塔南—南貝爾凹陷南屯組下部沉積體系平面展布特征

紀(jì)友亮，蒙啟安，單敬福，張 革

(1.中國石油大學(xué)(北京) 地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249；2.中國石油 大慶油田勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712； 3.長江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)塔南—南貝爾凹陷位于塔木察格盆地中部，位于蒙古國境內(nèi)，其中南貝爾凹陷部分與中國國界毗鄰，2個凹陷總面積就達(dá)到了6 700 km2(圖1)。最近幾年，經(jīng)過大面積勘探、詳查，發(fā)現(xiàn)這2個凹陷具有優(yōu)越油氣聚集條件，烴源巖厚度巨大，具多套生儲蓋組合，是塔木察格盆地新近發(fā)現(xiàn)的主要油氣勘探開發(fā)區(qū)。其中塔南凹陷3 200 km2，地震三維覆蓋面積為1 424.8 km2；南貝爾凹陷3 500 km2，地震三維覆蓋面積已達(dá)到了3 236.4 km2。利用最新的地球物理勘探技術(shù)，結(jié)合研究區(qū)連片的高分辨率三維地震和鉆井資料，為盆地沉積充填和構(gòu)造演化等研究提供了難得的條件。塔南—南貝爾凹陷總體表現(xiàn)為“東斷西超”的“復(fù)合式半地塹”構(gòu)造特征，平面上形成北北東向展布的3個構(gòu)造帶、3個次凹和1個斜坡帶，呈現(xiàn)出“三凹三凸，凹隆相間”的構(gòu)造格局[1-4]。南貝爾凹陷由于中部存在1個低隆起，將凹陷分成了2個次凹，西部次凹表現(xiàn)為東斷西超的簡單箕狀斷陷模式，東部次凹則表現(xiàn)為南北差異斷陷模式。其中東次凹南部大致為雙箕(地塹式)斷陷，北部為以構(gòu)造反轉(zhuǎn)為特點的西斷東超斷陷(單個半地塹式)，中部低隆南側(cè)則全為潛山披覆帶，南貝爾中部低隆和北部貝爾凹陷的蘇德爾特凸起相聯(lián)，呈北東向展布，為長期繼承性隆起，控制凹陷整體構(gòu)造格局。中部低隆北部延伸的蘇德爾特凸起是斷陷期末形成的凸起，將北部貝爾凹陷一分為二，東部與南貝爾東次凹，西部與南貝爾西次凹分別連為一體，呈現(xiàn)出同一個凹陷帶不同構(gòu)造單元的平面展布特點(圖1)。

圖1 塔木察格盆地塔南—南貝爾凹陷構(gòu)造區(qū)劃Fig.1 Tectonic division of South Tamuchage-South Beier Sag, Tamuchage Basin

塔南—南貝爾凹陷下白堊統(tǒng)地層發(fā)育較厚、沉積厚度大，南屯組是最主要的生烴含烴層系。經(jīng)過近幾年的勘探實踐，該凹陷截止到2009年3月，已鉆探探井201口，其中取心井180口，取心進(jìn)尺7 288 m。100余口井做了系統(tǒng)的粒度分析、微量元素分析、粘土礦物分析、生油巖全分析等，積累了大量的詳實的基礎(chǔ)資料，為在該凹陷進(jìn)行層序地層綜合研究及隱蔽油氣藏預(yù)測創(chuàng)造了得天獨厚的條件。

2 地層特征

南屯組下部形成于構(gòu)造斷陷活動高峰早中期，沉積主要受物源和構(gòu)造控制，鉆井揭示的厚度一般為120～450 m。發(fā)育厚層灰色、深灰色乃至黑色泥巖夾粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖。受構(gòu)造控制南屯組與銅缽廟組為角度不整合或平行不整合接觸。南屯組底界在地震上對應(yīng)T3反射層(圖2)。西部斜坡帶局部缺失T3，工區(qū)其余區(qū)域T3均為強(qiáng)振幅同相軸，是剝蝕作用強(qiáng)烈的不整合面。下白堊統(tǒng)南屯組下部自下而上表現(xiàn)為正旋回。

南屯組下部巖性變化較大，湖盆中心為深灰色砂巖、粉砂巖夾黑色泥灰?guī)r和油頁巖，淺處為砂礫巖，盆地東部和北部為含煤沉積。該段地層整體表現(xiàn)為黑色泥巖為主，或泥巖與白色砂礫巖、灰色砂巖呈不等厚互層，局部夾油頁巖，本段可見單束松花粉—雙束松花粉組合[5-6]。

圖2 塔木察格盆地塔南—南貝爾凹陷綜合柱狀Fig.2 Strata column of South Tamuchage-South Beier Sag, Tamuchage Basin

3 巖石學(xué)特征

通過巖心的觀察描述，南二段的層理類型主要以塊狀、平行、楔狀交錯層理為主，巖性以灰色、灰綠色、灰白色中細(xì)砂巖為主，凝灰質(zhì)含量高，反映了牽引流機(jī)制形成的水下辮狀河道砂體堆積(圖3)，是扇三角洲沉積的證據(jù)之一。在塔19-53井1 973.95 m處的巖心中見到正韻律特征明顯的鮑瑪序列，是重力流沉積的標(biāo)志，是湖底扇存在的證據(jù)。

以塔21-17、塔21-22井為例，粒度概率曲線基本以兩段式為主(圖4)，缺少滾動組分，其中前者跳躍組分含量較低，基本小于50%，巖性為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，跳躍斜率較陡，表明分選程度中等，為扇三角洲前緣水下分流河道間沉積；另一類跳躍組分含量較高，寬區(qū)間，斜率低，表明分選程度較差，對應(yīng)的巖性為細(xì)砂巖，反映水流能量較強(qiáng)的扇三角洲前緣水下分流河道沉積[7-8]。

4 沉積剖面展布特征

銅缽廟組(SQ1)沉積時期，在凹陷中次凹南洼槽開始了湖泊相沉積環(huán)境的發(fā)育。從圖5中可以看出，在19-30至19-06井之間，自銅缽廟組發(fā)育初期便開始發(fā)育湖泊相沉積，在該聯(lián)井剖面中，2口井之間的銅缽廟組地層的地震波組反射表現(xiàn)出中頻、連續(xù)、平行—亞平行反射特征。在19-30井的西側(cè)，發(fā)育有自凹陷西側(cè)向凹陷中央發(fā)育的扇三角洲碎屑沉積體系。自19-06井向19-28井方向，SQ1層序的地層向上上超尖滅。在凹陷的東次凹，SQ1層序發(fā)育局部的淺湖相、洪泛平原相沉積環(huán)境。在銅缽廟組地層上部(SQ2)沉積時期，地層在凹陷中次凹的西側(cè)扇三角洲沉積體系仍然發(fā)育，在19-30井位置發(fā)育扇三角洲沉積體系的前緣相帶，在19-30井至19-06井之間，除了SQ2下部發(fā)育淺湖相沉積環(huán)境之外，向上可能過渡為深湖、半深湖相沉積環(huán)境。在19-28井、19-29井、19-51井等靠近中部潛山斷裂構(gòu)造帶部位的井，表現(xiàn)為扇三角洲前緣相帶的沉積特征，該區(qū)帶的沉積體系的物源方向可能來自凹陷的南側(cè)。在凹陷東次凹內(nèi)，主要發(fā)育了自東次凹東側(cè)向次凹內(nèi)發(fā)育的退積式扇三角洲沉積體系[9]。

圖3 塔木察格盆地塔南—南貝爾凹陷南二段巖心圖版Fig.3 Core photo of 2nd member of Nantun Formation, South Tamuchage-South Beier Sag, Tamuchage Basin

圖4 塔木察格盆地塔南—南貝爾凹陷南屯組二段概率累計曲線Fig.4 Cumulative probability curve of 2nd member of Nantun Formation, South Tamuchage-South Beier Sag, Tamuchage Basin

圖5 塔木察格盆地塔南—南貝爾凹陷南部主測線方向沉積剖面剖面位置見圖1。a.過AA′線的地震剖面; b. 過AA′線地震剖面的地質(zhì)解釋Fig.5 Sedimentary facies profile along main survey line, south of South Tamuchage-South Beier Sag, Tamuchage Basin

在南屯組(SQ3)發(fā)育時期，以層序SQ3的最大湖泛面MFS為分界面，上下地層的沉積表現(xiàn)出不同特征。在MFS之下即SQ3的LST+EST發(fā)育時期，凹陷的中次凹19-30井至19-06井之間除了在南屯組的底部發(fā)育有一定規(guī)模的扇三角洲沉積體系等低位體系域之外，主要發(fā)育隨著湖泊水體的擴(kuò)張而向凹陷西側(cè)斜坡逐漸上超的深湖、半深湖等湖泊相沉積的地層。在19-06井部位，在南屯組的中部發(fā)育有遠(yuǎn)岸水下扇。在凹陷的東次凹的東側(cè)，自南屯組底部開始，在整個LST+EST發(fā)育時期，均表現(xiàn)為退積式的扇三角洲沉積體系，東次凹靠近中部潛山斷裂構(gòu)造帶的一側(cè)，即靠近19-51井，主要發(fā)育深湖、半深湖相地層沉積；在19-29井、19-51井的南屯組的中下部，發(fā)育有遠(yuǎn)岸水下扇的沉積。在SQ3的HST發(fā)育時期，凹陷中的中次凹和東次凹主要發(fā)育淺湖相沉積地層，粗碎屑物源沉積體系欠發(fā)育。

在大磨拐河組(即層序SQ4)沉積時期，該剖面的位置處于凹陷的淺湖相沉積環(huán)境中，三角洲前緣對該剖面中各井的影響不明顯，個別井的局部層段可能發(fā)育有三角洲遠(yuǎn)砂壩等碎屑補(bǔ)償沉積單元(圖5b)。

5 砂體平面展布特征分析

根據(jù)巖心觀察描述、測井、錄井、地震相及地震屬性綜合分析認(rèn)為，與銅缽廟組相比，南屯組扇三角洲沉積相分布范圍變小，主要在塔21-17井區(qū)的東次凹南洼槽、東部斷階帶上以及西次凹中洼槽中零星分布，因此與其對應(yīng)的砂體分布也同時受其影響，分布范圍也變小。砂體的展布不僅與控陷斷層持續(xù)活動有關(guān)，也與內(nèi)部多級次、多期次的調(diào)節(jié)斷層有著密切的聯(lián)系。控陷斷層控制了扇體分布的大致走向，如在塔21-54井和塔21-56井之間存在2個“對掉”斷層，使砂體在該斷層活動時期(南屯組沉積早期)持續(xù)活動中，改造早期扇三角洲前緣砂體使其砂體沿“對掉”斷層之間的小型地塹進(jìn)行卸載，從而使砂體得以在同生次級斷層的根部重新展布，與此類似的沉積在其它局部構(gòu)造都有所展布[10](圖6)。

6 沉積微相平面展布特征

根據(jù)單井沉積相、連井沉積相分析、地震剖面反射特征、地震地質(zhì)解釋剖面相模式和地震反演及砂地比圖等的綜合分析，確定了各層段的沉積相的平面展布。

南屯組下部沉積時期控陷斷層活動強(qiáng)烈，東部次凹西部的深控大斷裂，控制沉積尤其明顯，在物源供給充分的條件下，扇體群沿深大斷裂根部呈北東向展布，有些扇體延伸較遠(yuǎn)，物源以近北西西向為主。而東部靠近塔21-19井區(qū)，主體物源大體呈北東向展布，并以塔21-17井為中心，分支成2個物源，并在塔21-45井前端滑塌為湖底扇相沉積。而另一分支物源則向前伸展到達(dá)塔21-9井區(qū)，中間經(jīng)過了2個三級斷裂的調(diào)節(jié)作用。該分支物源在塔21-40井區(qū)順北東東向斷裂根部沉積了一套紅色泥巖夾大套雜色砂礫巖，礫石磨圓度很好，且見定向排列現(xiàn)象，說明該套礫巖經(jīng)過了一定的搬運(yùn)，而且離物源近，為就近堆積的產(chǎn)物[11]。而南部潛山披覆帶未見南屯組下部沉積。南貝爾凹陷東次凹南屯組下部總體為一雙斷凹陷，地層展布為東部薄西部厚，北部厚南部薄(圖7)。

圖6 塔木察格盆地塔南—南貝爾凹陷砂巖等厚、砂地比平面展布Fig.6 Isopath map of sandstone thickness and sandstone percentage of lower Nantun Formation, South Tamuchage-South Beier Sag, Tamuchage Basin

圖7 塔木察格盆地塔南—南貝爾凹陷南屯組下部沉積相平面展布Fig.7 Plane distribution of sedimentary facies of lower Nantun Formation,South Tamuchage-South Beier Sag, Tamuchage Basin

7 結(jié)論

1)塔南—南貝爾凹陷南屯組下部主要發(fā)育沖積扇、扇三角洲、近岸水下扇、湖底扇和湖相5類沉積相，其中扇三角洲—近岸水下扇沉積體系和湖泊沉積體系是研究區(qū)內(nèi)最為發(fā)育的沉積體系，湖盆為“窄盆深水”類型。

2)根據(jù)地震反射特征、砂巖百分含量等資料的分析，塔南—南貝爾凹陷有8大物源方向。物源方向分別為：西次凹為來自于東部和西部的物源；東次凹北洼槽為來自于西部、東部和北部貝中凸起上的物源；東次凹南洼槽為來自于東部斷階貝爾布伊諾爾隆起帶上的物源。

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