楊小麗，房 磊，徐 偉，楊希濮，姜 彬

(中海油研究總院，北京 100028)

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裂谷盆地高凝油藏扇三角洲沉積演化模式

楊小麗，房 磊，徐 偉，楊希濮，姜 彬*

(中海油研究總院，北京 100028)

烏干達Albert裂谷盆地目前研究程度較低，為了明確盆地南部陡坡帶高凝油藏K油田沉積類型與演化模式，綜合利用巖心、測井、古生物等資料，結合盆地構造演化特征，采用古生物學、沉積學、巖石學并結合構造地質學等技術方法，系統(tǒng)分析了該油田儲層的沉積環(huán)境、物源特征、沉積微相及沉積演化模式。研究表明，該油田發(fā)育近物源為主的陸相沼澤—濱淺湖環(huán)境下中—粗砂巖扇三角洲沉積，牽引流為主控因素，前緣水下分流河道砂體為主要含油儲層，沉積模式具有高水位期和低水位期沉積演化特點。裂谷盆地陡坡帶發(fā)育牽引流主控的扇三角洲沉積，突破了傳統(tǒng)認識，為深化Albert盆地沉積認識、細化儲層研究提供了新思路，為高凝油田開發(fā)方案的編制及油田投產(chǎn)開發(fā)奠定了基礎。

儲層地質；扇三角洲；沉積學；牽引流；高凝油藏；Albert裂谷盆地

0 引 言

烏干達Albert湖盆南區(qū)新近系地層中含有豐富的石油資源，但關于這套砂巖的沉積成因機制一直存在異議，主要有河流、三角洲和扇三角洲等成因認識[1-2]。國內外學者還在不斷進行研究和加深湖盆各區(qū)塊不同時期的沉積演化認識。多年來，人們對扇三角洲沉積特征的認識不斷加深，不再局限于常規(guī)認為的在重力作用下高地推進到穩(wěn)定水體形成扇體的觀點，其實，扇三角洲成因類型多樣，重力流的碎屑流、顆粒流及牽引流沉積均有發(fā)育[3]。沉積成因機制影響著對石油儲層的預測和下一步的石油勘探目標的優(yōu)選。

在前人研究基礎上，在地震資料品質較差的狀況下，運用區(qū)域已鉆井及新鉆井資料，主要以Albert湖盆南區(qū)高凝油K油田砂巖儲層為研究目標，對其儲層進行精細的沉積環(huán)境和沉積相類型分析，認為研究區(qū)K油田為牽引流成因特殊類型的扇三角洲沉積。此研究深化了K油田儲層認識，對湖區(qū)精細油藏描述及開發(fā)方案編制及具有指導意義[4]。

1 地質概況與構造-沉積演化特征

Albert湖盆跨越烏干達和剛果境內，位于東非裂谷西支北端，由一系列北東—南西向深斷裂所控制，構造運動以斷裂活動為主，湖盆長為570 km，寬為45 km，呈典型的狹長裂谷形態(tài)，沿北東—南西向展布，西側強烈下掉，東側相對平緩，為典型地塹結構(Albertine地塹)。發(fā)育變質巖基底，之上為風化殼，上覆充填較厚的新生界碎屑巖地層[5]。近年來，Albert湖盆勘探前景良好，鉆探多口評價井，相繼于湖盆南區(qū)、北區(qū)均發(fā)現(xiàn)了新近系中新統(tǒng)—上新統(tǒng)優(yōu)質油氣層。K油田發(fā)現(xiàn)于2006年(被列為2006年全球油氣十大發(fā)現(xiàn)之一)，位于Albert湖南區(qū)，主力儲層為下上新統(tǒng)下段砂巖儲層，構造特征為邊界主斷層下降盤上的半背斜，并受控于盆地邊界主斷層，東側為變質巖封堵，構造向西傾覆。

晚中新世—早上新世，Albertine地塹邊界主斷層開始發(fā)育，初始裂谷形成古湖，范圍局限于南部湖區(qū)，東南邊界發(fā)育扇三角洲和少量沖積扇；晚上新世，地塹兩側裂谷抬升，構造活動加劇，導致湖面擴至北部，水體變深，東南部三角洲范圍縮小，東北和西北部有較大型三角洲發(fā)育；到更新世，南部魯文佐里山抬升，主構造的產(chǎn)狀、古水流和沉積體走向發(fā)生改變，盆地內以軸向沉積體為主[6]。

構造背景決定沉積模式的多樣化和特殊性[7]。扇三角洲多位于湖盆短軸陡坡一側，且往往與湖盆邊界斷層相伴生，物源區(qū)距湖盆水體近，這種處于裂谷盆緣短軸邊界大斷層斜坡上的特定地形和構造條件，是形成重力流常規(guī)扇三角洲沉積的有利因素。而且大坡降的古地貌是扇三角洲形成的先決條件[8]。

2 湖平面反復變化的淺水沉積環(huán)境

古生物是確定沉積環(huán)境的最直接標志，并能反應沉積時的水深變化，遺跡化石在解釋沉積環(huán)境方面也得到了廣泛應用[9]。K油田古生物孢粉屬種主要為蕨類和藻類，既有水生生物，又有陸生生物，并且指示水深變化的葡萄藻和盤星藻類較發(fā)育。泥巖主要為灰色、灰綠色及紅棕色，代表弱氧化弱還原的水陸過渡沉積環(huán)境。進一步分析古生物孢粉組合、生物蟲孔遺跡、泥巖及煤層發(fā)育特征，從下向上整體反映了由湖濱—濱淺湖—湖濱濕地沼澤—濱淺湖的湖平面變化的沉積環(huán)境。①上中新統(tǒng)地層，淡水藻類較少，以盤星藻為主，含有大量光面單縫孢屬，泥巖以紅棕色為主，向上灰色、灰綠色增多，反映湖濱沉積環(huán)境；②下上新統(tǒng)下段地層(主力儲層段)含大量淡水藻類，同時含有葡萄藻屬和盤星藻屬；蕨類孢子既有陸生的桫欏孢屬，也有水生—半水生的光面單縫孢屬，同時含有大量的真菌孢子菌絲，泥巖主要為灰色和灰綠色夾紅棕色，目的層段多處見垂直蟲孔遺跡及生物擾動，反映沉積環(huán)境為水動力相對較強的近岸濱淺湖環(huán)境；③下上新統(tǒng)中上段地層，淡水藻類含量降低，含棕櫚、沙草科、香蒲屬、光面單縫孢屬及真菌孢子菌絲，泥巖以灰色為主，其次為灰綠色，見少量紅棕色，含煤線及炭屑，為湖濱濕地沼澤沉積環(huán)境；④上上新統(tǒng)地層，含大量葡萄藻及粗肋孢屬，泥巖以灰色、棕色為主，含灰綠色，指示湖平面再次上升而水體變深，為濱淺湖環(huán)境(圖1)。

綜上所述，研究區(qū)湖平面升降變化頻繁，整體水體淺，從沉積環(huán)境上看，可能形成扇三角洲或淺水三角洲過渡相沉積[10]，結合構造演化及古地貌特征，發(fā)育湖濱濕地沼澤與濱淺湖環(huán)境下湖平面反復變化的扇三角洲沉積。主力儲層沉積于早上新世早期濱淺湖環(huán)境(圖1)。

圖1 K-1井古生物孢粉組合與沉積環(huán)境演化特征

3 沉積物源與沉積成因分析

3.1 古水系分析

Albert地塹周邊物源豐富，體系復雜，從上述構造演化上看，更新世時期，由于南部Ruwenzori山抬升，形成了塞姆利基水系，開始發(fā)育并形成廣泛分布的塞姆利基平原。也就是說早上新世目的層沉積于魯文佐里山隆起之前，推測當時并沒有南北軸向河流水系，而是在晚中新世—早上新世期間，斷層剛開始活動，湖盆范圍受限，可能是一個淺湖，或幾個小型湖泊湖[11]，湖區(qū)南部K油田周緣古水系主要應為臨近的東南向垂直斷層入湖的小規(guī)模季節(jié)性水系為主，也可能有東南區(qū)較遠源古卡夫河(現(xiàn)今恩庫西河)注入。但是此階段并沒有大規(guī)模軸向遠源河流水系匯入，而是斷崖被小規(guī)模水流沖蝕形成小型沖溝，溝谷能起到匯聚碎屑流的作用，牽引流攜帶碎屑入湖形成相對近源的以砂質為主的扇三角洲沉積(圖2)。加之氣候溫暖濕潤，植被較茂盛，也不易形成大規(guī)模的泥石流及粗碎屑沉積。

3.2 重礦物組合特征

K油田5口井重礦物分布差異不大，主要重礦物有石榴石、磁鐵礦、赤褐鐵礦、白鈦礦、鋯石和綠簾石等，以及少量電氣石、十字石、紅簾石、綠泥石、榍石和金紅石等，自生礦物見菱鐵礦和黃鐵礦等，超穩(wěn)定礦物鋯石、電氣石及金紅石含量低。ZTR指數(shù)分布在1.8%～13.6%，K-1井為13.6%、K-2井為4.0%、K-3井為4.5%、K-3A井為1.8%、K-4井為2.2%，平均為5.3%，指示近物源特征[12]。

圖2 K油田古水系物源分析

3.3 巖石成分與結構特征

主力儲層主要巖石類型為中—粗粒長石砂巖、巖屑長石砂巖與長石巖屑砂巖，少部分含礫砂巖。填隙物中泥質普遍存在，含量相對較高，主要為10%～17%。顆粒分選中等—差，磨圓度為次圓—次棱狀。較粗粒級、較高泥質充填及較低的結構成熟度，反映具有相對近源的扇三角洲沉積特征，而不是遠源常規(guī)三角洲或相對遠源的辮狀河三角洲沉積[13]。

3.4 牽引流機制粒度特征

K油田主力儲層砂層組粒度呈正偏態(tài)特征，主要集中于中—粗粒，粒度概率累積曲線由懸浮、跳躍及牽引總體組成，以懸浮和跳躍兩段式為主，部分為三段式，代表牽引流的(水下)分流河道沉積特征。C-M圖具有Q—R—S段特征，具有遞變和均勻懸浮，同樣代表牽引流的沉積特征(圖3)。

綜合古水系、重礦物組合特征及巖石特征，結合古地貌及沉積環(huán)境分析認為，K油田目的層及上下地層的沉積物源方向為垂直邊界斷層的南東向，在季節(jié)性水流沖蝕斷崖作用下，在陡坡帶相對平緩期(裂谷初期)淺水環(huán)境形成牽引流中—粗砂巖扇三角洲沉積。扇三角洲中的牽引流同樣起著重要作用。

圖3 烏干達湖盆南區(qū)K油田C-M圖

4 扇三角洲沉積微相特征及沉積模式

從扇三角洲發(fā)育的特有沉積背景來看，其具有多種識別標志[14]。通過各種相標志分析，研究區(qū)目的層下上新統(tǒng)下段地層濱淺湖沉積環(huán)境下發(fā)育扇三角洲前緣沉積(圖1)，由水下分流河道、漫溢沉積、河口壩及分流間灣組成。其中水下分流河道為主力儲層，規(guī)模較大，砂體較厚，而河口壩不發(fā)育，不同于正常三角洲沉積特征。

主力儲層以大套中—粗砂巖為主，部分含礫砂巖，分選較差，沉積構造發(fā)育槽狀、板狀交錯層理、平行層理、斜層理及遞變層理，層理方向多變，生物擾動明顯，含少量植物根莖及泥礫，砂巖底部發(fā)育沖刷面，反映扇三角洲水下分流河道沉積構造特點，僅局部見河口砂壩和堤岸沉積。測井曲線GR為高幅鐘型、齒狀箱型及指型，粒序表現(xiàn)為明顯的正韻律[14]，頂?shù)拙鶠橥蛔兘佑|，缺少三角洲沉積具有過渡相的特點。由下向上粒度變細，層理規(guī)模減小，也反映扇三角洲前緣水下分流河道沉積特點。巖心分析孔隙度為20.0%～30.0%，平均為24.6%，滲透率為100.0×10-3～2 000.0×10-3μm2，平均為1 553.4×10-3μm2，屬于中高孔滲型儲層。

綜合沉積地貌、沉積環(huán)境演化及湖平面變化特點以及牽引流作用下扇三角洲沉積相及微相特征分析，K油田所發(fā)育的扇三角洲沉積不是一種沉積模式，而是有高水位期和低水位期2種沉積模式特點[15](圖1)，這也是研究區(qū)特殊扇三角洲沉積類型的體現(xiàn)。低水位期研究區(qū)物源供應較充足，以扇三角洲平原為主，在湖濱濕地沼澤環(huán)境下分流河道延伸較遠，砂體分布范圍較廣，在主力儲層上下層段發(fā)育。高水位期物源供應能力相對減弱，在濱淺湖沉積環(huán)境下以扇三角洲前緣為主，扇三角洲平原不發(fā)育，以水下分流河道為主要儲層(圖1、4)。

圖4 K油田牽引流扇三角洲沉積模式

5 結 論

(1) 研究結論證實扇三角洲沉積成因機制復雜，類型多樣，裂谷初期斷層陡坡帶下降盤坡度較緩、水體淺，是形成牽引流扇三角洲沉積模式的構造地形和環(huán)境條件。

(2) 油田發(fā)育近物源為主的陸相沼澤—濱淺湖環(huán)境下牽引流沉積的中—粗砂巖扇三角洲，沉積模式有高水位期和低水位期沉積演化特點，前緣水下分流河道砂體較厚，規(guī)模較大，為主要含油儲層。

(3) Albert湖盆南區(qū)K油田牽引流沉積扇三角特征的突破性認識，對深化盆地沉積認識、儲層精細描述、高凝油田開發(fā)方案的優(yōu)化及開發(fā)具有指導意義。

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編輯 張 雁

20151019；改回日期：20151228

國家科技重大專項“西非、亞太及南美典型油氣田開發(fā)關鍵技術研究” (2011ZX05030-005)

楊小麗(1963-) ，女，高級工程師，1987年畢業(yè)于西北大學巖石礦物學專業(yè)，現(xiàn)從事海外油田開發(fā)地質工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.02.005

TE121.1

A

1006-6535(2016)02-0018-04

* 參加該研究的還有劉鈞1，張新葉1。