喬彥國，李瑞，王桂芳，鄒宗義，秦 華

(1.成都理工大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川 成都 610059；2.成都理工大學(xué) 地球物理學(xué)院，四川 成都 610059； 3.中國石油吐哈油田勘探開發(fā)研究院 海外研究中心，新疆 哈密 839000； 4.中國石油大慶油田有限公司 勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163000； 5.川慶鉆探工程有限公司 地質(zhì)勘探開發(fā)研究院，四川 成都 610051)

南圖爾蓋盆地南緣下白堊統(tǒng)復(fù)雜古地形條件下的沉積相

喬彥國1，2，李瑞2，王桂芳3，鄒宗義4，秦 華5

(1.成都理工大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川 成都 610059；2.成都理工大學(xué) 地球物理學(xué)院，四川 成都 610059； 3.中國石油吐哈油田勘探開發(fā)研究院 海外研究中心，新疆 哈密 839000； 4.中國石油大慶油田有限公司 勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163000； 5.川慶鉆探工程有限公司 地質(zhì)勘探開發(fā)研究院，四川 成都 610051)

為了在南圖爾蓋盆地南緣下白堊統(tǒng)尋找有利巖性油氣藏勘探目標(biāo)，在單井沉積相研究基礎(chǔ)上，充分利用覆蓋研究區(qū)的三維地震資料，應(yīng)用地震層位拉平法恢復(fù)了下白堊統(tǒng)K1nc沉積期古地貌，結(jié)合地震振幅屬性切片技術(shù)、地震相分析等進(jìn)行物源分析，劃分沉積體系類型和沉積相帶,預(yù)測有利砂體展布規(guī)律。研究結(jié)果表明：K1nc地層以辮狀河三角洲相沉積、湖泊相沉積為主，可劃分為辮狀河三角洲平原、辮狀河三角洲前緣和前三角洲亞相。物源早期以東西向及南西—北東向為主，晚期主要來自西南方向。研究區(qū)以辮狀河三角洲前緣分流河道、席狀砂和濱淺湖灘壩砂體為優(yōu)質(zhì)儲層。本研究為進(jìn)一步開展巖性圈閉勘探和估計研究區(qū)巖性油氣藏儲量規(guī)模提供依據(jù)。

古地形恢復(fù)；地震相；沉積相；地震屬性；南圖爾蓋盆地；哈薩克斯坦

南圖爾蓋盆地是古生界沉積巖、元古宇變質(zhì)巖基底上發(fā)育的以侏羅系、白堊系為主體的中、新生代盆地[1]。研究區(qū)位于南圖爾蓋盆地南緣，包括Aryskum斷陷南端、Aksay凸起南端、Akshabulak凹陷南次凹的大部分，呈一凸兩凹構(gòu)造特征，凸起大部分缺失侏羅系地層，白堊系及以上年代地層直接披覆于凸起之上；兩側(cè)凹陷內(nèi)從侏羅系到白堊系分布齊全，侏羅系地層被Aksay南凸起分割，并逐層超覆在凸起上。地層從老到新依次為Pr、J1ab、J2ds、J2kr、J3km、J3ak、K1等。K1分為上下兩部分，下部K1ar以泥質(zhì)為主，上部K1nc呈砂泥巖互層。本次研究的目的層位為K1nc。

哈薩克斯坦南圖爾蓋盆地下白堊統(tǒng)地層勘探程度相對較低，主要以構(gòu)造油氣藏為主，大部分探井都集中在中央古隆起區(qū)，兩側(cè)坳陷及斜坡探井較少。近年來相關(guān)研究人員在侏羅系及下白堊統(tǒng)地層做了大量工作，吳少波等[2]通過大量巖心觀察和測井錄井以及巖石薄片鑒定等資料，對南圖爾蓋盆地Kumkol油田上侏羅統(tǒng)巖石類型、沉積構(gòu)造、物源方向等進(jìn)行了研究，確定了庫姆科爾組為一套南部物源的三角洲沉積。李建等[3]主要應(yīng)用測井曲線組合特征，結(jié)合巖心和地震反射特征，識別下白堊統(tǒng)K1ar組沉積相；毛治國等[4]應(yīng)用地震沉積學(xué)方法，結(jié)合90°相位轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)體、地層切片及分頻處理等地震屬性和鉆井綜合分析，研究南圖爾蓋盆地A區(qū)白堊統(tǒng)K1ar組沉積巖巖性、沉積體系等。高金玉等[5]應(yīng)用經(jīng)典層序地層學(xué)原理對侏羅統(tǒng)及下白堊統(tǒng)進(jìn)行層序劃分，識別了斷拗轉(zhuǎn)換期和拗陷期2種層序地層模式，并認(rèn)為研究區(qū)主要發(fā)育濱淺湖和三角洲沉積。葉興樹等[6]結(jié)合黏土礦物、試油等資料的分析，討論了南圖爾蓋盆地K油田M-Ⅱ含油儲層低阻特征，并建立了識別該低阻油層的有效方法。近年來，在兩側(cè)洼陷中以Tuzkol-18為代表的探井在K1nc層段獲得工業(yè)產(chǎn)能，實現(xiàn)了研究區(qū)巖性油氣藏勘探的突破，預(yù)示著該層位隱蔽油氣藏勘探潛力巨大[7]。但因研究區(qū)探井集中在中央狹長的隆起帶上，兩側(cè)洼陷及斜坡位置缺乏鉆井資料和重礦物等物源分析，對該地區(qū)沉積體系類型、有利砂體展布規(guī)律等認(rèn)識不清，這成為制約該區(qū)巖性油氣藏圈閉勘探以及估計巖性油氣藏儲量規(guī)模的主要障礙，因此，有必要進(jìn)行系統(tǒng)的沉積地質(zhì)學(xué)研究。為進(jìn)一步開展該區(qū)巖性油氣藏勘探工作，本次對研究區(qū)內(nèi)4塊三維地震和二維地震資料進(jìn)行連片處理，實現(xiàn)三維地震覆蓋規(guī)模達(dá)到1 500 km2。在單井沉積相分析的基礎(chǔ)上，充分利用三維地震資料，應(yīng)用殘余厚度法恢復(fù)K1nc地層沉積之前的相對古地貌，結(jié)合地震振幅屬性分析技術(shù)，對研究區(qū)物源方向、沉積體系類型、沉積相演化規(guī)律以及有利砂體展布特征等進(jìn)行了分析研究，為進(jìn)一步開展兩側(cè)坳陷巖性油氣藏勘探并估計該油氣藏規(guī)模提供依據(jù)。

1 單井沉積相分析

對GR曲線旋回以及巖心資料的分析表明，K1nc整體表現(xiàn)為基準(zhǔn)面先上升再下降的沉積旋回特征，按巖石特征大致可以分為3段。K1nc1巖性以紅褐色泥巖夾灰綠色薄-中層狀粉砂巖-細(xì)砂巖為主，K1nc2主要為淺灰色泥巖，夾薄層細(xì)砂巖、粉砂巖。K1nc3泥巖多為紅褐色或淺灰色，砂巖以灰白色中層細(xì)-中砂巖為主，頂部為一套粗碎屑沉積，巖性以中粗砂巖-礫巖為主，灰白色或雜色，單層厚度較大。依據(jù)現(xiàn)有鉆井巖心、綜合錄井、測井資料，結(jié)合前人研究成果，認(rèn)為下白堊統(tǒng)K1nc段地層主要為辮狀河三角洲和濱淺湖沉積，辮狀河三角洲可劃分為辮狀河三角洲平原、辮狀河三角洲前緣、前三角洲亞相(圖1)。

圖1 南圖爾蓋盆地南緣下白堊統(tǒng)K1nc段沉積體系劃分

(1)辮狀河三角洲平原：主要發(fā)育在K1nc頂部，以灰白色、雜色砂巖-砂礫巖沉積為主，地震剖面上多表現(xiàn)為平行反射，反射能量較低，見河道透鏡狀強(qiáng)反射?？蛇M(jìn)一步劃分為辮狀河道和沖擊平原微相。

辮狀河道：如圖2(a)，測井曲線顯示為箱型，孔隙較發(fā)育，一般為飽含水層。整體砂礫巖含量較高，表明沉積坡度較大或沉積物搬運量較大；巖心觀察多見大型槽狀交錯層理、平行層理，厚層砂礫巖底部底沖刷構(gòu)造發(fā)育；K1nc頂部常見大段厚層砂礫巖互相疊置，反映了河道遷移頻繁，互相切割，能量較高。泥巖主要為紅褐色或灰色，厚度較小，部分發(fā)育薄煤層。

圖2 南圖爾蓋盆地南緣下白堊統(tǒng)K1nc段沉積微相識別

沖擊平原：如圖2(b)，表現(xiàn)為夾雜在辮狀河道砂礫巖沉積間的灰-灰黑色粉砂巖或粉砂質(zhì)泥巖及炭質(zhì)泥巖，頂部具沖刷面，厚度較小。

(2)辮狀河三角洲前緣：巖性主要由灰色、深灰色含礫砂巖、細(xì)-粗砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，深灰色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖不等厚互層組成，是辮狀河三角洲體沉積作用最活躍的部位，也是研究區(qū)下白堊統(tǒng)地層最重要的油氣儲層類型?？梢詣澐譃樗路至骱拥馈⑶熬壪癄钌?、水下分流間灣以及河口壩微相。

水下分流河道：如圖2(c)，曲線表現(xiàn)為中高幅度的箱型或鐘形，電測曲線為中、高阻或中、高幅(SP)鐘形、箱形及中-低阻和中-低幅(SP)漏斗形、齒形、波形相互組合。巖性以細(xì)砂巖為主，厚度1～5 m，多個水下分流河道沉積體疊置可組成厚度較大的砂體，多見板狀交錯層理、平行層理。

河口壩：如圖2(d)，曲線呈現(xiàn)漏斗狀，顯著特點是呈現(xiàn)逆粒序，底部主要為泥質(zhì)粉砂巖-粉砂巖，向上漸變?yōu)榧?xì)砂巖，厚度2～4 m，多見小型波狀交錯層理。

前緣席狀砂：如圖2(e)，測井曲線呈指狀，巖性以細(xì)砂巖和粉砂巖為主，多呈黃綠色，顆粒磨圓分選較好，見水平層理，厚度薄，一般小于1 m。

水下分流間灣：如圖2(f)測井曲線平直狀，研究區(qū)水下分流間灣微相較為發(fā)育，多為灰色-灰黑色泥巖-粉砂質(zhì)泥巖，見水平層理及小型沙紋層理。

(3)前三角洲：以厚層狀泥巖夾粉砂、細(xì)砂巖薄層為主，多為水平層理或波狀層理。

濱淺湖和前三角洲相特征相似，都以厚層狀泥巖夾粉砂、細(xì)砂巖薄層為主，多為水平層理或波狀層理，發(fā)育濱淺湖灘壩微相，是研究區(qū)中央凸起帶主要的儲層。

濱淺湖灘壩：因為湖浪改造作用強(qiáng)烈，研究區(qū)內(nèi)前緣席狀砂沉積很難與灘壩相(砂灘)沉積區(qū)分。濱淺湖灘壩相與前緣席狀砂具有相似的巖石結(jié)構(gòu)特征和曲線特征，大部分灘壩砂體呈現(xiàn)灰綠色，巖性以粉砂巖為主，部分為細(xì)砂巖薄層。

2 物源及沉積相平面展布特征

研究區(qū)古地形條件復(fù)雜，缺乏重礦物物源分析資料，本次研究主要應(yīng)用地震層拉平古地貌恢復(fù)技術(shù)、地震振幅屬性切片分析技術(shù)并結(jié)合地震相統(tǒng)計的方法進(jìn)行物源和砂體展布研究，劃分沉積相帶邊界。

2.1 地震層拉平技術(shù)恢復(fù)古地貌

古地貌是控制沉積體物源方向及展布特征的關(guān)鍵因素之一，是盆地分析的一項重要內(nèi)容[8-9]。一般認(rèn)為，古地貌是構(gòu)造變形、沉積充填、差異壓實、風(fēng)化剝蝕等綜合作用的結(jié)果，構(gòu)造運動是其中最大的影響因素，導(dǎo)致盆地面貌的整體變化[10]。目前已形成了豐富的古地貌恢復(fù)方法和理論，主要包含構(gòu)造恢復(fù)法和地層厚度恢復(fù)法。相關(guān)研究人員相繼在鄂爾多斯盆地、渤中凹陷、沾化凹陷等地區(qū)開展了古地貌恢復(fù)工作[11-13]，其研究成果對該地石油地質(zhì)工作的開展起到了一定的指導(dǎo)作用。近年，隨著沉積學(xué)、層序地層學(xué)以及三維地震技術(shù)的不斷發(fā)展，形成了地震層位拉平古地貌恢復(fù)法。該方法比傳統(tǒng)的古地貌恢復(fù)方法具有效率高、可視化、可操作強(qiáng)等特點，是目前沉積地質(zhì)學(xué)研究中常用的方法之一。

地震層位拉平的古地貌恢復(fù)方法是基于現(xiàn)代沉積考察及地貌學(xué)理論基礎(chǔ)發(fā)展起來的[14]，主要依靠三維地震資料，結(jié)合測井和地質(zhì)綜合研究成果，借助三維可視化等計算機(jī)技術(shù)，對目的地層頂?shù)捉缑孢M(jìn)行精細(xì)標(biāo)定解釋，并將解釋的頂?shù)捉缑嫦鄿p，對聲波測井曲線進(jìn)行速度校正，恢復(fù)頂?shù)酌婵刂频牡貙託堄嗪穸?，通過頂面拉平的方法，三維顯示底界面的形態(tài)，就是該層序地層沉積前的相對古地貌，進(jìn)而通過剝蝕厚度、壓實、古水深等校正計算，恢復(fù)研究區(qū)的絕對古地貌。

本次研究分別追蹤了K1nc頂部強(qiáng)反射、底部強(qiáng)反射和K1nc2頂、底部可連續(xù)追蹤對比的反射地震層位，分別計算了殘余地層地震時間厚度，經(jīng)聲波曲線進(jìn)行厚度校正，恢復(fù)了K1nc1、K1nc2、K1nc3沉積前的地貌，通過Geoprobe平臺進(jìn)行三維顯示，圖3(a)和圖3(b)分別是恢復(fù)的K1nc1、K1cn3古地貌。研究區(qū)古地貌整體呈現(xiàn)西南高、東北低，兩側(cè)低平、中央凸起的格局；在圖3(a)和圖3(b)中黃色尖頭位置均可以看到較為明顯的“溝”被相對高的地形所分隔，方向呈近東西向和北東向，與孤立古凸起間的溝谷處相連，為該時期水道發(fā)育方向。早期地形高差相對明顯，中央凸起北部逐漸被沉積物披覆，晚期由于填平補(bǔ)齊作用，地勢已經(jīng)相對平坦，對河道的限制性減弱。古凸起已經(jīng)基本被沉積地層覆蓋。

2.2 地震相分析

地震相是因沉積環(huán)境不同而形成的地震剖面表現(xiàn)的總和，不同的地震相通常指示不同沉積物的巖性組合、層理和沉積特征。通過對目的層段地震相的研究，可以確定砂巖儲集體的沉積相及橫向分布范圍，從而為砂巖儲層的綜合預(yù)測奠定基礎(chǔ)。通常利用涉及層系內(nèi)部的反射形態(tài)和層系本身的集合外形的相關(guān)參數(shù)來劃分地震相，包括反射結(jié)構(gòu)、地震相單元外形和平面組合、反射振幅、相位、頻率、波形等參數(shù)。

在辮狀河三角洲沉積環(huán)境中，平原亞相一般具有連續(xù)性較差的席狀平行或亞平行反射結(jié)構(gòu)，厚度變化均勻，垂直物源方向上多見強(qiáng)振幅透鏡狀反射，為辮狀河道沉積。前緣亞相一般表現(xiàn)為向盆地方向發(fā)散的楔狀體，內(nèi)部具前積反射結(jié)構(gòu)和透鏡狀反射，連續(xù)性較好，總體反射能量中等。前三角洲亞相與前緣亞相反射結(jié)構(gòu)相近，但無透鏡狀反射，視厚度增加，反射能量變?nèi)?，由于泥巖層變厚，反射頻率相應(yīng)降低，反射同向軸變“胖”。濱淺湖相沉積一般為連續(xù)性較好的平行反射，反射能量和頻率進(jìn)一步降低，有時出現(xiàn)空白反射。圖3(c)、圖3(d)為K1nc1和K1nc3統(tǒng)計的地震相平面圖，可以大致確定沉積亞相邊界。

圖3 南圖爾蓋盆地上白堊統(tǒng)K1nc期古地形、地震相、地震振幅屬性切片分析

2.3 地震振幅屬性切片技術(shù)刻畫砂體邊界及展布特征

隨著三維地震解釋技術(shù)水平的不斷提高和廣泛應(yīng)用，利用三維地震的屬性切片刻畫沉積體外形特征及演化規(guī)律已經(jīng)成為地震沉積學(xué)研究的一個有力手段。地震波在地下傳播過程中，由于儲層巖性、物性和流體性質(zhì)的差異，地震波能量發(fā)生改變，并以地震屬性的形式表現(xiàn)出來，地震屬性可以從不同角度以不同的形式表征地震信息[15]。圖4為扇體及河流地質(zhì)模型的三維地震響應(yīng)屬性切片。在完全彈性的介質(zhì)條件下，地層的厚度在從0到1/4波長變化過程中，其地震屬性值是變化的。如當(dāng)?shù)貙雍穸葟?變化到調(diào)諧厚度即1/4波長時，振幅與厚度基本呈線性關(guān)系,在1/4波長時達(dá)到最大振幅；當(dāng)厚度從1/4波長到1/2波長時，振幅相對變?nèi)鹾筅呌诜€(wěn)定[6-17]。當(dāng)厚度繼續(xù)增大時，2個界面反射開始分開，頂?shù)装宸瓷淇梢詤^(qū)分，真厚度和視厚度相等。在瞬時相位和瞬時頻率屬性切片上，同樣可以看到其隨地質(zhì)體厚度變化的規(guī)律。地震屬性分析技術(shù)可以用來識別薄層，刻畫薄地質(zhì)體邊界，為應(yīng)用地震屬性切片進(jìn)行沉積相解釋奠定了理論基礎(chǔ)。在調(diào)諧厚度范圍內(nèi)，強(qiáng)振幅一般代表強(qiáng)水動力沉積環(huán)境，指示高含砂率相帶。黃-紅色區(qū)域表明砂巖含量相對較高，為沉積物源的主要方向。圖3(e)、圖3(f)是K1nc1沉積期和K1nc3沉積期的地震振幅屬性切片。在K1nc1沉積早期具有西、西南方向的物源，主要表現(xiàn)為填平補(bǔ)齊沉積，在中央隆起西部低平地區(qū)優(yōu)先充填，然后通過中央古凸起間的溝谷，匯入東部洼陷。早期物源供給相對匱乏，地形對河道局限性較為明顯，河道擺動范圍有限，砂體呈條帶狀；在K1nc3期，由于前期的充填作用，地表地形已經(jīng)相對平坦，河道遷移相對活躍，砂體呈現(xiàn)條帶-面狀分布，沉積物供給速率顯著增強(qiáng)。圖中箭頭為根據(jù)古地形低勢區(qū)和強(qiáng)振幅屬性指示的高含砂率相帶展布方向，振幅屬性與鉆井含砂率統(tǒng)計符合率大于80%，且高含砂率相帶與油氣展布規(guī)律相符，說明地震振幅屬性預(yù)測高含砂率相帶方法合理可靠。結(jié)合地震相分析，可以進(jìn)一步細(xì)化砂體形態(tài)，確定沉積相平面展布特征。

圖4 河道與扇體模型地震響應(yīng)屬性切片及調(diào)諧振幅模版

2.4 沉積體系平面展布特征

根據(jù)單井沉積相劃分、地震層拉平古地貌恢復(fù)、地震相分析、地震振幅屬性切片分析，建立了該期沉積的辮狀河三角洲三維沉積模式(圖5)，確定了辮狀河三角洲平原、辮狀河三角洲前緣、前三角洲亞相邊界，繪制了K1nc組沉積相圖(圖6、圖7)。古地貌特征和地震振幅屬性切片揭示了K1nc段地層沉積時期，主要發(fā)育3個辮狀河三角洲，早期辮狀河三角洲呈西南—東北及近東西方向，物源供給相對匱乏，在古凸起上發(fā)育濱淺湖灘壩相砂體，錄井巖性顯示溝谷處巖性以砂巖為主，一般為中-厚層狀，整體砂巖含量極高，主河道從古凸起間的溝谷穿過，并向前進(jìn)入湖泊。凸起的斜坡位置砂巖含量較高，但是整體上砂巖厚度較薄，粒度較細(xì)，多為中層狀的細(xì)砂巖，測井曲線顯示中高幅度箱型，定為主河道的側(cè)向分支或河道側(cè)緣。在凸起的高部位發(fā)育濱淺湖灘壩砂體或三角洲間灣沉積，以粉砂巖為主，厚度薄，多呈灰綠色，曲線顯示中低幅度的指狀，物性良好。晚期西南—東北向物源發(fā)展，古凸起基本被沉積物完全披覆。由于前期的充填作用，地表地形已經(jīng)相對平坦，河道遷移相對活躍，砂體呈現(xiàn)條帶-面狀分布，隨著沉積物供給速率的增加，砂巖厚度較下部地層顯著增厚，巖性變粗，以灰白色、雜色砂巖-粗砂巖-砂礫巖為主，泥巖顏色多呈灰色，見煤層發(fā)育，顯示了較為溫暖濕潤的氣候特征。在溝谷及斜坡位置，繼續(xù)發(fā)育主河道和分支河道及河道側(cè)緣砂體，在凸起的高部位，灘壩砂體不再發(fā)育，而發(fā)育水下河道間、河道分支或側(cè)緣砂體，顯示物源供給相對充沛，能量較強(qiáng)，河道遷移比較活躍。中央凸起帶鉆井表明水下分流河道、席狀砂、河口壩及濱淺湖灘壩為主要含油氣砂體，已鉆井含砂率統(tǒng)計與沉積相展布規(guī)律相符，說明沉積相預(yù)測可靠。下一步巖性勘探重點在東側(cè)洼陷辮狀河三角洲前緣席狀砂和水下分流河道砂體。

圖5 K1nc沉積期沉積環(huán)境模式

圖6 K1nc1沉積相

圖7 K1cn3沉積相

3 結(jié) 論

南圖爾蓋盆地南緣K1nc地層以辮狀河三角洲相沉積、湖泊相沉積為主，可劃分為辮狀河三角洲平原、辮狀河三角洲前緣和前三角洲亞相。物源早期以東西向及南西-北東向為主，晚期主要來自西南方向。沉積相受古地形和基準(zhǔn)面升降雙重控制，在基準(zhǔn)面上升期，物源匱乏，河道擺動受地形限制較大，古凸起發(fā)育濱淺湖灘壩砂體，溝谷發(fā)育辮狀河三角洲前緣主河道，在東部洼陷主要發(fā)育辮狀河三角洲前緣分流河道和席狀砂；基準(zhǔn)面下降期，物源充沛，三角洲向湖區(qū)推進(jìn)，河道遷移頻繁，古凸起發(fā)育辮狀河三角洲前緣分流河道側(cè)緣砂體，灘壩相不再發(fā)育。研究區(qū)以辮狀河三角洲前緣分流河道、席狀砂和濱淺湖灘壩砂體為優(yōu)質(zhì)儲層。

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責(zé)任編輯：王 輝

2014-09-28

國家自然科學(xué)基金資助項目(編號：41304080)

喬彥國(1982-)，男，博士研究生，主要從事儲層預(yù)測研究。E-mail: myloverspringli@163.com

1673-064X(2015)02-0001-07

TE121.3

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