劉 慧 黃 科 高銀山 何曼如
(1.成都理工大學(xué)能源學(xué)院,四川 成都 610059;2.中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院,四川 成都 610041;3.中國石油長慶油田公司第五采油廠,陜西 西安 710021)
塔里木盆地在晚泥盆世晚期—早石炭世的東河砂巖段和下泥巖段沉積之后,奧陶系古侵蝕面被填平補齊,此時海侵范圍進一步擴大,在塔中地區(qū),自下而上由東河砂巖段、下泥巖段、生屑灰?guī)r段構(gòu)成了一個完整的海侵沉積體系[1]。東河砂巖段為海侵早期的低位體系域沉積,海岸線為北西—南東走向。在海侵期,該區(qū)海水由西向東推進,與由東向西入海的河流相互作用,在塔中地區(qū)形成了海侵期的三角洲沉積體系。由于古地形的影響,在塔中HI氣田所在盆地東部邊緣出現(xiàn)了海陸過渡相沉積環(huán)境,河流沉積特征顯著,形成較完整的河口灣沉積體系[2]。
HI氣田石炭系含礫砂巖段巖性以砂礫巖互層為主,整體分選較差,磨圓度較好。沉積構(gòu)造復(fù)雜,既有河道與砂壩中常見的水平層理、平行層理、斜層理、遞變層,也有潮汐沉積中常見的雙向交錯層理、羽狀層理、波狀層理、脈狀層理、還分布有大量的底沖刷構(gòu)造。該區(qū)屬于河口灣沉積體系,發(fā)育潮坪、潮汐砂壩和潮控河道3種亞相,其中潮坪相可以進一步劃分出砂坪微相與泥坪微相(如圖1)。
常用于研究沉積環(huán)境的粒度參數(shù)有平均粒徑、標準偏差、偏度和峰度。通過對HI井區(qū)含礫砂巖段巖心觀察,結(jié)合鑄體薄片資料統(tǒng)計出不同沉積微相粒度參數(shù)(表1)。
潮坪相的平均粒徑?值為2.3~5.5,平均值為3.9,該亞相粒度是河口灣沉積體系中最細的;潮汐砂壩平均粒徑?值在1.7~4.1之間,平均值為2.97,沉積物中較粗粒的代表了潮汐通道底部的沉積,而較細粒的則反映了潮汐通道頂部或潮汐通道間的沉積[3];潮控河道的平均粒徑?值在0.7~4.0間,絕大多數(shù)樣品在2~3.8之間,平均值為2.65。整個河口灣沉積體系絕大部分樣品標準偏差大于1,根據(jù)弗里德曼的判別標準,整體分選較差。
表1 各沉積微相粒度參數(shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計表
圖1 H1井含礫砂巖段巖性柱狀剖面圖
峰度和偏度都能反映沉積物頻率曲線的雙峰性質(zhì)及其尾部變化。偏度反映粒度分布的集中范圍,峰度反映粒度分布形態(tài)的尖銳程度[4]。研究區(qū)偏度在-0.249~0.7之間,平均值為0.41;峰度在0.65~3.1之間,平均值為1.9。通過對研究區(qū)28塊樣品的粒度頻率分布圖的分析,絕大多數(shù)樣品為不太明顯的雙峰不對稱形態(tài)(如圖2),反映了沉積區(qū)的多物源沉積。曲線峰度大部分表現(xiàn)為很尖銳,河流特征明顯。
選取取芯井含礫砂巖段每個樣品的C值和M值繪成C-M圖,由圖3可知研究區(qū)屬于牽引流沉積類型,C值大于200 μm,M值大于100 μm,發(fā)育OP、PQ、QR、RS段,主要發(fā)育QR和PQ段,以懸浮搬運和遞變懸浮搬運為主,具有部分滾動搬運成分。反映出該層段沉積物粒度較細,整體水動力條件比較弱,但在沉積過程中可能遇到風(fēng)暴潮的改造,沉積了一些礫石沉積物(如圖3)。
圖2 H2井3 718.3 m粒度頻率分布曲線圖
圖3 含礫砂巖段C-M圖
應(yīng)用薩胡公式求取出HI井區(qū)部分樣品的Y值(淺海與河流的判別值)。
將巖樣的粒度參數(shù)代入式(1)計算,結(jié)果表明,河口灣體系中樣品的Y值絕大部分大于其臨界值-7.419,僅極個別樣品小于臨界值,表現(xiàn)為河流特征。上述判別結(jié)果均與已解釋的沉積環(huán)境相吻合。
粒度概率累積曲線反映搬運介質(zhì)、搬運方式、水動力條件、沉積環(huán)境等因素的特征。河口灣沉積特征及巖相分布受波浪、潮汐和河流3種水動力所控制,使得河口灣的概率圖復(fù)雜多樣,很難用一種模式來概括?,F(xiàn)利用研究區(qū)粒度概率累積曲線進行分析,以總結(jié)該地區(qū)不同沉積微相粒度概率累積曲線的規(guī)律性特征。
潮坪亞相沿河口灣岸線分布,主要為泥巖、粉砂巖及細砂巖等細粒沉積物。沉積構(gòu)造主要發(fā)育潮汐相干沉積構(gòu)造,可見生物擾動構(gòu)造及植物炭屑。
5.1.1 泥坪微相
泥質(zhì)潮坪沉積主要是潮間帶上部及潮上帶的泥質(zhì)沉積,巖性以灰綠色泥巖及粉砂質(zhì)泥巖為主,水動力條件較弱。粒度概率累積曲線以兩段式為主,主要表現(xiàn)為滾動主體基本不發(fā)育,以懸移和跳躍兩個總體為主,懸浮總體含量較高,一般為60%左右,跳躍總體占40%左右。粒度?值為0.5~8.2,S截點?值位于2.5~4.7之間(如圖4a)。
5.1.2 砂坪微相
砂質(zhì)潮坪沉積以灰白色的細砂巖、含灰綠色泥礫中細粒砂巖為主,一般表現(xiàn)為與泥質(zhì)潮坪沉積密切共生。粒度概率累積曲線主要特點是滾動總體含量小于5%或不發(fā)育,跳躍總體含量一般為60%~70%,懸浮總體含量為30%~40%,S截點?值位于2.8~4.5之間(如圖4b)。
潮汐砂壩發(fā)育在河口灣沉積相的河口處,為順水流方向的長條狀砂壩。巖性以灰褐色、灰白色的細砂巖、含中粒細砂巖為主。在潮汐砂壩的底部常出現(xiàn)有較多的灰綠色泥礫及其他礫石,粒度較粗。概率累積曲線中表現(xiàn)以跳躍和懸移兩個總體為主,跳躍總體含量一般為70%~90%,斜率為60°~70°,分選較好,懸移總體占10%~30%。S截點?值位于2.5~4.3之間,部分樣品具滾動總體,但含量較低,通常小于5%,分選也極差。與潮坪亞相相比,跳躍總體含量增加,反映了水動力條件明顯增強(如圖4c)。
潮控河道復(fù)合體出現(xiàn)在河口灣的上游,是河口灣沉積相的主體構(gòu)成部分。它是水體流動的主要通道,因此水動力條件相對較強,巖性較粗,底部多具有沖刷面[5]。由于受到河流和潮汐的共同作用,可見雙向交錯層理比較發(fā)育。巖性剖面具有較明顯的向上變細的結(jié)構(gòu)特征,底部可能存在較粗的滯留礫石沉積物。
粒度概率累積曲線主要特點為跳躍總體累積含量大于80%,斜率為45°~60°,分選較差,懸浮總體累積含量小于20%,大部分樣品表現(xiàn)為雙跳躍,部分樣品有滾動總體,含量最高可達10%,反映了波浪沖刷與回流的復(fù)雜成因特征(如圖4d)。
圖4 含礫砂巖段河口灣沉積各微相粒度概率曲線圖
河口灣水動力條件復(fù)雜,受潮汐、波浪和河流3種水動力作用影響,亞環(huán)境變化明顯并且組成復(fù)雜,各微相形成受控于不同的水動力條件,這在概率累積曲線上得到很好的體現(xiàn)。歸納出不同微相對應(yīng)的獨特的概率累積曲線形態(tài)對今后塔中地區(qū)河口灣沉積體系的研究也有一定指導(dǎo)意義。但是由于類似的水動力條件可以出現(xiàn)在不同環(huán)境的次級環(huán)境中,再加上物源供應(yīng)和構(gòu)造條件上各種因素的差別,具體情況較為復(fù)雜,因此單純依靠粒度分析資料提供的環(huán)境標志有一定的局限性,只有將粒度分析資料與沉積構(gòu)造、生物特征和地質(zhì)背景等結(jié)合起來,才能準確地恢復(fù)古環(huán)境、劃分沉積相。
[1]畢志偉,楊振京,徐建明,等.塔里木盆地腹地第四紀沉積物粒度特征及其沉積環(huán)境[J].干旱區(qū)地理,2009,5(3):335-339.
[2]朱筱敏.塔里木盆地東河砂巖沉積儲層特征[M].北京:石油工業(yè)出版社,2006:36-42.
[3]郭建華,吳智勇,劉生國,等.塔中4井區(qū)東河砂巖段中的河口灣沉積[J]. 江漢石油學(xué)院學(xué)報,1995,12(4):5-11.
[4]趙澄林,朱筱敏.沉積巖石學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2001:1-407.
[5]齊永安.河口灣相模式研究[J].地質(zhì)科技情報,1999,3(1):45-49.