楊 帆，卞保力，劉慧穎，姚宗全，尤新才，劉海磊，衛(wèi)延召

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國石油新疆油田公司勘探開發(fā)研究院，新疆克拉瑪依 834000；3.新疆大學地質(zhì)與礦業(yè)工程學院，烏魯木齊 830047）

0 引言

限制性三角洲是指受相鄰活動扇或峽谷壁限制的扇形堆積體，表現(xiàn)出順水流方向流量耗散小，分支河道數(shù)量少，通常由1 條或2 條主河道構(gòu)成［1］。與傳統(tǒng)三角洲相比，限制性三角洲是發(fā)育在可容空間受限的環(huán)境內(nèi)［2］，其地震反射特征和沉積充填特征具體表現(xiàn)為［3-4］：①受古地貌限制，沉積砂體具有較大的長寬比且連續(xù)性較差［5-6］；②沉積物搬運較短距離即可沉積［4］；③受坡度陡、近物源沉積環(huán)境影響，形成了限制性的可容空間［7］和沉積物搬運方向［5］。

近年來，隨著準噶爾盆地“跳出西北緣、走向斜坡區(qū)”勘探思路的提出［8-9］，瑪湖凹陷三疊系百口泉組、上二疊統(tǒng)上烏爾禾組相繼發(fā)現(xiàn)了億噸級大油區(qū)［10-11］?，敽枷荻B系夏子街組是沉積在風城組優(yōu)質(zhì)堿湖烴源巖之上的砂礫巖，并被下烏爾禾組湖相泥質(zhì)烴源巖覆蓋，具有絕佳的生儲蓋組合［12］。李兵等［7］通過對鉆井、測井以及錄井等資料的分析，認為夏子街組為傳統(tǒng)意義上的扇三角洲；陳波等［13］通過對巖心、物性資料的分析認為，夏子街組為相對優(yōu)質(zhì)儲層；楊志冬［14］通過分析紅山嘴油田紅153 井區(qū)夏子街組取心、錄井資料，認為該組發(fā)育沖積扇。

瑪湖凹陷夏子街組沉積時期的古構(gòu)造、物源體系、沉積相展布等均有其自身特征，以往研究人員對其沉積相類型、相帶展布的研究僅局限于已發(fā)現(xiàn)的儲層內(nèi)，缺乏宏觀的系統(tǒng)性認識。本文通過對瑪湖凹陷二疊系夏子街組古地貌、巖心、物源等的研究，厘定以限制性湖盆為背景的扇三角洲沉積體系，以期為同類型沉積體系的勘探與開發(fā)提供一定借鑒。

1 地質(zhì)概況

瑪湖凹陷位于準噶爾盆地西北部［15］，西至克百斷裂帶和烏夏斷裂帶，東至夏鹽凸起、三個泉凸起、英西凹陷和石英灘凸起，南至中拐凸起和達巴松凸起［16］。凹陷東西長約50 km，南北長約100 km［17］，其周緣均為有利油氣藏區(qū)［18］（圖1a）?，敽枷莸貙影l(fā)育齊全，自下而上發(fā)育石炭系（C）、二疊系佳木河組（P1j）、風城組（P1f）、夏子街組（P2x）、下烏爾禾組（P2w）、上烏爾禾組（P3w）、三疊系百口泉組（T1b）、克拉瑪依組（T2k）、白堿灘組（T3b）、侏羅系、白堊系等。夏子街組（P2x）主要發(fā)育泥巖和砂礫巖，其下伏風城組（P1f）在堿湖環(huán)境下沉積厚層泥巖夾白云巖，下烏爾禾組（P2w）則為1 套砂泥巖間互沉積［19-20］。夏子街組地震反射特征多見上超、頂超等現(xiàn)象，自下而上分為夏子街組一段（夏一段）、夏子街組二段（夏二段）、夏子街組三段（夏三段）、夏子街組四段（夏四段）（圖1b）。

圖1 準噶爾盆地構(gòu)造單元（a）及瑪湖凹陷二疊系巖性地層綜合柱狀圖（b）Fig.1 Tectonic units of Junggar Basin（a）and stratigraphic column of Permian in Mahu Sag（b）

2 沉積特征

2.1 古地貌特征

準噶爾盆地在二疊紀處于斷陷—斷坳轉(zhuǎn)換期［20］，為陸相沉積環(huán)境。早二疊世早期，西準噶爾造山帶向盆地逆沖，形成西準噶爾山前前陸盆地，即早期瑪湖凹陷［21］。早二疊世晚期，準噶爾盆地處于后碰撞伸展構(gòu)造環(huán)境，瑪湖凹陷被斷裂和凸起分隔形成獨立區(qū)域。中二疊系夏子街組沉積時期，西部造山運動趨于強烈［22］，西準噶爾造山帶繼續(xù)向盆地逆沖、抬升，瑪湖凹陷沉降中心向凹陷內(nèi)遷移；下烏爾禾組沉積時期，由于填平補齊作用，夏鹽—達巴松凸起不再是凹陷邊界，而是逐漸變?yōu)榈头人侣∑?，準噶爾盆地進入湖泛期。至晚二疊世，準噶爾盆地西北緣受哈薩克板塊碰撞影響發(fā)育一次構(gòu)造反轉(zhuǎn)，開始發(fā)育大規(guī)模的逆沖推覆斷裂體系［23］，此時，盆緣地層因受到水平擠壓應力作用而抬升，二疊系和三疊系呈不整合接觸［24］，盆地內(nèi)部形成局部的構(gòu)造凸起帶，在盆緣斜坡區(qū)粗碎屑沉積明顯增多。以上沖斷作用導致斷裂帶上盤夏子街組地層缺失，同時扎依爾山山前夏子街組被上二疊統(tǒng)、三疊系地層剝蝕，形成大型角度不整合，而瑪湖凹陷東部、南部地區(qū)夏子街組向周緣凸起逐層超覆（圖2）。諸多構(gòu)造運動使得瑪湖凹陷夏子街組的沉積空間受到限制，最終表現(xiàn)為“北斷、西剝、東南超”的構(gòu)造格局。

圖2 瑪湖凹陷瑪湖1 井—達探1 井地震剖面（a）及地震解釋（b）（剖面位置見圖1 a）Fig.2 Seismic section（a）and seismic interpretation（b）across wells Mahu 1 and Datan 1 in Mahu Sag

地層殘余厚度顯示，夏子街組沉積時期的古地貌繼承了早二疊世分割性凹陷的構(gòu)造格局?，敽枷荼环譃闁|西2 個次級洼陷，此時沉積中心位于瑪湖凹陷西北緣地區(qū)。受達巴松凸起和中拐凸起圍限，夏一段至夏三段沉積時期沉積范圍不斷擴大，但仍局限于瑪湖凹陷內(nèi)，直至夏四段沉積末期，沉積范圍進一步擴大，達巴松凸起已不復存在，沉積物越過達巴松凸起向盆1 井西凹陷等地區(qū)充填（圖3）。

圖3 瑪湖凹陷—盆1 井西凹陷二疊系夏子街組殘余厚度分布Fig.3 Residual thickness of Permian Xiazijie Formation in Mahu Sag to west sag of well Pen 1

2.2 物源特征

瑪湖凹陷北部地區(qū)（瑪北地區(qū)）古水流方向主要為北東向，西部地區(qū)（瑪西地區(qū)）為西北向，東部地區(qū)（瑪東地區(qū)）為東北向，南部地區(qū)（瑪南地區(qū)）為西南向。從礫巖厚度與地層厚度的比值（礫地比）來看，環(huán)瑪湖凹陷周緣斜坡高部位發(fā)育4 個礫巖厚度沉積中心，向凹陷區(qū)礫巖厚度逐漸減小?，敱?、瑪西、瑪東地區(qū)沉積中心較為集中，主要圍繞山口、溝槽分布，礫巖厚度為30～60 m；瑪南地區(qū)礫巖沿斷裂帶橫向展布，厚度較大，達100 m 左右（圖4）。

圖4 瑪湖凹陷二疊系夏子街組礫地比與水系分布Fig.4 Contour map of conglomerate thickness and water systems of Permian Xiazijie Formation in Mahu Sag

瑪北地區(qū)夏子街組發(fā)育近南北向長軸遠物源沉積體系，受主水系控制；瑪西、瑪東地區(qū)夏子街組為東西向短軸近物源沉積體系，受古地貌限制，東、西兩側(cè)的短軸物源為點狀物源；瑪南地區(qū)夏子街組主要為東西向短軸近物源，沿斷裂帶分布一系列供源水系，并識別出1 套西南—北東向長軸遠物源沉積體系。

3 沉積體系特征

3.1 巖性特征

瑪湖凹陷夏子街組礫巖的粒徑為2～100 mm，主要為粗礫巖和中礫巖，分選性較差，磨圓度中等，雜基含量較高（圖5）。由于礫巖顆粒較大，較難搬運，所以主要分布在靠近坡折帶位置，并發(fā)育于限制性扇三角洲平原辮狀河道和扇三角洲前緣水下分流河道內(nèi)。

圖5 瑪湖凹陷二疊系夏子街組巖性特征Fig.5 Lithologic characteristics of Permian Xiazijie Formation in Mahu Sag

3.2 巖相特征

巖相反映了沉積物自然分選卸載的過程，代表了沉積水動力條件變化的能量單元，成因序列單元則表征了沉積體的成因，二者為沉積相的確定提供了可靠依據(jù)［25］。通過對研究區(qū)內(nèi)12 口取心井400多米的巖心進行描述，總結(jié)了8 種巖相和3 種巖相組合（圖6）。

圖6 瑪湖凹陷二疊系夏子街組巖相分類Fig.6 Lithofacies classification of Permian Xiazijie Formation in Mahu Sag

（1）塊狀層理礫巖相（Gm）。該巖相在研究區(qū)大量發(fā)育，無明顯的沉積構(gòu)造，礫石大小混雜，粗礫之間充填中礫、細礫和砂巖，礫石與礫石之間多級顆粒接觸，礫石分選性與磨圓度均較差。礫石的粒度差別較大，從巨礫到細礫不等，代表了水動力強，搬運距離短，快速堆積的扇三角洲平原分流河道沉積環(huán)境。

（2）槽狀交錯層理礫巖相（Gt）。該巖相的識別標志為層系界面被中—細礫巖充填、紋層被細的砂巖充填、層系與層系之間相互發(fā)生截切。槽的方向反映了水動力方向，顆粒與顆粒之間充填有泥質(zhì)和砂質(zhì)，通常在研究區(qū)扇三角洲前緣河道內(nèi)出現(xiàn)。

（3）平行層理砂巖相（Sh）。該巖相以中砂巖為主，紋層與層系互相平行，常與Gt 共同出現(xiàn)于扇三角洲前緣水下分流河道內(nèi)。

（4）槽狀交錯層理砂巖相（St）。通常在槽底部可見一些細礫巖，沉積底界面通常呈勺形，波脊呈舌形、新月形［26］，在扇三角洲河道底部常見，反映了河道沖刷充填，在研究區(qū)內(nèi)多出現(xiàn)于扇三角洲前緣水下分流河道中。

（5）波痕交錯層理砂巖相（Sr）。該巖相屬于低流態(tài)產(chǎn)物，水流波痕向前遷移的同時向上生長而形成相互疊置的波痕紋理，常發(fā)育于扇三角洲前緣沉積環(huán)境。

（6）塊狀層理砂巖相（Sm）。該巖相比較均一，無明顯的沉積構(gòu)造現(xiàn)象，研究區(qū)砂巖相多以該巖相為主，常見于河道底部。

（7）水平層理粉砂巖相（Fl）。通常以粉砂巖為主，雜基含量少，呈灰綠色。該巖相為細粒沉積物形成的水平層理，在研究區(qū)中發(fā)育較少。

（8）塊狀層理泥巖相（Mm）。該巖相為研究區(qū)沉積物粒度最細的巖相，顏色類型多樣，可見淺灰色、深灰色、灰黑色、灰綠色等，沉積構(gòu)造為塊狀層理。

巖相組合Gt→Gm由槽狀交錯層理礫巖相漸變?yōu)閴K狀層理礫巖相，粒度逐漸變小，分選性與磨圓度整體較差，反映物源供給快且有變?nèi)醯内厔?，槽狀交錯層理的出現(xiàn)說明了水動力逐漸趨于穩(wěn)定。該巖相組合常指示扇三角洲平原分流河道（圖7a）。巖相組合Sm→Fl→Gm→Sm→Mm 整體為正粒序，反映物源供給由弱變強。水平層理的出現(xiàn)說明了水動力減弱，反映了由扇三角洲前緣向扇三角洲平原過渡的沉積環(huán)境（圖7b）。

圖7 瑪湖凹陷二疊系夏子街組巖相組合Fig.7 Lithofacies assemblage of Permian Xiazijie Formation in Mahu Sag

巖相組合St→Mm→Fl→Sh→Sm 的巖性明顯先變細再變粗，反映了物源供給由強到弱的變化趨勢，說明以扇三角洲前緣沉積為主（圖7c）。

3.3 單井沉積相特征

（1）扇三角洲平原亞相

分流河道的沉積物成分、結(jié)構(gòu)受物源影響，總體為灰綠色砂礫巖，并伴有灰綠色或紅褐色泥巖夾層，分選性較差，磨圓度一般，可見沖刷面及Gm，Sh，St 等巖相類型。測井曲線響應特征為低伽馬、高電阻率，測井組合多為箱形或微齒化箱形疊加成的“松樹形”（圖8）。分流間灣以泥巖為主，測井曲線多表現(xiàn)為線形。

圖8 瑪湖凹陷瑪湖15 井二疊系夏子街組層序與沉積相綜合柱狀圖Fig.8 Sequence and sedimentary facies of Permian Xiazijie Formation of well Mahu 15 in Mahu Sag

（2）扇三角洲前緣亞相

水下分流河道在研究區(qū)內(nèi)整體呈正旋回，由底部灰綠色或灰黑色的含礫粗砂巖向上逐漸過渡為中、細砂巖，可見Gt，St 巖相類型，并伴有浪成砂紋和砂質(zhì)紋層，反映河道的沖刷作用減弱，波浪改造作用增強，自然伽馬曲線呈中—高幅鐘形、箱形。河口壩在研究區(qū)發(fā)育較少，巖性由底部的粉砂巖漸變?yōu)榧毶皫r，自然伽馬曲線呈中—高幅漏斗形、箱形的組合形態(tài)，具有中—低伽馬值，中—高電阻率特征。

（3）前扇三角洲在研究區(qū)內(nèi)以低能水體環(huán)境中沉積的炭質(zhì)泥巖為主。

3.4 連井沉積相特征

瑪西地區(qū)百泉1 井砂礫巖沉積厚度大，砂地比高，泥巖以褐色為主，主要發(fā)育于扇三角洲平原?，敄|地區(qū)夏鹽2 井，整體以灰綠色泥巖為主，粒度較細，砂地比有所下降，發(fā)育于扇三角洲前緣沉積環(huán)境。位于瑪湖凹陷中心的艾參1 井砂泥頻繁互層，雖然巖性以中細砂巖為主，但礫地比仍然在50%以上。過百泉1 井-百泉2 井-艾參1 井-夏鹽2井的連井剖面印證了瑪湖凹陷夏子街組扇體受湖盆限制，沉積相帶變化較快（圖9）。

圖9 過百泉1 井-百泉2 井-艾參1 井-夏鹽2 井沉積相剖面（剖面位置見圖3 中B-B’）Fig.9 Sedimentary facies profile across wells Baiquan 1，Baiquan 2，Aican 1 and Xiayan 2 in Mahu Sag

瑪南、瑪西地區(qū)砂礫巖厚度大，普遍鉆遇褐紅色砂礫巖，主要為扇三角洲邊緣相帶；瑪北地區(qū)儲層較薄，泥巖以褐色、灰色為主，整個瑪北地區(qū)夏子街組均處于扇三角洲前緣相帶，儲層主要集中在主水系附近發(fā)育，砂體連續(xù)性較差。

3.5 平面展布特征

不同的沉積微相其砂礫巖厚度與砂地比均不同，將單井沉積相分析與砂地比進行對比，可發(fā)現(xiàn)二者具有一定對應關(guān)系?，敱钡貐^(qū)距物源區(qū)較遠，屬長軸遠距離供源，以砂泥互層為主，砂體厚度平均為260 m，砂地比為30%～40%?，斘鳌斈系貐^(qū)為短軸近物源沉積體系，沿克百斷裂帶發(fā)育1條砂地比高值帶。瑪西地區(qū)砂礫巖厚度為150～1 500 m，平均厚度為500 m，砂地比約為80%；瑪南地區(qū)以厚層砂礫巖沉積為主，泥巖含量少，砂礫巖厚度為50～500 m，平均厚度為210 m，砂地比為70%～98%?，敄|地區(qū)為短軸近物源沉積體系，砂礫巖厚度為20～130 m，平均厚度為60 m，砂地比為30%～70%。

根據(jù)沉積期古地貌和砂地比，并結(jié)合沉積相標志、單井相、剖面相等的分析結(jié)果，明確了瑪湖凹陷夏子街組的沉積相展布（圖10）。夏子街組沉積時期，瑪湖凹陷處于限制性湖盆沉積背景，該時期繼承了早二疊世前陸盆地的構(gòu)造格局，靠山一側(cè)可容空間大，發(fā)育巨厚的扇三角洲砂礫體且延伸較局限?，斈系貐^(qū)由于存在1 條南西—北東向的狹長溝谷地貌，從中拐凸起順流而下的前緣砂體順著溝谷將沉積物搬運至瑪湖凹陷中部，這種長軸遠物源沉積體系可形成規(guī)模有效儲層。如艾參1 井處于凹陷區(qū)，屬長軸遠物源沉積體系，砂地比可達到50%以上，沉積物分選性、磨圓度均相對較好，是有利儲層的主要發(fā)育帶。

圖10 瑪湖凹陷二疊系夏子街組沉積相展布Fig.10 Sedimentary facies distribution of Permian Xiazijie Formation in Mahu Sag

4 結(jié)論

（1）二疊紀經(jīng)歷的斷陷—斷坳轉(zhuǎn)換為瑪湖凹陷夏子街組的沉積提供了充足的物源，諸多構(gòu)造運動使夏子街組的可容空間受限，最終呈“北斷、西剝、東南超”的構(gòu)造格局。夏一段至夏三段沉積時期沉積范圍不斷擴大，但受限制性湖盆影響，直至夏四段沉積末期，沉積范圍進一步擴大，沉積物越過達巴松凸起向盆1 井西凹陷等地區(qū)充填。

（2）環(huán)瑪湖凹陷周緣斜坡高部位發(fā)育4 個厚度較大的礫巖沉積中心，受限制性湖盆影響，向凹陷區(qū)礫巖厚度減小?，敱钡貐^(qū)為近南北向長軸遠物源沉積體系，瑪西、瑪東地區(qū)為東西向短軸近物源沉積體系，瑪南地區(qū)主要為東西向短軸近物源和西南—北東方向長軸遠物源沉積體系。

（3）瑪湖凹陷夏子街組限制性湖盆三角洲多發(fā)育分選性、磨圓度均較差的砂礫巖?；趲r心觀察共識別出8 種巖相，并建立了3 種不同的巖相組合。該限制性湖盆三角洲在平面上湖盆范圍小，沿克百斷裂帶沉積巨厚的扇三角洲，垂向厚度大但平面展布有限。