楊小麗 胡光義 龐玉茂 徐 偉 房 磊

(中海油研究總院 北京 100028)

楊小麗，胡光義，龐玉茂，等.Albert湖盆北區(qū)退積型淺水三角洲沉積及儲層特征［J］.中國海上油氣，2015，27(5)：55-61，75.

三角洲沉積體系的研究始于Gilbert對Bonnevill湖更新世三角洲的描述，并指出了三角洲的三褶構造特征［1］。此后，國內外學者針對現(xiàn)代湖(海)相三角洲進行了大量研究，尤其是在密西西比河大型復合三角洲研究的基礎上，建立了經典三角洲沉積模式［2-4］，包含以下特征：①具有頂積層、前積層、底積層三層結構，強調進積結構特征；②分流作用和改造作用強烈的河口區(qū)為沉積主體區(qū)，河控三角洲以向上變粗的反粒序為主，河口壩作為三角洲的成因相必不可少，且構成三角洲主體。然而，當湖盆水體較淺、盆緣廣闊平緩時，三角洲沉積特征與上述經典三角洲模式存在較大差異［5-7］。

淺水三角洲研究最早是由Fisk于1961年提出，但直到21世紀初才引起關注，研究也逐步深入，取得的主要認識為：淺水三角洲不發(fā)育Gilbert三層結構，三角洲骨架砂體并非多級河口壩，而以平原分流河道砂體為主，且河口壩相對不發(fā)育等［8］；進積及退積均可形成淺水三角洲沉積。目前，除Postma建立分類體系時提供的基本模式外［9］，尚沒有專門針對不同沉積背景條件下建立的淺水型三角洲模式。總體來看，淺水三角洲沉積模式及特征有待進一步研究，尤其是各微相儲層特征仍缺乏系統(tǒng)總結。

我國陸相湖盆沉積極為發(fā)育，許多研究者對松遼盆地、鄂爾多斯盆地、渤海灣盆地等發(fā)育的淺水沉積體系進行了研究，認為淺水型三角洲廣泛發(fā)育于我國中、新生界，勘探前景廣闊［7，10-12］。近年來，東非裂谷西支北端Albert湖盆勘探前景良好，在湖盆東南區(qū)以及相對平緩的北區(qū)(即Albertine地塹長軸北端，圖1)等均發(fā)現(xiàn)了上新統(tǒng)優(yōu)質油氣儲集層，其中北區(qū)已發(fā)現(xiàn)相當規(guī)模的油田群，包括整個湖區(qū)儲量最大的油田。2010年，為了拓寬海外市場，中國海油與法國Total公司、英國Tullow公司聯(lián)合投資烏干達Albert湖盆北區(qū)區(qū)塊。因此，本文以東非裂谷西支北端Albert盆地北區(qū)為研究目標，根據新近系沉積環(huán)境、相標志、砂體成因及儲層特征等方面的類比分析，建立研究區(qū)淺水三角洲沉積模式，分析沉積體系與砂體展布特征，以期為該地區(qū)油藏儲層精細描述及開發(fā)方案編制提供地質依據。

圖1 東非裂谷西支Albert湖盆區(qū)域概況及研究區(qū)位置圖Fig.1 Regional overview of Albert lacustrine basin，west branch of East African Rift，and location of research area

1 區(qū)域構造-沉積演化特征

東非裂谷位于坦桑尼亞以北，分為東西2支，東支遍布火山噴發(fā)巖，西支發(fā)育一系列雁列狀湖盆。Albert湖盆位于東非裂谷西支北端，長570 km，寬45 km，面積2.5萬km2，現(xiàn)今最大水深約50 m。該盆地東西兩側發(fā)育NE—SW向邊界大斷層，西側強烈下掉，東側相對平緩，為典型地塹結構(Albertine地塹)，基底發(fā)育寒武系變質巖，之上為風化殼及上覆沉積較厚的新近系。

前人研究認為，Albert湖盆區(qū)域構造-沉積演化可分為3個階段：①晚中新世—早上新世，Albertine地塹邊界主斷層開始發(fā)育，古Obweruka湖形成，Albert湖東南邊界發(fā)育扇三角洲和少量沖積扇；②晚上新世至早更新世，Ruwenzori山隆起，古Obweruka湖分割為Albert湖和Edward湖，期間Albert湖水體相對變深，東南部三角洲范圍縮小，東北和西北部有較大型三角洲發(fā)育，沉積了Albert湖盆北區(qū)主要儲集層，并在其頂部發(fā)育濱淺湖相泥巖區(qū)域蓋層；③晚更新世特別是更新世末期，在Katwe、Bunyaruguru地區(qū)火山開始活動，盆內以軸向區(qū)域沉積為主［13-14］。

2 退積型淺水三角洲沉積特征

2.1 古生物特征

不同地質時期的地理環(huán)境中會存在表征地理、氣候、古環(huán)境等信息的植物群及其產生的特定孢粉，基于孢粉研究可以進行地層劃分、對比以及古地理、古氣候恢復?；谇叭藢lbert湖盆的區(qū)域研究與認識［15-17］，綜合利用 Albert湖盆北區(qū)最大油田J油田的J-2A、J-1、R-1井孢粉分析資料，劃分出了該地區(qū)垂向沉積環(huán)境序列，縱向分帶性明顯。以R-1井為例，Albert湖盆北區(qū)基底以上地層古生物特征從下向上可劃分為3期(圖2)。

1)晚上新世早期。井段470～650 m，孢粉屬收獲率高，470 m處為一條重要的孢粉屬界限，下部出現(xiàn)蕨類高峰，主要為水生、半水生蕨類孢子，可見部分盤星藻屬，指示為河口、三角洲平原、濱湖沉積環(huán)境。

2)晚上新世晚期—早更新世。井段300～470 m，高山松山孢屬在局部異常高，可能為其他物源加入。除此之外，主要發(fā)現(xiàn)淡水藻類中的葡萄藻屬，并發(fā)現(xiàn)極少盤星藻屬，指示水體變深，為明顯的濱淺湖或三角洲前緣過渡環(huán)境。

3)晚更新世。井段100～300 m，淡水藻類占據絕對優(yōu)勢，以葡萄藻屬與盤星藻屬為主，且交替占優(yōu)，蕨類孢子既有水生—半水生的光面單縫孢屬，也有水生的粗肋孢屬，指示濱湖—河口環(huán)境的多次更替，而且水體相對變淺。

圖2 A lbert湖盆北區(qū)古生物孢粉特征(R-1井)綜合分析圖Fig.2 Com prehensive analysis diagram about Palynology characteristics of W ell R-1 in north area of Albert lacustrine basin

由此可見，Albert湖盆北區(qū)沉積環(huán)境是暴露的水上環(huán)境和相對穩(wěn)定的水下環(huán)境反復交替的水進水退過程；主要目的層上上新統(tǒng)沉積時期是一個水進過程，是從陸上的河口、三角洲平原向濱淺湖、三角洲前緣的過渡型環(huán)境，即典型淺水湖泊環(huán)境，而不是單一的河流沉積環(huán)境。結合區(qū)域構造研究，認為Albert湖盆北區(qū)地勢極為平緩，是發(fā)育淺水三角洲的良好環(huán)境，并不具備發(fā)育扇三角洲的水動力條件。

2.2 巖心相特征

北區(qū)J油田多口井累計巖心長度超過300 m，主要取心層段為上上新統(tǒng)，其泥巖相可劃分為三大類，即湖泥、前緣泥和平原泥(圖3)。湖泥主要分布于上上新統(tǒng)頂部，為灰褐色塊狀泥巖，分布穩(wěn)定，可作為本區(qū)區(qū)域地層對比的標志層；前緣泥為灰綠色泥巖夾薄層砂，含植物碎片或碳屑，并有生物擾動，分布局限；平原泥以淡白綠色泥巖為主，位于三角洲平原分流河道間的低洼區(qū)，植物繁茂，排水不良，為停滯的還原環(huán)境，多含碳屑、植物碎片或為薄煤系地層，層理不清，厚度不大，伴有自生黃鐵礦等還原環(huán)境類礦物，夾紋層狀粉砂巖。

根據北區(qū)J油田及周邊油田部分井資料分析，上上新統(tǒng)砂巖相主要為粗—中粒級的分流河道砂及部分細、粉砂級的堤岸砂，常見沖刷面及交錯層理，正粒序多級疊加，分選較好，磨圓度為次棱狀—次圓狀，粒度概率累積曲線為典型兩段式，總體以跳躍為主，懸浮次之，分流河道砂體多期疊置，是研究區(qū)的主力儲集層。三角洲前緣發(fā)育的砂體規(guī)模較小，以中—細?；蚣殹凵凹壣盀橹?，主要為水下分流河道砂、遠砂壩、席狀砂微相，河口壩沉積極少，整體顯示正粒序及反粒序交互特征，分選中等，磨圓度為次棱狀—次圓狀，生物擾動及潛穴(垂向)較發(fā)育，多見植物根及碎片等，粒度概率累積曲線為兩段式，但部分具有明顯的過渡型S截點，顯示河口壩或遠砂壩特征(圖3)。

總之，研究區(qū)上上新統(tǒng)從下向上發(fā)育三角洲平原、三角洲前緣及前三角洲亞相，砂體微相主要為三角洲平原分流河道砂，其次為堤岸砂，極少前緣河口壩、遠砂壩，顯示出淺水三角洲獨特的沉積特征。

圖3 研究區(qū)上上新統(tǒng)目的層巖心相分類綜合圖Fig.3 Comprehensive classification of core phases in upper Pliocene target formation of study area

2.3 測井曲線特征及沉積旋回

研究區(qū)上上新統(tǒng)中下部GR測井曲線具多期間斷性正旋回特征，各期次正旋回發(fā)育規(guī)模相當，并垂向疊加，構成上上新統(tǒng)儲集層主體；GR測井曲線形態(tài)以典型箱型、鐘型及組合型為主體，具有河道沉積的典型曲線形態(tài)特征，是以三角洲平原分流河道為主的沉積體系。此外，上上新統(tǒng)上部三角洲前緣相GR測井曲線可見少量漏斗型曲線形態(tài)，呈現(xiàn)反旋回特征，砂層較薄，砂巖百分含量較低，發(fā)育比較局限。整體上，研究區(qū)上上新統(tǒng)為正旋回的水進退積型淺水三角洲相的沉積特點(圖4)，表現(xiàn)為單井相變頻繁、垂向連續(xù)性較差、存在多期間斷特征，但井間對比性較好，究其原因在于淺水湖泊地勢平坦，水面易于受氣候、構造等事件影響而頻繁波動。

圖4 Albert湖盆北區(qū)J油田J-2A井測井曲線特征及沉積相劃分Fig.4 Logging curves feature and sedimentary facies classification of Well J-2A in J oilfield in north area of Albert lacustrine basin

2.4 地震反射特征

研究區(qū)北東—南西向三維地震剖面(圖5)具不明顯的前積反射結構，難于辨識出正常三角洲所具有的三層結構(頂積層、前積層、底積層)，更不具有扇三角洲雜亂楔形的反射特征；內部可見上超充填的河道砂體反射現(xiàn)象，反射同相軸表現(xiàn)為頂平底凸，內部反射雜亂較弱，說明平面上河道存在遷移擺動現(xiàn)象。

圖5 Albert湖盆北區(qū)過R-1井NE—SW向地震剖面Fig.5 NE—SW seism ic section acrossWell R-1 in north of Albert lacustrine basin

2.5 沉積模式

Albert湖盆北區(qū)退積型淺水三角洲沉積模式具有以下主要特征(圖6)：①湖盆水體相對較淺，湖水位線周期性擴展，淺水三角洲平原近湖方向受湖水影響顯著，淺水沼澤相較發(fā)育；②淺水三角洲具有廣闊的平原相帶，加之坡度較緩，利于砂體沉積，空間展布上占據絕對優(yōu)勢，而前緣部分所占比重較低甚至不發(fā)育；③平原區(qū)分流河道彎曲度較大，必然導致河道遷移擺動頻繁，造成砂體疊置連片；④自下向上依次發(fā)育三角洲平原、三角洲前緣、前三角洲沉積類型。這種退積型沉積模式與區(qū)域性構造-沉積演化密切相關，即晚上新世至早更新世Ruwenzori山隆起之后，Albert湖形成，水體不斷變深擴大，在此背景之上在湖盆東北和西北部有較大型退積型三角洲發(fā)育，沉積了Albert湖北區(qū)主要儲集層，并在其頂部發(fā)育濱淺湖泥巖相區(qū)域蓋層(圖6)。

圖6 A lbert湖盆北區(qū)淺水三角洲沉積相平面分布及模式圖Fig.6 Plane distribution and deposition model of shallow water delta in north area of A lbert lacustrine basin

3 退積型淺水三角洲儲層特征

3.1 以平原分流河道砂為主體儲層

Albert湖盆北區(qū)可見典型的疊加河道砂體、孤立河道砂體、薄透鏡狀前緣砂體等，可以與其成因相似野外露頭類比。結合地震剖面中識別出的頂平底凸、內部反射雜亂的河道砂，該區(qū)退積型淺水三角洲儲層特征表現(xiàn)為上上新統(tǒng)儲層主體為三角洲平原垂向疊置河道砂，單砂層厚度一般為10 m左右，最厚可達20 m，且存在相互切割改造作用，橫向對比較好；其次為孤立單期河道砂體，而目的層頂部三角洲前緣河口壩或席狀砂等前緣砂體垂向層薄，平面連續(xù)性差(圖7)。

3.2 儲層巖石學特征

根據研究區(qū)巖石學特征分析，碎屑物以石英為主，其次為長石，巖屑極少量，成分成熟度較高；儲集層巖石類型主要為石英砂巖、亞長石砂巖、長石砂巖。填隙物主要為泥質(雜基和自生粘土)，含量為2% ～30%，平均13.5%，泥質填隙物在目的層砂巖中普遍存在，成分主要為高嶺石及蒙脫石，少量綠泥石、伊利石、云母；其次為碳酸鹽，主要為泥晶菱鐵礦和結晶方解石，含量比泥質高，但是僅存在于個別層段砂巖中。其他成巖自生礦物有少量黃鐵礦、重晶石、石膏及不發(fā)育的石英加大。儲層埋深淺，具弱壓實及弱固結特征，以原生粒間孔為主，含少量顆粒溶蝕孔、膠結物內孔，儲層下部孔隙更發(fā)育。

圖7 Albert湖盆北區(qū)三角洲平原及前緣相連井剖面圖Fig.7 Connected wells'profile of delta plain and front in north area of Albert lacustrine basin

3.3 儲層相帶物性差異分析

根據研究區(qū)4口井巖心物性分析，上上新統(tǒng)儲層發(fā)育的平原分流河道砂物性好，屬于特高孔滲類儲層，孔隙度普遍在30% ～40%，最高可達45%，滲透率普遍在2 000 mD以上，最高達40 000 mD；而前緣河口壩、遠砂壩或席狀砂及水下分流河道砂孔隙度為20% ～35%，滲透率最高為1 200 mD，最低僅為0.1 mD。在非均質程度上，平原相相對較均質，變異系數(shù)在0.5左右，突進系數(shù)2.5以下，級差普遍在10以下；而前緣砂體存在較大非均質性，變異系數(shù)在1.5以上，突進系數(shù)可達4.2，級差可達17 000。

綜合分析認為，填隙物成分、含量變化是不同相帶儲層物性差異的主要原因。以J-2A井為例，填隙物含量與滲透率之間相關系數(shù)可達0.86。研究區(qū)4口井巖心樣品填隙物平均值為16.91%，最高達48.2%，平原相砂體填隙物含量最低，一般在8%以下，所以平原相分流河道儲層物性最好；堤岸砂填隙物雜基相對升高，物性變差；三角洲前緣的河口壩、遠砂壩或席狀砂及水下分流河道泥質含量及泥晶碳酸鹽普遍增高，儲層物性整體變差。但是整體來看，研究區(qū)目的層填隙物主要為泥質雜基顆粒，而非泥質膠結物充填，所以物性整體較好。

此外，砂巖粒度及分選也是影響儲層物性的因素。研究區(qū)目的層段砂巖粒度具有下粗上細特征，即平原分流河道以粗—中砂巖為主，前緣河口壩、遠砂壩或席狀砂及水下分流河道以中—細砂、細—粉砂為主，這也是造成平原相儲層物性優(yōu)于前緣相的原因之一。

4 結論

1)Albert湖盆北區(qū)地勢平緩，物源相對較遠，古生物孢粉及巖心特征分析表明該區(qū)為淺水三角洲沉積環(huán)境，并具有典型退積型特征，其測井旋回以多期正旋回為主，單井相變頻繁、垂向連續(xù)性較差、存在多期間斷特征，地震反射特征難以辨識出正常三角洲的三層結構及扇三角洲的雜亂楔形反射特征。

2)Albert湖盆北區(qū)退積型淺水三角洲儲層以分流河道砂體為主體，垂向多期疊置，河口壩不發(fā)育。其中，分流河道砂體物性極好，而河口壩砂體物性相對較差，其差異性主控因素為填隙物成分及含量。

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