柴達木盆地昆北油田切6區(qū)古近系辮狀河三角洲沉積特征與砂體疊置模式

劉 暢，何 輝，王友凈，胡亞斐，李積永，謝 琳，李 杰

(1.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國石油青海油田分公司 勘探開發(fā)研究院,甘肅 敦煌 736200)

引 言

辮狀河三角洲沉積是辮狀河體系前積到濱湖水體中形成的富含砂和礫石的三角洲[1]，沉積條件和沉積特征介于粗碎屑扇三角洲和細粒沉積的曲流河三角洲之間。國內(nèi)外學(xué)者通過多年研究，提出了退積型三角洲枝狀向指狀演化及進積型三角洲砂體連片分布的2類沉積模式[2-5]。前人認為昆北油田古近系儲層主要為辮狀河三角洲沉積，但近幾年研究成果主要集中在構(gòu)造演化、油氣成藏條件和儲層特征等方面[6-8]，對沉積體系及沉積特征研究相對較少，尤其是在沉積模式指導(dǎo)下的砂體疊置關(guān)系的研究仍顯不足[9-11]，制約了油田開發(fā)調(diào)整及挖潛。本次研究綜合巖心薄片、分析化驗、測錄井數(shù)據(jù)及生產(chǎn)動態(tài)資料，精細表征昆北油田切6區(qū)古近系路樂河組辮狀河三角洲沉積特征，明確了該區(qū)主要發(fā)育一套退積型辮狀河三角洲沉積，進一步總結(jié)了平原及前緣砂體展布特征，建立了研究區(qū)辮狀河三角洲砂體疊置模式，為剩余油研究及下一步開發(fā)調(diào)整提供了可靠的地質(zhì)依據(jù)，同時也為昆北油田其他區(qū)塊辮狀河三角洲砂體疊置關(guān)系研究提供借鑒。

1 地質(zhì)概況

昆北油田位于柴達木盆地西部昆北斷階帶上(圖1)，該斷階帶是在古生代變質(zhì)巖和海西期花崗巖復(fù)合基底之上，由昆侖山隆升向盆地擠壓形成的昆北大逆斷裂主控的斷階構(gòu)造[7]。其中，主力區(qū)切6區(qū)塊位于昆北斷階帶切六號構(gòu)造，面積約40 km2，區(qū)塊內(nèi)共鉆井170余口。地層自下而上發(fā)育基巖、路樂河組(E1+2)、下干柴溝組下段(E31s)、下干柴溝組上段(E32s)、上干柴溝組(N1s)、下油砂山組(N21s)、上油砂山組(N22s)、獅子溝組(N3s)及七個泉組(Q1+2q)等地層(圖2)，沉積厚度800～2 600 m。研究區(qū)主力含油層系包括古近系路樂河組(E1+2)及下干柴溝組下段(E31)的下部，其中E1+2油藏為一套近物源遠油源、山前快速沉積的低滲透砂礫巖油藏，沉積環(huán)境為辮狀河三角洲平原亞相到辮狀河三角洲前緣亞相。

2 沉積特征

綜合巖石學(xué)特征、粒度及泥巖顏色等資料，認為切6區(qū)塊古近系路樂河組(E1+2)為退積型辮狀河三角洲，沉積環(huán)境從辮狀河三角洲平原亞相過渡到辮狀河三角洲前緣亞相。

圖1 柴達木盆地昆北油田切6區(qū)塊構(gòu)造位置Fig.1 Tectonic position of Block Q6 of Kunbei Oilfield in Qaidam Basin

圖2 柴達木盆地昆北油田地層系統(tǒng)Fig.2 Formation system of Kunbei Oilfield in Qaidam Basin

2.1 巖石學(xué)特征

切6井區(qū)E1+2段巖石成分以長石砂巖為主(圖3(a))，成分成熟度中等—低，經(jīng)巖心及鑄體薄片分析統(tǒng)計，碎屑組分中長石含量14%～47%，平均34%；石英含量8%～43%，平均30%，以單晶石英為主；巖屑含量平均19%，種類豐富，以花崗巖等火成巖巖屑為主，其次為變質(zhì)巖巖屑。

巖心觀察表明，研究區(qū)巖石類型豐富，以礫狀砂巖、細礫巖及粉砂巖為主；綜合錄井巖屑等資料，泥巖顏色為紅褐色、雜色和深灰色，反映沉積時期水體較淺，兼具水上與水下的沉積特征(圖4)。

圖3 柴達木盆地昆北油田切6區(qū)塊路樂河組巖石成分三角圖及粒度概率曲線Fig.3 Rock-type triangular plot and grain-size probability curves of E1+2 Formation of Block Q6 of Kunbei Oilfield in Qaidam Basin

2.2 沉積構(gòu)造

切6井區(qū)路樂河組發(fā)育豐富的沉積構(gòu)造，如沖刷面、交錯層理、平行層理、塊狀構(gòu)造等(圖4)。巖性與沉積構(gòu)造的組合是沉積相的重要判斷依據(jù)，如河道發(fā)育底部滯留沉積，礫巖底部常具有明顯的沖刷面，向上發(fā)育小型板狀、層狀交錯層理，反映較強的水動力環(huán)境；平原常見具有平行層理的粉細砂巖，透鏡狀及脈狀層理反映泛濫平原或河道間的沉積。

圖4 柴達木盆地昆北油田切6區(qū)路樂河組典型巖心照片F(xiàn)ig.4 Typical core photographs of E1+2 Formation of Block Q6 of Kunbei Oil Field in Qaidam Basin

2.3 粒度

巖石的粒度和分選性是影響儲層物性的2個結(jié)構(gòu)要素。粒度分析表明切6區(qū)E1+2段儲層結(jié)構(gòu)成熟度中—差，分選中—差，碎屑顆粒磨圓程度以次棱—次圓狀為主，粒度曲線以兩段式或復(fù)雜的兩段式為主(圖3(b))，以躍移質(zhì)和懸移質(zhì)組成為主，反映牽引流特征。膠結(jié)類型多為孔隙膠結(jié)，顆粒支撐(圖5)。膠結(jié)物類型主要有方解石、白云石、自生黏土礦物等。

圖5 柴達木盆地昆北油田切6區(qū)路樂河組儲層典型薄片照片F(xiàn)ig.5 Typical thin-section photographs of E1+2 Formation of Block Q6 of Kunbei Oil Field in Qaidam Basin

3 沉積微相類型及特征

辮狀河三角洲通常受洪水控制，常由季節(jié)性的沉積作用產(chǎn)生。研究區(qū)路樂河組物源為南部的祁漫塔格，逆沖推覆作用使昆侖山不斷抬升，遭受剝蝕作用，大量物源經(jīng)短距離搬運沉積下來，在昆侖山前形成辮狀平原，進而推進湖泊形成南西—北東向展布的辮狀河三角洲前緣沉積。綜合巖心相、測井相，共劃分出8種沉積微相。

3.1 辮狀河三角洲平原

該亞相為辮狀河三角洲的水上部分，以水上分流河道為主，其次還發(fā)育越岸沉積及泛濫平原共3種微相。巖性以棕紅、棕灰色粉砂巖和礫巖為主(圖4(g))。

(1)水上分流河道：河道構(gòu)成了三角洲平原亞相沉積的骨架，垂向上呈正粒序，以砂質(zhì)沉積為主。研究區(qū)位于三角洲平原，主要發(fā)育平行層理的細砂巖，體現(xiàn)水淺流急的特點[12]。砂體粒度細、厚度薄，自然伽瑪曲線為典型的鐘形或箱形(圖6)。

(2)越岸沉積：水體漫越河岸，在河道兩側(cè)形成一些積水洼地，內(nèi)部沉積細粒物質(zhì)如粉砂巖。測井曲線反應(yīng)為中低幅的鐘型或尖峰型。部分洪水期越岸形成的洼地逐漸被植被覆蓋形成沼澤環(huán)境。

(3)泛濫平原：主要發(fā)育于平原河道間的低能環(huán)境，內(nèi)部以細粒充填沉積為主。在早期粒度稍粗的粉砂級顆粒發(fā)生沉積之后，泥質(zhì)成分逐漸堆積，沉積物暴露于地表，呈一種氧化環(huán)境的紅色(圖4(f))。測井曲線以低幅平直的線型特征為主。

3.2 辮狀河三角洲前緣

從三角洲內(nèi)前緣到外前緣,隨著分流河道的分叉,水動力持續(xù)降低，導(dǎo)致水下分流河道發(fā)生明顯的差異卸載,分流河道的規(guī)模逐漸減小。根據(jù)砂體厚度、巖性分布特征等方面的差異,將辮狀河三角洲前緣劃分為水下分流河道、河道側(cè)翼、河口壩、席狀砂及分流河道間共5種微相[13-15]。

(1)水下分流河道：水下分流河道是平原河道入湖后在水下的延伸。由于辮狀河三角洲的河流作用強,因而水下分流河道是辮狀河三角洲前緣的主要砂體。河道頻繁遷移，砂體中交錯層理發(fā)育，沖刷面構(gòu)造亦常見。其中，靠近平原的水下分流主河道能量強，沉積物顆粒粗，巖性常見細礫巖和砂礫巖(圖4(a)—圖4(e))，測井曲線特征表現(xiàn)為高幅的箱型或齒狀箱型；而外前緣的河道能量減弱，砂體搬運距離長，所以，河道的規(guī)模減小、砂體厚度薄、巖性細，測井曲線特征表現(xiàn)為中高幅的鐘型。

(2)河道側(cè)翼：河道側(cè)翼微相是洪水期河流溢出后在河道兩側(cè)形成的較細粒物質(zhì)[16]，由灰色粉-細砂巖組成，發(fā)育波紋層理、透鏡狀層理及水平層理等。厚度較小，無明顯的韻律性。測井曲線特征表現(xiàn)為中低幅的鐘型，也可見齒狀曲線、指狀曲線及尖峰狀曲線。

(3)河口壩：河道入湖后，砂質(zhì)物質(zhì)由于流速降低而在河口處沉積下來形成河口壩。由于辮狀河三角洲水動力較強，河道入湖后在水下繼續(xù)延伸一段距離，因此，河口壩大多發(fā)育于離湖岸線較遠處，且規(guī)模小，為辮狀河三角洲前緣的次要砂體[17-18]。

(4)席狀砂：席狀砂是三角洲前緣在河道兩側(cè)及遠端形成的較細粒物質(zhì)，由灰色粉-細砂巖組成，發(fā)育波紋層理、透鏡狀層理及水平層理等。厚度較薄，無明顯的韻律性。測井曲線特征呈指狀曲線或尖峰狀曲線，也可見中低幅的鐘型、齒狀曲線。

(5)分流河道間：沉積作用以懸浮沉積為主，巖性一般為暗色泥巖、含粉砂泥巖及含泥粉砂巖。測井曲線形態(tài)呈低幅線型。

圖6 柴達木盆地昆北油田切6區(qū)路樂河組典型井綜合柱狀圖Fig.6 Typical comprehensive histogram of E1+2 Formation of Block Q6 of Kunbei Oil Field in Qaidam Basin

3.3 沉積微相空間展布

由于河水能量、地形坡度、波浪作用等原因，不同亞相砂體展布表現(xiàn)出不同的特點。

路樂河組縱向呈湖侵退積型沉積。早期發(fā)育辮狀河三角洲平原沉積(圖7)，平原河道中心沉積較厚，向兩側(cè)或前方減薄。河道沉積的自然伽瑪曲線常表現(xiàn)為鐘型，反映向上變細的正韻律沉積特征，河道底部巖性主要為含礫中粗砂巖-細砂巖，向上漸變?yōu)椴顚永淼哪噘|(zhì)粉砂巖。隨著基準面上升，河道開始消亡，以棕紅色泥巖的泛濫平原沉積為主。沉積中期發(fā)育了一套砂礫巖為主的三角洲內(nèi)前緣沉積，垂向發(fā)育多個相互疊置的間斷韻律，反映了較強水動力條件下河道不斷遷移、沖刷和疊置的沉積過程，河口壩和遠砂壩沉積不太發(fā)育。沉積晚期主要形成了一套泥質(zhì)含量較高的三角洲外前緣沉積，屬于細粒沉積階段，單層厚度薄，砂地比值低。在經(jīng)歷了路樂河期的干旱沉積之后，該時期湖水開始擴大，導(dǎo)致昆北斷階帶總體處于水下環(huán)境。

平面上，在三角洲平原時期，河道分布相對穩(wěn)定，河道寬而淺，分叉相對較少，河道漫越河岸形成越岸沉積(圖8(c))。在辮狀河三角洲內(nèi)前緣發(fā)育時期，可容空間較小，砂體比較發(fā)育，主河道橫向遷移頻繁，易形成網(wǎng)狀分布的砂體(圖8(b))，砂體連通性好，反映物源供應(yīng)充足，水流能量較穩(wěn)定；在頂部可容空間增大時，為辮狀河三角洲外前緣發(fā)育時期，河流能量降低，發(fā)育孤立的窄條帶狀外前緣水道砂體(圖8(a))，砂體相對不發(fā)育。

圖7 柴達木盆地昆北油田切6區(qū)路樂河組北西-南東向垂直物源沉積微相對比剖面Fig.7 Sections of microfacies of NW-SE vertical provenance of E1+2 Formation of Block Q6 of Kunbei Oilfield in Qaidam Basin

圖8 柴達木盆地昆北油田切6區(qū)路樂河組沉積微相平面圖Fig.8 Plane distribution of microfacies of E1+2 Formation of Block Q6 of Kunbei Oilfield in Qaidam Basin

4 沉積模式與砂體疊置模式

基于沉積特征及微相空間展布的認識，建立辮狀河三角洲的沉積模式及砂體疊置類型。

4.1 辮狀河三角洲沉積模式

研究區(qū)發(fā)育湖侵退積型沉積特征，湖平面變化控制分流河道的形態(tài)與分布。

在干旱氣候湖泊收縮時，河流攜帶碎屑物質(zhì)長距離搬運，在研究區(qū)形成辮狀河三角洲平原[19]。平原亞相面積寬廣，河道寬而淺，分叉相對較少；泥巖沉積物顏色以棕紅色為主。在濕潤氣候條件下，湖泊擴張，形成辮狀河三角洲前緣沉積。內(nèi)前緣為水陸交互帶區(qū)域，由于河道砂體頻繁遷移改道，以網(wǎng)狀河道占主體，厚度大，平面連通性較好。外前緣河道隨著搬運能量的減弱與持續(xù)性湖泊的作用，砂體逐漸呈窄條帶狀,砂體變薄,橫向連續(xù)性變差，形成改造型窄條帶狀的分流河道(圖9)。

辮狀河三角洲的河流作用較強，所以河道微相為最主要的砂體類型[20]。河道下切沖刷，很難在湖岸線附近形成河口壩。而在入湖后水動力條件減弱，粒度變細，河道及部分河口壩與波浪改造前緣砂體連接成片，形成席狀砂。

圖9 柴達木盆地昆北油田路樂河組辮狀河三角洲沉積模式Fig.9 Sedimentary mode of braided river delta of E1+2 Formation of Kunbei Oilfield in Qaidam Basin

4.2 辮狀河三角洲砂體疊置模式

辮狀河三角洲砂體連片分布，疊置關(guān)系復(fù)雜。通過對沉積體系的研究，總結(jié)了辮狀河三角洲平原及前緣的5種主要砂體疊置模式為：堆疊型、拼接型、決口型、溢岸型及孤立型(圖10)。平原河道寬廣平直，不同成因砂體之間關(guān)系相對簡單，主要為多期河道相互切疊關(guān)系、河道與越岸之間的拼接接觸；前緣河道改道分叉，接觸關(guān)系復(fù)雜多變，物源充足時期多期高能河道堆疊、拼接，物源不充足時期以孤立型接觸關(guān)系為主；而外前緣河道孤立，主要為河道與席狀砂之間的接觸關(guān)系。

辮狀河三角洲發(fā)育橫向多變的河道砂體，為形成大面積巖性油氣藏提供了有利的儲集空間。單砂體呈透鏡狀或薄層狀，在平面和縱向上連通性復(fù)雜多變。因此，利用砂體疊置模式預(yù)測儲層間連通關(guān)系，對后期剩余油分布預(yù)測具有重要的指導(dǎo)意義。

圖10 柴達木盆地昆北油田路樂河組辮狀河三角洲砂體疊置模式Fig.10 Sand-body superposed patterns of braided river delta of E1+2 Formation of Kunbei Oilfield in Qaidam Basin

5 結(jié) 論

(1)綜合巖石學(xué)特征、粒度及泥巖顏色等資料，認為昆北油田切6區(qū)在古近系路樂河組為退積型辮狀河三角洲，沉積環(huán)境從三角洲平原亞相過渡到三角洲前緣亞相，共劃分為8種沉積微相類型。巖石類型豐富，成分成熟度中—低，結(jié)構(gòu)成熟度中—差，前緣河道發(fā)育底部滯留沉積，向上發(fā)育小型板狀、層狀交錯層理，平原常見平行層理的粉細砂巖，透鏡狀及脈狀層理反映泛濫平原或河道間的沉積。

(2)路樂河組沉積早期發(fā)育辮狀河三角洲平原沉積，以支狀的河道微相為主；沉積中期發(fā)育一套砂礫巖為主的三角洲內(nèi)前緣沉積，河道頻繁分叉改道，網(wǎng)狀河道占主體，河口壩不太發(fā)育；沉積晚期主要形成了一套泥質(zhì)含量較高的三角洲外前緣沉積，席狀砂廣泛發(fā)育，河道砂體逐漸呈窄條帶狀分布。

(3)辮狀河三角洲砂體疊置為平原和前緣2類，包括堆疊型、拼接型、決口型、溢岸型及孤立型5種主要砂體疊置模式。平原時期河道廣泛發(fā)育，縱向上以多期河道相互切疊關(guān)系為主；前緣河道頻繁改道分叉，多期河道表現(xiàn)為堆疊、拼接型的復(fù)雜接觸關(guān)系；而外前緣河道形態(tài)為窄條帶狀，多呈現(xiàn)孤立的接觸關(guān)系。