瑪湖凹陷西部斜坡區(qū)二疊系烏爾河組厚層砂礫巖沉積相及儲層特征

滕衛(wèi)衛(wèi)　王輝

摘? 要：瑪湖西部斜坡區(qū)二疊系烏爾禾組發(fā)育厚層砂礫巖儲層，且油氣儲量巨大，但目前對于該套砂礫巖儲層成因的認識尚不統(tǒng)一。在巖心、測井和地震資料分析的基礎上，認為該區(qū)烏爾禾組發(fā)育沖積扇相和辮狀河三角洲相。沖積扇分布在烏爾禾組下部，由于扇體不斷前積，形成進積型沖積扇，縱向上沉積物粒度呈反韻律。辮狀河三角洲相主要分布在烏爾禾組上部，劃分為平原和前緣亞相，其中平原亞相以數(shù)層煤層和碳質泥巖為特征。烏爾禾組沉積過程為湖平面不斷上升的過程，表現(xiàn)為由下部沖積扇相向上變?yōu)檗p狀河三角洲相。沉積相類型對儲層物性具明顯的控制作用，辮狀河三角洲前緣儲層物性較好，沖積扇儲層物性較差。

關鍵詞：瑪湖西部斜坡區(qū);烏爾禾組;沖擊扇;儲層;湖平面變化

瑪湖西部斜坡區(qū)在構造位置上北臨克-烏逆掩斷裂帶（圖1），區(qū)內二疊系烏爾禾組發(fā)育一套低孔、特低滲、微裂縫砂礫巖油藏[1-3]，該油藏具儲層厚度大和儲量高的特點，這種高產(chǎn)砂礫巖儲層在世界范圍內獨一無二。雖然砂礫巖油氣藏具很高的勘探價值，但目前有關砂礫巖成因的觀點較多，認識不統(tǒng)一，這也直接影響到砂礫巖儲層的進一步勘探和油田開發(fā)[4-6]。前人依據(jù)砂礫巖巖性特征、測井相特征認為烏爾禾組砂礫巖為扇三角洲相[7-9]。部分學者根據(jù)砂礫巖分布形態(tài)和巖性垂向組合特征認為，砂礫巖為近岸水下扇[5]。前人認為，烏爾禾組沉積期瑪湖西部斜坡區(qū)湖平面較高，整體為湖平面以下的扇三角洲或辮狀河三角洲前緣亞相沉積。本文通過大量巖心、測井和地震資料分析認為，瑪湖西部斜坡區(qū)烏爾禾組主要為沖積扇和辮狀河三角洲相。烏爾禾組下段廣泛發(fā)育煤層和碳質泥巖，決定了瑪湖西部斜坡區(qū)不可能大規(guī)模發(fā)育水下沉積。地震資料也清晰反映出，烏爾禾組下段發(fā)育進積型沖積扇，形成下細上粗的反旋回，而前人多把該漏斗形沉積組合錯認為扇體前緣河口砂壩沉積。沉積相對儲層優(yōu)劣具控制作用，烏爾禾組優(yōu)質儲層多集中分布在辮狀河三角洲平原-前緣亞相。

1? 巖石學特征

1.1? 巖石類型

烏爾禾組砂礫巖具厚度大、粒度粗的特點[10]，據(jù)巖性和區(qū)域對比分析，烏爾禾組可細分為2個巖性段，自下而上分別為，烏爾禾組下段和烏爾禾組上段（圖2）。烏爾禾組巖石類型多樣，既有粗粒礫巖、礫質砂巖和砂巖，也有泥巖和煤層。烏爾禾組不但粒度變化大，巖性平面分布也具較強的非均一性。通過120余口鉆井和17口取心井資料分析，總體上，瑪湖西部斜坡區(qū)巖性特征為粗粒，沉積多分布在斜坡區(qū)西部靠近物源的區(qū)域，粉砂巖、泥巖和煤層多分布在斜坡區(qū)東側。

粗粒沉積巖? 粗粒沉積巖在烏爾禾組上段和下段均有分布，但主要分布在烏爾禾組下段。粗粒沉積物包括中礫巖、細礫巖、砂質礫巖和礫質中、粗砂巖（圖3-a，b），礫石成分為巖漿巖，色雜，呈次圓狀，分選性差，砂泥質支撐。礫質砂巖中，礫石以細礫為主，呈懸浮狀分布在砂巖中，礫石的成分仍為巖漿巖，呈次圓狀。砂巖以巖屑長石砂巖為主，中、粗砂巖多呈灰色，塊狀，常與上部的深灰色泥巖形成正韻律。砂巖分選中等-較差，次棱角狀，砂巖的成分成熟度和結構成熟度均較低。

泥巖? 泥巖多呈灰、深灰色，斜坡東部還發(fā)育黑色碳質泥巖。斜坡區(qū)西部泥巖多呈塊狀，常夾有砂巖透鏡體。斜坡區(qū)東部泥巖多呈層狀，且泥巖常與粉砂巖或泥質粉砂巖互層。常見植物碎片和植物根系化石（圖3-c）。

煤巖? 煤巖含煤層或煤線，煤巖主要分布在烏爾禾組下段，黑色（圖3-d），污手，煤巖平均厚度2.8 m。煤巖縱向分布在泥巖中或砂礫巖底部，平面上多分布在斜坡區(qū)東部，橫向延伸遠。烏爾禾組下段和烏爾禾組上段之間分布有一套穩(wěn)定的煤巖，厚度約3 m，該套煤巖是烏爾禾組下段和上段的分層標志。

2? 沉積相特征

2.1? 沉積相類型

據(jù)巖心、測井和地震資料綜合分析認為，斜坡區(qū)烏爾禾組可識別出沖積扇和辮狀河三角洲相。

沖積扇相? 沖積扇相為烏爾禾組下段重要的沉積相類型，主要分布在斜坡區(qū)西部靠近物源一側，區(qū)內可識別出沖積扇相扇中和扇緣亞相。扇中亞相為中礫巖和細礫巖，少見煤層。測井相為鐘型和漏斗型，鐘型屬辮狀河道沉積，平均厚度達25 m，為多期河道疊加形成，單個河道厚度僅3～10 m。漏斗型測井相為扇體不斷前積條件下形成，易與三角洲河口砂壩混淆[11]，通過地震資料和沉積相平面組合特征，可有效區(qū)別兩種沉積相。

靠近物源區(qū)域，烏爾禾組下段為沖積扇扇中砂礫巖和泥巖，向盆地方向逐漸相變?yōu)樯皫r和泥巖互層，且夾數(shù)層煤層，煤層總平均厚度為5.5 m。泥巖中可見植物葉片和植物根莖等化石（圖3-c）。由此可判斷，烏爾禾組下段在斜坡區(qū)東部為湖平面以上的陸上沉積，不發(fā)育三角洲前緣亞相，這與前人研究存在較大差異。另外，通過地震剖面也可以判斷出，在盆地邊緣區(qū)域發(fā)育楔狀體或前積反射結構，向盆地方向變?yōu)槠叫谢騺喥叫蟹瓷浜筒罘瓷浣Y構，體現(xiàn)了沉積相由盆地邊緣沖積扇相變?yōu)樾逼聟^(qū)的辮狀河三角洲平原。

沖積扇扇中-扇緣亞相可進一步劃分出辮狀分流河道微相（圖4），為扇中和扇緣亞相中的主要沉積微相。辮狀分流河道微相中少見煤巖，主要是由于沖積扇地形坡度大，河流改道頻繁且侵蝕作用強，不利于植被生長[12]。辮狀河三角洲相平原地勢相對平坦，距物源較遠，河道間廣泛發(fā)育沼澤，沉積數(shù)層煤巖。

辮狀河三角洲相? 辮狀河三角洲相為烏爾禾組主要的沉積相類型，廣泛分布于斜坡區(qū)東部。據(jù)沉積特征的差異，可進一步劃分為辮狀河三角洲平原和前緣亞相。平原亞相分流河道微相，以砂質礫巖、含礫砂巖為主。河道間微相主要為泥巖和煤層，由于斜坡區(qū)距物源近，因此，泥巖和煤巖的厚度較大，縱向上形成分流河道，粗粒沉積物與河道間細粒沉積物互層。平原亞相分流河道微相測井相呈鐘型，據(jù)測井曲線可進一步細分出2～5個單河道，單河道平均厚度約12 m。

前緣亞相主要分布在烏爾禾組上段（圖4），平面上分布在斜坡區(qū)東部靠近盆地的一側。前緣亞相巖性為含礫細砂巖、含礫粉砂巖和泥巖，據(jù)巖性及組合特征，前緣亞相可進一步識別出水下分流河道、河口砂壩和支流間灣等微相。水下分流河道巖性主要為含礫細砂巖、粉砂巖，含砂礫巖等，測井相呈鐘型，單河道厚度約9 m。河口砂壩巖性以粉砂巖、含礫細砂巖為主，縱向上形成下細上粗的反韻律，測井相為漏斗型（圖4）。

3? 沉積相演化

3.1? 沉積相平面分布特征

平行物源方向的沉積相對比表明，烏爾禾組沉積相橫向變化較大。烏爾禾組下段靠近物源方向發(fā)育沖積扇扇中-扇緣亞相，以辮狀分流河道沉積為主（圖5），沉積物具有下細上粗的反韻律，體現(xiàn)了沖積扇不斷向盆地方向進積。沖積扇向盆地方向漸變?yōu)檗p狀河三角洲相（圖4），斜坡區(qū)廣泛發(fā)育平原亞相，其典型的特征為煤巖和泥巖廣泛發(fā)育，地層厚度大，砂地較沖積扇辮狀分流河道小。

烏爾禾組上段靠近物源區(qū)域發(fā)育辮狀河三角洲平原亞相（圖5）。由于靠近物源區(qū)，該平原亞相分流河道微相沉積物粒度較粗，厚度較大。向盆地方向，平原亞相相變?yōu)榍熬墎喯?，廣泛發(fā)育水下分流河道和河口砂壩微相。與平原亞相對比，前緣亞相水下分流河道微相砂巖粒度變細，厚度變小，煤層不發(fā)育，但泥巖總厚度增大。

通過沉積相對比分析可知，研究區(qū)受到南北2個物源影響，靠近物源區(qū)域為沖積扇扇中-扇緣和辮狀河三角洲平原，向盆地方向分別相變?yōu)檗p狀河三角洲平原和前緣亞相。

3.2? 沉積相演化

烏爾禾組沉積相縱、橫向變化受到物源和不斷上升的湖平面影響。烏爾禾組下段沉積期，斜坡區(qū)西部以沖積扇沉積為主，向盆地方向相變?yōu)檗p狀河三角洲（圖6），總體為湖平面以上的陸相沉積。烏爾禾組上段沉積期，斜坡區(qū)西部為辮狀河三角洲平原，向盆地方向相變?yōu)榍熬墎喯?。?jù)沉積相在縱、橫向的變化情況可判斷，烏爾禾組自下而上湖平面不斷上升（圖1）。地震剖面中可清晰識別出，由盆地深洼區(qū)向邊緣不斷上超的現(xiàn)象。這種上超現(xiàn)象實際上就是湖平面逐漸上升過程中沉積物向物源方向不斷退積的客觀反映?？傊瑸鯛柡探M沉積過程中，由于湖平面不斷上升，烏爾禾組沉積相由下部的沖積扇-辮狀河三角洲平原組合相變?yōu)闉鯛柡探M上部的辮狀河三角洲平原-前緣組合。

4? 烏爾禾組儲層特征

4.1? 儲層巖石學特征

烏爾禾組碎屑組分包括巖屑、長石、石英，其中石英的含量最低，平均15%;長石的含量略高于石英，平均20%;巖屑含量最高，類型為巖漿巖，以玄武巖為主，另外有少量安山巖。儲集層巖石顆粒大小差異較大，礫石磨圓度較好，多為次圓狀，膠結方式為基底式和孔隙式。

4.2? 儲層孔隙類型

儲集空間類型較為豐富，包括原生粒間孔、剩余粒間孔、殘余粒間孔、溶蝕粒間孔、溶蝕粒內溶孔、模鑄孔、晶間孔、填隙物內溶孔等類型。據(jù)370片鑄體薄片分析表明，研究區(qū)烏爾禾組孔隙類型主要為粒間孔隙。其中，粒間孔隙又以剩余粒間孔隙為主，為研究區(qū)主要有效孔隙類型。該類型孔隙占總孔隙度值約38%，次為粒內孔隙，主要由方沸石晶間溶孔組成，該類型孔隙約占所有孔隙的20%。此外，烏爾禾組還發(fā)育部分填隙物內孔，主要為晶間孔隙。從巖心觀察來看，該區(qū)裂縫較發(fā)育，存在大量縫狀孔隙，主要表現(xiàn)為構造裂縫。

4.3? 沉積相對儲層物性的控制作用

因不同巖性對儲層物性影響較大，通過對147塊辮狀河三角洲前緣亞相砂巖樣品分析表明，孔隙度最小值為5.55%，最大值23.63%，平均11.85%，滲透率最小值為0.02×10-3? μm2，最大值8.60×10-3? μm2，平均0.44×10-3? μm2。辮狀河三角洲平原礫質砂巖樣品數(shù)772塊，孔隙度最小值為3.39%，最大值32.2%，平均11.30%，滲透率最小值為0.01×10-3? μm2，最大值620.1×10-3? μm2，平均11.78×10-3? μm2。沖積扇扇中-扇緣砂礫巖巖樣品數(shù)370塊，孔隙度最小值為4.06%，最大值15.04%，平均為9.31%，滲透率最小值0.004×10-3? μm2，最大值1.05×10-3? μm2，平均0.15×10-3? μm2。

通過對研究區(qū)1 289塊樣品的孔隙度與滲透率分析表明，研究區(qū)辮狀河三角洲相砂巖與礫質砂巖孔隙度與滲透率較高，是烏爾禾組優(yōu)質儲層。沖積扇扇中-扇緣砂礫巖的孔隙度與滲透率最差，多為劣質儲層。沉積相與儲層物性的對應關系體現(xiàn)了沉積相對儲層優(yōu)劣的控制作用。

5? 結論

（1） 巖心、測井和地震資料分析表明，烏爾禾組下段反韻律為沖積扇前積特征的客觀反映，并非前人認為的河口砂壩。沖積扇向盆地方向逐漸過渡為辮狀河三角洲平原，受古地貌和物源的影響，沖積扇與辮狀河流間并不發(fā)育沖積平原。

（2） 瑪湖凹陷西斜坡烏爾禾組下段為沖積扇-辮狀河三角洲平原組合，上段為辮狀河三角洲平原-前緣組合，因此，烏爾禾組自下而上是在湖平面不斷上升的條件下沉積形成。

（3） 烏爾禾組砂礫巖儲層明顯受到沉積相控制，辮狀河三角洲相砂巖和礫質砂巖物性較好的，而沖積扇相砂礫巖物性較差?，敽枷菸餍逼碌南乱徊接蜌饪碧街攸c應為辮狀河三角洲分布區(qū)域。

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Abstract：The Permian Wuerhe formation in the western slope area of Mahu lake has developed thick glutenite reservoir with huge oil and gas reserves. However， the understanding of the origin of the reservoir is not unified. Based on the analysis of core， logging and seismic data， it is considered that alluvial fan facies and braided river delta facies are developed in Wuerhe formation. Alluvial fans are distributed in the lower part of the Wuerhe formation. Because of the continuous progradation of the fan body， the alluvial fan is of progradational type， and the grain size of the sediment presents an inverse rhythm in the longitudinal direction. Braided river delta facies is mainly distributed in the upper part of Wuerhe formation， which is divided into plain and front subfacies. Plain subfacies are characterized by several coal seams and carbonaceous mudstone. The sedimentary process of Wuerhe formation is a process of rising lake level， which shows that the lower alluvial fan facies changes upward into braided river delta facies. The type of sedimentary facies has an obvious control on the physical properties of the reservoir. The reservoir physical properties of braided river delta front are better than those of alluvial fan reservoir.

Key words： Western slope area of Mahu Lake;Wuerhe formation; Impact fan; Reservoir;Lake level change