楊 婷，金振奎，張 雷，趙 坤，劉 安

(1.中海油研究總院，北京 100027;2.中國石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249;3.中石油煤層氣有限責(zé)任公司，北京 100028)

前言

辮狀河是公認(rèn)的重要河流類型之一［1］，沉積機(jī)制過程與其它類型河流有很大差異，表現(xiàn)為水動力不穩(wěn)定性、河道的游蕩性、砂體切疊性和水流多向性等特征［2］。這4個基本特性決定了辮狀河河道砂體疊置程度高、連片發(fā)育、泛濫平原分布有限、局部殘留、河道砂體內(nèi)部隔夾層發(fā)育有限等特點。形成連續(xù)性和連通性良好的寬厚“疊覆泛砂體”沉積體，為克拉瑪依油田克拉瑪依組重要的油氣儲層類型。

本文通過對克拉瑪依油田一中區(qū)內(nèi)20口取心井巖心觀察及野外地質(zhì)露頭的實測，結(jié)合502口井測井解釋成果，認(rèn)為研究區(qū)在克拉瑪依組S7、S5和S4砂層組沉積時期發(fā)育典型的辮狀河沉積，將其進(jìn)一步劃分為近源礫質(zhì)辮狀河、遠(yuǎn)源礫質(zhì)辮狀河和砂質(zhì)辮狀河沉積3種類型。同時通過研究上述不同類型辮狀河河道儲層砂體平面展布特征、河道空間疊置樣式及組合關(guān)系，結(jié)合其孔滲條件，分析其油氣潛力，為該區(qū)下步的油氣開發(fā)工作提供了基礎(chǔ)。

1 地質(zhì)概況

圖1 克拉瑪依油田一中區(qū)位置圖及巖性柱狀圖Fig.1 Location of Quadrant 1 of the Karamay Oil Field

克拉瑪依油田位于準(zhǔn)噶爾盆地的西北緣，緊鄰扎依爾山脈，呈南西—北東條帶狀分布［3］。本文重點研究區(qū)一中區(qū)位于克拉瑪依油田的中部，區(qū)塊面積16.03km2，其西南部以克拉瑪依斷裂為界，西北部以北黑油山斷裂為界，區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡單，為一傾向南東的單斜斷塊油田(圖1)。一中區(qū)位于克拉瑪依斷裂上盤，地層較薄，位于古生界基底巖層之上的第一套沉積蓋層—中三疊統(tǒng)克拉瑪依組為本次研究的目的層。克拉瑪依組平均沉積厚度為60～120m［3-6］，共分為兩段:克下段，地層厚度變化較大，平均厚度為35～65m，主要發(fā)育紫紅色、灰紫色礫巖和粗砂巖，局部夾厚度不等的灰綠色和深灰色泥巖;克上段，地層厚度略薄，平均厚度為30～55m，巖性特征較克下段有明顯變化，以灰白色、青灰色砂巖和含礫砂巖，深灰色、灰綠色泥巖和粉砂質(zhì)泥巖為主(圖2)。本次研究通過巖性特征、分叉系數(shù)、河道砂體規(guī)模和空間幾何形態(tài)等方面綜合對比［7］，認(rèn)為克拉瑪依組S7、S5和S4砂層組沉積時期發(fā)育典型的辮狀河沉積，并將上述辮狀河沉積進(jìn)一步劃分為近源礫質(zhì)辮狀河、遠(yuǎn)源礫質(zhì)辮狀河、砂質(zhì)辮狀河沉積3種類型。

2 辮狀河沉積特征

2.1 近源礫質(zhì)辮狀河沉積

圖2 克拉瑪依組巖性柱狀圖Fig.2 Lithologic column through the Karamay Formation in Quadrant 1 of the Karamay Oil Field

圖3 一中區(qū)克拉瑪依組(T2k)近源礫質(zhì)辮狀河河道沉積特征Fig.3 Sedimentary characteristics of the proximal gravelly braided channel deposits in the Karamay Formation(T2k)in Quadrant 1 of the Karamay Oil Field

沉積物重力流(SG):分布位置不規(guī)律，多呈透鏡狀分布于牽引流礫巖沉積之中。沉積物重力流巖性以粒度不等的礫巖為主，并夾有大量的砂和泥質(zhì)沉積。粒度分布范圍寬，分選差，雜基含量高，成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度低，礫石雜亂排列不具有定向性(圖3b)。由于雜基含量高，這類沉積幾乎沒有滲透性，難以成為儲集巖［8］，多呈透鏡狀分布于牽引流礫巖沉積之中。

礫質(zhì)壩(GB):巖性以礫巖為主，發(fā)育塊狀層理。粒度較粗，分選中等-較差，雜基含量明顯低于沉積物重力流(圖3c)，巖層中礫石具有一定程度上的定向性(圖3d)。在礫石含量相對較少的層段，發(fā)育有少量薄層砂巖和粉砂巖，厚度不超過0.2m。礫質(zhì)壩礫巖體物性中等，平均孔隙度為15.47%，滲透率為20.90×10-3μm2，屬于中孔低滲儲層，為礫質(zhì)辮狀河最主要的儲集和沉積單元。

溢岸(OB)沉積及礫質(zhì)漫灘(FF)沉積位于河道兩側(cè)，僅在洪水時淹沒，平時暴露地表，其主要形成于山洪爆發(fā)期，屬于片流沉積［9］。近源礫質(zhì)辮狀河的溢岸沉積和礫質(zhì)漫灘不僅僅以粉砂巖和泥巖沉積為主，內(nèi)部也含有大量的礫石，這與河道沉積相比，其分選更差，難以形成有效儲層。

2.2 遠(yuǎn)源礫質(zhì)辮狀河沉積

研究區(qū)遠(yuǎn)源礫質(zhì)辮狀河沉積主要形成于S72小層沉積時期。由于離物源距離相對較近，遠(yuǎn)源礫質(zhì)辮狀河的沉積物粒度較粗，相對于近源礫質(zhì)辮狀河沉積物粒度明顯偏細(xì)(圖4)，砂(礫)巖連續(xù)沉積厚度較近源礫質(zhì)辮狀河有所減小(圖4a)。在測井曲線上，遠(yuǎn)源礫質(zhì)辮狀河沉積的電阻率及自然電位組合主要表現(xiàn)為微齒化箱形或箱形和鐘形的組合(圖4a)，幅度較高。遠(yuǎn)源礫質(zhì)辮狀河亞相類型與近源礫質(zhì)辮狀河基本相同，分為河道(CH)、溢岸(OB)和河漫灘(FF)3種亞相，其中河道亞相，可進(jìn)一步分為礫石壩(GB)、砂壩(SB)兩個沉積單元。

礫質(zhì)壩:為河道的主要沉積單元，巖性特征與近源礫質(zhì)辮狀河相似，巖性以礫巖為主，夾有少量薄層透鏡狀砂巖層，礫石呈定向排列(圖4b、c)，底部發(fā)育沖刷面構(gòu)造。礫石粒度較粗，分選中等-較差。在礫石壩頂部發(fā)育有少量砂巖和粉砂巖，厚度較薄。礫質(zhì)壩砂體平均孔隙度為17.07%，平均滲透率為22.7×10-3μm2，屬于中孔低滲儲層。

圖4 一中區(qū)克拉瑪依組(T2k)遠(yuǎn)源礫質(zhì)辮狀河河道沉積特征Fig.4 Sedimentary characteristics of the distal gravelly braided channel deposits in the Karamay Formation(T2k)in Quadrant 1 of the Karamay Oil Field

砂質(zhì)壩:巖性以中-粗砂巖和含礫砂巖為主(圖4d)，發(fā)育交錯層理和平行層理。碎屑顆粒分選中等，磨圓次棱-次圓狀，砂巖層中礫石具有定向性。相對比礫質(zhì)壩整體厚度較薄，層理較發(fā)育。砂質(zhì)壩砂體物性好于礫質(zhì)壩，平均孔隙度為17.56%，平均滲透率為35.6×10-3μm2，屬于中孔低滲儲層，為礫質(zhì)辮狀河儲集層物性最好的沉積單元。

遠(yuǎn)源礫質(zhì)辮狀河的溢岸(OB)沉積及礫質(zhì)漫灘(FF)沉積特征與近源礫質(zhì)辮狀河相似，巖性仍以含礫的粉砂巖和泥巖沉積為主，但礫石含量明顯低于近源礫質(zhì)辮狀河，且單層厚度較厚。

2.3 砂質(zhì)辮狀河沉積

研究區(qū)砂質(zhì)辮狀河發(fā)育在距物源區(qū)較遠(yuǎn)的地帶，主要形成于S52-S42小層沉積時期。由于遠(yuǎn)離物源，經(jīng)過長時期搬運，砂質(zhì)辮狀河的沉積物粒度一般較細(xì)，以砂巖、粉砂巖、泥巖和少量含礫砂巖為主(圖5)。砂體沉積厚度較小，單層厚度一般小于3m(圖5a)。在測井曲線上，砂質(zhì)辮狀河沉積的電阻率及自然電位組合主要呈齒化程度高的鐘形，幅度為中-高幅(圖5a)。根據(jù)沉積特征，砂質(zhì)辮狀河沉積可進(jìn)一步分為河道(CH)、溢岸(OB)和泛濫平原(FF)3種亞相。其中河道亞相，可進(jìn)一步分為砂壩(SB)和滯留沉積底型(RL)兩個沉積單元。

砂質(zhì)壩(SB):為河道的主要沉積單元，巖性以砂巖為主，含有少量含礫砂巖(圖5b、c、d)，發(fā)育交錯層理(圖5c、d)和平行層理，砂體多呈透鏡狀(圖5e)。沉積物分選中等-較差，磨圓為次棱角-次圓狀，成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度中等。砂體物性較好，其平均孔隙度為18.48%，平均滲透率為51.18×10-3μm2，同樣屬于中孔低滲儲層，但明顯優(yōu)于礫質(zhì)辮狀河河道沉積，為本區(qū)最好的儲集層。

滯留沉積底型(RL):巖性以含(泥)礫砂巖為主，厚度很薄，一般不超過0.2m，位于沖刷面之上。巖石分選較差，磨圓次棱-次圓狀，多以分散和透鏡狀出現(xiàn)在單個沉積旋回底部，不具有成層性［10］。在野外露頭和巖心中可清楚地識別河床滯留沉積(圖5e)，而在錄井及測井剖面上則難以識別。

砂質(zhì)辮狀河發(fā)育的溢岸(OB)和泛濫平原(FF)亞相與礫質(zhì)辮狀河沉積特征基本相同，主要差異是砂質(zhì)辮狀河溢岸和泛濫平原亞相巖性以粉砂巖和泥巖為主，缺乏礫石沉積。由于規(guī)模有限，不具備儲層條件。

圖5 一中區(qū)克拉瑪依組(T2k)砂質(zhì)辮狀河河道沉積特征Fig.5 Sedimentary characteristics of the sandy braided channel deposits in the Karamay Formation(T2k)in Quadrant 1 of the Karamay Oil Field

3 河道砂體平面展布特征

3.1 近源礫質(zhì)辮狀河河道砂體平面展布

近源礫質(zhì)辮狀河河道沉積主要發(fā)育于沖積扇扇根。S73小層沉積時期，河流沉積呈北西-南東方向展布，河道最大寬度可達(dá)3 000m(圖7a)。泛濫平原沉積特征不明顯，并多以礫質(zhì)河漫灘沉積為主。對于近源礫質(zhì)辮狀河單河道的劃分較為復(fù)雜，由于本身缺乏細(xì)粒沉積，砂體橫向呈連片分布，在單河道識別過程中，對邊界點進(jìn)行合理解釋及組合尤為重要［11］。經(jīng)統(tǒng)計，單河道厚度為2～4.5m，單河道寬度為500～800m，寬厚比范圍為120～180(圖6b)。

由于沉積環(huán)境所致，近源礫質(zhì)辮狀河河道下切作用強(qiáng)，垂向疊置現(xiàn)象明顯，造成單層砂體較厚。河流臨近源區(qū)發(fā)育，水動力強(qiáng)，并且物源供給充足，造成同一時期多條河道發(fā)育，且河流具有頻繁改道和側(cè)向遷移性強(qiáng)等特點。由于上述原因，近源礫質(zhì)辮狀河河道砂體連片分布，河流在橫向或側(cè)向上相互切疊，多以河道-河道直接接觸連片組合方式，或者之間殘留少量溢岸沉積，共同組成規(guī)模較大、連通性好的有效儲集層。

3.2 遠(yuǎn)源礫質(zhì)辮狀河河道砂體平面展布

遠(yuǎn)源礫質(zhì)辮狀河河道沉積主要發(fā)育于沖積扇扇中-扇緣。S72小層沉積時期由于東南部的湖盆向北西方向逐漸推進(jìn)，水動力條件相對減弱，近源礫質(zhì)辮狀河沉積向源區(qū)退縮，此期開始發(fā)育遠(yuǎn)源礫質(zhì)辮狀河沉積［12］。該時期物源方向沒有明顯改變，仍呈北西-南東方向分布，河道最大寬度1 500m(圖6a)。部分河道之間直接接觸，多數(shù)河道之間殘留以溢岸沉積為主的細(xì)粒沉積物質(zhì)，溢岸和河漫灘沉積規(guī)模有所擴(kuò)大。單河道的劃分較為復(fù)雜，河道砂體也呈連片狀分布，但與近源礫質(zhì)辮狀河分布范圍相比，規(guī)模有所縮小。經(jīng)統(tǒng)計，單河道厚度為1.5～4m，單河道寬度為400～750m，寬厚比范圍為100～170，寬厚比要低于近源礫質(zhì)辮狀河河道(圖7b)。

圖6 一中區(qū)BZ_456_934_1301_994_1344單層沉積相圖和單河道分布圖Fig.6 Sedimentary facies map(a)and distribution of individual channels(b)during the deposition of the BZ_456_934_1301_994_1344layer in the Karamay Formation(T2k)in Quadrant 1 of the Karamay Oil Field

圖7 一中區(qū)單層沉積相圖和單河道分布圖Fig.7 Sedimentary facies map(a)and distribution of individual channels(b)during the deposition of thelayer in the Karamay Formation(T2k)in Quadrant 1 of the Karamay Oil Field

由于發(fā)育在沖積扇扇中位置，坡度相對緩，河道下切作用減弱，不同時期河流垂向疊置現(xiàn)象有所減緩。河流改道仍然比較頻繁，并且側(cè)向遷移性較強(qiáng)，河道側(cè)向的切疊現(xiàn)象仍然普遍，規(guī)模明顯略小于近源礫質(zhì)辮狀河河道砂體。雖然遠(yuǎn)源礫質(zhì)辮狀河河道仍呈連片狀分布，但河道砂體之間直接接觸范圍有限，之間多殘留溢岸或河漫灘沉積，表現(xiàn)為河道-溢岸-河道的連片組合方式。雖然河道砂體規(guī)模較前期小，側(cè)向連通性略差，但物性要優(yōu)于近源礫質(zhì)辮狀河河道沉積，也為研究區(qū)重要儲集層之一。

3.3 砂質(zhì)辮狀河河道砂體平面展布

砂質(zhì)辮狀河與礫質(zhì)辮狀河沉積特征明顯不同，河道寬且淺，河道下切作用明顯弱于礫質(zhì)辮狀河，并且物源供給不足，造成單層河道砂體厚度普遍較薄。河流砂體在橫向或側(cè)向上相互切疊作用現(xiàn)象不明顯，河道沉積分布范圍有限。區(qū)內(nèi)廣泛分布的泛濫平原沉積為主，河道之間多發(fā)育殘留的泛濫平原沉積，多為帶狀或交織帶狀組合方式。雖然該種類型河道砂體物性較好，但砂體厚度薄且分布有限，側(cè)向連通性差，泥質(zhì)隔層發(fā)育，只能在累計厚度較大的東部地區(qū)形成具有開發(fā)潛力的目的層。

圖8 一中區(qū)單層沉積相圖和單河道分布圖Fig.8 Sedimentary facies map and distribution of individual channels during the deposition of thlayer in the Karamay Formation(T2k)in Quadrant 1 of the Karamay Oil Field

4 結(jié)論

(1)根據(jù)巖性、產(chǎn)狀和規(guī)模等因素，克拉瑪依油田一中區(qū)克拉瑪依組辮狀河沉積可進(jìn)一步劃分為近源礫質(zhì)辮狀河、遠(yuǎn)源礫質(zhì)辮狀河和砂質(zhì)辮狀河沉積3種類型。近源礫質(zhì)辮狀河沉積主要發(fā)育于小層沉積時期;遠(yuǎn)源礫質(zhì)辮狀河沉積主要發(fā)育于小層沉積時期;砂質(zhì)辮狀河沉積主要發(fā)育于小層沉積時期。

(2)研究區(qū)不同類型辮狀河河道沉積特征及規(guī)模有明顯差異:近源礫質(zhì)辮狀河河道主要儲集單元為礫質(zhì)壩，連續(xù)沉積厚度大，單河道砂體沉積厚度2～4.5m，平均寬度可達(dá)500～800m;遠(yuǎn)源礫質(zhì)辮狀河河道主要儲集單元為礫石壩和砂壩，單河道砂體沉積厚度1.5～4m，平均寬度可達(dá)400～750m;砂質(zhì)辮狀河河道主要儲集單元為砂壩，單河道砂體沉積厚度0.5～2.5m，平均寬度為300～700m。

(3)受控于距物源區(qū)的距離，不同類型辮狀河河道空間組合關(guān)系上有明顯差異:近源礫質(zhì)辮狀河河道橫向或側(cè)向上相互切疊，河道砂體連片分布，多以河道-河道直接接觸的連片組合方式;遠(yuǎn)源礫質(zhì)辮狀河河道垂向疊置現(xiàn)象有所減緩，側(cè)向的切疊現(xiàn)象普遍，河道砂體仍呈連片狀分布，表現(xiàn)為河道-溢岸-河道的連片組合方式;砂質(zhì)辮狀河河道砂體在橫向或側(cè)向上相互切疊作用現(xiàn)象不明顯，多為帶狀或交織帶狀組合方式。

(4)礫質(zhì)辮狀河河道砂體雖然物性相對較差，但厚度大、分布廣泛、連通性好，為全區(qū)油氣開發(fā)的主要目的層;砂質(zhì)辮狀河河道砂體盡管物性較好，但在東部地區(qū)其累計厚度較大，當(dāng)與其它成藏條件匹配時，可形成具有開發(fā)潛力的目的層。

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