查干凹陷蘇一段沉積演化及砂體展布的主控因素

邵艷茹

(中國石化中原油田分公司內(nèi)蒙采油廠，河南濮陽 457001)

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查干凹陷蘇一段沉積演化及砂體展布的主控因素

邵艷茹

(中國石化中原油田分公司內(nèi)蒙采油廠，河南濮陽 457001)

通過查干凹陷內(nèi)大量巖心、測井、錄井和地震資料的分析，對查干凹陷蘇一段沉積時(shí)期湖盆古地貌進(jìn)行示意性恢復(fù)，并對研究區(qū)沉積相類型、沉積體系演化、砂體展布特征及其主控因素進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，查干凹陷沉積中心及主要生烴中心發(fā)育于凹陷中心偏北及虎勒洼陷，而不是過去一直認(rèn)為的凹陷南部。蘇一段主要發(fā)育扇三角洲、辮狀河三角洲及灘壩相沉積，三角洲前緣區(qū)及灘壩區(qū)砂巖分選好、成熟度較高，原生孔隙和次生溶蝕孔隙較發(fā)育，為有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。蘇一段砂體展布受鏟式斷層、物源及火山巖控制。鏟式斷層陡坡處碎屑物質(zhì)快速沉積，以扇三角洲沉積為主；研究區(qū)有毛西斷層、圖拉格斷層短軸物源和虎勒斷層長軸物源3個(gè)物源，物源強(qiáng)弱和供源數(shù)量受控于古地貌、構(gòu)造及氣候?；鹕絿姲l(fā)的期次及火山巖厚度影響砂體展布。

查干凹陷；古地貌恢復(fù)；沉積體系演化；砂體；主控因素

查干凹陷發(fā)育下白堊統(tǒng)巴音戈壁組和蘇紅圖組一段兩套烴源巖系，具有較好的烴源巖條件和油氣資源量，展現(xiàn)出良好的勘探前景，截止目前已探明各類石油地質(zhì)儲(chǔ)量約5000×104t[1-6]。前人對查干凹陷白堊紀(jì)主要沉積相類型已有研究，但隨著勘探的深入，新鉆探井揭示的蘇一段沉積特征與前人認(rèn)知存在較大差異。本文通過巖心觀察描述、測井及相關(guān)分析化驗(yàn)資料，結(jié)合鉆井相、地震相和地震屬性分析等手段對該區(qū)蘇一段進(jìn)行古地貌恢復(fù)，分析沉積相類型，在此基礎(chǔ)上探討有利砂體的主控因素。對研究區(qū)沉積相類型進(jìn)行了新的劃分，具有一定的理論意義，同時(shí)為下一步油氣勘探及井位部署提供必要的地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)

查干凹陷地理位置處于蒙古自治區(qū)烏拉特后旗，介于北緯39°至中蒙邊界、東經(jīng)為99°～08°；大地構(gòu)造位置處于哈薩克斯坦、塔里木、西伯利亞、華北4個(gè)大板塊結(jié)合的部位(圖1)。查干凹陷位于銀根—額濟(jì)納旗盆地(簡稱“銀—額盆地”)東部查干德勒蘇坳陷的中部，東以楚干凸起為界，西以西尼凸起與紅果凹陷相隔，北鄰盆地中央隆起帶，南與本巴圖隆起相鄰，東南緊靠狼山。研究區(qū)塊主體位于西部次凹[7-10]。查干凹陷是在上古生界淺變質(zhì)基底上發(fā)展起來的中、新生代盆地，沉積地層自下而上為下白堊統(tǒng)巴音戈壁組、蘇紅圖組、銀根組，上白堊統(tǒng)烏蘭蘇海組及古近系—新近系、第四系。下白堊統(tǒng)碎屑巖、火山巖建造構(gòu)成盆地主要的生、儲(chǔ)、蓋組合。蘇紅圖組一段(蘇一段)是僅次于巴音戈壁組的烴源巖發(fā)育層段。

2 沉積背景古地貌分析

恢復(fù)古地貌的形態(tài)、探討古地貌對沉積環(huán)境及沉積類型的控制作用、尋找有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)帶，可以很好地為含油氣盆地的勘探開發(fā)提供一定的指導(dǎo)作用和參考價(jià)值[11-13]。前人認(rèn)為查干凹陷南部是沉積中心及主要生烴中心[6](圖2)，而事實(shí)上南部的鉆井如毛11井、祥6等井并未出油。雖然南部沉降幅度大、地層厚度大，但是沉積速率快，并不是地貌的低點(diǎn)。沉積中心及主力烴源巖發(fā)育于凹陷中心偏北及虎勒洼陷，該認(rèn)識(shí)對明確有效儲(chǔ)層分布規(guī)律、預(yù)測有利儲(chǔ)層及儲(chǔ)集相帶分布、明確勘探方向具有重要的指導(dǎo)意義。

3 沉積相類型

3.1 扇三角洲相

與查干凹陷其他地層相比，巴音戈壁組和蘇紅圖組廣泛發(fā)育。蘇一段扇三角洲主要發(fā)育在毛西斷層下降盤及圖拉格斷層下降盤，由于其距湖盆水體及物源區(qū)較近、斷層坡度陡，分選極差的大量碎屑物質(zhì)在凹陷邊緣快速堆積，形成成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度都較低的斷陷湖盆型扇三角洲沉積。沉積區(qū)巖性粗，主要為礫巖、砂礫巖、含礫砂巖、粗砂巖及砂巖等。扇三角洲平原巖性以雜色塊狀砂礫巖為主，礫石大小混雜，分選較差，呈雜亂堆積，定向性差，測井相典型組合包括鐘形、微鋸齒狀箱形、鐘形—箱形組合。扇三角洲前緣水下分流河道發(fā)育具有重力流特征的塊狀礫巖沉積及正、反粒序構(gòu)造(圖3a、b)，同時(shí)也發(fā)育以礫石定向排列為特征的牽引流。電測曲線主要呈微幅鋸齒化的箱形、鐘形及箱形—鐘形組合。

3.2 辮狀河三角洲

研究區(qū)蘇紅圖組一段辮狀河三角洲異常發(fā)育，與扇三角洲沉積相比較，其結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度較好，石英、長石的含量在50%左右，巖石類型主要由長石質(zhì)巖屑砂巖和巖屑質(zhì)長石砂巖組成，發(fā)育蟲孔構(gòu)造、正粒序?qū)永砑捌叫袑永?，見沖刷面(圖3c、3d)。巖石類型相對單一，主要為含礫砂巖、砂巖、灰質(zhì)礫巖等。垂向上具有明顯的進(jìn)積旋回特征。辮狀河三角洲平原分流河道微相巖性為砂礫巖，夾于紅色泥巖之間，分選差(圖3e)；辮狀河三角洲前緣水下分流河道微相巖性為砂礫巖，夾于灰色泥巖之間，分選中—差；測井曲線響應(yīng)呈鐘形、箱形。

3.3 灘壩

查干凹陷蘇一上亞段淺湖灘壩主要發(fā)育于扇三角洲前緣水下分流河道下部，它是扇三角洲在前積過程中，受波浪和沿岸流的控制作用，在水下高地及構(gòu)造轉(zhuǎn)折處呈席狀展布。壩頂微相巖性為含礫細(xì)砂巖、細(xì)砂巖及粉砂巖，見平行層理、沖洗交錯(cuò)層理及反粒序?qū)永?圖3f、h)，測井曲線以漏斗狀、齒形柱狀為特征，反映了該微相砂體較厚；壩側(cè)微相巖性為粉砂巖、細(xì)砂巖，多夾泥質(zhì)薄層，見脈狀層理(圖3i、j)，測井曲線呈鐘形，反映了該微相砂夾泥的特征。

4 沉積體系演化

對研究區(qū)30余口探井進(jìn)行單井沉積相分析，再選取一條剖面對蘇一段進(jìn)行連井沉積相分析?！懊?1—祥2—祥4—毛5—毛3—毛10—毛4”是近南北向的連井沉積相剖面(圖4)，圖中反映砂體主要分布在南北兩端的毛11和毛3、毛4井區(qū)，毛11井區(qū)扇三角洲以內(nèi)前緣相的水下分流河道砂巖為主，而毛3和毛4井區(qū)則以扇三角洲平原辮狀水道砂礫巖夾內(nèi)前緣水下分流河道含礫砂巖、砂礫巖為主。“祥2—祥4—毛5”井區(qū)蘇一段火山巖沉積厚度大，砂體以扇三角洲外前緣的粉砂巖和細(xì)砂巖為主。

5 砂體分布特征

蘇一段大體繼承了巴二段上部的沉積環(huán)境，但扇體發(fā)育規(guī)模明顯減小。蘇一段具“水火共生”，即火山巖與碎屑巖互層分布的特征，根據(jù)兩者分布主次關(guān)系進(jìn)一步將蘇一段分為蘇一下亞段和蘇一上亞段。

蘇一下亞段：從砂體展布范圍及厚度來看，烏力吉地區(qū)的毛11—祥6區(qū)塊扇體規(guī)模最大，砂體最為發(fā)育，其次為毛3、毛4井區(qū)，以及圖拉格一側(cè)的意3井區(qū)和研究區(qū)北部的意6—意8井區(qū)。結(jié)合砂地比、紅色泥巖平面展布、紅/灰泥巖平面圖及測井、錄井資料，認(rèn)為圖拉格下降盤及毛西斷層下降盤均有連片扇三角洲相發(fā)育，而在虎勒斷層一側(cè)主要為分選較好，淘洗干凈的以牽引流沉積為主的辮狀河三角洲。扇三角洲平原相在圖拉格和虎勒物源區(qū)一側(cè)分布范圍較大，而在烏力吉一側(cè)紅層分布較為有限，扇體主體以前緣相為主。在祥4井區(qū)還有小規(guī)模的扇三角洲前緣河口壩微相發(fā)育(圖5a)。

蘇一上亞段：對紅色泥巖的分布統(tǒng)計(jì)可以看出，在圖拉格和虎勒斷層一側(cè)紅層大面積分布且厚度較大，意1井、查參1井等紅色泥巖分布厚度均大于200m；意3井、意11井、意7井等紅泥厚度也在100m以上，表明該區(qū)整體以淺湖環(huán)境為主。綜合來看，蘇一上亞段扇體主要發(fā)育在烏力吉構(gòu)造帶及意3井區(qū)，扇體規(guī)模以烏力吉構(gòu)造帶相對較大，主體發(fā)育扇三角洲前緣相，而在意3井區(qū)扇三角洲平原相發(fā)育范圍較大。在研究區(qū)北部以灘壩砂體為主，電測曲線呈反序特征，巖性以紅泥夾粉砂巖為主，少量細(xì)砂巖(圖5b)。

總體來說，灘壩區(qū)、扇三角洲前緣區(qū)及辮狀河三角洲前緣區(qū)砂巖分選好、成熟度較高，原生孔隙和次生溶蝕孔隙較發(fā)育，為有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。

6 有利砂體分布主控因素

6.1 斷層的控制

斷層在沉積砂體的形成過程中占據(jù)重要位置，對沉積體系發(fā)育、展布及類型都有重要影響[14]。查干凹陷是一個(gè)由斷層控制邊界的盆地，斷層及其相互配置產(chǎn)生的古地貌格局對沉積砂體的展布有著極其重要的控制作用。該凹陷斷層斷面呈鏟狀，上陡下緩，陡坡邊緣距離物源區(qū)較遠(yuǎn)，碎屑物質(zhì)經(jīng)過一定距離的搬運(yùn)后，在陡坡處快速沉積，具有一定的分選性，以扇三角洲沉積為主，扇體規(guī)模較大，厚度為幾十米到幾百米不等。扇體期次較明顯，扇與扇之間被泥巖分隔，主要為側(cè)向加積，扇體展布范圍大，寬度一般大于3km，在緊鄰斷層走向的位置易形成灘壩砂體。

6.2 物源的控制

長物源、強(qiáng)物源區(qū)有較好的物質(zhì)基礎(chǔ)，研究區(qū)強(qiáng)物源、長物源區(qū)砂體較發(fā)育。該區(qū)主要有3個(gè)物源：毛西斷層、圖拉格斷層短軸物源和虎勒斷層長軸物源，物源強(qiáng)弱和供源數(shù)量受控于古地貌、構(gòu)造及氣候。蘇一段毛4井、毛11井一帶為強(qiáng)物源；北部紅色泥巖發(fā)育，砂巖不發(fā)育，為弱物源濱淺湖沉積體系。

6.3 火山活動(dòng)和火山巖的控制

火山的噴發(fā)韻律、構(gòu)造活動(dòng)及火山巖縱橫向展布規(guī)律控制著沉積砂體的展布。蘇一段火山巖共有7期巖漿活動(dòng)，單期巖漿噴發(fā)規(guī)模較小，堆積厚度薄，在平面上火山巖主要沿南部毛西斷層和北部巴潤斷層分布；南部毛西斷層附近火山巖厚度較大，向東西兩側(cè)逐漸減薄。北部巴潤斷層向北火山巖厚度逐漸減?。豢傮w具有東西分帶的特點(diǎn)，西部厚度大，東部厚度小(圖6)?；鹕綆r不僅控制了砂體的沉積旋回，還影響著油藏圈閉內(nèi)的儲(chǔ)蓋組合。

7 結(jié) 論

(1)查干凹陷沉積中心及主要生烴中心發(fā)育于凹陷中心偏北及虎勒洼陷，而不是過去一直認(rèn)為的凹陷南部。

(2)通過對蘇一段的精細(xì)解剖，該區(qū)主要發(fā)育扇三角洲相、辮狀河三角洲相、灘壩相。扇三角洲水下分流河道、辮狀河水下分流河道及灘壩微相砂巖分選好、成熟度較高，為有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。鏟式斷層控制砂體的展布與儲(chǔ)層物性，在陡坡處，砂體近源堆積。

(3)研究區(qū)有3個(gè)物源，其強(qiáng)弱和供應(yīng)數(shù)量受控于古地貌。火山噴發(fā)的期次及火山巖厚度影響砂體展布。

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The Sedimentary Evolution and Main Controlling Factors of Sand Body Distribution in Su1 Formation in Chagan Sag

Shao Yanru

(InnerMongoliaOilProductionPlant,SinopecZhongyuanOilfieldCompany,Puyang,Henan457001,China)

By analyzing large number of data about cores，logging, mud logging and seismic,etc, the sedimentary basin geomorphology in Su1 section of Chagan sag has been restored schematically, and analyzed the sedimentary facies types, sedimentary system evolution, sand body distribution characteristics and main controlling factors. The results showed that the sedimentary center and main hydrocarbon generation center were developed in the center and north of Chagan sag as well as Hule sag, rather than the southern part of the sag that considered in the past. Su1 section mainly developed the sediments as fan delta, braided river delta and beach bar facies. The sandstone in delta front area and beach dam area was sorted well, with high maturity, and primary pores and secondary pores developed better, which belonged to favorable hydrocarbon reservoir area. The distribution of sand body in Su1 section was controlled by listric fault, provenance and volcanic rock. Clastic material was doposited fastly on the steep place of shovel-type fault, mainly in the form of fan delta. There were three sediment provenances in listric fault, i.e. short-axis source of Maoxi fault and Tulage fault as well as the long-axis source of Hule fault in the study area, the strength and quantity of provenances were controlled by paleogeomorphology, tectonic and weather. The distribution of sand body was influenced by the period of volcanic eruption and the thickness of volcanic rock.

Chagan sag; paleogeomorphology recovery; sedimentary system evolution; sand body; main controlling factors

邵艷茹(1984年生)，女，本科，研究方向?yàn)橛蜌饪碧?。郵箱：1208261908@qq.com。

TE122

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