宋光永 ，朱超 ，李森明 ，王艷清 ，夏志遠(yuǎn) ，潘科

（1.中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院，浙江 杭州 310023；2.中國(guó)石油青海油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，甘肅 敦煌 736202）

0 引言

淺水三角洲-濱淺湖沉積是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一［1］。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者一致認(rèn)為，淺水三角洲的形成條件、微相構(gòu)成、儲(chǔ)層發(fā)育模式不同于經(jīng)典的三角洲理論模式［2-3］，特別是湖盆淺水三角洲及湖盆砂體的成因類型與分布模式需要重新認(rèn)識(shí)、研究［3］。勘探證實(shí)，坳陷湖盆大面積淺水三角洲是巖性油氣藏勘探的重要目標(biāo)，是大面積巖性油氣田形成的基礎(chǔ)［4］。因此，深入研究淺水三角洲-濱淺湖灘壩體系沉積特征及空間展布，共生關(guān)系，對(duì)沉積學(xué)學(xué)科建設(shè)及我國(guó)陸相盆地包括柴達(dá)木盆地油氣勘探開(kāi)發(fā)也具有重要的指導(dǎo)意義。

油砂山地區(qū)位于柴達(dá)木盆地西部茫崖坳陷區(qū)油砂山-大烏斯構(gòu)造帶油砂山地面構(gòu)造東段。2010年，該區(qū)上新統(tǒng)發(fā)現(xiàn)億噸級(jí)大油田，實(shí)現(xiàn)了柴達(dá)木盆地石油勘探的一大突破［5］。勘探實(shí)踐證實(shí)，油砂山地區(qū)上新統(tǒng)為一套淺水三角洲及濱淺湖的交互沉積［6］。本文在系統(tǒng)研究柴達(dá)木盆地油砂山地區(qū)上新統(tǒng)沉積特征基礎(chǔ)上，總結(jié)了三角洲前緣與濱淺湖砂體沉積特征及差異、分布規(guī)律及動(dòng)態(tài)演化特征。

1 地層特征

新近紀(jì)，包括油砂山地區(qū)在內(nèi)的柴達(dá)木盆地西部處于大型坳陷湖盆演化階段［7］，在區(qū)域構(gòu)造擠壓應(yīng)力下，盆緣剝蝕區(qū)持續(xù)隆升，物源供給充足。在此背景下，油砂山地區(qū)連續(xù)沉積了一套巨厚碎屑巖地層。由下至上可劃分為中新統(tǒng)上干柴溝組（N1）、上新統(tǒng)下油砂山組、上油砂山組及獅子溝組。 其中，獅子溝組受后期構(gòu)造擠壓強(qiáng)烈逆沖而出露地表。各組地層巖性特征見(jiàn)圖1。由上干柴溝組至獅子溝組，泥巖顏色由灰變紅，砂巖粒度由細(xì)變粗，整體上呈現(xiàn)為湖盆萎縮階段［8］。 勘探證實(shí)，上新統(tǒng)均有油氣藏分布［9］，表現(xiàn)出油氣層時(shí)間跨度長(zhǎng)、累計(jì)厚度大、層數(shù)多、巖性相對(duì)細(xì)的特點(diǎn)［10］。

2 沉積相分析

基于大量錄井、測(cè)井及巖心資料，通過(guò)巖性、粒度特征、沉積構(gòu)造、沉積序列、電性組合特征等綜合分析，認(rèn)為油砂山地區(qū)上新世為淺水三角洲前緣及濱淺湖沉積環(huán)境?？蛇M(jìn)一步劃分為多種微相類型。

圖1 油砂山地區(qū)新近系地層

2.1 微相劃分及對(duì)比

三角洲前緣沉積巖性組合為灰色含礫砂巖、中—細(xì)砂巖、粉砂巖等夾灰色或棕灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，砂地比 0.35～0.60（見(jiàn)圖 2）。常見(jiàn)沖刷-沖填構(gòu)造，主要為交錯(cuò)層理，波狀砂泥復(fù)合層理。單層砂體粒序上主要表現(xiàn)為正粒序，偶見(jiàn)反粒序發(fā)育。粒度概率累積曲線以二段式為主（少量三段式），以懸浮和跳躍組分為主（少量滾動(dòng)組分），顯示水動(dòng)力相對(duì)較弱?？蛇M(jìn)一步劃分為水下分流河道、席狀砂、水下分流間灣、河口壩等微相，各微相巖性、粒度、層理及測(cè)井識(shí)別標(biāo)志見(jiàn)表1。

圖2 三角洲前緣與濱淺湖沉積特征對(duì)比

濱淺湖沉積巖性組合為灰色、棕灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖與灰色細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖互層。粒序主要為反粒序或正反復(fù)合粒序。一般單層砂巖厚度都小于2 m，多數(shù)為幾十厘米砂巖與泥巖頻繁互層，砂地比0.3左右。層理類型以波狀、透鏡狀層理及浪成砂紋交錯(cuò)層理為主，表現(xiàn)為湖浪水動(dòng)力環(huán)境。概率累積粒度曲線為兩段式，缺失滾動(dòng)組分，懸浮組分占50%以上。濱淺湖亞相一般劃分為灘壩、泥灰坪、湖泥等3個(gè)微相類型［11］，各微相巖性、粒度、層理及測(cè)井識(shí)別標(biāo)志見(jiàn)表1。

三角洲前緣與濱淺湖對(duì)比標(biāo)志：1）三角洲前緣砂體單層厚度大，砂地比大；2）三角洲前緣砂體常見(jiàn)沖刷-充填構(gòu)造（見(jiàn)圖2中A），并因此產(chǎn)生大量水道下切作用產(chǎn)生的泥礫（見(jiàn)圖2中B）。該泥礫呈棱角狀，與濱淺湖沉積中受波浪改造具一定磨圓度的泥礫較易區(qū)分。3）濱淺湖灘壩砂體微觀薄片下常?？梢?jiàn)內(nèi)碎屑，包括碳酸鹽質(zhì)砂屑、鮞粒。特別是鮞粒，一般認(rèn)為形成于清水、震蕩環(huán)境，而三角洲前緣沉積水體由于攜帶大量陸源泥沙，極為混濁，不可能出現(xiàn)鮞粒。4）脈狀、波狀、透鏡狀砂泥復(fù)合層理特征不同。三角洲前緣分流間灣中發(fā)育的砂泥復(fù)合層理泥巖顏色以淺灰色、棕灰色、灰褐色等弱氧化色為主，泥巖不純，通常為含砂泥巖，砂質(zhì)粒度變化范圍大，粗者可見(jiàn)礫級(jí)。反映河水能量強(qiáng)弱交替變化過(guò)程，當(dāng)河水量少時(shí)，沉積泥為主，當(dāng)河水泛濫時(shí)，沉積砂為主［12］；而濱淺湖發(fā)育的復(fù)合層理中泥巖顏色以灰色、灰綠色、深灰色等弱還原—還原色為主。泥巖質(zhì)純，砂巖主要為粉砂巖，內(nèi)部層理發(fā)育，主要為浪成砂紋交錯(cuò)層理及爬升波紋層理 （見(jiàn)圖2中C，D）。反映湖水的潮汐過(guò)程。5）淺水三角洲前緣亞相GR曲線短期進(jìn)積/退積旋回性明顯。濱淺湖亞相GR測(cè)井曲線旋回性差，主要呈現(xiàn)出加積型沉積序列（見(jiàn)圖2）。

表1 油砂山地區(qū)沉積相分類及相識(shí)別標(biāo)志

2.2 沉積微相分布

根據(jù)各沉積微相總厚度占地層厚度百分比 （見(jiàn)圖3），本區(qū)主要微相類型為分流間灣、湖泥，其次為水下分流河道、灘壩及灰泥坪，少量席狀砂，偶爾發(fā)育河口壩。泥巖厚度超過(guò)砂巖厚度，整體上屬于“泥包砂”的剖面結(jié)構(gòu)。河口壩微相欠發(fā)育，一般認(rèn)為與基準(zhǔn)面下降相關(guān)，基準(zhǔn)面下降導(dǎo)致早期河口壩大部分被后期河道沖刷切割，很少保存［13］。

圖3 油砂山地區(qū)沉積微相分布特征

統(tǒng)計(jì)了各沉積微相在三級(jí)層序地層單元中厚度百分比，三級(jí)層序劃分沿襲前人研究成果［14］，下油砂山組由下至上劃分為SQ8及SQ9兩個(gè)三級(jí)層序，上油砂山組整體為SQ10層序。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，自SQ8至SQ10，水下分流河道及分流間灣微相明顯增多，而灘壩、灰泥坪、湖泥微相則明顯減少 （見(jiàn)圖3）。這表明SQ8至SQ10層序演化處于基準(zhǔn)面下降過(guò)程中，油砂山地區(qū)水體逐漸變淺，淺水三角洲處于進(jìn)積周期中。

對(duì)研究區(qū)10余口井巖心相、測(cè)井相進(jìn)行了綜合分析，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料及前人的成果，編制研究區(qū)上新統(tǒng)三級(jí)層序沉積相圖（見(jiàn)圖4），分析沉積相的平面展布，探討沉積相的演化規(guī)律。SQ8時(shí)期，研究區(qū)整體處于濱淺湖亞相范圍內(nèi)（見(jiàn)圖4a）。物源來(lái)自于西部，三角洲前緣出現(xiàn)在研究區(qū)西部建參2—躍東31—扎西1井一線。SQ9時(shí)期，研究區(qū)為淺水三角洲前緣末端與濱淺湖間互沉積區(qū)（見(jiàn)圖4b）。SQ10時(shí)期，淺水三角洲強(qiáng)勢(shì)推進(jìn)，研究區(qū)整體處于淺水三角洲前緣相帶中，濱淺湖灘壩則退至烏南地區(qū)（見(jiàn)圖4c），如烏26井、南參2井。由SQ8至SQ10時(shí)期，三角洲前緣從西向東推進(jìn)。

3 對(duì)儲(chǔ)層的控制

3.1 砂巖成分成熟度低

古氣候條件對(duì)母巖的化學(xué)風(fēng)化作用有明顯的控制作用，進(jìn)而控制了砂巖的組成及成分成熟度［15］。柴達(dá)木盆地上新世沉積時(shí)期具有干旱的氣候條件，使得陸源碎屑物風(fēng)化程度較弱。具體表現(xiàn)為：1）研究區(qū)碎屑組分中富含陸源碳酸鹽巖巖屑 （表2中陸源碳酸鹽巖巖屑屬于沉積巖巖屑范疇）。在巖石薄片中呈現(xiàn)為方解石礦屑和白云石礦屑。其在地表水中極易溶解遷移，而在極其干燥的氣候條件下，地表水對(duì)方解石礦屑和白云石礦屑溶解反應(yīng)時(shí)間短，易溶解遷移少，才能在沉積物中保留下來(lái)。2）研究區(qū)碎屑組分整體成分成熟度均不高。SQ8，SQ9，SQ10 層序 Q/（F+R）（Q 為石英體積分?jǐn)?shù)，F(xiàn)為長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)，R為巖屑體積分?jǐn)?shù)）比值分別為0.61，0.54，0.35（見(jiàn)表 2）。

圖4 油砂山地區(qū)SQ8，SQ9，SQ10沉積相

表2 油砂山地區(qū)油砂山組儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

3.2 堿性水成巖作用

上新世時(shí)期柴達(dá)木湖盆為典型鹽湖—半咸水湖泊，水體偏堿性［16-17］。在堿性水成巖環(huán)境下，上新統(tǒng)儲(chǔ)層成巖作用表現(xiàn)出獨(dú)特性，體現(xiàn)在：1）地層水中Ca2+，Mg2+，F(xiàn)e2+質(zhì)量濃度大，碳酸鹽過(guò)飽和而沉淀發(fā)生時(shí)間早，大量碳酸鹽膠結(jié)發(fā)生于成巖早期；2）早期碳酸鹽膠結(jié)物的發(fā)育，增強(qiáng)了巖石抗壓實(shí)能力，導(dǎo)致堿性水環(huán)境中早期壓實(shí)作用弱于酸性水環(huán)境［18-19］。3）溶蝕作用弱。由于巖石中主要易溶礦物組分，包括長(zhǎng)石等鋁硅酸鹽礦物及碳酸鹽礦物，它們的溶蝕反應(yīng)均容易發(fā)生于酸性水介質(zhì)中，在堿性水介質(zhì)中則相對(duì)穩(wěn)定［20］。另外，在成巖作用過(guò)程中，烴源巖因干酪根熱降解作用形成的有機(jī)酸（及碳酸）進(jìn)入砂巖時(shí)，受到堿性地層水中和，對(duì)儲(chǔ)層的骨架顆粒的溶蝕能力減弱。鏡下觀察結(jié)果表明，長(zhǎng)石、巖屑等骨架組分僅少量溶蝕，形成的次生溶孔絕對(duì)量不超過(guò)1.5%。碳酸鹽膠結(jié)物均未有溶蝕痕跡。

3.3 沉積微相決定了儲(chǔ)層物性差異

沉積微相對(duì)砂巖儲(chǔ)層礦物成分、結(jié)構(gòu)、分選、磨圓和雜基體積分?jǐn)?shù)都有明顯控制作用［21-25］，而這些因素對(duì)儲(chǔ)層物性都有不同程度的影響。在剔除壓實(shí)作用及局部碳酸鹽強(qiáng)膠結(jié)作用的影響后，研究區(qū)儲(chǔ)層物性差異主要與沉積微相相關(guān)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，三角洲前緣砂體平均孔隙度24.2%，濱淺湖砂體平均孔隙度18.9%。顯然，三角洲前緣砂體粒度更粗、碳酸鹽膠結(jié)物體積分?jǐn)?shù)更少是其物性優(yōu)于濱淺湖灘壩砂體的主要原因。同時(shí)也說(shuō)明粒度、膠結(jié)物體積分?jǐn)?shù)對(duì)儲(chǔ)層的影響超過(guò)了分選、磨圓和雜基體積分?jǐn)?shù)對(duì)儲(chǔ)層的影響（見(jiàn)表3）。

表3 三角洲前緣砂體與濱淺湖砂體儲(chǔ)層性質(zhì)對(duì)比

4 結(jié)論

2）沉積環(huán)境影響了砂巖成分成熟度，并且決定了儲(chǔ)層埋藏后堿性成巖作用，對(duì)儲(chǔ)層的影響表現(xiàn)為：早期碳酸鹽膠結(jié)強(qiáng)烈，并由此推遲了儲(chǔ)層壓實(shí)減孔進(jìn)程（與酸性成巖環(huán)境相比）；堿性水中和了來(lái)自烴源巖的有機(jī)酸，削弱了溶蝕作用。

3）沉積微相及碳酸鹽膠結(jié)決定了儲(chǔ)層物性差異。在同等壓實(shí)效應(yīng)下，由于砂巖粒度更粗、碳酸鹽膠結(jié)程度更弱，三角洲前緣砂體物性優(yōu)于濱淺湖灘壩砂體。

［1］朱筱敏，劉媛，方慶，等.大型坳陷湖盆淺水三角洲形成條件和沉積模式：以松遼盆地三肇凹陷扶余油層為例［J］.地學(xué)前緣，2012，19（1）：89-99.

［2］張昌民，尹太舉，朱永進(jìn)，等.淺水三角洲沉積模式［J］.沉積學(xué)報(bào)，2010，28（5）：933-944.

［3］劉自亮，沈芳，朱筱敏，等.淺水三角洲研究進(jìn)展與陸相湖盆實(shí)例分析［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2015，36（4）：596-604.

［4］鄒才能，趙文智，張興陽(yáng)，等.大型敞流坳陷湖盆淺水三角洲與湖盆中心砂體的形成與分布［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)，2008，82（6）：813-825.

［5］付鎖堂，關(guān)平，張道偉.柴達(dá)木盆地近期勘探工作思考［J］.天然氣地球科學(xué)，2012，23（5）：813-819.

［6］李元奎，奎萬(wàn)倉(cāng)，鐵成文，等.柴達(dá)木盆地油砂山地區(qū)地質(zhì)綜合評(píng)價(jià)及勘探目標(biāo)優(yōu)選［J］.地球?qū)W報(bào)，2012，33（1）：57-64.

［7］金之鈞，李京昌.柴達(dá)木盆地新生代波動(dòng)過(guò)程及與油氣關(guān)系［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)，2006，80（3）：359～365.

［8］付鎖堂，徐禮貴，鞏慶林，等.柴西南區(qū)石油地質(zhì)特征及再勘探再研究的建議［J］.中國(guó)石油勘探，2010，15（1）：6-10.

［9］黃葉秋，宋光永，王波，等.柴達(dá)木盆地油砂山地區(qū)N22和N21砂巖儲(chǔ)層特征［J］.巖性油氣藏，2013，25（2）：19-25.

［10］孫平，郭澤清，劉衛(wèi)紅，等.柴達(dá)木盆地英東一號(hào)油氣田成藏機(jī)理［J］.石油勘探與開(kāi)發(fā)，2013，40（4）：429-435.

［11］紀(jì)友亮，盧歡，劉玉瑞.蘇北盆地高郵凹陷古近系阜寧組一段淺水三角洲和灘壩沉積模式［J］.古地理學(xué)報(bào)，2013，15（5）：729-740.

［12］商曉飛，侯加根，孫福亭，等.砂質(zhì)灘壩儲(chǔ)集層內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征及構(gòu)型模式：以黃驊坳陷板橋油田古近系沙河街組為例［J］.石油學(xué)報(bào)，2014，35（6）：1160-1171.

［13］張春生，劉忠保，施冬，等.三角洲分流河道及河口壩形成過(guò)程的物理模擬［J］.地學(xué)前緣，2000，7（3）：168-176.

［14］王艷清，劉云田，黃革萍，等.柴達(dá)木盆地西部地區(qū)古近-新近系沉積體系與油氣分布［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2014：25-83.

［15］BUCHHEIM H P，BRAND L R，GOODWIN H T.The potential impacts of climate change on the Great Lakes［J］.Bulletin of the American Meteorological Society，1991，72（1）：21-28.

［16］黃成剛，袁劍英，曹正林，等.咸化湖盆儲(chǔ)集層中咸水流體與巖石礦物相互作用實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究［J］.礦物巖石地球化學(xué)通報(bào)，2015，34（2）：343-348.

［17］施輝，劉震，連良達(dá)，等.高原咸化湖盆巖性油氣藏富集規(guī)律：以柴達(dá)木盆地西南區(qū)為例［J］.天然氣地球科學(xué)，2013，24（4）：701-711.

［18］鐘大康，朱筱敏，李樹(shù)靜，等.早期碳酸鹽膠結(jié)作用對(duì)砂巖孔隙演化的影響：以塔里木盆地滿加爾凹陷志留系砂巖為例［J］.沉積學(xué)報(bào)，2007，25（6）：885-890.

［19］禚喜準(zhǔn)，王琪，李娟，等.早期碳酸鹽膠結(jié)作用對(duì)恩平凹陷珠江組砂巖孔隙演化模式的影響［J］.天然氣工業(yè)，2013，33（4）：26-30.

［20］馬達(dá)德，壽建峰，胡勇，等.柴達(dá)木盆地柴西南區(qū)碎屑巖儲(chǔ)層形成的主控因素分析［J］.沉積學(xué)報(bào)，2005，23（4）：589-595.

［21］CAVINATO G P，CARUSI C，DALL′ASTA M，et al.Sedimentary and tectonic evolution of Plio-Pleistocene alluvial and lacustrine deposits of Fucino Basin（central Italy）［J］.Sedimentary Geology，2002，148（1）：29-59.

［22］王偉鋒，胡瑜，于正軍，等.東營(yíng)三角洲前緣坡移扇儲(chǔ)集體特征及成因研究［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2016，38（5）：600-608.

［23］畢彩芹，朱強(qiáng)，胡志方，等.渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷沾車地區(qū)沙四上亞段湖相碳酸鹽巖儲(chǔ)層特征［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2017，39（2）：203-212.

［24］徐春華，王亞琳.渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷凹隆結(jié)構(gòu)類型及其對(duì)沉積的控制作用［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2017，39（5）：587-592.

［25］張輝，曾小明，黃冬梅，等.北部灣盆地潿西南凹陷富礫型和富砂型湖底扇沉積特征差異分析［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2017,39（5）：633-639.