陸相坳陷型湖盆層序地層特征及勘探有利區(qū)

摘 要

陸相坳陷型湖盆層序地層特征及勘探有利區(qū)——以準(zhǔn)噶爾盆地腹部陸西地區(qū)清水河組一段為例 摘要 層序識(shí)別模式和地層疊置樣式的建立對(duì)于坳陷湖盆巖性地層圈閉的
陸相坳陷型湖盆層序地層特征及勘探有利區(qū)
——以準(zhǔn)噶爾盆地腹部陸西地區(qū)清水河組一段為例
    摘要 層序識(shí)別模式和地層疊置樣式的建立對(duì)于坳陷湖盆巖性地層圈閉的預(yù)測(cè)與勘探具有重要的指導(dǎo)意義。為此，以準(zhǔn)噶爾盆地腹部陸西地區(qū)下白堊統(tǒng)清水河組一段為例，通過(guò)研究其不同沉積體系的充填過(guò)程及疊置關(guān)系，建立了坳陷型湖盆的層序地層格架及其發(fā)育模型：①低位體系域發(fā)育，沉積物供給充足，緩坡背景發(fā)育廣泛的河道侵蝕地貌，下切谷欠發(fā)育，在古地貌剝蝕洼陷內(nèi)(殘余可容納空間)與構(gòu)造單元轉(zhuǎn)換的斜坡帶發(fā)育大套辮狀河三角洲沉積和水下分流河道砂礫巖沉積，側(cè)向連續(xù)分布，油氣勘探上應(yīng)以尋找背斜構(gòu)造油氣藏為主；②基準(zhǔn)面逐漸上升，水進(jìn)體系域物源供給逐漸減弱，發(fā)育退積型的正常河流三角洲體系，易形成上傾尖滅型、盆底滑塌扇型巖性地層圈閉；③高位體系域基準(zhǔn)面經(jīng)歷上升—停滯的過(guò)程，物源供給逐漸增強(qiáng)，發(fā)育進(jìn)積型的正常三角洲和河流沉積體系。結(jié)論認(rèn)為：水進(jìn)體系域是該區(qū)巖性圈閉勘探的最有利層序，分布在凸凹轉(zhuǎn)換部位凹陷一側(cè)的滑塌體具備良好的頂?shù)装鍡l件，是目前現(xiàn)實(shí)的勘探有利區(qū)。
    關(guān)鍵詞 坳陷型湖盆 層序地層學(xué) 層序劃分 巖性地層 圈閉 體系域特征 三角洲沉積 準(zhǔn)噶爾盆地 早白堊世
 
 
1 地質(zhì)背景
研究區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地腹部陸西地區(qū)（圖1中紫紅色框范圍），西接基東鼻狀凸起，北鄰三個(gè)泉凸起，東南靠三南凹陷。

     燕山Ⅱ幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)回返期，準(zhǔn)噶爾盆地廣泛發(fā)育大型坳陷湖盆沉積，開(kāi)始接受下白堊統(tǒng)清水河組沉積。清一段在該區(qū)分布穩(wěn)定，為主要的油氣產(chǎn)層，下部以灰色、灰白色、雜色礫巖、砂礫巖為主，上部普遍發(fā)育厚層灰色泥巖。坳陷型湖盆盆大水淺，地層產(chǎn)狀平緩，目的層段儲(chǔ)集體規(guī)模大、相帶寬、砂層側(cè)向難以尖滅[1-2]。

   
2 層序劃分、層序地層特征及勘探評(píng)價(jià)
2.1基準(zhǔn)面旋回與層序劃分
    根據(jù)現(xiàn)有鉆井情況、油區(qū)分布情況及構(gòu)造單元?jiǎng)澐郑x取約50口控制井點(diǎn)對(duì)清一段進(jìn)行單井層序劃分及連井對(duì)比，共識(shí)別出長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回界面2個(gè)(KSB1、KMFS1)、長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回1個(gè)(KSQ1)。
    清一段的鉆、測(cè)井層序界面劃分如圖2、3所示。層序界面(KSB1)之上為砂巖或砂礫巖(A2、A3)，直接覆蓋在一套垮塌泥巖(B1)之上，指示有重大的沉積間斷，A/S遠(yuǎn)小于1，是典型的鉆井層序界面識(shí)別標(biāo)志。低位體系域在測(cè)井曲線上主要是以箱形為主，電阻率曲線的幅度在大多數(shù)情況下可以作為粒度大小的區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)，石120井在層序界面KSB1之上發(fā)育中細(xì)長(zhǎng)石巖屑砂巖為主的辮狀三角洲前緣沉積(A2)，A2在電阻率和波阻抗曲線中為一個(gè)中幅箱形特征，指示辮狀三角洲前緣沉積特征，在A2之上發(fā)育含礫粗砂巖為主的辮狀三角洲水下分流河道沉積(A3)，A3在電阻率和波阻抗曲線上為鐘形特征，指示自下向上由粗變
細(xì)的河道型沉積，緊鄰A3之上發(fā)育一套薄泥巖，在電阻率曲線上顯示一個(gè)明顯的低阻特征，指示首次大規(guī)模的湖進(jìn)面。水進(jìn)體系域以正常河流三角洲沉積(A4)體系為主，隨后發(fā)育了以粉砂巖為主的砂泥巖薄互層沉積(A5)，顯示湖平面上升早中期的垂向加積為主的沉積特征，在A5之上發(fā)育薄的質(zhì)純高伽馬值泥巖，指示最大湖泛面位置KMFS1(也是一個(gè)下超面和視不整合面)，上覆高含砂率的巖性組合(A6)指示高位體系域的進(jìn)積沉積體系[3]。
2.2 層序地層特征及勘探評(píng)價(jià)
該區(qū)的巖相組合從近源到遠(yuǎn)源存在一定的差異，但總體上規(guī)律性強(qiáng)，即發(fā)育低位體系域、水進(jìn)體系域和高位體系域的完整旋回(KSQ1)，如圖3所示。
2.2.1 清水河組一段層序特征
    底界面KSB1是一個(gè)灰色砂礫巖與紅色垮塌泥巖的巖性突變面，層序界面下伏地層以紅褐色根土層、風(fēng)化殼及河道滯留砂礫巖為主；在GR、SP測(cè)井響應(yīng)中表現(xiàn)為中、高幅箱形或鐘形特征(圖2)，地層疊置樣式整體為進(jìn)積特征。最大洪泛面KMFS1為分布相對(duì)穩(wěn)定的一套高GR泥巖，是湖平面快速進(jìn)積導(dǎo)致的沉積饑餓段，測(cè)井曲線GR表現(xiàn)為退積一進(jìn)積的轉(zhuǎn)換面；最大洪泛面之下地震反射特征為向陸方向上超特征，之上為向湖盆方向進(jìn)積特征。
    KSB1的形成與主要的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相聯(lián)系。侏羅紀(jì)末期燕山Ⅱ幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在該區(qū)表現(xiàn)為擠壓褶皺、抬升剝蝕，形成了在全區(qū)廣泛分布的區(qū)域不整合面，即KSB1，致使下白堊統(tǒng)與下伏侏羅系頭屯河組或西三窯組呈不整合接觸(石西凸起頭屯河組部分或全部剝蝕)。界面之下全區(qū)普遍存在削截現(xiàn)象，尤其是三南凹陷東側(cè)向石西凸起過(guò)渡帶呈高角度削截；界面之上基
東鼻凸見(jiàn)南、西、東向鼻凸高部位上超、三南凹陷向石西凸起、三個(gè)泉凸起和基東鼻凸上超。
2.2.2 清水河組一段體系域特征
2.2.2.1 低位體系域(LST)
   燕山Ⅱ幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)回返后，該區(qū)呈現(xiàn)明顯的溝谷地貌，在湖盆緩坡地勢(shì)相對(duì)低凹地帶，存在殘余可容納空間，為KSQ1層序上升半旋回初始沉積空間，由于可容納空間最小且物源供給充足，A/S遠(yuǎn)小于1，特別是坡度平緩和湖平面的快速下降，沿水流方向發(fā)育了典型的進(jìn)積地層(圖3)。這套地層在巖性上表現(xiàn)為頻繁的沖刷面構(gòu)造，是水淺流急的辮狀河道頻繁改道的結(jié)果。特別是在緩坡背景下以摩擦力作用為主，發(fā)育廣泛的河道侵蝕地貌，下切谷不發(fā)育，隨著進(jìn)積過(guò)程的發(fā)育(石120井、石南3井)，前期沉積的三角洲體系不斷被后期的三角洲體系改造[4]，所以低位體系域三角洲平原不發(fā)育。隨著相對(duì)湖平面的快速下降，在湖平面下降最大的時(shí)刻發(fā)育了以水下分流河道沉積為特征的殘余可容納空間的沉積(石南41井)。之后隨著湖平面的緩慢上升，可容納空間并未明顯增加，物源供給逐漸減弱，在下切谷部位(石南27井)發(fā)育了進(jìn)積型的河道充填沉積(A1，石南27井的GR曲線上為疊置的
鐘形特征)，這種沉積體系被稱作低水位楔[5-7]，但低水位楔的發(fā)育非常局限，只在下切河谷中發(fā)育，隨著下切河谷的充填完成，標(biāo)志著低位體系域的結(jié)束。
    低位體系域的總體沉積特點(diǎn)是低可容納空間和高沉積物供給產(chǎn)生的連片性較好的砂體分布，主要卸載于凸凹轉(zhuǎn)換部位到湖盆中心一帶(石南凸起和三南凹陷結(jié)合部)。整體砂體厚度受古地貌控制，底部位砂體厚度較大，高部位砂體厚度較薄，近源沉積砂體儲(chǔ)層物性較差，遠(yuǎn)源則較好，為典型進(jìn)積型辮狀三角洲體系。
2.2.2.2 水進(jìn)體系域(TST)
如圖3在石南3井A3之上的一段薄相對(duì)低阻泥巖的發(fā)育，標(biāo)志著水進(jìn)體系域的開(kāi)始，以一系列的退積式疊置方式為主。值得注意的是，在湖進(jìn)面開(kāi)始的早期，由于湖平面局限在斜坡和凹陷的轉(zhuǎn)換部位，即湖平面處于相對(duì)的停滯期，在此期間物源的供給雖然相對(duì)低位體系域大幅度減少，但由于此時(shí)可容納空間的分布范圍較小，故石南3井的物源供給相對(duì)充足，沉積了退積疊置關(guān)系的2套中細(xì)砂巖體。但隨著物源供給的逐漸減少和湖平面越過(guò)凸凹轉(zhuǎn)換部位，湖平面開(kāi)始迅速地大面積分布，砂巖體沉積迅速減少(A4，石120井、石南3井)。所以在水進(jìn)體系域主要發(fā)育上超尖滅型的巖性圈閉(石南27井)。在某些受局部古地貌低部位控制的地方，由于存在地震等事件和可能存在的水進(jìn)體系域中沿岸線分布(凸凹轉(zhuǎn)換部位)的波浪淘洗雙重作用下，A3可能被部分侵蝕而發(fā)育滑塌沉積(圖3，紅色充填區(qū)域)，這是目前清水河組油氣藏的主要勘探圈閉類型，石南31井區(qū)清水河組油氣藏即為此類型圈閉。
水進(jìn)體系域期間，由于坡度較緩，水進(jìn)速度很快，物源供給量急劇減少，砂體不發(fā)育，主要在凸凹轉(zhuǎn)換部位發(fā)育滑塌扇沉積體系及沿古岸線分布的小型曲流河三角洲沉積體系，細(xì)砂巖以上巖性儲(chǔ)層物性較好。
2.2.2.3 高位體系域(HST)
 在最大湖平面之上，隨著基準(zhǔn)面上升的逐漸停滯，物源供給相對(duì)充足，發(fā)育廣泛的河流及三角洲的進(jìn)積作用(A6，石南27、石120、石南3井)。在淺湖部位的石南41井則發(fā)育砂泥巖薄互層的前三角洲沉積。高位體系域以廣泛分布的高含砂率儲(chǔ)層為特征，難以形成巖性圈閉。但在古地貌構(gòu)造高部位可能發(fā)育曲流河控制的邊灘等透鏡狀砂體形成的巖性圈閉，規(guī)模不大。
3 結(jié)論
    1)準(zhǔn)噶爾盆地腹部陸西地區(qū)清水河組一段是典型的大型坳陷緩坡盆地控制的沉積體系，發(fā)育完整的低位、水進(jìn)、高位體系域。低位體系域沉積物供給充足，A/S遠(yuǎn)小于1，主要在殘余可容納空間、凸凹轉(zhuǎn)換處發(fā)育大套辮狀三角洲前緣及水下分流河道砂礫巖沉積，側(cè)向連續(xù)性好，以尋找構(gòu)造圈閉為主，也說(shuō)明古地貌對(duì)沉積特征有重要的控制作用；水進(jìn)體系域物源供給開(kāi)始減弱，基準(zhǔn)面逐漸上升，發(fā)育退積型的正常河流三角洲體系，易形成上傾尖滅型、滑塌扇型巖性地層圈閉；高位體系域基準(zhǔn)面經(jīng)歷從上升到停滯的過(guò)程，物源供給逐漸增強(qiáng)，發(fā)育進(jìn)積型的正常三角洲和河流沉積體系，由于缺乏有效的蓋層，巖性圈閉不發(fā)育。
    2)水進(jìn)體系域是陸相坳陷型湖盆巖性圈閉勘探最有利層序，上超尖滅型巖性圈閉其砂體主要分布在凸凹轉(zhuǎn)換部位凸起一側(cè)，砂巖體厚度薄，精度低的地震資料難以分辨；而滑塌體具備良好的頂?shù)装鍡l件，主要分布在凸凹轉(zhuǎn)換部位凹陷一側(cè)，是目前現(xiàn)實(shí)的勘探目標(biāo)。
 
本文作者：王斌 徐文世 丁靖
作者單位：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院 中國(guó)石油新疆油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院 中國(guó)石油(土庫(kù)曼斯坦)阿姆河天然氣公司
 
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