陳林,孫怡,許濤

張新見(jiàn),程長(zhǎng)領(lǐng)

(中石化勝利油田分公司西部新區(qū)研究中心,山東 東營(yíng) 257000)

準(zhǔn)噶爾盆地中部4區(qū)塊白堊系清水河組沉積特征研究

陳林,孫怡,許濤

張新見(jiàn),程長(zhǎng)領(lǐng)

(中石化勝利油田分公司西部新區(qū)研究中心,山東 東營(yíng) 257000)

準(zhǔn)噶爾盆地中部4區(qū)塊白堊系為一套潛力層系,但研究程度相對(duì)較低,制約了該區(qū)域的勘探進(jìn)程。根據(jù)測(cè)、錄井及地震等資料,對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地中部4區(qū)塊白堊系清水河組 (K1q)層序發(fā)育特征及沉積相開(kāi)展了研究。結(jié)果表明,K1q可劃分為2個(gè)三級(jí)層序,進(jìn)而將其分為清水河組一段 (K1q1)、二段(K1q2),每個(gè)三級(jí)層序內(nèi)又可進(jìn)一步劃分為水進(jìn)體系域和水退體系域;其中K1q1主要發(fā)育辮狀河沉積,砂體厚度大,橫向分布廣,以尋找低幅構(gòu)造圈閉和巖性超覆體為主要勘探目標(biāo);K1q2則主要發(fā)育三角洲-濱淺湖灘壩沉積體系,儲(chǔ)層整體不甚發(fā)育,主要以尋找三角洲和灘壩砂形成的巖性圈閉為主要勘探目標(biāo)。在相序上,K1q2的三角洲-濱淺湖沉積體系直接覆蓋于K1q1的辮狀河沉積之上,這一垂向相序在研究區(qū)是合理的。

準(zhǔn)噶爾盆地中部;白堊系;清水河組;層序劃分;沉積相;沉積模式

準(zhǔn)噶爾盆地中部4區(qū)塊位于準(zhǔn)噶爾盆地腹部阜康凹陷之內(nèi),成藏條件優(yōu)越,盆地腹部白堊系為重要的含油層系之一[1,2]。目前,研究區(qū)內(nèi)及其周邊的鉆井資料顯示,白堊系清水河組 (K1q)油氣顯示豐富,其中區(qū)內(nèi)的董101井,周邊的北38井在K1q獲得了低產(chǎn)油流,進(jìn)一步證明了研究區(qū)K1q為一套潛力勘探層系。但是,目前準(zhǔn)噶爾盆地中部區(qū)塊白堊系總體勘探程度較低,對(duì)沉積特征和沉積體系的認(rèn)識(shí)也多是以整個(gè)盆地為對(duì)象的概略性宏觀分析,或者以研究區(qū)周邊區(qū)域?yàn)閷?duì)象的研究,且對(duì)于相類型和沉積體系展布等還存在一定的分歧[3～6],目前尚未有針對(duì)該研究區(qū)K1q沉積特征的研究。因此,很有必要對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地中部4區(qū)塊K1q的沉積特征進(jìn)行研究,以進(jìn)一步明確研究區(qū)砂體的成因類型及圈閉發(fā)育機(jī)制,為勘探部署提供指導(dǎo)。

該次研究通過(guò)利用地震、鉆井取心、錄井巖性、測(cè)井等資料,在進(jìn)行精細(xì)層序劃分的基礎(chǔ)上,對(duì)研究區(qū)K1q沉積相標(biāo)志進(jìn)行了詳細(xì)的研究,對(duì)其沉積相類型進(jìn)行了重新確認(rèn);并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)概況,通過(guò)連井相分析,研究了沉積相的時(shí)空展布特征,最終建立了沉積相模式;進(jìn)一步明確了研究區(qū)K1q的儲(chǔ)層發(fā)育特征及其對(duì)應(yīng)的圈閉發(fā)育類型,對(duì)該區(qū)的油氣勘探具有一定的指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況及層序地層特征

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

準(zhǔn)噶爾盆地中部4區(qū)塊位于準(zhǔn)噶爾盆地中央坳陷阜康凹陷的東部。阜康凹陷是盆地中自二疊紀(jì)以來(lái)持續(xù)發(fā)育的最大的一個(gè)凹陷[5],凹陷內(nèi)白堊系發(fā)育齊全,自下而上依次發(fā)育K1q、呼圖壁組 (K1h)、勝金口組(K1s)、連木沁組(K1l)以及東溝組(K2d),與其下部侏羅系之間存在一個(gè)全盆地廣泛發(fā)育的不整合面,不整合面之下的侏羅系喀拉扎組 (J3k)、齊古組 (J3q)在研究區(qū)完全削蝕,頭屯河組(J2t)則部分削蝕。研究區(qū)北鄰白家海子凸起,東接帳北斷褶帶與北三臺(tái)凸起,南抵博格達(dá)山前阜康斷裂帶,西北靠莫索灣凸起 (圖1)。周緣的斷裂帶起到了良好的溝通下部侏羅系烴源巖的作用,且考慮到侏羅系與白堊系之間的區(qū)域不整合的輸導(dǎo)作用,K1q廣泛發(fā)育的厚層底塊砂成為重要的研究對(duì)象[2,4,7]。

圖1 研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造位置

1.2 層序地層格架

白堊系沉積時(shí)期,準(zhǔn)噶爾盆地處于均衡坳陷發(fā)育的初始階段[7],盆地規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大,整體緩慢下沉。燕山Ⅱ幕運(yùn)動(dòng)對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地有強(qiáng)烈影響,使盆地大規(guī)模抬升而多處遭受剝蝕,形成了侏羅系頂部與白堊系底部之間的區(qū)域性不整合面。該不整合面之上的K1q在盆地內(nèi)穩(wěn)定分布,與上覆的K1h整合接觸。

在充分認(rèn)識(shí)研究區(qū)地層特征的基礎(chǔ)上,綜合利用地震、測(cè)井、巖性等多種資料,并應(yīng)用層序地層學(xué)原理,對(duì)研究區(qū)K1q進(jìn)行了層序地層劃分,建立了研究區(qū)內(nèi)K1q的層序地層格架(見(jiàn)圖2):在K1q內(nèi)部共識(shí)別出3個(gè)三級(jí)層序界面——SB1、SB2和SB3,進(jìn)而將K1q劃分為2個(gè)三級(jí)層序SQ1和SQ2,每個(gè)三級(jí)層序內(nèi)又可進(jìn)一步兩分為水進(jìn)體系域和水退體系域。其中SB1是K1q的底界面,是一個(gè)可以進(jìn)行全區(qū)追蹤和對(duì)比的強(qiáng)振幅反射軸,與下覆地層呈不整合接觸關(guān)系,削截現(xiàn)象明顯;SB2是SQ1的頂界面,是一個(gè)中等強(qiáng)度振幅的反射軸,連續(xù)性較好,可全區(qū)追蹤; SB3是SQ2的頂界面,中等強(qiáng)度振幅,連續(xù)性中等。SQ1和SQ2分別對(duì)應(yīng)清水河組一段(K1q1)和二段(K1q2),其中SQ1在研究區(qū)內(nèi)厚度約110m,在董3井區(qū)和董2井區(qū)較厚,巖性以厚層的砂巖、粉砂巖為主;SQ2厚度相對(duì)較薄,約90m左右,巖性則以棕紅色、紅色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖夾薄層的紅色、灰色粉細(xì)砂巖為主。

2 沉積相類型及其演化特征

圖2 準(zhǔn)噶爾盆地中部4區(qū)塊K1q層序劃分

2.1 巖石學(xué)特征

K1q1以紅色、灰紅色的中細(xì)砂巖、含礫砂巖和薄層紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖為主,以底部發(fā)育厚層的細(xì)砂巖、粉砂巖、含礫砂巖和頂部發(fā)育一套高自然伽馬泥巖為特征,整體巖性表現(xiàn)為厚層的細(xì)砂巖、粉砂巖、含礫粗砂巖夾薄層泥巖為主。K1q2巖性整體表現(xiàn)以厚層的紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖夾灰紅色、灰色的粉砂巖、細(xì)砂巖及泥質(zhì)粉砂巖為主。

在巖石組構(gòu)上,K1q石英體積分?jǐn)?shù)為37%～45%之間;長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)為33%～45%,主要為斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石;巖屑體積分?jǐn)?shù)介于10%～40%,可見(jiàn)石英巖屑、結(jié)晶巖屑以及方解石、白云石碎屑。填隙物中雜基不甚發(fā)育,膠結(jié)物以方解石膠結(jié)為主;磨圓以次棱角狀-次圓狀為主,分選中等。沉積物中泥巖的顏色以氧化環(huán)境下形成的紅色、紫紅色為主。

2.2 沉積相類型

中晚侏羅世沉積之后,準(zhǔn)噶爾盆地進(jìn)入剝蝕準(zhǔn)平原化階段,白堊系沉積初期,氣候較為干旱[5],在研究區(qū)內(nèi)呈現(xiàn)下切谷充填的沉積特征(圖3(a)),并發(fā)育了多期的超覆(圖3(b)),其中K1q1沉積時(shí)期主要發(fā)育了一套辮狀河沉積,到了K1q2沉積時(shí)期,則演變?yōu)槿侵?濱淺湖沉積體系。

圖3 研究區(qū)K1q地震反射特征(剖面位置見(jiàn)圖1)

2.2.1 辮狀河沉積

辮狀河沉積主要發(fā)育于K1q1沉積時(shí)期,在巖性及其組合特征上,整體表現(xiàn)為 “砂泥比值高、巖性粗、砂巖厚度大、延伸范圍廣”的特征,且具有 “一粗到頂”的特點(diǎn);巖性以灰紅色的中砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖為主,其次可見(jiàn)灰色粗砂巖和紅色、紫紅色泥巖,底部沖刷面可見(jiàn)紫紅色泥礫 (圖4)。砂巖粒度概率曲線以兩段式、三段式較為常見(jiàn),反映水動(dòng)力較為復(fù)雜 (圖5(a)、(b))。垂向上表現(xiàn)出“砂包泥”的巖性組合特征,二元結(jié)構(gòu)在垂向上多期次沖刷、疊合,且上部的河漫沉積不發(fā)育(圖4、6),進(jìn)一步劃分為辮狀河道、心灘以及泛濫平原微相,其中以心灘和辮狀河道沉積為主。

1)心灘 心灘砂體是辮狀河沉積中發(fā)育最廣泛的一種微相類型,巖性較粗,以大套厚層的中-細(xì)砂巖為主,局部可見(jiàn)粗砂。發(fā)育平行層理、板狀交錯(cuò)層理、楔狀交錯(cuò)層理。自然電位曲線以箱形、齒化箱形、箱形-鐘形多見(jiàn),整體上呈現(xiàn)出不太明顯的正韻律特征。

2)辮狀河道 河道砂體在辮狀河沉積中發(fā)育規(guī)模較小,一般不超過(guò)1m,巖性較粗,以中-細(xì)砂巖為主,見(jiàn)含礫砂巖及粗砂巖,發(fā)育底沖刷構(gòu)造,并可見(jiàn)球枕構(gòu)造等 (圖4(g)),底部沖刷面附近可見(jiàn)泥礫及粗砂,向上粒度漸細(xì),具典型的正韻律特征。相序上多發(fā)育于心灘的底部,頂部可見(jiàn)小型的沙紋層理。

3)泛濫平原 河岸兩旁的谷底平原,又叫做河漫灘,為洪水期溢出河道的泥沙淤積而成。巖性較細(xì),以泥巖、粉砂質(zhì)泥巖為主,可見(jiàn)斷續(xù)的水平層理及沙紋層理,碳屑發(fā)育,泛濫平原沉積在K1q1整體不發(fā)育,僅在頂部相對(duì)發(fā)育。

2.2.2 三角洲沉積

三角洲沉積在研究區(qū)主要出現(xiàn)在董2井區(qū)的K1q2沉積時(shí)期,其在巖性組合上表現(xiàn)為具多期正粒序沉積特征的細(xì)砂巖、粗砂巖夾紅色泥巖沉積,并常見(jiàn)沖刷構(gòu)造及各種層理構(gòu)造 (圖4),其粒度概率曲線則以兩段式為主(圖5(c)),表明水動(dòng)力較為穩(wěn)定。

注:(a)董1井,4573m,K1q1,紫紅色砂質(zhì)泥巖及泥質(zhì)粉砂巖;(b)董2井,3648m,K1q2,頂部見(jiàn)軟沉積變形,往下見(jiàn)楔狀交錯(cuò)層理,底部見(jiàn)沖刷泥礫;(c)董2井,3651m,K1q2,具楔狀交錯(cuò)層理灰色細(xì)砂巖;(d)董2井,3653.6m,K1q2,具平行層理灰色細(xì)砂巖;(e)董3井,5274.3m,K1q1,底沖刷泥礫,泥礫為紫紅色;(f)董1井,4579m,K1q1,底沖刷構(gòu)造; (g)董1井,4576.8m,K1q1,球枕狀構(gòu)造;(h)董1井,4575.8m,K1q1,紫紅色泥巖撕裂屑;(i)董1井,4575m,K1q1,沖刷面;(j)董2井,3650m,K1q2,底沖刷構(gòu)造,上部見(jiàn)截切構(gòu)造、楔狀交錯(cuò)層理;(k)董101井,4686.4m K1q1,底沖刷構(gòu)造;(l)董1井,K1q2,反粒序,濱淺湖灘壩;(m)董2井,K1q2,正粒序,三角洲前緣水下分流河道

圖5 研究區(qū)K1q粒度概率累計(jì)曲線特征

2.2.3 濱淺湖沉積

研究區(qū)內(nèi)K1q2沉積時(shí)期發(fā)育湖泊相,為一極低角度斜坡背景下的濱淺湖沉積。在該背景下的濱淺湖地帶范圍十分廣闊,水動(dòng)力條件較強(qiáng),在波浪和沿岸流的沖刷和改造作用下,發(fā)育極淺水環(huán)境下的濱淺湖灘壩沉積。該環(huán)境下形成的灘壩砂體具有厚度小、粒度細(xì)、發(fā)育規(guī)模有限的特點(diǎn)。巖性以紅色、紫紅色的泥巖、砂質(zhì)泥巖夾灰色泥質(zhì)粉砂巖為主,其次可見(jiàn)薄層灰色粉砂巖,垂向上呈薄砂厚泥互層的特征,自然電位或自然伽馬曲線呈現(xiàn)出明顯的反韻律特征,特別是董1井區(qū)、董101井區(qū)。

所謂的灘壩砂其實(shí)是灘砂和壩砂的總稱,二者不論是從形成條件還是物質(zhì)基礎(chǔ)上看都沒(méi)有嚴(yán)格區(qū)別,在實(shí)際工作中往往從沉積物的厚度和沉積體的形態(tài)入手來(lái)加以區(qū)分,把厚度較薄 (一般選取低于2m)、分布較廣的席狀砂體稱之為灘砂;而把厚度較大 (一般選取大于2m)、長(zhǎng)條狀分布、具有脊?fàn)钚螒B(tài)的砂體稱之為壩砂。研究區(qū)總體以發(fā)育灘砂為主,壩砂不發(fā)育,主要出現(xiàn)在董1井區(qū)、董101井區(qū),以多套厚層的粉砂巖的反粒序沉積為主。灘砂為夾在大套厚層的濱淺湖泥坪沉積物中的小薄層砂體,粒度細(xì),以紫紅色、灰色泥質(zhì)粉砂巖為主?？傮w來(lái)看,在極淺水湖盆中發(fā)育的灘壩砂體厚度較薄、規(guī)模較小、粒度偏細(xì),且主要以灘砂的形式存在,缺乏生物活動(dòng)的遺跡。從垂向上來(lái)看,薄層的灘壩砂夾雜在厚層濱淺湖泥坪沉積物中,砂泥比值較低,反映出K1q2沉積時(shí)期沉積物的供應(yīng)不足 (圖6)。

圖6 董3井-董101井-董1井-董2井K1q連井相分析(剖面位置見(jiàn)圖1)

2.3 沉積演化

燕山運(yùn)動(dòng)中期,在準(zhǔn)噶爾盆地大面積的抬升、湖平面相對(duì)下降的過(guò)程中形成了白堊系底部的不整合面。K1q1沉積時(shí)期,隨著湖平面的降低,研究區(qū)完全暴露在湖平面之上,克拉美麗地區(qū)及南部博格達(dá)山的物源在山口堆積,發(fā)育沖積扇,沖積扇繼續(xù)向前搬運(yùn)至研究區(qū)內(nèi),則形成沖積平原背景下的辮狀河沉積 (圖7),沉積物粒度較粗,砂體發(fā)育規(guī)模較大,形成了一套廣泛發(fā)育的大規(guī)模、厚層的河流砂體。經(jīng)歷了K1q1的沉積充填,到了K1q1沉積末期,研究區(qū)地形變得較為平坦。

K1q2沉積時(shí)期,發(fā)生湖侵,由于地形十分平緩,湖水的擴(kuò)張導(dǎo)致湖岸線急速向后推移,湖盆范圍迅速擴(kuò)大,研究區(qū)被湖水覆蓋,來(lái)自物源區(qū)方向的河流入湖,在研究區(qū)的東部、南部可形成小規(guī)模的三角洲,而西部的大范圍區(qū)域則逐漸過(guò)渡為濱淺湖背景下的灘壩沉積 (圖7)。

從垂向上的相序組合關(guān)系來(lái)看,K1q2的三角洲-濱湖沉積體系直接覆蓋于K1q1的辮狀河沉積之上(圖6),出現(xiàn)了相序的缺失,形成該現(xiàn)象的原因可能是由于K1q2沉積時(shí)期地形較為平緩,湖水的擴(kuò)張導(dǎo)致湖岸線的大面積后移形成的[8,9]。

圖7 K1q沉積模式

3 認(rèn)識(shí)與結(jié)論

1)將準(zhǔn)噶爾盆地中部4區(qū)塊K1q劃分為2個(gè)三級(jí)層序,自下而上分為K1q1和K1q2,其中,每個(gè)三級(jí)層序內(nèi)可進(jìn)一步劃分為水進(jìn)體系域和水退體系域。

2)在沉積相類型上,首次提出了K1q1主要發(fā)育辮狀河沉積,儲(chǔ)層成因類型主要為辮狀河心灘和河道砂體,其厚度較大,且橫向分布廣泛,主要以尋找低幅構(gòu)造圈閉和超覆的巖性圈閉為主;而K1q2沉積初期,因地形平坦,湖侵作用導(dǎo)致湖岸線大規(guī)模向后推進(jìn),淺水湖泊范圍迅速擴(kuò)大,物源供應(yīng)相對(duì)不足,三角洲推進(jìn)距離不遠(yuǎn),主要發(fā)育大范圍的濱淺湖沉積,儲(chǔ)層整體不甚發(fā)育,主要以尋找K1q2下部的灘壩砂形成的巖性圈閉為主。

[1]陳永進(jìn),田世澄,劉宏合,等.準(zhǔn)噶爾盆地中部侏羅-白堊系巖芯特征及對(duì)油氣勘探的意義[J].地學(xué)前緣,2004,11(4):344.

[2]方世虎,宋巖,賈承造,等.準(zhǔn)噶爾盆地白堊系底礫巖與油氣成藏的關(guān)系[J].天然氣工業(yè),2006,26(5):13～15.

[3]阿布力米提,鄒志文,鮑海娟,等.準(zhǔn)噶爾盆地腹部地區(qū)白堊系清水河組物源分析[J].新疆石油地質(zhì),2012,33(6):690～693.

[4]谷云飛,馬明福,蘇世龍,等.準(zhǔn)噶爾盆地白堊系巖相古地理[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2003,25(4):337～342.

[5]李丕龍,馮建輝,陸永潮,等.準(zhǔn)噶爾盆地構(gòu)造沉積與成藏[M].北京:地質(zhì)出版社,2010.

[6]斯春松,王海東,唐勇,等.準(zhǔn)噶爾盆地腹部白堊系清水河組清一段高分辨率層序地層特征及巖性油氣藏預(yù)測(cè) [J].東華理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,28(4):329～333.

[7]洪太元.準(zhǔn)噶爾盆地腹部白堊系底部不整合特征及其控油作用研究[D].北京:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京),2006.

[8]代黎明,李建平,周心懷.渤海海域新近系淺水三角洲沉積體系分析[J].巖性油氣藏,2007,19(4):75～81.

[9]朱偉林,李建平,周心懷,等.渤海新近系淺水三角洲沉積體系與大型油氣田勘探[J].沉積學(xué)報(bào),2008,26(4):575～582.

[編輯]龔丹

TE121.3

A

1000-9752(2014)02-0050-06

2013-09-03

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05002-002)。

陳林(1984-),男,2008年中國(guó)石油大學(xué) (華東)畢業(yè),碩士,助理工程師,現(xiàn)主要從事準(zhǔn)噶爾盆地腹部及西緣的油氣勘探工作。