春光探區(qū)西南部白堊系勝金口組扇三角洲沉積特征

李小霞

(中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450000)

2019年，春光探區(qū)西南部的春139井首次在白堊系砂礫巖中試獲工業(yè)油流，揭開了西南部白堊系砂礫巖油藏勘探的序幕；2021年在西南部白堊系部署的評價(jià)井春314井再次試獲工業(yè)油流，表明西南部白堊系具有較大的勘探潛力。早期觀點(diǎn)認(rèn)為春光探區(qū)白堊系發(fā)育扇三角洲-湖泊沉積[1-2]，近幾年觀點(diǎn)普遍認(rèn)為春光探區(qū)白堊系發(fā)育扇三角洲-湖泊沉積和辮狀河三角洲-湖泊沉積，呈現(xiàn)“西扇東辮”的特點(diǎn)[3-5]；但以整個(gè)探區(qū)為研究對象已經(jīng)滿足不了目前復(fù)雜勘探對象的精度需求。為此，本文在前人相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，通過西南部白堊系勝金口組取心資料和分析化驗(yàn)資料，結(jié)合古地貌特征、測井相以及地震相等研究，利用三色混相分頻技術(shù)，對春光探區(qū)西南部白堊系的沉積特征開展了系統(tǒng)研究，以期為西南部白堊系的下步勘探開發(fā)部署提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

春光探區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地車排子凸起(圖1a)，中新生代以來長期處于斜坡背景。車排子凸起平面上呈北西-南東走向的“倒三角形”，東以紅-車斷裂帶為界與昌吉凹陷相接，南鄰四棵樹凹陷[6-9]。車排子凸起首先沉積的是石炭系地層，隨后沉積的是侏羅系、白堊系、古近系、新近系以及第四系地層[10-11]，其中，白堊系自下而上依次沉積的地層為清水河組、呼圖壁組、勝金口組、連木沁組和東溝組(圖1b)。春光探區(qū)內(nèi)白堊系底部被超覆，頂部被削蝕，西南部沉積的白堊系地層主要包括呼圖壁組和勝金口組，本文主要針對西南部白堊系勝金口組開展研究。

圖1 春光探區(qū)構(gòu)造位置及車排子凸起白堊系地層簡表(據(jù)朱顏等(2021)修改)

2 沉積相識別依據(jù)

扇三角洲是從鄰近高地推進(jìn)到穩(wěn)定水體(海、湖)中的沖積扇，其形成的動力機(jī)制比較復(fù)雜，陸上部分也可看作為洪積扇體，而水下部分與三角洲具有很大的相似性。扇三角洲沉積主要判斷依據(jù)如下：①巖性整體較粗，主要為礫巖、含礫砂巖，分選中等；②泥巖以雜色泥巖為主；③發(fā)育交錯層理和重力流沉積構(gòu)造；④多發(fā)育沖刷面，呈多期正粒序疊置。

2.1 沉積構(gòu)造特征

春139井區(qū)巖性主要為灰色、灰黑色中-細(xì)礫巖及含礫粗砂巖，分選磨圓差，礫徑變化范圍較大，多為0.3～7.0 cm，泥巖以灰色為主，取心段沖刷面較為發(fā)育(圖2a)，可見中型楔狀交錯層理(圖2b)，多見礫石定向排列的牽引流沉積(圖2a，b，c)，偶見碎屑流沉積(圖2d)，綜合判斷為扇三角洲前緣沉積。春50-9井區(qū)巖性主要為棕褐色細(xì)礫巖，分選和磨圓均比較差，泥巖為棕褐色(圖2e)，反映陸上沉積環(huán)境；可見沖刷面和正韻律遞變層理(圖2f)，以及礫石定向排列的牽引流沉積(圖2g，h)，綜合判斷為扇三角洲平原沉積。

a.春139井，2 193.9 m，底部灰色含礫粗砂，向上為礫巖層，正韻律，可見多個(gè)沖刷面，礫石呈定向排列，礫徑最大7.0 cm，牽引流；b.春139井，2 213.8 m，灰黑色中礫巖，礫徑最大約4.0 cm，底部礫石直徑明顯變大，礫石沖刷下部礫巖，正韻律，磨圓差，中型楔狀交錯層理，牽引流；c.春139井，2 220.0 m，灰黑色中礫巖沖刷細(xì)礫巖，分選磨圓差，礫石定向排列，牽引流；d.春139井，2 205.1 m，下部灰色中-細(xì)礫巖，礫徑最大6.0 cm，分選磨圓差，碎屑流；e.春50-9井，1 925.3 m，棕褐色粉砂質(zhì)泥巖，垂直蟲孔(直徑6.0 mm)；f.春50-9井，1 942.1 m，灰綠色細(xì)礫巖和泥巖，礫巖多次沖刷紅褐色泥巖，間互正韻律遞變層理，牽引流；g.春50-9井，1 929.6 m，棕褐色細(xì)礫巖，礫石大小1.0～4.0 cm，礫石定向排列，牽引流；h.春50-9井，1 936.9 m，細(xì)礫巖和泥巖，可見細(xì)礫巖沖刷下伏褐紅色泥巖，牽引流。

2.2 古地貌特征

前人對春光探區(qū)白堊系古地貌進(jìn)行整體恢復(fù)[12]，認(rèn)為春光探區(qū)在白堊紀(jì)呈西高東低的古地貌，并向東延伸至研究區(qū)以外的深洼區(qū)。晚白堊世，春光探區(qū)的深洼區(qū)較早白堊世有所擴(kuò)大，不僅分布在探區(qū)的東部，而且在西南角也出現(xiàn)了一個(gè)小次洼；春光探區(qū)白堊系沉積時(shí)期地形坡度西南部(3°～4°)較東部(1°～2°)陡。本文針對西南部白堊系勝金口組重點(diǎn)井區(qū)古地貌進(jìn)行恢復(fù)，發(fā)現(xiàn)該區(qū)古溝道發(fā)育，并控制著扇三角洲砂體分布，物源順著溝道由北向南充填沉積，形成扇三角洲，春139井取心已證實(shí)該井鉆遇主河道發(fā)育區(qū)。

2.3 粒度特征

粒度概率累計(jì)曲線對水動力條件變化的反映比較靈敏，是判斷沉積環(huán)境的重要工具[13-14]。春光探區(qū)西南部白堊系勝金口組的典型粒度概率累計(jì)曲線為一段式和兩段式。一段式(圖3a)形態(tài)近似于一條直線，斜率較小，粒度分布范圍比較廣，搬運(yùn)物質(zhì)多為懸浮狀，沉積物排列規(guī)律性不強(qiáng)，反映的是碎屑流沉積特征，沉積時(shí)期水動力條件比較強(qiáng)，一般為洪流搬運(yùn)后快速堆積，此類曲線多發(fā)育于扇三角洲平原。兩段式(圖3b)跳躍總體和滾動總體發(fā)育，懸浮總體基本上不發(fā)育，跳躍總體和滾動總體優(yōu)勢明顯，二者截點(diǎn)的粒徑φ值約為2，反映的是水下分流河道牽引流特征。

圖3 白堊系扇三角洲粒度概率曲線

2.4 巖石學(xué)特征

根據(jù)西南部白堊系勝金口組巖石薄片分析結(jié)果，砂巖以巖屑砂巖為主，砂巖骨架顆粒中，巖屑含量為84%～100%，為火成巖巖屑，粒徑0.1～10.4 mm，變化范圍較大，分選性差，磨圓度也較低，以棱角狀-次棱角狀為主，具近源堆積特點(diǎn)。顆粒以點(diǎn)接觸為主，少部分為線接觸，膠結(jié)類型以方解石膠結(jié)為主，粒間可見方解石、泥質(zhì)、細(xì)砂等(圖4)。

2.5 重礦物特征

一般情況下，在同一個(gè)沉積盆地內(nèi)，來自同一個(gè)物源區(qū)并且沉積時(shí)期相同的重礦物之間必然存在著相關(guān)性，因此可以通過同時(shí)期重礦物組合來判斷物源類型[15]。

ZTR指數(shù)是指穩(wěn)定重礦物鋯石、金紅石和電氣石在透明礦物中所占的百分含量，能夠反映出研究區(qū)物源的方向以及搬運(yùn)距離的遠(yuǎn)近[16-17]。ZTR指數(shù)越低，說明沉積物搬運(yùn)的距離越近，巖石的成分成熟度相對也越低，反之亦然。

春光探區(qū)白堊系的物源區(qū)為西北部的扎伊爾山。東部辮狀河三角洲沉積區(qū)代表井春3井、春6井ZTR指數(shù)分別為29.1%、25.1%，與之相比，春光探區(qū)西南部白堊系扇三角洲沉積區(qū)代表井春139井ZTR指數(shù)為17.6%，表明西南部白堊系沉積距離物源區(qū)比較近(圖1、表1)。

表1 扇三角洲和辮狀河三角洲典型井重礦物特征 %

2.6 地震相

在地震反射上，扇三角洲一般呈斜交形前積結(jié)構(gòu)，包括隱形前積和小型疊瓦狀前積，代表著水動力較強(qiáng)、物源供應(yīng)充足的沉積環(huán)境。其中小型疊瓦狀前積在地震資料上通常表現(xiàn)為短軸狀的小型前積狀同相軸，且每條同相軸在順物源方向呈疊瓦狀排列。在垂直物源方向上，同相軸在地震資料上表現(xiàn)為連續(xù)性較好的強(qiáng)振幅反射，形態(tài)呈寬緩丘狀，同相軸平直光滑，互相平行或者近似平行[18]。

3 沉積相與微相特征

綜合古地貌、薄片、巖心、測井相、地震相、重礦物等資料，開展單井相、連井相分析，明確了春光探區(qū)西南部白堊系主要發(fā)育扇三角洲沉積，包括扇三角洲平原、扇三角洲前緣兩類沉積亞相和5類沉積微相，各沉積微相的巖性特征、沉積構(gòu)造和序列、電性特征見圖5。

圖5 春139井單井沉積相

3.1 扇三角洲平原亞相

扇三角洲平原亞相是扇三角洲的陸上部分，沉積物以礫質(zhì)粗粒為主，一般為近源辮狀河沉積，可進(jìn)一步劃分為辮狀分流河道和漫灘沼澤沉積微相。扇三角洲平原亞相在研究區(qū)內(nèi)僅在扇體根部小范圍發(fā)育。

3.1.1 辮狀分流河道沉積微相

扇三角洲平原辮狀分流河道沉積以砂礫巖、含砂礫巖為主，總體成層性較差，常見較大型板狀、槽狀交錯層理、平行層理及塊狀層理等；巖石中礫石成分比較復(fù)雜，分選和磨圓比較差，結(jié)構(gòu)成熟度也比較低，常呈正韻律特征，反映洪流從強(qiáng)到弱的變化。春139井白堊系勝金口組早期、春50-9井區(qū)分流河道沉積微相發(fā)育。

3.1.2 漫灘沼澤沉積微相

漫灘沼澤沉積微相發(fā)育于扇體或者分流河道之間沒有沉積砂體的區(qū)域，水動力一般較弱，巖性以紅褐色泥巖為主，夾有薄層粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖。自然電位曲線呈低幅度對稱齒形。

3.2 扇三角洲前緣亞相

扇三角洲前緣亞相是扇三角洲的主體部分，是陸上沉積和水下沉積的過渡區(qū)，可進(jìn)一步劃分為水下分流河道、分流河道間、河口砂壩和前緣席狀砂等沉積微相，其前端也可伴生滑塌濁積巖沉積。

3.2.1 水下分流河道沉積微相

扇三角洲前緣水下分流河道沉積是扇三角洲平原分流河道在水下的延伸部分，由于湖泊水體對沉積物的改造作用，與平原分流河道相比，其分選性相對較好。巖性一般以砂礫巖、含礫砂巖為主，顏色主要為灰色，單層厚度較大，其中，春139井砂礫巖單層厚度可達(dá)9.0 m。研究區(qū)內(nèi)典型的粒度概率曲線為兩段式，反映入湖后牽引流特征；多見沖刷面構(gòu)造，砂體中發(fā)育平行層理及槽狀交錯層理等；自然電位曲線多呈鐘形和箱形；地震剖面上多為前積反射特征。區(qū)內(nèi)此類型沉積最為發(fā)育，春139井白堊系勝金口組晚期、春314井均發(fā)育水下分流河道沉積微相。

3.2.2 水下分流河道間沉積微相

扇三角洲水下分流河道間與平原亞相漫灘沼澤沉積微相類似，不同的是沉積環(huán)境為水下還原環(huán)境，主要巖性為灰色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及粉砂巖，無暴露構(gòu)造，見植物碎屑、水平層理和塊狀層理，自然電位曲線多呈微齒狀-平直狀。

3.2.3 河口砂壩沉積微相

扇三角洲河口砂壩在研究區(qū)內(nèi)發(fā)育程度較低，厚度較薄，巖性以砂巖和粉砂巖為主，無明顯沖刷構(gòu)造，發(fā)育中小型交錯層理、低角度交錯層理、波狀層理及平行層理，有可能發(fā)育泄水構(gòu)造和滑塌構(gòu)造。自然電位曲線為齒化的漏斗形-鐘形，自然伽馬曲線為低值，反映河口末端河道的沖刷作用減弱。但由于河道不斷遷移和反復(fù)沖刷，河口砂壩一般較難保存下來，單井相中河口砂壩的沉積響應(yīng)很少見。

4 沉積演化特征

4.1 平面展布特征

通過對西南部白堊系勝金口組開展砂體精細(xì)對比，結(jié)合取心井綜合分析，明確該區(qū)扇三角洲沉積縱向具有期次性，屬于扇三角洲多旋回沉積。通過砂體精細(xì)對比，并結(jié)合地震剖面，把該區(qū)砂礫巖體劃分為三期，第一期砂體最早沉積，主要分布在南部，隨著水進(jìn)砂退，依次沉積第二期和第三期砂體。

常規(guī)屬性已經(jīng)難以滿足沉積微相中砂體刻畫的精度需求，而三色混相分頻處理技術(shù)(RGB分頻技術(shù))中各個(gè)離散的單頻體對一定范圍內(nèi)不同厚度的砂體響應(yīng)效果較好，因此可以利用三色混相分頻處理技術(shù)對厚度變化比較大的砂體開展研究。

三色混相分頻處理技術(shù)是將分頻處理后的三種頻率分量體，利用紅、綠、藍(lán)(分別對應(yīng)低、中、高頻率)三色混合在一起形成一種混頻屬性體，可以將河道及其分支非常清晰地刻畫出來[19]，并精細(xì)刻畫砂體邊界及其內(nèi)部關(guān)系[20]，從而更清楚地刻畫和研究地質(zhì)現(xiàn)象。其中，頻率越高，表示砂體沉積厚度越薄[21]，也就是說藍(lán)色區(qū)域代表沉積厚度最薄，紅色區(qū)域代表沉積厚度最大，綠色區(qū)域的沉積厚度則界于二者之間。

通過提取西南部白堊系勝金口組三期砂礫巖體的三色混相屬性圖，結(jié)合砂巖厚度圖等，界定了每期砂礫巖各支扇體分布范圍，刻畫了每期扇三角洲沉積微相的平面展布(圖6)。第一期區(qū)內(nèi)主要發(fā)育扇三角洲前緣分流河道，三角洲大體呈南北向展布，東西向發(fā)育多支扇體，每支扇體在邊緣多有交叉疊置，向南發(fā)育灘壩沉積，灘壩沿三角洲分布，到區(qū)外Hg8井區(qū)主要是濱淺湖沉積。第二期區(qū)內(nèi)西南扇三角洲朵葉體明顯減小，小范圍發(fā)育濱淺湖沉積，在春139井區(qū)發(fā)育多支三角洲朵葉體，朵葉體高部位砂體多不相連，是地層-巖性圈閉的有利區(qū)帶。第三期區(qū)內(nèi)西南部扇三角洲朵葉體范圍又有所增大，東南部扇三角洲朵葉體范圍減小。

4.2 縱向演化特征

在沉積微相平面展布特征研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合地層對比、地震剖面等資料，開展了西南部白堊系勝金口組沉積縱向演化特征研究。橫切物源方向存在多支三角洲砂體，每支三角洲砂體交叉疊置(圖6)，從平行物源方向建立的沉積模式圖可以看出，具有退積型三角洲沉積特征(圖7)。從第一期沉積到第三期沉積，水體范圍逐漸擴(kuò)大，水動力也相應(yīng)逐漸減弱，來自西北部扎伊爾山的物源供給減少，沉積的砂體范圍和砂體厚度均有所減小。扇三角洲朵葉體根部泥質(zhì)含量較朵葉體末端少，朵葉體根部連通性和物性相對較好。

圖7 白堊系扇三角洲沉積模式

5 結(jié)論

(1)春光探區(qū)西南部白堊系勝金口組主要發(fā)育扇三角洲平原亞相和前緣亞相，小范圍發(fā)育湖泊相，識別出扇三角洲平原分流河道、漫灘沉積，扇三角洲前緣水下分流河道、水下分流河道間及河口砂壩等五種沉積微相。區(qū)內(nèi)以扇三角洲前緣水下分流河道為主，巖性以砂礫巖、含礫砂巖為主，分選磨圓均較差。

(2)三色混相分頻處理技術(shù)能夠精細(xì)刻畫砂體邊界及其內(nèi)部關(guān)系，通過該技術(shù)，對春光探區(qū)西南部白堊系勝金口組三期扇三角洲砂體的沉積微相平面展布進(jìn)行精細(xì)刻畫，識別出多支三角洲朵葉體，且多個(gè)朵葉體疊置發(fā)育。朵葉體根部砂體多不相連，是地層-巖性圈閉的有利區(qū)帶，也是下步勘探開發(fā)部署的主要方向。