李文濤

(中石油大慶油田有限責(zé)任公司海拉爾石油勘探開發(fā)指揮部, 內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021000)

海拉爾盆地是大慶外圍盆地中一個(gè)重要的含油氣盆地，烏爾遜凹陷、貝爾凹陷是盆地內(nèi)部到目前為止已發(fā)現(xiàn)的2大富油凹陷[1]，累計(jì)提交探明儲(chǔ)量2.28×108t，目前勘探程度較高，剩余目標(biāo)更加復(fù)雜，隱蔽性更強(qiáng)，可提供的規(guī)模、優(yōu)質(zhì)目標(biāo)越來越少，其他凹陷將成為海拉爾盆地儲(chǔ)量接替的新領(lǐng)域。

巴彥呼舒凹陷近幾年油氣勘探不斷有新的發(fā)現(xiàn)[2]，已在舒1井與楚5井相繼獲得工業(yè)突破，且其生油條件優(yōu)越，具有較大的勘探潛力。但巴彥呼舒凹陷目前勘探程度較低，多期構(gòu)造活動(dòng)，地質(zhì)條件復(fù)雜，成藏規(guī)律認(rèn)識不清，前人研究[3～5]主要集中在烴源巖評價(jià)及油源對比方面，而關(guān)于層序地層及成藏條件方面研究較少，制約了油氣勘探的步伐。

在陸相斷陷盆地中，運(yùn)用層序地層學(xué)理論進(jìn)行油氣勘探，是預(yù)測有利沉積儲(chǔ)層的有效理論和手段之一，已成為當(dāng)前油氣勘探開發(fā)研究的熱點(diǎn)課題和重要的發(fā)展方向[6～10]。因此，筆者通過對巖心、測井、錄井、地震及古生物等資料綜合分析，結(jié)合層序界面成因特征，構(gòu)建了巴彥呼舒凹陷南屯組(K1n)地層格架，在該基礎(chǔ)上開展了沉積相類型及展布特征研究，同時(shí)結(jié)合油氣成藏條件綜合分析，指出有利勘探目標(biāo)，旨在推進(jìn)巴彥呼舒凹陷的油氣勘探。

1 地質(zhì)概況

巴彥呼舒凹陷在地理位置上處于海拉爾盆地的西南部，呈北東向展布，為西斷東超箕狀斷陷，面積約為1500km2[5]。從西向東依次發(fā)育西部陡坡帶、中部凹槽帶和東部緩坡帶3個(gè)二級構(gòu)造單元，其中，中部洼槽帶被巴南和巴北2個(gè)低隆起分割為巴南、巴中和巴北3個(gè)次凹，整體具有“東西分帶、南北分塊”的構(gòu)造格局[4]。巴中次凹地層最為發(fā)育，沉積厚度大，巴南、北2個(gè)次凹相對較淺。由于西界斷層在中部次凹區(qū)域活動(dòng)較南北段強(qiáng)烈，斷陷期地層主要分布于巴中次凹，厚度約為2000m左右。目前鉆井主要集中在巴中次凹，均見到良好的油氣顯示。

巴彥呼舒凹陷歷經(jīng)了早期斷陷階段、中期斷-拗轉(zhuǎn)換階段和晚期拗陷階段3期構(gòu)造演化[11]。主要沉積白堊系，自下而上依次為塔木蘭溝組、銅缽廟組(K1t)、K1n、大磨拐河組(K1d)、伊敏組(K1y)及青元崗組[12](圖2)。其中K1n是主要勘探層系，也是該次研究的重點(diǎn)層系。

圖1 巴彥呼舒凹陷地層系統(tǒng)及區(qū)域位置圖

2 層序地層特征

層序界面的識別是層序地層劃分和對比的關(guān)鍵，也是進(jìn)行區(qū)域等時(shí)地層對比的核心工作和主要標(biāo)志[13]。通過對巖心、測井、錄井、地震及古生物等資料綜合分析，結(jié)合層序界面成因特征，將K1n分為2個(gè)三級層序，自下而上依次為SQ1和SQ2，其對應(yīng)的層序界面分別為SB1、SB2和SB3(圖2)。

圖2 巴彥呼舒凹陷層序界面地震反射特征

SB1界面為K1b與K1n之間的分界面，地震上與T3反射層相對應(yīng)，為區(qū)域性角度不整合界面，在凹陷內(nèi)部的反射界面上可見明顯的上超現(xiàn)象，而在凹陷邊緣的反射界面下見明顯的削截反射特征(圖2)；在巖性上，界面上、下巖性迥異，呈突變接觸，通常是K1n的凝灰質(zhì)砂巖與K1b砂礫巖直接接觸，局部地區(qū)為K1n的砂礫巖直接披覆于基底的火山角礫巖之上(圖3(a))；在電性上，界面上下迥異，呈突變接觸，出現(xiàn)明顯的砍值(圖3(a))；另外，界面上、下古生物組合帶也有明顯差異，界面之上南屯組一段(K1n1)主要發(fā)育原始古松粉-雙束松粉組合，而界面之下的K1b主要為云松粉-雙束松粉-單束松粉組合帶[14](圖4)。

圖3 巴彥呼舒凹陷各層序界面特征

圖4 巴彥呼舒凹陷K1n層序地層劃分

3 層序格架內(nèi)沉積體系分析

以層序地層格架劃分為基礎(chǔ)，利用實(shí)鉆巖心、測井、錄井及地震等資料，對巴彥呼舒凹陷K1n開展了沉積相類型及展布特征研究，確定其沉積時(shí)期發(fā)育扇三角洲、辮狀河三角洲和湖泊等3種沉積相類型。

3.1 沉積相類型

3.1.1扇三角洲相

扇三角洲相是由沖積扇直接入湖形成的一種粗粒碎屑沉積物，其通常發(fā)育在湖盆的陡坡帶，一般包含重力流和牽引流2種成因[15]。扇三角洲只有在地形高差變化較大，地形坡度相對較陡，緊鄰物源區(qū)，物源供給充足的特定條件下才能發(fā)育。扇三角洲巖石類型復(fù)雜，主要發(fā)育礫巖、含礫砂巖及粗砂巖，其次發(fā)育少量的粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖；磨圓、分選較差，多呈雜亂分布，反映近物源、搬運(yùn)距離短、沉積迅速的特點(diǎn)。扇三角洲沉積相主要分布在研究區(qū)西部陡坡帶，主要發(fā)育平原和前緣2種亞相。

扇三角洲平原主要在陸上沉積，巖石以雜色砂礫巖、含礫砂巖及中粗砂巖為主，發(fā)育辮狀河道和辮狀河道間2種微相。辮狀河道主要由厚層雜色礫巖、砂礫巖和粗砂巖組成；垂向多呈正旋回特點(diǎn)，單層厚度較大，通常為10～25m；多呈混雜塊狀構(gòu)造；電測曲線多呈高幅的箱形或鐘形，在垂向上重復(fù)出現(xiàn)。辮狀河道間巖性為棕褐色、紫紅色塊狀泥巖，淺灰色細(xì)砂巖、粉砂巖；單層厚度較薄，一般為5～10m；電性曲線主要呈中-低幅的鐘形。

扇三角洲前緣是扇三角洲極為重要的組成部分，巖性主要為淺灰色含礫砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖和泥巖。發(fā)育水下分流河道、席狀砂、河口壩和水下分流河道間等微相類型。水下分流河道微相主要由淺灰色、灰色砂礫巖、粗砂巖和粉砂巖構(gòu)成；具有沖刷構(gòu)造、波狀交錯(cuò)層理及槽狀交錯(cuò)層理等沉積構(gòu)造；電阻率曲線呈中幅箱形或鐘形，自然電位曲線為中高幅齒狀鐘形；垂向上具有明顯的下粗上細(xì)的正韻律特點(diǎn)，底部發(fā)育充填構(gòu)造，厚度為2～8m。席狀砂微相巖性主要為淺灰色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖以及淺灰色泥巖；泥巖質(zhì)地較純，多見水平層理，在泥質(zhì)粉砂巖和粉砂巖中常見透鏡狀、波狀層理等；電阻率和自然伽馬曲線具有薄層指狀或鐘形特征。河口壩微相主要由淺灰色粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖組成，具有下細(xì)上粗的反旋回特征；電阻率和自然電位曲線為漏斗形。水下分流河道間微相巖性為厚度較薄的淺灰色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和淺灰色、灰綠色泥巖；泥巖主要發(fā)育平行層理，粉砂巖中常見波狀層理、波狀交錯(cuò)層理；電阻率曲線為平緩微齒形(圖5)。

圖5 巴彥呼舒凹陷扇三角洲沉積特征(舒1井)

扇三角洲在地震上呈現(xiàn)為楔形的前積反射結(jié)構(gòu)，向湖盆方向逐漸收斂，振幅一般中到低，連續(xù)性較差，邊部常見空白反射結(jié)構(gòu)，揭示了近源快速沉積特征。粒度概率累計(jì)曲線多為兩段式，偶見三段式，總體上來看具有重力和牽引流兩種成因特征，其中兩段式由跳躍和懸浮總體構(gòu)成，缺少滾動(dòng)組分，跳躍總體體積分?jǐn)?shù)約為50%～70%，懸浮總體體積分?jǐn)?shù)20%～30%，反映分選程度中等偏低，揭示水下分流河道能量較強(qiáng)(圖5)。

3.1.2辮狀河三角洲相

辮狀河三角洲指由辮狀河直接推進(jìn)湖盆中所形成的富砂型湖盆淺水三角洲[16]。同扇三角洲相比，辮狀河三角洲搬運(yùn)距離相對較遠(yuǎn)，沉積物粒度相對較細(xì)，在斷陷湖盆的斜坡帶，長軸和短軸方向均可發(fā)育。主要以牽引流動(dòng)力機(jī)制為主。辮狀河三角洲發(fā)育于巴彥呼舒凹陷東部緩坡帶，主要發(fā)育平原和前緣2種亞相。

辮狀三角洲平原主要發(fā)育辮狀河道和洪泛平原2種微相。辮狀河道微相巖性相對較粗、分選較差，以雜色和紫紅色塊狀含礫砂巖、細(xì)砂巖為主，局部發(fā)育粉砂巖及泥巖；礫巖分選、磨圓較差，泥質(zhì)含量相對較少，為下粗上細(xì)的正韻律，底部沖刷構(gòu)造發(fā)育，具大型板狀和槽狀交錯(cuò)層理；單個(gè)砂體厚度為2～6m不等；自然電位曲線多呈齒化箱形或鐘形，電阻率曲線表現(xiàn)為高幅的鐘形或箱形。洪泛平原巖性主要為雜色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和紫紅色、淺灰色泥巖，炭化植物碎片發(fā)育。

辮狀三角洲前緣發(fā)育水下分流河道、席狀砂、河口壩及河道間等沉積微相。水下分流河道是前緣重要的組成部分，所占比例較大；其沉積物粒度較辮狀河道細(xì)，由厚層灰色礫砂巖、細(xì)砂巖與灰色粉砂巖和深灰色泥巖組成，分選、磨圓相對較好；往往由多個(gè)下粗上細(xì)的正韻律砂巖疊置而成，單砂層厚度為2～5m，底部沖刷構(gòu)造發(fā)育，此外槽狀交錯(cuò)層理、波狀交錯(cuò)層理亦常見；電阻率曲線多表現(xiàn)為高幅值的箱形或鐘形，自然電位曲線呈齒化箱形和鐘形。席狀砂位于水下分流河道或河口壩前端及側(cè)翼，砂體一般為粒度相對較細(xì)的薄層灰色細(xì)砂巖、粉砂巖與灰色泥巖互層；成熟度較高，分選磨圓好，單砂層厚度一般為1～2m，常見波狀層理及變形層理；電阻率和自然電位曲線呈漏斗形或指狀。河口壩位于水下分流河道的前緣及側(cè)翼，巖性為灰色中、細(xì)砂巖和粉砂巖；自下而上多呈由細(xì)變粗的反韻律，分選磨圓較好，見中型交錯(cuò)層理、平行層理；電阻率曲線呈漏斗形，自然伽馬曲線多呈指狀。河道間微相巖性相對較細(xì)，多為溢岸細(xì)粒沉積，常發(fā)育灰色、灰綠色泥巖，可見少量的灰色泥質(zhì)粉砂巖；水平層理、波狀層理較為發(fā)育；電性曲線一般為低幅、平緩指狀(圖6)。

圖6 巴彥呼舒凹陷辮狀河三角洲沉積特征(楚4井)

地震剖面上辮狀河三角洲振幅較強(qiáng)、連續(xù)性較好，內(nèi)部的前積反射結(jié)構(gòu)非常明顯。在粒度分析中發(fā)現(xiàn)多為三段式結(jié)構(gòu)，其中跳躍總體含量較高，滾動(dòng)組分含量相對較低，斜率和分選中等，揭示了水下分流河道沉積特點(diǎn)(圖6)。

3.1.3湖泊相

湖泊相主要分布于巴彥呼舒凹陷中部洼槽區(qū)域，巖性偏細(xì)，顏色相對較深，主要為灰色、深灰色泥巖和淺灰色泥質(zhì)粉砂巖和粉砂巖，可分為濱淺湖與深湖-半深湖2種亞相[14]，凹陷中主要發(fā)育濱淺湖亞相，只在局部的洼槽區(qū)發(fā)育深湖-半深湖亞相。

濱淺湖亞相巖性粒度相對較細(xì)，主要由灰色、深灰色泥巖與淺灰色粉砂巖及泥質(zhì)粉砂巖構(gòu)成，砂泥頻繁互層；該亞相處于浪基面之上，水體較淺但始終位于水下，受波浪、湖流強(qiáng)烈作用，沉積構(gòu)造類型多樣，可見平行層理、波狀層理、浪成砂紋層理，此外亦可見植物根莖和生物擾動(dòng)構(gòu)造等；自然電位曲線呈現(xiàn)為低幅線狀，電阻率曲線的幅度變化并不大(圖7)；在地震剖面上呈中-弱振幅、連續(xù)性中-好的席狀外形反射特征。

圖7 巴彥呼舒凹陷湖泊沉積特征(楚3井)

深湖-半深湖亞相通常處于湖盆中深水部位，大多處于缺氧的還原環(huán)境中[14]；沉積物粒度偏細(xì)、顏色相對深，主要為深灰色、黑色泥巖及薄層灰色泥質(zhì)粉砂巖；發(fā)育水平層理、塊狀層理和透鏡狀層理等；電測曲線多表現(xiàn)為低幅齒化線狀；在地震剖面上多呈現(xiàn)為強(qiáng)振幅、連續(xù)較好-好的平行、亞平行反射結(jié)構(gòu)(圖7)。

3.2 沉積體系展布特征

K1n沉積時(shí)期處于裂陷期，盆地的古構(gòu)造、古地貌對沉積體系展布具有明顯的控制作用。在單井相、連井剖面相分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合砂巖厚度、礫砂地比及砂地比，并參考重礦物、古地貌及地震前積反射結(jié)構(gòu)等方面，編制了K1n1(SQ1層序)和K1n2(SQ2層序)較為精細(xì)的沉積相圖。

3.2.1SQ1層序沉積體系展布

K1n1沉積時(shí)期(SQ1)為強(qiáng)烈裂陷期，受3條北東、北東東向雁列式控陷斷裂控制，凹陷沉降較大，導(dǎo)致大規(guī)模水進(jìn)，水體加深，湖泊面積迅速擴(kuò)大，形成“深盆、深水”的宏觀環(huán)境。該時(shí)期主要發(fā)育了扇三角洲和辮狀河三角洲2種砂體，并沉積以暗色泥巖和油頁巖、鈣質(zhì)泥巖與泥灰?guī)r為主的湖相細(xì)粒沉積，該套細(xì)粒沉積物成為盆地主力烴源巖，為油氣藏的形成提供了充足的物質(zhì)基礎(chǔ)。扇三角洲相主要分布在研究區(qū)西部陡坡帶；而辮狀河三角洲相主要發(fā)育在巴彥呼舒凹陷東部緩坡帶；中部的洼槽區(qū)發(fā)育深湖-半深湖相沉積。利用不同相帶儲(chǔ)集砂體的含油氣性統(tǒng)計(jì)分析，揭示扇三角洲前緣和辮狀河三角洲前緣砂體儲(chǔ)層物性較好，且呈楔狀與深湖相優(yōu)質(zhì)烴源直接接觸，源儲(chǔ)一體，成藏條件優(yōu)越(圖8(a))。

3.2.2SQ2層序沉積體系展布

K1n2沉積時(shí)期(SQ2)是盆地?cái)嘞莸亩κr(shí)期，斷裂活動(dòng)較頻繁，水體繼續(xù)加深，湖盆水域擴(kuò)大，物源區(qū)后退。該時(shí)期所發(fā)育的沉積體系有變細(xì)趨勢，表現(xiàn)為“廣盆、淺水”的沉積環(huán)境，主要發(fā)育有辮狀河三角洲和扇三角洲2種沉積體系，其前緣砂體直接深入到深湖相泥巖中，被泥巖所包裹，具有“泥包砂”的特點(diǎn)，砂層薄，連通性差，易形成斷層-巖性和巖性油藏。因辮狀河三角洲前緣和扇三角洲前緣砂體儲(chǔ)層物性均較好，并緊鄰規(guī)模較大的優(yōu)質(zhì)烴源巖，同時(shí)K1n2上覆地層K1d發(fā)育巨厚的泥巖作為區(qū)域蓋層，構(gòu)成了良好的生、儲(chǔ)、蓋組合。巴中次凹西部陡坡帶的楚5井和舒1井分別獲32.75t/d和5.38t/d高產(chǎn)工業(yè)油流，已證實(shí)扇三角洲前緣、辮狀河三角洲前緣等砂體是有利的含油相帶，是油氣勘探的重要領(lǐng)域(圖8(b))。

圖8 巴彥呼舒凹陷K1n沉積體系平面展布圖

4 有利區(qū)帶預(yù)測

巴彥呼舒凹陷西部陡坡的斷裂調(diào)節(jié)帶經(jīng)歷K1n末期和K1y末期2期構(gòu)造反轉(zhuǎn)，形成大型鼻狀構(gòu)造帶，K1y末期反轉(zhuǎn)對斷陷期構(gòu)造破壞小，原始鼻狀構(gòu)造得以完整保存，陡坡帶發(fā)育的2個(gè)大型斷鼻構(gòu)造，形成斷鼻圈閉，且2組調(diào)節(jié)帶的斷裂交匯處為構(gòu)造低地，是最大水系的注入位置。扇三角洲前緣砂體在2條斷層交匯處堆積，形成“葉片狀”或 “朵狀”扇體沉積，沿著鼻狀構(gòu)造帶展布；受多期構(gòu)造活動(dòng)影響形成多個(gè)欠壓實(shí)帶，形成異常高孔帶，儲(chǔ)層物性好，孔隙度一般大于10%；多期疊置的扇三角洲前緣砂體與深湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖直接接觸，該套泥巖有機(jī)質(zhì)豐度高，母質(zhì)類型以Ⅰ型干酪根為主，生烴能力強(qiáng)，分布范圍廣，達(dá)到優(yōu)質(zhì)烴源巖級別。構(gòu)造變換帶源儲(chǔ)與構(gòu)造匹配好，是油氣聚集的良好場所，發(fā)育構(gòu)造油藏，上油下水或上油下干，具有整體含油的特點(diǎn)(圖9)。陡坡帶舒1井和楚5井分別獲得5.38t/d和32.75t/d的高產(chǎn)工業(yè)油流，證實(shí)其為有利的勘探區(qū)域。

東部緩坡構(gòu)造帶，以平行主構(gòu)造走向的順向控洼斷層為界，鄰近主生油中心，油源供給條件較好。該區(qū)為一短窄的斜坡，地層產(chǎn)狀較為簡單，向邊界層層超覆、尖滅。區(qū)內(nèi)斷層較為發(fā)育，與斜坡帶走向相反，形成系列反向斷塊，斷裂延伸長，形成多個(gè)斷層破折帶。該區(qū)構(gòu)造較為平緩，不易形成局部構(gòu)造圈閉(圖9)。地層總體較薄，向凹陷邊部逐漸減薄，儲(chǔ)層發(fā)育程度差，目前鉆井已油氣揭示，證實(shí)緩坡帶是巴彥呼舒凹陷較有利的前景勘探區(qū)。

圖9 巴彥呼舒凹陷油氣成藏模式圖

5 結(jié)論

1)巴彥呼舒凹陷K1n劃分為2個(gè)三級層序，發(fā)育扇三角洲、辮狀河三角洲和湖泊等3種沉積相類型。扇三角洲沉積相主要分布在研究區(qū)西部陡坡帶；而辮狀河三角洲發(fā)育于東部的緩坡帶；湖泊相主要發(fā)育在中部洼槽帶及扇(辮狀河)三角洲的邊部。沉積格局整體具有“東西分帶”特征，不同沉積演化時(shí)期，沉積體系分布有所差異。

2)區(qū)內(nèi)扇三角洲前緣和辮狀河三角洲前緣砂體儲(chǔ)層物性較好，并緊鄰規(guī)模較大的優(yōu)質(zhì)烴源巖，在陡坡帶斷裂發(fā)育地區(qū)易形成陡坡反轉(zhuǎn)構(gòu)造油氣藏；在緩坡帶可形成斷層-巖性油氣藏，而靠近洼槽區(qū)易形成巖性油氣藏，其中巴中次凹的陡坡帶是有利的勘探區(qū)域。

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