准西地区侏罗系沉积特征与有利储层分布

许 涛， 张曰静， 陈 林， 程长领， 张新见， 苏真真

( 中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院 西部分院，山东 东营 257000 )

准西地区侏罗系沉积特征与有利储层分布

许 涛， 张曰静， 陈 林， 程长领， 张新见， 苏真真

( 中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院 西部分院，山东 东营 257000 )

准噶尔盆地西缘地区侏罗系勘探程度较低，对砂体成因类型及有利储层分布认识不清。在地层精细划分的基础上，根据精细剥蚀量计算结果，恢复侏罗系沉积期古地貌；结合残留地层的沉积特征，研究侏罗系沉积模式，还原重要沉积期的岩相古地理；根据研究区物性统计与物性下限分析结果，明确有利储层砂体成因类型，预测有利储层的展布。结果表明，车排子地区侏罗系发育扇三角洲和辫状河三角洲两种沉积相类型，其中车排子凸起东翼陡坡带发育受限型扇三角洲，四棵树凹陷南部陡坡带发育扇三角洲，四棵树凹陷北部缓坡带发育辫状河三角洲。其中辫状河三角洲前缘砂体储集物性最好，为有效储层，是未来重点勘探目标。

沉积特征； 有利储层； 侏罗系； 岩相古地理； 准噶尔盆地西缘

0 引言

侏罗系是准噶尔盆地重要的含油气层系，侏罗系油气藏遍布于盆地的各个地区[1]。准西地区侏罗系的钻井油气显示异常丰富，但未发现规模可动用储量。近年来，胜利油田在该地区新生界新近系沙湾组及古生界石炭系累计发现2亿吨级储量规模，作为中间层系的侏罗系也应具有良好的油气成藏背景，且侏罗系毯砂作为一套重要的油气横向输导毯，对于凸起区石炭系的油气成藏起到重要作用。目前，在车排子凸起东、西两翼与侏罗系毯砂呈侧向对接的石炭系获得工业油流[2]。钻探成果表明，侏罗系砂体作为一套横向输导毯，曾发生大规模油气运移，一旦具备圈闭条件即可成藏。侏罗系在车排子凸起区主要为一套发育在石炭系之上的、呈沟谷充填的残留地层，其充填物以物性较差的、杂基支撑的角砾岩为主，在局部地区钻遇物性较好的砂岩。

目前，对沟谷充填物的沉积环境存在争议：一种观点是扇三角洲沉积[3]；另一种观点是冲积扇—冲积平原(河流相)沉积[4-6]，该种沉积环境下能否发育规模有利储层还不清楚。在四棵树地区，主力烃源岩为四棵树凹陷侏罗系烃源岩[7]，侏罗系具有优先的成藏优势，但勘探程度低，钻井密度小，且处于盆缘超剥带，地层超剥关系复杂，受到车排子凸起分割影响，四棵树凹陷无法与沙湾凹陷开展直接的区域地层对比，增加该地区地层划分对比的难度，从而影响对侏罗系砂体成因类型及平面展布等认识。对沉积特征只有概要性研究[8-9]，制约该区侏罗系的勘探进程。

在地层综合划分对比的基础上，结合精细的剥蚀量计算，笔者恢复侏罗系沉积期古地貌；结合残留地层沉积相标志的精细解剖，建立沉积模式，并还原各沉积期的岩相古地理。通过对不同沉积相带的储层物性分布与有效储层物性下限关系分析，明确有利储层的沉积相发育类型，落实有利储层的平面分布，为下一步的勘探部署提供指导。

1 地质概况

研究区位于准噶尔盆地的西缘，其西北部邻近扎伊尔山，东部红车断裂带与昌吉凹陷相接，南部以伊林黑比尔根山为界，主要分为车排子凸起区和四棵树凹陷区(见图1)。自晚海西期隆升定型以来，车排子凸起长期保持正向构造形态，地层发育不全，缺失前石炭系、二叠系和三叠系，自下而上依次发育石炭系、中生界的侏罗系和白垩系、新生界的古近系和新近系[10]。四棵树凹陷是在石炭系火成岩基底上发展起来的中新生代继承性凹陷，于海西期末形成，印支至喜山期先后经历压扭—坳陷—前陆盆地三个演化阶段，凹陷处于持续隆升，直至三叠纪；主要沉积地层为三叠系—第四系，地层保存相对较全，地层厚度相对较大，各时代地层整体上自南向北减薄，呈楔形展布[11-12]。研究区断裂极其发育，存在3个大的区域性不整合，即新生界与白垩系、白垩系与侏罗系、侏罗系与下伏地层的不整合。

图1 准噶尔盆地西缘构造位置Fig.1 Tectonic location of the west Junggar basin

2 古地貌恢复

2.1 等时地层格架

由于准西地区位于盆缘复杂超剥带，地层划分对比难度大。根据研究区周边四棵树沟、大西沟、乌苏煤矿、托斯特沟、待哺僧林场等7个中生界露头剖面，以及研究区60余口钻井资料，在大量微体古生物分析(480余块次)、伊利石同位素测年(16块次)、测井曲线及其频谱属性趋势分析(60余口井)等基础上，开展系统的地层划分与对比，建立一套“岩石组合定沉积旋回，年代、生物地层定地层归属，测井曲线定地层界限，井震结合定地层展布”的综合地层划分对比方法(见图2)。首先利用岩石组合特征划分大的沉积旋回；然后利用古生物及同位素测年分析等确定不同沉积旋回的年龄归属；接着利用测井频谱属性趋势分析确定不同组段的界限特征；最终通过井震标定，利用地震资料刻画不同层系残留地层的平面展布，实现地层的精细划分对比，明确准西地区中生界地层归属。准西地区侏罗系自下而上主要发育下侏罗统八道湾组和三工河组，中、上侏罗统发育较为局限。等时地层格架的建立为沉积期古地貌的恢复和沉积模式的研究奠定基础。

图2 准西地区中生界地层综合划分Fig.2 The Mesozoic comprehensive stratigraphic division histogram of the west Junggar basin

2.2 沉积期古地貌

古地貌背景对沉积作用具有重要影响，直接或间接控制沉积体的类型、规模及其展布特征[13-16]，首先对侏罗系沉积期的古地貌进行恢复。由于准西地区处于盆缘超剥带，侏罗系剥蚀较为严重，常呈顶削特征，在地层精细划分对比的基础上，以地层趋势分析法[17]为指导，对60余条二维地震测线及部分三维地震测线开展地层剥蚀量恢复，并以12口井的单井声波时差法计算的剥蚀量结果进行校正，最终恢复研究区侏罗系不同地区的剥蚀量，综合还原下侏罗统的原始沉积厚度，再现侏罗系沉积早期的古地貌特征(见图3)。由图3可以看出，四棵树凹陷在侏罗纪时期为一个独立的沉积凹陷,与沙湾凹陷之间被车排子凸起分割，可以进一步划分为4个次一级的古地理单元：车排子凸起东翼陡坡带、四棵树凹陷北部缓坡带、四棵树凹陷南部陡坡带及中央凹陷带。其中中央凹陷带自东向西发育3个规模依次变小的次洼，分别为高泉1井东南、四参井1南和苏6井南次洼。

图3 准西地区侏罗系沉积早期古地貌Fig.3 The ancient landform at Jurassic sedimentary period of the west Junggar basin

3 沉积模式及沉积期岩相古地理

3.1 沉积模式

综合钻井、测井、露头剖面及地震等资料，通过岩性相标志、测井相标志和地震相标志分析，在文献[3-6，16，18]基础上，识别准西地区侏罗系发育两种沉积相类型：扇三角洲和辫状河三角洲。

3.1.1 扇三角洲

扇三角洲在平面上主要分布于车排子凸起东翼和四棵树凹陷南部，在层系上主要发育于八道湾组一段、三段和三工河组。在车排子凸起东翼，侏罗系主要表现为残留的沟谷充填特征，沟谷充填物在地震反射轴上呈空白反射、杂乱反射及不连续反射等特征，充填的岩性以杂乱堆积、分选磨圆极差的灰色角砾岩为主，可见部分磨圆较好的砂砾岩。砾石整体上成分较为单一，主要为灰色火山岩砾石。砾岩呈杂基支撑，砾石常呈直立状排列，反映典型的短距离搬运甚至就地坡积的重力流特征(见图4)。该类扇三角洲主要受古冲沟的控制，与Nemec W等提出的受限型扇三角洲[19]相似，即在陡坡带沟谷地形的控制下，扇三角洲平原亚相由沟谷约束的受限扇和沟谷两翼的支流扇组成，其中受限扇主要为砂砾岩沉积，支流扇主要发育角砾岩沉积，垂向上两者相互叠置，形成目前车排子凸起东翼侏罗系角砾岩与砂砾岩互层的岩石组合特征。再向前端，由于地形开阔，过渡为正常的扇三角洲前缘沉积，岩性也逐渐过渡为粗砂岩、含砾砂岩，粒度曲线表现为“两段式”和“一段式”，如排1井区钻遇。

图4 车排子凸起东翼陡坡带排6井单井相

另外，根据露头剖面及固1井等探井揭示，在四棵树凹陷南部也发育扇三角洲沉积。该类扇三角洲与车排子凸起东翼的受限型扇三角洲在岩性上具有明显差异性，扇三角洲在岩性上主要为一套磨圆较好的砂砾岩、(含砾)粗砂岩夹于厚层的半深湖相深灰色泥岩，砂砾岩及含砾砂岩中的砾石常呈杂乱堆积，砂岩粒度概率累积曲线以宽缓上拱型为主(见图5)，具有重力流特征，为陡坡带发育的冲积扇快速入湖形成的正常扇三角洲沉积特征。

3.1.2 辫状河三角洲

辫状河三角洲在平面上主要分布于四棵树凹陷的北部，在层系上主要发育于三工河组(J1s)。研究区排4井、苏6井、艾2井、卡6井、卡8井、四参1井等钻遇。根据钻井资料显示，其岩性主要发育一套厚层的含砾砂岩、中—粗砂岩、细砂岩与灰色泥岩的互层沉积，常具有厚层砂夹薄层泥的沉积特征，单砂层厚度一般为5～50 m。根据苏6井取心资料，其岩性主要为一套灰色的含砾中—粗砂岩、细砂岩，砾石呈次圆状，砂岩整体分选、磨圆较好，反映沉积物经历长距离的搬运，其粒度概率累积曲线以“两段式”和“三段式”为主(见图6)，为牵引流沉积特征。

图5 四棵树凹陷南部陡坡带固1井单井沉积相

在沉积相发育类型及分布特征等研究基础上，结合古地貌背景，建立车排子地区侏罗系的沉积模式(见图7)。下侏罗统沉积时期，准西地区主要发育辫状河三角洲和扇三角洲两种沉积相类型，其中北部斜坡带在古地貌上坡度缓(见图3)，距离物源区相对较远，沉积物搬运距离相对较长，研究区广泛发育来自北物源的辫状河三角洲沉积，形成厚层的、磨圆相对较好的含砾砂岩及砂岩沉积(见图6-7)；四棵树凹陷南部陡坡带发育近山前的扇三角洲沉积，冲积扇快速入湖，形成扇三角洲前缘砂砾岩、含砾砂岩与半深湖相泥岩互层沉积的特征(见图5和图7)；车排子凸起区东翼物源区主要来自西部的车排子凸起，由于地形坡度陡(见图3)，主要发育受古地貌沟谷控制的受限型扇三角洲沉积，风化剥蚀的沉积物经过短距离搬运快速堆积或原地坡积，岩性以灰色的杂基支撑角砾岩、砂砾岩为主，在局部开阔区可见正常砂岩沉积(见图4和图7)。

3.2 沉积期岩相古地理

根据沉积模式，考虑沉积期古地貌背景，在钻井及露头控制下，进行点—线—面综合分析(见图4-6、图8)，最终还原侏罗系三工河组和八道湾组沉积时期的岩相古地理(见图9)。整体上，八道湾组扇三角洲和辫状河三角洲发育规模较小，其中八道湾组二段在四棵树凹陷区发育一套大范围的湖侵背景下的半深湖相泥岩，为一套较有利的烃源岩发育层段；侏罗系三工河组沉积时期，四棵树凹陷北部斜坡带主要发育缓坡背景下的辫状河三角洲，沉积一套厚层的砂岩、含砾砂岩与湖相泥岩，具有良好的储—盖组合配置关系；四棵树凹陷南部陡坡带发育多个小型的扇三角洲，车排子凸起东翼以发育受限型扇三角洲为主。

图6 四棵树凹陷北部斜坡带苏6井单井相

4 有利储层分布

在沉积相平面分布研究基础上，分析不同沉积相带的储层物性特征。其中辫状河三角洲前缘砂体孔隙度介于11.2%～37.2%，平均为17.5%；渗透率介于(0.91～1 002.00)×10-3μm2，平均为21.70×10-3μm2。扇三角洲砂体孔隙度介于1.1%～9.1%，平均为5.3%；渗透率介于(0.03～6.00)×10-3μm2，平均为0.52×10-3μm2。受限型扇三角洲储层孔隙度介于3.9%～24.5%，平均为17.5%；渗透率介于(0.03～7.20)×10-3μm2，平均为0.85×10-3μm2。辫状河三角洲储层物性明显好于受限型扇三角洲的、好于扇三角洲的(见图10)。

根据研究区多口井试油及测井解释成果，以试油产液量5 m3/d为有效储层下限标准，通过试油法厘定准西地区有效储层物性下限与埋深关系。将有效储层物性下限与埋深关系曲线，以及不同沉积相带储层物性与埋深散点图叠合(见图11)，辫状河三角洲砂体物性多大于对应埋深下的有效储层物性下限，多为有效储层，且储集物性较好，为有利的储层发育类型。扇三角洲和受限型扇三角洲储层物性多小于对应埋深下的有效储层物性下限，为无效储层，其中仅有少量受限型扇三角洲前缘地形开阔区发育的正常砂岩为有效储层(如排1井区)，但在胜利油田探区内范围极小，难以形成规模。

图7 准西地区侏罗系沉积模式Fig.7 Depositional model of Jurassic in the west of Junggar basin

图8 研究区固1井—排6井侏罗系连井沉积相剖面Fig.8 The Jurassic across-well facies analyses of Gu1 well to Pai6 well

图9 研究区下侏罗统重要沉积时期岩相古地理分布

图10 研究区不同沉积相带储层物性分布

图11 研究区侏罗系不同成因砂体孔隙度、渗透率与埋深关系曲线叠合Fig.11 The superposition relationship between physical property-buried depth and physical property cut-off-buried depth in different genetic sand bodies of Jurassic reservoir

综上所述，研究区侏罗系的有利储层在成因上为辫状河三角洲前缘砂体，在纵向上主要发育于三工河组(J1s)，在平面上主要分布于四棵树凹陷北部斜坡带(见图7和图9)，有利储层具有厚度大、分布广的特征，与断裂体系组合可以形成规模构造圈闭，为下一步的油气勘探提供指导。

5 结论

(1)准西地区侏罗系现今主要残留下侏罗系统八道湾组和三工河组。侏罗纪早期，四棵树凹陷为一个独立于昌吉凹陷之外的沉积单元，自东向西发育高泉1井东南、四参井1南、苏6井南3个次一级洼陷，其规模依次变小。

(2)准西地区下侏罗统主要发育辫状河三角洲和扇三角洲沉积，其中辫状河三角洲主要发育于四棵树凹陷的北部缓坡带，扇三角洲沉积主要发育于四棵树凹陷南部的陡坡带和车排子凸起东翼的陡坡带。整体上，三工河组(J1s)的三角洲发育规模远大于八道湾组(J1b)的；八道湾组二段沉积期,四棵树凹陷发育的湖侵背景下半深湖相泥岩为一套较为有利的烃源岩。

(3)辫状河三角洲储层物性好于受限型扇三角洲和正常扇三角洲的，其中两类扇三角洲砂体为无效储层。三工河组时期，四棵树凹陷北部斜坡带发育的辫状河三角洲前缘砂体多为有效储层，且储集物性较好，储盖配置关系好，是重要的勘探目标。

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我校学报获“中国科技论文在线优秀期刊”一等奖

继2013、2014年度，我校主办的《东北石油大学学报》再次获得2015年度“中国科技论文在线优秀期刊”一等奖。

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《东北石油大学学报》编辑部

2016-10-16；编辑：任志平

国家科技重大专项 (2011ZX05002-002)；中国石油化工股份有限公司项目(P13021)

许 涛(1978-)，男，博士，副研究员，主要从事沉积与储层地质方面的研究。

TE121.3

A

2095-4107(2017)02-0013-10

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2017.02.002