姚　威，吳沖龍

(1.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京　100083； 2.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 計算機學(xué)院，武漢　430074)

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二連盆地阿爾凹陷騰一上段湖底扇沉積特征及油氣地質(zhì)意義

姚威1，吳沖龍2

(1.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京100083； 2.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 計算機學(xué)院，武漢430074)

摘要：綜合運用巖心、粒度、測井、地震等資料，識別出二連盆地阿爾凹陷阿爾1井及周邊下白堊統(tǒng)騰一上段含油段為湖底扇成因。該湖底扇沉積體以巖心中大量的負(fù)載構(gòu)造、正粒序、塊狀層理、不完整鮑馬序列為其識別標(biāo)志，在測井曲線上表現(xiàn)為整體低電阻率、高伽馬值背景下的指狀突起，在地震剖面上則呈透鏡狀。在地震剖面上識別出了湖底扇中扇及外扇亞相，前者溝道化顯著，而后者則不明顯。經(jīng)阿爾凹陷勘探證實，湖底扇中扇的塊狀砂巖，正粒序砂巖具有較好的物性，孔隙度平均達(dá)到16.6%，滲透率平均為282×10-3μm2。該湖底扇毗鄰烴源巖,易形成巖性圈閉,油氣運移和聚集條件優(yōu)越,對油氣勘探具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：湖底扇；沉積特征；騰格爾組；下白堊統(tǒng)；阿爾凹陷；二連盆地

Sedimentary characteristics and petroleum geology of sublacustrine fan

湖底扇指的是由水下重力流組成的并堆積于湖底的沉積體系[1]。它最早由Normark 于1976年在研究Superior湖的時候提出的，指的是一種類似于海底扇的帶供給水道的湖底扇狀沉積[2]。趙澂林、劉孟慧等借鑒了Walker的經(jīng)典海底扇模式[3]，總結(jié)了湖底扇相模式及其在油氣預(yù)測中的應(yīng)用，將湖底扇的概念引入到國內(nèi)[4]。目前，湖底扇在我國的松遼、北部灣、準(zhǔn)噶爾、渤海灣、二連等盆地中均有發(fā)現(xiàn)，并被作為重要的油氣勘探目標(biāo)[5-16]。本文通過對二連盆地阿爾凹陷阿爾1井騰一上段含油段的巖心、粒度、測井、地震等資料的分析，認(rèn)為該段沉積是以高密度濁流為主的湖底扇；湖底扇，特別是其中扇亞相具有良好的儲集性能，可能成為下一步油氣勘探的目標(biāo)。

1區(qū)域地質(zhì)背景

阿爾凹陷位于中國—蒙古邊界，屬于二連盆地與海拉爾盆地之間的巴音寶力格隆起區(qū)東北部的小型中生代陸相斷陷，是二連盆地眾多小凹陷之中的一個 (圖1)。凹陷寬20～30 km，長約80 km，面積約2 000 km2，為呈北東走向的狹長型凹陷。阿爾凹陷發(fā)育于海西褶皺基底之上，作為主要蓋層的下白堊統(tǒng)地層厚達(dá)3 800 m，自下而上可分為阿爾善組(包括阿三段，阿四段)，騰格爾組(包括騰一下段，騰一上段，騰二段)，賽漢塔拉組。其中阿爾善組發(fā)育時期為初期裂陷階段，凹陷為不對稱雙斷結(jié)構(gòu)，東部斷層的強烈活動控制了沉降中心的位置。在東部陡坡帶發(fā)育扇三角洲，西部緩坡帶發(fā)育辮狀河三角洲；騰一段沉積時期為裂谷發(fā)育階段，此時西部對偶斷層活動減弱，凹陷演變?yōu)閱螖嘟Y(jié)構(gòu)。東部陡坡帶以扇三角洲為主，西部緩坡帶以辮狀河三角洲為主。值得注意的是，在騰一段沉積時期，東部陡坡帶被多個次級斷階分割，斷階之上的沉積因為斷層的活動容易發(fā)生滑塌，在靠近湖盆的低部位發(fā)生沉積；騰二段沉積時期，阿爾凹陷進(jìn)入斷陷向坳陷的過渡階段，以廣湖盆、淺水體的泥巖、砂礫巖互層沉積為主；賽漢塔拉組沉積時期，湖盆整體抬升，進(jìn)入坳陷期，接受了巖性為礫巖、砂礫巖、泥質(zhì)砂巖與淺灰色、灰色泥巖互層的河流相、沼澤相沉積[17]。

圖1　二連盆地阿爾凹陷地理及構(gòu)造綱要

本次研究的目的層段為騰一上段，該段沉積時期，阿爾凹陷處于裂谷發(fā)育階段，湖盆面積廣闊，為湖底扇的發(fā)育提供了背景條件。

2湖底扇特征

2.1沉積特征

阿爾凹陷騰一上段巖性油氣藏目前發(fā)現(xiàn)主要位于阿爾1井及周邊。根據(jù)測錄井資料顯示，在阿爾1井鉆遇的200 m厚的騰一上段地層中，泥巖含量達(dá)70%，且粉砂巖、泥質(zhì)砂巖、細(xì)砂巖、砂礫巖等呈薄層狀夾于泥巖之中。這種巖性組合指示了該段沉積時總體較為平靜的水動力環(huán)境。

騰一上段的取心資料主要有阿爾1井的第4次和第5次取心。巖心主要以細(xì)砂巖—粗砂巖與暗色泥巖互層為主，泥巖單層厚約0.1～2 cm。砂巖單層相對較厚，最厚可達(dá)十幾cm。砂巖底部常見負(fù)載構(gòu)造(圖2a)，偶見直徑約1 cm的細(xì)礫石“鑲嵌”在泥巖頂面(圖2b)。砂巖內(nèi)部常發(fā)育正粒序(圖2a，c)、塊狀層理(圖2d)、微型正斷層(圖2e)、水平紋理(圖2f)。

其中負(fù)載構(gòu)造(圖2a)是砂層沉積在飽含水的塑性泥層上, 在差異負(fù)載作用下形成的,多見于濁流沉積中；“鑲嵌”在泥巖頂面的細(xì)礫石(圖2b)可能指示了在濁流搬運下，細(xì)礫石在流體底部跳躍，隨著流體能量的降低，最終在泥巖頂面沉降下來。這一過程將在泥巖表面形成所謂的“溝?！?。由于視角的關(guān)系，在巖心上只能觀察到這種“鑲嵌”在泥巖頂面的細(xì)礫石；正粒序(圖2a，c)是濁流的標(biāo)志性特征，它的形成是由于大顆粒在濁流中會先于小顆粒沉降下來；塊狀層理的砂巖(圖2d)可能是水上高濃度流或水下高密度濁流沉積[18]，結(jié)合前述分析及泥質(zhì)含量高達(dá)70%的事實，認(rèn)為這里的塊狀層理砂巖是水下高密度濁流成因；水平紋理(圖2f)可能是濁流鮑馬序列的“AEAE”的垂向疊置；微型正斷層(圖2e)可能說明了該套濁積巖沉積時期伴隨著地震活動的影響。事實上，地震活動被認(rèn)為是濁流的重要誘發(fā)機制[19]。

圖2　二連盆地阿爾凹陷騰一上段巖心照片

a.負(fù)載構(gòu)造，黃色箭頭指示向上粒度變細(xì)；b.“鑲嵌”在泥巖表面的礫石，紅色箭頭所示；c.正粒序砂巖，黃色箭頭指示向上粒度變細(xì)；d.塊狀砂巖；e.微型正斷層，如紅色線條

所示；f.水平紋理

Fig.2Photographs of cores from the upper section of the first

member of the Lower Cretaceous Tenger Formation

in the Aer Sag of the Erlian Basin

通過對阿爾1井騰一上段第5次取心的含油段的粒度進(jìn)行分析，得到了其粒度概率累計曲線(圖3)。從曲線中可以看到，該段沉積缺乏粗粒的滾動組分，主要由跳躍組分和懸浮組分組成。跳躍組分Φ值介于1~4之間，可分為兩段：Φ值介于1~2之間的中砂組分的粒度概率累計曲線斜率為50°，所占比例約35%，分選性好；Φ值介于2~4之間的細(xì)砂組分的粒度概率累計曲線斜率為30°，所占比例約45%，分選性中等。懸浮組分Φ值大于4，主要為粉砂及泥質(zhì)沉積，其粒度概率累計曲線斜率為5°，所占比例約20%。從粒度概率曲線來看，跳躍組分的兩段可能指示了濁流前期較強的水動力及后期較弱的水動力條件。而懸浮組分則是濁流末期的粉砂巖及泥質(zhì)的沉降結(jié)果。

綜上所述，從巖心觀察到的大量的與濁流相關(guān)的沉積構(gòu)造及粒度概率累計曲線，結(jié)合其沉積于水動力條件較平靜的環(huán)境來看，阿爾凹陷的阿爾1井周邊的騰一上段巖性油氣藏的砂巖是高密度濁流成因，屬于湖底扇沉積。

2.2測井特征

該湖底扇沉積在測井上表現(xiàn)為在整體低電阻率、高伽馬值背景下的指狀或針狀突起(圖4)。根據(jù)已有的巖心對比自然伽馬曲線發(fā)現(xiàn)，GR相對低值區(qū)域?qū)?yīng)較厚的塊狀或正粒序的濁積砂巖(圖4中黃色條帶所示)，而GR相對高值區(qū)域則對應(yīng)泥巖層或泥巖夾薄層濁積砂巖。前者對應(yīng)大型濁積事件的產(chǎn)物。根據(jù)圖4可知，每一個大型濁積事件平均相隔1.22 m(圖4左圖中黃色條帶間的距離)。經(jīng)過壓實校正，該間隔距離的原始沉積厚度大致為1.83 m。而根據(jù)BasinMod盆地模擬軟件計算，阿爾1井騰一上段沉積速率大概為120 m/Ma。據(jù)此推算，騰一上段大型濁積事件之間的周期大概為15 250 a。即在騰一上段沉積時期，大致上平均每隔15 250 a即發(fā)生一次大規(guī)模的濁積事件。

圖3　二連盆地阿爾凹陷阿爾1井

圖4　二連盆地阿爾凹陷阿爾1井測井曲線

左為阿爾1井騰一上段第5次取心段的自然伽馬曲線，黃色條帶指示GR相對低值區(qū)域，代表大型濁積事件位置；右為阿爾1井騰一上段測井曲線特征，綠色條帶指示湖底扇發(fā)育部位，箭頭所示為取心位置

Fig.4Well log of well Aer1 in the Aer Sag of the Erlian Basin

2.3地震反射及平展展布特征

在地震反射橫剖面上，湖底扇呈透鏡狀。隨著搬運距離的增加，透鏡體的形狀也在發(fā)生變化，從近岸的位于斜坡處的“窄且厚”型(圖5b黃色虛線所示)逐漸變?yōu)檫h(yuǎn)岸的位于湖底平原的“寬且薄”型(圖5a綠色虛線所示)。 具體而言，前者長約2.3 km，最厚可達(dá)200 m，而后者長可達(dá)5 km，最厚僅100 m。從圖5b可以清楚地看到，“窄且厚”型透鏡體被不對稱的向北東方向遷移的沉積物充填(圖5b右上角圖所示)，相比而言，“寬且薄”型透鏡體內(nèi)部沒有很明顯的充填特征(圖5a)。

在垂直物源方向，2種類型的透鏡體也表現(xiàn)為不一樣的反射特征。從圖5c的騰一上段頂拉平地震剖面上，可以看出“窄且厚”型透鏡體位于斜坡處，其內(nèi)部地震波的連續(xù)性差，呈垂向疊加(圖5c中黃色虛線及方框內(nèi)示意圖)。而“寬且薄”型透鏡體則位于湖盆中央地勢平坦處，其地震波連續(xù)性較好(圖5c綠色虛線)。

根據(jù)趙澂林等[4]的湖底扇模式對比可知，阿爾凹陷地震剖面上識別出的“窄且厚”型透鏡體屬于湖底扇中扇亞相，而“寬且薄”型透鏡體屬于湖底扇外扇亞相。由于內(nèi)扇亞相可能被斷層強烈錯動，導(dǎo)致其在地震剖面上難以識別，故在本文中暫不討論。

圖5　二連盆地阿爾凹陷地震剖面及剖面位置

湖底扇中扇亞相多發(fā)育于斜坡帶及斜坡根部。由于坡度的存在，沉積物在重力的驅(qū)動下，具備較強的下切能力，常在斜坡帶及斜坡根部形成一條條“沖溝”。這些“沖溝”被溝道沉積所充填，形成了湖底扇中扇的主體，即辮狀溝道微相。辮狀溝道微相周邊發(fā)育巖性較細(xì)的溝堤微相。從圖5c，d可以看出，阿爾1井周邊湖底扇中扇向湖盆中心方向，即北西方向延伸達(dá)1.7 km，面積達(dá)4.55 km2(圖5d中黃色區(qū)域)。該湖底扇中扇在垂直物源的剖面上可見不對稱充填的疊加河道，河道整體向北東方向遷移(圖5b中右上角紅色箭頭所示)；在垂直物源方向的剖面上依然可見大量河道的垂向疊加(圖5c中黃色虛線及方框內(nèi)示意圖)。阿爾1井的騰一上段取心段位于中扇的邊緣，其中含油段的塊狀砂巖、正粒序砂巖可能屬于中扇辮狀溝道微相。

隨著搬運距離的增加，地形逐漸變緩，沉積體的搬運動力也逐漸減弱，對于湖底的下切作用逐漸變小，并最終在平坦的湖底散開形成扇狀沉積，也就是湖底扇的外扇部分。跟中扇相比，外扇部分缺乏辮狀溝道沉積，對于湖底的下切作用較小，其沉積物面積更廣，粒度更細(xì)。阿爾1井周邊湖底扇外扇亞相橫向延伸達(dá)5 km，面積達(dá)18.8 km2(圖5d中綠色區(qū)域)。

3湖底扇油氣地質(zhì)意義

湖底扇沉積于較深湖環(huán)境，夾于大套泥巖之中，既具有良好的烴源巖，又有很好的蓋層條件。湖底扇中的塊狀和正粒序砂巖孔滲性較好，縱向上形成了優(yōu)越的生儲蓋組合[14]。而且，砂礫巖體本身呈透鏡狀尖滅于湖相泥巖中，具有很好的側(cè)向封堵條件，往往較易形成巖性圈閉[20]。同時，由于湖底扇多沿陡坡側(cè)階梯狀陡坎下方部位分布，也有利于形成具有側(cè)向封堵的構(gòu)造—巖性油藏。

圖6　二連盆地阿爾凹陷阿爾1井騰一上段巖心照片

在哈達(dá)構(gòu)造阿爾1井1 292～1 304 m處的巖心中，騰一上段湖底扇砂巖的孔隙度為3.0%～21.2%，平均達(dá)到16.6%；滲透率為(0.04～749)×10-3μm2，平均為282×10-3μm2。通過鑄體薄片(圖6a)和掃描電鏡(圖6b)檢測發(fā)現(xiàn)，其孔隙類型多樣，以粒間溶孔為主，其次為粒內(nèi)溶孔、鑄模孔和高嶺石晶間微孔。該儲層屬于湖底扇中扇辮狀溝道砂體，泥質(zhì)含量較低，雖然已經(jīng)進(jìn)入了中成巖階段期，并且在構(gòu)造反轉(zhuǎn)抬升中受風(fēng)化作用的影響下又形成少量高嶺石，但由于溶解作用較強，形成了大量次生溶孔?；诙嘁蛩鼐C合評價，該湖底扇砂巖為Ⅰ類好儲層。

4結(jié)論

(1)阿爾凹陷阿爾1井及周邊騰一上段含油層段屬于湖底扇沉積，形成于較深水湖泊環(huán)境。其巖心中以大量的負(fù)載構(gòu)造、正粒序等濁流相關(guān)的沉積構(gòu)造為主。測井曲線上顯示為低電阻率，高伽馬值背景下的指狀突起；地震剖面上顯示為透鏡狀沉積。

(2)湖底扇隨著搬運距離的增加，從中扇的以辮狀溝道為主的沉積逐漸過渡為外扇的溝道不明顯的扇狀沉積。外扇相對于中扇而言，其對于基底的下切作用逐漸變?nèi)酰练e面積變大。

(3)湖底扇中扇辮狀溝道的塊狀砂巖及正粒序砂巖孔滲性好，被烴源巖包圍，加之垂向上疊置、連片，有可能形成較大規(guī)模的油氣藏，是二連盆地未來重要的隱蔽油氣藏勘探方向。

致謝：本文得到了中國石油天然氣股份有限公司華北油田分公司的大力支持，特別是二連室的工作人員提供了豐富的數(shù)據(jù)資料；此外，比利時根特大學(xué)地質(zhì)與土壤系的Marc De Batist教授給予了巖心描述方面的悉心指導(dǎo)，在此一并感謝。

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(編輯徐文明)

of the upper section of the first member of the

Tenger Formation in the Aer Sag of the Erlian Basin

Yao Wei1, Wu Chonglong2

(1.SINOPECPetroleumExplorationandProductionResearchInstitute,Beijing100083,China;

2.DepartmentofComputerSciences,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan,Hubei430074,China)

Abstract:The upper section of the first member of the Lower Cretaceous Tenger Formation in well Aer1 and neighboring area in the Aer Sag of the Erlian Basin is an oil-bearing formation sourced from a sublacustrine fan according to core, grain size, logging and seismic data. This fan is marked by abundant load structures, normally graded bedding, massive bedding, and incomplete Bouma sequences. Well logs show finger shapes on a background of low resistance and high GR values. Seismic profiles are characterized by lenticular shapes. A middle fan with obvious channels and a lower fan without significant channels have been recognized on seismic profiles. Source rocks surround massive sandstones or normally graded sandstones in a sublacustrine fan, with relatively high porosity (average 16.6% ) and permeability (average 282×10-3μm2) can be regarded as favorable petroleum reservoir.

Key words:sublacustrine fan; sedimentary characteristics; Tenger Formation; Lower Cretaceous; Aer Sag; Erlian Basin

基金項目：中國石油華北油田科技攻關(guān)項目“二連探區(qū)阿爾凹陷地層層序及沉積相研究”(HBYT-2009-JS-23)資助。

通訊作者：吳沖龍(1945—)，男，教授，博導(dǎo)，從事煤及石油天然氣地質(zhì)、地礦信息系統(tǒng)、數(shù)學(xué)地質(zhì)等方面的教學(xué)和科研工作。E-mail:wucl@cug.edu.cn。

作者簡介：姚威(1986—)，男，博士，從事沉積學(xué)及層序地層學(xué)研究。E-mail:yaowei5282@163.com。

收稿日期：2014-11-10；

修訂日期：2015-10-14。

中圖分類號：TE121.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1001-6112(2015)06-0737-05doi：10.11781/sysydz201506737