準(zhǔn)噶爾盆地中部2、4區(qū)塊侏羅系頭屯河組物源體系及沉積演化特征

張敏，修金磊，陳林，許濤 （中石化勝利油田分公司西部新區(qū)研究院，山東 東營(yíng)257000）

準(zhǔn)噶爾盆地中部 （以下簡(jiǎn)稱 “準(zhǔn)中”）探區(qū)共分4個(gè)區(qū)塊，總面積12442．7km2，根據(jù)全國(guó)第3次油氣資源評(píng)價(jià)，準(zhǔn)中地區(qū)資源量為10．61×108t，其中準(zhǔn)中2、4區(qū)塊石油資源量為3．18×108t，顯示出良好的勘探前景，且區(qū)內(nèi)探井油氣顯示豐富，D1井已在侏羅系頭屯河組 （J2t）獲得了高產(chǎn)油流。特別是近年來(lái)鄰區(qū)阜東斜坡區(qū)在J2t累計(jì)上報(bào)石油地質(zhì)儲(chǔ)量近億噸，展現(xiàn)了研究區(qū)J2t較大的勘探潛力。因此準(zhǔn)中地區(qū)成為目前油氣勘探的重點(diǎn)地區(qū)，也是勝利油田儲(chǔ)量、產(chǎn)量的一個(gè)重要接替陣地。

從目前的勘探現(xiàn)狀來(lái)看，準(zhǔn)中1、3區(qū)塊勘探程度相對(duì)較高，也取得了一定的儲(chǔ)量規(guī)模，而準(zhǔn)中2、4區(qū)塊勘探程度較低，區(qū)內(nèi)僅有6口探井，且分布很不均衡。前人對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地腹部及其周邊區(qū)塊的侏羅系就層序劃分、地層特征、古氣候演化及沉積體系等方面開(kāi)展了大量研究，也取得很多成果性認(rèn)識(shí)：在沉積體系上，提出了烏爾禾、克拉美麗、克拉瑪依、德倫山、博格達(dá)山、四棵樹、紅溝、烏倫古8大物源體系，指出侏羅系主要發(fā)育辮狀河三角洲、曲流河三角洲、湖泊及沖積平原等多種沉積相類型?？傮w來(lái)說(shuō)，前人對(duì)中下侏羅統(tǒng)的研究較為深入，而對(duì)中上侏羅統(tǒng)的研究較為薄弱，特別是J2t，由于遭受大面積剝蝕，其研究成果較為籠統(tǒng)，僅提出J2t氣候變的干熱，主要發(fā)育湖泊、河流及沖積平原等沉積相，而因資料有限，對(duì)其物源體系及沉積體系的平面展布等研究較少，且存在爭(zhēng)議，導(dǎo)致對(duì)準(zhǔn)中2、4區(qū)塊J2t儲(chǔ)層成因類型及分布規(guī)律認(rèn)識(shí)不清，無(wú)法滿足巖性油氣藏勘探的需要，嚴(yán)重制約了該區(qū)塊油氣勘探的突破［1～18］。隨著準(zhǔn)噶爾盆地勘探工作的進(jìn)一步開(kāi)展，為準(zhǔn)中地區(qū)上侏羅統(tǒng)的研究提供了依據(jù)。該次研究以沉積學(xué)理論為指導(dǎo)，在充分調(diào)研前人研究成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了大量野外地質(zhì)考察，并以鉆井巖石學(xué)分析與測(cè)井曲線旋回分析為依據(jù)，充分利用地震等時(shí)切片技術(shù)，結(jié)合古氣候條件研究，對(duì)準(zhǔn)中2、4區(qū)塊J2t的物源條件、沉積體系類型及演化特征等問(wèn)題開(kāi)展了深入細(xì)致的研究，對(duì)該區(qū)的油氣勘探具有重要的指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

準(zhǔn)中2、4區(qū)塊分別位于準(zhǔn)噶爾盆地腹部東道海子凹陷和阜康凹陷中，中間以白家海子凸起和莫索灣凸起相分隔 （圖1）。根據(jù)前人研究成果，研究區(qū)的油氣主要來(lái)源于侏羅系八道灣組（J1b）煤系烴源巖，侏羅系是重要的勘探層系，由于整體構(gòu)造簡(jiǎn)單，主要以巖性油氣藏為主。2004年，準(zhǔn)中4區(qū)塊的D1井在J2t獲得高產(chǎn)油流，但是由于鉆井資料與三維地震資料較少，未能對(duì)該層系開(kāi)展系統(tǒng)的研究，導(dǎo)致勘探步伐受到制約。隨著勘探工作的深入，三維地震資料的進(jìn)一步部署，以及鄰區(qū)取得的勘探進(jìn)展，加速了準(zhǔn)中2、4區(qū)塊的勘探日程。

J2t是準(zhǔn)中2、4區(qū)塊的一個(gè)重點(diǎn)勘探層系，自下而上可以分為3段：頭屯河組一段 （J2t1），巖性主要為灰色、灰綠色砂泥巖互層組合；頭屯河組二段 （J2t2），巖性主要為灰色粉、細(xì)砂巖與紅色、紫紅色泥巖薄互層組合；頭屯河組三段 （J2t3），巖性主要為紅色、紫紅色泥巖夾薄層紫紅色砂巖組合。J2t1與J2t2的砂巖是主要的儲(chǔ)集層，而J2t3的泥巖段可以作為區(qū)域性蓋層，下部J1b生成的油氣可通過(guò)斷裂等輸導(dǎo)通道向上運(yùn)移至J2t的巖性圈閉之中，形成下生中儲(chǔ)上蓋的有利生儲(chǔ)蓋組合形式。

2 物源體系分析

綜合前人對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地侏羅系物源體系的研究，認(rèn)為J2t沉積時(shí)期研究區(qū)物源可能來(lái)自4個(gè)方向：北東部的克拉美麗山、南部博格達(dá)山、東部北三臺(tái)凸起及北西部的車莫古隆起。該次研究根據(jù)最新鉆測(cè)錄井等資料的相類型分析，結(jié)合古地貌特征，并根據(jù)物源區(qū)粗碎屑沉積物的發(fā)育程度判斷供源能力的原則，對(duì)這4個(gè)可能的物源方向進(jìn)行野外踏勘，逐一分析，進(jìn)一步落實(shí)其主物源方向。

圖2 準(zhǔn)中2、4區(qū)塊J2t沉積初期古地貌

準(zhǔn)中2、4區(qū)塊J2t沉積時(shí)期，古地貌整體呈北東高、南西低的構(gòu)造背景（圖2），且自北東方向向準(zhǔn)中2、4區(qū)塊發(fā)育2個(gè)物源通道，說(shuō)明北東方向具備成為物源區(qū)的條件。通過(guò)對(duì)周邊野外露頭的踏勘表明，南部博格達(dá)山前帶及東南部阜康背斜侏羅系露頭的J2t巖性以粉、細(xì)砂巖與泥巖的互層為主，而在研究區(qū)北東方向滴水泉附近的J2t露頭則廣泛發(fā)育大套砂礫巖，判斷為沖積扇－辮狀河沉積，具備向研究區(qū)供源的基礎(chǔ)。另外，區(qū)內(nèi)J2t三維地震等時(shí)地層切片上也可見(jiàn)大量呈北東－南西向展布的河道響應(yīng) （圖3），因此認(rèn)為準(zhǔn)中2、4區(qū)塊J2t沉積時(shí)期主要受來(lái)自北東方向的克拉美麗山物源控制，而南部則不是主要物源方向。

3 沉積相類型

根據(jù)巖性組合特征、沉積構(gòu)造、測(cè)井相及地震相等資料分析，結(jié)合古地貌背景，認(rèn)為工區(qū)J2t主要發(fā)育曲流河－三角洲－湖泊沉積體系。

3．1 曲流河沉積

曲流河沉積的巖性為一套紅色泥巖與砂巖互層沉積，表明陸上沉積產(chǎn)物為多套正韻律疊加，見(jiàn)沖刷構(gòu)造、生物擾動(dòng)構(gòu)造及交錯(cuò)層理、平行層理等；地震切片上可見(jiàn)大量清晰北東－南西向展布的河道，并可見(jiàn)點(diǎn)砂壩 （圖3（a）），反映出沖積平原背景下的曲流河沉積特征。

3．2 三角洲沉積

三角洲沉積在研究區(qū)可進(jìn)一步分為三角洲平原和三角洲前緣，其中三角洲平原巖性為一套灰色、紅色砂巖夾紅色泥巖的互層沉積；而三角洲前緣則以灰色砂巖夾薄層灰色泥巖互層沉積為主，發(fā)育波狀層理、楔狀交錯(cuò)層理、平行層理等，可見(jiàn)生物擾動(dòng)構(gòu)造，以多期正韻律疊加為主，地震切片上可見(jiàn)清晰的分支河道響應(yīng) （圖3 （b））。

圖3 準(zhǔn)中4區(qū)塊J2t分頻切片 （D2井）

3．3 濱淺湖灘壩沉積

灘壩沉積在巖性組合上為頻繁的砂泥薄互層沉積，砂巖以粉砂、泥質(zhì)砂巖為主，泥巖顏色由J2t1的灰綠、灰黑色逐漸過(guò)渡到J2t2的紅色，發(fā)育反韻律、復(fù)合韻律，具交錯(cuò)層理、波狀層理，可見(jiàn)垂向生物潛穴，粒度概率曲線呈 “一跳一懸式”或 “兩跳一懸式”。灘壩中常伴生風(fēng)暴巖沉積，其粒度概率曲線為寬緩上拱式，且在三維地震等時(shí)切片上可見(jiàn)壩砂呈條帶狀展布。

4 沉積體系展布及演化特征

4．1 剖面特征分析

通過(guò)連井相分析可研究沉積相的橫向變化，選出近似平行物源方向和垂直物源方向的2條剖面進(jìn)行分析 （圖4），可以看出，平行物源方向上，從物源區(qū)至盆地腹部，由三角洲逐漸向?yàn)I淺湖過(guò)渡，反映出沖積平原－三角洲－湖泊沉積體系的特征；垂直物源方向上，D2井在J2t2具有橫切物源的特征，而J2t3沉積時(shí)期全區(qū)普遍發(fā)育曲流河背景下的沖積平原沉積。

圖4 準(zhǔn)中J2t南－北向 （a）、東－西向 （b）連井相剖面

4．2 平面展布特征

綜合上述研究成果，以三維地震資料為重點(diǎn)參考，以二維地震資料進(jìn)行區(qū)域控制，結(jié)合古地貌特征，對(duì)準(zhǔn)中2、4區(qū)塊及其鄰區(qū)J2t各段沉積體系平面展布形態(tài)進(jìn)行了描述。結(jié)果顯示，J2t1沉積時(shí)期準(zhǔn)中2區(qū)塊東部及4區(qū)塊東北部主要為三角洲前緣沉積，其他地區(qū)均以濱淺湖、灘壩沉積為主 （圖5（a））；J2t2沉積時(shí)期，準(zhǔn)中2區(qū)塊主要發(fā)育沖積平原背景下的曲流河沉積，而準(zhǔn)中4區(qū)塊東部發(fā)育三角洲沉積，自東向西逐漸由三角洲平原過(guò)渡為三角洲前緣沉積，準(zhǔn)中4區(qū)塊西部主要發(fā)育濱淺湖、灘壩沉積 （圖5（b））；J2t3沉積時(shí)期，整個(gè)盆地湖泊已萎縮并消失，整體上表現(xiàn)為沖積平原背景下的曲流河沉積，發(fā)育沖積扇－辮狀河－曲流河沉積體系 （圖5（c））。

4．3 古氣候特征與沉積體系演化

張滿郎等［19］通過(guò)對(duì)彩南油田彩參2井侏羅紀(jì)孢粉化石進(jìn)行分析，將準(zhǔn)噶爾盆地J2t沉積時(shí)期整體上定義為亞熱帶－熱帶半干旱氣候；而張琴等［20～24］綜合古生物、微量元素、巖石特征及黏土礦物等分析結(jié)果，也認(rèn)為中侏羅統(tǒng)頂部至上侏羅統(tǒng)沉積時(shí)期以亞熱帶半干旱－干旱氣候?yàn)橹?，且存在氣候逐漸變干變熱的過(guò)程。由于氣候變化是控制該區(qū)層序地層形成演化的重要因素，它控制著湖平面的升降及物源的供給量，并直接控制了沉積環(huán)境及沉積巖石類型。將前人對(duì)氣候的分析成果結(jié)合準(zhǔn)中2、4區(qū)塊沉積體系平面展布特征可以看出：J2t1沉積時(shí)期，與下覆侏羅系西山窯組 （J2x）煤系地層有較好的連續(xù)性，巖性組合為灰色砂巖與灰色泥巖互層，儲(chǔ)層最為發(fā)育；J2t2沉積時(shí)期，溫度升高，氣候逐漸干旱，巖性組合以紫色或紅色泥巖與灰色砂巖薄互層為主；J2t3沉積時(shí)期，溫度進(jìn)一步升高，氣候更加干旱，巖性組合以紫色或紅色泥巖夾薄層紫紅色砂巖為主?？傮w上，整個(gè)J2t表現(xiàn)為氣候逐漸干旱、湖盆逐漸萎縮、物源供給逐漸不足、沖積平原逐漸擴(kuò)大、儲(chǔ)層逐漸不發(fā)育的特征 （圖5）。

5 結(jié)論

1）準(zhǔn)噶爾盆地準(zhǔn)中2、4區(qū)塊J2t1沉積時(shí)期主要受北東向克拉美麗山物源體系控制，發(fā)育了曲流河－三角洲－濱淺湖灘壩沉積體系，其中J2t1、J2t2沉積時(shí)期，研究區(qū)內(nèi)部自西向東表現(xiàn)為三角洲沉積向?yàn)I淺湖灘壩過(guò)渡的沉積特征，J2t3沉積時(shí)期則全區(qū)普遍發(fā)育沖積平原背景下的曲流河沉積。

圖5 準(zhǔn)中2、4區(qū)塊J2t各段沉積體系平面展布

2）J2t沉積時(shí)期在氣候逐漸干旱、湖盆逐漸萎縮、物源供應(yīng)逐漸不足的沉積背景之下，表現(xiàn)為沖積平原范圍逐漸擴(kuò)大、儲(chǔ)層逐漸不發(fā)育、沉積環(huán)境由水下到陸上的沉積演化過(guò)程。在準(zhǔn)中2、4區(qū)塊，三角洲平原分流水道砂體、前緣水下分支河道砂體、濱淺湖灘壩砂體將是J2t主要的儲(chǔ)集砂體類型。

［1］張滿郎，朱筱敏，張琴 ．準(zhǔn)噶爾盆地東部侏羅系沉積體系及油氣意義 ［J］．石油與天然氣地質(zhì)，2000，21（3）：272～278．

［2］張琴，朱筱敏，張滿郎 ．準(zhǔn)噶爾盆地阜東斜坡區(qū)侏羅系層序地層格架的建立 ［J］．沉積學(xué)報(bào)，2001，19（4）：575～580．

［3］王居峰，蔡希源，鄧宏文，等 ．準(zhǔn)噶爾盆地腹部侏羅系高分辨率層序地層特征 ［J］．石油學(xué)報(bào)，2006，27（2）：16～19．

［4］張冬玲，鮑志東，楊文秀 ．準(zhǔn)噶爾盆地侏羅系層序地層格架的建立及主控因素分析 ［J］．大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，29（2）：10～12．

［5］邢煥清 ．準(zhǔn)噶爾盆地侏羅系層序地層研究展望 ［J］．石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2006，28（1）：34～37．

［6］鮑志東，劉凌，張冬玲，等 ．準(zhǔn)噶爾盆地侏羅系沉積體系綱要 ［J］．沉積學(xué)報(bào)，2005，23（2）：194～202．

［7］李丕龍，馮建輝，陸永潮，等 ．準(zhǔn)噶爾盆地構(gòu)造沉積與成藏 ［M］．北京：地質(zhì)出版社，2010．

［8］劉海濤，蒲秀剛，張光亞，等 ．準(zhǔn)噶爾盆地白家海地區(qū)侏羅系三角洲沉積體系 ［J］．大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，34（6）：37～41．

［9］盧輝楠 ．準(zhǔn)噶爾盆地的侏羅系 ［J］．地層學(xué)雜志，1995，19（3）：180～189．

［10］蒲仁海，梅志超，唐忠華 ．準(zhǔn)噶爾盆地東部侏羅系地震相 ［J］．石油與天然氣地質(zhì)，1994，1（3）：241～247．

［11］彭勇民，宋傳春，歐方軍，等 ．準(zhǔn)噶爾盆地腹部地區(qū)侏羅系沉積體系展布 ［J］．新疆地質(zhì)，2008，26（3）：265～269．

［12］朱筱敏，張義娜，楊俊生，等 ．準(zhǔn)噶爾盆地侏羅系辮狀河三角洲沉積特征 ［J］．石油與天然氣地質(zhì)，2008，29（2）：244～251．

［13］Mike L．Sedimentology and sedimentary basins from turbulences to tectonics ［M］．Malden：BlackwellScience，1999．

［14］張新見(jiàn)，許濤，周胐，等 ．準(zhǔn)中4區(qū)塊侏羅系頭屯河組灘壩及風(fēng)暴沉積特征 ［J］．東北石油大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，36（5）：45～50．

［15］商琳，戴俊生，劉旭，等 ．準(zhǔn)噶爾盆地北三臺(tái)地區(qū)侏羅系頭屯河組沉積物源分析 ［J］．世界地質(zhì)，2011，30（4）：579～584．

［16］季敏，劉斌 ．準(zhǔn)噶爾盆地腹部地區(qū)頭屯河組儲(chǔ)層特征研究 ［J］．新疆地質(zhì)，2009，27（1）：58～61．

［17］由偉豐 ．準(zhǔn)噶爾盆地腹部地區(qū)中—上侏羅統(tǒng)沉積相研究 ［J］．中國(guó)西部油氣地質(zhì)，2006，2（3）：276～280．

［18］張滿郎，朱筱敏，張琴 ．準(zhǔn)噶爾盆地阜東斜坡區(qū)侏羅系沉積特征 ［J］．沉積與特提斯地質(zhì)，2000，20（4）：60～70．

［19］高瑞祺，趙政璋 ．中國(guó)油氣新區(qū)勘探 （第四卷）［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2001．84～89．

［20］張琴，張滿郎，朱筱敏，等 ．準(zhǔn)噶爾盆地阜東斜坡區(qū)侏羅紀(jì)物源分析 ［J］．新疆石油地質(zhì)，1999，20（6）：501～504．

［21］常邁，韓軍，劉震，等 ．準(zhǔn)噶爾盆地阜東斜坡帶石樹溝群地震相分析及沉積體系預(yù)測(cè) ［J］．西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，21（6）：20～23．

［22］張?chǎng)?，張金?．惠民凹陷中央隆起帶沙四上亞段灘壩與風(fēng)暴巖組合沉積 ［J］．沉積學(xué)報(bào)，2009，27（2）：246～252．

［23］王永詩(shī)，劉惠民，高永進(jìn)，等 ．?dāng)嘞莺铻紊绑w成因與成藏：以東營(yíng)凹陷沙四上亞段為例 ［J］．地學(xué)前緣，2012，19（1）：100～107．

［24］張滿郎，顧新元，張琴，等 ．準(zhǔn)噶爾盆地彩參2井侏羅系孢粉化石及層序地層分析 ［J］．石油大學(xué)學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版），2001，25（1）：16～21．