酒泉盆地營爾凹陷下白堊統(tǒng)下溝組沉積體系研究

段潤梅，葛 維，楊姝蔚

(天津市大港油田勘探開發(fā)研究院，天津 大港 300280)

引言

營爾凹陷為一斷坳疊置的中、新生代沉積凹陷，主要勘探目的層為白堊系下溝組K1g3和K1g1段。該區(qū)經(jīng)歷燕山期的斷坳和喜山期沉降發(fā)育階段，地震剖面顯示前第三紀(jì)曾發(fā)生多次的沉降與隆升(可能為擠壓、拉張兩期構(gòu)造的疊加)，構(gòu)造、沉積、成藏、油藏分布極其復(fù)雜，直接影響到對營爾地區(qū)油氣資源分布的再認(rèn)識。本論文主要針對凹陷內(nèi)沉積體系做進一步研究，在等時地層框架中確定K1g的沉積體系空間配置關(guān)系，開展物源方向，沉積相類型及其平面展布規(guī)律研究。明確沉積儲層對油氣的控制作用，預(yù)測油氣富集的潛力區(qū)，為勘探目標(biāo)的優(yōu)選提供依據(jù)，以指導(dǎo)營爾地區(qū)的石油地質(zhì)勘探和開發(fā)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

營爾凹陷位于祁連褶皺帶北緣，是一個中、新生代形成的疊合小盆地。營爾凹陷白堊系盆地結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，盡管北西向剖面表現(xiàn)出不對稱地塹或半地塹結(jié)構(gòu)，下河清斷裂控制陡坡帶沉降，白堊系赤金堡組、下溝組和中溝組均具有向西超覆的特點，但盆地并未表現(xiàn)出中國東部伸展半地塹通常具有的地質(zhì)特點，其中中溝組下段沉積以后，由于祁連造山帶再次擠壓隆升而導(dǎo)致斷陷夭折，普遍缺乏區(qū)域性的坳陷構(gòu)造層是營爾凹陷構(gòu)造的一大特色。營爾凹陷表現(xiàn)為受下河清、營北斷裂系、黑梁斷裂系以及上壩斷裂系控制的復(fù)雜半地塹，中央被北西西向長沙嶺鼻狀構(gòu)造分割，形成5個不同的構(gòu)造單元(圖1):YT1-H1井高臺階斷塊、營北斷裂裙邊構(gòu)造帶、南次凹沉降區(qū)、北次凹沉降區(qū)、長沙嶺鼻狀構(gòu)造帶。

營爾凹陷內(nèi)發(fā)育的地層從下到上有二疊系—侏羅系、下白堊統(tǒng)和新生界，縱向上缺失上侏羅統(tǒng)、上白堊統(tǒng)和早第三紀(jì)。中、新生界為營爾凹陷的主要沉積蓋層。下白堊統(tǒng)是凹陷內(nèi)主要的烴源巖，為一套深湖-半深湖相灰黑色泥巖、泥質(zhì)白云巖沉積，局部夾粉砂巖、砂巖，下部為河湖相沉積，自上而下分為4個地層單元:中溝組、下溝組上段、赤金堡組，其中下溝組下段和赤金堡組是主要勘探目的層。

圖1 營爾凹陷構(gòu)造單元劃分示意圖Fig.1 Sketch to show tectonic division of the Ying’er depression

赤金堡組(K1c)地層的巖性變化較大，巖性整體以含礫砂巖、中細砂巖、粉砂巖、泥巖為主。下溝組(K1g)主要為一套深灰綠、灰白色含礫砂巖，粉砂巖夾深灰色泥巖，縱向上出現(xiàn)3個砂泥巖正旋回。該套地層屬于濱淺湖-半深湖過渡相半咸水沉積。中溝組(K1z)中溝組上部主要是一套灰黑色、灰色泥巖為主，夾白云質(zhì)泥巖，下部主要為灰黑色泥質(zhì)白云巖與泥巖、頁巖間互，富含有機質(zhì)，是凹陷中最好的生油層段。該套地層屬于淺湖到深湖相微咸水沉積。

下溝組下段地層具有南北兩個沉積中心。主要為一套湖相的灰白色礫狀砂巖、含礫砂巖、粉砂巖夾灰色，深灰色泥巖。赤金堡組的沉積范圍較下溝組下段要窄，其沉積范圍北部只到Y(jié)C1井，西部以YT1井為界，該套地層分南北兩個沉積中心，中心最大厚度約1000m左右，是一套半深湖-深湖相沉積。巖性主要為深水沉積的厚層泥巖夾薄層狀中細砂巖、粉細砂巖。

2 層序劃分

營爾凹陷下白堊統(tǒng)可識別出3個二級層序，SQK1c相當(dāng)于赤金堡組、SQK1g相當(dāng)于下溝組、SQK1z相當(dāng)于中溝組。SQK1g主要為一套深灰綠、灰白色含礫砂巖，粉砂巖夾深灰色泥巖，縱向上出現(xiàn)3個砂泥巖正旋回。該套地層屬于濱淺湖-半深湖過渡相半咸水沉積。

營爾凹陷下溝組劃分為4個三級層序，SQ1為K1g1的中下部;SQ2為K1g1的上部以及K1g2的下部;SQ3為K1g2的中上部;SQ4大致相當(dāng)于K1g3。對于整個下溝組而言，可以將其視為一個完整的二級層序，其中SQ1構(gòu)成二級層序的低位域，SQ2、SQ3構(gòu)成了二級層序的湖擴域，SQ4為二級層序的高位域［1］。

在陸相斷陷盆地中，層序界面除了一些高級別的易于識別的區(qū)域性不整合面外，常常是一些反映局部不整合和沉積間斷的地震響應(yīng)。這些特征在地震剖面上主要利用同相軸的不整一反射終止方式來判別。

營爾凹陷下溝組可識別出兩個二級層序邊界(SB1，SB5分別為下溝組頂?shù)?、5個三級層序邊界和4個湖泛面。在SB1處，存在有明顯的削截反射特征。在CS1界面處，存在有明顯的下超反射特征。在CS3界面為整個二級層序的最大湖泛面處，在地震剖面上表現(xiàn)為一個中強振幅、連續(xù)性好的地震反射同相軸。地震剖面上SB4界面上下表現(xiàn)不同，界面下主要表現(xiàn)為平行關(guān)系，局部為削截，界面上主要表現(xiàn)為平行關(guān)系，局部為上超接觸［2］(圖2)。

3 沉積相類型

根據(jù)對營爾凹陷下溝組巖心、測井和地震資料的分析，營爾凹陷下溝組主要發(fā)育辮狀河三角洲、扇三角洲、近岸水下扇、遠岸水下扇和湖泊、滑溻濁積體共6種沉積相類型［3］，其中發(fā)育辮狀河三角洲平原(前緣)、扇三角洲平原(前緣)等12種亞相，進一步可識別出27種沉積微相類型(表1)。

3.1 辮狀河三角洲

辮狀河三角洲體系是由辮狀河進積到內(nèi)陸湖泊中形成的富含砂和礫石的三角洲。辮狀河三角洲平原主要由辮狀河道或辮狀河平原組成，與扇三角洲平原相比，其辮狀河沉積物以河流體系的高度河道化、更持續(xù)的水流和很好的側(cè)向連續(xù)性為特征，沉積物中可見交錯層理和底沖刷，且砂礫巖顯示清楚的正韻律性［4］。辮狀河三角洲主要發(fā)育于研究區(qū)西北部。C2井K1g1粒度曲線以二組分二段式和異二組分三段式組合特征為主，分選較差，表明水動力條件不能有效地簸選掉細粒部分，為水下分支河道和河口壩的沉積特征。巖性組合為一套灰色中、細砂巖夾薄層泥巖以及砂泥巖互層組合。電測曲線形態(tài)為齒狀鐘形和齒狀漏斗形的組合，齒中線基本平行，底部發(fā)育兩套正旋回砂組，頂部發(fā)育一套反旋回砂組，總體判斷為辮狀河三角洲前緣沉積。

圖2 營爾凹陷下溝組地震層序劃分Fig.2 Seismic sequence division for the Xiagou Formation in the Ying’er depression

表1 營爾凹陷下溝組沉積相類型Table 1 Sedimentary facies types in the Xiagou Formation，Ying’er depression

JC1井位于營爾凹陷中西部的長沙嶺構(gòu)造帶上。K1g2的巖性為中、細砂巖，含礫砂巖與深灰色、灰色、灰綠色泥巖不等厚互層，見有灰色含礫砂巖定向排列，巖心觀察見有平行層理。粒度概率曲線以二組分二段式為主，分選中等，為典型的辮狀河三角洲前緣水下分支河道沉積。

C2-2井的巖性組合為灰色泥巖夾薄層灰色細砂巖，中部為厚層灰色細砂巖夾少量泥巖。自然伽馬曲線顯示漏斗形和鐘形。巖心觀察見有含泥礫細砂巖，含礫油浸砂巖，粒序?qū)永硪约巴哥R狀層理和沖刷面(圖3)均為水下分支河道沉積的特征。

3.2 扇三角洲

3.2.1 扇三角洲平原

圖3 營爾凹陷下溝組辮狀河三角洲沉積構(gòu)造Fig.3 Sedimentary structures in the braided delta deposits in the Xiagou Formation，Ying’er depression

扇三角洲平原為扇三角洲的陸上部分，由辮狀分流河道、泥石流、泛濫平原和溢岸等微相組成。扇三角洲平原以厚層碎屑支撐的礫巖、礫狀砂巖為主要巖性。充填分流河道的沉積物具有下粗上細的粒度正韻律。自然電位曲線顯示齒化的鐘形。底部具有沖刷面和滯留礫石、泥礫沉積，其一般呈塊狀，向上粒度變細，相應(yīng)出現(xiàn)大型交錯層理、小型交錯層理、波狀層理、包卷層理以及頂部的水平層理。化石少見，僅在頂部泥巖中偶見植物根系或蟲孔。

YB1K1g2的巖性為灰色礫巖、褐色礫巖、灰色含礫砂巖，夾少量紫紅色泥巖。巖心觀察見有雜色塊狀礫巖、泥礫、碳質(zhì)頁巖、沖刷面、粒序?qū)永?圖4)，均為扇三角洲平原的沉積環(huán)境。

圖4 營爾凹陷下溝組扇三角洲前緣沉積構(gòu)造Fig.4 Sedimentary structures in the fan delta front deposits in the Xiagou Formation，Ying’er depression

3.2.2 扇三角洲前緣

扇三角洲前緣位于海岸線至正常浪基面之間的淺水區(qū)，可進一步劃分為水下分流河道、河口壩、遠砂壩和分流間灣等微相。扇三角洲前緣沉積的巖性特征為由含礫砂巖和砂巖構(gòu)成，分選中等。概率圖由懸浮、跳躍、滾動3個次總體組成。跳躍總體發(fā)育，分選中等。自然電位曲線呈頂?shù)淄蛔兊南湫图扮娦巍?/p>

YC1井K1g3的巖性由互層的灰色、淺灰色含礫細砂巖、灰綠色含礫細砂巖及灰綠色泥巖組成，自然電位曲線為頂?shù)淄蛔兊南湫图扮娦巍r心觀察見有塊狀細砂巖，發(fā)育平行層理。粒度概率曲線中跳躍總體發(fā)育，為三組分三段式(圖5)。為扇三角洲前緣水下分流河道間沉積。

3.3 遠岸水下扇

水下扇是發(fā)育在半深湖環(huán)境中的扇形砂體，沉積機制為沉積物重力流，沉積特征為正韻律砂層夾正常半深湖相泥巖，單砂層正韻律明顯。巖性以含礫中-細砂巖、細砂巖為主。

圖5 營爾凹陷下溝組YC1井粒度概率累積變化曲線Fig.5 Grain-size probability cumulative curves for the YC1 well in the Xiagou Formation，Ying’er depression

圖6 營爾凹陷下溝組遠岸水下扇沉積構(gòu)造Fig.6 Sedimentary structures in the offshore submarine fan deposits in the Xiagou Formation，Ying’er depression

C3在K1g4主要發(fā)育泥巖夾雜少量薄層細砂巖，底部見有厚層細砂巖。巖心觀察見有平行層理、小型交錯層理、透鏡狀層理、另見有植物炭屑(圖6)。為遠岸水下扇外扇沉積。

C6井K1g4的巖性為頂部為暗色深湖泥巖中夾正遞變砂層(砂礫層)，底部為粗砂礫濁積巖-細粒濁積巖。見有沖刷面構(gòu)造、礫石定向排列。初步判定為遠岸水下扇(中扇)主溝道沉積。

4 沉積體系平面展布規(guī)律

根據(jù)地震剖面地層接觸關(guān)系、構(gòu)造演化，結(jié)合各二級層序巖性組合及測井響應(yīng)特征，將營爾凹陷下白堊統(tǒng)劃分為3個二級層序。其中下溝組為一個完整的二級層序，進一步可劃分為4個三級層序。K1gSQ1(相當(dāng)于K1g1)構(gòu)成二級層序的低水位域，K1g SQ2、K1g SQ3為上升半旋回構(gòu)成湖擴域(相當(dāng)于K1g2)，K1g SQ3下降半旋回及K1g SQ4為高水位域(相當(dāng)于K1g3)。

K1g SQ1低水位域沉積，砂體延伸距離遠，大面積分布于盆地斜坡甚至凹陷區(qū)。深湖-半深湖區(qū)分布局限，只在C4井北側(cè)呈北北東向展布。該時期發(fā)育5大沉積體系(圖7):西部發(fā)育Q1-Y1井辮狀河三角洲沉積，受X1井?dāng)鄬蛹昂诹簲鄬涌刂?，三角洲呈北東向分布;西北部發(fā)育YT1-JC1辮狀河三角洲，該三角洲沿黑梁斷層調(diào)節(jié)帶向東南方向延伸，主要分布于長沙嶺構(gòu)造帶及其兩翼，進入湖盆后，受C2井?dāng)鄬佑绊懀绑w主要向南分布于營爾南次凹;北部發(fā)育BY1井扇三角洲沉積，扇體受H1井?dāng)鄬?、黑梁斷層、營北斷層等近南北向斷層控制，砂體沿斷槽向北次凹延伸;東南及西南地區(qū)受下河清斷層控制，垂直斷層走向發(fā)育扇三角洲群。K1g SQ2總體為湖擴初期，各沉積體系在K1g SQ1沉積背景下繼承性發(fā)育，濱湖湖、深湖-半深湖面積擴大，砂體向湖岸退積，在深湖半深湖區(qū)發(fā)育遠岸水下扇及孤立的濁積砂體。K1g SQ3為下溝組湖盆最大擴張期沉積，受黑梁斷層作用影響，深湖-半深湖區(qū)大面積分布，半深湖-深湖區(qū)多處發(fā)育遠岸水下扇及濁積體等重力流砂體。西南緣大多為深湖半深湖區(qū)砂體近岸沉積，發(fā)育多個近岸水下扇(圖8)。K1g SQ4為下溝組高水位域沉積，在最大湖泛面之后水體持續(xù)高位，沉積體系總體維持K1g SQ3沉積格局。

圖7 營爾凹陷下白堊統(tǒng)K1g SQ1沉積體系圖Fig.7 Planar distribution of the depositional system of K1gSQ1 in the Lower Cretaceous Xiagou Formation，Ying’er depression

圖8 營爾凹陷下白堊統(tǒng)K1g SQ3沉積體系圖Fig.8 Planar distribution of the depositional system of K1gSQ3 in the Lower Cretaceous Xiagou Formation，Ying’er depression

5 油氣富集的控制因素

營爾凹陷下白堊統(tǒng)發(fā)育扇三角洲、辮狀三角洲、沖積扇、近岸水下扇、遠岸水下扇多種沉積環(huán)境，形成不同類型砂體。三角洲前緣亞相及遠岸水下扇沉積相砂巖發(fā)育，砂巖物性較好，具備儲集空間且儲蓋組合條件好，利于油氣成藏。三角洲平原亞相及近岸水下扇以粗碎屑沉積為主，砂泥分異差，儲集物性差，難以形成油氣藏。

辮狀三角洲前緣亞相的C2-2井K1g3孔隙度集中分布在15%-25%之間，平均孔隙度16.79%，平均滲透率435.52 ×10-3μm2。C3、C4 井 K1g1分別鉆遇辮狀三角洲前緣砂體和濱淺湖砂體，砂巖儲層物性較好，均獲得油氣流。C3井平K1g1平均孔隙度14.54%，平均滲透率2.358 ×10-3μm2。C5井鉆遇近岸水下扇砂體，K1g1平均孔隙度6.12% ，平均滲透率0.74 ×10-3μm2，試油獲油氣流。C301井失利原因是油層存在但物性變差，沉積相類型的變化影響了物性。扇三角洲的YT1井砂巖體以快速堆積為主，砂體厚、分選差，儲層物性較差，未能成藏。

6 結(jié)論

本文通過對營爾地區(qū)層序地層劃分與等時性地層格架、沉積相與沉積體系等方面的綜合分析，得出以下結(jié)論:

(1)營爾凹陷下白堊統(tǒng)受構(gòu)造背景影響，下溝組主要發(fā)育辮狀河三角洲、扇三角洲、近岸水下扇、遠岸水下扇、滑溻濁積體、湖泊共6種沉積相類型，形成不同類型砂體。

(2)營爾凹陷下白堊統(tǒng)下溝組三角洲前緣亞相及遠岸水下扇沉積相砂巖發(fā)育，砂巖物性較好，具備儲集空間且儲蓋組合條件好，利于油氣成藏。

(3)營爾凹陷下白堊統(tǒng)下溝組三角洲平原亞相及近岸水下扇以粗碎屑沉積為主，砂泥分異差，儲集物性差，難以形成油氣藏。

［1］侯秀林，谷麗冰.酒泉盆地營爾凹陷下白堊統(tǒng)層序地層劃分及沉積體系特征［J］.現(xiàn)代地質(zhì)，2009，23(5):809 －815.

［2］朱筱敏.層序地層學(xué)［M］.東營:石油大學(xué)出版社，2002.

［3］周立宏，李勇，王振生，等.陸相斷陷盆地緩坡帶沉積體系與成藏動力學(xué)［M］.北京:科學(xué)出版社，2009.

［4］于興河.碎屑巖系油氣儲層沉積學(xué)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2002.