唐 武，仲米虹，田建華，鄒夢君（.中海油研究總院，北京0008；.中海石油氣電集團有限責任公司技術(shù)研發(fā)中心，北京0008）

塔北地區(qū)黃山街組湖盆灘壩砂體沉積模式

唐 武1，仲米虹2，田建華1，鄒夢君1
（1.中海油研究總院，北京100028；2.中海石油氣電集團有限責任公司技術(shù)研發(fā)中心，北京100028）

查明陸相拗陷湖盆灘壩砂體發(fā)育特征及其主控因素，對該類型盆地巖性油氣藏的勘探具有重要意義。綜合利用鉆井、測井和三維地震資料，對塔里木盆地塔北地區(qū)上三疊統(tǒng)黃山街組湖侵—高位體系域沉積時期發(fā)育的灘壩砂體進行了詳細分析后指出，研究區(qū)灘壩砂體發(fā)育壩主體、壩側(cè)緣、壩間、灘砂和湖灣泥5種微相，每種微相沉積特征差異明顯。平面上灘壩砂體主要分布在研究區(qū)的西北部和東北部，其中西北部居主導地位，其他地區(qū)則零星孤立分布。灘壩砂體的形成與研究區(qū)特殊的地貌背景、水動力環(huán)境、湖平面變化以及沉積物供給條件密切相關。在對灘壩砂體沉積特征、分布規(guī)律及主控因素分析的基礎上，建立了拗陷湖盆灘壩砂體沉積模式。

塔里木盆地；塔北地區(qū)；黃山街組；拗陷湖盆；灘壩砂體；主控因素；沉積模式

灘壩砂體是陸相湖盆中重要的儲集層類型之一，具有儲集層質(zhì)量好、產(chǎn)量高的特點。我國中新生代陸相湖盆中灘壩砂體廣泛發(fā)育，目前在各大含油氣盆地均有發(fā)現(xiàn)，然而，與其他類型砂體相比，灘壩砂體研究程度較低，且主要集中于我國東部的斷陷湖盆中。本文利用大量鉆井、測井和三維地震資料，探討了塔北連片三維區(qū)上三疊統(tǒng)黃山街組湖侵—高位體系域沉積期灘壩砂體的分布規(guī)律及主控因素，旨在引起大家對拗陷湖盆灘壩砂體的關注。

1 地質(zhì)概況

塔里木盆地塔北地區(qū)自海西運動之后進入大型內(nèi)陸拗陷湖盆演化階段，中生代以來發(fā)育河流、三角洲以及湖泊相沉積。

研究區(qū)主要位于塔北隆起上（圖1），含5個連片三維地震工區(qū)，面積約6 000 km2，探井百余口，研究區(qū)三疊系自下而上分別是下三疊統(tǒng)俄霍布拉克組、中三疊統(tǒng)克拉瑪依組和上三疊統(tǒng)黃山街組，可劃分5個三級層序[1]，其中黃山街組下段是研究區(qū)油氣勘探的重要層段之一。當前該層段油氣勘探的重點主要為低位體系域沉積期發(fā)育的三角洲儲集層，但近年來產(chǎn)量逐漸降低，而對湖侵—高位體系域發(fā)育的灘壩砂體重視不足，急需對其開展精細的研究，明確灘壩砂體的分布規(guī)律。

2 灘壩砂沉積特征

2.1灘壩砂體微相類型

灘壩砂體通常指的是灘砂和壩砂的總稱，灘砂多分布在地形平緩的濱淺湖區(qū)，具有厚度薄、面積廣、呈席狀展布的特點，形成時水動力相對較弱；而壩砂形成于強水動力環(huán)境中，一般平行或斜交湖岸分布，具有厚度大、分布窄、呈長條或土豆狀分布的特點[2]。關于灘壩砂體的沉積微相類型劃分，目前尚未有統(tǒng)一的分類方案。本文綜合前人的劃分方案，在研究區(qū)湖侵—高位體系域中識別出壩主體、壩側(cè)緣、壩間、灘砂以及湖灣泥5種微相類型（圖2）。

圖1 研究區(qū)位置

（1）壩主體微相壩主體微相的沉積物粒度在灘壩體系中最粗，巖性以細砂巖和粉砂巖為主（圖2a）。壩砂體單層厚度2~5 m，多套壩體常相互疊置，垂向上見由細變粗和由粗變細的旋回，內(nèi)部漸變，反映了壩體發(fā)育、生長和消亡的完整演化過程，例如T754井4 507—4 511.5 m壩主體發(fā)育段（圖2b），青海湖現(xiàn)代砂壩垂向上也常見此結(jié)構(gòu)[3]。壩主體自然電位曲線通常表現(xiàn)為箱形（圖2a）、復合箱形（圖2b）、高幅度鐘形（圖2c）或漏斗形（圖2d）。

圖2 塔北地區(qū)黃山街組湖侵—高位體系域灘壩砂沉積微相特征

（2）壩側(cè)緣微相發(fā)育于壩主體兩側(cè)，與壩主體相比，壩側(cè)緣形成時水動力相對較弱，主要發(fā)育于湖平面上升晚期或下降早期。研究區(qū)壩側(cè)緣巖性以粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖為主，砂體厚度薄，單層0.8~1.6 m，垂向上壩側(cè)緣微相具正旋回特征，粒度逐漸變細，泥質(zhì)含量逐漸增加，例如T752井4 599—4 608 m的壩側(cè)緣微相（圖2c），自然電位曲線通常為低幅鐘形或指狀。

（3）壩間微相形成于低能環(huán)境中，具有2種不同類型：一種是同一壩體不同期次之間，另一種是不同壩體之間。前者主要由于水動力能量減弱時，所攜帶的細粒沉積物落淤而成，沉積物粒度細，以泥巖或粉砂質(zhì)泥巖為主，容易遭受后期強水動力沖刷，導致厚度明顯減薄，例如S86井（圖2d）；而后者由于壩的凸起阻擋作用，形成地勢低洼的低能部位，沉積相對較厚的細粒泥巖。壩間微相自然電位曲線則表現(xiàn)為鋸齒狀或低幅微齒狀。

（4）灘砂微相通常平行湖岸線，面積大，呈條帶狀分布，為湖浪或沿岸流搬運的砂質(zhì)沉積在地形平坦區(qū)堆積而成。現(xiàn)代青海湖在地形平緩的東北緣廣泛分布灘砂沉積，為近源河流、三角洲沉積經(jīng)湖浪改造而成[3]。與壩主體相比，灘砂粒度較細，主要為粉砂巖或泥質(zhì)粉砂巖，由于靠近淺湖，其垂向上細粒泥質(zhì)含量顯著增加，且顏色通常為灰綠色，反映水淺的特點。灘砂厚度也比壩主體薄，單層通常2~3m，垂向上灘砂之間以厚層泥巖分隔，表現(xiàn)“泥包砂”的特點，測井曲線通常呈指狀（圖2e）。

（5）湖灣泥微相湖灣泥微相形成于水體流動相對閉塞的湖灣環(huán)境中，由于水動力弱，其沉積物特征與潟湖相似，主要為灰色或深灰色細粒泥巖，夾薄層粉砂質(zhì)泥巖，自然電位曲線表現(xiàn)為微齒化直線狀（圖2f）。

2.2 灘壩砂體分布規(guī)律

研究區(qū)黃山街組低位體系域沉積期，地形坡度較大，物源供給量大，區(qū)內(nèi)大面積發(fā)育辮狀河三角洲沉積，砂體呈席狀分布；而湖侵—高位體系域沉積期，湖平面上升且地形變緩，物源迅速后退，隨著湖浪和湖流的水動力作用，區(qū)內(nèi)發(fā)育小規(guī)模的細粒灘壩砂。

鉆井資料統(tǒng)計表明，黃山街組在研究區(qū)內(nèi)無礫石沉積，整體處于湖相環(huán)境中，灘壩砂體主要分布于西北部和東北部，其中西北部規(guī)模大，砂體連續(xù)性好，其余地區(qū)灘壩砂體零星分布（圖3）。西北部的砂體主要分布在2個地區(qū)，分別是T754井—T738井—S85井—T752井—S86井區(qū)和AD9井—AD5井—AD4井區(qū)，灘壩砂體厚度均超過20 m，向兩側(cè)砂體厚度迅速減薄，2個井區(qū)之間則為細粒的壩間沉積。而東部的砂體主要分布在LN50井、LN631井以及JF122井附近，彼此之間砂體厚度變化大，其余砂體零星分布于S112-1井、S114-1井、AT10井及S1181井周圍，且厚度明顯減小。

圖3 塔北地區(qū)黃山街組湖侵—高位體系域灘壩砂體厚度分布

由于缺乏巖心資料，主要參照大量鉆井統(tǒng)計的砂巖厚度、砂巖含量結(jié)果，結(jié)合測井相和地震相分析，對研究區(qū)黃山街組湖侵—高位體系域發(fā)育的灘壩砂體開展沉積微相分析（圖4）。黃山街組沉積期灘壩砂體主要分布在研究區(qū)的西北部和東北部，研究區(qū)西北部壩主體微相特征明顯，有2個主要分布井區(qū)，其中T754井—T752井區(qū)壩主體分布范圍廣、厚度大，垂向上多期壩主體相互疊置，自然電位曲線呈厚層箱形（如T754井）或高幅微齒化鐘形（如S86井），而AD5井—AD9井區(qū)壩主體規(guī)模相對較小。壩側(cè)緣微相主要發(fā)育于2個壩主體周圍，分布規(guī)模小，砂體厚度薄，自然電位曲線呈低幅指狀（如AD3井）；壩間微相則分布于壩主體之間的低洼地帶，以細粒泥質(zhì)沉積為主，自然電位曲線與自然伽馬曲線均呈微齒化直線形（如AD6井），反映了安靜低能環(huán)境；灘砂微相砂體厚度較壩主體微相變薄，但分布面積更大，其自然電位曲線通常為低幅鐘形（如TP4井）或微齒化鐘形（如TP2井）；湖灣泥微相分布比較局限，形成于壩主體與灘砂微相所形成的閉塞湖灣環(huán)境中（S76井和S67井區(qū)），自然電位曲線呈平直狀。東北部的灘壩砂體規(guī)模相對較小，以灘砂微相為主，壩主體微相規(guī)模不大，孤立分布（如LN50井），壩間微相則分布于幾個壩主體之間。此外，由于不同時期波浪作用強度的差異，研究區(qū)中部在整體濱淺湖環(huán)境背景下，零星分布水動力作用強時形成的孤立灘砂，多呈指狀分布（如S112-1井和AT10井）。

圖4 塔北地區(qū)黃山街組湖侵—高位體系域灘壩沉積微相

3 討論

3.1 灘壩砂體主控因素

與黃山街組低位體系域沉積期發(fā)育大規(guī)模辮狀河三角洲相比，湖侵—高位體系域發(fā)育灘壩砂體，其形成與黃山街組沉積期研究區(qū)特殊的地貌、水動力環(huán)境、湖平面變化以及沉積物供給條件密切相關。

文獻［4］指出，斷陷湖盆的緩坡帶有利于灘壩砂體發(fā)育，我國東部斷陷盆地緩坡帶灘壩砂體的油氣勘探也表明了這一點。文獻［2］又進一步指出，灘壩砂體發(fā)育的古地貌特征存在一定差異，壩更易形成于地形陡、水體深的凸起部位。筆者通過對研究區(qū)黃山街組湖侵—高位體系域沉積古地貌的恢復發(fā)現(xiàn)，灘壩砂體的分布特征與古地貌特征匹配良好（圖5），黃山街組湖侵—高位體系域沉積期塔北地區(qū)整體上地形平緩，地形坡度一般小于1°，局部存在低幅度凸起，這些部位均以壩砂體沉積為主，而鄰近的緩坡地帶則發(fā)育大面積的灘砂沉積?？梢姡钡貐^(qū)古地貌對灘壩砂的分布具有明顯的控制作用。基于古地貌和灘壩砂形成匹配關系的研究還能有效預測陸相湖盆灘壩砂體的有利分布區(qū)，尋找?guī)r性圈閉。

文獻［5］和文獻［6］認為，水動力是控制灘壩砂形成的另一個主要因素，而湖岸線的分布也會影響其分布[7]。塔北地區(qū)黃山街組湖侵—高位體系域沉積期廣泛發(fā)育淺水湖盆，湖岸線寬廣，有利于形成強大而復雜的水動力環(huán)境，湖浪和伴生的沿岸流可以對湖岸線和沉積物再改造，形成灘壩沉積。此外，風所引起的強浪也是形成灘壩的重要地質(zhì)營力，甚至局部可形成與壩伴生的風暴巖[8]。

圖5 塔北地區(qū)黃山街組湖侵—高位體系域灘壩砂體沉積模式

淺水湖盆的砂體通常分布于湖岸線附近，湖平面的變化會導致湖岸線來回遷移，從而控制了淺水湖盆砂體的分布[7]。黃山街組湖侵—高位體系域沉積期，湖平面整體不斷上升，湖盆范圍擴大，水體逐漸加深，但期間湖平面經(jīng)歷了多個周期性升降變化。由于塔北地區(qū)黃山街組湖侵—高位體系域沉積期地形坡度較緩，湖平面的升降變化會導致湖岸線大范圍的遷移，湖浪和湖流的影響更加突出，這種多期的湖平面升降變化最終導致灘壩沉積體系橫向上分布更廣。

灘壩砂體的物源主要為鄰近的三角洲或其它淺水砂體，沉積物經(jīng)波浪和湖流的改造和再搬運，在能量衰減處堆積下來（一般分布于湖灣、水下古隆起或湖中島嶼的緩坡側(cè)）。陸源碎屑物質(zhì)供給的多少直接影響著灘壩體系的規(guī)模。研究區(qū)黃山街組湖侵—高位體系域沉積物主要來自于北部和東北部[9]，其中北部三角洲的規(guī)模較大，東北部砂體供給相對較少，在波浪作用下導致了西北部灘壩體系更為發(fā)育，居主導地位，而東北部灘壩沉積規(guī)模相對較小。

3.2 灘壩砂體沉積模式

文獻［10］依據(jù)灘壩砂體沉積特征與分布位置的差異，總結(jié)了斷陷湖盆短軸三角洲、開闊淺湖、水下古隆起以及湖岸線拐彎處4種分布模式。文獻［11］根據(jù)斷陷湖盆的演化階段不同，建立了斷陷期單斷非對稱式、斷拗期雙斷對稱式以及斷拗期碟形3種灘壩沉積模式。文獻［12］依據(jù)物源與灘壩砂體的關系，總結(jié)了基巖、扇三角洲、正常三角洲和碳酸鹽巖4種灘壩砂體分布模式。這些基于斷陷湖盆研究建立的灘壩砂體沉積模式，為深入了解拗陷湖盆灘壩的沉積特征與分布規(guī)律奠定了良好的基礎。

基于對塔北地區(qū)灘壩砂體沉積特征、平面分布規(guī)律及主控因素的分析，建立了黃山街組湖侵—高位體系域沉積期拗陷湖盆灘壩砂體沉積模式（圖5）。該時期塔北地區(qū)為大型淺水拗陷湖盆，地形坡度平緩（通常小于1.5°），盆地存在多個長距離搬運、物源供給穩(wěn)定的三角洲，受湖浪和湖流作用的改造，在三角洲前端和側(cè)緣形成多個規(guī)模不一的灘壩砂體。同時，物源供給的多少及類型控制了灘壩砂體的規(guī)模與沉積特征，物源供給充足時，灘壩砂體發(fā)育，規(guī)模大；相反，物源供給較少時，灘壩砂體規(guī)模小。而隨著距三角洲距離的增大，灘壩砂體的規(guī)模表現(xiàn)為小—大—小的分布規(guī)律。這主要是由于波浪能量具有明顯分帶性，從岸線至浪基面，存在沖浪回流帶、碎浪帶、破浪帶和升浪帶4個不同的能量相帶，其中破浪帶中波浪能量最強，所攜帶粗粒物質(zhì)大量堆積下來，導致形成的灘壩砂體規(guī)模大。此外，由于地形的寬緩，拗陷湖盆中即使小規(guī)模的湖平面升降變化也會導致湖岸線大范圍的遷移，湖平面下降時灘壩砂體向湖盆方向進積，湖平面上升時灘壩砂體向岸線退積，最終多次的湖平面升降導致灘壩體系垂向上疊置、橫向上廣泛分布。

3.3 灘壩砂體成藏模式

塔北地區(qū)三疊系的油氣主要來自于北部坳陷寒武—奧陶系烴源巖，而其主要成藏時期為喜馬拉雅運動期，后期的構(gòu)造活動使早期奧陶系成藏的油氣重新調(diào)整分配，再次成藏[13-14]。研究區(qū)內(nèi)輪南斷裂帶和桑塔木斷裂帶活動比較劇烈，使得油氣沿著這2大斷裂垂向運移至三疊系砂巖中。同時，在沉積相帶的控制下，砂體構(gòu)成了重要的輸導體系，并在適宜部位聚集成藏。從目前的分布來看，研究區(qū)三疊系多數(shù)油氣分布于克拉瑪依組和黃山街組低位體系域發(fā)育的辮狀河三角洲砂體中，但其連續(xù)性好，難以形成巖性圈閉，以發(fā)育構(gòu)造油氣藏為主。而湖侵—高位體系域發(fā)育的灘壩砂體孤立分布、疊置關系復雜，側(cè)向封堵條件良好，且砂體厚度具有一定規(guī)模，利于形成巖性油氣成藏。因此，在上述因素的控制下，研究區(qū)灘壩砂體形成了特有的構(gòu)造巖性成藏模式（圖6）。

3.4 灘壩砂體的油氣意義

灘壩砂體作為重要的油氣勘探目標，蘊藏著豐富的油氣資源，例如勝利油田東營凹陷內(nèi)探明了千萬噸級別的灘壩砂體油藏[13-14]。塔北地區(qū)黃山街組發(fā)育于濱淺湖的灘壩砂體多呈孤立狀分布，四周為湖相泥巖所包圍，由于經(jīng)過波浪的改造作用，灘壩砂體中砂巖一般分選好，可形成良好的砂體透鏡體圈閉。這對塔北地區(qū)具有非常重要的現(xiàn)實意義。根據(jù)灘壩砂體的平面分布特征，T752井—T754井區(qū)附近發(fā)育的灘壩砂體可作為下一步勘探部署的重點。

圖6 塔北地區(qū)黃山街組湖侵—高位體系域沉積期灘壩砂成藏模式

4 結(jié)論

（1）塔北地區(qū)黃山街組灘壩砂體發(fā)育壩主體、壩側(cè)緣、壩間、灘砂和湖灣泥5種微相類型。

（2）灘壩砂體主要分布在研究區(qū)西北部和東北部，其他地區(qū)則零星孤立分布，其中西北部居主導地位，各微相均較發(fā)育，而灘壩砂體的形成與研究區(qū)特殊的地貌背景、水動力環(huán)境、湖平面變化以及沉積物供給條件密切相關。

（3）研究區(qū)的灘壩砂體多呈孤立狀分布，灘壩砂體中砂巖分選較好，四周為湖相泥巖所包圍，可形成良好的巖性圈閉。

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Depositional Model for Lacustrine Beach Bars of Huangshanjie Formation in Tabei Area, Tarim Basin

TANG Wu1,ZHONG Mihong2,TIAN Jianhua1,ZOU Mengjun1
(1.CNOOC Research Institute,Beijing 100028,China;2.Research&Development Center of CNOOC Gas&Power Group, Beijing100028,China)

To find out characteristics and controlling factors of beach?bar sand bodies in a terrestrial down?warped lacustrine basin is of great significance for lithologic reservoir exploration in it.In this paper,the characteristics of beach bars of transgressive systems tract and highstand systems tract of Huangshanjie formation of the Upper Triassic in Tabei area(northern Tarim basin)were analyzed in detail,based on the drilling,well log and 3D seismic data.The results show that five microfacies are identified in the beach bars,including bar body,bar edge,interbar,beach sand and lake bay,with each microfacies having different sedimentary characteristics.The beach bars mainly develop in the northwestern and northeastern Tabei,dominated by northwestern Tabei on the plane,and in other areas they are isolated distribution. The formation of beach bars is closely related to the special paleogeomorphology setting,hydrodynamic environment,lake level change and provenance supply.Finally,based on the analysis of sedimentary characteristics,distribution and controlling factors of the beach bars,the depositional model for such beach bars in the down?warped lacustrine basin is established.

Tarim basin;Tabei area;Huangshanjie formation;terrestrial down?warped lacustrine basin;beach?bar sand body;controlling factor;depositional model

TE111.3

A

1001-3873（2015）03-0299-05

10.7657/XJPG20150309

2015-12-05

2015-04-03

國家973項目（2009CB219407）；國家自然科學基金（41372115）

唐武（1987-），男，湖北荊州人，博士，油氣地質(zhì)，（Tel）15210871502（E-mail）tw_geology@163.com.