王 越，于洪州，熊 偉，王千軍，張關(guān)龍，肖雄飛，薛 雁，汪譽新

（中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營 257015）

準噶爾盆地東部中二疊統(tǒng)廣泛發(fā)育一套深湖相暗色泥頁巖與云質(zhì)巖互層（暗色泥頁巖為主力烴源巖，云質(zhì)巖是致密油主要的儲集巖）［1］，主要層位為克拉美麗山前凹陷的平地泉組（P2p）［2-3］與吉木薩爾凹陷、博格達山山前凹陷的蘆草溝組（P2l）［4-7］。五彩灣凹陷、沙帳斷褶帶和石樹溝凹陷平地泉組發(fā)育辮狀河三角洲-湖泊沉積體系，平一段和平二段半深湖相的深灰色、灰黑色泥巖為好烴源巖，形成了3 個生烴中心［8］。目前，沙帳斷褶帶發(fā)現(xiàn)了火燒山油田［9］，累積探明石油地質(zhì)儲量達7 600×104t［1］，石樹溝凹陷也取得了一定的產(chǎn)量［8］。石錢灘凹陷錢1 井在平地泉組油氣顯示若干層，反映了該區(qū)具有良好的勘探潛力。石錢灘凹陷是否發(fā)育半深湖-深湖相烴源巖、具有獨立的生烴中心，目前尚無清楚的認識，制約了下一步的油氣勘探方向。

前人針對克拉美麗山前平地泉組的盆地演化［10-12］、層序地層［13-15］和沉積儲層特征［16-19］開展了一定的研究工作。易澤軍等認為準噶爾盆地東部二疊紀是北西向壓扭性前陸盆地，內(nèi)部發(fā)育北東向拉分斷陷［10-11］；張磊等認為克拉美麗山前早石炭世早期為擠壓前陸階段，早石炭世中期-早二疊世為斷陷-拗陷階段，中二疊世晚期-三疊紀為前陸盆地階段［12］；李德江等將準噶爾盆地二疊系劃分為2 個二級層序，7 個三級層序，平地泉組對應(yīng)一個三級層序［13］；肖紅吉將中二疊統(tǒng)將軍廟組與平地泉組劃分為一個三級層序，石錢灘凹陷發(fā)育辮狀河、辮狀河三角洲與濱淺湖沉積［14］；關(guān)鍵等認為平地泉組沉積時期克拉美麗山前為統(tǒng)一的沉積坳陷，山前發(fā)育沖積扇、扇三角洲與半深湖沉積［17］。馮陶然研究認為石錢灘凹陷位于湖盆邊緣，整體以扇三角洲相的粗粒沉積為主［19］?？傮w來看，前期的研究主要是針對五彩灣凹陷、帳北斷褶帶和石樹溝凹陷，而石錢灘凹陷地質(zhì)研究較少，且主要是以平地泉組為一個等時地層單元開展沉積特征研究。石錢灘凹陷發(fā)育碳酸鹽巖、碳質(zhì)泥巖、煤層及砂礫巖等多種巖性，橫向上與縱向上變化復(fù)雜，在精細地層格架內(nèi)開展沉積特征研究有利于分析該區(qū)是否發(fā)育半深湖-深湖相烴源巖以及源儲配置關(guān)系。

在充分調(diào)研前人研究成果的基礎(chǔ)上，筆者根據(jù)石錢灘凹陷最新采集的二維地震、鉆井、測井以及巖心資料，結(jié)合在研究區(qū)北部雙井子剖面二疊系露頭開展的系統(tǒng)研究工作，對平地泉組開展精細層序地層單元劃分，詳細分析各層序單元的沉積相以及沉積體系分布特征，建立層序沉積充填模式，進一步分析石油地質(zhì)特征，預(yù)測有利勘探方向，以期為實現(xiàn)該區(qū)油氣勘探突破奠定重要的地質(zhì)基礎(chǔ)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

準噶爾盆地位于新疆北部，夾持于塔里木板塊、哈薩克斯坦板塊與西伯利亞板塊之間，四周被褶皺山系所包圍（圖1a），西北邊界為扎伊爾山與哈拉阿拉特山，東北邊界為青格里底山與克拉美麗山，南部邊界為伊林黑比爾根山與博格達山。準噶爾盆地為大型復(fù)合疊加盆地，經(jīng)歷了海西期、印支期、燕山期與喜馬拉雅期4期構(gòu)造演化，形成了西部隆起區(qū)、陸梁隆起區(qū)、東部隆起區(qū)、烏倫谷坳陷、中央坳陷和北天山山前沖斷帶6個一級構(gòu)造單元。東部隆起區(qū)進一步劃分為15 個二級構(gòu)造單元，包括8個凸起和7個凹陷（圖1b）。石錢灘凹陷位于東部隆起區(qū)的北部，被克拉美麗山、黑山凸起、沙奇凸起與黃草灘凸起所圍。

圖1 準噶爾盆地東部構(gòu)造單元劃分與露頭、鉆井分布Fig.1 Division of tectonic units and distribution of outcrops and drilling wells in eastern Junggar Basin

石錢灘凹陷二疊系自下而上發(fā)育下二疊統(tǒng)金溝組（P1j）、中二疊統(tǒng)將軍廟組（P2j）和平地泉組（P2p）與上二疊統(tǒng)梧桐溝組（P3w）。石錢灘凹陷北部下二疊統(tǒng)金溝組和中二疊統(tǒng)將軍廟組發(fā)育紫紅色、褐紅色厚層礫巖與砂礫巖，向南過渡為紫紅色、雜色厚層泥巖夾薄層的中細砂巖。中二疊統(tǒng)平地泉組發(fā)育碎屑巖、碳酸鹽巖以及煤層。依據(jù)巖性特征將平地泉組自下而上劃分為四段（P2p1，P2p2，P2p3與P2p4），進一步劃分為8 個亞段（圖2）。平一段下亞段（P2p11）發(fā)育灰綠色、灰色泥巖與粉砂質(zhì)泥巖，上亞段（P2p12）發(fā)育灰色泥晶灰?guī)r夾灰綠色泥巖。平二段下亞段（P2p21）發(fā)育灰色泥巖、碳質(zhì)泥巖夾薄層細砂巖，上亞段（P2p22）發(fā)育灰黑色碳質(zhì)泥巖、煤層與灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖。平三段下亞段（P2p31）發(fā)育厚層礫巖、砂礫巖與灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，上亞段發(fā)育灰色砂礫巖與厚層灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖。平四段下亞段（P2p41）發(fā)育灰色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖夾薄層粉砂巖，上亞段（P2p42）發(fā)育厚層灰色泥巖夾薄層粉細砂巖。上二疊統(tǒng)梧桐溝組（P3w）發(fā)育灰色礫巖、灰黃色細砂巖與灰色泥巖互層。

2 層序地層格架

2.1 三級層序界面

石錢灘凹陷西北部地層反射特征明顯，平地泉組頂界面（SB1）與底界面（SB3）可見明顯的下削上超現(xiàn)象（圖3），與上、下地層為不整合接觸關(guān)系。不整合面主要分布在盆地邊緣，屬于三級層序界面。平地泉組內(nèi)部存在2 條強反射軸，上部強反射軸位于平二段碳質(zhì)泥巖、煤層與平三段砂礫巖分界面附近，下部強反射軸位于平二段碳質(zhì)泥巖、煤層與平一段碳酸鹽巖分界面附近。將平二段頂界面進行拉平后發(fā)現(xiàn)其為一個頂超面（SB2）（圖4），代表了一種時間不長、與沉積作用差不多同時發(fā)生的過路沖蝕現(xiàn)象，露頭上可以見到明顯的沖刷面（圖5a）。該界面（SB2）之下的碳質(zhì)泥巖、煤層也代表了當(dāng)時為暴露環(huán)境，反映平二段與平三段之間存在沉積間斷，界面上下存在巖性突變（圖5b）。綜合分析認為，平二段頂界面為三級層序界面，將中二疊統(tǒng)平地泉組自下而上劃分為兩個三級層序，分別為層序1與層序2。

2.2 體系域界面

依據(jù)鉆井、測井、地震、露頭、小波變換以及元素分析等資料，通過識別首次湖泛面與最大湖泛面，將層序1自下而上劃分為低位域、湖侵域與高位域；層序2自下而上劃分為低位域與湖侵域，高位域不發(fā)育（圖2）。從南北向3 號線地震剖面上觀察到由北向南存在地層超覆現(xiàn)象（圖4），平一段下亞段頂部的反射軸為越過坡折帶的第1 個上超點，為首次湖泛面，反映了相對湖平面由相對穩(wěn)定到開始緩慢上升。該界面之下為灰綠色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，界面之上過渡為灰色泥晶灰?guī)r，反映了湖域范圍擴大導(dǎo)致陸源碎屑輸入減少。平一段頂界面附近存在一個地震反射強軸，連續(xù)性好、振幅強、分布廣泛，為一個下超界面。該界面之下發(fā)育厚層的深灰色泥頁巖（圖5c，5d），富含有機質(zhì)，具有高V/（V+Ni）值、高Sr/Ba 值（圖2），反映了深水穩(wěn)定的強還原、高鹽度環(huán)境。該界面之上發(fā)育薄層灰?guī)r、灰綠色泥巖，有機質(zhì)豐度降低，具有低V/（V+Ni）值、低Sr/Ba值，反映了水體環(huán)境變淺。綜合分析認為，平一段上部深灰色泥巖的頂界為最大湖泛面（圖2），反映了層序1的湖域分布范圍達到最大。根據(jù)相同方法分析出平三段與平四段頂界面分別為首次湖泛面、最大湖泛面。

圖2 石錢灘凹陷錢1井中二疊統(tǒng)平地泉組層序地層劃分Fig.2 Sequence stratigraphic division of Middle Permian Pingdiquan Formation in Well Qian1 of Shiqiantan Sag

圖3 石錢灘凹陷1號線與2號線拼接地震剖面層序分析Fig.3 Sequence analysis of the spliced seismic profile of Line1 and Line2 in the Shiqiantan Sag

圖4 石錢灘凹陷3號線地震剖面層序分析Fig.4 Sequence analysis of seismic profile of Line3 in Shiqiantan Sag

3 沉積特征

3.1 沉積相類型

在平地泉組沉積時期，石錢灘凹陷主要發(fā)育扇三角洲、三角洲和湖泊3種沉積相。

扇三角洲 露頭與巖心綜合分析結(jié)果表明，扇三角洲主要在石錢灘凹陷北部發(fā)育，以扇三角洲平原與扇三角洲前緣沉積為主。扇三角洲平原以厚層雜色中礫巖、砂礫巖沉積為主，夾薄層灰綠色、灰色泥巖與粉砂質(zhì)泥巖，根據(jù)巖性組合特征與沉積構(gòu)造劃分為分流河道與分流間灣2個微相。分流河道由多期次的砂礫巖體在垂向上疊置構(gòu)成，單層厚度為2～6 m（圖5a），累積厚度最大約為25 m，主要發(fā)育塊狀層理和粒序?qū)永恚▓D6a），底部可見大型的沖刷面。礫巖以石英巖礫石和凝灰?guī)r礫石為主，粒徑主要為2～5 cm，最大可到35 cm（圖6b），呈棱角狀、次棱角狀，與泥級、砂級碎屑顆?；祀s堆積，為近源快速沉積的產(chǎn)物，以重力流搬運機制為主。分流間灣以灰色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖為主，厚度一般為5～10 m，反映了安靜的水體環(huán)境。

圖5 雙井子剖面平地泉組層序界面與體系域界面特征Fig.5 Characteristics of sequence boundary and system tract boundary of Pingdiquan Formation in Shuangjingzi Section

扇三角洲前緣以灰色細礫巖（圖6c）、砂礫巖（圖6d）、中粗砂巖和深灰色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖的不等厚互層為主，進一步劃分為水下分流河道和水下分流間灣2個微相。水下分流河道發(fā)育的砂礫巖體厚度一般為1～4 m，累積厚度最大約為15 m，主要發(fā)育塊狀層理和粒序?qū)永?，測井相模式表現(xiàn)為中高幅箱形（圖2），反映了較強的水動力條件。礫石粒徑主要為0.5～2 cm，最大約為3 cm，呈次棱角狀、次圓狀，多呈穩(wěn)定狀堆積（圖6c）。水下分流間灣以深灰色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖為主，厚度一般為5～15 m，自然電位曲線基于平直（圖2）。

三角洲 主要在石錢灘凹陷南部層序1 發(fā)育，以三角洲平原和三角洲前緣沉積為主。三角洲平原主要發(fā)育沼澤微相，以深灰色碳質(zhì)泥巖與泥巖為主（圖2），石參1 井、大5 井發(fā)育1～5 層煤層，單層厚度為2～5 m，反映了當(dāng)時在濕潤氣候條件下植物繁茂。三角洲前緣主要以水下分流河道和水下分流間灣沉積為主，水下分流河道主要發(fā)育灰色中細砂巖，單層厚度為1～2 m，測井相模式表現(xiàn)為中低幅鐘形（圖2），在南北向和東西向地震剖面上層序1高位域形成明顯的三角洲前積層（圖6e）。水下分流間灣主要發(fā)育灰色、灰綠色粉砂質(zhì)泥巖與泥巖，單層厚度為2～5 m，自然電位曲線基于平直。

湖相 在石錢灘凹陷層序1 和層序2 的湖侵域分布相對廣泛，發(fā)育濱湖、淺湖以及半深湖-深湖亞相。濱湖亞相主要以灰綠色、灰色泥巖與粉砂質(zhì)泥巖為主，夾薄層的灰黑色碳質(zhì)泥巖（圖6f）。淺湖亞相發(fā)育泥坪、砂坪和灰坪3 個微相。泥坪以灰色粉砂質(zhì)泥巖與泥巖為主；砂坪以薄層灰色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主（圖2），發(fā)育平行層理和浪成沙紋層理；灰坪主要以灰色泥晶灰?guī)r為主（圖6g），主要由泥晶方解石和少量的陸源碎屑構(gòu)成（圖6h），單層厚度為1～3 m。通過Th/U 與Sr/Ba 對灰?guī)r沉積環(huán)境進行分析，結(jié)果指示為微咸水和半咸水環(huán)境（圖6i）。綜合分析認為，灰坪形成于安靜的咸化環(huán)境，該環(huán)境下碳酸鈣通過化學(xué)結(jié)晶的方式形成了泥晶方解石，混有零星輸入的陸源碎屑。早期形成的泥晶灰?guī)r在未固結(jié)或半固結(jié)的條件下受波浪改造可形成粉砂質(zhì)砂屑灰?guī)r（圖6j）。半深湖-深湖亞相主要在層序1湖侵域發(fā)育，露頭可見厚層的深灰色泥頁巖，夾有少量薄層的泥晶灰?guī)r（圖6k）。

圖6 石錢灘凹陷中二疊統(tǒng)平地泉組典型沉積特征Fig.6 Typical sedimentary characteristics of Middle Permian Pingdiquan Formation in Shiqiantan Sag

3.2 沉積相對比

在系統(tǒng)分析沉積相類型的基礎(chǔ)上，對石錢灘凹陷近南北向露頭、鉆井沉積特征進行了對比分析。此剖面自北向南經(jīng)過勝利溝、雙井子、錢1井和大井1 井（圖7），為近似順物源方向。層序1 低位域沉積時期，石錢灘凹陷南部緊鄰沙奇凸起發(fā)育三角洲前緣沉積，北部緊鄰克拉美麗山發(fā)育扇三角洲前緣沉積。層序1湖侵域沉積時期，湖域面積擴大，在雙井子剖面附近發(fā)育半深湖-深湖沉積，三角洲與扇三角洲分布范圍有所減小。層序1 高位域沉積時期，南部三角洲分布范圍擴大，北部扇三角洲分布范圍變化不大，湖泊分布范圍減小，雙井子剖面附近發(fā)育濱淺湖沉積。層序2 低位域沉積時期，石錢灘凹陷自南向北發(fā)育大規(guī)模扇三角洲沉積，勝利溝、雙井子剖面附近以扇三角洲平原沉積為主，向南過渡為扇三角洲前緣與濱淺湖沉積。層序2湖侵域沉積時期，湖泊分布范圍擴大，扇三角洲往湖盆邊緣收縮。綜合分析，層序1沉積時期，石錢灘凹陷南北兩側(cè)分別發(fā)育三角洲與扇三角洲沉積，沉積中心位于凹陷北側(cè)；層序2沉積時期，克拉美麗山供給能力增強，凹陷北部發(fā)育大規(guī)模扇三角洲沉積，沉積中心向南遷移。

圖7 石錢灘凹陷大井1井—勝利溝剖面平地泉組沉積相對比(剖面位置見圖1，大井1井?dāng)?shù)據(jù)引自文獻［19］)Fig.7 Comparison between Pingdiquan Formation sedimentary facies of Well Dajing1-Shengligou Section in Shiqiantan Sag（See Fig.1 for profile position and Reference［19］for data of Well Dajing1）

3.3 沉積體系分布

根據(jù)石錢灘凹陷已有的露頭、鉆井以及地震資料，恢復(fù)了層序1 和層序2 各體系域沉積體系。層序1 沉積時期，石錢灘凹陷南北兩側(cè)存在沙奇凸起和克拉美麗山兩大物源區(qū)。低位域沉積時期，緊鄰沙奇凸起發(fā)育小規(guī)模三角洲沉積，克拉美麗山前發(fā)育小規(guī)模的扇三角洲沉積（圖8a）。湖侵域沉積時期，石錢灘凹陷的東北部形成一個沉積中心，廣泛發(fā)育了半深湖-深湖沉積（圖8b），露頭上可以見到厚層深灰色泥頁巖（圖6k），地震剖面上也可見到這套深灰色泥頁巖形成的強反射軸連續(xù)分布（圖4，圖6e）。石錢灘凹陷南北兩側(cè)三角洲與扇三角洲規(guī)模有所減小，錢1 井、大5 井附近地勢相對平緩、沉積環(huán)境穩(wěn)定，發(fā)育淺湖灰坪沉積。高位域沉積時期，凹陷南部發(fā)育較大規(guī)模的三角洲沉積（圖8c），南北向和東西向地震剖面上均可見到明顯的前積層，推測沉積中心向東北方向遷移；凹陷北部發(fā)育小規(guī)模的扇三角洲沉積，局部發(fā)育淺湖灰坪沉積。

層序2 沉積時期，克拉美麗山成為石錢灘凹陷主要物源區(qū)，沙奇凸起分布范圍減小成為匯水區(qū)。低位域沉積時期，凹陷北部發(fā)育大規(guī)模扇三角洲相的砂礫巖體，沉積中心向南遷移（圖8d）。湖侵域沉積時期，濱淺湖分布范圍擴大，扇三角洲分布范圍明顯減?。▓D8e）。

圖8 石錢灘凹陷平地泉組各層序單元沉積體系分布Fig.8 Sedimentary system distribution in each sequence unit of Pingdiquan Formation in Shiqiantan Sag

4 層序沉積充填模式

在系統(tǒng)分析層序格架內(nèi)沉積特征的基礎(chǔ)上，建立石錢灘凹陷平地泉組層序地層充填模式。層序1沉積時期，沙奇凸起與克拉美麗山為石錢灘凹陷主要物源區(qū)，2 個物源區(qū)之間存在1 個沉積中心（圖9）。石錢灘凹陷南部地形高差較小，沙奇凸起供給碎屑沉積物的能力有限，緊鄰?fù)蛊鸢l(fā)育小規(guī)模三角洲相的粉細砂巖。石錢灘凹陷北部地形高差較大，克拉美麗山供給碎屑沉積物的能力較強，其南側(cè)發(fā)育扇三角洲相砂礫巖，砂體縱向厚度大、橫向延伸范圍較小。經(jīng)過層序1 沉積時期的填平補齊作用，層序2沉積時期石錢灘凹陷地形變得較為平緩。層序1 沉積末期，石錢灘凹陷應(yīng)該存在一期較弱的構(gòu)造抬升，形成了區(qū)域分布的沉積間斷面。層序2沉積時期，石錢灘凹陷整體轉(zhuǎn)變?yōu)楸备吣系偷牡匦危死利惿匠蔀橹饕镌磪^(qū)，自北向南發(fā)育大規(guī)模分布的扇三角洲沉積，與層序1之間存在沉積相突變。

圖9 石錢灘凹陷中二疊統(tǒng)平地泉組層序沉積充填模式Fig.9 Sequence sedimentary filling model of Middle Permian Pingdiquan Formation in Shiqiantan Sag

5 石油地質(zhì)意義

建立石錢灘凹陷平地泉組層序地層模式對油氣勘探具有十分重要的指導(dǎo)意義，主要體現(xiàn)在3 個方面。

在平地泉組精細層序地層格架內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一套具有一定規(guī)模的烴源巖，落實了烴源巖縱向發(fā)育位置和橫向分布范圍。層序1 湖侵域沉積時期，石錢灘凹陷發(fā)育半深湖-深湖亞相暗色泥頁巖，最厚可達到50 m，總有機碳含量為1.87%～4.49%，平均為3.15%，生烴潛力為2.45～5.45 mg/g，平均為3.35 mg/g，為一套較好的烴源巖，鏡質(zhì)組反射率為0.75%～1.18%，表明其屬于成熟階段，具備較強的生烴能力。

厘定了平地泉組源儲配置關(guān)系，明確了油氣優(yōu)勢運移方向。層序1湖侵域烴源巖與湖侵域、高位域的灰?guī)r、砂巖及砂礫巖構(gòu)成了良好的生儲組合。錢1 井層序1 湖侵域灰?guī)r與高位域砂巖已見到明顯的油斑（圖10a）和熒光顯示（圖10b），湖侵域灰?guī)r測井解釋油層4.6 m/3 層，試油采油量為500 mL。此外，層序2 低位域底部的砂礫巖也見到熒光顯示，反映了油氣在橫向和縱向上均發(fā)生了一定距離的運移。

圖10 石錢灘凹陷中二疊統(tǒng)平地泉組灰?guī)r油氣顯示Fig.10 Oil and gas shows in Middle Permian Pingdiquan Formation Limestone of Shiqiantan Sag

明確了石錢灘凹陷平地泉組有利沉積相帶，預(yù)測了有利油氣勘探方向。從源儲配置關(guān)系分析來看，層序1 湖侵域灰坪、扇三角洲前緣與高位域灰坪、三角洲前緣、扇三角洲前緣緊鄰烴源巖，為石錢灘凹陷平地泉組最有利沉積相帶，鉆井上也見到了豐富的油氣顯示。從南北向和東西向地震剖面來看，層序1的高位域發(fā)育多期三角洲前緣前積砂體，其下伏烴源巖形成的反射強軸（最大湖泛面）向北、向東穩(wěn)定分布（圖4，圖6e），兩者構(gòu)成了緊密相鄰的生儲組合，三角洲前緣前積砂體可能形成多個巖性油氣藏，為平地泉組較有利的勘探方向。

6 結(jié)論

石錢灘凹陷中二疊統(tǒng)平地泉組自下而上劃分為層序1 和層序2，層序1 發(fā)育低位域、湖侵域和高位域，層序2發(fā)育低位域和湖侵域，高位域缺失。層序1 與層序2 主要發(fā)育扇三角洲、三角洲與湖泊沉積。層序1 低位域沉積時期，石錢灘凹陷南北兩側(cè)分別發(fā)育三角洲、扇三角洲沉積，周邊以濱淺湖沉積為主；湖侵域沉積時期，三角洲與扇三角洲砂體規(guī)模減小，發(fā)育分布較廣的半深湖-深湖亞相暗色泥頁巖；高位域沉積時期，三角洲與扇三角洲砂體規(guī)模增大，湖域分布范圍減小。層序2沉積時期，石錢灘凹陷自北向南發(fā)育扇三角洲、濱淺湖沉積體系。

層序1 湖侵域半深湖-深湖亞相暗色泥頁巖為一套較好的烴源巖，與湖侵域扇三角洲前緣、灰坪以及高位域扇三角洲前緣、三角洲前緣、灰坪組成了良好的生儲組合，其中高位域三角洲前緣前積砂體可能形成多個巖性油氣藏，為平地泉組較有利的勘探方向。