春光区块沙湾组沉积相类型及岩性圈闭发育模式

赵爱文王振奇叶 春陈 轩宋俊杰王琳霖李伟强

（1无锡工艺职业技术学院机电工程系；2长江大学地球科学学院；3中国石油新疆油田公司勘探开发研究院地球物理研究所；4中国石化河南油田分公司工程咨询有限公司）

春光区块沙湾组沉积相类型及岩性圈闭发育模式

赵爱文1,2王振奇2叶 春3陈 轩2宋俊杰4王琳霖2李伟强2

（1无锡工艺职业技术学院机电工程系；2长江大学地球科学学院；3中国石油新疆油田公司勘探开发研究院地球物理研究所；4中国石化河南油田分公司工程咨询有限公司）

春光区块主力生油层沙湾组的沉积相类型一直备受关注，很多学者也都做过详细的研究与探讨，但成果与认识存在较大分歧。在野外剖面、钻井岩心观察描述的基础上，结合岩石颜色、沉积构造等相标志，认为春光区块沙湾组为辫状河三角洲—湖泊沉积体系；根据已钻井测井曲线的形态特征、地震属性值特征进行沉积微相分析，识别并划分出了辫状河河道、辫状河三角洲前缘水下分流河道沉积微相。统计分析沙湾组主要出油点岩性圈闭发育特征，发现辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体是主要的油气储集体，发育辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体储集—侧向相变封堵沉积模式。在此模式指导下,对研究区进行有利勘探目标优选，认为沙湾组S2砂组在研究区中西部发育的辫状河三角洲前缘水下分流河道沉积为下一步油气勘探的I类目标相带。

水下分流河道；辫状河三角洲；岩性油气藏；沙湾组；春光区块；准噶尔盆地

车排子凸起虽然经历多期的构造运动，但整体仍处于长期继承性隆起，其主体走向由西逐渐向东偏移，这一构造格局的变化引发了对研究区沙湾组物源方向、沉积相类型的探讨与争论。绝大多数学者认为车排子凸起春光油田新近系沙湾组的物源主要来自于西北部的扎伊尔山；也有学者认为沙湾组存在西北部和东北部两大物源体系，早期发育西北部物源体系，晚期物源方向往东迁移，以东北方向为主[1-3]。本次研究对沙湾组物源的认识与后者相似。对有关沙湾组沉积相类型的文献进行了大量调研，发现受物源方向认识差异性的影响，相关学者对沙湾组沉积体系的研究成果缺乏统一认识：多数学者认为其沉积体系为三角洲—湖泊沉积体系[4-6]，也有学者提出为滩坝沉积体系和扇三角洲沉积体系[7-8]。在长期风化剥蚀条件下，沙湾组砂体较薄，多次水进水退导致砂体垂向叠置、横向连片，沉积相平面展布规律不明显，识别困难，研究难度较大[9-11]。在层序地层学理论指导下，通过岩石相—测井相—地震相“三相”的联合解释，明确了沙湾组沉积体系，总结了沉积相演化模式，归纳了岩性圈闭发育模式，并对有利岩性圈闭发育区带进行了预测。

1 研究区概况

车排子凸起位于准噶尔盆地西北缘，与红车断裂带同属于准噶尔盆地西部隆起的次一级构造单元（图1）。春光区块位于车排子凸起，紧邻小拐油田和红山嘴油田，面积为1023km2。车排子凸起形成于晚海西期，印支—燕山期持续隆升，喜马拉雅期才最终定型[12-18]。凸起上大部分地区缺失二叠系、三叠系和侏罗系，白垩系、古近系和新近系直接超覆沉积于石炭系基岩之上。古近系发育安集海河组，新近系自下而上为沙湾组、塔西河组和独山子组[19-22]。总的来说，车排子凸起为一构造简单的缓坡，无典型的隆凹，断裂发育较少，背斜型等构造圈闭不发育，以岩性类、地层类为主的非构造圈闭是该地区油气勘探的必然选择。

图1 春光区块构造位置图

2 沉积相类型判别

通过对研究区23口井共约236m岩心的岩性特点、沉积构造和岩石颜色等，以及托斯台野外露头剖面的详细描述，基本确定了沙湾组沉积环境。用岩心资料来刻度测井资料，识别了研究区30口重点井的单井沉积微相，分析其沉积环境特征及其演化规律，建立沉积相的垂向相模式。此外，分别选取4条平行物源和垂直物源的地层格架线进行连井沉积剖面相分析，再与地震均方根振幅属性相协调匹配，从而明确了沙湾组整体的沉积相平面展布规律以及综合沉积相模式。

2.1 湖泊相

可识别湖泊相的有车64井、车89井、车97井及车峰18井在沙二段（N1s2）S5—S7砂组(该层段在层序上位于最大湖泛面上下)的取心资料。车89井S7砂组中970～980m取心井段，褐红色泥岩中见有斑状石膏（图2a），说明当时湖泊为干旱环境，测井曲线具直线形特征（图2b），地震剖面上表现为中振幅、中连续性反射，呈亚平行特征（图2c）。

图2 车89井S7砂组湖泊相岩心—测井—地震综合响应特征(a) 970～980m井段岩心照片；（b）测井曲线；（c）地震剖面

2.2 辫状河沉积

春10-7井沙一段（N1s1）S2砂组取心中见有次棱角状、分选中—差的砾石，砾石之间见砂质充填，说明砾石经过了一定距离的搬运，认为其属于辫状河河道沉积。辫状河河道的典型特征就是砂岩含量高，多由厚层砂砾岩构成，且具有多期冲刷面叠置特征（图3a），测井曲线呈齿化箱形特征（图3b），地震剖面上表现为强振幅、中等连续性（图3c），地震属性图上见均值的振幅响应（图3d）。河道既可以发育在冲积扇中，也可以发育在较为纯粹的辫状河体系，结合地质背景、井间联系、叠置关系以及层序特征综合分析，认为研究区地层倾角较小，冲积扇大面积发育的可能性较小，所以认为其属于辫状河河道沉积。

图3 春10-7井S2砂组辫状河河道岩心—测井—地震综合响应特征(a)冲刷面构造；（b）测井曲线；（c）地震剖面；（d）均方根振幅属性图

2.3 辫状河三角洲沉积

对于辫状河三角洲前缘水下分流河道微相的认识是本次研究中最大的突破。首先，沙湾组是该区的主力出油储层，备受关注，认识虽较为丰富，但是观点不统一，如关于滩坝、席状砂及水下分流河道的认识[19-20,23]；其次，分流河道沉积发育的层位比较多，如S2、S4、S5、S6砂组均有发育，而且同一层还存在空间上的相变；此外，辫状河三角洲前缘水下分流河道与曲流河河道的沉积特征有着相似之处，仅凭个别证据很难辨别。S2砂组是沙湾组油气勘探的潜力层，近年来取得很多新发现，取心井资料也比较丰富；S5—S6砂组是传统的重要出油层位。下文对S2砂组和S5—S6砂组辫状河三角洲前缘水下分流河道沉积的识别过程进行简述。

春2-4井在S2砂组的取心资料均显示以下沉积特征：①S2砂组发育有含砾砂岩、中粗砂岩、灰色泥岩沉积；②见有冲刷面构造（图4a）；③测井曲线具箱形特征（图4b）；④地震强振幅反射（图4c），均方根振幅属性平面图上存在均值和非均值的差异（图4d）。根据上述岩心—测井—地震综合响应特征，引发对S2砂组辫状河三角洲前缘水下分流河道沉积的认识。层序上S2砂组属于湖侵过程的产物，三角洲沉积发育的可能性较大，亦有研究将其解释为曲流河沉积。然而，在研究区西南部春27—春22—排2井区，S2砂组均方根振幅属性图上表现为强振幅团块状发育，且依次向东北升高，很像曲流河边滩，钻井取心也具有曲流河特征。但是该井区北部发育大面积泥岩，南部大量井钻揭显示为箱形—钟形的厚层砂岩，没有与北部泥岩相对应的泥质沉积。此外，北部弱振幅地震响应的地层里面，没有曲流河砂质沉积的强振幅特征。鉴于这一矛盾，认为解释为曲流河沉积不合理，辫状河三角洲前缘水下分流河道的解释更能与已知的地质现象匹配。S2砂组东北部砂地比高，向西南部逐渐降低，西南部又可以细化成从东往西北砂地比逐渐降低，整体解释为东北部大面积发育的辫状河向西南部沉积卸载。此时伴随着湖平面上升，辫状河在春110E井区近南北方向上演化为辫状河三角洲。辫状河三角洲前缘水下分流河道主体位于西部及西南部，其中往西北方向为辫状河三角洲前缘水下分流河道沉积，而取心井的钻井取心正好揭示的是向西北迁移的水下分流河道沉积。

图4 春2-4井S2砂组水下分流河道岩心—测井—地震综合响应特征(a) 970～970.2m井段岩心照片；（b）测井曲线；（c）地震剖面；（d）均方根振幅属性图

排2井油藏是S5—S6砂组出油点的典型代表。虽然对于该油层沉积环境的研究资料文献较多，但是前人的认识存在很大的差异，主要有辫状河滩坝以及辫状河三角洲席状砂和水下分流河道几种观点，其中多数人认同滩坝沉积观点。由于排2井S5砂组取心资料缺失，无法验证其沉积类型。但在排2井东部发现了以车89井及车峰18井等为代表的成因相似的油藏，且有取心资料。结合车89井岩心—测井—地震综合响应特征分析（图5），认为排2井S5—S6砂组沉积特征与S2砂组相似：发育粗砂岩、细砂岩、褐色含膏泥岩，呈现反韵律—正韵律；同样见有交错层理；测井相表现为钟形—指状；均方根振幅呈团块状发育。而滩坝沉积不应该紧邻大套砂岩发育，更不应该紧邻辫状河三角洲的侧缘发育。因此受S2砂组沉积相认识的启发，认为S5砂组出油砂体亦应该为辫状河三角洲前缘水下分流河道沉积。此外，砂地比和地层厚度由东北向这些地区逐渐降低，岩心及钻井揭示出的沉积现象直指牵引流相关的沉积，综合厘定为辫状河三角洲前缘水下分流河道沉积。

图5 车89井S5砂组水下分流河道岩心—测井—地震综合响应特征(a) 1020～1020.1m井段岩心照片；（b）测井曲线；（c）均方根振幅属性图

3 沉积相发育模式

经过详细的沉积相及沉积微相判别，认为春光区块主要发育扇三角洲、辫状河、辫状河三角洲、湖泊沉积。为厘清沙湾组沉积相的平面展布特征，分别选取横向、纵向连井剖面进行砂体精细解剖，明确每个砂组沉积相平面规律以及沙湾组沉积相纵向演化过程。

春29-1—春67—春110E-1—排26—春30—排2-200—春52-2—春56—春11连井剖面方向为西南—东北向，地层厚度向东北方向逐渐变薄。S1—S3砂组主要为滨浅湖—辫状河沉积，地震剖面上表现为强振幅中—好连续反射；S4砂组为辫状河三角洲前缘水下分流河道沉积，在东北区域的春56井附近表现为辫状河河道沉积，砂体较发育，地震剖面上表现为中—强振幅中连续反射；S5—S7砂组主要为滨浅湖沉积，表现为中—弱振幅好连续反射；沙三段（N1s3）表现为冲积扇、泛滥平原沉积，地震剖面上东北部表现为强振幅中—好连续性反射，解释为冲积扇沉积，西南方向表现为中—弱振幅好连续反射，解释为泛滥平原沉积（图6）。

图6 春29-1至春11井连井剖面图

春42—春69—春115E—春25—车85连井剖面方向为西北—东南向，可以明显看出沙湾组厚度由薄变厚。S1—S3砂组主要发育辫状河河道沉积，SP曲线表现为箱形或钟形，在春42井附近发育冲积扇沉积，SP曲线表现为齿化箱形；S4—S6砂组主要为辫状河三角洲前缘水下分流河道沉积，在春42井附近为扇三角洲沉积；S7砂组主要为滨浅湖沉积；沙三段发育辫状河、泛滥平原沉积，春42井附近为冲积扇沉积（图7）。

图7 春42井至车85井连井沉积相对比图

综合沙湾组各砂组的沉积及层序特征，结合连井剖面分析，总结了春光区块沙湾组沉积相演变规律。总的来说，研究区西北部物源持续供给，东北部—东部物源体系供给逐渐减弱；沉积过程中，存在两次湖侵事件，水体由浅—深—浅—深。其中，S1—S3砂组垂向上主要发育辫状河—辫状河三角洲—辫状河沉积；S4—S7砂组垂向上主要发育辫状河三角洲—湖泊—冲积扇沉积。平面上，西北部和北部持续发育近源冲积扇—扇三角洲沉积；东北部、南部和东南部持续发育辫状河—辫状河三角洲沉积（图8至图13）。

图8 春光区块沙湾组S1砂组沉积相图

图9 春光区块沙湾组S2砂组沉积相图

图10 春光区块沙湾组S3砂组沉积相图

图11 春光区块沙湾组S4砂组沉积相图

图12 春光区块沙湾组S5砂组沉积相图

图13 春光区块沙湾组S6砂组沉积相图

4 岩性圈闭发育模式与勘探方向

众所周知，岩性圈闭发育必须要有一个合适的砂地比环境[23-25]。从研究区出油情况统计表可以看出(表1)，研究区沙湾组岩性圈闭发育的储集体主要为辫状河三角洲前缘水下分流河道，其相关的圈闭砂地比主要在0.1～0.4 范围，且以轻质油为主。这一特征是这一系列油藏形成的主要地质背景。基于沙湾组沉积层序演化及平面分布特征，总结出辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体侧向相变封堵岩性圈闭发育模式。

表1 春光区块沙湾组各砂组出油特点统计

（1）沙湾组辫状河三角洲砂体平面连续性好、成片分布、砂地比一般大于0.6，属于沉积物供给非常充足的典型富砂体系。沙湾组沉积时期，春光地区为前陆盆地前缘斜坡带，地形坡度非常小。而此时的干旱气候提供了大量的风化沉积物，间歇性的水流携带大量沉积物由北向南远距离推进，形成大面积发育、砂层厚度大的辫状河三角洲沉积体系。这种类型三角洲沉积砂地比大、砂体侧向连通性好，且由于地层较新，砂岩胶结差，砂体物性很好，因此非常不利于岩性圈闭的发育。

（2）两次湖侵事件孕育了两个完整的层序旋回，湖平面上下地层砂地比低，是有利的岩性圈闭发育层系。在整体富砂背景下，受湖侵影响，沉积物源向北退却，易形成岩性圈闭发育优势层，如S2砂组和S5砂组。

（3）辫状河三角洲前缘水下分流河道是有利的岩性圈闭发育体。春光区块物源主要来自东北方向，在沉积物由东北向西南推进的过程中，伴随着水下分流河道的迁移改道，可以在辫状河三角洲前缘(非沉积主流线上)发育水下分流河道，该类型砂体砂地比较小，一般为0.1～0.4，且与湖相泥岩指状接触，发生相变形成封堵，由此形成岩性圈闭。

在上述岩性圈闭发育模式的指导下，根据砂组沉积微相平面展布特征，认为春光区块沙湾组除了传统的S5主力油层外，S2、S4及S6砂组也发育类似的辫状河三角洲前缘水下分流河道沉积，其砂体展布特征也指示为有利的岩性圈闭发育区带。但研究区内S4砂组湖相沉积欠发育，缺乏有效的侧向封堵条件，不利于岩性圈闭的形成； S6砂组主要为湖相沉积，辫状河三角洲前缘沉积分布范围较小，水下分流河道砂体发育规模较为有限；只有S2砂组发育的辫状河三角洲前缘水下分流河道沉积砂体，其砂地比条件适宜，且因相变与湖相泥岩呈指状接触，形成了良好的侧向封堵。所以，位于研究区中西部相变转换区带的S2砂组水下分流河道沉积，是研究区I类勘探接替区（图14），应加强综合地质研究，重点开展有利目标优选。

5 结论

（1）沉积相分析表明，春光区块沙湾组主要发育辫状河—辫状河三角洲—湖泊沉积体系，扇三角洲只在研究区西北部距离物源较近的春50井区附近发育。

（2）沉积微相研究识别了辫状河河道和辫状河三角洲前缘水下分流河道沉积，均为沙湾组有利的油气储集相带，其中辫状河三角洲前缘水下分流河道沉积发育的砂体砂地比条件较好，有利于岩性圈闭的发育。

（3）春光区块沙湾组岩性圈闭发育规律可归纳为辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体储集—侧向相变封堵发育模式。

（4）综合沉积相平面展布和岩性圈闭发育模式分析，认为在研究区中西部发育的沙湾组S2砂组辫状河三角洲前缘沉积为春光区块岩性圈闭勘探的I类目标区。

图14 春光区块沙湾组S2砂组岩性圈闭勘探综合评价图

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Types of sedimentary facies and development patterns of lithologic traps in Shawan Formation, Chunguang block

Zhao Aiwen1,2, Wang Zhenqi2, Ye Chun3, Chen Xuan2, Song Junjie4, Wang Linlin2, Li Weiqiang2
(1 Mechanical Engineering Department, Wuxi Institute of Arts & Technology; 2 College of Geosciences, Yangtze University; 3 Division of Geophysics Research, Exploration and Development Research Institute, PetroChina Xinjiang Oilfeld Company; 4 Sinopec Henan Oilfeld Engineering Consulting Company Limited)

Many scholars have made detailed studies and discussions on the types of sedimentary facies in the Shawan Formation, the major oil-generating formation in the Chunguang block, but their achievements and recognitions are inconsistent. On the basis of outcrop section and drilling core observation, together with the rock color, sedimentary structure and other facies markers, it is derived that the Shawan Formation is of the braided river delta-lake sedimentary system. According to shapes of wireline logging curves and seismic attribute analysis, the sedimentary microfacies are identifed as braided channel, and underwater distributary channel at the braided river delta front. Statistical analysis on the features of lithologic traps at the oil-producing point indicate that the underwater distributary channel sands at the braided river delta front serve as the major reservoir, and the depositional pattern is summarized as the underwater distributary channel sands at the braided river delta front as reservoir with lateral phase-transition seal. According to this pattern, the prospective targets are selected within the study area, and the underwater distributary channel sands at the braided river delta front in S2 sand group of Shawan Formation within the study area is considered as Type I target zone for the following exploration.

underwater distributary channel, braided river delta, lithologic reservoir, Shawan Formation, Chunguang block, Junggar Basin

TE112.2

A

国家科技重大专项“西非重点区深水碎屑岩高精度层序地层研究与储层精细评价”(2011ZX05030-003-001);国家自然科学基金青年科学基金项目“黄骅坳陷孔南地区枣III界面的构造属性及其地质意义”(41402111)。

赵爱文（1991-），女，江苏淮安人，硕士，2016年毕业于长江大学，现从事学生管理工作。地址：江苏省无锡市宜兴市荆邑南路99号，邮政编码：225800。E-mail：18062796417@163.com

2015-10-29；修改日期：2017-01-15

10.3969/j.issn.1672-7703.2017.02.007