準(zhǔn)噶爾盆地阜康凹陷東部斜坡帶中侏羅統(tǒng)頭屯河組高分辨層序與沉積微相精細(xì)分析

于景維，鄭榮才，祁利祺，張宗斌，文華國，李云

1) 成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室, 成都, 610059； 2) 中國石油 新疆油田分公司實驗檢測研究院, 新疆克拉瑪依, 834000；3) 中國石油 新疆油田分公司 勘探開發(fā)研究院，新疆克拉瑪依, 834000

內(nèi)容提要: 在巖芯觀察、測井及地震資料分析基礎(chǔ)上，應(yīng)用高分辨層序地層理論對準(zhǔn)噶爾盆地阜康凹陷東部斜坡帶中侏羅統(tǒng)頭屯河組進(jìn)行劃分，共識別出1個長期旋回，3個中期旋回以及10個短期旋回。概括起來有2種基準(zhǔn)面旋回基本結(jié)構(gòu)類型，多種亞類型，且旋回總體劃分與地層劃分基本一致。通過對試油資料的分析與總結(jié)，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)油層大部分位于中期旋回MSC2中SSC4和SSC7兩個短期旋回中，因此重點對兩個短期旋回沉積微相特征進(jìn)行詳細(xì)分析，認(rèn)為兩個旋回都位于辮狀河三角洲前緣亞相，包括水下主河道、分流河道等四個主要沉積微相。通過連井對比、等時地層格架的建立、上升相域沉積微相圖編制和砂體縱向及橫向分布特征的描述，總體認(rèn)為SSC7旋回中所發(fā)育的有利儲集體發(fā)育厚度及砂體連通性要好于SSC4旋回中砂體，并對有利儲集層分布進(jìn)行預(yù)測。

本文是柳妮等(2014)的延續(xù)，柳妮等(2014)在長期層序格架內(nèi)認(rèn)定MSC2非均質(zhì)性強基礎(chǔ)上，通過A/S值變化認(rèn)為SSC4和SSC7為有利儲集區(qū)；本文以試油資料為基礎(chǔ)，在中期基準(zhǔn)面格架內(nèi)詳細(xì)分析了SSC4和SSC7沉積微相，說明它們?yōu)楹问怯欣麅瘏^(qū)，并進(jìn)行了對比。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地阜康凹陷東部斜坡帶位置Fig. 1 Location of the east slope zone, Fukang Sag, Junggar Basin

1 高分辨層序地層學(xué)特征

1.1 層序界面

高分辨層序分析最基本的問題是層序界面和湖泛面的識別。通過巖芯、測井和地震剖面的精細(xì)分析，在中侏羅統(tǒng)頭屯河組中可識別出如下幾種不同級別和成因類型的層序界面(鄭榮才等，2001)。

1.1.1 大型沖刷面(Ⅲ級層序界面)

在研究區(qū)主要為西山窯組和頭屯河組一段以及頭屯河組三段和齊古組的界面，同次級構(gòu)造活動強度幕式變化有關(guān)，往往是大型河道砂對下伏河道間泥巖進(jìn)行的沖刷(圖2)。巖性的變化在測井剖面上表現(xiàn)為GR以及SP曲線發(fā)生突變，同時地震剖面上界面主要表現(xiàn)為地震反射強度的變化以及削截、下超等反射特征。

1.1.2 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變界面(IV級層序界面)

1.1.3 弱沖刷面與相關(guān)整合面(V級層序界面)

主要發(fā)育于基準(zhǔn)面升降變化頻率較快、幅度較大和砂質(zhì)沉積活動相對活躍地區(qū)，此類界面大多數(shù)為小型河道砂對下伏分流間灣低幅度沖刷面或弱沖刷面，界面上下巖性會發(fā)生較明顯差異；在沉積活動相對靜止地區(qū)，此類界面主要為分流間灣或水下天然堤等低能微相之間的相關(guān)整合面(圖2)，界面上下巖性變化較小甚至無變化。在測井剖面上表現(xiàn)為GR以及SP曲線發(fā)生輕微突變，不能在地震剖面上進(jìn)行識別。在巖芯剖面上該界面表現(xiàn)十分明顯，主要反映顏色的變化、沖刷面以及巖性突變面的出現(xiàn)。

1.2 湖泛面

研究區(qū)湖泛面按照成因可劃分為長期、中期和短期湖泛面(鄭榮才等，2010；高志勇等，2007)。長期湖泛面、即相當(dāng)區(qū)域性湖進(jìn)—湖退旋回最大湖泛期(或三級沉積層序最大湖泛面)，在測井剖面上表現(xiàn)為“高伽馬、低電位”特征，在地震剖面上為一條可連續(xù)追蹤強反射同相軸，具有一定的等時意義；相當(dāng)次級湖進(jìn)—湖退旋回湖泛期的中期湖泛面，在測井剖面上伽馬和自然電位變化幅度弱于長期湖泛面，地震剖面上表現(xiàn)為不連續(xù)弱反射同相軸；相當(dāng)韻律性湖進(jìn)—湖退旋回湖泛期短期湖泛面，在測井剖面上伽馬和自然電位表現(xiàn)為輕微—中型齒狀突變，在地震剖面中很識別難識別，更難追蹤對比，但在巖芯中有對應(yīng)的湖進(jìn)—湖退韻律旋回的巖性組合和變化規(guī)律。

圖2 阜東斜坡帶中侏羅統(tǒng)頭屯河組沉積相—高分辨率層序地層綜合柱狀圖(阜東5井)Fig. 2 Synthesis column map of Sedimentary face and high -resolution sequence stratigraphy in the Toutunhe Formation of Middle Jurassic in the east slope zone, Fukang Sag, Junggar Basin(well FD5)

圖3 阜東斜坡帶中侏羅統(tǒng)頭屯河組層序界面在地震剖面及巖芯上識別標(biāo)志Fig. 3 Identification marks in cores and seismic connecting-well section of sequence boundaries in Toutunhe Formation of Middle Jurassic in the east slope zone, Fukang Sag, Junggar Basin

2 基準(zhǔn)面旋回劃分和層序特征

基準(zhǔn)面旋回結(jié)構(gòu)類型較多，變化較為復(fù)雜，根據(jù)鄭榮才(2001)提出的理論模型可劃分為3種基本類型和7種亞類型。在準(zhǔn)東阜東斜坡帶頭屯河組中，以發(fā)育向上“變深”非對稱型和對稱型為最常見的2種基本類型。

2.1 長期基準(zhǔn)面旋回

研究區(qū)頭屯河組長期旋回的底界面(SB1)和頂界面(SB4)各為燕山一幕和二幕構(gòu)造運動形成的不整合面(圖3)，其垂向序列由對稱型的中期旋回疊加而成，最大湖泛面(MFS)位于層序中部，與MSC2層序的湖泛面重合。以最大湖泛面為轉(zhuǎn)換面，可確定頭屯河組長期旋回層序具有上升和下降半旋回厚度近于相等的近完全對稱型結(jié)構(gòu)(圖2)，反映其形成于穩(wěn)定構(gòu)造沉降過程中。

2.2 中期基準(zhǔn)面旋回

中期基準(zhǔn)面旋回是最具有等時對比意義的層序(鄭榮才等，2001)，具有較完整的水進(jìn)—水退旋回性，垂向上由一系列短期旋回按一定的結(jié)構(gòu)樣式疊加組合而成(鄭榮才等，2000a)， 其界面可依據(jù)巖芯資料中的較大規(guī)模底沖刷面，測井資料解釋的進(jìn)積與退積組合之間的轉(zhuǎn)換面和沉積相演化序列加以識別，并可在地震剖面中通過井—震對比加以標(biāo)定和追蹤對比(圖3)。本次研究將中期基準(zhǔn)面旋回自下而上劃分為MSC1～MSC3。按照基準(zhǔn)面升、降過程中的沉積演化序列和地層旋回性，可確定研究區(qū)頭屯河組僅發(fā)育向上變“深”復(fù)變淺的對稱型中期旋回層序，按上升和下降半旋回相域厚度差異，又可細(xì)分以上升半旋回為主的不完全對稱型，近完全對稱型以及以下降半旋回為主的不完全對稱型3種亞類型(圖2)。

2.3 短期基準(zhǔn)面

3 重點短期旋回沉積微相特征與砂體分布

3.1 沉積微相特征

在高分辨格架內(nèi)研究沉積相特征，進(jìn)而對沉積相的平面展布進(jìn)行分析，為尋找有利勘探區(qū)域是高分辨層序地層研究的目的之一。通過研究區(qū)多口井試油資料發(fā)現(xiàn)，多數(shù)油層分布在MSC2中的SSC4與SSC7短期旋回層序(圖4)。據(jù)研究區(qū)的區(qū)域地質(zhì)資料和33口井的巖芯觀察描述、測井資料及薄片鑒定資料綜合分析，可確定2個短期旋回都位于辮狀河三角洲的前緣亞相帶，主要發(fā)育有水下主河道、水下分流河道、分流間灣、河口壩和遠(yuǎn)砂壩等沉積微相(圖5)，各微相特征描述如下。

3.1.3 水下主河道微相

在所有微相類型中它是巖性最粗的，主要為含礫中—粗砂巖，具有成分成熟度低和結(jié)構(gòu)成熟度中等的基本特點，對下伏砂巖或泥巖有較大幅度沖刷(表1)。重點層段砂巖粒度概率曲線為兩段式，由跳躍和懸浮2個次總體組成，以跳躍次總體含量較高，反映河道牽引流沉積特征，按曲線中跳躍與懸浮次總體交切位置的不同，表明水流強度不同，一般較粗粒的次總體交切位置可反映水動力較強的主河道砂體，而較細(xì)粒粒的次總體交切位置則反映分流河道砂體。

3.1.4 水下分流河道微相

水下分流河道是三角洲前緣亞相中重要的微相類型，沉積厚度占該亞相的50%以上，是支撐三角洲前緣的“骨架”。巖性以灰色、淺灰色、灰綠色、粗—中砂巖、細(xì)砂巖為主，夾粉砂巖或粉砂質(zhì)泥巖。沉積構(gòu)造主要為塊狀層理、平行層理、交錯層理為主。粒度概率曲線為兩段式，向上往往與粉砂巖和泥巖呈突變關(guān)系。自然電位曲線多為鐘形，電阻率曲線多為高值的箱形。物性普遍很好，為最有利儲集層發(fā)育的沉積微相類型(表1)。

表1PetroV石油地質(zhì)數(shù)據(jù)框架原型
Table1Theframeworkprototypeofpetroleumgeologicaldata

3.1.5 分流間灣微相

巖性以泥巖為主，局部地區(qū)現(xiàn)薄層粉砂巖或者粉砂巖透鏡體，炭屑含量較高，水平層理發(fā)育。由于水下分流河道的不斷遷移、疊置，使得一些分流間灣以透鏡狀夾于水下分流河道中，自然電位為低值，伽馬曲線多為高值。此微相一般不具備儲集性，但?？尚纬蓛w內(nèi)部的致密隔層(表1)。

3.1.6 河口壩—遠(yuǎn)砂壩微相

河口壩—遠(yuǎn)砂壩為位于水下分流河道河口至遠(yuǎn)處的連續(xù)扇形砂體，以近河口處的河口壩粒度相對粗，沉積速率最高，巖性主要以粉砂巖—細(xì)砂巖和富含雜基的雜砂巖為主，間夾薄層泥巖，平面上具有典型的下細(xì)上粗逆粒序結(jié)構(gòu)，進(jìn)積的河口壩頂部往往被不斷遷移的水下分流河道所沖刷，自然電位呈中—高幅的漏斗形。遠(yuǎn)河口處的遠(yuǎn)砂壩粒度細(xì)，巖性主要以粉砂巖與泥巖薄互層組合，常發(fā)育有小型浪成交錯層理和波狀層理(表1)。

3.2 連井剖面對比與等時地層格架

SSC4與SSC7層序的主要物源為東北部的克拉美麗山，次為南部的博格達(dá)山及東部的北三臺凸起(靳軍等，2014)。隨著SSC4向SSC7層序的沉積演化，東北部克拉美麗山的物源供給持續(xù)穩(wěn)定，而南部和東部物源隨博格達(dá)山和北三臺凸起的隆升，向研究區(qū)提供的物源逐漸增加，至SSC7層序沉積期物源急劇增多(商琳等，2001),辮狀河三角洲體系的分布范圍遠(yuǎn)大于SSC4層序沉積期，砂體縱向及橫向分布規(guī)模更大，短期旋回的可對比性也更好。在SSC4與SSC7層序的連井剖面對比的基礎(chǔ)上建立等時地層格架(圖5)，在等時地層格架中描述砂體分布規(guī)律取得很好的效果。

圖4 阜東斜坡帶中侏羅統(tǒng)頭屯河組短期旋回試油結(jié)果統(tǒng)計圖Fig. 8 Statistical graph of oil production test data in short-term cycles of the Toutunhe Formation, Middle Jurassic in the east slope zone, Fukang Sag, Junggar Basin(a)短期層序含油層段統(tǒng)計 ; (b)短期層序產(chǎn)液量(油+水)統(tǒng)計; (c)短期層序有效儲層統(tǒng)計(a)statistics of oil-bearing bed in short-term sequences ；(b)statistics of liquid(oil and water) producing capacity in short-term sequences；(c)statistics of effective reservoirs in short-term sequences

SSC4時期研究區(qū)北部向南部短期旋回結(jié)構(gòu)依次為向上變深復(fù)變淺的對稱型逐漸過渡為向上變深的非對稱型。早期形成的砂體主要為水下分流河道砂體，泥質(zhì)含量少，且整體厚度大，存在較好的連通性，受地形以及物源的影響，靠近剝蝕線附近砂體要薄，距離剝蝕線稍遠(yuǎn)砂體厚度較大，十分有利于儲集層發(fā)育。層序發(fā)育中后期，明顯受到地形以及物源影響，研究區(qū)中部砂體泥質(zhì)含量增加，且砂體厚度明顯減少，整體不利于有利儲集層發(fā)育。

SSC7時期研究區(qū)北部向南部短期旋回結(jié)構(gòu)依次為向上變深的非對稱型逐漸過渡到向上變深復(fù)變淺的對稱型。早期形成砂體受地形及物源控制較明顯，燕山II幕運動的開始使得研究區(qū)東部及南部漸漸隆升，此時的三臺凸起可能成為研究區(qū)新的物源，此時總體形成的水下分流河道砂體厚度不大。中期至晚期由于湖退以及持續(xù)不斷的物源供給，砂體整體呈現(xiàn)弱進(jìn)積—加積疊置樣式，此時微相以河口壩—遠(yuǎn)砂壩為主，加上先前形成的水下分流河道砂體使得總體儲集層砂體厚度大于SSC4上升期砂體(圖5)。

3.3 沉積微相分布特征

3.3.1 SSC4層序上升相域沉積微相分布

該相域以發(fā)育濱淺湖與辮狀河三角洲沉積為主，砂體分布方向與SSC4上升旋回的砂體展布方向一致，受基準(zhǔn)面初始上升影響，物源供給較充沛，水下分流河道側(cè)向遷移頻繁，砂體規(guī)模受物源影響慢慢擴(kuò)大，分流河道微相較為發(fā)育，水上—水下分流河道間有分流間灣和分流間洼地相分隔；在滋泉1井發(fā)育橢圓狀的淺湖砂壩沉積，在阜東13井—阜東14井—阜東15井—北97井發(fā)育前三角洲亞相沉積，向西毗鄰發(fā)育淺湖沉積。整體砂體厚度多為10～20m范圍內(nèi)，河道中心位置砂體厚度可達(dá)30m以上，如北38井、臺20井、臺27井、臺11井附近和臺46井—臺12井—臺30井附近的砂體累積厚度為30m以上，最厚可達(dá)37m，為有利儲集微相發(fā)育區(qū)(圖6)。

3.3.2 SSC7層序上升相域沉積微相分布

圖6 阜東斜坡帶中侏羅統(tǒng)頭屯河組SSC4(a)與SSC7(b)上升旋回沉積相分布圖Fig. 6 Distribution of sedimentary facies of rising cyclothems in SSC4(a) and SSC7 (b) of the Toutunhe Formation of Middle Jurassic in the east slope zone, Fukang Sag, Junggar Basin

圖7 阜東斜坡帶中侏羅統(tǒng)頭屯河組SSC4(a)與SSC7(b)上升旋回砂體厚度平面圖Fig. 7 Planar graph of sand thickness in rising cyclothems of SSC4(a) and SSC7 (b) of Toutunhe Formation of Middle Jurassic in the east slope zone, Fukang Sag, Junggar Basin

3.4 砂體平面展布特征

通過上述評價，可知SSC4和SSC7層序的上升相域為最有利于儲集層發(fā)育層段，其砂體平面展布特征如下：

3.4.1 SSC4層序上升相域砂體展布特征

該相域主要接受來自北部沙奇—北三臺凸起的物源控制，其次受南部博格達(dá)山物源影響，砂體厚度多在10～20m范圍內(nèi)，局部河道砂體如阜東2井、阜東9井、阜東27井、砂體厚度可達(dá)20m以上，最大累積厚度為36m?？拷辈勘比_凸起，物源供給充分，砂體較發(fā)育，并向南延展，受水下分流河道側(cè)向遷移頻繁影響，砂體并未連片發(fā)育，垂直物源方向砂體內(nèi)部的非均質(zhì)性強，分布范圍較廣泛，砂體厚度在10～20m范圍內(nèi)，局部北38井、臺20井、臺27井、臺11井附近砂體累積厚度為30m以上，最厚可達(dá)37m，南部的呈扇狀辮狀河三角洲砂體也較厚，如臺46井—臺12井—臺30井區(qū)砂體最厚可達(dá)36m(圖7)。

3.4.2 SSC7層序上升相域砂體展布特征

由于物源供給充足，砂體分布范圍廣且厚度大，大部分砂體厚度為10～20m，主要分布在北三臺古剝蝕線附近，如主要接受北三臺凸起物源的北27井—阜東22井—阜東5井區(qū)，砂體厚度可達(dá)30m以上，最厚有42m，可能與多個砂體重復(fù)疊置有關(guān)。而南部提供物源的三角洲沉積砂體，如北95井—北34井—北25井—北59井—北54井—臺20井—臺44井區(qū)，砂體厚度為10～20m，北70井和臺49井—臺11井附近砂體厚度最大，累積厚度可達(dá)34m。在臺18井—臺29井和臺9井—臺28井附近發(fā)育小型水下分流河道砂體(圖7)。

3.5 有利儲層預(yù)測

對研究區(qū)取芯井重點短期旋回內(nèi)各種儲集層砂體類型的物性資料進(jìn)行分析，細(xì)砂巖、中砂巖以及含礫中—粗砂巖具有相對較好的儲集性能，因此三角洲前緣以及平原亞相儲集層是重點勘探對象。在其基礎(chǔ)之上，結(jié)合對格架內(nèi)部沉積微相特征的研究，認(rèn)為儲集層的分布規(guī)律存在以下幾個特征：①SSC4和SSC7層序上升相域的湖平面頻繁變化和幅度較大，致使三角洲平原亞相的分布范圍相對狹窄而前緣亞相帶較寬，同時又受到物源供給普遍較充沛的影響，形成了“大前緣、小平原”的辮狀河三角洲沉積體系；②由于受到湖水反復(fù)沖刷，三角洲前緣砂體的碎屑組分在分選性和磨圓度等方面遠(yuǎn)好于三角洲平原砂體，而雜基含量較低(≤3%)，同時在儲集層厚度及連通性方面較好，因此，三角洲前緣砂體普遍具有較好的儲集性而利于儲層的發(fā)育；③SSC4上升相域早期水下分流河道砂體較發(fā)育，多河道相互疊置，垂向砂體連通性好，研究區(qū)南部西泉地區(qū)，儲集砂體厚度大且連通性好，為有利儲集層發(fā)育區(qū)。中北部阜東斜坡帶儲集砂體受沉積相展布影響，厚度中等，連通性相對較差，主河道附近應(yīng)是有利儲層發(fā)育區(qū)；④SSC7上升旋回時期早期儲集砂體以水下分流河道砂體為主，中期以河口壩砂體為主，總體厚度很大，受地形以及物源影響，研究區(qū)南部西泉地區(qū)局部地區(qū)如臺49井附近儲集砂體厚度較大，而中北部阜東斜坡帶儲集砂體分布受控于水下分流河道以及河口壩砂體呈條帶展布，從總體上看都有利于儲層發(fā)育。

4 結(jié)論

(1)通過鉆井巖芯、測井及地震等多種資料共同分析，將準(zhǔn)東阜東斜坡帶中侏羅統(tǒng)頭屯河組劃分為一個長期旋回，3個中期旋回以及10個短期旋回。中長期旋回層序結(jié)構(gòu)主要為向上變“深”復(fù)變淺的對稱型，短期旋回層序結(jié)構(gòu)還發(fā)育向上變“深”為主的非對稱型結(jié)構(gòu)。

(2)結(jié)合試油資料認(rèn)為研究區(qū)重點短期旋回為SSC4和SSC7層序，可識別出主河道、水下分流河道、河口壩—遠(yuǎn)砂壩及分流間灣等沉積微相類型，水下分流河道砂體的儲層結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)好于其它微相類型。

(3)受地形及物源變化控制，SSC4與SSC7上升旋回中有利儲層砂體分布的沉積微相具有差異性，特點為：SSC4上升相域以南部西泉地區(qū)水下分流河道砂體分布區(qū)及中北部阜東斜坡區(qū)主河道分布區(qū)為有利儲層發(fā)育區(qū)；SSC7相域以南部西泉地區(qū)局部地區(qū)及中北部阜東斜坡區(qū)水下分流河道和河口壩砂體疊合處的帶狀分布區(qū)為有利儲層發(fā)育區(qū)。

(4)在SSC4和SSC7層序的連井對比、建立等時地層格架、編制上升相域沉積微相圖和描述砂體縱向及橫向分布特征的基礎(chǔ)上，證明SSC7層序受物源供給更充沛的影響，水下分流河道砂體厚度普遍大于SSC4層序中砂體，更適合儲層的連片發(fā)育，應(yīng)列為主要目標(biāo)層。