组四段形成于缓慢拗陷时期，此时，受南部沉积体系控制，呈现盆广坡缓，古水体较浅，物源供给充足等特征，沿盆地长轴缓坡方向，自南注入湖盆形成独特的大型浅水三角洲沉积体系，延伸可达数百千米[2,16-17](图1a)。

2 构型界面与构型单元

2.1 四级构型界面特征

充分考虑研究区浅水三角洲河道储层沉积特征，利用Miall“构型要素分析法”建立研究区河道储层(以下均指复合河道储层)内部构型的5级划分方案[20-21]。一级界面为纹层界面，二级界面为层系界面，只能识别于岩心，三级界面为层系组界面。四级界面为单一河道边界面，具有一定的独立空间，小规模的侵蚀作用，限定砂体横向上连续，五级界面为复合分流河道构成的河道砂体边界面。

四级构型界面是两期连续单一分流河道沉积间憩期的产物，也是限定单一分流河道的重要分界面[22-23]。在不同位置和不同成因类型形成的四级构型界面对应的岩性和测井曲线特征具有一定的差异。通过对四级构型界面的岩性、GR(自然伽马)、RLLD(深测电阻率)、DEN(密度)、PRO(孔隙度值)、PREM(渗透率值)值等参数进行统计，可分为细砾岩或含泥砾细砂岩界面、泥岩-粉砂质泥岩界面。

图1 松辽盆地三肇凹陷南部构造位置(a)及泉四段发育特征(b)Fig.1 The tectonic location(a) and stratigraphic characteristics(b) of the Cretaceous Quan 4 member in southern Sanzhao Sag,Songliao Basin

2.2.1 细砾岩或含泥砾细砂岩界面

单一河道对下覆沉积物冲刷形成的冲刷面或者单一河道早期河道滞留沉积底界为单一河道垂向边界的划分标志。形成厚度为2～10 cm的含泥砾细砂岩或细砾岩。界面之上含有一定泥砾的细砂岩，GR值回返，但程度较弱，在43.3～70.5 API，平均为56.2 API，形态为浅“V”型，RLLD值在23.1～45.3 Ω·m，平均为35.2 Ω·m，DEN值在2.18～2.48 g/cm3，平均为2.25 g/cm3，PRO值在7.2%～12.2%，平均为10.2%，PREM值在0.05×10-3～1×10-3μm2，平均为0.5×10-3μm2(图3)，但会随着泥砾的增多，形成富含泥砾细砂岩或细砾岩，GR值回返程度加深，造成垂向封堵性，含油性在界面处存在差异或突变。

图3 松辽盆地三肇凹陷泉头组四段浅水三角洲河道储层四级构型界面类型及特征Fig.3 Types and characteristics of fourth-order architecture interfaces within the channel reservoirs of shallow-water delta in the Quan 4 member,Sanzhao Sag,Songliao Basin

2.2.2 泥岩或粉砂质泥岩界面

单一河道的末期形成，水动力减弱，四级构型界面对应于单一河道上部细粒沉积物顶界，表现为泥岩或粉砂质泥岩，若为粉砂质泥岩，GR值回返程度较高，形态为中浅“V”型，PRO值在7.9%～10.9%，平均为8.8%，PREM值在0.012×10-3～1.2×10-3μm2，平均为0.66×10-3μm2，垂向具有一定连通性，界面若为泥岩，GR回返程度更高，形成深“V”。GR值回返程度较强，值在76.5～108.6 API，平均为89.3 API，形态为深“V”型，RLLD值在7.8～19.1 Ω·m，平均为15.6 Ω·m，DEN值在2.05～2.13 g/cm3，平均为2.07 g/cm3，PRO值在5.5%～7.1%，平均为6.01%，PREM值在0.01×10-3～0.85×10-3μm2，平均为0.05×10-3μm2(图3)，该类四级界面处岩性造成上下相互封堵，形成较强的非均质性，上下存在明显的含油性差异。

2.2 四级构型单元特征

为了能够充分展示浅水三角洲不同构型单元的成因过程，利用Miall(1985,1988)对河流相构型分析提出的“构型单元”划分方案[20-21]，结合50余口岩心精细观察，识别17种岩相类型(图4)，根据岩相组合规律，进一步将浅水三角洲河道储层划分为6个四级构型单元：砾石底形(GB)、砂底形(SB)、单一侧积砂层(SL)、顺流加积沉积(DA)、纹层状沙席(LS)、漫滩细粒沉积(OF)(图4)。

1) 砾石底形(GB),由岩相Gm构成，顺流加积的产物，沉积规模受洪水能量控制，一般位于较强洪水早期，形成规模较大的砾石底形单元，位于单一河道底部，冲刷面明显，冲刷角度往往较大，与下伏细粒沉积物呈突变接触，底界对应复合河道五级界面或单一河道四级界面。

2) 砂底形(SB),流动方式以层状为主，主要由Sg或Sm构成一定规模的几何单元，形成强水动力环境，洪水期水动力较GB弱，但局部携带少量砾石，该单元常常位于单一河道底，冲刷面明显，但角度较小，底界对应复合河道五级界面或单一河道四级界面。

3) 单一侧积砂层(SL),主要由St，Sp，Sw，Sh，Sm岩相构成一定规模的侧向加积体，延伸距离不远，鉴别标志是内部加积界面的倾角，一般角度较DA高。底部与GB或SB接触，顶部一般与OF接触，是侧向加积作用的产物，底界面对应四级界面。

图4 松辽盆地三肇凹陷泉头组四段浅水三角洲河道储层岩相分类及基本构型单元Fig.4 The lithofacies classification and basic architecture units within the channel reservoirs of shallow-water delta in the Quan 4 member,Sanzhao Sag,Songliao Basin

4) 顺流加积沉积(DA),该单元一般位于GB或SB之上，洪水较强时期，由St，Sp，Sw，Sh，Sm岩相组合形成垂向加积构型单元，洪水较弱时，由Fm，Ft，Fp，Fw，Fh岩相组合形成垂向加积构型单元，与SL区别在于内部加积界面的倾角呈近水平状，代表向下游加积增长的复合沉积产物，顶界对应四级界面。

5) 纹层砂席(LS),构型单元主要是洪泛时期所形成的。岩性相类型是Fr，Fc，见于暂时性河流中，垂向加积作用形成，一般位于DA之上，顶界对应四级界面。

6) 细粒沉积(OF),主要由粉砂质泥岩或泥岩组合而成，为河道洪水漫积或萎缩期垂向加积的产物，顶界对应四级界面。

3 构型单元组合样式

利用构型单元组合规律，可以反映沉积旋回性，水动力能量特征，古河道弯曲程度，储集物性等特征，进一步可以确定浅水三角洲河道储层的构型样式[24]。

3.1 构型单元垂向组合样式

依据17种岩相分类及6种基本构型单元组合规律，将泉四段河道储层构型单元组合样式可以划分为CH1型、CH2型、CH3型、CH4型4种类型(相当于复合河道)。

3.1.1 CH1型构型单元组合样式

CH1型厚度在5～11 m，粒度累计曲线呈两段式，粒径为0.25～0.05 mm，跳跃总体占75%左右。CH1型顶底分别对应五级界面，底部五级界面对应冲刷面，顶部五级界面与紫红色泥岩呈突变接触，主要由3～7个GB-DA组成，四级界面以细砾岩或含泥砾细砂岩界面为主，界面之上一般可见泥砾层沉积1～2 cm。GB-DA组成中，GB主要由Gm岩相构成，DA内部岩相存在一定差异，CH1型构型单元组合样式下部DA以Sm和大-中型Sp或St为主，上部为Sm-Fr组合(图5a)，整体为以正旋回，GR曲线表现箱型或钟型。

3.1.2 CH2型构型单元组合样式

CH2型较CH1型厚度薄，在4～9m，粒度累计曲线中跳跃相对减少，跳跃总体达60%。底部五级界面之下为紫红色或杂色泥岩，之上一般由2～5个GB-SL-OF或SB-SL-OF组成。

四级界面之上为GB或SB，主要取决于水动力的差异，GB或SB之上为中到小型St-Sp岩相，四级界面之下为前一期顶部沉积的OF，厚度5～10 cm，以Mp岩相为主，为每期洪水后沉积较厚淤泥层，后一期洪水尚未冲刷完全，保留薄层泥质沉积物，多个SL-OF或SL-OF组成样式，类似于曲流河道内部边滩内部构型样式，整体为以多个正旋回组成，GR曲线整体表现为箱型(图5b)。

3.1.3 CH3型构型单元组合样式

CH3型相对前面两种河道厚度明显减小，在2～6 m，粒度累计曲线中跳跃相对更少，跳跃总体达50%，悬浮组分明显增多。五级界面之下为紫红色泥岩，界面之上冲刷面明显，以含砾细砂岩为主，界面之上由2～4个SB-SL-OF组成，与CH2型差异在于四级界面之上很少出现GB，一般出现在五级界面之上，晚期转变为SB，并且SL沉积厚度明显减小，SL主要以小型St或Sp，Sm岩相为主，反映水动力明显小于CH2型，但是顶部依然保留薄层的OF，主要以Mp或Mg岩相组成(图5c)。整体为以多个正旋回组成，GR曲线整体表现为箱型或钟型。

3.1.4 CH4型构型单元组合样式

CH4型厚度较薄，在1～4 m，粒度累计曲线中以悬浮组分为主，可达70%。五级界面之下灰绿色泥岩突变接触，界面之上为粉砂岩，泥砾很少，甚至不发育，由1-3个SB-DA-LS组成，四级界面主要为泥岩-粉砂质泥岩岩性界面，SB发育Fm岩相，DA发育小型Ft或Fp，Fh，Fm岩相，粉砂岩中泥质条带常常发育，LS发育Fr，Mr，Mg(图5d)。整体为正旋回，GR曲线整体表现为钟型。

3.2 构型单元平面组合样式

构型单元平面组合样式的关键是四级界面与不同构型单元组合的平面展布样式。本文选取Y35，ZHOU2，FANG48，SHENG55四个开发区块，采用复合河道顶拉平方法，针对不同构型单元组合样式进行解剖，明确四级界面的倾角以及CH1型、CH2型、CH3型、CH4型平面形态和规模。

CH1型沉积厚度、层理规模均较大，岩性相对较粗，反映形成于水动力较为强的区域，相当于为曲流道开始分叉处，浅水三角洲平原近端沉积环境，选取靠近工区南部区域Y35区块局部井距200～250 m(图6a)，进行构型单元分布解剖，由西至东Y288-D142至Y288-14剖面(图6a′)，发育4个SB-DA组合，四级界面为含泥砾细砂岩界面，横向可追踪对比，顶部五级界面拉平，根据两口井加积层高程差最大ΔH(0.5m)，以及两口井之间的距离D(200 m)，根据公式(tgα=ΔH/D)计算四级界面的倾角α小于0.1°，表现为水平状向前延伸，构型单元以加积的形式向前延伸。平面上，CH1型呈现近顺直条带状向前延伸，沉积规模大，宽达0.9～1.5 km，多个SB-DA组合单元相互间切割堆积，反映形成与水动力强，物源供给充足，沉积速率快的沉积环境中。

图5 松辽盆地三肇凹陷泉头组四段浅水三角洲河道储层构型单元垂向组合样式Fig.5 The vertical assemblage patterns of the architecture units within the channel reservoirs of shallow-water delta in the Quan 4 member,Sanzhao Sag,Songliao Basin

CH2型厚度、层理规模类似于CH1型，形成于浅水三角洲平原中端沉积环境，选取ZHOU2区块局部井距150～300 m(图6b)，Z45-24至Z45-45与Z45-26至Z45-27测井曲线所反映的内部四级界面存在明显差异，Z45-24至Z45-45测井曲线上反映四级界面为泥岩，由3个SB-SL-OF构型单元组合。将五级界面顶拉平，相邻侧积层高程差最大ΔH(3.2m)，两口井之间的距离D(180m)，四级界面的倾角α为5.7°呈现低角度倾斜，延伸较短(图6b′)。Z45-26至Z45-27四级界面处为含砾细砂岩界面，缺少泥岩界面。平面上，CH2型表现为弯曲度较大，沉积规模较大的边滩。形成成因可能该时期河床两侧沉积物较平原近端松软，加上水动力较强，河道易发生较大弯曲，形成较大的储集空间。

CH3型厚度、层理规模明显减小，为浅水三角洲平原远端沉积环境，FANG48区块(局部井间200～300 m)F186-127与F185-129剖面的垂向和横向构型样式与CH2较为相似(图6c)，但整体平面规模明显减小，四级界面的倾角也明显降低，α为3.5°(图6c′)，边滩平面宽规模在500～800 m。

CH4型形成于浅水三角洲前缘沉积环境，SHENG55区块(局部井距200～300 m)中SF42-42至SF40-58剖面中(图6d)，四级界面呈现浅“V”型，为薄层的粉砂质泥岩，垂向上以加积为主，四级界面的倾角α小于0.1°，但延伸较短(图6d′)。平面上，CH4型整体呈顺直型，频繁分叉合并，经常受湖浪作用，改造成席状砂。

图6 松辽盆地三肇凹陷泉头组不同开发区块河道储层构型单元垂向及平面组合样式Fig.6 The vertical and lateral combination patterns of architecture units within the channel reservoirs of shallow-water delta in the Quantou Formation in different development blocks,Sanzhao Sag,Songliao Basina—d. CH1型-CH4型河道平面展布形态；a′—d′. CH1型-CH4型河道垂向构型剖面

4 构型单元组合样式演化特征

三肇凹陷南部泉四段浅水三角洲复合河道储层砂体呈现厚度薄，横向变化快等特点，采用肇源南三维区(图1a)，通过90°相位转换后，统计复合河道主要发育关键位置(图7)，提取目的层间时频三原色频率属性，结合泥质含量分频反演，分析泉四段复合河道储层构型单元组合样式演化特征。

早期Q4-sq1沉积时期，湖平面由最低开始上升，由曲流河道向三肇凹陷湖区搬运沉积，转为浅水三角洲平原，CH1型河道规模较大，深而广，厚度为5～11 m，宽度为0.9～1.5 km，河道近顺直状，以单支或弱分叉状向前延伸(图8a)，垂向由3～7个GB-DA组成，加积形式沉积(图9a)。

图7 松辽盆地三肇凹陷泉头组 90°相位转换后不同时期层间属性位置Fig.7 The location of volume attributes of different layers after 90° phase transformation in the Quantou Formation,Sanzhao Sag,Songliao Basin

图8 松辽盆地三肇凹陷泉头组四段不同时期河道储层构型单元组合平面样式Fig.8 Map showing lateral architecture unit assemblages within the channel reservoirs in the Quan 4 member,Sanzhao Sag,Songliao Basina—d. Q4-sq1—Q4-sq4沉积时期河道平面展布形态；a′—d′. Q4-sq1—Q4-sq4沉积时期层间时频三原色频率属性(频率属性：砂岩为中高频率，红色、绿色；泥岩或粉砂质泥岩为中低频率，蓝色为主。)

随着湖平面不断上升，Q4-sq2沉积时期，复合河道除了以CH1型河道沉积之外，局部地区发生弯曲，出现CH2型沉积，局部河道弯曲较大，沉积规模较大的边滩，边滩宽规模可达3 km(图8b)。由2～5个GB-SL-OF或SB-SL-OF侧向加积组合形成，四级构型单元呈侧向叠置(图9b，图10)。

Q4-sq3沉积时期，湖平面快速上升，仍然为浅水三角洲平原环境，复合河道总体规模萎缩，局部出现CH3型沉积，相对CH2规模明显减小，宽度在1～1.8 km(图8c)，反映此时水动力明显减弱，造成复合河道侧蚀和下蚀能力减弱，由2～4个SB-SL-OF侧向加积组合形成(图9c，图10)。

图9 松辽盆地三肇凹陷泉头组四段浅水三角洲河道储层构型单元模式及演化Fig.9 Patterns and evolution of the architecture unit assemblages within the channel reservoirs of shallow-water delta in the Quan 4 member,Sanzhao Sag,Songliao Basin

图10 松辽盆地三肇凹陷泉头组四段泥质含量反演剖面(剖面位置见图8)Fig.10 Shale content section from seismic inversion of the Quan 4 member,Sanzhao Sag,Songliao Basin(see Fig.8 for the section location)

Q4-sq4沉积时期，湖平面漫过全区，为浅水三角洲前缘沉积环境，由于水体较浅，地势平坦，水上复合河道在水下仍然延伸较远，但能力减弱，逐渐在靠近湖区萎缩消亡，CH4型河道频繁分叉合并，由支状转变成为网状，宽规模在0.1～1 km(图8d)，垂向由SB-DA-LS垂向加积沉积(图9d)。

至青山口早期，为最大湖泛面，研究区处于半深湖沉积环境，沉积黑色泥岩、页岩、油页岩(图9e)，从而为泉四段提供丰富的油源条件。

5 结论

1) 浅水三角洲河道储层构型特征具有一定的特殊性。①四级构型界面是区分单一河道的关键界面，可分为细砾岩或含泥砾细砂岩界面、泥岩或粉砂质泥岩岩性界面。②根据岩相组合规律，进一步将浅水三角洲河道储层划分为6个基本构型单元：砾石底形(GB)、砂底形(SB)、单一侧积砂层(SL)、顺流加积沉积(DA)、纹层状沙席(LS)和漫滩细粒沉积(OF)。

2) 浅水三角洲河道储层构型单元组合样式存在CH1型、CH2型、CH3型、CH4型4种类型。①CH1型为多个GB-DA组成垂向加积样式，CH2型为GB-SL-OF或SB-SL-OF组成侧向加积样式，CH3为SB-SL-OF组成侧向加积样式，CH4型为SB-DA-LS组成垂向加积样式。②CH1型与CH4型四级界面水平状向前延伸，CH2型与CH3型四级界面呈现低角度倾斜，延伸较短。

3) 三肇凹陷南部泉四段河道储层构型单元组合样式演化具有一定的规律性，Q4-sq1至Q4-sq4时期，随着湖平面变化规律，河道储层构型单元组合样式呈现CH1型—CH2型—CH3型—CH4型转变演化规律。