塔北地区黄山街组湖盆滩坝砂体沉积模式

唐 武，仲米虹，田建华，邹梦君（.中海油研究总院，北京0008；.中海石油气电集团有限责任公司技术研发中心，北京0008）

塔北地区黄山街组湖盆滩坝砂体沉积模式

唐 武1，仲米虹2，田建华1，邹梦君1
（1.中海油研究总院，北京100028；2.中海石油气电集团有限责任公司技术研发中心，北京100028）

查明陆相拗陷湖盆滩坝砂体发育特征及其主控因素，对该类型盆地岩性油气藏的勘探具有重要意义。综合利用钻井、测井和三维地震资料，对塔里木盆地塔北地区上三叠统黄山街组湖侵—高位体系域沉积时期发育的滩坝砂体进行了详细分析后指出，研究区滩坝砂体发育坝主体、坝侧缘、坝间、滩砂和湖湾泥5种微相，每种微相沉积特征差异明显。平面上滩坝砂体主要分布在研究区的西北部和东北部，其中西北部居主导地位，其他地区则零星孤立分布。滩坝砂体的形成与研究区特殊的地貌背景、水动力环境、湖平面变化以及沉积物供给条件密切相关。在对滩坝砂体沉积特征、分布规律及主控因素分析的基础上，建立了拗陷湖盆滩坝砂体沉积模式。

塔里木盆地；塔北地区；黄山街组；拗陷湖盆；滩坝砂体；主控因素；沉积模式

滩坝砂体是陆相湖盆中重要的储集层类型之一，具有储集层质量好、产量高的特点。我国中新生代陆相湖盆中滩坝砂体广泛发育，目前在各大含油气盆地均有发现，然而，与其他类型砂体相比，滩坝砂体研究程度较低，且主要集中于我国东部的断陷湖盆中。本文利用大量钻井、测井和三维地震资料，探讨了塔北连片三维区上三叠统黄山街组湖侵—高位体系域沉积期滩坝砂体的分布规律及主控因素，旨在引起大家对拗陷湖盆滩坝砂体的关注。

1 地质概况

塔里木盆地塔北地区自海西运动之后进入大型内陆拗陷湖盆演化阶段，中生代以来发育河流、三角洲以及湖泊相沉积。

研究区主要位于塔北隆起上（图1），含5个连片三维地震工区，面积约6 000 km2，探井百余口，研究区三叠系自下而上分别是下三叠统俄霍布拉克组、中三叠统克拉玛依组和上三叠统黄山街组，可划分5个三级层序[1]，其中黄山街组下段是研究区油气勘探的重要层段之一。当前该层段油气勘探的重点主要为低位体系域沉积期发育的三角洲储集层，但近年来产量逐渐降低，而对湖侵—高位体系域发育的滩坝砂体重视不足，急需对其开展精细的研究，明确滩坝砂体的分布规律。

2 滩坝砂沉积特征

2.1滩坝砂体微相类型

滩坝砂体通常指的是滩砂和坝砂的总称，滩砂多分布在地形平缓的滨浅湖区，具有厚度薄、面积广、呈席状展布的特点，形成时水动力相对较弱；而坝砂形成于强水动力环境中，一般平行或斜交湖岸分布，具有厚度大、分布窄、呈长条或土豆状分布的特点[2]。关于滩坝砂体的沉积微相类型划分，目前尚未有统一的分类方案。本文综合前人的划分方案，在研究区湖侵—高位体系域中识别出坝主体、坝侧缘、坝间、滩砂以及湖湾泥5种微相类型（图2）。

图1 研究区位置

（1）坝主体微相坝主体微相的沉积物粒度在滩坝体系中最粗，岩性以细砂岩和粉砂岩为主（图2a）。坝砂体单层厚度2~5 m，多套坝体常相互叠置，垂向上见由细变粗和由粗变细的旋回，内部渐变，反映了坝体发育、生长和消亡的完整演化过程，例如T754井4 507—4 511.5 m坝主体发育段（图2b），青海湖现代砂坝垂向上也常见此结构[3]。坝主体自然电位曲线通常表现为箱形（图2a）、复合箱形（图2b）、高幅度钟形（图2c）或漏斗形（图2d）。

图2 塔北地区黄山街组湖侵—高位体系域滩坝砂沉积微相特征

（2）坝侧缘微相发育于坝主体两侧，与坝主体相比，坝侧缘形成时水动力相对较弱，主要发育于湖平面上升晚期或下降早期。研究区坝侧缘岩性以粉砂岩和泥质粉砂岩为主，砂体厚度薄，单层0.8~1.6 m，垂向上坝侧缘微相具正旋回特征，粒度逐渐变细，泥质含量逐渐增加，例如T752井4 599—4 608 m的坝侧缘微相（图2c），自然电位曲线通常为低幅钟形或指状。

（3）坝间微相形成于低能环境中，具有2种不同类型：一种是同一坝体不同期次之间，另一种是不同坝体之间。前者主要由于水动力能量减弱时，所携带的细粒沉积物落淤而成，沉积物粒度细，以泥岩或粉砂质泥岩为主，容易遭受后期强水动力冲刷，导致厚度明显减薄，例如S86井（图2d）；而后者由于坝的凸起阻挡作用，形成地势低洼的低能部位，沉积相对较厚的细粒泥岩。坝间微相自然电位曲线则表现为锯齿状或低幅微齿状。

（4）滩砂微相通常平行湖岸线，面积大，呈条带状分布，为湖浪或沿岸流搬运的砂质沉积在地形平坦区堆积而成。现代青海湖在地形平缓的东北缘广泛分布滩砂沉积，为近源河流、三角洲沉积经湖浪改造而成[3]。与坝主体相比，滩砂粒度较细，主要为粉砂岩或泥质粉砂岩，由于靠近浅湖，其垂向上细粒泥质含量显著增加，且颜色通常为灰绿色，反映水浅的特点。滩砂厚度也比坝主体薄，单层通常2~3m，垂向上滩砂之间以厚层泥岩分隔，表现“泥包砂”的特点，测井曲线通常呈指状（图2e）。

（5）湖湾泥微相湖湾泥微相形成于水体流动相对闭塞的湖湾环境中，由于水动力弱，其沉积物特征与潟湖相似，主要为灰色或深灰色细粒泥岩，夹薄层粉砂质泥岩，自然电位曲线表现为微齿化直线状（图2f）。

2.2 滩坝砂体分布规律

研究区黄山街组低位体系域沉积期，地形坡度较大，物源供给量大，区内大面积发育辫状河三角洲沉积，砂体呈席状分布；而湖侵—高位体系域沉积期，湖平面上升且地形变缓，物源迅速后退，随着湖浪和湖流的水动力作用，区内发育小规模的细粒滩坝砂。

钻井资料统计表明，黄山街组在研究区内无砾石沉积，整体处于湖相环境中，滩坝砂体主要分布于西北部和东北部，其中西北部规模大，砂体连续性好，其余地区滩坝砂体零星分布（图3）。西北部的砂体主要分布在2个地区，分别是T754井—T738井—S85井—T752井—S86井区和AD9井—AD5井—AD4井区，滩坝砂体厚度均超过20 m，向两侧砂体厚度迅速减薄，2个井区之间则为细粒的坝间沉积。而东部的砂体主要分布在LN50井、LN631井以及JF122井附近，彼此之间砂体厚度变化大，其余砂体零星分布于S112-1井、S114-1井、AT10井及S1181井周围，且厚度明显减小。

图3 塔北地区黄山街组湖侵—高位体系域滩坝砂体厚度分布

由于缺乏岩心资料，主要参照大量钻井统计的砂岩厚度、砂岩含量结果，结合测井相和地震相分析，对研究区黄山街组湖侵—高位体系域发育的滩坝砂体开展沉积微相分析（图4）。黄山街组沉积期滩坝砂体主要分布在研究区的西北部和东北部，研究区西北部坝主体微相特征明显，有2个主要分布井区，其中T754井—T752井区坝主体分布范围广、厚度大，垂向上多期坝主体相互叠置，自然电位曲线呈厚层箱形（如T754井）或高幅微齿化钟形（如S86井），而AD5井—AD9井区坝主体规模相对较小。坝侧缘微相主要发育于2个坝主体周围，分布规模小，砂体厚度薄，自然电位曲线呈低幅指状（如AD3井）；坝间微相则分布于坝主体之间的低洼地带，以细粒泥质沉积为主，自然电位曲线与自然伽马曲线均呈微齿化直线形（如AD6井），反映了安静低能环境；滩砂微相砂体厚度较坝主体微相变薄，但分布面积更大，其自然电位曲线通常为低幅钟形（如TP4井）或微齿化钟形（如TP2井）；湖湾泥微相分布比较局限，形成于坝主体与滩砂微相所形成的闭塞湖湾环境中（S76井和S67井区），自然电位曲线呈平直状。东北部的滩坝砂体规模相对较小，以滩砂微相为主，坝主体微相规模不大，孤立分布（如LN50井），坝间微相则分布于几个坝主体之间。此外，由于不同时期波浪作用强度的差异，研究区中部在整体滨浅湖环境背景下，零星分布水动力作用强时形成的孤立滩砂，多呈指状分布（如S112-1井和AT10井）。

图4 塔北地区黄山街组湖侵—高位体系域滩坝沉积微相

3 讨论

3.1 滩坝砂体主控因素

与黄山街组低位体系域沉积期发育大规模辫状河三角洲相比，湖侵—高位体系域发育滩坝砂体，其形成与黄山街组沉积期研究区特殊的地貌、水动力环境、湖平面变化以及沉积物供给条件密切相关。

文献［4］指出，断陷湖盆的缓坡带有利于滩坝砂体发育，我国东部断陷盆地缓坡带滩坝砂体的油气勘探也表明了这一点。文献［2］又进一步指出，滩坝砂体发育的古地貌特征存在一定差异，坝更易形成于地形陡、水体深的凸起部位。笔者通过对研究区黄山街组湖侵—高位体系域沉积古地貌的恢复发现，滩坝砂体的分布特征与古地貌特征匹配良好（图5），黄山街组湖侵—高位体系域沉积期塔北地区整体上地形平缓，地形坡度一般小于1°，局部存在低幅度凸起，这些部位均以坝砂体沉积为主，而邻近的缓坡地带则发育大面积的滩砂沉积。可见，塔北地区古地貌对滩坝砂的分布具有明显的控制作用。基于古地貌和滩坝砂形成匹配关系的研究还能有效预测陆相湖盆滩坝砂体的有利分布区，寻找岩性圈闭。

文献［5］和文献［6］认为，水动力是控制滩坝砂形成的另一个主要因素，而湖岸线的分布也会影响其分布[7]。塔北地区黄山街组湖侵—高位体系域沉积期广泛发育浅水湖盆，湖岸线宽广，有利于形成强大而复杂的水动力环境，湖浪和伴生的沿岸流可以对湖岸线和沉积物再改造，形成滩坝沉积。此外，风所引起的强浪也是形成滩坝的重要地质营力，甚至局部可形成与坝伴生的风暴岩[8]。

图5 塔北地区黄山街组湖侵—高位体系域滩坝砂体沉积模式

浅水湖盆的砂体通常分布于湖岸线附近，湖平面的变化会导致湖岸线来回迁移，从而控制了浅水湖盆砂体的分布[7]。黄山街组湖侵—高位体系域沉积期，湖平面整体不断上升，湖盆范围扩大，水体逐渐加深，但期间湖平面经历了多个周期性升降变化。由于塔北地区黄山街组湖侵—高位体系域沉积期地形坡度较缓，湖平面的升降变化会导致湖岸线大范围的迁移，湖浪和湖流的影响更加突出，这种多期的湖平面升降变化最终导致滩坝沉积体系横向上分布更广。

滩坝砂体的物源主要为邻近的三角洲或其它浅水砂体，沉积物经波浪和湖流的改造和再搬运，在能量衰减处堆积下来（一般分布于湖湾、水下古隆起或湖中岛屿的缓坡侧）。陆源碎屑物质供给的多少直接影响着滩坝体系的规模。研究区黄山街组湖侵—高位体系域沉积物主要来自于北部和东北部[9]，其中北部三角洲的规模较大，东北部砂体供给相对较少，在波浪作用下导致了西北部滩坝体系更为发育，居主导地位，而东北部滩坝沉积规模相对较小。

3.2 滩坝砂体沉积模式

文献［10］依据滩坝砂体沉积特征与分布位置的差异，总结了断陷湖盆短轴三角洲、开阔浅湖、水下古隆起以及湖岸线拐弯处4种分布模式。文献［11］根据断陷湖盆的演化阶段不同，建立了断陷期单断非对称式、断拗期双断对称式以及断拗期碟形3种滩坝沉积模式。文献［12］依据物源与滩坝砂体的关系，总结了基岩、扇三角洲、正常三角洲和碳酸盐岩4种滩坝砂体分布模式。这些基于断陷湖盆研究建立的滩坝砂体沉积模式，为深入了解拗陷湖盆滩坝的沉积特征与分布规律奠定了良好的基础。

基于对塔北地区滩坝砂体沉积特征、平面分布规律及主控因素的分析，建立了黄山街组湖侵—高位体系域沉积期拗陷湖盆滩坝砂体沉积模式（图5）。该时期塔北地区为大型浅水拗陷湖盆，地形坡度平缓（通常小于1.5°），盆地存在多个长距离搬运、物源供给稳定的三角洲，受湖浪和湖流作用的改造，在三角洲前端和侧缘形成多个规模不一的滩坝砂体。同时，物源供给的多少及类型控制了滩坝砂体的规模与沉积特征，物源供给充足时，滩坝砂体发育，规模大；相反，物源供给较少时，滩坝砂体规模小。而随着距三角洲距离的增大，滩坝砂体的规模表现为小—大—小的分布规律。这主要是由于波浪能量具有明显分带性，从岸线至浪基面，存在冲浪回流带、碎浪带、破浪带和升浪带4个不同的能量相带，其中破浪带中波浪能量最强，所携带粗粒物质大量堆积下来，导致形成的滩坝砂体规模大。此外，由于地形的宽缓，拗陷湖盆中即使小规模的湖平面升降变化也会导致湖岸线大范围的迁移，湖平面下降时滩坝砂体向湖盆方向进积，湖平面上升时滩坝砂体向岸线退积，最终多次的湖平面升降导致滩坝体系垂向上叠置、横向上广泛分布。

3.3 滩坝砂体成藏模式

塔北地区三叠系的油气主要来自于北部坳陷寒武—奥陶系烃源岩，而其主要成藏时期为喜马拉雅运动期，后期的构造活动使早期奥陶系成藏的油气重新调整分配，再次成藏[13-14]。研究区内轮南断裂带和桑塔木断裂带活动比较剧烈，使得油气沿着这2大断裂垂向运移至三叠系砂岩中。同时，在沉积相带的控制下，砂体构成了重要的输导体系，并在适宜部位聚集成藏。从目前的分布来看，研究区三叠系多数油气分布于克拉玛依组和黄山街组低位体系域发育的辫状河三角洲砂体中，但其连续性好，难以形成岩性圈闭，以发育构造油气藏为主。而湖侵—高位体系域发育的滩坝砂体孤立分布、叠置关系复杂，侧向封堵条件良好，且砂体厚度具有一定规模，利于形成岩性油气成藏。因此，在上述因素的控制下，研究区滩坝砂体形成了特有的构造岩性成藏模式（图6）。

3.4 滩坝砂体的油气意义

滩坝砂体作为重要的油气勘探目标，蕴藏着丰富的油气资源，例如胜利油田东营凹陷内探明了千万吨级别的滩坝砂体油藏[13-14]。塔北地区黄山街组发育于滨浅湖的滩坝砂体多呈孤立状分布，四周为湖相泥岩所包围，由于经过波浪的改造作用，滩坝砂体中砂岩一般分选好，可形成良好的砂体透镜体圈闭。这对塔北地区具有非常重要的现实意义。根据滩坝砂体的平面分布特征，T752井—T754井区附近发育的滩坝砂体可作为下一步勘探部署的重点。

图6 塔北地区黄山街组湖侵—高位体系域沉积期滩坝砂成藏模式

4 结论

（1）塔北地区黄山街组滩坝砂体发育坝主体、坝侧缘、坝间、滩砂和湖湾泥5种微相类型。

（2）滩坝砂体主要分布在研究区西北部和东北部，其他地区则零星孤立分布，其中西北部居主导地位，各微相均较发育，而滩坝砂体的形成与研究区特殊的地貌背景、水动力环境、湖平面变化以及沉积物供给条件密切相关。

（3）研究区的滩坝砂体多呈孤立状分布，滩坝砂体中砂岩分选较好，四周为湖相泥岩所包围，可形成良好的岩性圈闭。

［1］唐武，王英民，袁文芳，等.桑塔木地区三叠系层序地层特征及有利区带预测［J］.西安石油大学学报：自然科学版，2013，28（2）：1-10.

Tang Wu，Wang Yingmin，Yuan Wenfang，et al.Sequence strati⁃graphic characteristics and favorable hydrocarbon accumulation pre⁃diction of Triassic in Sangtamu area［J］.Journal of Xi’an Shiyou University：Natural Science Edition，2013，28（2）：1-10.

［2］邓宏文，马立祥，姜正龙，等.车镇凹陷大王北地区沙二段滩坝成因类型、分布规律与控制因素研究［J］.沉积学报，2008，26（5）：716-724.

DengHongwen，MaLixiang，JiangZhenglong，et al.Sand bank gener⁃ation types and its controls on their distribution，the second member of Shahejie formation，Lower Tertiary，Dawangbei，Chezhen depres⁃sion［J］.ActaSedimentologicaSinica，2008，26（5）：716-724.

［3］吴小斌，侯加根，王大兴，等.基于青海湖现代沉积对港中油田沙一段滩坝沉积微相的研究［J］.西安石油大学学报：自然科学版，2013，28（5）：31-38.

Wu Xiaobin，Hou Jiagen，Wang Daxing，et al.Study on sedimentary microfacies of beach⁃bar sand of the first member of Shahejie forma⁃tion in Gangzhong oilfield based on the modern Qinghai lake deposi⁃tion［J］.Journal of Xi’an Shiyou University：Natural Science Edi⁃ tion，2013，28（5）：31-38.

［4］Soreghan M J，Andrews C.Textural and compositional variability across littoral segments of Lake Tanganyika：the effect of asymmet⁃ric basin structure on sedimentation in large rift lakes［J］.AAPG Bulletin，1986，70（3）：382-409.

［5］Graham J P.Revised stratigraphy，depositional systems，and hydro⁃carbon exploration potential for the lower Cretaceous muddy sand⁃stone，Northern Denver basin［J］.AAPG Bulletin，2000，84（2）：183-209.

［6］潘兴祥.断陷盆地滩坝砂岩储集体勘探方法［J］.天然气工业，2007，27（增刊A）：278-281.

Pan Xingxiang.The exploration methods of beach bar reservoir in faulted down lacustrine basin［J］.Natural Gas Industry，2007，27（Suppl A）：278-281.

［7］Jiang Z X，Liu H，Zhang S W，et al.Sedimentary characteristics of

large⁃scale lacustrine beach⁃bars and their formation in the Eocene Boxing sag of Bohai Bay basin，east China［J］.Sedimentology，2011，58：1 087-1 112.

［8］唐武，王英民，袁文芳，等.塔北地区三叠系黄山街组湖相风暴沉积［J］.中南大学学报：自然科学版，2013，44（10）：4 179-4 186.

TangWu，WangYingmin，Yuan Wenfang，et al.Lacustrine storm de⁃posits of Triassic Huangshanjie formation in northern Tarim basin［J］.Journal of Central South University：Science and Technology，2013，44（10）：4 179-4 186.

［9］唐武.塔北地区三叠纪砂体成因类型、分布模式及主控因素［D］.北京：中国石油大学，2014：96-103.

Tang Wu.The origin types，distributive models and main controlling factors of sand bodies in Triassic，northern Tarim basin［D］.Beijing：ChinaUniversity of Petroleum，2014：96-103.

［10］朱筱敏，信荃麟，张晋仁.断陷湖盆滩坝储集体沉积特征及沉积模式［J］.沉积学报，1994，12（2）：20-28.

Zhu Xiaomin，Xin Quanlin，Zhang Jinren.Sedimentary characteris⁃tics and models of the beach⁃bar reservoirs in faulted down lacus⁃trine basins［J］.ActaSedimentologicaSinica，1994，12（2）：20-28.

［11］马立祥，邓宏文，林会喜.济阳坳陷三种典型滩坝相的空间分布模式［J］.地质科技情报，2009，28（2）：66-71.

MaLixiang，DengHongwen，Lin Huixi.Three kinds of spatiotempo⁃ral models of typical beach and bar sedimentary facies in Jiyang depression［J］.Geological Science and Technology Information，2009，28（2）：66-71.

［12］杨勇强，邱隆伟，姜在兴，等.陆相断陷湖盆滩坝沉积模式——以东营凹陷古近系沙四上亚段为例［J］.石油学报，2011，32（3）：417-423.

Yang Yongqiang，Qiu Longwei，Jiang Zaixing，et al.A depositional pattern of beach bar in continental rift lake basins：a case study on the upper part of the fourth member of the Shahejie formation in the Dongyingsag［J］.ActaPetrolei Sinica，2011，32（3）：417-423.

［13］杨海军，韩剑发.塔里木盆地轮南复式油气聚集区成藏特点与主控因素［J］.中国科学：地球科学，2007，37（增刊）：53-62.

Yang Haijun，Han Jianfa.Accumulation characteristics and con⁃trolling factors in oil and gas accumulation zone of the Lunnan low⁃er uplift in Tarim basin［J］.Science China：Earth Sciences，2007，37（suppl）：53-62.

［14］谢大庆，郑孟林，蒋华山，等.塔里木盆地沙雅隆起形成演化与油气分布规律［J］.大地构造与成矿学，2013，37（3）：398-409.

Xie Daqing，Zheng Menglin，Jiang Huashan，et al.Formation and evolution of the Shaya uplift and constraints on oil and gas distribu⁃tion in the Tarim basin［J］.Geotectonica et Metallogenia，2013，37（3）：398-409.

Depositional Model for Lacustrine Beach Bars of Huangshanjie Formation in Tabei Area, Tarim Basin

TANG Wu1,ZHONG Mihong2,TIAN Jianhua1,ZOU Mengjun1
(1.CNOOC Research Institute,Beijing 100028,China;2.Research&Development Center of CNOOC Gas&Power Group, Beijing100028,China)

To find out characteristics and controlling factors of beach⁃bar sand bodies in a terrestrial down⁃warped lacustrine basin is of great significance for lithologic reservoir exploration in it.In this paper,the characteristics of beach bars of transgressive systems tract and highstand systems tract of Huangshanjie formation of the Upper Triassic in Tabei area(northern Tarim basin)were analyzed in detail,based on the drilling,well log and 3D seismic data.The results show that five microfacies are identified in the beach bars,including bar body,bar edge,interbar,beach sand and lake bay,with each microfacies having different sedimentary characteristics.The beach bars mainly develop in the northwestern and northeastern Tabei,dominated by northwestern Tabei on the plane,and in other areas they are isolated distribution. The formation of beach bars is closely related to the special paleogeomorphology setting,hydrodynamic environment,lake level change and provenance supply.Finally,based on the analysis of sedimentary characteristics,distribution and controlling factors of the beach bars,the depositional model for such beach bars in the down⁃warped lacustrine basin is established.

Tarim basin;Tabei area;Huangshanjie formation;terrestrial down⁃warped lacustrine basin;beach⁃bar sand body;controlling factor;depositional model

TE111.3

A

1001-3873（2015）03-0299-05

10.7657/XJPG20150309

2015-12-05

2015-04-03

国家973项目（2009CB219407）；国家自然科学基金（41372115）

唐武（1987-），男，湖北荆州人，博士，油气地质，（Tel）15210871502（E-mail）tw_geology@163.com.