涂智杰

(長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，湖北 荊州 434020)

0 引 言

準(zhǔn)噶爾盆地西北部瑪湖凹陷周緣斜坡帶是盆地油氣增儲建產(chǎn)的重要勘探區(qū)[1-3]，三疊系克拉瑪依組和百口泉組巖性油氣藏成為主要的勘探潛力層系[4-6]。沉積相是石油地質(zhì)研究中的重要組成部分，是油氣勘探部署與開發(fā)評價的地質(zhì)基礎(chǔ)。前人對準(zhǔn)噶爾盆地在西北緣構(gòu)造帶與瑪湖凹陷之間的斜坡帶沉積相研究主要集中在三疊系各組的沉積相和沉積亞相[7-10]，而針對沉積微相的研究程度相對較低，有利儲層砂體范圍不落實，無法有效指導(dǎo)井位部署和精細(xì)勘探的實施。對此，為明確烏夏南斜坡克拉瑪依組上段(簡稱克上組)沉積微相，通過巖心和薄片觀察，結(jié)合測錄井資料，對巖石類型、沉積構(gòu)造和測井相等沉積相識別標(biāo)志進(jìn)行分析，進(jìn)而劃分沉積微相和平面分布范圍，明確有利沉積砂體展布范圍，探討沉積演化過程，為下一步油氣勘探開發(fā)部署提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

準(zhǔn)噶爾盆地位于新疆維吾爾自治區(qū)北部，為阿爾泰山、天山山系以及西準(zhǔn)噶爾界山夾持的三角形封閉式內(nèi)陸盆地，面積約為13.5×104km2。烏夏南斜坡構(gòu)造位于盆地西北緣地區(qū)烏夏斷裂帶和瑪湖凹陷之間，自早石炭世末期開始進(jìn)入陸相湖盆階段，經(jīng)歷了3期前陸盆地和2期坳陷盆地演化，多期構(gòu)造演化導(dǎo)致其形成了典型的疊合盆地特征[11-12]。研究區(qū)三疊系整體表現(xiàn)為統(tǒng)一的內(nèi)陸坳陷，發(fā)育河流—湖泊相沉積?？死斠澜M是早三疊世的干旱山麓平原環(huán)境至晚三疊世溫濕河湖沼澤之間的過渡沉積，發(fā)育扇狀三角洲、辮狀河三角洲和湖泊相。克拉瑪依組分下段和上段，上段以淺湖環(huán)境為主，在盆地西北緣三角洲前緣亞相沉積最為發(fā)育。截至2019年年底，研究區(qū)克上組試油12口井，獲工業(yè)油流6口井，有利儲層均為河道沉積砂體，油藏分布明顯受沉積控制。為此，急需加強(qiáng)沉積微相地質(zhì)研究，指導(dǎo)下一步勘探部署。

2 沉積相識別標(biāo)志

通過對烏夏南斜坡克上組各井所鉆遇的巖石類型、泥巖顏色、層理構(gòu)造、沉積構(gòu)造等相標(biāo)志的綜合分析，將克上組分為5個小層，6個沉積微相類型(圖1)。

圖1 烏夏南斜坡克上組沉積相綜合柱狀圖Fig.1 Composite column of sedimentary facies in Keshang Formation of Wuxia south slope

2.1 巖石類型

通過對研究區(qū)5口取心井的74塊巖心樣品資料的觀察和統(tǒng)計，結(jié)合研究區(qū)錄井巖性厚度柱狀圖，確定研究區(qū)克上組巖性種類多樣。烏夏南斜坡克上組巖性為砂礫巖、含礫中-細(xì)砂巖、細(xì)砂巖、泥巖。其中，T2k21巖性以砂泥巖互層為主，頂部發(fā)育砂礫巖、砂巖；T2k22為泥巖層，中部夾砂巖；T2k23以砂巖為主，含厚層砂礫巖；T2k24、T2k25為泥巖層，夾細(xì)砂巖、粉砂巖。

2.2 沉積構(gòu)造

沉積構(gòu)造反映了沉積介質(zhì)的性質(zhì)、流體的水動力狀況、沉積物的搬運(yùn)和沉積方式。通過對克上組取心井的巖心觀察與描述，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)沉積構(gòu)造類型較少，主要包括粒序?qū)永?、平行層理、塊狀層理、沖刷充填構(gòu)造等。

塊狀層理常見于泥巖及厚層的粗碎屑巖中，其層內(nèi)物質(zhì)均勻，組分、結(jié)構(gòu)無差異(圖2a、b)，一般認(rèn)為由沉積物的快速堆積形成。

粒序?qū)永戆ㄕＰ?遞變)層理(圖2c)和反粒序(遞變)層理(圖2d)。正粒序為粒度由底部至頂部由粗逐漸變細(xì)，反之則稱為反粒序。正粒序?qū)永淼撞砍０殡S有沖刷面，粒度由底部向上逐漸變細(xì)。

圖2 烏夏南斜坡巖心特征Fig.2 Core features of Wuxia south slope

平行層理是在高流態(tài)中由平坦的河床砂遷移沉積所形成，在研究區(qū)砂巖中常見該類型層理(圖3e—g)，與水平層理相似，是在較強(qiáng)的水動力條件下定向水流作用的結(jié)果，主要發(fā)育在烏夏南斜坡主河道帶。

沖刷充填構(gòu)造在烏夏南斜坡主要出現(xiàn)在近源區(qū)，沖刷面附近有砂礫巖發(fā)育，見粒序?qū)永砘蝽嵚蓪永?圖3h)。

2.3 測井相特征

研究區(qū)取心段巖石類型與測井曲線形態(tài)對比結(jié)果顯示：水下分流河道測井曲線為中部微齒的箱形或鐘形，上部細(xì)齒增加，底部突變，該組曲線形態(tài)對應(yīng)了厚層含礫砂巖、粗砂巖，以正粒序為主；河口壩為中—高幅漏斗形，下部齒化，齒中線向上由緩變陡，該組曲線形態(tài)對應(yīng)了中—厚層細(xì)砂巖、粉砂巖、夾薄層泥巖，以反序為主；席狀砂為指形或漏斗形，齒化，曲線幅度較低，該組曲線形態(tài)對應(yīng)了薄層粉砂巖與泥巖互層；分流河道間為中—低幅指形或薄層漏斗形，該組曲線形態(tài)對應(yīng)了泥巖中夾薄層粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。

3 沉積微相劃分及特征

風(fēng)南2—風(fēng)南1—風(fēng)南402—風(fēng)南404—瑪16連井剖面顯示(圖3)，該剖面為一條順物源方向剖面，風(fēng)南2井最接近物源，瑪16井離物源最遠(yuǎn)，整個剖面切順物源方向的一些三角洲水下分流河道分支，T2k21和T2k23砂體的連通性較好。剖面整體在風(fēng)南2井附近發(fā)育更多的水下分流河道砂體，順物源方向至瑪16井，河口壩、席狀砂砂體增多。從垂向上看，由T2k25向T2k21，表現(xiàn)出湖平面逐漸下降、砂體的發(fā)育規(guī)模逐漸增大的趨勢。

圖3 風(fēng)南2—風(fēng)南1—風(fēng)南402—風(fēng)南404—瑪16連井沉積剖面Fig.3 Sedimentary section through wells FN2-FN1-FN402-FN404-Ma16

瑪27—風(fēng)南401—風(fēng)南407—夏81—夏032連井剖面(圖4)顯示，該剖面為一條垂直物源方向剖面，瑪27井在最西側(cè)，夏032井在最東側(cè)，整個剖面切過研究區(qū)內(nèi)2個主要三角洲分支。在該剖面中，砂體的發(fā)育規(guī)模由T2k25向T2k21逐漸增大，表現(xiàn)出湖平面逐漸下降，連通程度逐漸變好。砂體類型由T2k25發(fā)育的席狀砂、濱淺湖砂、河口壩為主，過渡為T2k21的水下分流河道砂為主。T2k21和T2k22砂體厚度非常大，顯示出三角洲厚層疊置的特征。風(fēng)南407—夏81—夏032井沉積特征發(fā)育較為相似。

圖4 瑪27—風(fēng)南401—風(fēng)南407—夏81—夏032連井沉積剖面Fig.4 Sedimentary section through wells Ma27-FN401-FN407-Xia81-Xia032

4 沉積微相平面分布特征

研究區(qū)克上組屬于三角洲沉積體系，物源來自于北部，河道為北東—南西走向。平面上，研究區(qū)沉積微相包括水下分流河道、河口壩、分流間灣、濱淺湖和席狀砂等?？松辖M厚砂巖、砂礫巖為優(yōu)勢儲層，主要為水下分流河道及河口壩，各小層有利儲層沉積砂體面積為50～110 km2。

4.1 T2k25沉積時期

T2k25沉積時期湖平面最高，水動力條件最弱，三角洲向湖盆方向的延伸距離最近，物源主要來自于北西方向，研究區(qū)內(nèi)主要發(fā)育2支較大的水下分流河道和1支較小的水下分流河道(圖5a)。2支較大水下分流河道向南東方向延伸距離不超過10 km，較小1支僅延伸2 km左右。在風(fēng)南408、風(fēng)南404等井區(qū)發(fā)育小面積的河口壩沉積，在瑪158、艾克1、風(fēng)南405、風(fēng)南16井附近發(fā)育少量的席狀砂沉積，三角洲水下分流河道之間還發(fā)育水下分流間灣微相，其他區(qū)域均被濱淺湖相覆蓋。

4.2 T2k24沉積時期

T2k24沉積時期湖平面開始降低，水動力條件逐漸增強(qiáng)，三角洲向湖盆方向的延伸距離增大，物源主要來自于北東和北西方向，在研究區(qū)內(nèi)主要發(fā)育3支水下分流河道(圖5b)。其延伸距離整體增大至6～11 km。在風(fēng)南2、風(fēng)南17井西側(cè)、夏93井西側(cè)等區(qū)域發(fā)育河口壩沉積，在風(fēng)南404、風(fēng)南407、風(fēng)南409井附近發(fā)育席狀砂沉積，三角洲水下分流河道之間發(fā)育水下分流間灣微相有所增多，其他區(qū)域均被濱淺湖相覆蓋。

4.3 T2k23沉積時期

T2k23沉積時期湖平面繼續(xù)降低，水動力條件繼續(xù)增強(qiáng)，三角洲向湖盆方向的延伸距離繼續(xù)增大，物源同樣主要來自于北東方向，在研究區(qū)內(nèi)主要發(fā)育3支水下分流河道(圖5c)。水下分流河道延伸距離整體繼續(xù)增大至7～12 km。在風(fēng)南409、瑪157井等區(qū)域發(fā)育河口壩沉積，在瑪17井和瑪13井附近發(fā)育小面積席狀砂沉積，三角洲水下分流河道之間發(fā)育水下分流間灣微相仍然較多，其他區(qū)域均被濱淺湖相覆蓋。T2k23沉積時期砂體發(fā)育面積較大。

4.4 T2k22沉積時期

T2k22沉積時期湖平面繼續(xù)降低，水動力條件繼續(xù)增強(qiáng)，三角洲向湖盆方向的延伸距離繼續(xù)增大，物源同樣主要來自于北東、正北和北西方向，在研究區(qū)內(nèi)仍然發(fā)育3支水下分流河道，繼承了T2k23沉積時期特征(圖5d)。在瑪27井東側(cè)、風(fēng)南406井西側(cè)等區(qū)域發(fā)育河口壩沉積，在瑪13、瑪16、瑪15井附近發(fā)育小面積席狀砂沉積，三角洲水下分流河道之間發(fā)育水下分流間灣微相仍然較多，其他區(qū)域均被濱淺湖相覆蓋。T2k22沉積時期砂體發(fā)育面積較大。

4.5 T2k21沉積時期

T2k21沉積時期湖平面達(dá)到最低，水動力條件最強(qiáng)，三角洲向湖盆方向的延伸距離最大，在研究區(qū)內(nèi)仍然發(fā)育2支水下分流河道，物源來自北東向(圖5e)。水下分流河道延伸距離整體最大，均在10 km左右，水下分流河道發(fā)育橫向?qū)挾纫策M(jìn)一步加大。在瑪154、瑪157、瑪16、風(fēng)南406、風(fēng)南405井等區(qū)域發(fā)育河口壩沉積，在瑪150井附近發(fā)育小面積席狀砂沉積，席狀砂發(fā)育面積最小，三角洲水下分流河道之間發(fā)育水下分流間灣微相較少，其他區(qū)域均被濱淺湖相覆蓋。

圖5 烏夏南斜坡克上組各層沉積微相Fig.5 Sedimentary microfacies of various members of Keshang Formation in Wuxia south slope

5 沉積相演化特征

準(zhǔn)噶爾盆地受二疊紀(jì)沉積后海西晚期的構(gòu)造作用使該區(qū)長期處于隆升狀態(tài)而被剝蝕夷平，導(dǎo)致烏夏南斜坡三疊紀(jì)早期仍在被剝蝕，并未有上覆地層沉積[13-22]。中三疊世，盆地西北緣隆起前緣的中拐凸起沉積了一套三角洲前緣沉積亞相，水下分流河道、河口壩、分流間灣和濱湖相沉積微相較為發(fā)育。中三疊世早期，受盆地西北緣隆起影響，烏夏南斜坡物源來自于西北部。由于T2k21和T2k23沉積期西部隆起強(qiáng)烈，存在2～3條主河道，河口壩較為發(fā)育，形成2套厚層砂巖、砂礫巖儲層。中三疊世晚期，在隆起構(gòu)造活動弱期，限制了物源供給強(qiáng)度，烏夏南斜坡湖盆逐步擴(kuò)大，T2k24和T2k25沉積期大面積發(fā)育濱湖相沉積微相，水下分流河道和河口壩微相分布面積減小。

根據(jù)沉積微相分析結(jié)果，落實研究區(qū)克上組有利砂體面積范圍為50～110 km2，原油地質(zhì)儲量達(dá)到303.60×104t，主要分布在北部近物源水下分流河道及河口壩等優(yōu)勢沉積微相。目前，已在T2k21和T2k23近物源水下分流河道沉積微相區(qū)部署6口探井，試油日產(chǎn)油為4.91～32.11 t/d，平均日產(chǎn)油為16.25 t/d，證實該區(qū)克上組具有較大油氣勘探潛力。建議根據(jù)優(yōu)勢沉積微相砂體的延伸方向進(jìn)行下一步勘探部署。

6 結(jié) 論

(1) 烏夏南斜坡克上組巖性為砂礫巖、含礫中細(xì)砂巖、細(xì)砂巖、泥巖。沉積構(gòu)造包括粒序?qū)永?、平行層理、塊狀層理、沖刷充填構(gòu)造。研究區(qū)物源來自于北部，沉積微相包括水下分流河道、河口壩、分流間灣、濱淺湖、席狀砂和決口扇等。

(2) 中三疊世早期，存在2～3條主河道，形成2套厚砂巖、砂礫巖優(yōu)勢儲層。中三疊世晚期，T2k24和T2k25沉積期發(fā)育大面積濱湖相沉積，水下分流河道和河口壩微相面積減小。

(3) 落實克上組各層有利砂體面積為50～110 km2，近物源水下分流河道及河口壩等優(yōu)勢沉積微相具有較大的勘探潛力，可根據(jù)優(yōu)勢砂體的延伸方向進(jìn)行下一步勘探部署。