蔡来星，操应长，周 磊，杨春宇

（中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东 青岛 266555）

梨树断陷营城组二段物源体系特征及其对储层物性的影响

蔡来星，操应长，周 磊，杨春宇

（中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东 青岛 266555）

物源很大程度上影响梨树断陷营城组储层的物性.利用现存古地貌宏观划分物源区和沉积区，根据碎屑岩轻、重矿物组分组合特征划分物源区块，依据砂砾岩含量等值线图精细描绘古水流流向；利用地层倾角测井和地震反射特征定量分析碎屑物质在湖盆内的进积方向，对梨树断陷营二段物源体系进行精细研究.结果表明：梨树断陷营二段物源体系具有同源同质、多源并存、混源沉积的特征，在东部斜坡、北部斜坡和西北存在3个主要物源区；在盆地西北角苏家屯地区存在一个分布范围较小的次要物源区，沉积物由太平沟凸起提供.物源对储层物性的影响体现为先天沉积母质和后期成岩作用的差异性.

物源体系；储层物性；影响作用；营二段；梨树断陷

0 引言

梨树断陷营城组同时存在生油层、储层和盖层，形成自生自储式成藏条件，是油气勘探研究的重点层位之一[1-4].梨树断陷勘探程度较低，尤其是南部探井较少，造成对该区营城组物源体系的认知存在很大缺陷.

人们对物源体系的分析研究方法日趋多样化、综合化和定量化[5-13]，如李彦芳等应用因子分析手段对松辽盆地西部斜坡区青二、三段的物源特征进行分析[5]；张雷等通过重矿物组合特征分析对大庆长垣及以东地区泉头组三、四段的物源体系进行研究[6]；朱筱敏、蒲仁海、张金伟等论述了地震前积反射特征与古水流方向之间的沉积几何关系[7-9]；李洪奇指出沉积地层倾角测井可以用来指示物源方向[10]；周磊等综合应用多种方法，研究十屋油田的物源特征[11].在此基础上，人们认识到物源最终对储层物性的影响，如贺静等认为鄂尔多斯盆地中部延长组长6砂岩孔隙发育受到物源控制[14]；王洪建等指出物源特征是影响陇东地区延长组长3、长4＋5储层物性的重要因素之一[15].

笔者基于定性与定量相结合的研究方法，依靠古地貌宏观定义物源区，利用岩石颗粒组分特征、ZTR指数、砂砾岩含量和地震反射特征等分析方法精细描绘古水流流向，分析梨树断陷营二段沉积时期的物源特征，阐述物源对储层物性的影响，为该地区下一步油气勘探提供地质依据.

1 区域地质概况

梨树断陷是松辽盆地东南隆起区次一级的构造单元，为一独立生烃凹陷，地理位置位于长春—四平一线以西，距长春市西70 km，隶属吉林省梨树县和公主岭市，面积约为1 700 km2.区内发现孤家子—后五家户、皮家、新立等气田，太平庄油田和双龙、王家、小城子、老公林子等数个含油气构造[1-2]，共划分北部斜坡区、东部斜坡区、中央背斜构造带、桑树台洼陷和双龙次凹等5个二级构造带（见图1）.营城组地层由下至上分为营一、营二、营三、营四共4段沉积地层，其中营二段地层的物源体系和储层特征为文中研究的重点.

2 物源体系

2.1 现今残余古地貌

营二段沉积时期，梨树断陷整体构造背景处于较弱的断陷伸展期，未发育强烈的构造抬升或沉降[4]，因此，在梨树断陷层序地层格架构建基础上，利用现存地层沉积厚度，恢复湖盆内现今埋藏下的残余古地貌，对认识研究区湖盆内物源体系的展布起到指导作用.

分析梨树断陷营二段现今残余古地貌（见图2），发现由怀德凸起和公主岭凸起构成的东部斜坡区、北部扬大城子凸起和盆地西北部的太平沟凸起为3个物源区，西部陡坡带的桑树台洼陷为主要沉积中心.东部斜坡物源区发育SE→NW向、近E→W向和NE→SW向3个主要物源方向；北部斜坡区沉积物通过N→SE向和N→SW向的物源通道搬运至湖盆内部；西北物源区提供的陆源碎屑物质主要通过NW→SE向的物源通道在盆地内部沉积.

图1 梨树断陷地理位置及构造分区

图2 梨树断陷营二段现今残余古地貌及物源体系分布

2.2 砂砾岩质量分数

图3 梨树断陷营二段砂砾岩质量分数平面分布

在梨树断陷营城组沉积时期，主要发育扇三角洲沉积相、辫状河三角洲沉积相[11]，利用沉积盆地中砂砾岩质量分数平面变化有利于判断物源方向.统计梨树断陷营城组二段地层的砂砾岩质量分数，发现梨树断陷营二段共发育4个物源区，分别为西北部的太平沟凸起物源区、北部的杨大城子凸起物源区、东部的怀德凸起物源区和公主岭凸起物源区（见图3），物源体系具有多源供物、混源沉积的特征.其中太平沟凸起物源区物源方向为NE→SW向；杨大城子凸起提供的沉积物沿N→SE向或N→SW向物源通道搬运至湖盆中心；公主岭凸起作为一个较发育的物源区，物源方向主要为近东西向和SE→NW向；怀德凸起为双龙次洼提供陆源碎屑物质，物源方向为SE→NW向.

2.3 岩石碎屑颗粒组分（轻矿物）

盆内陆源碎屑由物源区岩石提供，岩石碎屑颗粒组分特征在一定程度上能够反映沉积物物源区的母岩性质[16-17].首先，对营二段沉积碎屑颗粒样品进行Q型聚类分析，得到若干组碎屑颗粒样品，不同组别的碎屑颗粒样品反映不同母岩类型的沉积物供给；其次，分析碎屑颗粒样品组，得到3种岩屑组合类型及其质量分数分布直方图（见图4）.由图4可见，Ⅰ类组合中石英的质量分数为31%～60%，长石的质量分数为28%～48%，岩屑的质量分数较低，岩屑类型包括沉积岩、岩浆岩和变质岩；Ⅱ类组合中石英的质量分数为30%～41%，长石的质量分数为45.7%～66.0%，岩屑质量分数低，为4%～16%，岩屑类型只有岩浆岩岩屑；Ⅲ类组合中石英、长石、岩屑质量分数相差不大，岩屑类型主要为岩浆岩和变质岩.

图4 梨树断陷营二段部分轻矿物组分Q型聚类谱系

基于岩屑组合类型的梨树断陷营二段物源体系分布见图5.由图5可见，梨树断陷营二段发育4个物源区.其中：东部斜坡物源区岩屑组合类型为Ⅲ类组合，样品成分成熟度由东向西增加，物源方向为近E→W向；北部斜坡物源区岩屑组合类型为Ⅱ类组合，物源方向主要为N→SE向；西北物源区岩屑组合类型为Ⅰ类组合，物源方向主要为NW→SE向；盆地西北角苏家屯地区，由太平沟凸起提供的沉积物岩屑成分特征为Ⅲ类组合，物源方向呈NE→SW向.显示梨树断陷营二段物源体系具有同源同质、多源并存、混源沉积的特征.

2.4 重矿物组合

重矿物是指碎屑岩中密度大于2.86 g/cm3的陆源碎屑矿物.根据重矿物的稳定性将其划分为超稳定重矿物、稳定矿物、中等稳定矿物、不稳定矿物和超不稳定矿物5类[17].稳定重矿物抗风化能力强，随搬运距离的增加，其相对含量逐渐增加，而不稳定矿物相对含量逐渐降低.因此，重矿物组合类型分析同样为判断物源方向的重要方法[17-18].

图5 梨树断陷营二段物源体系分布（轻矿物）

梨树断陷营二段重矿物类型主要为锆石、磷灰石、石榴石、绿帘石及钛铁矿、磁铁矿等.结合聚类分析法和ZTR指数法的优点，分析研究区物源体系特征.首先，对营二段所有重矿物样品进行Q型聚类分析，根据样品间的相似系数，将样品分为不同的组，每一组样品代表某一母岩性质的沉积物供给（见图6）；其次，将分区后每一个类型的重矿物组合作为一个独立的系统进行研究，勾画ZTR等值线图，得出某一物源的沉积物搬运方向（见图7）.

图6 梨树断陷营二段重矿物组分Q型聚类谱系

梨树断陷营二段存在东部、北部和西北3个物源体系.东部物源体系重矿物组合以“锆石＋石榴石＋白钛矿＋锐钛矿”为特征，其中：锆石平均质量分数为17.7%，石榴石平均质量分数为44.8%，所对应的母岩组合特征与东部物源体系Ⅲ类轻矿物特征相吻合，物源方向主要为E→W向；北部物源体系重矿物组合以“锆石＋磷灰石＋锐钛矿＋赤褐铁矿＋石榴石”为特征，锆石和磷灰石平均质量分数为37%左右，其母岩类型为Ⅱ类轻矿物组合特征，显示的古水流方向为N→SE向；西北物源体系重矿物组合以“锆石（圆）＋榍石＋绿帘石＋石榴石”为特征，其中：榍石平均质量分数为25.5%，绿帘石平均质量分数为20.9%，锆石平均质量分数约为8.8%，该组合特征反映Ⅰ类轻矿物组合特征，物源方向主要为N→S向和NE→SW向.由3个物源体系提供的陆源碎屑在湖盆中心汇聚，形成多源供物、混源沉积的特征（见图7）.

2.5 地层倾角测井

通过沉积岩中的层理构造倾向和倾角能够直观地反映古水流方向和古水动力条件.地层倾角测井分析利用沉积倾角处理成果图判断古水流方向，主要采用矢量方位频率图和蓝色模式法[10-11].在砂岩体中，蓝色模式的矢量方向通常反映古水流方向，首先，选取蓝色模式的沉积倾角矢量图量取砂体的倾向和倾角；其次，对地层进行泥岩拉平校正，使地层恢复到原始沉积状态；最后，将校正后的倾向数据统计整理，绘制地层倾向玫瑰花图，频率最大方向即为主要古水流方向.

梨树断陷营二段地层倾向玫瑰花图及物源体系平面分布见图8.由图8可见，营二段沉积时期，存在北部斜坡物源区和东部斜坡物源区，其中：北部斜坡物源区主要古水流方向为N→SE向，次要古水流方向为N→SW向；东部斜坡物源区古水流方向主要呈NE→SW向.

2.6 地震前积反射特征

地震前积反射特征反映沉积物沉积时的古水流方向，为分析物源供给方向的有力证据[7-9]，该分析方法对缺少井资料的研究区块尤为重要.

首先，采用层拉平的方法消除本区后期构造运动对原始地层产状的影响，保证顶积层处于水平或近似水平的位置，此时前积层、底积层的坡度基本可以代表沉积时三角洲沉积体的地形坡度特征；其次，利用张金伟建立的数学模型对最大前积方位进行计算[9].实际计算过程中，测线Ⅰ为纵测线CDP，α为前积反射面沿测线Ⅰ方向的视倾角，测线Ⅱ为横测线ILN或斜测线，β为前积反射面沿测线Ⅱ方向的视倾角，φ为测线Ⅰ和测线Ⅱ的夹角.

图7 梨树断陷营二段物源体系平面分布（重矿物）

图8 梨树断陷营二段地层倾向玫瑰花图及物源体系平面分布

梨树断陷营二段沉积时期，小宽地区发育一个前积体，横测线前积为东西向，纵测线前积为南北向，前积体与纵测线夹角α平均为11.8°，与横测线夹角β平均为17.6°，通过公式γ1＝arctan（tanβ/tanα）计算，可知该前积体最大前积方位与纵测线CDP夹角为56.6°，沉积物来自于东部斜坡区，古水流方向呈SE→NW向（见图9）.在东部斜坡带的河山区块内，也存在一个前积体，其横测线前积由东向西，纵测线前积由南向北，前积体与纵测线夹角α平均为6.76°，与横测线夹角β平均为11.5°，通过计算，可知该前积体最大前积方位与纵测线CDP夹角为59.77°，沉积物来自于东部公主岭凸起，古水流方向同样呈SE→NW向.由营二段存在的2个前积体定量计算的古水流方向与区域物源方向相吻合，符合实际情况.

图9 梨树断陷营二段小宽地区地震前积体及古水流方向示意

3 物源对储层物性的影响

3.1 储层物性特征

梨树断陷营二段沉积时期，储层物性总体表现为低孔低渗的特征，其中：东部物源形成的储层物性最好，平均孔隙度为8.25%，平均渗透率为1.86×10-3μm2；北部物源形成的储层物性稍差，平均孔隙度为6.16%，平均渗透率为1.51×10-3μm2；西北物源形成的储层物性最差，平均孔隙度为7.81%，平均渗透率为0.94×10-3μm2.

3.2 物源

物源是影响储层物性的主要因素之一，母岩类型影响岩石颗粒、胶结物的成分及含量，距离物源区的远近影响砂岩的成分成熟度，从而影响储层的物性特征[14-15].梨树断陷营二段物源体系具有“不同源不同质”的特征，注定不同物源体系所形成的储层的沉积母质及后生成岩作用具有不同的特征，最终形成梨树断陷营二段储层物性差异性分布的特征.

3.2.1 沉积母质特征

由于梨树断陷营城组储层整体压实作用强（见图10（a）），故储层物性主要受填隙物的含量影响，而非成分成熟度.在营二段沉积期，东部物源体系储层石英平均质量分数为27.48%，填隙物平均质量分数为7.00%；北部物源体系储层石英平均质量分数为27.84%，填隙物平均质量分数为7.60%；西北物源体系储层石英平均质量分数为39.70%，填隙物平均质量分数为8.54%.东部物源体系储层物性略高于北部物源体系，西北物源体系储层物性最差.

3.2.2 成岩作用特征

（1）溶解作用.强压实作用使营二段储层中原生孔隙保存较少，次生溶解作用明显改善储层物性.在东部物源体系和北部物源体系所形成的储层中，长石和岩屑的含量明显高于西北物源体系，为后期酸性成岩环境下次生溶解作用提供一定物质基础.由岩石薄片镜下鉴定发现，在东部物源体系和北部物源体系形成的储层中，长石、岩屑次生溶孔较常见，西北物源体系储层少见溶解作用发生（见图10（b—d）），故西北物源体系储层物性最差.

（2）胶结作用.在东部物源体系和北部物源体系所提供的母岩岩屑中，主要组分为岩浆岩，可以提供较多的Fe2＋、Mg2＋，进而发育绿泥石等硅铝酸岩.绿泥石包膜的形成保护储层中原生孔隙的存在（见图10（e））.同时，在富含岩浆岩的东部物源和北部物源所形成的储层中，胶结物形式主要表现为沸石、硅质及高岭石等（见图10（f—h）），也可见碳酸盐胶结物，胶结物质量分数总体较低，分别为4.3%和4.8%；而西北物源储层中胶结物主要为碳酸盐（见图10（f—h）），常见方解石、白云石及铁方解石，其质量分数约为6.2%.西北物源体系形成的储层的胶结作用强于东部和北部物源所形成的，使其物性变差.

图10 梨树断陷营二段成岩作用特征

4 结论

（1）梨树断陷营二段存在3大1小共4个物源区，具有同源同质、多源并存、混源沉积的特征.3大物源区分别为东部斜坡物源区（怀德凸起和公主岭凸起）、北部斜坡物源区（扬大城子凸起），以及西北物源区；研究区内西北角苏家屯地区存在1个小的物源区，沉积物由太平沟凸起提供.

（2）东部斜坡物源区岩屑类型为“岩浆岩＋变质岩”，重矿物组合类型为“锆石＋石榴石＋白钛矿＋锐钛矿”，古水流方向主要呈E→W向、SE→NW向和NE→SE向；北部斜坡物源区母岩主要为岩浆岩，重矿物组合类型为“锆石＋磷灰石＋锐钛矿＋赤褐铁矿”，古水流方向主要为N→SE和N→SW向；西北斜坡物源区岩屑类型为“沉积岩＋岩浆岩＋变质岩”，重矿物组合类型为“锆石（圆）＋榍石＋绿帘石＋石榴石”，古水流方向显示为NW→SE和N→SW；太平沟凸起通过NE→SW向物源通道向苏家屯次洼提供陆源碎屑物质，岩屑组合类型为“岩浆岩＋变质岩”.

（3）不同物源体系形成的储层物性具有差异性，差异性由沉积母质和后期成岩作用共同产生.

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Source system characters and its effect on the reservoir＇s physical property of member 2 of Yingcheng formation in Lishu fault depression/2012，36（3）：34-40

CAI Lai-xing，CAO Ying-chang，ZHOU Lei，YANG Chun-yu
（School of Geosciences，China University of Petroleum（East China），Qingdao，Shandong 266555，China）

The problem of provenance is an important aspect which restricts the exploration of Lishu fault depression and affects its reservoir＇s physical property.This paper analyzes in detail the provenance system of Ying2 member in Lishu fault depression from various angles：the source area and the deposition area are distinguished according to palaeogeomorphology；the source block is determined according to the characteristics of light mineral and heavy mineral assemblage；the direction of ancient water is described according to gravel content percent；the direction of transporting clastic in the basin is described according to dip logging and seismic reflection characteristics.The research results show that the provenance systems have some features such as homologous homogeneity，multi-source coexist and the deposition of mixed source.There are three source blocks of Ying2 member in Lishu fault depression.The source blocks are the eastern slope，the northern slope and the northwest slope.Besides，another source block which is small exists in the northwest corner.The region of Su Jiatun，of the basin.The deposits are provided by Tai Pinggou projection.The effects on reservoir＇s physical property from source system mainly reflect on the differences of sediment and diagenesis.

systems of source；reservoir＇s physical property；effect；member 2 of Yingcheng formation；Lishu fault depression

TE121.3

A

1000-1891（2012）03-0034-07

2012-03-28；

张兆虹

国家科技重大专项（2011ZX05009-003）

蔡来星（1985-），男，硕士研究生，主要从事沉积岩石学及岩相古地理学方面的研究.