準噶爾盆地北三臺地區(qū)二疊系梧桐溝組沉積環(huán)境研究

姚宗全，德勒恰提，許學龍，任 堯，葉兒波拉提，李 玲

（1.新疆大學地質(zhì)與礦業(yè)工程學院，新疆烏魯木齊830047；2.中國石油新疆油田公司準東采油廠，新疆阜康831511）

準噶爾盆地北三臺地區(qū)二疊系梧桐溝組沉積環(huán)境研究

姚宗全*1，德勒恰提1，許學龍2，任 堯1，葉兒波拉提1，李 玲1

（1.新疆大學地質(zhì)與礦業(yè)工程學院，新疆烏魯木齊830047；2.中國石油新疆油田公司準東采油廠，新疆阜康831511）

通過對巖石學特征、沉積構(gòu)造、測井相和地震相等的綜合分析表明，準噶爾盆地北三臺地區(qū)梧桐溝組發(fā)育扇三角洲—濁積扇相沉積體系。在沉積相類型識別的基礎(chǔ)上，根據(jù)單因素分析多因素綜合作圖法，編制了砂巖厚度圖、礫巖含量及其分布圖等單因素圖件。綜合分析各單因素圖，繪制了梧桐溝組一段和梧桐溝組二段沉積相平面展布圖。此外，在前人研究的基礎(chǔ)上首次提出了在研究區(qū)發(fā)育濁積扇沉積。自梧桐溝組一段至梧桐溝組二段沉積時期，研究區(qū)水體經(jīng)歷了由深變淺的過程。關(guān)鍵詞：北三臺地區(qū)準噶爾盆地；沉積相；扇三角洲；濁積扇；單因素分析多因素綜合作圖法

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)位于準噶爾盆地東部，北至沙南油田沙丘2井，東抵青2井，西靠北97井，南臨阜康斷裂帶至臺63井，研究區(qū)面積約3200km2（圖1），圖中僅標出了具有代表性的井，其他省略，下文亦同。梧桐溝組屬于上二疊統(tǒng)，除在北三臺局部地區(qū)被剝蝕外，分布普遍，地層厚度一般在100～200m。梧桐溝組一段（簡稱梧一段）為厚—巨厚層灰色砂巖、砂礫巖夾泥巖，與上覆韭菜園子組呈不整合接觸[1]；梧桐溝組二段（簡稱梧二段）為厚層灰色、褐色泥巖與中厚層灰色粉砂巖及不等厚砂巖互層。近年來，隨著對梧桐溝組的勘探的逐漸深入，在該區(qū)勘探取得了重要進展，發(fā)現(xiàn)了一系列油藏，成為了繼侏羅系以來重要的戰(zhàn)略接替層系。對于梧桐溝組這一含油新層系，前人已做過油氣控制因素[2]及成藏模式和勘探目標[3]等方面的研究。在區(qū)域沉積相方面前人也做過一些研究[4]，但對于其沉積相展布特征只是進行了定性研究，而缺乏定量研究，其次對于研究區(qū)發(fā)育濁積扇沉積,前人尚未進行詳細研究與報道。本文以沉積相類型和特征分析為基礎(chǔ)，根據(jù)“單因素分析多因素綜合作圖法”[5]，利用砂巖厚度、礫巖含量及其分布等一系列單因素分析，系統(tǒng)編制了梧一段和梧二段沉積相平面展布圖，為梧桐溝組油藏的進一步勘探開發(fā)提供指導和依據(jù)。

圖1 工區(qū)位置示意圖（圖內(nèi)方框為研究區(qū)范圍）

2 沉積相類型及特征

在對研究區(qū)34口井的巖心相分析出發(fā)，通過對沉積物的巖性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、顏色、沉積組合、生物化石、測井相和地震相等綜合分析，完成9口井的單井相分析，以沉積特征和指相標志的識別為主要依據(jù)，認為研究區(qū)梧桐溝組主要發(fā)育扇三角洲—濁積扇沉積。其中，扇三角洲細分為扇三角洲平原、扇三角洲前緣，而前三角洲不甚發(fā)育。研究區(qū)受構(gòu)造格局和物源供給的影響，形成多個濁積扇狀砂體，根據(jù)其特征從近物源方向可劃分為內(nèi)扇、中扇、外扇3個亞相，主要發(fā)育中扇亞相。

2.1 扇三角洲

扇三角洲是由沖積扇作為物源，主要發(fā)育于水下楔形沉積體[6]。它是研究區(qū)梧桐溝組普遍發(fā)育的一種沉積相類型。

扇三角洲平原亞相 研究區(qū)梧桐溝組沉積時期扇三角洲平原發(fā)育分流河道和分流河道間2種微相。分流河道以灰色、褐色礫巖、含礫砂巖為主，偶見褐色含油細砂巖，上部略含粉砂巖和泥巖。縱向剖面具有下粗上細的正旋回特點，沉積構(gòu)造發(fā)育平行層理，化石少見；分流河道間以泥巖為主，含粉砂巖，常夾泥礫，泥巖與粉砂巖互呈紋層，巖石顏色多見屬于氧化環(huán)境的黃棕色、紅色，發(fā)育水平層理，偶見植物根莖碎屑及蟲孔。自然電位曲線形態(tài)表現(xiàn)為弱齒化的中—高幅度鐘形或箱型組合。

扇三角洲前緣亞相 研究區(qū)發(fā)育的扇三角洲前緣又可細分為水下分流河道和水下分流河道間2種微相。水下分流河道以灰色、灰黑色砂礫巖及中含細砂巖為主要特征，礫巖分選磨圓較好，頂部略含粉砂巖，發(fā)育平行層理、楔狀交錯層理，植物碎屑零星可見；粒度概率累積曲線由下段跳躍和上段懸浮2個組分組成，下端跳躍組分含量占80%、斜度約70°，一般粒級1～3。上段懸浮組分含量占20%、斜度約30°，分選好，是扇三角洲水下分流河道的產(chǎn)物。C-M圖由懸浮沉積（PQ）和遞變懸浮沉積（QR）2段組成，為典型的跳躍和懸浮式牽引流沉積，很好的說明了研究區(qū)為扇三角洲前緣水下分流河道沉積。自然電位曲線形態(tài)為高幅箱形、齒化箱形、鐘形和高幅指形,反映河道沉積的組合特征。水下分流河道間以灰黑色、灰綠色泥巖、粉砂巖為主，發(fā)育平行層理、壓扁層理。自然電位曲線較平直，偶見低幅指狀或不規(guī)則鼓包負異常。

2.2 濁積扇相

三角洲前緣滑塌濁積巖是陸相湖盆中水下沉積物重力流的一種類型，一般分布于深水暗色泥巖之中，具有良好的成藏條件，已成為深水沉積區(qū)有利的油氣勘探目標[7]。前人也在準噶爾盆地北三臺地區(qū)的南部阜康凹陷和東斜坡發(fā)現(xiàn)了濁積扇巖相，并對其進行了研究[8]。研究區(qū)梧桐溝組Bouma序列B段單層厚10～20cm，主要為中粗砂巖，少量為中細砂巖，出現(xiàn)在遞變砂礫巖之上；Bouma序列的C段單層厚度為10～30cm，紋層厚度約2mm，紋層和層系的連續(xù)性及規(guī)律性遠不及河道砂巖，以細砂巖為主，其次為中砂巖和粉砂巖；Bouma序列D段單層厚約10cm，發(fā)育不規(guī)則波狀層理，紋層厚2～3mm，常見于泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖中；Bouma序列的D-E段單層厚10～20cm，顯示水平紋理，常見于泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖中，與下伏波紋層理粉砂巖接觸。

圖2 沙丘5井滑塌濁積扇鮑瑪序列及巖芯

下面以沙丘5井巖芯為例進行描述(圖2)，沙丘5井濁積扇中扇亞相底部發(fā)育塊狀遞變礫巖，中部中細砂巖平行層理段，向上過渡到粉砂巖交錯層理段及泥巖水平層理段。辮狀水道呈粗粒沉積，見包卷層理等滑塌成因的構(gòu)造，2569.2m處發(fā)育雜色中細礫巖，分選中等，磨圓較差—中等，屬于鮑馬序列A段。2567.5m處沉積比A段細的中粗砂巖，對應(yīng)鮑馬序列B段。2557.85～2559.35m，粉細砂巖交錯層理段過渡到碳質(zhì)泥巖水平層理段，有包卷層理出現(xiàn)，對應(yīng)鮑馬序列C-D段。水道間以灰黑色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，發(fā)育水平層理。2550.45m處發(fā)育具有塊狀層理的深水泥巖段。其粒度概率圖也顯示出濁積巖沉積的特點，以沙丘5井巖心為代表選取頂部、中部、底部樣品粒度值做圖，顯示由2個粒度總體組成，分別代表高密度濁流的遞變懸浮和均勻懸浮組成。選取沙丘3、沙丘5、沙101、沙106、沙108、沙102、沙丘6井巖芯粒度做C-M圖，可見點群呈平行C=M的長條帶分布，C值跨度為250～40000μm，M值跨度為70～30000μm，粒級分布在10%～90%之間，斜度約65°，懸浮組分含量40%，為典型的具遞變懸浮特點的砂礫質(zhì)高密度濁流的產(chǎn)物，伴生有顆粒和碎屑流沉積。

3 沉積相平面展布特征

沉積相平面展布圖是沉積相研究的集中體現(xiàn)。在碳酸鹽巖領(lǐng)域，馮增昭教授首次應(yīng)用“單因素分析多因素綜合作圖法”[5]進行研究，取得了一系列成果。此后該方法被眾多學者在揚子地區(qū)、柴達木盆地廣泛應(yīng)用[9]。(金振奎等，2006；付金華等，2012)也把這種方法應(yīng)用于沉積相研究領(lǐng)域，并很好地指導了石油勘探[10]。此方法在碎屑巖古地理研究中也起著越來越重要的作用[11]。北三臺地區(qū)梧桐溝組主要為一套扇三角洲—濁積扇碎屑沉積巖，根據(jù)“單因素分析多因素綜合作圖法”的研究思路，選取了砂巖厚度、礫巖含量及其分布等單因素進行研究，并編繪出了相應(yīng)的圖件，在綜合分析各單因素的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)編制了梧一段和梧二段沉積相平面展布圖。

3.1 單因素分析

3.1.1 砂巖厚度圖

砂巖厚度主要反映砂體富集區(qū)、砂巖尖滅線、物源方向、物源優(yōu)勢通道和三角洲位置等。根據(jù)研究區(qū)鉆穿梧桐溝組地層的100多條鉆井的砂巖厚度資料，編制了梧一段和梧二段砂巖厚度圖。梧桐溝組砂體總體呈現(xiàn)出由北三臺凸起向西北和東北展布的趨勢特征，砂巖厚度等值線呈環(huán)帶狀分布。梧一段砂體厚度變化范圍較大，介于0～240m，平均砂體厚度在40m。梧一段沉積期，研究區(qū)北7井區(qū)附近砂體異常發(fā)育，砂體連片分布且厚度較大，厚度達到240m，推測出該區(qū)域為近源快速沉降沉積區(qū)。從北20-沙丘7-沙丘6一帶為研究區(qū)主砂體發(fā)育區(qū)。研究區(qū)北部沙丘2井區(qū)和南部臺28井區(qū)有小塊砂體發(fā)育，砂巖厚度為20m。反映碎屑物質(zhì)供應(yīng)能力弱。西北部、東北部和西南部多個方向匯聚區(qū)砂體厚度為0，反映該區(qū)已遠離三角洲沉積區(qū)，為前扇三角洲—半深湖沉積區(qū)。梧二段沉積期，砂體較梧一段分布范圍和厚度有很大幅度減小。砂體主要發(fā)育在北8井-西泉018-北16-北211一帶，厚度從35m到5m依次遞減。在沙丘10井區(qū)、西泉12井和臺28井區(qū)有零星砂體分布，厚度都在0～20m范圍內(nèi)變化。

3.1.2 礫巖含量及其分布圖

礫巖含量反映礫巖相對多少。研究區(qū)礫巖是主要的含油巖石類型，對研究扇三角洲相及濁積扇分布尤為重要，且根據(jù)礫巖的磨圓及分選可以判斷搬運距離。研究區(qū)主要由塊狀礫巖和砂礫巖組成。塊狀礫巖單層厚0.1～1m，礫石含量60%～70%。平均礫徑3～6mm，最大礫徑70mm。分選、磨圓中等，分布于扇三角洲水下分流河道和濁積扇辮狀水道。砂礫巖以遞變層理為特征，單韻律層厚0.1～0.8m。礫石含量約70%，平均礫徑3～8mm，最大礫徑15mm，分選磨圓中等。

本文通過統(tǒng)計梧一段、梧二段礫巖厚度及含礫砂巖厚度，結(jié)合巖心沉積相、單井沉積相和巖相特征分析結(jié)果，繪制了礫巖分布圖（圖3、4）。梧一段沉積時期，北三臺凸起以北地區(qū)分布了大量含礫砂巖，該地區(qū)可劃分出5個礫巖相集中區(qū)，以北16井至北17井一帶、東泉4井至沙丘7井沙丘5到沙116一帶面積最大，其次為沙丘5井至沙116井礫巖分布區(qū)，其他礫巖分布區(qū)面積較小，且為土豆狀零星分布（圖3）。梧二段沉積時期，全區(qū)范圍內(nèi)礫巖含量明顯減少，呈零星土豆狀分布在沙丘10、沙110、沙丘12、北28、北16、西泉012、東泉2、西泉12、北7、臺28井等這些井的附近（圖4）。

3.2 多因素綜合作圖

在上述單因素圖件編制的基礎(chǔ)上，根據(jù)“單因素分析多因素綜合作圖法”，結(jié)合梧桐溝組沉積期的其他相關(guān)資料，去粗取精，去偽存真，全面分析，綜合判斷，編制了梧一段和梧二段沉積相平面展布圖（圖5、6）。大量的單井沉積相分析和三維地震剖面表明，梧桐溝組沉積時期為一套扇三角洲—濁積巖相沉積。因此，首先依據(jù)較深水暗色泥巖厚度，將其厚度大于70m的區(qū)域定義為半深湖沉積區(qū)，其他區(qū)域為淺水沉積區(qū)。在淺水沉積區(qū)中，依據(jù)砂層厚度和礫巖含量及其分布圖，將砂巖厚度大于60m，礫巖平均粒徑在6mm、含量在70%～80%的區(qū)域定義為分流河道和水下分流河道；砂巖厚度小于40m、礫巖平均粒徑在3mm、含量在60%的區(qū)域定義為分流間灣和前三角洲與半深湖過渡區(qū)。

3.3 沉積相平面展布特征

3.3.1 梧桐溝組一段沉積相平面展布特征

梧一段為研究區(qū)內(nèi)主力生油層系,也是本文的目的層。根據(jù)區(qū)內(nèi)100余口探井資料、巖性、沉積構(gòu)造等特征,編制梧一段沉積相平面展布圖(圖5)。梧一段沉積時期，研究區(qū)發(fā)育一套砂礫巖沉積，平均地層厚度為150m，砂巖厚度約為60m，北三臺凸起至東泉3井區(qū)厚度相對較小，沙丘5井區(qū)一帶為此時最主要的沉降中心。研究區(qū)受北三臺物源影響，主要發(fā)育東北方向扇三角洲沉積。在北三臺凸起北斜坡高部位發(fā)育扇三角洲平原，并且圍繞北三臺凸起呈朵狀分布；扇三角洲平原分布區(qū)以北為扇三角洲前緣亞相，從東泉3井開始，進入水下環(huán)境，大量砂礫巖以重力流方式向前搬運，向北至北56井一帶為扇三角洲前緣沉積，再向北進入深水濁積環(huán)境。沙112井附近為濁積扇沉積環(huán)境，沙丘5井、沙110井一帶沉積物在半深湖環(huán)境中濁積下來，在此處形成面積相對較大的濁積扇體，沙丘3井、沙102井繼沙丘5井處的濁積扇沉積，繼續(xù)濁積為面積相對較小的濁積扇體。扇三角洲前緣與半深湖在北三臺凸起東北方向界限位于北91-沙丘7井一帶。

3.3.2 梧桐溝組二段沉積相平面展布特征

梧二段沉積時期(圖6)，研究區(qū)水體變淺，北三臺凸起周圍的扇三角洲面積比梧一段時期縮小很多，沉積物以泥巖為主，沉積相主要以扇三角洲前緣、濁積扇及濱淺湖為主。扇三角洲前緣從凸起主要向北延伸，至沙丘12井、北211井一帶進入濱淺湖環(huán)境，在凸起西北坡和西坡，扇三角洲前緣呈裙邊分布，以西泉024井為界。在北三臺凸起西北方向，北28井附近發(fā)育小面積濁積扇體。研究區(qū)北部物源向南延伸的扇三角洲面積縮小，梧一段時期以扇三角洲沉積為主的沙120井在梧二段時期以濱淺湖沉積環(huán)境為主。研究區(qū)南部以大面積濱淺湖沉積為主，南部扇三角洲沉積范圍向北退至臺28井附近。

4 結(jié)論

（1）研究區(qū)梧桐溝組發(fā)育扇三角洲—濁積扇沉積，扇三角洲前緣水下分流河道砂體為最有利的儲集砂體。

（2）研究區(qū)梧一段和梧二段的沉積展布具有一定的繼承性。均發(fā)育扇三角洲前緣和濁積扇為特色。梧二段較梧一段水體。

（3）本文應(yīng)用馮增昭教授倡導的“單因素分析多因素綜合作圖發(fā)法”從砂巖厚度和礫巖含量及其分布等單因素分析出發(fā)，定量的分析了影響研究區(qū)沉積相的因素，然后把單因素綜合起來，編制了梧一段和梧二段的沉積相平面展布圖。

（4）前人認為研究區(qū)發(fā)育扇三角洲—正常三角洲—湖泊相，而不發(fā)育濁積扇。本文通過對30余口井的巖心觀察，繪制單井沉積相綜合柱狀圖，結(jié)合三維地震剖面分析，得出結(jié)論：研究區(qū)的濁積扇發(fā)育在扇三角洲前側(cè)的深湖—半深湖中，是扇三角洲前緣的砂及砂礫或礫石沉積物經(jīng)滑塌作用，在重力作用下搬運至深湖—半深湖濁積而成。

[1]陳新.準噶爾盆地二疊系、三疊系油氣儲層地質(zhì)學研究[D].南京：南京大學，2006.

[2]李溪濱，姜建衡.準噶爾盆地東部石油地質(zhì)概況及油氣分布的控制因素[J].石油地質(zhì)天然氣，1987，8（1）.

[3]薛新克，李新兵，王俊槐.準噶爾盆地東部油氣成藏模式及勘探目標[J].新疆石油地質(zhì),2000,21(6).

[4]張莉莉.準噶爾盆地北三臺地區(qū)二疊系梧桐溝組沉積相[D].山東：中國石油大學（華東），2011.

[5]馮增昭.單因素分析多因素綜合作圖法—定量巖相古地理重建［J］.古地理學報，2004,6(1):3-19.

[6]古永紅，王振宇，譚秀成.國內(nèi)外扇三角洲研究綜述[J].新疆石油地質(zhì),2003,24(6).

[7]操應(yīng)長,劉暉.湖盆三角洲沉積坡度帶特征及其與滑塌濁積巖分布關(guān)系的初步探討[J].地學評論，2007，53（4）.

[8]黃蕓，馬志亮，陳勇，等.準噶爾盆地阜康凹陷濁積扇系統(tǒng)成藏特征[J].新疆石油地質(zhì)，2011，32（2）.

[9]何幼斌，羅進雄.中上揚子地區(qū)晚二疊世長興期巖相古地理［J］.古地理學報，2010，12(5):497-514.

[10]付金華，李士祥，劉顯陽，等.鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長組長9油層組沉積相及其演化[J].2012,14(3).

[11]謝春安，胡明毅，賈秀容，等.江漢盆地馬王廟地區(qū)古近系新溝嘴組下段沉積相及其演化［J］.古地理學報，2011，13 (2):209-220.

P531

A

1004-5716(2015)08-0157-05

2014-08-05

2014-08-19

姚宗全（1989-），男（漢族），新疆庫爾勒人，新疆大學地質(zhì)與礦業(yè)工程學院在讀研究生，研究方向：沉積相與成藏。