岳欣欣

(中國石化 河南油田分公司 勘探開發(fā)研究院，鄭州 450018)

準(zhǔn)噶爾盆地西北緣新生界剝蝕嚴(yán)重，勘探初期主要集中在侏羅系等深層系，近些年隨著春光地區(qū)勘探思路的轉(zhuǎn)變、新的高精度三維地震資料采集，勘探層系上移，并利用“亮點(diǎn)”技術(shù)尋找到一系列的巖性圈閉[1]，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了C27、C33等高產(chǎn)工業(yè)油流井，揭開了新近系油氣勘探開發(fā)的序幕。然而地質(zhì)規(guī)律缺乏全面系統(tǒng)的認(rèn)識，勘探開發(fā)工作一度進(jìn)入瓶頸期。早期研究認(rèn)為春光地區(qū)新近系沙灣組發(fā)育辮狀河—辮狀河三角洲[2-3]，以三角洲前緣沉積為主，主要針對水下分流河道砂體尋找圈閉，但隨著勘探的逐步深入，鉆探頻頻失利，早期的沉積認(rèn)識已不足以指導(dǎo)沙灣組的精細(xì)勘探。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合巖心、測井及垂向地層沿層切片等資料，認(rèn)為研究區(qū)以河流相沉積為主，具有辮狀河向曲流河逐漸過渡的特點(diǎn),并對河型轉(zhuǎn)化特征及控制因素進(jìn)行研究，再現(xiàn)研究區(qū)河流相沉積演化過程，明確了不同成因砂體的展布特征，分析了不同河型巖性油氣藏成藏特點(diǎn)，建立了新的成藏模式，明確了有利勘探方向，為后期沙灣組的巖性油藏進(jìn)一步挖潛提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

準(zhǔn)噶爾盆地西北緣位于西伯利亞板塊、東歐板塊和塔里木板塊的交匯部位[4-5]，為大型逆沖構(gòu)造帶，具有豐富的油氣資源。車排子凸起位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣斜坡帶上，為晚海西期形成的楔形三角形古隆起。春光地區(qū)位于車排子凸起中部(圖1)，西部和西北部臨近扎伊爾山，東部和南部緊鄰昌吉和四棵樹生烴凹陷，面積為1 023 km2，地勢北高南低，為大型緩坡單斜構(gòu)造?；诪槭肯的?guī)r，缺失二疊系和三疊系，侏羅系僅在溝谷內(nèi)充填，白堊系、古近系、新近系逐層超覆在石炭系之上。

研究區(qū)長期處于隆升狀態(tài)，位于油氣有利指向區(qū)，昌吉凹陷和四棵樹凹陷生成的油氣從“東”、“南”兩個方向，向該區(qū)運(yùn)移和聚集成藏[6-8]，為典型的源外成藏。新近系沙灣組(N1s)，為研究區(qū)主要的含油氣層系，自下而上可分為沙一段(N1s1)、沙二段(N1s2)與沙三段(N1s3)，地層南厚北薄，厚度在225～500 m，此次研究目的層系為N1s1與N1s2。

2 沉積相類型

在前人研究基礎(chǔ)上[3,9-11]，結(jié)合巖心、測井及分析化驗(yàn)資料，認(rèn)為研究區(qū)東部及西南部沙一段與沙二段發(fā)育辮狀河、曲流河沉積。

2.1 辮狀河

N1s1Ⅰ砂組及Ⅱ-Ⅳ砂組的東部沉積物巖性較粗，巖性整體以厚層砂礫巖、含礫細(xì)砂巖為主， N1s1Ⅰ砂組表現(xiàn)為多期正韻律疊置沉積，底部見礫石滯留沉積，為典型的沖刷界面(圖2a-c)；自然電位測井曲線為多臺階高幅的齒化箱形(圖3)，砂礫巖含量高，泥質(zhì)含量低，具“砂包泥”沉積特征；隔夾層不發(fā)育，且不連續(xù)。砂體厚度大，平均在30 m左右，局部可達(dá)65 m，砂體疊合連片發(fā)育，形成“泛連通體”，為辮狀河沉積。辮狀河垂向上多期增生體加積形成巨厚砂層，為心灘沉積。

2.2 曲流河

N1s1Ⅱ-Ⅳ砂組的西部及N1s2Ⅴ砂組沉積時期，巖性較細(xì)，以含礫細(xì)砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖為主(圖2d，e)，灰綠色、棕紅色泥巖交替發(fā)育(圖2f)，砂體厚度小，在2～12 m之間，隔夾層發(fā)育，具有較好的連續(xù)性，厚度大，垂向上具“泥包砂”沉積特征，砂體多呈側(cè)向疊置；自然電位測井曲線以鐘形、齒化箱形為主(圖3)，垂向上發(fā)育多期沉積旋回，為曲流河沉積。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地春光地區(qū)構(gòu)造位置(a)和地層系統(tǒng)(b)

圖2 準(zhǔn)噶爾盆地春光地區(qū)研究區(qū)典型巖心照片

圖3 準(zhǔn)噶爾盆地春光地區(qū)研究區(qū)不同河型沉積特征

3 辮—曲轉(zhuǎn)換控制因素及沉積演化

河型是多因素綜合控制的結(jié)果，不同的河型砂體展布特征差異較大，形成不同類型的油氣藏[12-14]。通過對河型控制因素及沉積演化特征的研究，進(jìn)一步明確不同成因砂體的展布特征及有利圈閉發(fā)育條帶，為下一步勘探開發(fā)指明方向。

3.1 控制因素

3.1.1 構(gòu)造沉降及地形

構(gòu)造沉降及地形差異是辮狀河向曲流河轉(zhuǎn)換的一個關(guān)鍵因素[13-16]。新近系沙灣組沉積時期，在喜馬拉雅構(gòu)造作用下，車排子凸起強(qiáng)烈掀斜，南部整體沉降，構(gòu)造反轉(zhuǎn)，導(dǎo)致地層南厚北薄，地層由南向北超覆在石炭系及古近系之上。沙灣組沉積早期，由于下伏地層長期遭到剝蝕，古地貌高差大，地形相對較陡，發(fā)育辮狀河沉積；隨著沉積物的進(jìn)一步沉積，至N1s2沉積時期，地形進(jìn)一步夷平，地形坡度更加平緩，辮狀河向曲流河轉(zhuǎn)變。

3.1.2 基準(zhǔn)面旋回

不同時期的可容納空間、沉積物供給量受控于基準(zhǔn)面旋回，進(jìn)而影響河型的轉(zhuǎn)變[11,17]。沙灣組沉積時期，處于長期基準(zhǔn)面持續(xù)上升期。早期N1s1沉積基準(zhǔn)面最低，河道下切能力強(qiáng)、切割疊置發(fā)育，以垂向加積為主，沉積砂體厚度大，發(fā)育辮狀河沉積；隨著基準(zhǔn)面持續(xù)上升，物源供給減少，河道下切能力逐步變?nèi)酰拥酪?guī)模變小，而彎曲度增大，整體以側(cè)向加積為主，發(fā)育曲流河沉積(圖3)。

3.1.3 物源供給

西北部扎伊爾山為研究區(qū)主要物源區(qū)。N1s1沉積早期，巖石風(fēng)化作用強(qiáng)烈，物源充沛且持續(xù)供給，多期河道交切疊置，砂巖粒度粗且分選較差，含砂率在70%以上，局部超過90%，發(fā)育大規(guī)模厚層辮狀河沉積；隨著物源供給的減弱，沉積物粒度變細(xì)，河道規(guī)模變小，泛濫平原發(fā)育廣泛，含砂率降低，在70%以下，大部分區(qū)域分布在30%～50%之間，河道向曲流河轉(zhuǎn)變。

3.1.4 氣候

氣候?qū)有偷难葑兙哂兄匾淖饔肹18-19]。濕潤氣候條件，降雨量大，攜帶豐富的沉積物，易形成大型的辮狀河，反之，在干旱的氣候條件下，降雨量小，攜帶沉積物有限，易向小規(guī)模的曲流河轉(zhuǎn)變；研究區(qū)N1s1早中期的沉積，沉積物粒度粗，顏色以灰色、灰白色為主，表征為溫暖潮濕環(huán)境，而N1s1沉積后期至N1s2沉積后期見紫紅色泥巖、棕紅色膏質(zhì)泥巖，表征氣候條件由溫暖潮濕向干旱炎熱過渡[4]。

3.2 沉積演化分析及模式

在現(xiàn)代沉積研究的基礎(chǔ)上[11]，結(jié)合沙灣組地震剖面和平面屬性，分析沉積相的演變過程。春光地區(qū)沙灣組埋藏淺，地層深度在800～1 800 m之間，成巖、膠結(jié)作用較差，砂巖較疏松，儲層孔隙度普遍較高，速度和密度普遍低于泥巖。砂巖儲層具有較低速度和密度的特點(diǎn)，在地震剖面上表現(xiàn)為較強(qiáng)波谷反射[1,20]。

春光油田三維地震已全區(qū)覆蓋。在室內(nèi)資料處理過程中采用了井約束提高分辨率處理技術(shù)，地震資料信噪比得到提高，獲得了一套地震剖面上反射結(jié)構(gòu)清晰，同相軸波組關(guān)系對比明顯，容易追蹤的高品質(zhì)的地震資料。地震波組間的交互關(guān)系也比較明顯，能夠清楚表明地層的超覆、削蝕和尖滅等特征，也能夠清楚顯示斷層對地層的錯斷現(xiàn)象，斷點(diǎn)也清晰易辨識。經(jīng)過頻譜分析表明，三維地震資料的有效頻寬8～150 Hz，沙灣組主頻80 Hz。地震資料具有較高的主頻和較大的頻寬，具有更高的分辨能力，可以精確地刻畫儲層邊界和較小的儲層單元。

圖4為過C1井的地震剖面， C1井砂泥巖平均速度3 000 m/s左右，地震資料可以識別8 m左右厚度的砂巖。沙灣組的砂巖儲層厚度普遍在5 m以下，對應(yīng)在較強(qiáng)的波谷(紅色)反射內(nèi)，因此在地震剖面上，可以通過強(qiáng)波谷反射，來識別砂巖儲層的分布特征。同時，根據(jù)垂向上不同小層中砂巖的分布變化，可以在一定程度上描述沉積相的演變。

從地震剖面上看，新近系沙灣組早期發(fā)育的辮狀河沉積，形成的心灘等砂體，整體表現(xiàn)為中—強(qiáng)波谷反射特征，橫向連續(xù)性差、振幅變化不明顯的反射特征。河道側(cè)緣尖滅等砂體為沙灣組中期發(fā)育的曲流河沉積所形成的，剖面上為強(qiáng)波谷反射為主，橫向上的延伸受河道規(guī)?？刂?，但河道砂巖與河道間泥巖的地震振幅強(qiáng)弱變化明顯。從下往上的3個層位Ⅰ2、Ⅱ3和V2，從地震剖面上看，Ⅰ2以辮狀河心灘的反射為主；Ⅱ3南部以心灘反射為主，北部以辮狀河道反射為主；V2及上部地層整體以曲流河沉積為主。垂向上，這些地震反射，能夠表現(xiàn)出辮狀河向曲流河演變的特征。

圖4 準(zhǔn)噶爾盆地春光地區(qū)過C1井地震剖面反映垂向上沉積相變化

進(jìn)一步對地震剖面中反映砂巖分布的波谷同相軸進(jìn)行精細(xì)地震解釋，并提取沿層小時窗地震振幅切片，來刻畫砂泥巖的分布。時窗長度一般取4 ms或6 ms。

圖5a-c分別為春光地區(qū)西南部層位Ⅰ2、Ⅱ3和V2的沿層最大波谷振幅切片屬性圖，圖中高亮的紅—黃色區(qū)域?qū)?yīng)地震剖面中較強(qiáng)的波谷反射，反映對應(yīng)層位中砂巖的分布；綠色—空白處對應(yīng)地震剖面中較弱的波谷反射，多為泥巖的反映。

圖5a為N1s1Ⅰ2小層的最大波谷振幅屬性圖，該小層主要為橫向上不連續(xù)的中—強(qiáng)振幅變化，也可見網(wǎng)絡(luò)狀特征。結(jié)合沉積相分析(圖5a′)和地震屬性，認(rèn)為是辮狀河的心灘砂體。N1s1沉積初期基準(zhǔn)面低，物源供給充沛，發(fā)育辮狀河沉積，多期河道砂體相互切割疊置形成大套厚層砂(礫)巖體，心灘發(fā)育。

圖5b為N1s1Ⅱ3小層的最大波谷振幅屬性圖，圖中可見明顯的高彎度的強(qiáng)振幅特征，沿北東—南西方向基本連續(xù)，結(jié)合沉積相分析，認(rèn)為主要反映曲流河沉積；東南部則表現(xiàn)為中—強(qiáng)振幅，橫向上變化較快，也有一定的網(wǎng)絡(luò)狀分布特征，分析為辮狀河主體部位的心灘等沉積(圖5b′)。在中部，河道分叉，彎曲度變高，以側(cè)向加積為主，形成點(diǎn)壩，出現(xiàn)曲流河沉積，此時，辮狀河與曲流河在同一時期共存。

圖5c為N1s2Ⅴ2小層的最大波谷振幅屬性圖，圖中可見明顯的多條高彎度的曲流河特征，沿北東—南西方向連續(xù)發(fā)育。河道規(guī)模變小，下切作用減弱，以側(cè)向加積為主，泛濫平原發(fā)育廣泛，辮狀河完全轉(zhuǎn)換為曲流河沉積，河道側(cè)向遷移頻繁，點(diǎn)壩及廢棄河道發(fā)育，河道彎曲度高，決口扇不發(fā)育(圖5c′)。

綜合上述分析，對春光地區(qū)沙灣組辮—曲沉積演化規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，建立沉積模式(圖6)。在N1s1沉積早期，由于物源供給充沛，主要發(fā)育辮狀河沉積，在N1s1沉積中晚期隨著基準(zhǔn)面的升高、地形坡度的減小、氣候逐漸干旱以及物源供給減弱，辮狀河沉積范圍減小，在研究區(qū)西部開始發(fā)育曲流河沉積，表現(xiàn)為辮—曲同時發(fā)育特征，在自然界中這種同一地區(qū)同一時期辮—曲同時發(fā)育的現(xiàn)象也比較常見[3]。在N1s2沉積時期，則主要發(fā)育曲流河沉積。

圖5 準(zhǔn)噶爾盆地春光地區(qū)西南部層位最大波谷振幅屬性與沉積相

圖6 準(zhǔn)噶爾盆地春光地區(qū)研究區(qū)辮狀河—曲流河沉積演化模式

4 巖性油氣藏成藏特點(diǎn)與有利勘探方向

4.1 不同河型巖性油氣藏成藏特點(diǎn)

辮狀河為多期次河道砂體垂向疊加、切疊沉積，砂體厚度大，物性好，分布穩(wěn)定。地震剖面上為弱反射，較難識別刻畫，只有河道側(cè)緣砂體厚度減薄區(qū)域和局部的頂部砂體可識別。早期研究認(rèn)為該套厚砂(即“板砂”)為研究區(qū)重要的油氣疏導(dǎo)體系，由于缺少有效的遮擋條件，較難聚集成藏[21-22]。隨著鉆井密度的增加，部分井鉆遇油層，通過對砂體精細(xì)的分析認(rèn)為在“板砂”頂部砂體分異的位置，垂向上及橫向上受到泛濫平原泥巖的遮擋形成巖性圈閉，來自四棵樹凹陷侏羅系的原油充注成藏，具有“砂尖成藏”的特點(diǎn)[23](圖7a)。地震剖面上表征為低頻、強(qiáng)振幅(兩正夾一負(fù))的波組特征，均方根振幅屬性上表現(xiàn)為孤立亮點(diǎn)、面積較小、振幅值較高(通常數(shù)值在30 000以上)(圖7b，c)。

隨著基準(zhǔn)面上升，物源供給減弱，辮狀河逐漸向曲流河過渡。砂體以側(cè)向疊加式、側(cè)向切疊式為主(圖3)，剖面上砂體多呈透鏡狀，泥巖隔夾層發(fā)育，可形成有利圈閉。早期認(rèn)為河道砂體是同體同期且相互連通的(圖8a)，通過“亮點(diǎn)”技術(shù)，發(fā)現(xiàn)一系列單井點(diǎn)油藏，規(guī)模較小。對地質(zhì)特征及成藏認(rèn)識的不足，制約了勘探開發(fā)的進(jìn)程。通過對河道展布形態(tài)的精細(xì)刻畫認(rèn)為，西南部發(fā)育一系列曲流河側(cè)積形成的點(diǎn)壩，砂體是同體不同期河道遷移擺動形成的(圖8b)，由于泛濫平原的遮擋，形成多條砂體側(cè)向尖滅帶，砂體緊挨油氣主要運(yùn)移通道N1s1底部“板砂”易于輸導(dǎo)成藏，形成上傾尖滅巖性油氣藏[19,21]，油藏沿著砂體尖滅帶呈“條帶狀”分布，為研究區(qū)主要含油條帶。大多數(shù)高產(chǎn)井(C63、C123E、C134等井)均位于砂體尖滅帶附近。曲流河砂體厚度薄，泥巖發(fā)育，地震上波組關(guān)系清晰，易于識別刻畫，地震剖面上同相軸不連續(xù)、呈蠕蟲狀分布，平面上為多個孤立亮點(diǎn)，呈不規(guī)則弓形展布。

圖7 準(zhǔn)噶爾盆地春光地區(qū)辮狀河油氣藏特點(diǎn)

圖8 準(zhǔn)噶爾盆地春光地區(qū)曲流河砂體疊置特征與油氣藏特點(diǎn)

在N1s2Ⅴ砂組曲流河沉積時期，研究區(qū)巖性圈閉極為發(fā)育，但由于距離輸導(dǎo)通道較遠(yuǎn)，需要斷層垂向上溝通油氣輸導(dǎo)通道，因此在喜馬拉雅運(yùn)動期，研究區(qū)東北部沙灣組斷層發(fā)育區(qū)，砂—泥對接的反向(北掉)斷層有利于形成側(cè)向封堵，形成斷層—巖性油藏。

4.2 成藏模式

整體研究認(rèn)為準(zhǔn)西緣車排子凸起不整合面、厚砂體/層、斷層為油氣主要的運(yùn)移通道。車排子凸起春光地區(qū)不整合地層發(fā)育，不整合面可作為油氣長距離運(yùn)移通道。春光地區(qū)受喜馬拉雅運(yùn)動影響，新近系沙灣組斷層較為發(fā)育，為油氣的縱向運(yùn)移提供了良好的通道，沙灣組厚砂體則作為主要的橫向運(yùn)移通道[21]。具體而言，在辮狀河“板砂”砂體發(fā)育區(qū)，“板砂”可作為油氣橫向輸導(dǎo)的優(yōu)勢通道，在部分辮狀河砂體分異的有利圈閉中成藏；在曲流河砂體發(fā)育區(qū)，由于缺乏有效溝通，較難聚集成藏，需要尋找既能溝通曲流河砂體又能與辮狀河“板砂”溝通的斷層發(fā)育區(qū)域進(jìn)行目標(biāo)優(yōu)選，油氣通過板砂橫向運(yùn)移、再經(jīng)斷層縱向調(diào)整運(yùn)移至曲流河所形成的圈閉中成藏(圖9)。

通過本次研究建立了沙灣組辮狀河、曲流河發(fā)育區(qū)新的油氣成藏模式，認(rèn)為砂尖、砂頂?shù)纳绑w分異區(qū)及具有斷層溝通“板砂”的曲流河砂體發(fā)育區(qū)均可成藏，打破了早期研究認(rèn)為油氣僅在最外側(cè)砂體尖滅帶成藏的認(rèn)識，有效拓寬了勘探領(lǐng)域，從而形成了立體成藏的格局。

4.3 有利勘探方向

沙灣組N1s1Ⅱ砂組為研究區(qū)主要含油層位，早期研究被認(rèn)為是三角洲沉積，砂體上傾尖滅形成的巖性油氣藏同期砂體只有一個尖滅帶。近期研究認(rèn)為其是河流相沉積，通過對河型的精細(xì)刻畫認(rèn)為外帶為典型的曲流河沉積，砂體與泥巖相伴發(fā)育，不同時期單砂體橫向形成條帶性尖滅帶、縱向交叉錯落形成疊置尖滅帶，在尖滅帶附近形成一系列巖性圈閉群(圖10)，在曲流河油氣成藏特點(diǎn)的指導(dǎo)下，平面上內(nèi)拓外擴(kuò)，由單一含油條帶轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€含油條帶，地質(zhì)認(rèn)識不同，擴(kuò)大了勘探潛力，隨后部署的C106、C134、C137等多口井均取得突破發(fā)現(xiàn)，如C134井沙灣組試油期間3 mm油嘴自噴日產(chǎn)油41.4 m3。下一步應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)地震地質(zhì)綜合研究，尋找單期河道尖滅位置，精細(xì)刻畫單層砂體尖滅位置，擴(kuò)展增儲的有利區(qū)帶。

5 結(jié)論

(1)研究區(qū)新近系沙灣組一段及二段整體發(fā)育辮狀河、曲流河2種類型的河流沉積， 同一時期出現(xiàn)“東辮西曲”的沉積特征。辮狀河多期河道縱向頻繁切割、疊置，砂體呈“砂包泥”的特征，形成泛連通體，物性較好；向上河流類型也由辮狀河逐步演變?yōu)榍骱?，單砂體整體厚度逐漸減薄，呈孤立透鏡狀發(fā)育。

圖9 準(zhǔn)噶爾盆地春光地區(qū)沙灣組油氣成藏模式

圖10 準(zhǔn)噶爾盆地春光地區(qū)曲流河砂體尖滅帶刻畫及有利區(qū)帶

(2)構(gòu)造沉降及地形、基準(zhǔn)面變化、物源供給、氣候等因素是河型演變的主要控制因素。隨著地形的進(jìn)一步夷平、基準(zhǔn)面逐漸的升高、物源供給整體減弱、氣候環(huán)境的改變，辮狀河逐漸向曲流河轉(zhuǎn)換。

(3)研究區(qū)沙灣組以巖性油氣藏為主，辮狀河砂體厚度大，連通性好，為重要油氣運(yùn)移通道，僅在厚砂頂部分異區(qū)聚集成藏，具有“砂尖成藏”的特點(diǎn)；曲流河河漫泥巖發(fā)育，為較好的遮擋條件，形成巖性油氣藏，為研究區(qū)主要油藏類型。砂尖、砂頂?shù)纳绑w分異區(qū)及具有斷層溝通“板砂”的曲流河砂體發(fā)育區(qū)均可成藏，打破了早期研究認(rèn)為油氣僅在最外側(cè)砂體尖滅帶成藏的認(rèn)識，有效拓寬了勘探領(lǐng)域，從而形成了立體成藏的格局。