準(zhǔn)噶爾盆地阜康凹陷侏羅系三工河組沉積特征

陳秋鳳，程長(zhǎng)領(lǐng)，劉德志

(1.森諾科技有限公司，山東 東營(yíng) 257000；2.中國(guó)石化勝利油田分公司 勘探開發(fā)研究院，山東 東營(yíng) 257000)

準(zhǔn)噶爾盆地阜康凹陷侏羅系三工河組作為一套潛在勘探目的層系，前人對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地侏羅紀(jì)沉積體系等開展了大量研究，并取得一定認(rèn)識(shí)[1-3]，提出了烏爾禾、克拉美麗、克拉瑪依、德倫山、博格達(dá)山、四棵樹、紅溝、烏倫古等圍繞著準(zhǔn)噶爾盆地周緣8大物源體系，但這些物源在侏羅紀(jì)不同時(shí)期的供源能力及影響范圍差異較大，三工河組沉積時(shí)期主物源方向及其影響范圍也因資料有限等原因，一直沒有成熟的認(rèn)識(shí)，影響了對(duì)該層系沉積體系分布特征及砂體展布規(guī)律的深入認(rèn)識(shí)，制約了該區(qū)油氣勘探進(jìn)程。筆者在前人研究成果基礎(chǔ)上，結(jié)合鉆井、地震、測(cè)井等資料，對(duì)三工河組沉積體系進(jìn)行深入研究，最終明確三工河組為淺水三角洲沉積，砂體垂向厚度大、橫向展布范圍廣，并利用地震屬性等技術(shù)手段，明確砂體的平面展布，為勘探部署研究提供指導(dǎo)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

阜康凹陷處于準(zhǔn)噶爾盆地腹部中央凹陷帶東南部(圖1)[4]，自下而上發(fā)育有石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系及第四系，各套地層發(fā)育相對(duì)較為齊全。受喜山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，南部北天山快速隆升，整個(gè)準(zhǔn)噶爾盆地呈現(xiàn)出向北掀斜的特征，凹陷帶內(nèi)沉積了巨厚的白堊系及以上以大套細(xì)粒物質(zhì)或者泥巖為主的地層。凹陷帶內(nèi)發(fā)育有咸湖環(huán)境下二疊系風(fēng)城組、烏爾禾組(埋深大于6 500 m)以及煤系侏羅系八道灣組(埋深大于5 000 m)等多套優(yōu)質(zhì)烴源巖，前人利用野外露頭巖樣對(duì)烴源巖的有機(jī)碳含量、鏡質(zhì)體反射率、生烴潛量、生烴指數(shù)等開展大量研究，并結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化特征等開展埋藏史、熱演化史等綜合分析，雖然各套烴源巖處于超埋深段，具有較高的熱演化程度，但整體上受到準(zhǔn)噶爾盆地低地溫梯度影響，延長(zhǎng)了生油窗，目前各套烴源巖仍處于生排烴高峰期，為凹陷帶油氣勘探奠定雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖1 阜康凹陷區(qū)域構(gòu)造位置(據(jù)參考文獻(xiàn)[4])

2 沉積體系研究

綜合前人對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地侏羅紀(jì)物源體系的研究，結(jié)合沉積期古地貌分析，認(rèn)為J1s時(shí)期中部4區(qū)塊物源可能來自北東向的克拉美麗山、南部博格達(dá)山、東部北三臺(tái)凸起及北西向的車莫古隆起等4個(gè)方向物源方向[5-9]。其中，克拉美麗山物源區(qū)具有較強(qiáng)的供源能力，波及范圍廣，為阜康凹陷特別是中石化探區(qū)的中部4區(qū)塊三工河組沉積主物源區(qū)。文中重點(diǎn)針對(duì)中部4區(qū)塊三工河組層序地層特征、單井相分析，連井相研究，進(jìn)一步明確沉積相平面分布圖，預(yù)測(cè)砂體的平面展布。

2.1 層序地層格架

2.2 沉積相類型及展布

以區(qū)域構(gòu)造沉積背景為基礎(chǔ)，結(jié)合巖心相、測(cè)井相及地震沉積學(xué)特征，阜康凹陷內(nèi)中部4區(qū)塊三工河組主要發(fā)育淺水辮狀河三角洲及湖泊兩種沉積體系類型，淺水辮狀河三角洲主要為砂礫巖-含礫砂巖及細(xì)砂巖組成，可細(xì)分為辮狀河三角洲平原、辮狀河三角洲前緣與前辮狀河三角洲，其中，辮狀河三角洲平原主要發(fā)育有辮狀河道、河道間，本區(qū)未發(fā)育；辮狀河三角洲前緣細(xì)分為水下分流河道、前緣砂壩、間灣等微相；濱淺湖可細(xì)分為灘壩、濱淺湖泥。根據(jù)巖性觀察，結(jié)合中部4區(qū)塊測(cè)井資料，針對(duì)巖相組合的物性與電性進(jìn)行探討，總結(jié)出以下幾種典型的沉積微相模式(表1)。

表1 中部4區(qū)塊侏羅系三工河組沉積相劃分簡(jiǎn)表

平原辮狀河道沉積主要特征為粒度較粗的砂礫巖，同時(shí)在辮狀河三角洲的陸上部分，常常呈現(xiàn)出氧化色。多期辮狀河河道進(jìn)行疊加，之間往往夾有河道間沉積，呈現(xiàn)厚層砂礫巖夾有薄層的泥巖。在測(cè)井曲線上，辮狀河河道主要呈現(xiàn)箱狀特征。其中，SP與RILD對(duì)于辮狀河河道沉積微相的反應(yīng)較好。在辮狀河三角洲平原，辮狀河河道水流分選作用較弱，因此雜基含量較高，儲(chǔ)集性較差。

辮狀河三角洲前緣水下分流河道與辮狀河三角洲平原的辮狀河河道主要區(qū)別在于雜基含量。位于平原相的辮狀河道雜基含量較高，水動(dòng)力較弱，水流對(duì)砂礫巖的分選與磨圓影響較?。欢挥谌侵耷熬壍乃路至骱拥澜?jīng)水動(dòng)力淘洗，砂礫巖較為純凈，中-好分選、次棱-次圓；此外，由于三角洲前緣水下分流河道位于水體下，往往呈現(xiàn)還原色，巖性主要為灰色巖屑長(zhǎng)石砂礫巖、中粗砂巖、含礫細(xì)砂巖、細(xì)砂巖以及粉砂巖。中部4區(qū)鉆井揭示以細(xì)砂巖為主，其次是粉砂巖；阜東地區(qū)以砂礫巖-中粗砂巖為主。水下分流河道疊合厚度一般較大，鉆井平均厚度14 m，最大50 m。測(cè)井曲線具有低GR、高DEN，低AC特征，GR曲線呈中高幅復(fù)合箱型、圣誕樹型，SP有一定幅度，當(dāng)多期河道疊加，存在一些泥巖夾層，則測(cè)井曲線會(huì)出現(xiàn)毛刺狀尖峰。

在沉積微相模式指導(dǎo)與層序格架約束下，剖析沉積體系演化過程。

三工河一段(J1s1)底部為最大水泛面，此段對(duì)應(yīng)于三級(jí)層序的高位體系域(HST)，為第一個(gè)四級(jí)層序(PSS1)，此段沉積早期以濱淺湖泥巖沉積為主，隨著沉積基準(zhǔn)面下降，淺水辮狀河三角洲向湖進(jìn)積，除了董2井和董6井之間及附近為間灣和濱淺湖泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾薄層粉砂巖沉積之外，其他地方以淺水辮狀河三角洲前緣水下分流河道沉積為主，水下分流河道均以細(xì)砂巖為主。在三工河一段(J1s1)沉積晚期，由于沉積基準(zhǔn)面下降，且阜東9井位處為淺水辮狀河三角洲平原河道間淺褐色泥巖沉積為主。研究區(qū)有2個(gè)方向的物源，區(qū)北部董8井-董2井物源來自東北部的克拉麥里山，南部的董6井-阜東9井物源來自南部的天山。

三工河二段底部為一層序界面，此層對(duì)應(yīng)于三級(jí)層序的低位體系域(LST)，為第2個(gè)四級(jí)層序(PSS2)，由于沉積基準(zhǔn)面較低，北厚南東薄。全區(qū)除了在董2井和董6井之間仍為間灣和濱淺湖泥巖或粉砂質(zhì)泥巖夾薄層粉砂巖沉積外，其他地方仍以淺水辮狀河三角洲前緣水下分支河道的細(xì)砂巖沉積為主。全區(qū)繼承了三工河組一段(J1s1)的沉積物源，北部董8井-董2井物源來自東北部的克拉麥里山，南部的董6井-阜東9井物源來自南部的天山。三工河二段頂部為最大水泛面，此層對(duì)應(yīng)于三級(jí)層序的水侵體系域(TST)，為第3個(gè)四級(jí)層序(PSS3)，由于沉積基準(zhǔn)面上升，可容納空間變大，全區(qū)地層均有分布，且厚度變化不大。除了在董2井和董6井仍為間灣和濱淺湖泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾薄層粉砂巖沉積外，全區(qū)以淺水辮狀河三角洲前緣水下分支河道細(xì)砂巖沉積為主；晚期由于沉積基準(zhǔn)面的上升，在董7井-董2井附近發(fā)育前緣砂壩。研究區(qū)物源主要來自于東北部的克拉麥里山。南部物源不發(fā)育，阜東9井處以間灣為主。

三工河三段(J1s3)對(duì)應(yīng)于三級(jí)層序的高位體系域(HST)，為第4個(gè)四級(jí)層序(PSS4)，由于沉積基準(zhǔn)面持續(xù)高位，可容納空間持續(xù)較大，全區(qū)均有分布，且厚度變化不大，均為濱淺湖泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾薄層粉砂巖沉積，可作為廣泛分布的區(qū)域蓋層(圖2～3)。

圖2 董3-阜10井三工河組沉積相剖面

圖3 董6-阜16井三工河組沉積相剖面

在三工河一段(J1s1)沉積時(shí)期，研究區(qū)東北部物源和南部物源均發(fā)育，董8井地層傾角古水流分析證實(shí)東北部物源的存在，地震前積方向?yàn)楣潘鞣较?，從前積結(jié)構(gòu)中也證實(shí)東北部物源和西南部物源的在此時(shí)期同時(shí)影響中部4區(qū)塊(圖4)。東北部克拉美麗山物源沉積的淺水辮狀河三角洲前緣水下分支河道和前緣砂壩為主，從東北向西南方向，沉積物由砂礫巖、中粗砂巖過渡到細(xì)砂巖，過阜1井水下主分流河道砂地比大于0.6，過阜2井水下分流河道砂地比相對(duì)較低，為0.4～0.6，在水下分流河道間的阜11井處，砂地比最低，小于0.4。研究區(qū)東南部物源為來自天山的淺水辮狀河三角洲沉積，鉆井揭示水下分流河道粒度相對(duì)較細(xì)，以細(xì)砂巖和粉砂巖為主，砂地比一般為0.4～0.6，在北38井—北43井附近，砂地比一般小于0.2，為間灣沉積。研究區(qū)的西南部為濱淺湖泥質(zhì)沉積，內(nèi)有垂直水下分流河道分布的濱淺湖灘壩。

圖4 中部4區(qū)塊J1s1沉積相

三工河二段(J1s2)沉積時(shí)期，繼承三工河一段沉積時(shí)期的東北物源和東南物源，董6井的地層傾角測(cè)井古水流方向也證實(shí)這一時(shí)期東南物源的存在(圖5)，砂地比變化趨勢(shì)表明該區(qū)也存在兩個(gè)不同的物源。地震前積方向?yàn)楣潘鞣较?，從前積結(jié)構(gòu)中也證實(shí)東北部物源和西南部物源在此時(shí)期同時(shí)影響中部4區(qū)塊。由于為低位域沉積時(shí)期，湖水萎縮，淺水辮狀河三角洲沉積向湖推進(jìn)，研究區(qū)東部北33井—北25井—北29井一線附近出露無沉積。東北部物源向西南推進(jìn)，研究區(qū)東北部大部分地區(qū)為東北物源的淺水辮狀河三角洲沉積，以水下分流河道和前緣砂壩沉積為主。從東北向西南方向，沉積物由砂礫巖、中粗砂巖過渡到細(xì)砂巖，東北部大部分前緣砂地比大于0.8，向湖逐漸變低。來自天山的淺水辮狀河三角洲沉積向東北方向推進(jìn)，鉆井揭示水下分流河道粒度極相對(duì)較細(xì)，以細(xì)砂巖和粉砂巖為主，砂地比一般為0.4～0.6。兩淺水辮狀河三角洲之間為濱淺湖間隔。在研究區(qū)的西南部為濱淺湖泥質(zhì)沉積，內(nèi)有垂直水下分流河道分布的濱淺湖灘壩。

圖5 中部4區(qū)塊J1s2沉積相

三工河三段(J1s3)對(duì)應(yīng)于三級(jí)層序的高位體系域(HST)，為第4個(gè)四級(jí)層序(PSS4)，由于沉積基準(zhǔn)面持續(xù)高位，可容納空間持續(xù)較大，全區(qū)地層均有分布，且厚度變化不大。全區(qū)均為濱淺湖泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾薄層粉砂巖沉積，可作為廣泛分布的區(qū)域蓋層。在阜1井附近、阜11井附近和北43井—北33井附近發(fā)育有濱淺湖灘壩(圖6)。

圖6 中部4區(qū)塊J1s3沉積相

3 結(jié) 論

(1)侏羅系三工河沉積時(shí)期，物源主要受北東方向的克拉美麗山控制，在中部4區(qū)塊內(nèi)形成了一套三角洲—湖泊沉積體系，其中研究區(qū)東部以淺水辨狀河三角洲沉積為主，西、西南部以濱淺湖灘壩沉積為主。

(2)三工河組二段沉積時(shí)期物源供給較為充沛，1砂組沉積了厚層砂體，儲(chǔ)層物性較好，展布范圍廣，為有利的勘探層段；2砂組主要為“泥包砂”結(jié)構(gòu)，砂體厚度相對(duì)較??；3砂組主要為湖相泥巖沉積，砂體不發(fā)育。

(3)在斷層、巖性控制下，三工河組可形成有利的構(gòu)造類圈閉及巖性類圈閉，為研究區(qū)有利的勘探目標(biāo)方向。