樊曉伊

(1.中國石化河南油田分公司，河南 鄭州 450018；2.河南省提高石油采收率重點實驗室，河南 南陽 473132)

0 引 言

近年來，準(zhǔn)噶爾盆地西北緣車排子凸起春光探區(qū)古近系的勘探取得了重大突破，多口井見良好的油氣顯示，并獲高產(chǎn)工業(yè)油流，油質(zhì)類型好，單井產(chǎn)量高，展示出良好的勘探潛力。然而，車排子凸起地層剝蝕嚴(yán)重，含油氣關(guān)系復(fù)雜，前人研究主要針對層序地層結(jié)構(gòu)、構(gòu)造演化、油源分析、源匯體系等[1-4]，對古近系的研究較少，主要集中在沉積砂體的識別、刻畫以及沉積相和宏觀成藏模式的研究[5-8]，目前古近系沉積體系存在爭議，存在沖積扇-扇三角洲沉積體系[6]、辮狀河-辮狀河三角洲沉積體系[7]等不同觀點；且前人研究以巖心、測井資料為主，沉積體邊界刻畫精度有待提高。隨著勘探的進一步深入，雖油氣顯示活躍，但鉆探成功率較低，試油普遍見油花、低產(chǎn)油流，成藏井少。研究區(qū)地層剝蝕嚴(yán)重，井控程度低，儲層認(rèn)識不清，沉積體系刻畫難度大，油氣成藏復(fù)雜，有利勘探區(qū)帶尚不明了。

隨著鉆井資料的豐富、取心資料的增加和高品質(zhì)地震資料的重新采集，以微量元素分析測試資料為基礎(chǔ)，對古地形、古水體深度、古氣候環(huán)境進行定量研究，明確研究區(qū)沉積時期的沉積環(huán)境；綜合巖心、粒度、地震資料，明確研究區(qū)發(fā)育淺水辮狀河三角洲沉積；利用地震沉積學(xué)技術(shù)方法，對地層切片進行精細解釋，準(zhǔn)確厘定相邊界，對沉積體系平面展布及縱向演化特征進行分析；結(jié)合成藏特點，明確有利勘探區(qū)，指導(dǎo)古近系巖性油氣藏下一步精細勘探開發(fā)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

準(zhǔn)噶爾盆地自晚古生代至第四紀(jì)經(jīng)歷了海西、印支、燕山和喜山運動的多旋回構(gòu)造運動[2]，為多期疊合盆地，具有豐富的油氣資源。春光探區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣車排子凸起東部(圖1a)，車排子凸起形成于晚海西早期，呈楔形三角形，由于構(gòu)造運動強烈，凸起持續(xù)隆升，地層缺失嚴(yán)重(圖1b)，白堊紀(jì)后，在喜山構(gòu)造作用下，地層掀斜，整體沉降，沉積了較厚的新近系地層[7]。春光探區(qū)古近系主要分布在研究區(qū)東南部，西北部地層剝蝕，古近系地層發(fā)育不完整，存在“底超頂削”的現(xiàn)象，超覆在石炭系基底或白堊系地層之上，與上覆的新近系沙灣組地層呈削截接觸。古近系地層具有東南厚、西北薄的楔狀體特征,自下而上發(fā)育紫泥泉子組(E1)、安集海河組地層，安集海河組地層依據(jù)內(nèi)部沉積特征，進一步劃分為3個砂組(E2—E4)。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地春光探區(qū)構(gòu)造位置及地層系統(tǒng)

2 淺水辮狀河三角洲發(fā)育背景

2.1 古構(gòu)造背景

古近紀(jì)沉積時期，車排子凸起處于前陸盆地逆沖楔頂部帶，紅車斷裂的右旋壓扭作用使得凸起南東部構(gòu)造沉降量大，北西部沉降量小，地層由南東向北西方向尖滅。整個沉積時期以緩慢沉降為主[2]，剝蝕嚴(yán)重，古近系沉積范圍小。古近系頂?shù)撞繛閰^(qū)域不整合面，選取古近系內(nèi)部穩(wěn)定地震反射層，計算沉積坡度為1.4 °左右，地勢平坦，具備淺水三角洲發(fā)育的條件。

2.2 古水體深度

水體深度是影響淺水三角洲發(fā)育的重要控制因素之一，目前主要通過古生物、自生礦物、微量元素等具有水深指示意義的標(biāo)志特征進行分析。鈷(Co)元素含量能指示沉積速率，兩者具有很好的正相關(guān)性，因而可利用Co含量預(yù)測沉積速率，進而定量計算古水體深度[9-10]。

此次選取樣品巖性多為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，且研究區(qū)古近系母巖類型以花崗質(zhì)類為主，母巖中Co的含量極低，古近紀(jì)沉積時期物源充沛，故生物、宇宙沉降等成因?qū)o含量影響較小，主要為陸源輸入沉積的結(jié)果，可用來計算古水深。通過計算可知，古近紀(jì)沉積期研究區(qū)內(nèi)水深在2～30 m左右，平均為20 m(表1)，整體水體較淺。

表1 準(zhǔn)噶爾盆地春光探區(qū)古近系古水深

2.3 古氣候條件

Sr、Cu等微量元素對古氣候變化敏感，Sr 元素含量與環(huán)境干旱度呈正相關(guān)關(guān)系，而Cu含量與環(huán)境濕潤度呈正相關(guān)關(guān)系[10]，因此，選取Sr與Cu之比作為古氣候判別指標(biāo)，其比值大于5.00指示干熱氣候，小于5.00則指示濕熱氣候。古近系安集海河組樣品Sr與Cu之比測試范圍為1.43～50.00，測試平均值為8.35，處于干熱氣候。該沉積期，全球處于熱氣候事件時期，氣溫高，湖盆水體蒸發(fā)作用強烈，和緩坡構(gòu)造共同控制淺水的發(fā)育背景。

春光探區(qū)古近系沉積時期氣候干旱，西北部的扎伊爾山物源供給充足，逐漸沉積較厚的地層，由于填平補齊作用，地形坡度持續(xù)變緩，且研究區(qū)水體深度較淺，具備淺水三角洲發(fā)育的條件[11]，沉積物粒度相對較粗，物源堆積形成大規(guī)模、連片朵葉狀的辮狀河三角洲。

3 淺水辮狀河三角洲的沉積特征

3.1 巖石學(xué)特征

春光探區(qū)古近系巖性以砂礫巖、含礫細砂巖、細砂巖、粉砂巖為主，礫徑一般為2～5 mm，最大為10 mm，沉積物粒度整體較粗。泥巖顏色以灰色為主，且水體深度在20 m左右，為淺水辮狀河三角洲前緣沉積。主要巖石類型為巖屑質(zhì)石英細砂巖、石英細砂巖，細砂巖骨架顆粒中石英含量高，平均含量為78.45%，巖屑含量次之，平均含量為14.73%，長石含量低，平均含量為6.82%；分選差—中等，磨圓主要為次棱角及次棱角—次圓狀，具有中—低成分成熟度，中等結(jié)構(gòu)成熟度。粒度概率累積曲線主要為一跳一懸夾過渡式，跳躍總體含量在70%以上，斜率約為40 °，懸浮總體含量較少，細截點粒度為5 Φ左右，反映牽引流水動力條件，該類型粒度概率累積曲線主要出現(xiàn)在水下分流河道沉積中。隨著水體加深，向湖盆中心沉積，粒度概率累積曲線以兩跳一懸式、多段式為主，兩跳一懸式跳躍總體斜率高，分選好，懸浮總體含量增高。跳躍組分有2個次總體，表現(xiàn)為波浪沖刷回流作用的特點；多段式由斜率較低的多段粒度總體組成，反映水動力頻繁變化的過程，整體偏懸浮搬運，水動力條件較弱。

3.2 發(fā)育強水動力層理構(gòu)造

古近系地層層理構(gòu)造發(fā)育，主要有槽狀、楔狀、板狀交錯層理及波狀層理、變形層理、平行層理等(圖2)，河道砂體底部多發(fā)育10～20 cm的沖刷-充填構(gòu)造，礫石局部直立，砂巖中夾雜泥礫，呈定向排列，見垮塌變形構(gòu)造，反映較強的水動力特征。向湖盆中心，水動力減弱，沉積物變細，以微波狀層理、水平層理為主，發(fā)育碳質(zhì)紋層，見蟲孔。

圖2 準(zhǔn)噶爾盆地春光探區(qū)古近系典型巖心照片

3.3 沉積微相特征

通過巖心觀察描述，建立巖石相與測井相的對應(yīng)關(guān)系，對單井相進行分析(圖3)。春光探區(qū)古近系為緩坡背景下的淺水辮狀河三角洲沉積，以前緣亞相為主，主要發(fā)育水下分流河道、灘壩和遠砂壩沉積，局部發(fā)育河口壩沉積。水下分流河道沉積巖性較粗，發(fā)育沖刷面、槽狀交錯層理等沉積構(gòu)造，粒度較粗，向上變細，垂向上多呈正韻律疊置，測井曲線多為鐘形或箱形特征。灘壩發(fā)育在三角洲前緣，為前緣滑塌砂體，巖性較細，以細粉砂巖為主，壩亞相以漏斗形和箱形為主，灘亞相以指形和齒形為主。河口壩為中、細粒砂巖，具向上變粗的沉積序列，電測曲線呈漏斗形。遠砂壩連片發(fā)育，巖性以細砂巖和粉砂巖為主，為湖浪改造后的水下分流河道砂體，砂體厚度較薄，電測曲線呈指形。

圖3 準(zhǔn)噶爾盆地春光探區(qū)古近系春121井綜合柱狀圖

4 沉積相平面展布和縱向演化特征

4.1 地震沉積學(xué)分析

準(zhǔn)噶爾盆地春光探區(qū)古近系地震主頻在80 Hz左右，頻寬為10～160 Hz，地震資料品質(zhì)較高，為利用地震沉積學(xué)識別常規(guī)手段難以識別的沉積相類型及其展布、刻畫沉積相在三維空間的時空展布奠定了基礎(chǔ)[12]。

首先對地震數(shù)據(jù)體進行90 °相位轉(zhuǎn)換。建立起地震同相軸與巖性的對應(yīng)關(guān)系，使地震同相軸反映地質(zhì)信息。其次是地層切片的制作，選擇5個四級層序界面為等時標(biāo)志同相軸，根據(jù)等時標(biāo)志同相軸建立古近系層序地層模型，提取出29張均方根振幅屬性地層切片。最后進行巖石物理關(guān)系分析。春光探區(qū)古近系埋深較淺，普遍小于1 800 m，砂巖顆粒之間點接觸較多，孔隙度高，密度低。因此，研究區(qū)儲層砂巖對應(yīng)低波阻抗，泥巖和致密砂巖對應(yīng)高波阻抗。相位轉(zhuǎn)換后，地震屬性上波谷(紅色同相軸)指示偏砂巖相，波峰(藍色同相軸)指示偏泥巖相(圖4)，便于進行儲層識別和解釋。

圖4 準(zhǔn)噶爾盆地春光探區(qū)古近系相位轉(zhuǎn)換結(jié)果對比

4.2 沉積平面展布及縱向演化

4.2.1 古近系紫泥泉子組(E1)沉積相平面展布特征

紫泥泉子組沉積時期湖平面逐漸上升，地層超覆在白堊系和石炭系基底之上，研究區(qū)東部朵葉狀紅色、黃色振幅指示大規(guī)模辮狀河三角洲沉積，在辮狀河三角洲前緣遠端的塊狀黃色振幅指示湖相灘壩沉積。該沉積時期，古近系地層剝蝕嚴(yán)重，僅在東南部發(fā)育多個朵葉狀辮狀河三角洲，以辮狀河三角洲前緣沉積為主，其中東北部一支規(guī)模最大，延伸距離遠(圖5a、a′)。

4.2.2 古近系安集海河組(E2—E4)沉積相平面展布特征

安集海河組沉積時期為古近紀(jì)湖侵最大時期，該時期地層大量超覆在石炭系基底上，導(dǎo)致切片效果被古近系和石炭系之前不整合界面所掩蓋，從而呈現(xiàn)出極強的紅色振幅，但從井上和其他地區(qū)正常的發(fā)散狀紅-黃色振幅依舊可以發(fā)現(xiàn)該時期發(fā)育大規(guī)模繼承性辮狀河三角洲(圖5b、c、d)。E3時期湖平面范圍開始逐漸收縮，紅色和黃色條狀振幅指示不斷擺動和交切的辮狀河三角洲前緣水道沉積，三角洲主體位置繼承E2時期發(fā)育，規(guī)模有所縮小。E4沉積時期湖平面進一步下降，辮狀河三角洲繼續(xù)繼承性發(fā)育，其中東部辮狀河三角洲朵葉體向湖盆推進較遠，南部和西部辮狀河三角洲呈多期疊置分布，灘壩在三角洲前緣零星發(fā)育(圖5b′、c′、d′)。

圖5 準(zhǔn)噶爾盆地春光探區(qū)古近系均方根屬性及沉積相平面展布

4.3 沉積模式

綜合古近系各小層的砂體分布及沉積特征刻畫，參考現(xiàn)代三角洲的平面形態(tài)，總結(jié)出春光地區(qū)古近系沉積模式：古近系為辮狀河三角洲-湖泊沉積體系，發(fā)育多個大規(guī)模的、連片朵葉狀的辮狀河三角洲。古近系地層剝蝕嚴(yán)重，研究區(qū)發(fā)育辮狀河三角洲前緣沉積，水下分流河道存在多個分叉和多期遷移，灘壩在前緣前端零星發(fā)育(圖6)，沉積砂體主要為水下分流河道砂體、灘壩砂體，縱向上砂體存在多期疊置和多種疊置方式。

圖6 準(zhǔn)噶爾盆地春光探區(qū)古近系沉積模式

4.4 勘探潛力

研究區(qū)為典型的源外成藏油氣藏，古近系西南部和南部為四棵樹凹陷侏羅系油源，侏羅系溝谷向南延伸至四棵樹凹陷，侏羅系發(fā)育厚層砂巖，砂層連續(xù)性好。新近紀(jì)時期四棵樹凹陷烴源巖達到排烴高峰[13]，油氣通過侏羅系板砂、石炭系頂不整合橫向運移至古近系，辮狀河三角洲水下分流河道砂體相互疊置形成連通砂體，形成有利油氣運移的通道，油氣通過連通砂體向上運移，在頂部濱淺湖泥巖遮擋下，在頂部砂體成藏，為巖性油氣藏有利發(fā)育區(qū)，尋找圈閉落實區(qū)域是關(guān)鍵。灘壩砂體較薄，圈閉落實，輸導(dǎo)條件是油氣成藏關(guān)鍵，斷層溝通區(qū)域為有利勘探區(qū)。C50—C157E井區(qū)位于研究區(qū)西南部，發(fā)育改造型河道、灘壩砂體(圖5c′)，緊鄰石炭系不整合面，有斷層溝通，頂部泥巖蓋層厚度普遍大于4 m，為下步勘探有利區(qū)。

5 結(jié) 論

(1) 春光探區(qū)古近系構(gòu)造平緩，地形坡度為1.4 °左右，為緩坡構(gòu)造。古水體深度在20 m左右，水體較淺，且處于干熱氣候條件，物源供給充足，具有形成淺水三角洲的條件。

(2) 結(jié)合巖性、沉積構(gòu)造、粒度分析及地震響應(yīng)特征，認(rèn)為研究區(qū)發(fā)育淺水辮狀河三角洲前緣沉積；利用地震沉積學(xué)技術(shù)方法，精細厘定相邊界，明確沉積演化過程，平面上多個朵葉體發(fā)育，展布面積廣，縱向上向湖盆推進。

(3) 辮狀河三角洲前緣砂體發(fā)育，疊置樣式多樣，縱向上多期遷移疊置砂體為有利油氣運移通道，頂部濱淺湖泥巖為有利遮擋條件，易形成巖性、斷層-巖性油氣藏，為有利勘探區(qū)。