魏澤德，李勝利，張容基，姚宗全，閆永超，章 彤，劉 勇，許文倩

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院，北京 100083；2. 大港油田公司 采油三廠，河北 滄州 061723；3. 新疆大學(xué) 地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830000；4.中國石油新疆油田分公司 準(zhǔn)東采油廠，新疆 阜康 831500)

0 引 言

阜東斜坡區(qū)位于我國大型含油氣盆地準(zhǔn)噶爾盆地中東部，自北東向南西方向傾斜，侏羅系中侏羅統(tǒng)頭屯河組二段為其重要含油氣層系之一[1]。研究區(qū)侏羅系受地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響微弱，構(gòu)造圈閉數(shù)量較少、規(guī)模較小，因此對(duì)沉積相類型及展布規(guī)律有更加深刻的認(rèn)識(shí)對(duì)后續(xù)勘探進(jìn)程，特別是巖性油氣藏的勘探具有重要意義[2-6]。針對(duì)阜東斜坡區(qū)沉積及儲(chǔ)層特征，前人已進(jìn)行了很多研究，成果豐富[7-9]。鄒志文等[10]認(rèn)為阜東斜坡區(qū)阜東5井區(qū)主要發(fā)育三角洲前緣亞相；操應(yīng)長等[11]對(duì)該區(qū)層序地層格架進(jìn)行了精細(xì)劃分，并認(rèn)為在頭屯河組廣泛發(fā)育辮狀河—曲流河體系、辮狀河三角洲和濱淺湖沉積體系；張滿郎等[12-13]認(rèn)為頭屯河期阜東斜坡區(qū)以南部物源為主,沉積體系不斷轉(zhuǎn)變，主要為沖積扇、辮狀河三角洲及湖泊三類體系的組合。靳軍等[1]認(rèn)為頭屯河組物源主要來自南部與北東部。前人多以頭屯河組作為整體對(duì)阜東斜坡進(jìn)行研究，本文綜合利用巖心、測井、地震及分析化驗(yàn)等資料，對(duì)阜東斜坡區(qū)主力勘探目的層頭二段的沉積特征開展研究，明確了研究區(qū)曲流河的沉積特征及展布規(guī)律，為進(jìn)一步油氣勘探尋找優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層提供借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地中央坳陷與東部隆起連接帶上，阜康凹陷東部，北部相望于白家海和沙奇凸起，東部與北三臺(tái)凸起毗鄰，南部是阜康斷裂帶與博格達(dá)山，面積約為225 km2(圖1)。阜東斜坡區(qū)自上而下主要發(fā)育齊古組(J3q)、頭屯河組(J2t)、西山窯組(J2x)、三工河組(J1s)和八道灣組(J1b)[14-15]。準(zhǔn)噶爾盆地經(jīng)歷了裂陷盆地等4個(gè)演化階段，中侏羅世時(shí)期處于陸內(nèi)拗陷期，各構(gòu)造單元的持續(xù)隆升導(dǎo)致了湖盆的急劇萎縮與消亡[16-19]。研究區(qū)整體位于向東北方向抬升的斜坡帶上，油氣藏受巖性控制，中侏羅統(tǒng)頭屯河組為最為重要的含油氣層系[20]。研究區(qū)侏羅系頭屯河組由下至上可劃分為頭一、頭二和頭三段，其中頭二段砂體最為發(fā)育，為頭屯河組最有利的儲(chǔ)層發(fā)育層段[1]。本次研究目的層段為頭二段，主要對(duì)其沉積相類型及展布規(guī)律開展研究。

2 沉積相標(biāo)識(shí)

基于地質(zhì)、測井和地震資料，識(shí)別出各種相標(biāo)志，是開展沉積環(huán)境與沉積相研究的基礎(chǔ)[21]。通過阜東斜坡頭二段的地震資料以及28口單井的巖心、測井曲線和巖屑錄井等資料，識(shí)別出了河流類型與微相的各種標(biāo)識(shí)，對(duì)研究區(qū)沉積相特征進(jìn)行了總結(jié)歸納。

2.1 巖石學(xué)特征

按照曾允孚等[22]砂巖分類方式，對(duì)阜東斜坡頭屯河組二段10口井70塊樣品薄片的碎屑巖鑒定成分含量數(shù)據(jù)分析[22]。頭屯河組二段砂巖類型為長石巖屑砂巖與巖屑砂巖兩種，Q端元最低值15%，最高值35%，均值24%；F端元10%～27%，均值21%；R端元值最大，為39%～73%，均值55%(圖2(a))。砂巖中巖屑含量普遍過半，成分成熟度較低，反映出碎屑物質(zhì)并未經(jīng)歷長時(shí)間遠(yuǎn)距離的搬運(yùn)，研究區(qū)具有離物源區(qū)較近的特征。

不同沉積相形成時(shí)的環(huán)境條件具有明顯差異，最為直觀的就是水動(dòng)力條件不同，沉積物粒度分布特征受水動(dòng)力條件影響顯著。因此通過粒度概率累計(jì)曲線對(duì)研究區(qū)目的層段的粒度分布特征進(jìn)行分析，是判別沉積環(huán)境行之有效的一種方法[21-23]。通過對(duì)阜東斜坡區(qū)頭屯河組二段17口井77個(gè)樣品的粒度分析資料研究發(fā)現(xiàn)，雖不同位置的井鉆遇的巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在差異，但該區(qū)的粒度概率累計(jì)曲線主要以跳躍懸浮兩段式為主，水動(dòng)力條件為牽引流，符合曲流河的沉積特征[16]。阜29井以跳躍組分為主，分選較好，細(xì)截點(diǎn)為2.5φ，水動(dòng)力條件相對(duì)較強(qiáng)；阜009井以跳躍組分為主，細(xì)截點(diǎn)為3.3φ，細(xì)截點(diǎn)移向細(xì)端，說明水動(dòng)力條件變?nèi)?，分選相對(duì)較差；阜東10井懸浮跳躍組分基本相等，細(xì)截點(diǎn)在3.1φ，阜東10井跳躍組分斜率大于阜009井，說明其分選性更好;三口井相比較，阜29井水動(dòng)力條件最強(qiáng)，阜東10次之，阜009最弱，阜東10和阜29井的分選性較好，阜009井分選性較差(圖2(b))。

通過研究區(qū)目的層段10余口井的巖心觀察描述以及28口單井的巖屑錄井等資料分析。砂巖顏色普遍呈灰白色，泥巖顏色以灰綠色為主，反映出沉積時(shí)以淺水環(huán)境為特征。巖性以泥巖、粉砂巖和細(xì)砂巖最為常見。中細(xì)砂巖中主要發(fā)育平行層理和槽狀交錯(cuò)層理，水動(dòng)力條件相對(duì)較強(qiáng)(圖3(a)、 (b))；細(xì)砂巖主要發(fā)育平行層理和塊狀層理，水動(dòng)力條件一般，可見泥質(zhì)條帶(圖3(c)、 (d)和(e))；粉砂巖與泥巖主要發(fā)育塊狀層理，可見大量炭屑及粉砂巖與泥巖的巖性突變面，說明當(dāng)時(shí)物源供給變化較快(圖3(f)、 (g)和(h))。整體看來，研究區(qū)所發(fā)育的沉積構(gòu)造類型及巖性組合反映出曲流河沉積特征。

2.2 電性特征

通過對(duì)阜東斜坡頭二段28口單井的自然伽馬測井曲線與取心井段巖石進(jìn)行對(duì)比分析，總結(jié)出研究區(qū)沉積微相類型及其對(duì)應(yīng)的自然伽馬測井曲線形態(tài)等特征。總結(jié)出4類沉積微相與其相應(yīng)的測井曲線類型的對(duì)應(yīng)關(guān)系，最終得出阜東斜坡區(qū)頭二段測井相模板(圖4)。

測井曲線整體平滑程度較差，多呈齒形，反映出曲流河“砂泥間互”的沉積特點(diǎn)，沉積物在沉積過程中水動(dòng)力環(huán)境較為動(dòng)蕩。自然伽馬曲線偏移基線的程度往往與水動(dòng)力條件和物源供給量密切相關(guān)。齒化鐘形反映較強(qiáng)的水動(dòng)力條件，且能量逐漸減弱，反映曲流河道的側(cè)向遷移，沉積部位從河道中心變到側(cè)翼；中-高幅齒化鐘形、箱形則是體現(xiàn)了點(diǎn)壩形成時(shí)充沛穩(wěn)定的物源供給條件。廢棄河道為底部突變、頂部漸變的低幅鐘形，反映了河道廢棄過程中沉積物供給的減少。泛濫平原則是對(duì)應(yīng)低幅線形曲線，反映了穩(wěn)定的靜水沉積。

2.3 地震特征

阜東斜坡頭二段的地震反射同相軸整體上具有中等偏弱振幅、頻率較高與連續(xù)性中等的特點(diǎn)，地震內(nèi)部反射構(gòu)造呈亞平行形-發(fā)散形(圖5)。A-A′測線地震同向軸的連續(xù)性較好，可以識(shí)別多期砂體向西南方向順流加積的特點(diǎn)，一般為河流順物源的展布特征[21]。B-B′測線地震軸連續(xù)性稍差，具有側(cè)向加積的特點(diǎn)，主要發(fā)育充填狀地震相，表現(xiàn)為頂平底凹的特征，是河道下切的典型標(biāo)志。這兩種地震內(nèi)部反射構(gòu)造類型，是曲流河沉積的典型地震特征，結(jié)合所發(fā)育位置，可為沉積相的展布提供佐證。

2.4 沉積微相劃分

通過對(duì)巖心觀察、測井相以及巖屑錄井的研究，結(jié)合前文巖相、電性和地震特征分析，對(duì)阜東斜坡區(qū)頭二段進(jìn)行了沉積微相劃分，以阜32井為例：該區(qū)發(fā)育曲流河相并可細(xì)分為4種微相(圖6)。

2.4.1 曲流河道

曲流河道微相是河流沉積單元的基本單元，其沉積特征相較于其他微相十分明顯，其底部通常存在沖刷面；在研究區(qū)內(nèi)，曲流河道巖性多為中砂巖-粉砂巖的正韻律組合，底部與中部多發(fā)育平行層理、塊狀層理和小型交錯(cuò)層理，見少量炭屑(圖6)。水動(dòng)力條件相對(duì)較強(qiáng)，跳躍搬運(yùn)為主體，粒度概率曲線呈兩段式，分選中等-較差。其自然伽馬曲線多表現(xiàn)為鐘形與齒化鐘形兩類，河道在水下的分叉與側(cè)向遷移垂向上表現(xiàn)為兩類曲線底部均為突變接觸，反映沉積環(huán)境的快速改變(圖4)。

2.4.2 點(diǎn)壩

點(diǎn)壩又稱為邊灘，是曲流河沉積中最為重要的沉積微相，通常其儲(chǔ)層質(zhì)量較高，在研究區(qū)內(nèi)賦存油氣較多；巖心與巖屑錄井上點(diǎn)壩巖性以砂巖的為主，底部發(fā)育小型槽狀交錯(cuò)層理或板狀交錯(cuò)層理，向上出現(xiàn)塊狀層理及平行層理。粒度概率累積曲線為懸浮跳躍兩段式。該微相在自然伽馬曲線上表現(xiàn)為齒化鐘形、箱形，反映沉積期水動(dòng)力條件強(qiáng)，物源持續(xù)供給(圖4)。

2.4.3 廢棄河道

廢棄河道是曲流河改道后遺留下的沉積物，是曲流河特有的沉積微相；具有分布范圍廣、垂向厚度薄的特征。巖性多為底層細(xì)粉砂巖以及上部的泥巖構(gòu)成，巖心中可見平行層理、塊狀層理及炭屑，受沉積環(huán)境約束，該微相在垂向上常與泛濫平原相鄰，也就是巖心中常見的泥巖與粉砂巖巖性突變面(圖3(e)、 (f)、 (g))。自然伽馬形態(tài)為中-低幅齒化鐘形，頂、底突變，反映河道一次遷移的結(jié)束(圖4)。

2.4.4 泛濫平原

泛濫平原廣泛發(fā)育于曲流河道之間，巖屑錄井上多為大段深灰綠泥巖。巖心上可見塊狀層理(圖3(h))。砂體粒度較細(xì)，分選差，含泥量較高。測井曲線類型為低幅緊密線形(圖4)，以靜水環(huán)境下的懸浮沉積為主。

3 沉積相展布特征及控制因素

3.1 物源方向判別

本次研究通過對(duì)阜東斜坡區(qū)頭二段19口井87個(gè)樣品的重礦物分離鑒定數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景及地震資料，對(duì)物源方向進(jìn)行判斷，同時(shí)為進(jìn)一步研究沉積相展布規(guī)律提供了約束條件。目前研究普遍認(rèn)為碎屑物質(zhì)中穩(wěn)定重礦物相對(duì)含量與搬運(yùn)距離關(guān)聯(lián)密切，成正向相關(guān)[24-25]。以這一規(guī)律作為依據(jù)，繪制研究區(qū)穩(wěn)定(白鈦石、磁鐵礦、電氣石、鋯石、石榴石和十字石)/非穩(wěn)定(尖晶石、綠簾石、綠泥石、普通角閃石、普通輝石、褐鐵礦、黑云母、鈦鐵礦、榍石和黝簾石)重礦物餅狀圖及ZTR指數(shù)等值線圖(圖7)。

ZTR值通常為3種超穩(wěn)定重礦物的百分含量，研究樣品中未檢測出金紅石，本文中ZTR值只包含鋯石與電氣石兩種重礦物百分含量。ZTR指數(shù)高值井集中在中部地區(qū)，最高值為阜東9井的25，其余井ZTR指數(shù)值均不超過17，整體偏低，體現(xiàn)出整體礦物成熟度較低，具有近物源的特征。研究區(qū)東南部阜東11井周圍與東北部阜26、阜27井周圍為兩處低值區(qū)。穩(wěn)定/非穩(wěn)定餅狀圖顯示，穩(wěn)定系數(shù)大于1的井集中于研究區(qū)中部，與ZTR指數(shù)高值區(qū)相一致，穩(wěn)定系數(shù)值較小的井分布于研究區(qū)西部與南部。綜合ZTR指數(shù)、穩(wěn)定系數(shù)及構(gòu)造環(huán)境，推斷研究區(qū)物源來自東北的北三臺(tái)與克拉美麗山方向。

3.2 沉積微相連井剖面

通過研究區(qū)巖心相、測井相和地震相標(biāo)識(shí)，明確了阜東斜坡區(qū)頭屯河組二段阜32井等28口的沉積微相特征。結(jié)合重礦物分布特征選取并描繪了順物源阜004-北003-阜東052-阜東10和切物源阜東022-阜東054-阜東053-北97兩條測線的沉積微相連井剖面圖(圖8)。可以看出在頭二段初期河道遷移頻繁，曲流河道主要流經(jīng)阜004、阜東10及阜東022井，阜東022井砂體厚度較大，整體上砂體呈條帶狀，連續(xù)性較差，順物源方向連續(xù)性優(yōu)于切物源方向(圖8A-A′、圖8B-B′)。

3.3 沉積微相平面展布

通過鉆井、測井及錄井的標(biāo)定，按照解釋目標(biāo)，地震屬性能夠定性-半定量地描述儲(chǔ)層物性、巖性和含油性等特征[26]。地震屬性種類較多，經(jīng)井震對(duì)比后發(fā)現(xiàn)地震均方根振幅(RMS)屬性對(duì)研究區(qū)的砂泥巖的識(shí)別度較高，通過對(duì)研究區(qū)提取RMS屬性圖(圖9(a))可以看出，紅色區(qū)域主要分布在研究區(qū)西部與南部地區(qū)，且大多呈彎曲條帶狀分布，通過井震標(biāo)定主要反映了河道砂、點(diǎn)壩砂的均方根振幅特征，淺紅區(qū)域主要為廢棄河道和漫溢砂的響應(yīng)，而藍(lán)色、白色區(qū)域?yàn)榉簽E平原的地震反射特征。

綜合上述研究成果，以研究區(qū)28口單井所劃分的沉積微相作為主要約束條件，結(jié)合連井相、地震剖面、物源方向和區(qū)域地質(zhì)背景及地震屬性，對(duì)平面沉積微相展布規(guī)律進(jìn)行預(yù)測，最終恢復(fù)了阜東斜坡區(qū)頭二段沉積微相平面展布格局(圖9(b))。

阜東斜坡頭二段時(shí)期，沉積水體環(huán)境淺，接受來自東北部物源區(qū)充足的物源輸送，在研究區(qū)廣泛發(fā)育曲流河。研究區(qū)東北部發(fā)育低彎度(彎度<1.5)曲流河，點(diǎn)壩發(fā)育較少，說明水動(dòng)力條件強(qiáng)，河流能量充足；研究區(qū)西北部發(fā)育連片曲流河砂體；而西南部發(fā)育高彎度(彎度>1.5)曲流河砂體，點(diǎn)壩發(fā)育較多，并有廢棄河道的出現(xiàn)，河流能量減弱，河道遷移頻繁，開始有向網(wǎng)狀河發(fā)展的趨勢。

3.4 微相展布控制因素

地形坡度是影響河流彎曲度的主要因素之一，通過地震剖面(圖5)可以看出研究區(qū)沉積背景為東高西低的單斜構(gòu)造帶，東部坡度陡、西部變緩，這也解釋了研究區(qū)東北部發(fā)育低彎度曲流河，西南部發(fā)育高彎度曲流河；其次，沉積物的搬運(yùn)方式也影響著河流的彎曲程度，較高的懸浮/跳躍搬運(yùn)比會(huì)增加河流的彎曲程度；此外，高彎度曲流河砂體的儲(chǔ)層物性明顯優(yōu)于低彎度曲流河，如離物源較遠(yuǎn)的位于研究區(qū)南部的阜東5井主要發(fā)育點(diǎn)壩微相，平均孔隙度為17.93%，而離物源較近的位于研究區(qū)北部的阜東7井同樣發(fā)育點(diǎn)壩微相，但平均孔隙度為13.9%，孔隙度一方面受控于與成巖相關(guān)的壓實(shí)、膠結(jié)因素，另一方面受沉積粒度分選性的影響，表明沉積粒度分選性也影響著河流的形態(tài)。研究區(qū)主要發(fā)育曲流河相，曲流河從北東向南西延伸，受地形坡度、物源遠(yuǎn)近及粒度分選等因素影響，西北部有連片曲流河砂體；而同時(shí)曲流河道彎曲度向西南部有增大趨勢，同時(shí)點(diǎn)壩逐漸增加，河道變換頻繁并呈現(xiàn)網(wǎng)狀化的趨勢，導(dǎo)致砂體在西南部更加發(fā)育。因此，在后續(xù)油氣勘探及井位優(yōu)化時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮西南部與西北部中點(diǎn)壩砂體發(fā)育的位置。

4 結(jié) 論

(1)通過綜合利用各類資料，明確了研究區(qū)發(fā)育曲流河，并建立了曲流河道、點(diǎn)壩、廢棄河道及泛濫平原4種微相與相標(biāo)識(shí)(巖心相、測井相)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

(2)研究區(qū)巖性為泥巖-中砂巖，中等結(jié)構(gòu)成熟度。砂巖成分成熟度低，為長石巖屑砂巖和巖屑砂巖兩類。巖心中沉積構(gòu)造以塊狀、平行及小型交錯(cuò)層理為主，可見炭屑與泥質(zhì)條帶。沉積物搬運(yùn)方式主要為跳躍懸浮式。自然伽馬曲線主要為齒化箱形、線形和鐘形3種。地震內(nèi)部反射構(gòu)造類型主要為充填狀。

(3)通過重礦物分布特征認(rèn)為研究區(qū)物源來自東北部。曲流河由北東流向西南，在曲流河發(fā)育的過程中，受地形坡度、物源遠(yuǎn)近及粒度分選的影響，西北部出現(xiàn)連片曲流河砂體；而河流彎曲度也有向西南部不斷增大的趨勢，由低彎度向高彎度轉(zhuǎn)變，河道遷移頻繁開始呈現(xiàn)網(wǎng)狀分布的特點(diǎn)，導(dǎo)致點(diǎn)壩砂體更加發(fā)育。研究區(qū)曲流河點(diǎn)壩的發(fā)育程度決定了后續(xù)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的尋找應(yīng)該更重視西南與西北部地區(qū)。