王西寧 (油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室 (長江大學(xué)) 長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,湖北 荊州434023;中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所,北京100037)
胡湘瑜 (中國石油勘探開發(fā)研究院國際項目評價研究所,北京100083)
曠紅偉 (中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所,北京100037)
顧興明 (長江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院,湖北 荊州434023)
塔里木盆地庫車河-克拉蘇河地區(qū)白堊系儲集砂體特征精細(xì)研究
王西寧 (油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室 (長江大學(xué)) 長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,湖北 荊州434023;中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所,北京100037)
胡湘瑜 (中國石油勘探開發(fā)研究院國際項目評價研究所,北京100083)
曠紅偉 (中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所,北京100037)
顧興明 (長江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院,湖北 荊州434023)
基于塔里木盆地北緣庫車河與克拉蘇河地區(qū)白堊系系統(tǒng)的野外觀察和沉積地質(zhì)學(xué)的精細(xì)描述,在巴西蓋組和巴什基奇克組分別識別出陸相沖積體系的辮狀河三角洲-湖泊沉積體系及扇三角洲沉積體系。通過對三角洲主要砂體的實測與寫實,特別是基于對復(fù)合砂體和單砂體大比例尺 (1∶50)的精細(xì)研究和系統(tǒng)的實測數(shù)據(jù),研究結(jié)果表明:在研究區(qū)白堊系地層中,三角洲大型復(fù)合砂體和單砂體規(guī)模大,垂向上,砂體呈現(xiàn)出規(guī)律的正粒序漸變與反粒序的旋回疊置;在橫向上,砂體均發(fā)生側(cè)向減薄或尖滅,反映三角洲環(huán)境下河道由西至東的遷移發(fā)展及疊加,砂體側(cè)向接觸關(guān)系分為突變接觸和漸變接觸關(guān)系。
庫車河-克拉蘇河;白堊系;三角洲;砂體;沉積特征
我國石油地質(zhì)學(xué)家、沉積學(xué)家一直致力于油藏和儲層地質(zhì)模型的研究,主要應(yīng)用野外大比例尺剖面實測,以及測試數(shù)據(jù)分析和綜合研究,結(jié)合沉積學(xué)、地震和測井技術(shù),建立和模擬了儲層砂體的形成、發(fā)育、演化和分布規(guī)律、成因樣式與地質(zhì)和數(shù)學(xué)模型,在陸相儲層研究和建模研究中取得了一系列成果[1~9]。
研究區(qū)巴西蓋組和巴什基奇克組砂巖體是 “西氣東輸”的克拉2大氣田的主力儲層,研究的主要目的就是對庫車坳陷克拉2氣田以扇三角洲、辮狀河三角洲為主的沉積體系進(jìn)行詳細(xì)解剖,研究構(gòu)成這些體系的各種主要成因相砂體的發(fā)育規(guī)模及物性特征,在更小的尺度上解析儲層砂巖體,精確地建立沉積地質(zhì)模型,為與地下同類儲層進(jìn)行對比和儲層精細(xì)建模與預(yù)測奠定可靠的基礎(chǔ)。
研究區(qū)位于塔里木盆地北緣庫車坳陷內(nèi)的庫車河至克拉蘇河地區(qū)。庫車坳陷北與天山相鄰,南緊靠塔北隆起,整體呈北東東向展布,面積約2.85×104km2(圖1),區(qū)域構(gòu)造屬于天山褶皺帶南麓前陸的前淵坳陷,最初形成于海西運動晚期晚二疊世,是經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動疊加的在古生代被動大陸邊緣之上發(fā)育起來的中、新生代疊合前陸盆地[10~12]。庫車坳陷中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)6個油氣田,其中克拉2氣田是“西氣東輸”的主力資源基地[11]。
圖1 研究區(qū)位置略圖
研究區(qū)中、新生界發(fā)育比較齊全[10~14]。白堊系包括舒善河組、巴西蓋組和巴什基奇克組地層(圖2(a)),具有西北厚、東南薄的特點,東部缺失巴什基奇克組和巴西蓋組,舒善河組也發(fā)育不全;與下伏侏羅系呈不整合接觸,頂部為新生界不整合覆蓋;主要由含礫粗砂巖、粗砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及泥巖組成,屬于陸相沖積沉積體系。盆地邊緣發(fā)育沖積扇、扇三角洲和辮狀河三角洲沉積,序列完整;盆地其他地區(qū)屬于三角洲-濱淺湖沉積。巴西蓋組和巴什基奇克組等砂巖體是克拉2氣田最重要的儲層[15~18]。
巴西蓋組為辮狀河三角洲-湖泊沉積體系。三角洲相中發(fā)育辮狀河三角洲前緣亞相,湖泊相以濱淺湖亞相為主。
1)水下分流河道微相 淺褐紅色極細(xì)-細(xì)砂巖為主,夾少量中-細(xì)砂巖、細(xì)-極細(xì)砂巖,主要為長石砂巖,成分成熟度較低;分選中等,顆粒次圓-次棱角狀為主,其次為圓-次圓狀,粒度中值平均為0.084mm,分選差,雜基含量3%~7%。砂體底部常具起伏不平的沖刷面,其上為泥礫質(zhì)河道滯留沉積,發(fā)育遞變層理;下部發(fā)育槽狀交錯層理、平行層理及斜層理;中上部發(fā)育平行層理、低角度交錯層理、波狀層理等;砂體內(nèi)部有時發(fā)育沖刷與充填構(gòu)造。庫車河地區(qū)巴西蓋組中上部為一個典型辮狀河三角洲前緣水下分流河道沉積微相構(gòu)成的垂向上進(jìn)積-加積沉積序列 (圖2(b)~(e))。
2)河口壩微相 褐色、淺褐紅色含灰質(zhì)細(xì)-極細(xì)粒長石砂巖,成分和結(jié)構(gòu)成熟度高,顆粒圓-次圓狀,雜基2%;沉積構(gòu)造以沙紋層理、平行層理為主,粒度概率曲線以較細(xì)的三段式為主,滾動組分含量較少,跳躍總體含量50%~80%。該微相自下而上顯示反粒序構(gòu)造,厚0.5~4.4m,其底面平直,頂部多被水下分流河道砂體切割 (圖2(f))。
褐色含灰質(zhì)細(xì)-極細(xì)砂巖,砂巖類型以長石砂巖為主,少量次長石巖屑,成分和結(jié)構(gòu)成熟度中等,重礦物中穩(wěn)定組分含量高 (圖2(g)~(h))。
巴什基奇克組的扇三角洲相可識別出3種亞相、9種微相,其中巴三段以三角洲平原亞相為主,巴二-巴一段則以扇三角洲前緣的水下辮狀分流河道沉積為主。
1)稀性泥石流 塊狀粗礫巖、含粗礫中礫巖和遞變層理中礫巖組成。礫巖分選中等-差,顆粒成分復(fù)雜,粒度相差懸殊,可見巨大的粗礫呈漂浮狀分布于礫巖中;礫巖雜基 (顆粒)支撐,雜基以砂質(zhì)為主,含泥極少,局部層段可見明顯的呈平行或疊瓦狀排列的構(gòu)造,庫車河地區(qū)以遞變層理礫巖為主,克拉蘇河地區(qū)則以塊狀礫巖為主。
圖2 庫車河-克拉蘇河地區(qū)白堊系地層、典型微相與沉積構(gòu)造
2)(礫砂質(zhì))水上分流 (辮狀)水道 礫石分選中-差,雜基-顆粒支撐,磨圓中等,塊狀或大型交錯層理,也見平行、粒序?qū)永?。扇三角洲平原辮狀水道沉積層序中主要由槽狀交錯層理礫巖相、遞變層理礫巖相及疊瓦狀礫巖相構(gòu)成。
根據(jù)沉積物類型及沉積特征,可劃分出水下分流河道、水下重力流、分流間灣及席狀砂等微相。扇三角洲前緣構(gòu)成該區(qū)扇三角洲沉積體系的主體,主要發(fā)育于巴二-巴一段。
1)水下 (辮狀)分流河道 細(xì)礫巖、含礫中細(xì)-粗粒砂巖,厚度2~5m,底部為沖刷面,其上可見泥礫或泥質(zhì)砂巖,發(fā)育大型交錯層理、槽狀交錯層理,頂部平行層理,內(nèi)部沖刷面極發(fā)育,向扇三角洲遠(yuǎn)端前緣,水下辮狀河道砂體厚度減小,粒度變細(xì),以中、細(xì)砂巖為主。
2)近端前緣砂 (河口壩) 以含礫砂巖、砂巖為主,厚0.5~2.0m,與遠(yuǎn)端前緣砂、粉砂互層,在側(cè)向上近端前緣砂與遠(yuǎn)端前緣砂過渡,砂體底部沖刷面微弱,與下伏層界線明顯,發(fā)育大型粒序?qū)永怼⒉蹱?、板狀及平行層理,該微相是研究區(qū)扇三角洲中廣泛發(fā)育的類型。
3)遠(yuǎn)端前緣砂 (遠(yuǎn)砂壩或席狀砂) 中、細(xì)粒砂巖,發(fā)育中型和大型交錯層理、波狀層理,厚度0.1~0.5m,與泥質(zhì)細(xì)粒沉積交互,側(cè)向延伸穩(wěn)定。
應(yīng)用精確工程測量和高密度探槽實測剖面控制方法,對幾個復(fù)合砂體和單砂體以1∶50大比例尺精確測量,定量統(tǒng)計了各主要成因相砂體展布規(guī)模及側(cè)向變化關(guān)系,對砂體進(jìn)行了定量和數(shù)理統(tǒng)計及綜合研究,重點揭示了庫車河西岸、克拉蘇河西岸巴什基奇克組砂層組及巴西蓋組單砂體與復(fù)合砂體的研究成果。完成挖掘探槽14條,長度為500m,寬度0.7m,深度0.7m,揭露剖面土石方約800m3;實測地層剖面28條 (比例尺1∶50~1∶500),長度2500m,其中巴什基奇克組18條,舒善河組-巴西蓋組10條;淺鉆采取儲層物性 (孔隙度、滲透率)樣品675個,巖石薄片及粒度分析樣品各220個;野外實測自然γ剖面7條,長度820m。砂體寫實描述控制面積:庫車河西岸1000×100=100000m2;克拉蘇河西岸350×100=35000m2;克孜勒努爾溝地區(qū)25×4=100m2(單砂體),100×4=400m2(復(fù)合砂體)。
在露頭大比例尺寫實斷面上以復(fù)合砂體為單位,共描述砂體95個 (表1、2),對庫車河?xùn)|克孜勒努爾溝舒善河組三角洲前緣的復(fù)合砂體 (圖3)和庫車縣雅哈鄉(xiāng)巴西蓋組單砂體 (圖4)分別進(jìn)行了精細(xì)的解剖研究,砂巖體的主要參數(shù)見表3。庫車、克拉蘇河兩地巴什基奇克組寫實斷面上顯示,全部砂體的規(guī)模以水下分流河道最大,最大寬度>480m,最小寬度34m,平均寬度320m;最大層厚8m,最小層厚0.4m,平均厚度6.6m。近端前緣砂 (河口壩)最大寬度大于400m,最小寬度310m,最大層厚5.9m,最小層厚1.4m。
從表3、表4和圖3、圖4可以看出,舒善河組三角洲前緣復(fù)合砂體長 (寬度)達(dá)100m,最大厚度9m,垂向上夾持于上、下濱淺湖相粉砂巖、泥巖之間,界線清晰,橫向上向兩側(cè)分叉并尖滅于濱淺湖相粉砂巖、泥巖中,復(fù)合砂體由5個不同規(guī)模的單砂體和若干隔擋層組成 (表3);巴西蓋組三角洲前緣單砂體長 (寬度)25m,最大厚度2.5m。
庫車河和克拉蘇河巴什基奇克組寫實斷面上顯示,巴什基奇克組主要是由砂巖組成的,夾層或隔擋層不很發(fā)育,分別發(fā)育大型復(fù)合砂體70個和38個,屬于三角洲前緣水下分流河道微相。無論是在庫車河寫實斷面KCP-1-KCP-9測線上還是在克拉蘇河KLP1-KLP6測線上,巴什基奇克復(fù)合砂體出現(xiàn)的頻率都大于95%以上,砂/地比大于0.95。
圖3 庫車河?xùn)|克孜勒努爾溝舒善河組復(fù)合砂體沉積斷面寫實
圖4 庫車縣雅哈鄉(xiāng)巴西蓋組單砂體沉積斷面寫實
據(jù)野外實測控制,僅庫車河巴什基奇克 (巴三段頂部至巴一段頂部)主干剖面垂向上就發(fā)育單砂體150個,而克拉蘇河巴什基奇克組寫實斷面KLP1測線垂向上發(fā)育單砂體100余個。
圖5 研究區(qū)砂體垂向發(fā)育規(guī)律和變化樣式
砂巖體垂向上的變化主要是取決于沉積時的水動力條件,圖5是3個實測單砂體垂向上相互間的發(fā)育與變化特征,代表了研究區(qū)絕大多數(shù)砂巖體垂向上的發(fā)育樣式。圖5中砂體2內(nèi)部具有不同的垂向變化規(guī)律,上為反韻律結(jié)構(gòu)的河口壩微相、下為分流河道微相,其間為漸變過渡關(guān)系,分流河道上下部位顆粒組分明顯有別,向上懸浮組分增加,向下則以滾動組分為主。砂體2與頂?shù)椎纳绑w3和砂體1間為沖刷面構(gòu)造,砂體間垂向上構(gòu)成突變的接觸關(guān)系。
庫車河?xùn)|克孜勒努爾溝巴西蓋組三角洲前緣單砂體頂、底也分別被沖刷面構(gòu)造分割,單砂體為一個典型河道充填序列,中下部發(fā)育巨型槽狀交錯層理,上部為板狀和波狀交錯層理。復(fù)合砂體垂向上的變化基本上與上述單砂體的規(guī)律一致,只是規(guī)模和沉積微相組合有差異。以庫車河?xùn)|克孜勒努爾溝舒善河組三角洲前緣復(fù)合砂體和庫車河與克拉蘇河巴什基奇克組寫實斷面上可以看出,復(fù)合砂體更能清晰地反映砂體的縱、橫向變化特征與規(guī)律。
砂巖體側(cè)向上的變化主要指在側(cè)向上砂體自身的變化以及和非砂體的接觸關(guān)系與樣式。側(cè)向上砂體自身的變化在單砂體和復(fù)合砂體中均有體現(xiàn)。
1)側(cè)向減薄或尖滅 單砂體和復(fù)合砂體雖然在寬/厚比和延展范圍的規(guī)模上有所差異,但都無一例外地發(fā)生側(cè)向減薄或尖滅,這是一個普遍的規(guī)律和變化樣式。
2)側(cè)向上成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造變化 研究區(qū)無論是單砂體還是復(fù)合砂體都是扇三角洲前緣和平原環(huán)境分流河道擺動和疊加的產(chǎn)物,疊加主要體現(xiàn)在單砂體和復(fù)合砂體的垂向序列和變化規(guī)律上,而擺動則控制著單砂體和復(fù)合砂體的橫向發(fā)育、變化樣式與規(guī)律。河道主流線位置沉積物相對較粗,側(cè)向逐漸變細(xì),結(jié)構(gòu)和成分成熟度在河道砂體中部最好。
三角洲前緣單砂體和復(fù)合砂體寫實斷面特征都明顯表現(xiàn)出不同規(guī)模砂體側(cè)向上的變化規(guī)律。單砂體代表著河道由右 (西)向左 (東)的遷移發(fā)展,自右向左沉積層理構(gòu)造依次為巨型槽狀交錯層理、平行層理、板狀和波狀交錯層理與水平層理;復(fù)合砂體同樣由于河道由右 (西)向左 (東)的遷移發(fā)展,砂體間的濱淺湖泥巖、粉砂巖隔擋層向左遷移,單砂體厚度隨之增厚。
研究區(qū)白堊系砂巖體側(cè)向上另一種變化形式就是砂體和非砂體的接觸關(guān)系與樣式,可歸結(jié)為突變和漸變等2種類型:突變接觸即為①砂體與非砂體 (濱淺湖相泥巖、粉砂巖)形成截然接觸的關(guān)系界線,突然尖滅;②砂體與砂體間為相同亞、微相環(huán)境的疊加關(guān)系,砂體間為明顯的沖刷接觸界線。漸變接觸即由于沉積環(huán)境中介質(zhì)能量的逐漸變化而形成對應(yīng)的沉積巖相的變化關(guān)系,如側(cè)向上水下分流河道砂體和河口壩砂體的過渡相變關(guān)系等。
1)研究區(qū)內(nèi)白堊系巴什基奇克組沉積相以辮狀河三角洲相水下分流河道沉積為主;巴西蓋組屬湖泊-三角洲沉積體系,下部以三角洲前緣水下分流河道沉積為主,上部為三角洲前緣砂壩及濱淺湖沉積。
2)應(yīng)用精確工程測量和高密度探槽實測剖面控制方法,通過三角洲前緣水下分流河道單砂體及水下分流河道-前緣砂壩-淺湖沉積復(fù)合砂體的精細(xì)解剖和研究,在庫車河西岸和克拉蘇河西岸巴什基奇克組分別識別、劃分和控制主要成因相砂體50個和45個,系統(tǒng)定量統(tǒng)計了復(fù)合砂體和單砂體的數(shù)據(jù)和參數(shù),研究了砂體展布規(guī)模、垂向發(fā)育與側(cè)向變化樣式和規(guī)律。
3)庫車、克拉蘇河兩地巴什基奇克組寫實斷面上顯示,砂體總體上規(guī)模巨大,尤其是寬度,全部砂體的規(guī)模以水下分流河道最大;舒善河組三角洲前緣復(fù)合砂體規(guī)模較大,垂向上夾持于上、下濱淺湖相粉砂巖、泥巖之間,界線清晰,橫向上向兩側(cè)分叉并尖滅于濱淺湖相粉砂巖、泥巖中;巴西蓋組三角洲前緣單砂體規(guī)模中等。
4)砂巖體垂向上的變化主要是取決于沉積時的水動力條件,庫車河?xùn)|克孜勒努爾溝巴西蓋組三角洲前緣單砂體頂、底也分別被沖刷面構(gòu)造分割,單砂體為一個典型河道充填序列,中下部發(fā)育巨型槽狀交錯層理,上部為板狀和波狀交錯層理。復(fù)合砂體垂向上的變化基本上與單砂體的規(guī)律一致,只是規(guī)模和沉積微相組合有所差異。砂巖體側(cè)向上的變化在單砂體和復(fù)合砂體中均表現(xiàn)為側(cè)向減薄或尖滅,斷面特征表現(xiàn)為河道由右 (西)向左 (東)的遷移發(fā)展。
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A Fine Study on Deposition Characteristics of the Cretaceous Reservoirs of Kuqa River-Kelasu River Area in the Northern Tarim Basin
WANG Xi-ning,HU Xing-yu,KUANG Hong-wei,GU Xing-ming(Authors'Address:Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources(Yangtze University),Ministry of Education;College of Geosciences,Yangtze University,Jingzhou434023,Hubei,China;College of Geology,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing100037,China)
Based on field observations and detail studies of Cretaceous of sedimentary geology in Kuqa River-Kelasu River Region of the northern Tarim Basin,an alluvial depositional system of fan-delta and braided delta and lacustrine facies were recognized in the continental allvial system in Baxigai Formation and Bashijiqike Formation.By field detecting the delta sand,especially by using the data of high scale(1∶50)and fine description based on the composite sandbodies and single sandbody,the result indicates that in the Cretaceous system,the big delta composite sandbodies and single sandbody are large scales,vertically the sandbodies present regular and normal particle order that is gradually turned into opposite particle order of cyclic superposition,horizontally the sandbodies are thinned or pinched out laterally,it represents that the channel is migrated and superposed from the west to east,the relation of lateral sand contact is presented as abrupt contact and gradational contact.
Kuqa River-Kelasu River Areas;Cretaceous;delta;sandbody;sedimentary feature
TE122.2
A
1000-9752 (2012)02-0019-08
2011-04-10
國家自然科學(xué)基金項目 (40772078)。
王西寧 (1981-),女,2004年大學(xué)畢業(yè),碩士生,現(xiàn)主要從事油氣地質(zhì)與沉積學(xué)方面的學(xué)習(xí)與研究工作。
[編輯] 宋換新