准噶尔盆地车排子地区白垩系沉积特征及演化

王千军

（中国石化胜利油田分公司 西部新区研究院，山东 东营 257000）

0 引言

2005年，准噶尔盆地车排子地区在排2井新近系沙湾组获得突破，发现春光和春风油田[1]，随着勘探程度的不断深入，继主力层系沙湾组后，下部白垩系在钻探中也发现丰富的油气显示[2－3]，并在排60、排607、排609等井钻遇较厚油层，特别是邻区沙门1井在白垩系获得高产工业油流[4－5]，证实白垩系是一个具有较大潜力的勘探接替层系[6].

以沙湾组为主要勘探目的层的探井完全钻揭白垩系的较少，同时在白垩系也未钻遇较好的储层，导致可用资料较少.赵东娜等[7－8]研究准噶尔盆地红车断裂带白垩系层序，划分为4个三级层序，建立无坡折缓坡型层序地层模型，分析幕式构造运动和古气候旋回变化对层序发育的控制作用；在井震联合标定的基础上，杨勇等[9]将下白垩统层序地层划分为2个三级层序，明确古气候对层序发育的控制作用；谷云飞等[10]研究准噶尔盆地白垩系岩相古地理，识别冲积扇、辫状河、三角洲和湖泊等沉积相；邢凤存等[11]研究车排子地区构造—古地貌特征及其控砂机制，恢复准噶尔盆地车排子地区下白垩统吐谷鲁群层序；在分析地震反射特征、沉积学特征及电性特征基础上，向奎[12]研究车排子地区白垩系下切谷沉积体系，认为该体系具有较好的勘探前景；洪太元等[13]研究准噶尔盆地腹部白垩系底部不整合特征，认为白垩系底部不整合形成的隐蔽性非构造圈闭组合是最重要的勘探区域之一；何登发等[14]研究准噶尔盆地红车断裂带白垩系层序，识别4个层序、8个体系域.这些研究对研究区沉积体系并未有清晰一致的认识，随着钻揭白垩系探井的不断增加，对白垩系沉积相的认识也越来越深入.

笔者利用钻井、录井、测井和地震等资料，在分析岩石的结构构造和古生物基础上，研究车排子地区白垩系的沉积体系发育特征，为该地区的油气勘探提供依据.

1 区域地质概况

车排子地区在构造上位于准噶尔盆地西部隆起车排子凸起，西邻扎伊尔山，东部与昌吉凹陷以红车断裂带为界，南部与四棵树凹陷以艾卡断裂为界（见图1）.车排子地区构造面积为1.08×104km2，研究区面积为0.22×104km2.车排子凸起是晚海西期发育形成的继承性凸起[15－16]，基底为石炭系浅变质岩，上部依次沉积侏罗系、白垩系、古近系安集海河组，以及新近系沙湾组、塔西河组和第四系[17－19]，白垩系自下而上发育清水河组、呼图壁组、胜金口组和连木沁组（见图2），厚度在20.0～490.0m之间.

图1 研究区构造位置Fig.1 The tectonic position of the study area

图2 车排子地区白垩系综合柱状图Fig.2Comprehensive column of Cretaceous in Chepaizi area

2 沉积相特征

应用岩矿、古生物、测井相和地震相等方法，结合区域构造背景、岩心描述、单井相和连井剖面相结果，分析研究区白垩系沉积特征.白垩系主要发育扇三角洲相和湖泊相，可以进一步划分为3种亚相和7种微相（见表1）.

表1 车排子地区白垩系沉积相类型Table 1 The deposition type of Cretaceous in Chepaizi area

2.1 扇三角洲相

扇三角洲相的沉积特征与辫状河三角洲相的类似，由于它是冲积扇直接进入湖盆或经过短距离搬运入湖形成的[20－22]，所以颗粒的粒度比辫状河三角洲的粗，发育的岩性以砂砾岩和含砾砂岩为主.根据车排子地区扇三角洲相的岩性、古生物、测井及地震特点，可以划分为扇三角洲平原和扇三角洲前缘亚相.

2.1.1 扇三角洲平原亚相

扇三角洲平原亚相基本是扇三角洲相的水上部分，所以发育的岩性总体上以杂色砾岩和含砾砂岩为主（见图3（a）），颗粒大小不一，砾石粒径从数毫米到数十厘米不等，分选较差，磨圆差—中等，具有成分成熟度与结构成熟度低的特点.单层垂向上具有明显的正韵律特征，自然电位曲线表现为齿化的钟型、漏斗型和箱型（见图4（a－c）），根据沉积特征可以分为水上分流河道和漫滩沼泽微相.

图3 车排子地区白垩系沉积构造特征Fig.3 The sedimentary tectonic characteristics of the Cretaceous in Chepaizi area

水上分流河道发育的岩性主要为黄色、土黄色、灰白色含砾砂岩，颗粒分选磨圆中等，呈次棱角状—次圆状，河道底部可见冲刷面和呈叠瓦状滞留沉积的砾石，反映洪水的频繁冲刷和充填.交错层理十分发育且规模向上变小，底部发育楔状交错层理（见图3（b））、槽状层理和平行层理（见图3（c－d）），向上发育递变层理和波状层理，反映水动力条件由强到弱的变化.测井曲线多呈中—高幅微齿箱型（见图4（c）），少量呈中幅指型—箱型复合型.

漫滩沼泽微相沉积位于辫状分流河道间，属于低能沉积区，以细粒沉积为主，岩性主要以棕色、红褐色粉砂岩和泥岩互层沉积为主，局部可见决口扇砂体呈席状分布.偶见不规则斜层理和透镜状层理，在垂向上与砂砾岩呈不等厚互层，以小型正韵律为主，顶部与砂砾岩呈突变接触，底部与砂砾岩呈渐变接触.自然电位曲线呈齿型或微齿状直线型，异常幅度较低或无明显异常.

图4 车排子地区白垩系自然电位曲线类型及组合特征Fig.4 The curve type and combination characteristics of natural potential of the Cretaceous in Chepaizi area

2.1.2 扇三角洲前缘亚相

扇三角洲前缘亚相主要发育在水下，受河水与波浪双重改造影响，沉积构造非常丰富，形成的砂岩孔渗性良好，是油气勘探的主要对象.根据沉积特征可以划分为水下分流河道、水下分流河道间和席状砂等微相.

水下分流河道是辫状河道入湖后的延伸，是扇三角洲前缘沉积的主体.随着扇体向前方扩散，在波浪作用下，河道不断分叉，同时下切作用也不断减弱，水下分流河道呈现不同于水上河道的沉积特征.发育的岩性主要为灰色、灰绿色砂砾岩及含砾砂岩、砂岩，顶部为灰色、灰绿色泥岩，下粗上细是其显著沉积特征.砾石粒径从数毫米到数厘米，分选较差，磨圆较好，呈次圆状，具有弱的叠瓦状排列特点.底部有冲刷面，向上发育平行层理、槽状层理（见图3（e））和楔状层理.测井曲线呈箱型、齿型或复合型（见图4（d））.

水下分流河道间发育席状展布的灰色、灰绿色泥岩，以及粉砂质泥岩、泥质粉砂岩和粉砂岩.由于受波浪作用的改造，发育微波状层理、透镜状层理、滑塌构造等三角洲前缘的典型标志，还可见少量虫孔.由于受水下分流河道的改道及湖浪、湖流的频繁冲刷，该微相常被冲刷减薄，甚至在局部被完全冲刷掉，因此单层厚度较薄，为0.5～2.0m，横向分布不稳定.电测曲线呈对称齿型、指型（见图4（e））或微齿化直线型.

席状砂位于水下分流河道的前端，在湖浪和沿岸流的改造作用下，河流携带的砂泥形成在水下分流河道前端分布的薄层砂体，或称为前缘席状砂.岩性主要为灰色、灰绿色细砂岩，部分水动力较强的地区还可见到含砾砂岩，颗粒分选磨圆较好.电测曲线呈微齿箱型、钟型及复合型（见图4（f－g））.平面上砂体呈椭圆形，剖面上为底平顶凸的透镜状.

2.2 湖泊相

白垩系沉积时期，构造活动微弱，断层不发育，准噶尔盆地进入稳定坳陷盆地的发育阶段，车排子地区地形平缓，位于湖盆边缘，属于滨浅湖沉积环境.根据沉积特征，研究区主要发育泥滩微相和滩坝微相.泥滩微相岩性主要为深灰色、灰黑色泥岩和粉砂质泥岩或泥质粉砂岩，局部地区可见薄层粉细砂岩，厚度一般为1.0～2.0m，最厚为3.0m，横向分布相对稳定，发育微波状层理和生物扰动构造（见图3（f－g）），电测曲线呈微齿的直线型（见图4（h））.滩坝微相岩性主要为浅灰色、灰色、灰绿色中—细砂岩，由于水动力较好，砂体受到充分淘洗，分选中等—好，杂基含量低，成分成熟度和结构成熟度较高，发育沙纹交错层理（见图3（h））和波状层理，电测曲线呈微齿箱型.

3 沉积相平面展布特征

3.1 清水河组时期

清水河组时期气候由湿润变为干旱，湖平面向湖方向迁移，基准面下降，可容空间减小，来自于西北部的物源供应不足，在盆地边缘的沟谷中发育不连片的扇三角洲相（见图5（a））.扇三角洲砂体厚度较薄，展布范围较小，在北部排60井以西、中部排7井区及南部车97井区有所分布.沿主河道方向，砂体厚度为3.0～5.0m，砂地比为20%～50%.由于湖平面较低，湖浪作用相对较弱，造成扇三角洲的改造比湖侵域时弱，滩坝的沉积范围也比湖侵域时小，主要分布在北部排1井区、车浅15井区和南部车89井区.砂体厚度为1.0～3.0m，砂地比为10%～40%.

3.2 呼图壁组时期

呼图壁组时期开始湖侵，湖岸线往西迁移（见图5（b））.西北部地区发生隆起，导致北部地区在湖侵背景下依然隆起接受剥蚀，南部地区在湖侵背景下接受沉积，由于气候逐渐变得湿润，且降雨较多，物源供应较为充足.扇三角洲相发育的范围和面积也较清水河组时期的大，主要分布在排607井区、排7井区和排9井区附近，砂体厚度为5.0～10.0m，砂地比为30%～60%.此时，由于受湖水的搅动影响，研究区东部滩坝砂体较为发育，单个砂体范围较大，面积最大为49.80km2，砂体厚度为3.0～5.0m，砂地比为20%～50%.

3.3 胜金口组时期

胜金口组时期南部沉积范围有所扩大，中北部地区没有太大变化（见图5（c））.扇三角洲相的沉积范围有所缩小，在排609井区和排17井区发育，砂体厚度为4.0～5.0m，砂地比为10%～50%.滩坝零星的分布于滨浅湖，单个砂体面积较小，最大为30.00km2，最小为10.00km2，砂体厚度为1.0～3.0m，砂地比为10%～40%.

图5 车排子地区白垩系沉积体系平面分布Fig.5 The depositional facies distribution maps of the Cretaceous in Chepaizi area

3.4 连木沁组时期

连木沁组时期湖侵达到最大，湖岸线在南部已经抵达排28井区，由于东北部地区后期接受剥蚀，造成现今南部地层展布范围宽于北部地层展布范围，以及北部残留地层较薄的现状（见图5（d））.扇三角洲相主要发育在排1井区、排604井区和排28井区，砂体厚度为2.0～5.0m，砂地比为10%～60%.滩坝分布在扇三角洲前缘及其侧缘.

图6 车排子地区白垩系沉积模式Fig.6 The sedimentary mode chart of the Cretaceous in Chepaizi area

4 沉积模式

在明确白垩系的构造演化、沉积背景、沉积相类型及沉积特征基础上，总结车排子地区白垩系的沉积模式（见图6）.研究区总体为滨浅湖沉积背景，西北部为隆起区，提供物源，向东、南逐渐演化为宽缓的斜坡，碎屑物质主要沉积于斜坡滨浅湖区.后期随着湖平面不断上升，可容空间增大，物源供给不足，在湖岸线附近发育小规模的缓坡型扇三角洲.扇体顺斜坡倾向近东西向展布，展布范围较小，厚度中等.由于湖水位较高，湖浪改造作用较强，造成扇三角洲后期改造较剧烈.沉积砂体受湖浪与湖流的作用，在扇三角洲前缘及侧缘形成大范围的滩坝砂体，岩性以细砂岩为主，夹有薄层泥质粉砂岩和泥岩，为白垩系油层重要的储集体，与准噶尔盆地腹部昌吉凹陷及西缘四棵树凹陷内源岩形成良好的生储配置关系.

5 结论

（1）车排子地区白垩系为一套湖进背景下的沉积产物，西北部为主要物源区，向东、南逐渐演化为宽缓的斜坡，碎屑物质主要沉积于斜坡滨浅湖区，发育的岩石类型主要为灰色、灰绿色含砾砂岩和砂岩、泥质粉砂岩、泥岩，砂泥岩呈频繁互层.

（2）车排子地区白垩系发育扇三角洲相和湖泊相.扇三角洲相以前缘沉积为主，主要发育水下分流河道、水下分流河道间和席状砂等微相，受湖平面升降、气候变化、沉积物供给等因素的影响，造成扇三角洲砂体的发育规模较滩坝砂体的小.车排子地区白垩系砂体紧邻昌吉凹陷、四棵树凹陷，具有较好的油气成藏条件，可形成下生上储油气藏.

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